JP2018065216A

JP2018065216A - ワーク吸着固定治具

Info

Publication number: JP2018065216A
Application number: JP2016204826A
Authority: JP
Inventors: 裕規太田; Hironori Ota
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2016-10-19
Filing date: 2016-10-19
Publication date: 2018-04-26

Abstract

【課題】ワークの固定強度の低下、形状変化や破損、加工形状のずれ等の発生を抑制する。【解決手段】ワーク吸着固定治具は、ベース体と可動体と付勢部材と閉塞体と開閉切替体とを備える。ベース体には、真空吸引装置との接続口に連通する吸引流路を構成する複数の吸引流路用孔が形成されている。可動体は、吸引流路用孔に摺動可能に取り付けられた筒状部分を有し、端部に形成された外部連通孔を介して外部と連通し内部連通孔を介して吸引流路に連通する内部空間を有する。付勢部材は、ワークの非載置時に各可動体が第１の位置に位置するように各可動体を付勢する。閉塞体は、各可動体の内部空間内に収容され、閉塞位置にあるときに内部連通孔を閉塞する。開閉切替体は、可動体が第２の位置にあるときに、閉塞体による内部連通孔の閉塞を阻害して内部連通孔を介した内部空間と吸引流路との連通を確保する。【選択図】図６

Description

本明細書に開示される技術は、ワーク吸着固定治具に関する。

ワーク（例えば、半導体ウェハや各種セラミックス製品等）の搬送や加工等のために、ワークを真空吸着して固定するためのワーク吸着固定治具が知られている。一般に、ワーク吸着固定治具のワーク載置面にはワーク吸着固定治具の内部空間に連通する複数の吸着孔が形成されており、ワーク載置面にワークが載置された状態で真空ポンプ等の真空吸引装置による吸引によって内部空間に負圧が発生すると、吸着孔を介してワークに吸着力が作用し、ワーク載置面にワークが固定される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１４６０３号公報

従来のワーク吸着固定治具では、ワークが比較的小さく、ワーク載置面に形成された吸着孔の一部がワークにより覆われない場合には、吸着孔を介したエア漏れによるワーク固定強度の低下を抑制するために、ワークにより覆われない吸着孔をテープまたはボルト等で塞ぐ必要がある。また、ワークにうねりや反りがある場合には、ワークとワーク載置面との間に隙間が存在する箇所が生じ、該箇所に形成された吸着孔を介したエア漏れによってワーク固定強度が低下するおそれがある。また、ワークにうねりや反りがあり、ワークとワーク載置面との間に隙間が存在する箇所が生じた場合に、該箇所に形成された吸着孔を介して作用する吸着力によってワークのうねりや反りが矯正されると、ワークの形状変化や破損が発生したり、あるいは、ワークの加工後に吸着固定を解除することによってワークのうねりや反りが復元し、その結果、加工後のワークの形状が所望の形状からずれた形状となったりするおそれがある。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示されるワーク吸着固定治具は、第１の方向の一方側の面に載置されたワークを真空吸着して固定するためのワーク吸着固定治具において、真空吸引装置との接続口と、前記第１の方向に延びると共に前記第１の方向の前記一方側に開口し、前記接続口に連通する吸引流路を構成する複数の吸引流路用孔と、が形成されたベース体と、前記複数の吸引流路用孔のそれぞれに対して前記第１の方向に摺動可能に取り付けられた前記第１の方向に延びる筒状部分を有し、前記第１の方向の前記一方側の端部に外部連通孔が形成され、前記外部連通孔を介して外部と連通すると共に内部連通孔を介して前記吸引流路に連通する内部空間が形成された可動体と、各前記可動体について設けられ、前記ワークの非載置時に各前記可動体が、各前記可動体の前記外部連通孔が前記第１の方向に略直交する仮想平面内に含まれるような第１の位置に位置するように、各前記可動体を前記第１の方向の前記一方側に付勢する付勢部材と、各前記可動体の前記内部空間内に収容され、所定の閉塞位置にあるときに前記内部連通孔を閉塞する閉塞体と、各前記吸引流路用孔の内部に配置され、前記可動体が前記第１の位置にあるときには前記内部空間の外に位置し、前記可動体が前記第１の位置より前記第１の方向の他方側である第２の位置にあるときには、前記内部連通孔を通って前記内部空間内に突出した状態となることにより、前記閉塞体による前記内部連通孔の閉塞を阻害して前記内部連通孔を介した前記内部空間と前記吸引流路との連通を確保する開閉切替体と、を備える。本ワーク吸着固定治具によれば、ワークが載置される際に、複数の可動体の内、第１の方向視でワークと重なる可動体が、ワークからの荷重を受けて、付勢部材による付勢力に抗して第２の位置に移動する。これにより、開閉切替体が、内部連通孔を通って内部空間内に突出した状態となり、閉塞体による内部連通孔の閉塞が阻害され、内部連通孔を介した内部空間と吸引流路との間の連通が確保される。この状態において、接続口に接続された真空吸引装置により内部空間が吸引されることにより、内部空間内に負圧が発生し、これにより外部連通孔を介してワークに吸着力が作用し、ワークが可動体に吸着される。このとき、ワークにうねりや反りがあっても、各可動体がワークからの荷重に応じた変位量で変位することにより、各可動体の端部（外部連通孔）により構成される仮想面は、うねりや反りを有するワークの表面形状に沿った形状となり、その結果、ワークと各可動体との間に隙間が発生することが抑制される。従って、本ワーク吸着固定治具によれば、ワークにうねりや反りがある場合であっても、ワークと外部連通孔との間に隙間が生じることを抑制することができ、外部連通孔を介したエア漏れによってワークの固定強度が低下することを抑制することができる。また、ワークにうねりや反りがある場合であっても、吸着力によってワークのうねりや反りが矯正されることを抑制することができ、その結果、ワークの形状変化や破損が発生することを抑制することができると共に、ワークの加工後に吸着固定を解除することによってワークのうねりや反りが復元することがなく、その結果、加工後のワークの形状が所望の形状からずれた形状となるという事態の発生を抑制することができる。さらに、本ワーク吸着固定治具では、ワークが載置される際に、複数の可動体の内、第１の方向視でワークと重ならない可動体が、付勢部材による付勢力によって第１の位置に留まり、その結果、閉塞位置にある閉塞体により内部連通孔が閉塞されて内部空間と吸引流路との間の連通が遮断される。そのため、本ワーク吸着固定治具によれば、ワークと重ならない可動体の外部連通孔を手作業で塞ぐことなく、該外部連通孔を介したエア漏れを防止することができ、そのようなエア漏れによるワークの固定強度の低下を抑制することができる。

（２）上記ワーク吸着固定治具において、各前記可動体の前記第１の方向の前記一方側の端部の表面は、略球面である構成としてもよい。本ワーク吸着固定治具によれば、ワークと各可動体との接触状態を点接触に近付けることができる。そのため、本ワーク吸着固定治具によれば、ワークにうねりや反りがある場合であっても、ワークの表面形状に対する各可動体の追従性を向上させることができ、ワークの固定強度が低下することを効果的に抑制することができると共に、ワークの形状変化や破損、加工形状のずれ等の発生を効果的に抑制することができる。

（３）上記ワーク吸着固定治具において、さらに、前記可動体に固定され、前記可動体が前記第１の位置にあるときに前記閉塞体が前記閉塞位置に位置するように前記閉塞体を支持し、弾性変形可能な支持部材を備える構成としてもよい。本ワーク吸着固定治具によれば、ワーク吸着固定治具の姿勢にかかわらず、可動体が第１の位置にあるときに閉塞体を閉塞位置に位置させて内部連通孔を閉塞させることができ、ワーク吸着固定治具の汎用性を向上させることができる。

（４）上記ワーク吸着固定治具において、前記閉塞体と前記開閉切替体とは一体部材である構成としてもよい。本ワーク吸着固定治具によれば、ワーク吸着固定治具の姿勢にかかわらず、可動体が第１の位置にあるときに閉塞体を閉塞位置に位置させて内部連通孔を閉塞させることができ、ワーク吸着固定治具の汎用性を向上させることができると共に、部品点数を低減することができる。

（５）上記ワーク吸着固定治具において、さらに、各前記可動体の前記第１の方向の摺動を許容する摺動許容状態と、各前記可動体に干渉して各前記可動体の前記第１の方向の摺動を阻害する摺動阻害状態と、の間で切り替えられる摺動切替体を備える構成としてもよい。本ワーク吸着固定治具によれば、摺動切替体を摺動阻害状態に切り替えることにより、吸着固定されたワークに対する加工等の際に荷重が作用しても可動体が摺動することを抑制することができ、ワークの固定強度が低下することを効果的に抑制することができると共に、ワークの形状変化や破損、加工形状のずれ等の発生を効果的に抑制することができる。

（６）上記ワーク吸着固定治具において、前記閉塞体は、セラミックス製である構成としてもよい。本ワーク吸着固定治具によれば、閉塞体の耐摩耗性および耐化学薬品性を向上させることができ、ワーク吸着固定治具の耐久性の向上や使用用途の拡大を実現することができる。

（７）上記ワーク吸着固定治具において、前記ベース体は、前記接続口が形成されたベース本体と、前記ベース本体に取り付けられ、前記複数の吸引流路用孔が形成された孔形成体と、を有することを特徴とする構成としてもよい。本ワーク吸着固定治具によれば、ベース本体と複数の孔形成体とが一体部材として構成されている形態と比較して、ワークの載置面等の寸法精度の向上、製造の容易化、維持管理の容易化等を実現することができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、ワーク吸着固定治具、ワーク吸着固定装置、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。

第１実施形態におけるワーク吸着固定治具１０の平面（上面）構成を示す説明図である。第１実施形態におけるワーク吸着固定治具１０の断面構成を示す説明図である。第１実施形態における吸着ユニット２００（初期状態Ｓ１）の断面構成を示す説明図である。第１実施形態における吸着ユニット２００（初期状態Ｓ１）の断面構成（図３のＩＶ−ＩＶの位置におけるＸＹ断面構成）を示す説明図である。第１実施形態における吸着ユニット２００（初期状態Ｓ１）の断面構成（図３のＶ−Ｖの位置におけるＸＹ断面構成）を示す説明図である。載置状態Ｓ２におけるワーク吸着固定治具１０の断面構成を示す説明図である。載置状態Ｓ２における吸着ユニット２００の断面構成を示す説明図である。載置状態Ｓ２における吸着ユニット２００の断面構成（図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置における断面構成）を示す説明図である。第２実施形態のワーク吸着固定治具１０を構成する吸着ユニット２００ａ（初期状態Ｓ１）の断面構成を概略的に示す説明図である。第２実施形態のワーク吸着固定治具１０を構成する吸着ユニット２００ａ（初期状態Ｓ１）の断面構成（図９のＸ−Ｘの位置におけるＸＹ断面構成）を概略的に示す説明図である。載置状態Ｓ２における吸着ユニット２００ａの断面構成を示す説明図である。第３実施形態のワーク吸着固定治具１０を構成する吸着ユニット２００ｂ（初期状態Ｓ１）の断面構成を概略的に示す説明図である。載置状態Ｓ２における吸着ユニット２００ｂの断面構成を示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．ワーク吸着固定治具１０の構成：
図１は、第１実施形態におけるワーク吸着固定治具１０の平面（上面）構成を示す説明図であり、図２は、第１実施形態におけるワーク吸着固定治具１０の断面構成を示す説明図である。図２には、ワーク吸着固定治具１０にワークＷが載置されていない状態（以下、「初期状態Ｓ１」という）における図１のＩＩ−ＩＩの位置のワーク吸着固定治具１０のＸＺ断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、ワーク吸着固定治具１０は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図３以降についても同様である。

ワーク吸着固定治具１０は、ワーク吸着固定治具１０の上側に載置されたワークＷ（例えば、半導体ウェハや各種セラミックス製品等）を真空吸着して固定するための治具である。ワーク吸着固定治具１０は、ベース本体１００と、複数の吸着ユニット２００と、摺動切替体３００とを備える。

（ベース本体１００の構成）
ベース本体１００は、例えばＺ軸方向視で略矩形の略平板状の部材であり、例えば金属により形成されている。ベース本体１００の下側の面には、真空吸引装置としての真空ポンプ２０との接続口１１０が形成されている。また、ベース本体１００の上側の面には、吸着ユニット２００を収容するための凹部１２０が形成されている。ベース本体１００の凹部１２０内には、複数の吸着ユニット２００が敷き詰められている。複数の吸着ユニット２００は、すべて同一の構成である。本実施形態では、凹部１２０内に、７行×７列の計４９個の吸着ユニット２００が配置されている。なお、ベース本体１００の凹部１２０内に配置される吸着ユニット２００の個数は任意に変更可能である。

（吸着ユニット２００の構成）
図３から図５は、第１実施形態における吸着ユニット２００（初期状態Ｓ１）の断面構成を示す説明図である。図３には、図２に示されたワーク吸着固定治具１０を構成する１つの吸着ユニット２００のＸＺ断面構成が拡大して示されており、図４には、図３のＩＶ−ＩＶの位置における吸着ユニット２００のＸＹ断面構成が示されており、図５には、図３のＶ−Ｖの位置における吸着ユニット２００のＸＹ断面構成が示されている。

吸着ユニット２００は、固定体２１０と、可動体２２０と、バネ２３０と、閉塞体２４０と、ピン２５０とを備える。

固定体２１０は、上下方向に延びる略円筒状の筒状部分２１１と、筒状部分２１１の中空孔２１４内に配置された略平板状の平板状部分２１２とを有し、例えば金属により形成されている。固定体２１０の筒状部分２１１の下端部は、ベース本体１００に形成された凹部１２０の底面に、例えば螺合によって取り付けられている（図２参照）。

筒状部分２１１の中空孔２１４は、上下方向に延びると共に上方に開口し、Ｚ軸方向視で略円形の孔である。中空孔２１４における平板状部分２１２より上側の部分は、吸引流路ＳＰを構成している。吸引流路ＳＰは、平板状部分２１２に形成された貫通孔２１３と、ベース本体１００に形成された貫通孔１３０（図２）とを介して、ベース本体１００に形成された接続口１１０に連通している。

なお、複数の固定体２１０は、特許請求の範囲における孔形成体に相当し、ベース本体１００と複数の固定体２１０とから構成される構造体は、特許請求の範囲におけるベース体に相当する。また、上下方向（Ｚ軸方向）は、特許請求の範囲における第１の方向に相当し、筒状部分２１１に形成された中空孔２１４は、特許請求の範囲における吸引流路用孔に相当する。

可動体２２０は、上下方向に延びる略円筒状の筒状部分２２１と、筒状部分２２１の上側に配置され、上方向に凸な略円蓋（ドーム）状の蓋状部分２２２と、筒状部分２２１と蓋状部分２２２との間に配置されて両者を接続する接続部分２２３とを有し、例えば金属により形成されている。可動体２２０の筒状部分２２１は、固定体２１０の筒状部分２１１の中空孔２１４内に、上下方向に摺動可能に取り付けられている。

可動体２２０の蓋状部分２２２における上側の端部の表面は略球面である。この上側の端部には、吸着孔２２５が形成されている。図４に示すように、吸着孔２２５は、Ｚ軸方向視で略円形の孔である。また、蓋状部分２２２の内部には、内部空間ＩＳが形成されている。内部空間ＩＳは、吸着孔２２５を介して外部と連通している。吸着孔２２５は、特許請求の範囲における外部連通孔に相当する。

また、可動体２２０の接続部分２２３には、接続部分２２３を上下方向に貫通する内部連通孔２２４が形成されている。図５に示すように、内部連通孔２２４は、Ｚ軸方向視で略円形の孔である。内部連通孔２２４は、内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとを連通している。

バネ２３０は、吸引流路ＳＰ内に（すなわち、固定体２１０の平板状部分２１２の上面と可動体２２０の接続部分２２３の下面との間に）収容されており、可動体２２０を上方に付勢する付勢部材である。バネ２３０により付勢された可動体２２０は、ワーク吸着固定治具１０にワークＷが載置されていない初期状態Ｓ１において、図３に示す第１の位置Ｐ１に位置する。図２に示すように、初期状態Ｓ１において各可動体２２０が位置する第１の位置Ｐ１は、各可動体２２０の上端部（すなわち、吸着孔２２５が形成された箇所）が、上下方向に略直交する仮想平面ＶＰ内に含まれるような位置である。すなわち、初期状態Ｓ１では、各可動体２２０の上端部（吸着孔２２５）の上下方向における位置が互いに略同一となり、各可動体２２０の上端部が仮想的なワーク載置面（上記仮想平面ＶＰ）を構成する。

閉塞体２４０は、球状の部材であり、例えばセラミックスにより形成されている。閉塞体２４０は、可動体２２０内の内部空間ＩＳ内に収容されている。閉塞体２４０の径は、可動体２２０の接続部分２２３に形成された内部連通孔２２４の径より大きい。そのため、閉塞体２４０は、図３に示す位置（以下、「閉塞位置Ｐｃ」という）にあるときに、内部連通孔２２４に嵌合して内部連通孔２２４を閉塞する。閉塞体２４０により内部連通孔２２４が閉塞されると、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が遮断される。なお、内部空間ＩＳを規定する底面２２６は、内部連通孔２２４に向かって斜め下向きに傾いているため、初期状態Ｓ１においては、閉塞体２４０は重力によって閉塞位置Ｐｃに導かれる。

ピン２５０は、略円柱状の部材であり、例えば金属により形成されている。ピン２５０の径は、可動体２２０の接続部分２２３に形成された内部連通孔２２４の径より小さい。ピン２５０は、固定体２１０に形成された中空孔２１４の内部に配置されている。ピン２５０の下端部は、固定体２１０の平板状部分２１２の上面に固定されている。また、ピン２５０の上端部は、初期状態Ｓ１において、内部空間ＩＳの外に位置しており、閉塞位置Ｐｃに位置する閉塞体２４０には干渉していない。ピン２５０は、特許請求の範囲における開閉切替体に相当する。

（摺動切替体３００の構成）
摺動切替体３００（図２）は、略平板状の部材であり、ベース本体１００に対して略水平方向にスライド可能に取り付けられている。摺動切替体３００は、スライド移動することにより、複数の可動体２２０に干渉せずに各可動体２２０の上下方向の摺動を許容する摺動許容状態と、複数の可動体２２０に干渉して各可動体２２０の上下方向の摺動を阻害する摺動阻害状態と、の間で切り替えられる。ワーク吸着固定治具１０の初期状態Ｓ１では、摺動切替体３００は摺動許容状態に切り替えられる。

Ａ−２．ワーク吸着固定治具１０の動作：
次に、ワーク吸着固定治具１０の動作について説明する。図６は、ワーク吸着固定治具１０にワークＷが載置された状態（以下、「載置状態Ｓ２」という）におけるワーク吸着固定治具１０の断面構成（図２と同一の位置における断面構成）を示す説明図である。ワーク吸着固定治具１０にワークＷが載置される際には、図６に示すように、ワーク吸着固定治具１０が備える複数の吸着ユニット２００の内の少なくとも一部（以下、「重複吸着ユニット２００Ｘ」という）については、Ｚ軸方向視で、吸着ユニット２００の上端部（すなわち、吸着孔２２５が形成された可動体２２０の上端部）の位置がワークＷと重なる。一方、ワークＷの大きさや形状によっては、ワーク吸着固定治具１０が備える複数の吸着ユニット２００の内の一部（以下、「非重複吸着ユニット２００Ｎ」という）について、Ｚ軸方向視で、吸着ユニット２００の上端部の位置がワークＷと重ならないことがある。

図７および図８は、載置状態Ｓ２における吸着ユニット２００（重複吸着ユニット２００Ｘ）の断面構成を示す説明図である。図７には、載置状態Ｓ２における重複吸着ユニット２００Ｘの、図３と同一の位置における断面構成が示されており、図８には、載置状態Ｓ２における重複吸着ユニット２００Ｘの、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩの位置における断面構成が示されている。

図７に示すように、ワーク吸着固定治具１０にワークＷが載置されると、重複吸着ユニット２００Ｘを構成する可動体２２０の上端部がワークＷの下面に接触し、可動体２２０が、ワークＷの自重による荷重を受けて、バネ２３０による付勢力に抗して第１の位置Ｐ１より下方の第２の位置Ｐ２に移動する。上述したように、初期状態Ｓ１では、摺動切替体３００が摺動許容状態とされているため、このような可動体２２０の移動（摺動）が許容される。なお、第２の位置Ｐ２は、各重複吸着ユニット２００Ｘについて互いに異なる位置となり得る。また、同一の重複吸着ユニット２００Ｘについても、載置されるワークＷの重量に応じて第２の位置Ｐ２は異なる位置となり得る。しかし、いずれの場合においても、第２の位置Ｐ２は第１の位置Ｐ１より下方の位置である。

重複吸着ユニット２００Ｘを構成する可動体２２０が第２の位置Ｐ２に移動すると、図７および図８に示すように、固定体２１０に固定されたピン２５０の上端部が、内部連通孔２２４を通って内部空間ＩＳ内に突出した状態となる。この状態では、ピン２５０の上端部によって閉塞体２４０が閉塞位置Ｐｃに位置することが阻害されるため、閉塞体２４０は閉塞位置Ｐｃ以外の位置（以下、「非閉塞位置Ｐｎ」という）に移動する。すなわち、この状態では、ピン２５０が、閉塞体２４０による内部連通孔２２４の閉塞を阻害し、その結果、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が確保される。

なお、図６に示すように、ワークＷにうねりや反りがあっても、各重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０がワークＷから受ける荷重に応じた変位量で変位（下降）することにより、各重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０の上端部により構成される仮想面は、うねりや反りを有するワークＷの表面形状に沿った形状となる。そのため、ワークＷにうねりや反りがあっても、ワークＷと各重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０との間に隙間が発生することが抑制される。

また、非重複吸着ユニット２００Ｎについては、ワークＷからの荷重が作用しないため、初期状態Ｓ１と同様の状態に維持される。すなわち、非重複吸着ユニット２００Ｎについては、可動体２２０が第１の位置Ｐ１に位置し、閉塞体２４０が閉塞位置Ｐｃに位置することによって内部連通孔２２４を閉塞し、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が遮断された状態に維持される。

ワーク吸着固定治具１０にワークＷが載置された後、摺動切替体３００が摺動阻害状態に切り替えられる。これにより、各吸着ユニット２００の可動体２２０の上下方向の摺動が規制される。また、ベース本体１００の接続口１１０に接続された真空ポンプ２０の動作が開始される。これにより、各重複吸着ユニット２００Ｘでは、図７に矢印で示すように、ワークＷの表面によって吸着孔２２５が塞がれた状態で内部空間ＩＳ内の空気が吸引されることにより、内部空間ＩＳ内に負圧が発生する。その結果、吸着孔２２５を介してワークＷに吸着力が作用し、ワークＷが重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０に吸着される。ワークＷが各重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０に吸着されることにより、ワークＷがワーク吸着固定治具１０に強固に固定される。なお、非重複吸着ユニット２００Ｎでは、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が遮断されているため（図３参照）、真空ポンプ２０が動作してもエア漏れが発生することはない。

ワークＷがワーク吸着固定治具１０に吸着固定された状態で、ワークＷの搬送や加工が行われる。なお、ワークＷの加工が行われる際には、ワークＷに対して加工に伴う力が作用することにより、各可動体２２０に対して上下方向に摺動させるような力が作用する場合もある。しかし、摺動切替体３００が摺動阻害状態に切り替えられているため、このような場合にも可動体２２０が上下方向に摺動することがない。

ワークＷの搬送や加工が完了すると、真空ポンプ２０の動作が停止される。これにより、ワーク吸着固定治具１０によるワークＷの吸着固定が解除される。また、摺動切替体３００が、各可動体２２０の上下方向の摺動を許容する摺動許容状態に切り替えられる。その後、ワーク吸着固定治具１０からワークＷを取り外すと、各重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０は、バネ２３０による付勢力によって第１の位置Ｐ１に移動する。これにより、ワーク吸着固定治具１０は初期状態Ｓ１に戻る。

Ａ−３．第１実施形態の効果：
以上説明したように、第１実施形態のワーク吸着固定治具１０は、ベース本体１００と、複数の吸着ユニット２００とを備える。各吸着ユニット２００は、固定体２１０と、可動体２２０と、バネ２３０と、閉塞体２４０と、ピン２５０とを有する。ベース本体１００には、真空ポンプ２０等の真空吸引装置との接続口１１０が形成されている。また、各固定体２１０には、上下方向に延びると共に上側に開口する中空孔２１４が形成されており、中空孔２１４は、接続口１１０に連通する吸引流路ＳＰを構成している。すなわち、ベース本体１００と複数の固定体２１０とから構成される構造体には、接続口１１０と、複数の中空孔２１４とが形成されていると言える。また、各可動体２２０は、対応する固定体２１０の中空孔２１４に対して上下方向に摺動可能に取り付けられた上下方向に延びる筒状部分２２１を有する。また、各可動体２２０の上側の端部には吸着孔２２５が形成され、各可動体２２０の内部には、吸着孔２２５を介して外部と連通すると共に内部連通孔２２４を介して吸引流路ＳＰに連通する内部空間ＩＳが形成されている。また、バネ２３０は、各可動体２２０について設けられており、ワークＷの非載置時である初期状態Ｓ１において各可動体２２０が第１の位置Ｐ１に位置するように、各可動体２２０を上側に付勢する。ここで、第１の位置Ｐ１は、各可動体２２０の上端部（吸着孔２２５の位置）が、上下方向に略直交する仮想平面ＶＰ内に含まれるような位置である。また、閉塞体２４０は、各可動体２２０の内部空間ＩＳ内に収容されており、所定の閉塞位置Ｐｃにあるときに内部連通孔２２４を閉塞する。また、ピン２５０は、各固定体２１０の中空孔２１４の内部に配置されており、可動体２２０が第１の位置Ｐ１にあるときには、内部空間ＩＳの外に位置する。また、ピン２５０は、可動体２２０が第１の位置Ｐ１より下側の第２の位置Ｐ２にあるときには、内部連通孔２２４を通って内部空間ＩＳ内に突出した状態となることにより、閉塞体２４０による内部連通孔２２４の閉塞を阻害して、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通を確保する。

そのため、第１実施形態のワーク吸着固定治具１０によれば、ワークＷが載置される際に、複数の吸着ユニット２００の内、Ｚ軸方向視で可動体２２０の上端部の位置（吸着孔２２５の位置）がワークＷと重なる重複吸着ユニット２００Ｘにおいては、可動体２２０が、ワークＷの自重による荷重を受けて、バネ２３０による付勢力に抗して第１の位置Ｐ１より下方の第２の位置Ｐ２に移動する。これにより、ピン２５０が、内部連通孔２２４を通って内部空間ＩＳ内に突出した状態となり、閉塞体２４０による内部連通孔２２４の閉塞が阻害され、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が確保される。この状態において、接続口１１０に接続された真空ポンプ２０により内部空間ＩＳが吸引されることにより、内部空間ＩＳ内に負圧が発生し、これにより吸着孔２２５を介してワークＷに吸着力が作用し、ワークＷが重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０の上端部に吸着される。このとき、ワークＷにうねりや反りがあっても、各重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０がワークＷからの荷重に応じた変位量で変位（下降）することにより、各重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０の上端部（吸着孔２２５）により構成される仮想面は、うねりや反りを有するワークＷの表面形状に沿った形状となり、その結果、ワークＷと各重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０との間に隙間が発生することが抑制される。従って、本実施形態のワーク吸着固定治具１０によれば、ワークＷにうねりや反りがある場合であっても、ワークＷと吸着孔２２５との間に隙間が生じることを抑制することができ、吸着孔２２５を介したエア漏れによってワークＷの固定強度が低下することを抑制することができる。また、ワークＷにうねりや反りがある場合であっても、吸着力によってワークＷのうねりや反りが矯正されることを抑制することができ、その結果、ワークＷの形状変化や破損が発生することを抑制することができると共に、ワークＷの加工後に吸着固定を解除することによってワークＷのうねりや反りが復元することがなく、その結果、加工後のワークＷの形状が所望の形状からずれた形状となるという事態の発生を抑制することができる。

さらに、第１実施形態のワーク吸着固定治具１０では、ワークＷが載置される際に、複数の吸着ユニット２００の内、Ｚ軸方向視で可動体２２０の上端部の位置（吸着孔２２５の位置）がワークＷと重ならない非重複吸着ユニット２００Ｎにおいては、可動体２２０がバネ２３０による付勢力によって第１の位置Ｐ１に留まり、その結果、閉塞位置Ｐｃにある閉塞体２４０により内部連通孔２２４が閉塞されて内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が遮断される。そのため、本実施形態のワーク吸着固定治具１０によれば、非重複吸着ユニット２００Ｎの可動体２２０の吸着孔２２５を手作業で塞ぐことなく、該吸着孔２２５を介したエア漏れを防止することができ、そのようなエア漏れによるワークＷの固定強度の低下を抑制することができる。

また、第１実施形態のワーク吸着固定治具１０では、各可動体２２０の上側の端部の表面が略球面であるため、ワークＷと各可動体２２０との接触状態を点接触に近付けることができる。そのため、本実施形態のワーク吸着固定治具１０によれば、ワークＷにうねりや反りがある場合であっても、ワークＷの表面形状に対する各可動体２２０の追従性を向上させることができ、ワークＷの固定強度が低下することを効果的に抑制することができると共に、ワークの形状変化や破損、加工形状のずれ等の発生を効果的に抑制することができる。

また、第１実施形態のワーク吸着固定治具１０は、さらに、各可動体２２０の上下方向の摺動を許容する摺動許容状態と、各可動体２２０に干渉して各可動体２２０の上下方向の摺動を阻害する摺動阻害状態と、の間で切り替えられる摺動切替体３００を備える。そのため、本実施形態のワーク吸着固定治具１０によれば、摺動切替体３００を摺動阻害状態に切り替えることにより、吸着固定されたワークＷに対する加工等の際に荷重が作用しても可動体２２０が上下方向に摺動することを抑制することができ、ワークＷの固定強度が低下することを効果的に抑制することができると共に、ワークＷの形状変化や破損、加工形状のずれ等の発生を効果的に抑制することができる。

また、第１実施形態のワーク吸着固定治具１０では、閉塞体２４０はセラミックス製である。そのため、本実施形態のワーク吸着固定治具１０によれば、閉塞体２４０の耐摩耗性および耐化学薬品性を向上させることができ、ワーク吸着固定治具１０の耐久性の向上や使用用途の拡大を実現することができる。

また、第１実施形態のワーク吸着固定治具１０では、ベース本体１００と複数の固定体２１０とが別部材として構成されている。そのため、ベース本体１００と複数の固定体２１０とが一体部材として構成されている形態と比較して、ワークＷの載置面等の寸法精度の向上、製造の容易化、維持管理の容易化等を実現することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図９および図１０は、第２実施形態のワーク吸着固定治具１０を構成する吸着ユニット２００ａ（初期状態Ｓ１）の断面構成を概略的に示す説明図である。図９には、図３と同様の位置における吸着ユニット２００ａのＸＺ断面構成が示されており、図１０には、図９のＸ−Ｘの位置における吸着ユニット２００ａのＸＹ断面構成が示されている。また、図１１は、載置状態Ｓ２における吸着ユニット２００ａ（重複吸着ユニット２００Ｘ）の断面構成（図９と同一の位置における断面構成）を示す説明図である。なお、第２実施形態のワーク吸着固定治具１０における吸着ユニット２００ａ以外の構成は、第１実施形態と同一である。以下では、第２実施形態の吸着ユニット２００ａの構成の内、上述した第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

第２実施形態の吸着ユニット２００ａは、支持部材２６０を備える点が、上述した第１実施形態の吸着ユニット２００と異なっている。図９に示すように、支持部材２６０は、可動体２２０に固定されており、可動体２２０が第１の位置Ｐ１にあるときに閉塞体２４０が閉塞位置Ｐｃに位置するように、閉塞体２４０を支持する部材である。また、図１０に示すように、支持部材２６０はＺ軸方向視で略円環状である。支持部材２６０には、支持部材２６０を上下方向に貫通する複数の貫通孔２６２が形成されている。支持部材２６０は、例えばゴム等の弾性変形可能な材料により形成されている。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、ワークＷが載置されていない初期状態Ｓ１では、図９に示すように、各可動体２２０が第１の位置Ｐ１に位置することによって閉塞体２４０が閉塞位置Ｐｃに位置し、閉塞体２４０により内部連通孔２２４が閉塞されて、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が遮断される。

また、載置状態Ｓ２において、各重複吸着ユニット２００Ｘでは、図１１に示すように、可動体２２０がワークＷの自重による荷重を受けて第２の位置Ｐ２に移動し、ピン２５０の上端部が内部連通孔２２４を通って内部空間ＩＳ内に突出した状態となる。この状態では、ピン２５０の上端部によって閉塞体２４０が閉塞位置Ｐｃに位置することが阻害されるため、閉塞体２４０は非閉塞位置Ｐｎに移動する。これにより、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が確保される。なお、支持部材２６０は弾性変形可能であるため、閉塞体２４０の非閉塞位置Ｐｎへの移動は許容される。

この状態で、ベース本体１００の接続口１１０に接続された真空ポンプ２０の動作が開始されると、各重複吸着ユニット２００Ｘでは、図１１に矢印で示すように、ワークＷの表面によって吸着孔２２５が塞がれた状態で内部空間ＩＳ内の空気が吸引されることにより、内部空間ＩＳ内に負圧が発生し、これにより吸着孔２２５を介してワークＷに吸着力が作用し、ワークＷが重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０に吸着される。ワークＷが各重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０に吸着されることにより、ワークＷがワーク吸着固定治具１０に強固に固定される。なお、非重複吸着ユニット２００Ｎでは、第１実施形態と同様に、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が遮断されているため（図９参照）、真空ポンプ２０が動作してもエア漏れが発生することはない。

第２実施形態のワーク吸着固定治具１０では、上述した第１実施形態のワーク吸着固定治具１０の奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、第２実施形態のワーク吸着固定治具１０は、弾性変形可能な支持部材２６０を備える。支持部材２６０は、可動体２２０に固定され、可動体２２０が第１の位置Ｐ１にあるときに閉塞体２４０が閉塞位置Ｐｃに位置するように、閉塞体２４０を支持する。そのため、第２実施形態のワーク吸着固定治具１０によれば、ワーク吸着固定治具１０の姿勢にかかわらず、可動体２２０が第１の位置Ｐ１にあるときに閉塞体２４０を閉塞位置Ｐｃに位置させて内部連通孔２２４を閉塞させることができ、ワーク吸着固定治具１０の汎用性を向上させることができる。

Ｃ．第３実施形態：
図１２は、第３実施形態のワーク吸着固定治具１０を構成する吸着ユニット２００ｂ（初期状態Ｓ１）の断面構成を概略的に示す説明図である。図１２には、図３と同様の位置における吸着ユニット２００ｂのＸＺ断面構成が示されている。また、図１３は、載置状態Ｓ２における吸着ユニット２００ｂ（重複吸着ユニット２００Ｘ）の断面構成（図１２と同一の位置における断面構成）を示す説明図である。なお、第３実施形態のワーク吸着固定治具１０における吸着ユニット２００ｂ以外の構成は、第１実施形態と同一である。以下では、第３実施形態の吸着ユニット２００ｂの構成の内、上述した第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

第３実施形態の吸着ユニット２００ｂは、閉塞体２４０ｂが下側に凸な略円錐形状であり、閉塞体２４０ｂとピン２５０とが一体部材である点が、上述した第１実施形態の吸着ユニット２００と異なっている。すなわち、第３実施形態では、ピン２５０の上端部と閉塞体２４０ｂの下端部とが接続されて、両者が一体化されている。第３実施形態では、閉塞体２４０ｂとピン２５０との一体部材は、例えばセラミックスにより形成されている。

第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、ワークＷが載置されていない初期状態Ｓ１では、図１２に示すように、各可動体２２０が第１の位置Ｐ１に位置することによって閉塞体２４０ｂが閉塞位置Ｐｃに位置し、閉塞体２４０ｂにより内部連通孔２２４が閉塞されて、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が遮断される。

また、載置状態Ｓ２において、各重複吸着ユニット２００Ｘでは、図１３に示すように、可動体２２０がワークＷの自重による荷重を受けて第２の位置Ｐ２に移動し、ピン２５０の上端部が内部連通孔２２４を通って内部空間ＩＳ内に突出した状態となる。この状態では、ピン２５０の上端部に一体化された閉塞体２４０ｂが、非閉塞位置Ｐｎに位置することとなる。これにより、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が確保される。

この状態で、ベース本体１００の接続口１１０に接続された真空ポンプ２０の動作が開始されると、各重複吸着ユニット２００Ｘでは、図１３に矢印で示すように、ワークＷの表面によって吸着孔２２５が塞がれた状態で内部空間ＩＳ内の空気が吸引されることにより、内部空間ＩＳ内に負圧が発生し、これにより吸着孔２２５を介してワークＷに吸着力が作用し、ワークＷが重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０に吸着される。ワークＷが各重複吸着ユニット２００Ｘの可動体２２０に吸着されることにより、ワークＷがワーク吸着固定治具１０に強固に固定される。なお、非重複吸着ユニット２００Ｎでは、第１実施形態と同様に、内部連通孔２２４を介した内部空間ＩＳと吸引流路ＳＰとの間の連通が遮断されているため（図１２参照）、真空ポンプ２０が動作してもエア漏れが発生することはない。

第３実施形態のワーク吸着固定治具１０では、上述した第１実施形態のワーク吸着固定治具１０の奏する効果に加えて、以下の効果を奏する。すなわち、第３実施形態のワーク吸着固定治具１０は、閉塞体２４０ｂとピン２５０とが一体部材である。そのため、第３実施形態のワーク吸着固定治具１０によれば、ワーク吸着固定治具１０の姿勢にかかわらず、可動体２２０が第１の位置Ｐ１にあるときに閉塞体２４０ｂを閉塞位置Ｐｃに位置させて内部連通孔２２４を閉塞させることができ、ワーク吸着固定治具１０の汎用性を向上させることができると共に、部品点数を低減することができる。

Ｄ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態におけるワーク吸着固定治具１０の構成は、あくまで例示であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、固定体２１０が筒状部分２１１を有するとしているが、固定体２１０は、上下方向に延びると共に上方に開口している孔が形成されていれば、必ずしも筒状部分２１１を有する必要はない。また、上記実施形態では、可動体２２０の上側の端部の表面（蓋状部分２２２の上側の端部の表面）は略球面であるとしているが、該表面は他の形状（例えば角錐や円錐の周面形状等）であるとしてもよい。ベース本体１００や吸着ユニット２００を構成する他の部材の形状についても、種々変形可能である。

また、上記実施形態では、ベース本体１００と複数の固定体２１０とが別体であるとしているが、ベース本体１００と複数の固定体２１０とが一体部材であるとしてもよい。また、上記実施形態では、ワーク吸着固定治具１０が摺動切替体３００を備えるとしているが、必ずしもワーク吸着固定治具１０が摺動切替体３００を備える必要はない。また、上記実施形態におけるバネ２３０に代えて、可動体２２０を付勢可能な他の種類の付勢部材（例えばゴム等）を用いることも可能である。

また、上記実施形態におけるワーク吸着固定治具１０を構成する各部材の形成材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。例えば、上記実施形態では、閉塞体２４０がセラミックスにより形成されているとしているが、閉塞体２４０が他の材料（例えば金属等）により形成されているとしてもよい。

１０：ワーク吸着固定治具２０：真空ポンプ１００：ベース本体１１０：接続口１２０：凹部１３０：貫通孔２００：吸着ユニット２１０：固定体２１１：筒状部分２１２：平板状部分２１３：貫通孔２１４：中空孔２２０：可動体２２１：筒状部分２２２：蓋状部分２２３：接続部分２２４：内部連通孔２２５：吸着孔２２６：底面２３０：バネ２４０：閉塞体２５０：ピン２６０：支持部材２６２：貫通孔３００：摺動切替体

Claims

第１の方向の一方側の面に載置されたワークを真空吸着して固定するためのワーク吸着固定治具において、
真空吸引装置との接続口と、前記第１の方向に延びると共に前記第１の方向の前記一方側に開口し、前記接続口に連通する吸引流路を構成する複数の吸引流路用孔と、が形成されたベース体と、
前記複数の吸引流路用孔のそれぞれに対して前記第１の方向に摺動可能に取り付けられた前記第１の方向に延びる筒状部分を有し、前記第１の方向の前記一方側の端部に外部連通孔が形成され、前記外部連通孔を介して外部と連通すると共に内部連通孔を介して前記吸引流路に連通する内部空間が形成された可動体と、
各前記可動体について設けられ、前記ワークの非載置時に各前記可動体が、各前記可動体の前記外部連通孔が前記第１の方向に略直交する仮想平面内に含まれるような第１の位置に位置するように、各前記可動体を前記第１の方向の前記一方側に付勢する付勢部材と、
各前記可動体の前記内部空間内に収容され、所定の閉塞位置にあるときに前記内部連通孔を閉塞する閉塞体と、
各前記吸引流路用孔の内部に配置され、前記可動体が前記第１の位置にあるときには前記内部空間の外に位置し、前記可動体が前記第１の位置より前記第１の方向の他方側である第２の位置にあるときには、前記内部連通孔を通って前記内部空間内に突出した状態となることにより、前記閉塞体による前記内部連通孔の閉塞を阻害して前記内部連通孔を介した前記内部空間と前記吸引流路との連通を確保する開閉切替体と、
を備えることを特徴とする、ワーク吸着固定治具。
請求項１に記載のワーク吸着固定治具において、
各前記可動体の前記第１の方向の前記一方側の端部の表面は、略球面であることを特徴とする、ワーク吸着固定治具。
請求項１または請求項２に記載のワーク吸着固定治具において、さらに、
前記可動体に固定され、前記可動体が前記第１の位置にあるときに前記閉塞体が前記閉塞位置に位置するように前記閉塞体を支持し、弾性変形可能な支持部材を備えることを特徴とする、ワーク吸着固定治具。
請求項１または請求項２に記載のワーク吸着固定治具において、
前記閉塞体と前記開閉切替体とは一体部材であることを特徴とする、ワーク吸着固定治具。
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載のワーク吸着固定治具において、さらに、
各前記可動体の前記第１の方向の摺動を許容する摺動許容状態と、各前記可動体に干渉して各前記可動体の前記第１の方向の摺動を阻害する摺動阻害状態と、の間で切り替えられる摺動切替体を備えることを特徴とする、ワーク吸着固定治具。
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のワーク吸着固定治具において、
前記閉塞体は、セラミックス製であることを特徴とする、ワーク吸着固定治具。
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のワーク吸着固定治具において、
前記ベース体は、
前記接続口が形成されたベース本体と、
前記ベース本体に取り付けられ、前記複数の吸引流路用孔が形成された孔形成体と、
を有することを特徴とする、ワーク吸着固定治具。