JP2012171080A - シート吸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シートのバタつきを抑制し、吸着の安定化を図ることができるシート吸着装置の提供。
【解決手段】吸着面２に形成された溝１０に沿って空気を流通させることによりエゼクタ効果を発現させ、シートＳを吸着面２に吸着するシート吸着装置１であって、溝１０における上記空気の流通経路の終端部１０ｂにおいて、上記空気を回収する回収部３０を有するという構成を採用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シート吸着装置に関するものである。

下記特許文献１には、吸着面に形成された溝に沿って気体を流通させることによりエゼクタ効果を発現させ、ワークを吸着面に吸着するベルヌーイチャックが開示されている。このベルヌーイチャックによれば、気体が流通する溝を吸着保持板の側面に開口させることで、ベルヌーイ効果及びエゼクタ効果を効率的に発揮させ、自重で撓んだワークであっても吸い寄せて確実に吸着することが可能となる。

特開２００９−３２７４４号公報

しかしながら、このチャックを薄物のワークであるシートの吸着に用いると、エゼクタ効果を起こす気体が、側面の開口から大気中に放出されるため、吸着面の端部において乱流が発生してシートがバタつき、吸着が不安定になってしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、シートのバタつきを抑制し、吸着の安定化を図ることができるシート吸着装置の提供を目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、吸着面に形成された溝に沿って気体を流通させることによりエゼクタ効果を発現させ、シートを上記吸着面に吸着するシート吸着装置であって、上記溝における上記気体の流通経路の終端部において、上記気体を回収する気体回収部を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、エゼクタ効果を発現させる気体を、溝における流通経路の終端部において、大気中に放出することなく回収するため、乱流の発生を抑制でき、吸着面に吸着されたシートに対して外乱を与えないようにすることができる。

また、本発明においては、上記気体回収部は、上記終端部と連通し、上記回収した上記気体を上記吸着面が臨む側と逆側に導く気体回収流路を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、溝に沿って終端部まで流通した気体は、終端部と連通する気体回収流路に導入され、吸着面が臨む側と逆側に導かれることから、吸着面に吸着されるシートに対してより確実に外乱を与えないようにすることができる。

また、本発明においては、上記気体回収流路は、上記溝に沿って流通する上記気体を上記逆側に導く曲面を備える曲部を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、気体が吸着面が臨む側と逆側に導かれる際に、気体の流通方向が曲面によって滑らかに変換されるため、曲部における圧力溜まりを抑制することができる。

また、本発明においては、上記吸着面には、第１の方向に沿って上記気体が流通する第１の溝と、上記第１の方向と逆の第２の方向に沿って上記気体が流通する第２の溝と、が形成されているという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、吸着面において、第１の溝における気体の流通方向と、第２の溝における気体の流通方向とが、互いに逆向きになるため、シートに対して作用する吸着面に沿う力が相殺され、シートの吸着の安定化を図ることができる。

また、本発明においては、上記第１の溝と上記第２の溝とは、隣り合って形成されているという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、吸着面において、第１の溝と第２の溝とが隣り合っているため、距離的に近い位置で吸着面に沿う力を相殺でき、シートに対し作用するモーメントを小さく抑えることができる。

また、本発明においては、上記気体回収部は、上記回収した上記気体を一時的に溜めるバッファ部を有するという構成を採用する。
この構成を採用することによって、本発明では、気体回収部にバッファ部を設け、バッファ部の十分な大きさの空間で気体を一時的に溜めることで、回収した気体による圧力溜まりを抑制することができる。

本発明によれば、吸着面に形成された溝に沿って気体を流通させることによりエゼクタ効果を発現させ、シートを上記吸着面に吸着するシート吸着装置であって、上記溝における上記気体の流通経路の終端部において、上記気体を回収する気体回収部を有するという構成を採用することによって、エゼクタ効果を発現させる気体を、溝における流通経路の終端部において、大気中に放出することなく回収するため、乱流の発生を抑制でき、吸着面に吸着されたシートに対して外乱を与えないようにすることができる。
したがって、本発明では、シートのバタつきを抑制し、吸着の安定化を図ることができるシート吸着装置が得られる。

本発明の第１実施形態におけるシート吸着装置を示す断面構成図である。 本発明の第１実施形態におけるシート吸着装置の吸着面を示す図である。 本発明の第２実施形態におけるシート吸着装置を示す斜視図である。 図３における矢視Ａ−Ａ断面図である。 本発明の別実施形態における吸着面に形成された溝を示す構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるシート吸着装置１を示す断面構成図である。図２は、本発明の第１実施形態におけるシート吸着装置１の吸着面２を示す図である。
シート吸着装置１は、シートＳを吸着する吸着面２を有する。シートＳとしては、厚さが例えば数十マイクロメートル程度の正極、負極、セパレータ、または、用紙、フィルム、薄板等を含む。

シート吸着装置１は、チャックベース３を有する。チャックベース３の底部は、吸着面２を構成する。チャックベース３の底部と逆側の頂部は、不図示のハンド装置と接続されている。ハンド装置としては、例えば、チャックベース３を任意の位置に搬送できる６軸関節駆動機構を有するロボットアーム等を用いることができる。

吸着面２には、エゼクタ効果を発現させる空気（気体）の流通経路を構成する溝１０が形成されている。溝１０は、吸着面２に対して所定深さで形成されており、吸着面２に沿う面方向に、直線的に延在している。吸着面２において、溝１０が形成された領域以外の領域には、表面処理層１１が設けられている。

表面処理層１１は、母材であるチャックベース３よりも高い摩擦係数を有する。本実施形態の表面処理層１１は、摩擦係数の高いゴム層からなる。なお、表面処理層１１としては、ゴム層の貼り付けの他に、表面粗さを調整することで、あるいは、塗料等でコーティングすることで、吸着面２の摩擦係数を高める構成を採用しても良い。

シート吸着装置１は、溝１０に空気を投入する投入部２０と、溝１０から空気を回収する回収部（気体回収部）３０とを有する。
投入部２０は、チャックベース３に形成された空気投入流路２１を有する。空気投入流路２１の一端部は、チャックベース３の頂部に開口しており、空気投入流路２１の他端部は、溝１０と連通している。

空気投入流路２１は、その一端部における流路面積よりも、その他端部における流路面積の方が小さくなっている。空気投入流路２１の他端部と連通する溝１０の一端部は、溝１０における空気の流通経路の始端部１０ａを構成する。空気投入流路２１は、その流通過程で流路面積を絞ることで空気を加速させ、その加速した空気を始端部１０ａから溝１０に投入させる構成となっている。

回収部３０は、チャックベース３に形成された空気回収流路３１を有する。空気回収流路３１の一端部は、溝１０と連通しており、空気回収流路３１の他端部は、チャックベース３の頂部に開口している。空気回収流路３１の他端部と連通する溝１０の一端部は、溝１０における空気の流通経路の終端部１０ｂを構成する。

空気回収流路３１は、終端部１０ｂにおいて回収した空気を、吸着面２が臨む側（図１において下側）と逆側（図１において上側）に導く構成となっている。空気回収流路３１は、溝１０に沿って流通する空気を当該逆側に導く曲面を備える曲部３２を有する。曲部３２は、その曲面により、空気の流れを滞らせることなく滑らかに、その流通方向を面方向から面直方向に変換する構成となっている。

投入部２０及び回収部３０の少なくともいずれか一方は、空気を圧送する不図示の空気圧送手段を有する。空気圧送手段としては、ポンプ、ブロア、ファン等を用いることができる。空気圧送手段は、投入部２０であれば空気投入流路２１の一端部と接続され、回収部３０であれば空気回収流路３１の他端部と接続される。本実施形態では、空気回収の効率化のために、少なくとも回収部３０に、空気回収流路３１の空気を吸引するための不図示の空気圧送手段を設けている。

吸着面２には、始端部１０ａから終端部１０ｂに向かう第１の方向に沿って空気が流通する溝（第１の溝）１０の他に、図２に示す溝（第２の溝）１２が隣り合って形成されている。溝１２は、投入部２０及び回収部３０を備える溝１０と同様の構成を有しているが、溝１２では、第１の方向と逆方向、すなわち、その始端部１２ａから終端部１２ｂに向かう第２の方向に沿って空気が流通する構成となっている。

続いて、上記構成を有するシート吸着装置１の吸着動作について説明する。

先ず、不図示のロボットアームによって、チャックベース３を吸着すべきシートＳに近付ける。そして、シートＳに対し、吸着面２を接触させた状態とする。この状態で、不図示の空気圧送手段によって、溝１０に沿って空気を流通させることによりエゼクタ効果を発現させ、シートＳを吸着面２に吸着させる。

具体的には、投入部２０において、空気が空気投入流路２１内を流通する。この空気は、空気投入流路２１の流通過程で流路面積が絞られることで加速して溝１０に投入され、溝１０の始端部１０ａから終端部１０ｂに向かって流通する。溝１０内は、その内部の空気が粘性等により、始端部１０ａから終端部１０ｂに向けて流通する当該空気流れに引き込まれることによるエゼクタ効果によって負圧となる。これにより、吸着面２にシートＳを吸着する吸着力が作用する。

また、溝１２においても同様のエゼクタ効果が発現する。ここで、溝１２においては、溝１０と逆方向に空気が流通する。したがって、溝１０における空気の流通によって、シートＳに対して第１の方向に力が作用しても、溝１２おける空気の流通によって、シートＳに対して第２の方向に力が作用するため、当該互いに逆向きの流れにより力が相殺され、吸着面２の面方向におけるシートＳの移動が抑制される。

溝１０と溝１２とは、互いに平行に、隣り合って形成されているため、距離的に近い位置で吸着面２に沿う力を相殺でき、シートＳに対し作用するモーメントを小さく抑えることができる。なお、溝１０と溝１２との間には、表面処理層１１が設けられているため、その高摩擦力により、溝１０と溝１２との間における、当該モーメントによるシートＳのシワやヨレの発生を抑制できる。また、表面処理層１１によれば、溝１０、１２におけるシートＳの引き込みを抑制し、吸着面２にシートＳを水平に安定して吸着させることができる。

溝１０に沿って終端部１０ｂまで流通した空気は、回収部３０によって、当該終端部１０ｂから大気中に放出されることなく、当該終端部１０ｂから再びチャックベース３内に回収される。すなわち、エゼクタ効果を発生させる流路が、シートＳ側以外では、閉じた形となる。したがって、空気を終端部１０ｂから大気中に放出することによる乱流による外乱によって、吸着面２に吸着されたシートＳがバタつき、吸着が不安定になるといったことを抑制することができる。

具体的に、溝１０に沿って終端部１０ｂまで流通した空気は、終端部１０ｂと連通する空気回収流路３１に導入され、回収される。回収された空気は、空気回収流路３１によって、吸着面２が臨む側と逆側に導かれる。そして、この空気は、吸着面２が形成された底部側と逆側のチャックベース３の頂部側にまで導かれた後、不図示の空気圧送手段を介して、大気中に放出される。このため、空気を大気中に放出することによる外乱の影響を、吸着面２に吸着されるシートＳに対して与えないようにすることができる。

空気回収流路３１に導入された空気は、その流通方向が曲部３２の曲面によって滑らかに変換され、吸着面２が臨む側と逆側に導かれる。このため、例えば、曲部３２を直角にした場合と比べて、回収した空気が、曲部３２において滞り難くなるため、曲部３２における圧力溜まりの発生を抑制することができる。したがって、当該圧力溜まり（圧力の高まり）による終端部１０ｂにおけるシートＳの剥がれを防止し、吸着の安定化に寄与できる。また、空気回収流路３１の他端部に設けた不図示の空気圧送手段により、回収した空気を吸引することで、より確実に圧力溜まりの発生を抑制することができる。

吸着面２へのシートＳの吸着が終了したら、不図示のロボットアームは、チャックベース３を上方に持ち上げ、所定の位置に搬送する。
チャックを外すときは、空気の圧送を停止するか、流速を十分に落として、投入部２０と回収部３０との両方から空気を供給する。さらには、図示しない、シートＳに垂直な流路を有する第２の投入部から空気を供給して引き剥がしを促進しても良い。

したがって、上述の本実施形態によれば、吸着面２に形成された溝１０に沿って空気を流通させることによりエゼクタ効果を発現させ、シートＳを吸着面２に吸着するシート吸着装置１であって、溝１０における上記空気の流通経路の終端部１０ｂにおいて、上記空気を回収する回収部３０を有するという構成を採用することによって、エゼクタ効果を発現させる空気を、溝１０における流通経路の終端部１０ｂにおいて、大気中に放出することなく回収するため、乱流の発生を抑制でき、吸着面２に吸着されたシートＳに対して外乱を与えないようにすることができる。
したがって、本実施形態では、シートＳのバタつきを抑制し、吸着の安定化を図ることができるシート吸着装置１が得られる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。
図３は、本発明の第２実施形態におけるシート吸着装置１を示す斜視図である。図４は、図３における矢視Ａ−Ａ断面図である。

第２実施形態のシート吸着装置１は、円形状の底部を備えるチャックベース３を有する。チャックベース３の底部を形成する円形状の吸着面２には、当該円形状の中心から放射状に複数の溝１０が形成されている。投入部２０の空気投入流路２１は、チャックベース３の頂部側中央を通って、底部側中央に至り、そこから各溝１０に分岐している。

回収部３０は、溝１０における空気の流通経路の終端部１０ｂにおいて回収した空気を一時的に溜めるバッファ部３３を有する。バッファ部３３は、吸着面２を環状に囲って設けられている。バッファ部３３は、投入部２０による空気投入量に対して十分に大きい収容空間を有する。バッファ部３３の頂部には、所定間隔をあけて空気回収流路３１が接続されている。空気回収流路３１は、不図示の空気圧送手段を有し、バッファ部３３内の空気を吸引し、チャックベース３の頂部側から抜き出す構成となっている。

上記構成によれば、投入部２０によって投入された空気は、溝１０に沿って放射状に流通し、エゼクタ効果を発現させた後、バッファ部３３に導入される。バッファ部３３は、十分な大きさの空間を有するため、終端部１０ｂにおいて回収された空気が導入されても、圧力の変動は殆どない。また、バッファ部３３は、吸着面２を環状に囲って設けられており、一つで各溝１０と連通できるため、溝１０毎に回収部３０の空気回収流路３１を設ける必要がなく、製造コストを低減できる。

このように、第２実施形態においては、回収部３０にバッファ部３３を設け、バッファ部３３の十分な大きさの空間で回収した空気を一時的に溜めることで、回収した空気による圧力溜まりを抑制することができる。また、第２実施形態においては、製造コストを低減できる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、吸着面２に形成される溝１０，１２の構成は、図５に示すような構成であっても良い。
図５（ａ）は、吸着面２が円形状の場合であって、当該円形状の中心に対して点対称に、溝１０と溝１２とが複数形成されている。
図５（ｂ）は、吸着面２が矩形状の場合であって、溝１０と溝１２とが交互に並列で複数形成されている。
図５（ｃ）は、吸着面２が円形状の場合であって、当該円形状の中心として、溝１０と溝１２とが二重反転螺旋状に形成されている。より詳しくは、図５（ｃ）では、溝１０において、空気が始端部１０ａから終端部１０ｂに向かうにつれて中心から外周に螺旋状に向かうのに対し、溝１２においては、空気が始端部１２ａから終端部１２ｂに向かうにつれて外周から中心に螺旋状に向かう構成となっている。
図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すような溝形状であったとしても、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。

１…シート吸着装置、２…吸着面、１０…溝（第１の溝）、１０ｂ…終端部、１２…溝（第２の溝）、３０…回収部（気体回収部）、３１…空気回収流路（気体回収流路）、３２…曲部、３３…バッファ部、Ｓ…シート

Claims (6)

1. 吸着面に形成された溝に沿って気体を流通させることによりエゼクタ効果を発現させ、シートを前記吸着面に吸着するシート吸着装置であって、
   前記溝における前記気体の流通経路の終端部において、前記気体を回収する気体回収部を有することを特徴とするシート吸着装置。
2. 前記気体回収部は、前記終端部と連通し、前記回収した前記気体を前記吸着面が臨む側と逆側に導く気体回収流路を有することを特徴とする請求項１に記載のシート吸着装置。
3. 前記気体回収流路は、前記溝に沿って流通する前記気体を前記逆側に導く曲面を備える曲部を有することを特徴とする請求項２に記載のシート吸着装置。
4. 前記吸着面には、第１の方向に沿って前記気体が流通する第１の溝と、前記第１の方向と逆の第２の方向に沿って前記気体が流通する第２の溝と、が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のシート吸着装置。
5. 前記第１の溝と前記第２の溝とは、隣り合って形成されていることを特徴とする請求項４に記載のシート吸着装置。
6. 前記気体回収部は、前記回収した前記気体を一時的に溜めるバッファ部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のシート吸着装置。

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