JP2013078810A

JP2013078810A - 真空吸着装置

Info

Publication number: JP2013078810A
Application number: JP2011218831A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Fukano; 喜弘深野; Shuzo Sakurai; 修三櫻井; Masahiko Someya; 雅彦染谷
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2011-10-03
Filing date: 2011-10-03
Publication date: 2013-05-02
Also published as: KR20130036144A; US8960749B2; KR102083919B1; TW201332869A; CN103029985A; DE102012019327A1; TWI538791B; US20130082475A1

Abstract

【課題】真空吸着装置において、吸着されるワークの変形を確実に防止すると共に、該ワークに吸着跡を残存させることがなく、しかも、負圧流体の消費量を抑制する。
【解決手段】真空吸着装置１０は、負圧流体の供給される供給ポート２２を有したボディ１２と、該ボディ１２の下部に設けられワークＷを吸着可能なパッド部１４とを備え、前記パッド部１４は、ボディ１２の空間部２４に収納されるベースプレート３８と、該ベースプレート３８の下部に設けられ弾性を有した中間プレート４０と、該中間プレート４０の下部に設けられ、ワークＷを吸着するシート４６を有した吸着シート体４２とから構成される。このベースプレート３８、中間プレート４０、吸着シート体４２は、ボディ１２の軸方向に沿って積層されると共に、ベースプレート３８の剛性が最も高く、中間プレート４０、吸着シート体４２の順番に前記剛性が低く、弾性が大きくなるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、負圧流体の吸引作用下にワークを吸着することが可能な真空吸着装置に関する。

近年、シート状又はパネル状のワーク（例えば、液晶ディスプレイ、太陽電池用セル）を搬送するために真空吸着装置が用いられている。この真空吸着装置は、内部に負圧流体が供給されるボディ本体と、該ボディ本体の開口部に支持体を介して装着される多孔質体とを備え、前記ボディ本体に供給された負圧流体が、支持体の吸気通路を通じて多孔質体へと流通することにより、前記多孔質体の吸着面においてワークが吸着される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２９８９７０号公報

近年、太陽光パネルや液晶ディスプレイ等の薄板状のワークを搬送する目的で、上述した真空吸着装置が用いられているが、前記多孔質体の吸着面が前記ワークに当接して吸着する際に、該吸着面から化学物質が転移して前記ワークの表面に吸着跡が残存してしまうことがある。この吸着跡はワークの品質低下を招くこととなる。また、例えば、ワークが硬質である場合に、真空吸着装置による吸引力によって該ワークに変形・破損が生じる懸念がある。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、吸着されるワークの変形を確実に防止すると共に、該ワークに吸着跡を残存させることがなく、しかも、負圧流体の消費量を抑制することが可能な真空吸着装置を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、負圧流体の吸引作用下にワークを吸着する真空吸着装置において、
前記負圧流体の供給されるポートを有したボディと、
前記ボディの下部に設けられ、前記ワークの表面形状に追従して変形可能な柔軟性を有する吸着面を備えた吸着部と、
前記吸着部の周縁部に設けられ、該吸着部と前記ボディとの間の気密を保持するシール手段と、
を備え、
前記吸着面は、前記ワークの吸着時において該ワークに対して化学物質の転移しない材質から形成されることを特徴とする。

本発明によれば、真空吸着装置において、ワークの表面形状に追従して変形可能な柔軟性を有する吸着面を備えた吸着部をボディの下部に設けると共に、前記吸着部の周縁部には、該吸着部と前記ボディとの間の気密を保持するシール手段を設けている。また、吸着部の吸着面は、ワークの吸着時において該ワークに対して化学物質の転移しない材質から形成されている。

従って、例えば、硬質で凹凸状の表面のワークを真空吸着装置で吸着する場合に、柔軟性を有した吸着面が前記表面に追従するように変形させ密着させることができるため、前記ワークの表面形状に関わらず、吸着部を介して確実に前記ワークを吸着することができる。その結果、硬質のワークにおいても変形等を確実に防止しつつ吸着することが可能となる。また、吸着面は、ワークに対して化学物質の転移しない材質から形成されているため、前記ワークの吸着時に前記吸着面の吸着跡が該ワークの表面に付着して残存してしまうことが防止され、前記ワークの品質低下を好適に回避できる。さらに、吸着部の吸着面をワークの表面に対して密着させることで、前記吸着面と表面との間を通じた負圧流体の漏出を防止して前記消費量の抑制を図ることができる。

また、吸着部には、前記ボディにおいて前記ポート側に設けられ、前記負圧流体が前記ワーク側に向かって通過可能なベース体と、
前記ボディの下部に設けられ、可撓性を有して前記ワークを吸着する吸着シートと、
前記吸着シートと前記ベース体との間に設けられ、前記負圧流体が通過可能であり、前記吸着シートと共に変形可能な弾性を有する中間体と、
を備え、
前記ベース体、前記中間体及び前記吸着シートを厚さ方向に積層し、前記ベース体、前記中間体、前記吸着シートの順番で剛性を小さく、且つ、該順番で弾性を大きくなるように設定するとよい。

さらに、シール手段は、弾性材料からなるシール部材とするとよい。

さらにまた、ボディの外周部には、吸着シートをボディに対して保持する保持部材を着脱自在に螺合するとよい。

またさらに、吸着シートの材質は、熱可塑性樹脂とするとよい。

本発明によれば、以下の効果が得られる。

すなわち、吸着面をワークに対して化学物質の転移しない材質で形成することで、前記ワークの吸着時に前記吸着面の吸着跡が該ワークの表面に付着して残存してしまうことが防止され、前記ワークの品質低下を好適に回避できると共に、例えば、凹凸状の表面のワークを真空吸着装置で吸着する場合に、柔軟性を有した吸着面が前記表面に追従するように変形させ密着させることができるため、前記ワークの表面形状に関わらず、吸着部を介して確実に前記ワークを吸着することができる。その結果、ワークの変形等を確実に防止しつつ吸着することが可能となる。また、さらに、吸着部の吸着面をワークの表面に対して密着させることで、前記吸着面と表面との間を通じた負圧流体の漏出を防止して前記消費量の抑制を図ることができる。

本発明の実施の形態に係る真空吸着装置の全体断面図である。図１に示す真空吸着装置の一部断面斜視図である。図２に示す真空吸着装置の分解斜視図である。凹凸状の表面を有したワークを真空吸着装置で吸着した状態を示す拡大断面図である。

本発明に係る真空吸着装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係る真空吸着装置を示す。

この真空吸着装置１０は、図１〜図３に示されるように、図示しない真空発生装置に接続されるボディ１２と、該ボディ１２の下部に設けられワークＷを吸着可能なパッド部（吸着部）１４と、前記ボディ１２に対してパッド部１４を固定するリング体（保持部材）１６とを含む。なお、真空吸着装置１０は、図示しないロボットの搬送アーム等の先端に装着され、前記搬送アームを介してワークＷの載置された位置や該ワークＷが搬送される所定位置へと移動自在に設けられる。

ボディ１２は、例えば、樹脂製材料から円盤状に形成され、ワークＷ側（矢印Ａ方向）となる一端面には開口した開口部１８が形成されると共に、他端面の略中央には、図示しない継手を介して配管２０の接続される供給ポート２２が形成される。なお、配管２０は、図示しない真空発生装置に対して接続され、供給ポート２２に対して負圧流体を供給している。

ボディ１２の内部には、開口部１８から一端面側（矢印Ｂ方向）に向かって所定深さで窪んだ空間部２４を有し、該空間部２４の略中央には、内壁面から略円形状に膨出した凸部２６が形成される。凸部２６の中央には供給ポート２２が貫通し、前記凸部２６には前記供給ポート２２から半径外方向に向かって延在する連通路２８が形成される。そして、連通路２８は、凸部２６の外周側に形成された環状の環状路３０と連通している。なお、連通路２８及び環状路３０は、空間部２４の内壁面に沿って形成されているため、略同一平面上に形成される。すなわち、供給ポート２２からボディ１２の空間部２４へと供給された負圧流体は、連通路２８を通じて環状路３０へと供給される。

また、ボディ１２の一端面には、開口部１８の外周側となる位置に環状のシール装着部３２が形成され、前記シール装着部３２は平面状に形成されると共に、該シール装着部３２と開口部１８との間には前記ボディ１２の軸方向（矢印Ａ方向）に沿って突出した環状の壁部３４が形成される。

さらに、ボディ１２の外周面は、開口部１８を有する一端面近傍が半径内方向に縮径し、周方向に沿ってねじが刻設されたねじ部３６が形成される。このねじ部３６には後述するリング体１６が螺合される。

パッド部１４は、ボディ１２の空間部２４に収納され凸部２６に当接するベースプレート（ベース体）３８と、前記ベースプレート３８の下面に当接する中間プレート（中間体）４０と、前記中間プレート４０を覆うように設けられる吸着シート体４２とを含む。このベースプレート３８、中間プレート４０及び吸着シート体４２は、ボディ１２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って同軸上に積層されている。

ベースプレート３８は、例えば、樹脂製材料を焼結することによって形成され、複数の貫通孔４４を内部に有した焼結多孔質体からなる。貫通孔４４は、ベースプレート３８の厚さ方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に貫通すると共に、互いに等間隔離間するように形成される。なお、ベースプレート３８は、樹脂の焼結多孔質体から形成される場合に限定されるものではなく、プレス成形や材質選定によって所定剛性を有した不織布やスポンジを用いるようにしてもよいし、一方、流体を流通させるための溝や孔を有した金属や樹脂製材料からなるプレートを用いるようにしてもよい。

また、ベースプレート３８は、略一定厚さで円盤状に形成され、後述する中間プレート４０に対して剛性が高く設定されると共に、その外周径は、ボディ１２における空間部２４の内周径と略同等、若しくは、若干だけ小さくなるように設定される。

中間プレート４０は、例えば、スポンジ等の通気性及び弾性を有する材質から所定厚さで形成され、その内部を流体が通過可能に形成されると共に、ベースプレート３８と同様に円盤状に形成され、その外周径は、前記ベースプレート３８と略同等に設定される。

そして、ベースプレート３８を通過した負圧流体を中間プレート４０の内部を通じて吸着シート体４２側（矢印Ａ方向）へと供給する。なお、この中間プレート４０は、スポンジ以外に、ゴム、高分子ゲル、不織布等で形成するようにしてもよい。すなわち、中間プレート４０は、ベースプレート３８と比較して剛性が低く、且つ、弾性の大きな材質や構造で形成される。また、中間プレート４０の通気性を増加させる目的で、孔部を追加するようにしてもよい。

吸着シート体４２は、例えば、通気性を有するシート（吸着シート）４６と、該シート４６の外周面に設けられた環状のシールリング（シール部材）４８とからなり、前記シート４６は、例えば、フィルムや合成繊維からなる織物等の薄膜状で可撓性及び通気性を有する材質から形成される。また、シート４６の材質には、ワークＷに対して化学物質が転移することがない材質（例えば、合成繊維織物、不織布、熱可塑性樹脂）が用いられる。

このシート４６は、例えば、格子状に編み込まれ複数の空孔（図示せず）を有し、前記空孔の配置、数量及び大きさ等は、吸着するワークＷの形状等によって適宜設定される。

シールリング４８は、例えば、ゴム、スポンジ等の弾性材料から断面矩形状に形成されると共に、内部を流体が通過することのない非通気性に形成される。そして、シールリング４８は、その下面がシート４６の外縁部に接着剤等によって貼着される。また、シールリング４８の上面には、環状の保持プレート５０が装着され、前記シールリング４８の外周面に対して半径外方向に突出するように設けられる。

そして、シールリング４８の上面が、保持プレート５０を介してボディ１２のシール装着部３２に当接するように設けられ、前記保持プレート５０の外縁部が後述するリング体１６によって保持される。これにより、シールリング４８を含む吸着シート体４２がボディ１２に対して保持される。

リング体１６は、断面略Ｌ字状に形成され、軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿った内周面に刻設されたねじを介してボディ１２のねじ部３６に螺合されると共に、半径内方向に突出した環状の押え部５２が前記吸着シート体４２の保持プレート５０を保持することで、該保持プレート５０が前記リング体１６とボディ１２のシール装着部３２との間に挟持される。その結果、吸着シート体４２を介してベースプレート３８及び中間プレート４０がボディ１２の空間部２４に収納された状態で保持される。なお、この場合、吸着シート体４２の下部が、リング体１６に対して下方に突出するように配置される。

上述したように、パッド部１４は、ベースプレート３８の剛性が最も高く、吸着シート体４２のシート４６が最も剛性が低く可撓性が大きく、中間プレート４０の剛性が、前記ベースプレート３８と前記シート４６との間となるように設定され、ボディ１２の軸方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って積層させるように層状に配置される。すなわち、吸着シート体４２のシート４６が、最も弾性を有し撓曲自在に形成され、一方、ベースプレート３８は、弾性を有さずに剛体で形成され、中間プレート４０は、所定の弾性及び剛性を有するように形成され、前記ベースプレート３８と吸着シート体４２との中間的な設定となる。

本発明の実施の形態に係る真空吸着装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、真空吸着装置１０は、例えば、吸着シート体４２の吸着面４２ａが下方（矢印Ａ方向）に臨むように、図示しないロボットの搬送アーム等に予め接続された状態であり、ボディ１２の供給ポート２２に接続された配管２０が、図示しない負圧流体供給源に接続された状態とする。

このような準備作業が完了した状態で、先ず、図示しないロボットの搬送アームを介して真空吸着装置１０を移動させ、そのパッド部１４をワークＷの表面Ｗａ（上面）に対して当接させる。そして、ボディ１２の供給ポート２２を通じて連通路２８及び環状路３０へと導入された負圧流体が、ベースプレート３８の貫通孔４４を通じて中間プレート４０側（矢印Ａ方向）へと流れ、該中間プレート４０を通過した後に、吸着シート体４２のシート４６を通じてワークＷ側（矢印Ａ方向）へと供給される。この際、負圧流体は、吸着シート体４２に設けられたシールリング４８によってボディ１２の空間部２４から外周方向へと漏出することがなく、ワークＷ側となる下方（矢印Ａ方向）にのみ供給される。

そして、図１に示されるように、パッド部１４における吸着シート体４２の吸着面４２ａから導出された負圧流体によってワークＷが前記パッド部１４に対して吸着される。

最後に、ワークＷがパッド部１４に吸着された状態で、真空吸着装置１０を搬送アームによって所望の搬送位置へと移動させ、前記ワークＷを該搬送位置に載置した後に負圧流体の供給を停止する。これにより、パッド部１４に対するワークＷの吸着状態が解除され、該ワークＷが搬送位置へと載置された状態となる。

一方、ワークＷが、図１に示されるような断面平板状ではなく、図４に示されるような表面Ｗａが凹凸状の断面湾曲形状である場合には、真空吸着装置１０の吸着シート体４２を前記ワークＷに当接させることで可撓性を有したシート４６が該ワークＷの表面Ｗａに沿うように撓むと共に、シールリング４８も前記ワークＷの断面形状に追従するように変形する。

さらに、吸着シート体４２に当接している中間プレート４０も弾性を有していることから、該吸着シート体４２の変形に伴って追従するように変形する。なお、ベースプレート３８は、中間プレート４０に対して大きな剛性を備えていることから変形することがなく、前記中間プレート４０を確実且つ強固に保持する。

そして、ボディ１２に対して負圧流体を供給することで、ベースプレート３８、中間プレート４０及び吸着シート体４２を通過し、シート４６の吸着面４２ａでワークＷが吸着される。

これにより、例えば、断面湾曲形状で硬質のワークＷを吸着する場合でも、パッド部１４を構成する吸着シート体４２、中間プレート４０を前記ワークＷの表面Ｗａに沿うように撓ませることができるため、前記パッド部１４の吸着面４２ａを前記ワークＷに対して好適に密着させて吸着することが可能となる。その結果、上述したワークＷがパッド部１４で吸着された際に、変形・破損等が生じることがなく、確実且つ安全に搬送することが可能となる。

なお、上述した中間プレート４０は、弾性変形するのみで塑性変形することがないため、ワークＷを離脱させた後には、弾性によって初期形状へと復帰する復元性を有している。

以上のように、本実施の形態では、ワークＷを吸着するパッド部１４において、剛性及び弾性の異なる吸着シート体４２、ベースプレート３８及び中間プレート４０を積層し、前記ワークＷに当接する前記吸着シート体４２のシート４６を最も剛性が低く可撓性を有した構成とすることにより、例えば、表面Ｗａが断面凹凸状のワークＷを吸着する場合にも、前記表面Ｗａに追従するように前記シート４６を撓ませて密着させることが可能となる。その結果、ワークＷの表面形状に関わらず、パッド部１４をワークＷに密着させて吸着することが可能となる。換言すれば、パッド部１４の吸着力が、ワークＷの表面Ｗａに対して局部的に付与されることがなく該表面Ｗａに沿って均等に付与されるため、前記ワークＷの変形・破損等が好適に回避される。

また、ワークＷに当接する吸着シート体４２のシート４６が、前記ワークＷに対して化学物質が転移することがない材質から形成されているため、前記ワークＷを吸着した際に表面Ｗａに吸着跡が残存してしまうことが防止される。その結果、ワークＷの品質を低下させてしまうことが好適に回避される。

さらに、中間プレート４０は、表面Ｗａが断面凹凸状のワークＷを吸着する場合に、吸着シート体４２におけるシート４６の変形に伴って一体的に変形するため、前記シート４６を保持しつつ前記ワークＷの表面形状に追従することができる。

さらにまた、パッド部１４の吸着面４２ａを、ワークＷの表面Ｗａに対して密着させることで、前記吸着面４２ａと表面Ｗａとの間を通じた負圧流体の漏出を防止することができるため、前記負圧流体の消費量を抑制することが可能となる。

またさらに、パッド部１４を構成するベースプレート３８、中間プレート４０及び吸着シート体４２は、ボディ１２に対して積層され、リング体１６を取り外すことで簡単に着脱することができるため、長年の使用によって前記ベースプレート３８、中間プレート４０及び吸着シート体４２に目詰まりや磨耗が生じた場合でも、簡単に取り外してメンテナンス作業を行うことが可能である。その結果、真空吸着装置１０におけるメンテナンス性を向上させることができる。この場合、ベースプレート３８、中間プレート４０及び吸着シート体４２のいずれか１つを交換してもよいし、パッド部１４の全体をユニットとして交換するようにしてもよい。

また、吸着シート体４２は、その上部に設けられ半径外方向に突出した保持プレート５０がボディ１２の外周側に螺合されるリング体１６によって保持されることで、前記ボディ１２の下部に容易且つ確実に保持されると同時に、該吸着シート体４２によってベースプレート３８及び中間プレート４０が前記ボディ１２の空間部２４内に保持される。すなわち、吸着シート体４２、ベースプレート３８及び中間プレート４０からなるパッド部１４を、リング体１６をボディ１２に対して螺合させるという簡便な作業で、前記ボディ１２に対して確実に固定することが可能となる。換言すれば、パッド部１４をボディ１２に対してボルト等で固定する場合と比較し、前記パッド部１４の組み付け作業を簡素化することができると共に、前記ボルト等を不要とすることで部品点数の削減を図ることができる。

さらに、ベースプレート３８は、ワークＷに対して直接接触することがないため、ワークＷにおける吸着跡の発生を考慮することなく、その材質を自由に選択することが可能となる。

さらにまた、ゴム等の弾性材料からなるシールリング４８は、その下面側（矢印Ａ方向）がシート４６によって覆われているため、ワークＷの吸着時において前記シールリング４８が該ワークＷに接触してしまうことがなく、ゴム等がワークＷに接触した場合に生じる吸着跡の発生を防止することができる。換言すれば、ワークＷにおける吸着跡の発生を考慮することなく、シールリング４８の材質を自由に設定することが可能となる。

またさらに、シールリング４８は、その材質や断面形状を適宜設定することで、ワークＷに対してパッド部１４を密着させる際の追従性を変化させることが可能である。

なお、本発明に係る真空吸着装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…真空吸着装置１２…ボディ
１４…パッド部１６…リング体
２２…供給ポート２８…連通路
３０…環状路３８…ベースプレート
４０…中間プレート４２…吸着シート体
４６…シート４８…シールリング
５０…保持プレート５２…押え部

Claims

負圧流体の吸引作用下にワークを吸着する真空吸着装置において、
前記負圧流体の供給されるポートを有したボディと、
前記ボディの下部に設けられ、前記ワークの表面形状に追従して変形可能な柔軟性を有する吸着面を備えた吸着部と、
前記吸着部の周縁部に設けられ、該吸着部と前記ボディとの間の気密を保持するシール手段と、
を備え、
前記吸着面は、前記ワークの吸着時において該ワークに対して化学物質の転移しない材質から形成されることを特徴とする真空吸着装置。
請求項１記載の真空吸着装置において、
前記吸着部には、前記ボディにおいて前記ポート側に設けられ、前記負圧流体が前記ワーク側に向かって通過可能なベース体と、
前記ボディの下部に設けられ、可撓性を有して前記ワークを吸着する吸着シートと、
前記吸着シートと前記ベース体との間に設けられ、前記負圧流体が通過可能であり、前記吸着シートと共に変形可能な弾性を有する中間体と、
を備え、
前記ベース体、前記中間体及び前記吸着シートは厚さ方向に積層され、前記ベース体、前記中間体、前記吸着シートの順番で剛性が小さく、且つ、該順番で弾性が大きくなるように設定されることを特徴とする真空吸着装置。
請求項２記載の真空吸着装置において、
前記シール手段は、弾性材料からなるシール部材であることを特徴とする真空吸着装置。
請求項２又は３記載の真空吸着装置において、
前記ボディの外周部には、前記吸着シートを前記ボディに対して保持する保持部材が着脱自在に螺合されることを特徴とする真空吸着装置。
請求項２〜４のいずれか１項に記載の真空吸着装置において、
前記吸着シートの材質は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする真空吸着装置。