JP4723009B2 - ワークの吸着パッド装置 - Google Patents

Description

本発明は、負圧作用により非接触状態で保持されるワークの震えを抑制することが可能で、ワークのセット作業精度を高めることが可能なワークの吸着パッド装置に関する。

従来、軽量なワーク、例えばハードディスク、コンパクトディスク、プリント基板、布、紙等の板状やシート状のワークを、負圧作用により、非接触で吸引保持する吸着パッド装置が知られている。

例えば、特許文献１の「小穴を有する板状体用空気保持装置」は、高圧流体が流入する流体送入口を設けた上方部と、該上方部の周囲にかつ下を向いて形成された周壁部とにより、前記周壁部下端に近ずく小穴を有する板状体との距離が大なるに際して前記流体送入口から流入する前記高圧流体によるエゼクタ効果に伴う負圧作用により前記板状体を吸引するとともに、前記距離が小なるに際して流入する前記高圧流体による圧力室型エアクッション効果に伴う正圧作用により、前記板状体を離間させるクッション室を形成する空間を有する椀状の基部を備える一方、該基部は、前記周壁部下端に、前記板状体との間で外向に流出する前記高圧流体が増速することによるベルヌーイ効果にともなう負圧作用により板状体を吸引するとともに、流出する前記高圧流体によって板状体との接触が阻止される広幅かつ前記周壁部の方向に連続する作動面を備え、しかもクッション室内の前記流体送入口の真下の位置に、前記流体送入口の口径よりも大、かつ該クッション室の内壁面との間に広い間隙を形成する外周縁を備えた邪魔板を設けて構成されている。

また、特許文献２の「ワーク保持装置」は、貫通孔を有する板状のワークを保持、搬送するワーク保持装置であって、ロボットアームなどの移動部材に設けられた搬送ヘッド端部に取り付けられ、その下面側に前記ワークを吸着する搬送パッドと、前記搬送パッドの下面中央に突出形成され、前記ワークの貫通孔に挿入されて、搬送時における前記ワークの水平方向のずれ移動を規制するガイド部と、圧縮気体供給装置に接続され、前記搬送パッドを貫通して前記搬送パッドの下面に開口した圧縮気体送給用の給気路と、前記給気路の開口部と連通して前記搬送パッドの下面と前記ガイド部との間に形成され、前記給気路によって供給された圧縮気体を前記搬送パッドの下面に沿った方向に噴出する気体噴出部とを有し、前記給気路と前記気体噴出部との間に位置させて前記ガイド部に円周方向に沿って空気室を設け、該空気室を介して前記気体噴出部から圧縮気体を噴出させて前記気体噴出部からの気体噴出量を噴出部位によらず均一化させるようにしている。

特許第３０５４８９６号公報 特許第３３８３７３９号公報

これら特許文献にかかる装置は、搬送パッド等の吸着面の広さに対し表面積がさらに広くかつ小穴を有する板状体には、適用することができる。しかしながら、図８に示すような搬送パッド等の吸着面よりも表面積が小さかったり、僅かばかり広いワークｃに対しては、搬送パッド等の吸着パッド装置ａから噴出される圧縮気体ｂ等によって生じる負圧作用によって非接触でワークｃを保持する際、ワークｃが小さいために圧縮空気ｂの広がりが安定せず、この負圧作用に脈動が生じる場合があり、脈動があると、吸着パッド装置ａに対し、非接触状態のワークｃが僅かながらでも常に震える状態となって保持が安定しないと共に、保持したワークｃを所望の位置にセットするにあたっても、ワークｃが常に振れ動いているため、吸着パッド装置ａによるワークｃのセット作業精度を高めることが困難であるという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、負圧作用により非接触状態で保持されるワークの震えを抑制することが可能で、ワークのセット作業精度を高めることが可能なワークの吸着パッド装置を提供することを目的とする。

本発明にかかるワークの吸着パッド装置は、下向きの開口部を有するチャンバーが形成された吸着パッド本体と、該吸着パッド本体に設けられ、上記チャンバー内に気体を噴出すると共に、上記開口部付近に該開口部の周方向に沿って環状隙間を形成して、該環状隙間全周から該チャンバーの外方へ噴出される気体によりワークを吸引する負圧領域を生成する気体噴出部と、上記環状隙間から距離を隔ててかつ該環状隙間に対し部分的に配置され、噴出する気体を衝突させて部分的に負圧の小さな低負圧領域を生成するバッフルとを備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかるワークの吸着パッド装置は、下向きの開口部を有するチャンバーが形成された吸着パッド本体と、該吸着パッド本体に設けられ、上記チャンバー内に気体を噴出する噴出孔を有すると共に、上記開口部付近に該開口部の周方向に沿って環状隙間を形成して、該環状隙間全周から該チャンバーの外方へ噴出される気体によりワークを吸引する負圧領域を生成する気体噴出部とを備え、該気体噴出部が、上記環状隙間の周方向に沿って当該環状隙間からの気体噴出流速を速い部分と遅い部分とに分けるために、該環状隙間の周方向に上記噴出孔の噴出孔率が異なるように設定されていることを特徴とする。

本発明にかかるワークの吸着パッド装置にあっては、負圧作用により非接触状態で保持されるワークの震えを抑制することができ、ワークのセット作業精度を高めることができる。

本発明に係るワークの吸着パッド装置の好適な一実施形態を示す側断面図である。 図１のワークの吸着パッド装置の気体噴出部の断面を示す図である。 図２に示した気体噴出部の噴出孔の配置を示す断面図である。 図１に示したワークの吸着パッド装置を下方から見た底面図である。 図１に示したワークの吸着パッド装置に適用可能なワークの一例であるシールフリットの斜視図である。 本発明に係るワークの吸着パッド装置の変形例を説明する気体噴出部の断面を示す図である。 本発明に係るワークの吸着パッド装置の他の変形例を説明する、図３に対応する噴出孔の配置を示す断面図である。 従来技術の課題を説明する側断面図である。

以下に、本発明にかかるワークの吸着パッド装置の好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかるワークの吸着パッド装置１は図１〜図４に示すように、吸着パッド本体２を備える。

本実施形態にあっては、ワークとして、プラズマディスプレイパネル等のパネル製造プロセスにおいて、パネルに排気管３を溶着するためのシールフリット４が例示されている。シールフリット４は図５に示すように、中央孔４ａを有する円形リング状部材で、外周縁には、排気管３にセットする際に当該排気管３端部に嵌め合わされる環状突部４ｂが形成されている。シールフリット４は、円形リング状に限らず、多角形リング状であっても、中央孔の無いプレート状であってもよい。

吸着パッド本体２には、これを下方から上方へ向かって窪ませて、下向きの開口部５ａを有するチャンバー５が形成される。チャンバー５の内周面５ｂは、下方へ向かって順次拡径する円錐面、すなわち擂り鉢状に形成される。従って、開口部５ａも円形状に形成される。

吸着パッド本体２には、これを貫通してチャンバー５中央に突出させて、ロッド状の気体噴出部６が設けられる。気体噴出部６には、その下端部に、周方向に等間隔で複数の噴出孔６ａが形成されるとともに、その軸芯部に、上下方向に沿って気体供給路６ｂが形成され、気体供給路６ｂには各噴出孔６ａが接続されて、気体噴出部６は、空気などの気体をチャンバー５内に噴出するようになっている。また、気体噴出部６はその下端部に、ヘッド７を備える。

気体噴出部６のヘッド７は、開口部５ａの口径よりも小さな外径寸法の円盤状に形成され、ヘッド７の中心が開口部５ａの中心に合わせて配置される。これにより、開口部５ａ付近には、開口部５ａの周方向に沿って環状隙間８が形成され、チャンバー５内から外方へ噴出される気体によるベンチュリ効果を強めて、ヘッド７や環状隙間８周辺にはシールフリット４を吸引するための負圧領域Ｑが生成される。

ヘッド７は、開口部５ａ位置に一致させて配置しても、あるいは開口部５ａよりも僅かにチャンバー５内方もしくはチャンバー５外方に配置してもよく、従って環状隙間８が形成される開口部５ａ付近とは、チャンバー５の僅かに内側から僅かに外側に亘る範囲をいう。ヘッド７は、ベンチュリ効果を強める作用を奏するが、開口部５ａと気体噴出部６との間の環状隙間８によって必要な負圧が得られれば、設けなくても良い。

本実施形態にかかるワークの吸着パッド装置１には、噴出する気体を衝突させて、ヘッド７や環状隙間８周辺に生成される負圧領域Ｑに対し、それよりも負圧の小さな（大気圧との差圧が小さい；つまり、大気圧よりは負圧であるが、負圧領域Ｑよりは圧力の高い）低負圧領域ＱＬを部分的に生成するバッフル９が設けられる。

バッフル９は、環状隙間８から噴出してシールフリット４周辺を流れた後の気体が衝突するように、環状隙間８から距離を隔てて配置される。これにより、シールフリット４の吸着作用自体が損なわれないようになっている。また、バッフル９は、負圧領域Ｑに対し、部分的な低負圧領域ＱＬを生成するために、環状隙間８や円盤状のヘッド７に対し、部分的に配置される。図示例にあっては、環状隙間８を取り囲む前後左右のうち、左側部分に配置される。

図示例にあっては、バッフル９は平板状で、吸着パッド本体２に取り付けられている。吸着パッド本体２とは別に、取り付け可能な部位があれば、当該部位に取り付けるようにしてもよい。

バッフル９は、気体の衝突によって、ヘッド７周辺における負圧を低くし得る剛性を有していれば、金属製、プラスチック製など材質等は問われない。言い換えれば、気体が衝突しても変形することがない硬質な材質であっても、気体の衝突で変形して煽られるような軟質の材質であってもよい。従って、バッフル９の厚さも適宜に設定すればよい。

また、バッフル９の取り付け態様についても、取り付け箇所に強固に接合しても、あるいはフレキシブルに取り付けるようにしてもよい。バッフル９の形態も、平板状に限らず、波板状や凸面状、凹面状、またスリットを有するものなど、適宜な形状を採用することができる。

バッフル９の配置位置も、前後左右のうちの一方のみならず、二方向や三方向に設置するようにしてもよい。また、図示例にあっては、バッフル９は、シールフリット４の吸着位置直上のヘッド７もしくは気体噴出部６下端部の高さ位置を中心として、上方及び下方に亘る上下寸法で形成されているけれども、適宜な上下方向寸法で形成してよい。

さらに、バッフル９は、シールフリット４を吸着する前から設置する場合のみならず、シールフリット４を吸着した後に設置するようにしても良い。シールフリット４を吸着した後にバッフル９を所定位置に設置する場合は、スライド移動させる方式や支持軸周りに回転させる方式で設置位置へ移動させるようにすればよい。要するに、環状隙間８から噴出される気体によってヘッド７や環状隙間８周りに形成される負圧領域Ｑに対し、部分的な低負圧領域ＱＬを生成することができればよい。

次に、本実施形態にかかるワークの吸着パッド装置１の作用について、別置きされたシールフリット４を持ち上げて排気管３の上に載せる動作を例示して説明する。気体噴出部６の噴出口６ａから気体をチャンバー５内に噴出させる。チャンバー５内に噴出された気体は、環状隙間８を介してチャンバー５外方へ噴出される。この気体の噴出作用により、ヘッド７や環状隙間８周辺には、ベンチュリ効果による負圧が発生する。この状態で吸着パッド本体２をシールフリット４に向かって下降させる。

下降操作によってシールフリット４に吸着パッド本体２を接近させると、負圧によってシールフリット４が吸着パッド本体２に吸引され、シールフリット４は吸着パッド本体２の下端面と非接触状態で、吸着パッド本体２に保持される。また、吸着パッド本体２に備えたバッフル９により、ヘッド７や環状隙間８周りに部分的に負圧の小さな低負圧領域ＱＬが生成される。

たとえ環状隙間８から噴出される気体による負圧領域Ｑに脈動があったとしても、低負圧領域ＱＬは負圧領域Ｑに対して相当の圧力差があるため、吸引されるシールフリット４は、この圧力差によって水平姿勢から僅かな角度Ａで傾いて保持されるものの、当該圧力差によって安定的に保持される。すなわち、保持状態でシールフリット４が震えることはなく、一定位置に安定的に保持される。

このように位置が一定で安定的にシールフリット４が保持されるので、当該シールフリット４を排気管３端部に嵌め合わせてセットするにあたり、シールフリット４が振れ動かず、吸着パッド装置１によるシールフリット４のセット作業精度を高めることができる。

また、バッフル９は吸着パッド本体２に後付や外付けで設けることができるので、容易に設置することができ、吸着パッド装置１が複雑化することもない。

図６には、ヘッドを備えない気体噴出部６で、孔なしのワーク４を吸着するようにした場合の変形例が示されている。このような変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

図７には、さらに他の変形例が示されている。部分的に負圧の小さな低負圧領域ＱＬを生成する手法としては、ベルヌーイの定理からすれば、流速の速い部分に対し、流速の遅い部分を生じさせるようにすればよい。そこで、本変形例では図７に示すように、環状隙間８の周方向に、噴出孔６ａの噴出孔率を異ならせている。噴出孔率とは、気体噴出部６もしくは環状隙間８の周方向に沿う単位周長当たりの噴出孔個数（個／ｍｍ）や噴出孔面積（ｍｍ²／ｍｍ）をいい、これにより環状隙間８からの気体の噴出速度を調整するようにしている。噴出孔率の小さな範囲Ｐでは、噴出孔率の大きな範囲Ｒよりも流速が小さくなり、これにより部分的に負圧の小さな低負圧領域ＱＬを生成することができる。上述した「流速の速い部分に対し、流速の遅い部分を生じさせる」とは、この他、噴出孔６ａの間隔を他の部分よりも広げたり、噴出孔６ａの大きさを他の部分よりも小さくすることで、低負圧領域ＱＬを生成することを含むものである。本変形例にあっては、バッフル９を設ける必要がないので、吸着パッド装置１の構成を簡略化することができる。このような変形例にあっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。

本実施形態にあっては、プラズマディスプレイ用パネルの生産に用いられるシールフリット４を例示して説明したが、その他、ハードディスク、コンパクトディスク、プリント基板、布、紙等の軽量な板状やシート状のワークに対しても好ましく適用できることはもちろんである。

１ ワークの吸着パッド装置
２ 吸着パッド本体
４ シールフリット
５ チャンバー
５ａ 開口部
６ 気体噴出部
６ａ 噴出孔
７ ヘッド
８ 環状隙間
９ バッフル
Ｑ 負圧領域
ＱＬ 低負圧領域

Claims (2)

1. 下向きの開口部を有するチャンバーが形成された吸着パッド本体と、
   該吸着パッド本体に設けられ、上記チャンバー内に気体を噴出すると共に、上記開口部付近に該開口部の周方向に沿って環状隙間を形成して、該環状隙間全周から該チャンバーの外方へ噴出される気体によりワークを吸引する負圧領域を生成する気体噴出部と、
   上記環状隙間から距離を隔ててかつ該環状隙間に対し部分的に配置され、噴出する気体を衝突させて部分的に負圧の小さな低負圧領域を生成するバッフルとを備えたことを特徴とするワークの吸着パッド装置。
2. 下向きの開口部を有するチャンバーが形成された吸着パッド本体と、
   該吸着パッド本体に設けられ、上記チャンバー内に気体を噴出する噴出孔を有すると共に、上記開口部付近に該開口部の周方向に沿って環状隙間を形成して、該環状隙間全周から該チャンバーの外方へ噴出される気体によりワークを吸引する負圧領域を生成する気体噴出部とを備え、
   該気体噴出部が、上記環状隙間の周方向に沿って当該環状隙間からの気体噴出流速を速い部分と遅い部分とに分けるために、該環状隙間の周方向に上記噴出孔の噴出孔率を異ならせたことを特徴とするワークの吸着パッド装置。

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