JP5853373B2 - フィルム吸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィルム吸着装置に関するものである。

フィルム吸着装置として、特許文献１には、薄いシート状フィルムを吸着するための吸着パッドが開示されている。この吸着パッドは、カップ体の２重の入れ子構造を有し、内側のカップ体には複数の小孔が形成され、内側のカップ体と外側のカップ体との間にはスリットが形成されている。小孔及びスリットは、それぞれ吸引流路の異なる分割した真空溜まりと連通しており、一方でリークが発生しても、他方でフィルムの脱落を防止できる構成となっている。

特許第２７６３２６１号公報

上記のように、従来技術では、フィルムが何らかの原因（例えばフィルムの自重垂れ、搬送時の衝撃や振動等）で剥がれるとリークが発生し、小孔あるいはスリットから外気が内部に引き込まれて真空破壊され、負圧の急激な低下によりフィルムを吸着できなくなることから、吸着部を２つ設け、一方の吸着を他方の吸着で保証する構成となっている。
しかしながら、当該他方の吸着部も真空溜まりにより真空吸着する構成であるため、同様に、リークによって真空破壊されると、負圧の急激な低下によりフィルムを吸着できなくなる虞がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、フィルムの剥がれに強く、安定した吸着ができるフィルム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、フィルムを真空吸着する吸着面を有する第１の吸着部と、負圧室内部を通風する空気流れを形成する空気導入口及び空気導出口を有すると共に、上記フィルムが剥がれた時にできる隙間を流れる空気のエジェクタ効果による負圧によって、上記第１の吸着部による第１の吸着領域とは異なる第２の吸着領域における上記フィルムを吸引する開口部を有する第２の吸着部と、を有するフィルム吸着装置を採用する。
この構成を採用することによって、本発明は、第２の吸着部において空気流れのエジェクタ効果による負圧によってフィルムを吸引することによって、第１の吸着部におけるフィルムの剥がれを抑制する。すなわち、第２の吸着部の負圧室内部は、通常は空気導入口の圧力損失分だけの負圧により吸着を維持し、一端フィルムが剥がれて第２の吸着部に隙間ができると、その隙間を流れる空気のエジェクタ効果によってフィルムを再度引き寄せる。この引き寄せる力は、空気流れの風量（流量）に応じて大きくなる。したがって、フィルムが剥がれ、開口部との間に微小隙間（第２の空気導入口）が形成されても、空気導入口の大きさに比べて十分に小さければ、空気導入口から空気導出口への空気流れの風量の変化も小さく、引き寄せ直すことができ、フィルムが多少剥がれても保持もしくはもとの状態に復帰させることができる。

また、本発明においては、上記開口部は、上記第１の吸着部の周りに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、第１の吸着部の周りに開口部を形成することで、フィルムの剥がれを第２の吸着部で阻止し、第１の吸着部に到らないようにすることができる。

また、本発明においては、上記吸着面は、多孔質体から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、無数の微細な孔部によって吸着面が形成されるので、吸着したフィルムの引き込み変形等による窪みやシワよれを抑制できる。

また、本発明においては、上記負圧室内部の負圧の大きさに応じて上記空気導入口の開口度を調節する調節装置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、負圧室内部の負圧の上限は空気導入口の開口面積によって規定されるため、当該負圧の上限に到るまで空気導入口を絞り、開口度を調節することで、当該負圧に到るまでの立ち上り時間を短縮することができる。

また、本発明においては、上記空気流れを形成するファンモーター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、ファンモーターの駆動により負圧が発生して、フィルムを吸引するので、真空度を小さくでき、開口部にフィルムが引き込まれてしまうことを抑制することができる。

また、本発明においては、上記負圧室内部の圧力を計測する圧力計と、上記圧力計の計測結果に基づいて上記ファンモーターの回転数を制御する制御装置と、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、負圧室内部の圧力を計測し、その計測結果に基づいてファンモーターの回転数を制御することで、フィルムの剥がれの有無に基づいた動的な吸引力の制御が可能となる。

本発明によれば、フィルムを真空吸着する吸着面を有する第１の吸着部と、負圧室内部を通風する空気流れを形成する空気導入口及び空気導出口を有すると共に、上記フィルムが剥がれた時にできる隙間を流れる空気のエジェクタ効果による負圧によって、上記第１の吸着部による第１の吸着領域とは異なる第２の吸着領域における上記フィルムを吸引する開口部を有する第２の吸着部と、を有するフィルム吸着装置を採用することによって、第２の吸着部においてフィルムが剥がれた時にできる隙間を流れる空気流れのエジェクタ効果による引き寄せ力によってフィルムを吸引することで、フィルムが多少剥がれても保持もしくはもとの状態に復帰させることができ、第１の吸着部におけるフィルムの剥がれ及び脱落を抑制することができる。
したがって、本発明では、フィルムの剥がれに強く、安定した吸着ができる。

本発明の第１実施形態におけるフィルム吸着装置の断面構成図である。 本発明の第１実施形態におけるフィルム吸着装置の底面図である。 本発明の第１実施形態におけるフィルム吸着装置の平面図である。 本発明の第２実施形態におけるフィルム吸着装置の断面構成図である。 本発明の第２実施形態における第１の吸着部と第２の吸着部との配置を概略的に示す図である。

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実施形態におけるフィルム吸着装置１の断面構成図である。図２は、本発明の第１実施形態におけるフィルム吸着装置１の底面図である。図３は、本発明の第１実施形態におけるフィルム吸着装置１の平面図である。
フィルム吸着装置１は、フィルムＡを真空吸着する第１の吸着部１０と、フィルムＡを負圧吸引する第２の吸着部２０と、を有する。フィルムＡとしては、正極、負極、セパレータ、用紙等を用いることができる。

第１の吸着部１０は、フィルムＡを真空吸着する吸着面１０ａを有する多孔質体１１と、多孔質体１１を保持する内側カップ体１２と、吸着面１０ａに吸着力を作用させるポンプ１３とを有する。
多孔質体１１は、内部に無数の微細な孔部を備え、端面に平坦な吸着面１０ａを有する円柱形状を呈する。多孔質体１１の種類は、多孔質セラミックス、多孔質プラスチック、多孔質金属等の材料から適宜選択されて構成されている。

内側カップ体１２は、多孔質体１１の側部を囲う略円筒形状の保持部１４を有する。保持部１４は、多孔質体１１を保持すると共に吸着面１０ａ以外の側部を気密に閉塞し、また、吸着面１０ａと逆側の面側に負圧室１５を形成する構成となっている。
保持部１４の頂部中央には、ポンプ１３と負圧室１５との間を連通させる吸引流路１６が接続されている。ポンプ１３は、負圧室１５内に真空溜まりを形成することで、吸着面１０ａに吸着力を作用させる構成となっている。

第２の吸着部２０は、内側カップ体１２の外側を囲う外側カップ体２１と、内側カップ体１２と外側カップ体２１との間に形成された開口部２２に吸引力を作用させるファン（ファンモーター）２３とを有する。
外側カップ体２１は、内側カップ体１２の径よりも大きな径を有する（図２参照）。また、外側カップ体２１及び内側カップ体１２の軸中心は一致するように配置されている。したがって、本実施形態の開口部２２は、第１の吸着部１０の周りを環状に囲うリング状に形成されている。

外側カップ体２１の開口端２１ａは、吸着面１０ａと面一の内側カップ体１２の開口端１２ａよりも吸引方向奥側（図１において紙面上方側）に配置されている。また、外側カップ体２１の開口端２１ａの周りには、環状に弾性リップ２４が設けられている。弾性リップ２４は、柔軟な弾性変形が可能な樹脂材（例えばゴム材）からなり、シールとして機能する構成となっている。弾性リップ２４の先端は、吸引方向において内側カップ体１２の開口端１２ａと略同一の位置に配置されている。

第２の吸着部２０は、外側カップ体２１の内面と内側カップ体１２の外面とで形成された負圧室２５を有する。外側カップ体２１には、負圧室２５内部を通風する空気流れ（図１中矢印で示す）を形成する空気導入口２６及び空気導出口２７が形成されている。空気導入口２６は、外側カップ体２１の側部に設けられている。また、空気導出口２７は、開口部２２と逆側の外側カップ体２１の頂部に設けられている。

空気導入口２６は、外側カップ体２１の側部に着脱自在に螺合するオリフィス２８に形成されている。負圧室２５内部の負圧の上限は、空気導入口２６の開口面積によって規定されるため、フィルムＡの種類、厚み、剛性等に応じてオリフィス２８を取り替えれば、吸引による開口部２２へのフィルムＡの引き込みが生じない適切な負圧を作用させることができる。この空気導入口２６を備えるオリフィス２８は、外側カップ体２１の側部の周方向に等間隔で複数設けられている（図３参照）。

空気導出口２７には、ファン２３が設けられている。ファン２３は、空気導入口２６から空気導出口２７へ向かう空気流れを形成する。ファン２３は、所定の風量（流量）で空気流れを形成することで、フィルムが剥がれた時にできる弾性リップ２４との間の隙間を流れる空気のエジェクタ効果による負圧によって、開口部２２に吸引力を作用させる構成となっている。この空気導出口２７は、外側カップ体２１の頂部の吸引流路１６が設けられる位置を中心として、その周りに等間隔で複数設けられている（図３参照）。これにより、負圧室２５内部の空気流れの偏りを低減し、負圧を安定化、平均化する構成となっている。

続いて、上記構成を有するフィルム吸着装置１の一連の吸着動作について説明する。なお、本実施形態のフィルム吸着装置１は、不図示の制御部を備えている。そして、特に断りが無い限り、当該制御部が、主体者として以下の動作を制御する。
先ず、不図示の移動機構（例えばロボットハンド等）により、フィルム吸着装置１全体を吸着するべきフィルムＡに近づける。そして、フィルムＡに対し、第１の吸着部１０の吸着面１０ａ及び弾性リップの先端を面一で接触させた状態する。

次に、ポンプ１３を駆動させ、負圧室１５に真空溜まりを形成し、第１の吸着部１０における真空吸着を行う。具体的に、ポンプ１３の駆動により、吸引流路１６、負圧室１５及び多孔質体１１内部の微細孔を介して空気が引かれ、吸着面１０ａに吸着力が作用する。これによって、吸着面１０ａに接触しているフィルムＡは、吸着面１０ａに真空吸着される。

また、同時に、ファン２３を駆動させ、負圧室２５に負圧を形成し、弾性リップ２４の先端がフィルムＡに接触し続けることができる程度の弱い力で、開口部２２を介して吸引する。この時、吸着面１０ａと外側カップ体２１の開口端２１ａには高さの差が設けられているので、外側カップ体２１の開口端２１ａにフィルムＡに接触することがなく、当該接触による折り曲げ痕の発生を抑制できる。

また、外側カップ体２１には、空気導入口２６が形成されているので、負圧室２５内部の負圧が所定値よりも大きくならないように規制できる。このため、空気導入口２６が形成されていない場合のように、負圧室２５内部の負圧が大きくなりすぎて、フィルムＡが開口部２２に引き込まれ、大きく変形してシワよれが発生するといったことを回避することができる。

このように、第１の吸着部１０では、強い力でフィルムＡの全体の荷重を支え、一方の第２の吸着部２０では、弱い力でフィルムＡの吸着面１０ａからの剥がれを抑制する構成となっている。すなわち、第１の吸着部１０では、無数の微細な孔部によって吸着面１０ａが形成されるので、吸着したフィルムＡの引き込み変形による窪みやシワよれ等を抑制できるが、反面、無数の微細孔を有するために、フィルムＡの引き剥がしにより容易に真空破壊され易い。このため、第２の吸着部２０によって、第１の吸着部１０による吸着領域（第１の吸着領域）と異なる吸着領域（第２の吸着領域）におけるフィルムＡを、開口部２２を介して吸引してフィルムＡの剥がれを抑制する構成となっている。

第２の吸着部２０においては、フィルムが剥がれた時にできる弾性リップ２４との間の隙間を流れる空気のエジェクタ効果による負圧によってフィルムＡを吸引することができる。すなわち、第２の吸着部２０の負圧室２５内部は、通常は空気導入口の圧力損失分だけの負圧により吸着を維持し、一端フィルムが剥がれて吸着部に隙間ができると、その隙間を流れる空気のエジェクタ効果によってフィルムを再度引き寄せる。この引き寄せ力は、空気流れの風量（流量）に応じて大きくなる。したがって、フィルムＡが剥がれて（図１において２点差線で示す）、開口部２２との間に微小隙間（第２の空気導入口）が形成されても、風量の大きさを規定する空気導入口２６の大きさに比べて十分に小さければ、空気導入口２６から空気導出口２７への空気流れの風量の変化も小さく、負圧を維持できる。このため、フィルムＡが剥がれ、その端部が多少バタついても、保持状態を維持でき、もしくは、剥がれ前のもとの状態に復帰させることができる。

また、当該負圧を作用させる開口部２２は、第１の吸着部の周りに形成されているので、フィルムＡの剥がれを、剥がれに強い第２の吸着部２０で阻止し、第１の吸着部１０に到らないようにすることができる。
これにより、多孔質体１１の弱点である引き剥がしが自重垂れ等によって発生し難くなり、安定してフィルムＡを吸着することができる。

したがって、上述の本実施形態によれば、フィルムＡを真空吸着する吸着面１０ａを有する第１の吸着部１０と、負圧室２５内部を通風する空気流れを形成する空気導入口２６及び空気導出口２７を有すると共に、フィルムＡが剥がれた時にできる隙間を流れる空気のエジェクタ効果による負圧によって、第１の吸着部１０による第１の吸着領域とは異なる第２の吸着領域におけるフィルムＡを吸引する開口部２２を有する第２の吸着部２０と、を有するフィルム吸着装置１を採用することによって、第２の吸着部２０においてフィルムＡが剥がれた時にできる隙間を流れる空気のエジェクタ効果による引き寄せ力によってフィルムＡを吸引することで、フィルムＡが多少剥がれても保持もしくはもとの状態に復帰させることができ、第１の吸着部１０におけるフィルムＡの剥がれ及び脱落を抑制することができる。
したがって、本実施形態では、フィルムＡの剥がれに強く、安定した吸着ができるフィルム吸着装置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４は、本発明の第２実施形態におけるフィルム吸着装置１の断面構成図である。図５は、本発明の第２実施形態における第１の吸着部１０と第２の吸着部２０との配置を概略的に示す図である。

第２実施形態のフィルム吸着装置１は、上述した第１実施形態よりも大きなフィルムＡを吸着する構成となっており、複数の第１の吸着部１０と、それらを囲う外側カップ体２１を備える第２の吸着部２０とを有する。第２の吸着部２０の外側カップ体２１は、略長方形状に開口し（図５参照）、第１の吸着部１０は、当該略長方形状の中心と四隅、及び、四隅の中間にそれぞれ間隔をあけて配置されている。

第２実施形態では、オリフィス２８の代わりに、負圧室２５内部の負圧の大きさに応じて空気導入口２６の開口度を調節する逃がし弁（調節装置）２９が設けられている。逃がし弁２９は、外側カップ体２１の内面にその一端部が固定され、当該一端部を基点として負圧室２５内部の負圧の大きさに応じて弾性変形し、他端部が揺動自在な構成となっている。

逃がし弁２９は、負圧室２５内部が大気圧のときに空気導入口２６を閉塞しており（図４において２点差線で示す）、負圧室２５内部が所定の負圧に達したときに空気導入口２６を開放する構成となっている。この構成によれば、負圧室２５内部の負圧が、所定の負圧に達するまで、空気導入口２６が絞られるので、当該負圧に到るまでの立ち上り時間を短縮することができる。また、当該負圧に到った後は、逃がし弁２９が機能し、空気導入口２６を開放するので、当該負圧より大きな負圧が発生することを抑制することができる。

また、第２実施形態では、各第１の吸着部１０の吸引流路１６が吸引流路１７に接続されている。当該吸引流路１７には、ポンプ１３が接続されており、各第１の吸着部１０における吸着力を一のポンプ１３で管理する構成となっている。
また、第２実施形態では、空気導出口２７が外側カップ体２１の頂部中央に１つ形成されている。当該空気導出口２７には、ファン２３が設けられており、第２の吸着部２０における吸引力を一のファン２３で管理する構成となっている。

第２実施形態のフィルム吸着装置１は、ポンプ１３及びファン２３の駆動を制御する制御装置３０と、圧力計３１，３２とを有する。圧力計３１は、吸引流路１７内の圧力を計測すると共にその計測結果を制御装置３０に出力する構成となっている。また、圧力計３２は、負圧室２５内の圧力を計測すると共にその計測結果を制御装置３０に出力する構成となっている。制御装置３０は、圧力計３１，３２の計測結果に基づいて、ポンプ１３の回転数、ファン２３の回転数を制御する構成となっている。

具体的に、制御装置３０は、圧力計３１の計測結果から、フィルムＡが各第１の吸着部１０に確実に吸着されたか否かを検出しつつポンプ１３の駆動を制御する構成となっている。各第１の吸着部１０は、吸引流路１７に接続されているので、圧力計３１の計測結果に基づいてポンプ１３を駆動させることで、各第１の吸着部１０における吸着力のバランスを容易にとることが可能となる。このため、フィルムＡの安定した真空吸着が可能となる。

また、フィルムＡを吸着した後に、外側カップ体２１に設けられた圧力計３２の値が所定の閾値より下がった（大気圧に近くなった）時は、制御装置３０は、弾性リップ２４のシールが破壊され、フィルムＡの剥がれが生じたと判断し、ファン２３の回転数を上げて風量を大きくし、第２の吸着部２０における吸引力を強くする制御を行う。この制御により、風量を増加させて、フィルムＡを引き寄せ、各第１の吸着部１０においてフィルムＡの吸着が可能な状態を維持することができる。

このように、負圧室２５内部の圧力を計測し、その計測結果に基づいてファン２３の回転数を制御することで、フィルムＡの剥がれの有無に基づいた動的な吸引力の制御が可能となるため、上述した第２実施形態によれば、フィルムＡの剥がれにより強く、より安定した吸着が可能となる。

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、第２の吸着部２０においては、負圧が小さい（真空度が低い）ので、外側カップ体２１を板金程度の薄型構造としても良い。これにより、装置全体の軽量化を図ることができる。また、この場合は、弾性リップ２４の取り付けは接着剤程度でよい。
また、例えば、外側カップ体２１と弾性リップ２４とを一体の柔軟構造としてもよい。

また、第２実施形態において、逃がし弁２９は、空気導入口２６を塞ぐシール部のみ弾性体とし、圧力調節は、バネ機構を用いて調節する構成としてもよい。

また、第２実施形態において、制御装置３０は、ファン２３の回転数を強弱の２値で変化させるだけでなく、圧力計３２の値によって連続的に変化させる構成としてもよい。

また、第２実施形態において、第１の吸着部１０は２個以上あればよいが、フィルムＡのサイズと剛性等によって、更に多く使用してもよいし、その配置を変更してもよい。但し、第１の吸着部１０による吸着領域（第１の吸着領域）とフィルムＡの端縁との間に、第２の吸着部２０の吸着領域（第２の吸着領域）を存在させることが、フィルムＡの剥がれ防止の観点から好ましい。

１…フィルム吸着装置、Ａ…フィルム、１０…第１の吸着部、１０ａ…吸着面、１１…多孔質体、２０…第２の吸着部、２２…開口部、２３…ファン（ファンモーター）、２５…負圧室、２６…空気導入口、２７…空気導出口、２９…逃がし弁（調節装置）、３０…制御装置、３２…圧力計

Claims (6)

1. フィルムを真空吸着する吸着面を有する第１の吸着部と、
   負圧室内部を通風する空気流れを形成する空気導入口及び空気導出口を有すると共に、前記負圧室内部に連通し、前記第１の吸着部による第１の吸着領域とは異なる第２の吸着領域に設けられた開口部を有し、前記空気流れを駆動流体とするエジェクタ効果による負圧によって、前記開口部から前記空気流れに至るまでの流路に負圧領域を形成し、前記フィルムを吸着する第２の吸着部と、
   前記負圧室内部が所定の負圧に達したときに前記空気導入口を開放する逃し弁と、を有することを特徴とするフィルム吸着装置。
2. 前記逃し弁は、前記負圧室内部に一端部が固定され、前記一端部を基点として前記負圧室内部の負圧の大きさに応じて他端部が弾性変形し、前記空気導入口を閉塞する位置と前記空気導入口を開放する位置との間で揺動することを特徴とする請求項１に記載のフィルム吸着装置。
3. 前記開口部は、前記第１の吸着部の周りに形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のフィルム吸着装置。
4. 前記吸着面は、多孔質体から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フィルム吸着装置。
5. 前記空気流れを形成するファンモーターを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフィルム吸着装置。
6. 前記負圧室内部の圧力を計測する圧力計と、
   前記圧力計の計測結果に基づいて前記ファンモーターの回転数を制御する制御装置と、を有することを特徴とする請求項５に記載のフィルム吸着装置。

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