JP2663240B2 - フローティング型バキュームチャック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状の本体部材に吸着
構造部を備え、１枚の板状ワーク又は多段に支持された
板状のワークを吸着するバキュームチャックに関し、Ｌ
ＣＤを主流とするガラス基板を扱う製造ラインや、シリ
コンウェハーを扱う半導体製造ラインにおけるワークの
搬送に利用される。

【０００２】

【従来の技術】例えば液晶ディスプレイ用ガラス基板の
製造行程中における搬送は、通常バキュームチャックに
よって行われる。この場合、ガラスの裏面にパッド材料
等の異物が付着するのを防止するため、パッド材料とし
ては、ゴムの使用を避け、比較的硬いテフロンやＰＥＥ
Ｋ等のプラスチックが使用されている。そして、このプ
ラスチック製のバキュームチャックは、図５（ｂ）に示
す如く、金属等の剛性を有する材料でできたハンド１´
上に薄い板状又はシート状のパッド１１´を張り付ける
ことにより構成されていた。 しかしながら、この構造
のバキュームチャックでは、ガラス基板に歪みがある場
合に、パッドが固定されていて且つ硬い材質のものであ
るため基板面になじみにくく、バキューム不良が多発す
るという問題があった。

【０００３】一方、傾斜角度を調節でき且つ吸着前の姿
勢を正規位置に保持できるようにしたバキュームパッド
が提案されている（実開平２ー１１７８８５号及び実開
平４ー４２３９５号公報参照）。この構造のものでは、
パッドをこれより小径のボールジョイントで支持してい
る。従って、支持状態が不安定であるため、パッドを動
かすときにその慣性によりアンバランスな外力やモーメ
ントがかかると、パッドが容易に傾く。そこでスプリン
グを設けてパッドの姿勢を維持するようにしている。し
かしながら、スプリングを設けると、傾斜したワークに
パッドを沿わせるときに、傾斜に近い側の反力が大きく
なり、パッドが円滑にワーク面に沿わなくなる。又、パ
ッドを或る程度の力で押し付けなければならないので、
特に自重の軽い物を持ち上げるような場合には不適当で
ある。更に、このようにジョイントとして球体を使用し
且つスプリングを設けると、構造が複雑になると共に、
吸着部の吸着方向の寸法が大きくなり、製造装置に多段
支持されたワークを取り出して搬送する場合には、装置
の積層ピッチが大きくなるという問題も生ずる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、構造が簡単で、パッドがワーク
の傾斜になじみ易く、且つ多段支持されたワークの搬送
に適したバキュームチャックを提供することを課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、板状の本体部材に吸着
構造部を備え、板状のワークを吸着するバキュームチャ
ックにおいて、前記吸着構造部は、前記ワークに吸着す
るパッドと該パッドを支持する支持面と抜け出し規制部
材とを有し、前記パッドは、前記本体部材の表面から突
出し前記ワークに接触する接触面と、該接触面と接続し
一定曲率の曲面をなす外周面と、前記外周面の内側に設
けられた開口面と、該開口面の内側に突出した突出部と
を備え、前記支持面は、前記本体部材に形成され前記外
周面と同じ曲率を持つ曲面をなし、前記抜け出し規制部
材は、前記開口面の内側に設けられ、前記本体部材に固
定され、前記突出部に対して前記ワーク側に間隙を隔て
て対向した対向突出部を備えている、ことを特徴とし、
請求項２の発明は、上記に加えて、前記吸着構造部を有
する前記本体部材は２組から成り、それぞれの本体部材
は前記ワークの両端支持部間の距離に近い間隔を隔てて
結合されていることを特徴とする。

【０００６】

【作用】請求項１の発明によれば、パッドの外周面が一
定の曲率の曲面状になっていて、本体部材に設けられた
同じ曲率の支持面で支持されるので、パッドは広い面で
安定して支持されると共に、ワーク吸着時に支持面で内
外の圧力差が確実にシールされる。この場合、外周面を
支持するので、両端でパッドを支持する形になり、パッ
ドの安定性が良くなる。即ち、パッドを支持する支持面
には一定の摩擦力があるので、パッドに回転力がかかっ
たときに摩擦力が偶力として作用し、抵抗モーメントを
生ずる。この場合、支点間の距離が大きいので、摩擦力
が小さくてもパッドを安定させるだけのモーメントが生
じてパッドの姿勢が安定する。従って、ワークを取りに
行くときにバキュームチャックを動かしても、通常の動
きによってはそれ程大きなアンバランスモーメントが生
じないので、抵抗モーメントの作用によりパッドは回転
しない。その結果、パッドの姿勢保持のためのスプリン
グを必要としない。

【０００７】一方、ワークが傾斜しているときにパッド
の接触面の一部分がワークに当たると、パッドには自重
による摩擦力以外の力は作用しないので、パッドは軽く
動き容易にワークの傾斜に沿う。パッドが傾斜に沿って
ワークに接触すると、パッドの接触面には、もはやスプ
リングを設けた場合のようにアンバランスな力が加わら
ないので、パッドは完全にワークになじみ接触状態が良
好になり、確実にバキュームが生じてワークを吸着する
ことができる。更に、外周面を支持することにより、従
来技術のように中心近くを支持するよりも、同じ揺動角
に対して支持部の変位が大きくなるので、ワークとパッ
ドとがなじみ動作をするときに微小な角変化が容易に行
われ、この点からも接触状態が一層良好になる。

【０００８】パッドの開口部の内側には、間隙を隔てて
パッドの突出部と抜け出し規制部材の対向突出部とが対
向配置されているので、曲面状の支持部がワーク側に開
いた形状であっても、パッドが何かの原因で抜け出す方
向に動くと、突出部が対向突出部に当たってその動きが
停止され、抜け出しが防止される。一方、両突出部間に
は間隙があるので、前述の如くパッドの自由ななじみ動
作が制約されることはない。そして、両者の間隙を適当
な大きさにすれば、何らかの原因でパッドに大きな回転
力が加えられたたときに、パッドが傾斜すると円周方向
の何れかの側の突出部が接触することにより、最大回転
角を一定範囲内に制限することができる。従って、突出
部の間隙は、パッドとワークとの間に生じ得る傾斜角の
調整が可能な範囲で、パッドの回転角をできるだけ小さ
く制限するように定められることが望ましい。そのよう
にすれば、バキュームチャックがワークを取りに行くと
きに、パッドの姿勢が悪いために吸着不良を生ずるおそ
れが全くなくなる。但し、パッドの異常傾斜を防止する
ためには、本体部材の支持面の一定位置に回転ストッパ
を設けるようにしてもよい。

【０００９】このように対向突出部を設けると、パッド
の抜け出しを防止するために、支持部の曲面をワーク側
にも閉じた形状にする必要がなくなるため、半球面を部
分的に利用した形状にすることができる。その結果、支
持部の吸着方向の長さが短縮される。

【００１０】以上のように、請求項１の発明において
は、スプリングを設けなくてもパッドの機能が十分発揮
されるので、バキュームチャックの構造が簡素化され
る。又、スプリングがないことと球面の部分的利用とに
より、本体部材の吸着方向の幅が極めて小さくなる。そ
の結果、バキュームチャックの本体部材を薄型に形成で
き、特に多段に積層支持されたワークを搬送する場合
に、積層間隔を短縮することが可能になる。

【００１１】請求項２の発明によれば、上記のような吸
着構造部を備えた本体部材を２組設け、それぞれを１枚
だけ単独に又は多段に支持されたワークの両端支持部間
の距離に近い間隔だけ離して結合するので、２組の本体
部材が支持されたワークを受け取るときに、両端支持部
の近くを支持することになる。従って、製造装置に多段
に支持されたワークを搬送させる場合には、装置に支持
されたワークと、本体部材に支持されたワークとの間で
ワークの撓み曲線が近似することになり、それぞれのワ
ークの間隔が有効に利用される。その結果、製造装置の
積層ピッチを小さくしても他のワークと干渉しなくな
り、薄型の本体部材の採用に加えて一層搬送システムの
能率化を図ることができる。

【００１２】

【実施例】図１は実施例のバキュームチャックの吸着部
分の構造を示す。バキュームチャックは、板状の本体部
材であるハンド１に吸着構造部１０を備え、板状のワー
クであるガラス基板２０を吸着する。吸着構造部１０
は、ガラス基板２０に吸着するパッド１１とこれを支持
する支持面１ａと抜け出し規制部材としてのパッド押さ
え１２とを有する。

【００１３】パッド１１は、ハンド１の表面１ｂから突
出しガラス基板２０に接触する接触面１１ａと、これと
接続し一定曲率の曲面をなす外周面としての半球面の一
部分をなす形状をした部分球面１１ｂと、その内側に設
けられた開口面１１ｃと、その内側に突出した突出部１
１ｄとを備えている。支持面１ａは、ハンド１にホルダ
１ｃを介して形成され、部分球面１１ｂと同じ曲率を持
つ曲面をなしている。

【００１４】パッド押さえ１２は、開口面１１ｃの内側
に設けられ、ハンド１にネジ込みや圧入等により固定さ
れ、突出部１１ｄからガラス基板２０側に間隙を隔てて
対向した対向突出部１２ａを備えていて、その内部はバ
キューム形成用の空気通路１２ｂになっている。符号１
ｄは同じく空気通路で、符号１ｅはこれを形成するため
の裏板である。突出部１１ｄと対向突出部１２ａとの間
隙は、パッド１１が或る程度の角度自由に傾斜できるよ
うに定められる。但し本実施例では、ホルダ１ｃを支持
するハンド１の支持面を延長することによってもパッド
１１の回転を規制し、パッド１１の最大傾斜状態を安定
させている。なお、このようなパッド１１の回転角の規
制は、パッド１１が基板２０の傾斜角に対応する動作を
妨げないように定められる。

【００１５】図２は実施例のバキュームチャックの全体
構成を示す。図１に示す吸着構造部１０を備えたハンド
１は２組から成り、それぞれのハンド１は、図４にも示
す如く、積層支持されたガラス基板２０の両端支持部３
０間の距離Ｌに近い間隔Ｄを隔てて連結板２で結合さ
れ、これらによってバキュームチャックが形成されてい
る。２組のハンド１には、それぞれガラス基板２０の長
さ方向の２箇所に吸着構造部１０が設けられている。ハ
ンド１の空気通路１ｄは、順次、後方の連結板２の近く
の連絡穴１ｆ、後部空気通路１ｇ、連絡穴１ｈ、連結板
２内に形成された穴２ａ及び穴２ｂを介して連結板２の
連絡穴２ｃと導通している。そして、連絡穴２ｃに図示
しない真空装置からエアホースが結合されることによ
り、吸着構造部１０のパッド１１の接触面１１ａ近辺の
空気を吸い込むことができるようになっている。符号３
は、ハンド１と連結板２とを結合するねじである。

【００１６】図３は他の実施例のバキュームチャックの
全体構成を示す。このものでは、ハンド１と連結板２と
の間に穴４ａ、４ｂ及び４ｃを備えた中間板４が設けら
れている。このように中間板４を設けると、真空装置か
らの接続部となる連結板２が既存の設備として存在する
ような場合に、これに対して本発明の吸着構造部１０を
備えたハンド１を適用することが容易になる。

【００１７】図４は、実施例のバキュームチャックが積
層支持されたガラス基板２０を吸着搬送するときの状態
を示す。ガラス基板２０は、両端支持部３０に比較的近
い所を２点で吸着支持される。

【００１８】以上のような構成により、バキュームチャ
ックは次のように作動される。パッド１１は、通常水平
に近い位置になっている。又は、場合によっては、何ら
かの原因で例えば１０°〜２０°傾斜した位置で位置規
制されている。この状態でバキュームを効かせつつハン
ド１をガラス基板２０に近づけると、パッド１１が水平
でガラス基板２０が傾斜していた場合や、それ以外の場
合でそれぞれの傾斜角が一致していないときでも、パッ
ド１１の接触面１１ａがガラス基板２０に接触すると、
パッド１１はその部分球面１１ｂが支持面１ａ上を滑る
ことにより容易にその傾斜を変える。即ち、本発明によ
れば、パッドには摩擦力以外にスプリング力のような余
分な力が作用しないので、接触面１１ａは容易にガラス
基板２０の面に沿う。そして、パッド１１は自重以外に
如何なる抑止力もないフローティング状態になっている
ので、或る程度なじみ動作をすると浮き上がり気味にガ
ラス基板２０に吸着する。このとき、部分球面１１ｂと
支持面１ａとの間に微小間隙ができるが、内外の圧力差
によって瞬時にこの間隙がなくなり、ガラス基板２０が
パッド１１を介してハンド１に吸着・支持される。この
ような動作は、パッド１１のフローティング効果により
迅速且つ確実に行われる。そして、パッド１１が外周面
で安定して支持され通常正常な姿勢になっているので、
吸着動作が一層迅速・確実になる。

【００１９】又、パッド１１の外周面を外側に開いた形
状の部分球面にしていることと、スプリング等の余分な
部品を一切設けていないことから、以上のように傾斜自
在な機能を有するにもかかわらず、ハンド１の高さが極
めて低く、且つ吸着構造部１０が簡素な構造のものにな
っている。

【００２０】図４は、マガジンの支持部３０に多段に積
層支持されたガラス基板２０間にロボットで操縦される
ハンド１が挿入され、基板２０を支持・搬送するときの
状態を示す。図示の如く、ハンド１が支持部３０に近い
位置を支持しているので、支持部３０及びハンド１に支
持されたガラス基板２０の自重による撓み曲線は近似し
たものになる。従って、基板の支持・搬送動作に当たっ
て積層ピッチが有効に活用され、支持されたガラス基板
２０−２と上下のガラス基板２０−１及び２０−３との
間隔が十分確保される。一方、図５（ｂ）に示すような
従来のハンド１´を用いると、同図（ａ）に示す如く、
ガラス基板２０の撓み曲線が反対向きになるため、支持
した基板２０−２とその上の基板２０−３との間隔が殆
どなくなる。このため、従来のハンド１´を用いる場合
には、積層ピッチを大きくしなければならなかった。従
って、本発明のバキュームチャックによれば、従来より
積層ピッチを小さくすることにより、ガラス基板の製造
システムの高能率化を図ることができる。

【００２１】なお以上では、図２に示す如く、ハンド１
を２組設けた場合について説明したが、取り扱うワーク
の形状、大きさ、材質等が定まっており、２点で支持し
たときの撓み曲線が略一定であるような場合には、吸着
構造部１０を有するハンド部分を中心位置に設け、その
両側にマガジンの支持間隔に近い距離を隔ててワーク受
け部を設け、パッド１１及びワーク受け部の高さがワー
クの撓み曲線に近い関係位置になるようなバキュームチ
ャックにすることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、パッドの外周面を本体部材で球面支持
すると共に、抜け出し規制部材でその抜け出しを防止す
ることにより、パッドをフローティング支持して歪みの
大きなワークでも確実に吸着することができる。又、ス
プリングを設ける必要がないので、構造が簡単になると
共に、本体部材を薄型にすることができる。その結果、
ワークを多段に支持する製造装置の場合に、その積層間
隔を縮小して集積率を大きくし、そのコンパクト化と処
理能力の向上を図ることができる。更に、本体部材自体
の平面精度を厳しく維持する必要がなくなるので、製造
コストが低減する。

【００２３】請求項２の発明においては、上記に加え
て、本体部材を２組設け、その間隔をワークが支持され
る間隔に近づけるので、ワークが多段に支持される場
合、支持状態でのワークの撓み曲線を近似させることが
でき、積層ピッチを一層小さくして更に製造設備の能力
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のバキュームチャックの吸着構造部の断
面図である。

【図２】上記バキュームチャックの全体構成を示し、
（ａ）は平面図で（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線拡大断面図
である。

【図３】他の実施例のバキュームチャックの全体構成を
示し、（ａ）は平面図で（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線拡大
断面図である。

【図４】実施例のバキュームチャックでマガジンに積層
支持されたガラス基板を支持・搬送するときの状態を示
した説明図である。

【図５】（ａ）は従来のバキュームチャックでマガジン
に積層支持されたガラス基板を支持・搬送するときの状
態を示した説明図で、（ｂ）は従来のバキュームチャッ
クの斜視図である。

【符号の説明】

１ ハンド（本体部材） １ａ 支持面 １０ 吸着構造部 １１ パッド １１ａ 接触面１１ １１ｂ 部分球面１１（外周面） １１ｃ 開口面 １１ｄ 突出部 １２ パッド押さえ（抜け出し規制部材） １２ａ 対向突出部 ２０ ガラス基板（ワーク）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状の本体部材に吸着構造部を備え、板
   状のワークを吸着するバキュームチャックにおいて、 前記吸着構造部は、前記ワークに吸着するパッドと、該
   パッドを支持する支持面と、抜け出し規制部材とを有
   し、前記パッドは、前記本体部材の表面から突出し前記
   ワークに接触する接触面と、該接触面と接続し一定曲率
   の曲面をなす外周面と、前記外周面の内側に設けられた
   開口面と、該開口面の内側に突出した突出部とを備え、
   前記支持面は、前記本体部材に形成され前記外周面と同
   じ曲率を持つ曲面をなし、前記抜け出し規制部材は、前
   記開口面の内側に設けられ、前記本体部材に固定され、
   前記突出部に対して前記ワーク側に間隙を隔てて対向し
   た対向突出部を備えている、ことを特徴とするバキュー
   ムチャック。
2. 【請求項２】 前記吸着構造部を有する前記本体部材は
   ２組から成り、それぞれの本体部材は前記ワークの両端
   支持部間の距離に近い間隔を隔てて結合されていること
   を特徴とする請求項１に記載のバキュームチャック。