JP6318680B2 - 吸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルや半導体の基板のような対象物を吸着して搬送する際等に供される吸着装置に関する。

従来の吸着装置としては、例えば特許文献１のように、粘着性媒体中に電気レオロジー粒子を分散した機能性素子を有し、機能性素子の第１の面に電極対を配置したものがある。

この吸着装置では、電極対を介して電圧が印可されると、電気レオロジー粒子が粘着性媒体の内部に弾性力に抗して埋没し、第２の面の粘着力で対象物としての基板を吸着する。一方、印加された電圧が解除されると、粘着性媒体の弾性力によって第２の面から電気レオロジー粒子が突出し、第２の面の粘着力を消失させる。

従って、電圧の制御に応じて、基板の吸着及びその解除を確実に行うことができる。

しかし、特許文献１の技術では、基板の吸着及びその解除動作が、粘着性媒体の特性である粘着力及び弾性力に依存するため、粘着性媒体の経時劣化や温度等の動作環境による特性変化の影響を受けやすいという問題があった。

例えば、粘着性媒体の弾性が劣化した（硬くなった）場合は、電気レオロジー粒子の動きが悪くなり、粘着性媒体に対する電気レオロジー粒子の埋没や突出が行われなくなるおそれもある。結果として、基板の吸着及び解除動作に不良が生じることになる。

特許第５０２４９７１号

解決しようとする問題点は、対象物の吸着及び解除動作が、電気レオロジー粒子を分散した媒体の弾性力や粘着力等の特性に依存していた点である。

本発明の吸着装置は、対象物の吸着及び解除動作が電気レオロジー粒子を分散した媒体の特性に依存しないようにするため、電気絶縁媒体に電気レオロジー粒子を分散させた本体部と、前記本体部の一側面に設けられた少なくとも一対の電極と、前記本体部の他側面側に位置する前記電気レオロジー粒子を前記他側面と面一に位置させ又は前記他側面上から突出させて構成された吸着部とを備え、前記吸着部の電気レオロジー粒子は、前記電極を介した電圧の印加時及び非印加時の双方において前記本体部の他側面と面一に位置し又は前記他側面上から突出して保持され、前記電圧の印加時に対象物に接触した状態で電気力によって前記対象物を吸着することを特徴とする。

本発明の吸着装置では、外部に露出する吸着部の電気レオロジー粒子が、電圧の印加時の電気力によって対象物を吸着し、電圧の印加解除時の電気力の消失によって対象物の吸着を解除することができる。このため、対象物の吸着及び解除動作が電気レオロジー粒子を分散した電気絶縁媒体の弾性力や粘着力等の特性に依存することがない。

吸着装置の概略構成を示す断面図である（実施例１）。 図１の吸着装置の吸着部の電気レオロジー粒子を示し、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は斜視図である（実施例１）。 図１の吸着装置の吸着部の成型工程示す要部断面図である（実施例１）。 図１の吸着装置の要部を示す断面図であり、対象物の吸着時の電気力線を併せて示したものである（実施例１）。 図１の吸着装置によるガラス板の吸着及びその解除を示す写真であり、図５（Ａ）は吸着時、図５（Ｂ）は吸着解除時である（実施例１）。 吸着装置の概略構成を示す断面図である（実施例２）。 変形例に係る吸着装置の概略構成を示す断面図である（実施例２）。

対象物の吸着及び解除動作が電気レオロジー粒子を分散した媒体の特性に依存しないようにするという目的を、電気レオロジー粒子で電気力によって対象物を吸着する吸着装置によって実現した。

具体的には、電気絶縁媒体に電気レオロジー粒子を分散させた本体部と、本体部の一側面に設けられた少なくとも一対の電極と、本体部の他側面側に位置する電気レオロジー粒子を他側面上で外部に露出させて構成された吸着部とを備える。

吸着部の電気レオロジー粒子は、電圧の印加時及び非印加時の双方において本体部の他側面上で外部に露出して保持され、電圧の印加時に電気力によって対象物を吸着する。

［吸着装置の構成］
図１は、実施例１に係る吸着装置の概略構成を示す断面図である。

図１の吸着装置１は、板状の対象物Ｗを、搬送等のために吸着するものである。板状の対象物Ｗとしては、例えば、液晶パネルや半導体の基板であるガラス基板やシリコン基板等がある。ただし、対象物Ｗは、基板のような板状のものに限られず、他の形態のものであってもよい。

吸着装置１は、本体部３と、複数対の電極５ａ，５ｂと、吸着部７とを備えている。

本体部３は、電気絶縁媒体９に複数の電気レオロジー粒子１１を分散させて、板状又はシート状に形成されている。

電気絶縁媒体９は、例えば、フッ素系樹脂やシリコン樹脂等からなる。本実施例の電気絶縁媒体９は、粘着性や弾性が特に要求されない。

電気レオロジー粒子１１は、芯材１１ａの表面を表層１１ｂで被覆して球状に形成されている（図２参照）。なお、電気レオロジー粒子１１は、球状に限られるものではない。芯材１１ａは、シリカゲルやカーボン等の固体粒子からなり、表層１１ｂは、半導体性の無機酸化物からなっている。

複数対の電極５ａ，５ｂは、本体部３の一側面３ａに設けられている。なお、電極５ａ，５ｂの対の数は、電極５ａ，５ｂの大きさや本体部３の大きさ等に応じて適宜変更でき、少なくとも一対であればよい。

本実施例の電極５ａ，５ｂは、本体部３に埋め込まれて取り付けられ、電極５ａ，５ｂの表面が一側面３ａ上に位置している。この電極５ａ，５ｂの表面は、本体部３の一側面３ａに取り付けられた電気絶縁性を有するベース部１３によって覆われている。なお、電極５ａ，５ｂは、本体部３の一側面３ａ上に位置していればよく、本体部３への取付方法は自由である。

各対の電極５ａ，５ｂは、一側面３ａ上で並列に配置されている。電極５ａ，５ｂは、ベース部１３を貫通する配線１５によって電圧源１７に接続され、スイッチ１９により電圧の印加及びその解除が切り替えられる。

吸着部７は、本体部３の他側面３ｂ側に位置する電気レオロジー粒子１１を、他側面３ｂ上で外部に露出させて構成されている。吸着部７の電気レオロジー粒子１１は、電極５ａ，５ｂを介した電圧の印加時及び非印加時の双方において、本体部３の他側面３ｂ上で外部に露出して保持される。そして、電圧の印加時には、吸着部７の電気レオロジー粒子１１が電気力によって対象物Ｗを吸着するようになっている。

図２は、吸着部７の電気レオロジー粒子１１を示し、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は斜視図である。

本実施例では、吸着部７の電気レオロジー粒子１１が吸着面２１を有している。吸着面２１は、吸着部７の電気レオロジー粒子１１の一部が他側面３ｂ上で除去されることで露出した断面からなる。この吸着面２１は、本体部３の他側面３ｂに面一に形成されている。

吸着面２１は、電気レオロジー粒子１１の芯材１１ａが露出した芯材領域２１ａと、該芯材領域２１ａの外周を囲む表層１１ｂが露出した表層領域２１ｂとからなる。吸着面２１は、電圧の印加時にも本体部３の他側面３ｂ上で外部に露出して保持され、表層領域２１ｂで囲まれる全域により対象物Ｗに対する吸着力を発生する。

図３は、吸着部７の成型工程を示す要部断面図である。なお、図３は、各部の寸法や電気レオロジー粒子１１の個数が図１とは一致していないが、基本的に同一構成である。

吸着部７を成型する際には、図３（Ａ）のように、本体部３の他側面３ｂ側に位置する電気レオロジー粒子１１の一部を、他側面３ｂから外部に突出させた状態としておく。この電気レオロジー粒子１１の一部の突出は、電気レオロジー粒子１１を電気絶縁媒体９に分散させる際に行えばよい。

次いで、図３（Ｂ）のように、本体部３の他側面３ｂから突出した電気レオロジー粒子１１の一部を削って除去する。この削りは、グラインダー等による研削やフライス等による切削により行えばよい。一部が削られた電気レオロジー粒子１１は、その断面が他側面３ｂ上に露出して、他側面３ｂと面一の吸着面２１を有することになる。

このようにして吸着装置１の吸着部７を成型することができる。なお、電気レオロジー粒子１１の一部を削る際は、本体部３の他側面３ｂ全体の厚みを減少させるように削ってもよい。この場合は、電気絶縁媒体９の他側面３ｂ側の表層部分が併せて削られ、吸着部７となる本体部３の他側面３ｂの平面度を向上することができる。また、本体部３の他側面３ｂ全体を削る場合は、図３（Ａ）のように電気レオロジー粒子１１の一部を本体部３の他側面３ｂから突出させておく必要はない。
［吸着動作］
図４は、図１の要部を概念的に示す断面図であり、対象物Ｗの吸着時の電気力線を併せて示している。なお、図４は、各部の寸法や電気レオロジー粒子１１の個数が図１とは一致していないが、基本的に同一構成である。

本実施例の吸着装置１は、対象物Ｗを吸着する際に、電極５ａ，５ｂを介して電圧を印可した状態で吸着部７を対象物Ｗに接触又は近接させる。なお、対象物Ｗに吸着部７を接触又は近接させた状態で、電極５ａ，５ｂを介した電圧の印加を行ってもよい。

このとき、吸着部７の電気レオロジー粒子１１の吸着面２１は、本体部３の他側面３ｂ上での外部への露出状態が保持される。すなわち、吸着部７の電気レオロジー粒子１１は、電気レオロジー効果により電気絶縁媒体９の内部に没入しようとしても、没入方向へ移動しないか或いは移動しても吸着面２１の外部への露出状態が維持される。これは、電気絶縁媒体９の剛性や電気レオロジー粒子１１の粒径の設定等によって実現することができる。

こうして露出状態が維持された吸着面２１には、各対の電極５ａ，５ｂ間で生じる電気力線Ｓによって、表層領域２１ｂで囲まれる全域に電気力に基づく対象物Ｗに対する吸着力が生じる。

かかる吸着力は、マクスウェル応力によって生じていると考えられる。具体的には、対象物Ｗ及び電気レオロジー粒子１１に電気力線Ｓによる誘電分極が生じ、対象物Ｗ及び電気レオロジー粒子１１の電荷がマクスウェル応力によって引き合うと考えられる。なお、対象物Ｗが導体である場合は、誘電分極ではなく静電誘導が生じる。この場合も、対象物Ｗが誘電体のときと同様に、吸着面２１の吸着力を生じさせることができる。

こうして吸着装置１では、対象物Ｗを吸着部７によって吸着することができ、対象物Ｗの搬送等を可能とする。

対象物Ｗの吸着を解除するには、各対の電極５ａ，５ｂへの電圧の印加を解除すればよい。これにより、吸着部７の電気レオロジー粒子１１の吸着面２１に生じていた電気力による吸着力が消失し、対象物Ｗの吸着を解除することができる。
［実験結果］
図５は、図１の吸着装置１によるガラス板の吸着及び解除を示す写真であり、図５（Ａ）は吸着時、図５（Ｂ）は吸着解除時である。なお、図５の写真は、吸着装置１の吸着部７上に透明なガラス板Ｗを載置して、これを上方から撮影したものである。

ガラス板Ｗの吸着時には、図５（Ａ）のように、吸着部７の電気レオロジー粒子１１の吸着面２１がガラス板Ｗを吸着し、このときのガラスＷへの密着によって吸着面２１が相対的に濃く見えている。

一方、ガラス板Ｗの吸着解除時には、全体が図５（Ａ）の吸着していない部分と同様に相対的に薄く見えており、吸着部７の電気レオロジー粒子１１の吸着面２１にガラス板Ｗが吸着していないのが分かる。
［実施例１の効果］
本実施例の吸着装置１は、電気絶縁媒体９に電気レオロジー粒子１１を分散させた本体部３と、本体部３の一側面３ａに設けられた少なくとも一対の電極５ａ，５ｂと、本体部３の他側面３ｂ側に位置する電気レオロジー粒子１１を他側面３ｂ上で外部に露出させて構成された吸着部７とを備える。

吸着部７の電気レオロジー粒子１１は、電極５ａ，５ｂを介した電圧の印加時及び非印加時の双方において本体部３の他側面３ｂ上で外部に露出して保持され、電圧の印加時に電気力によって対象物Ｗを吸着する。

従って、本実施例では、常に外部に露出するように保持された吸着部７の電気レオロジー粒子１１が、電圧の印加時の電気力によって対象物Ｗを吸着し、電圧の印加解除時の電気力の消失によって対象物Ｗの吸着を解除（対象物Ｗを解放）することができる。

このため、本実施例では、対象物Ｗの吸着及び解除動作が電気レオロジー粒子１１を分散した電気絶縁媒体９の弾性力や粘着力等の特性に依存することがなく、対象物Ｗの吸着及び解除動作の確実性、円滑性、安定性、耐久性、耐環境性等を向上することができる。

また、本実施例では、吸着部７の電気レオロジー粒子１１が本体部３の他側面３ｂ上で一部が除去されて露出する断面で構成された吸着面２１を有するから、対象物Ｗの吸着の確実性及び安定性を更に向上することができる。

また、吸着面２１は、本体部３の他側面３ｂと面一に形成されている。

従って、本実施例では、対象物Ｗを吸着した際に他側面３ｂ全体が対象物Ｗに突き当たり、対象物Ｗの吸着時の安定性を向上することができる。

また、電気レオロジー粒子１１は、固体粒子の芯材１１ａの表面を無機酸化物の表層１１ｂで被覆して形成されたので、吸着面２１の電気力による吸着力を確実に発生させることができる。

また、吸着面２１は、芯材１１ａが露出した芯材領域２１ａと、芯材領域２１ａの外周を囲む表層１１ｂが露出した表層領域２１ｂとからなる。

従って、本実施例では、表層領域２１ｂで囲まれる吸着面２１の全域により対象物Ｗに対する吸着力を発生することができ、より安定した対象物Ｗの吸着を行うことができる。

図６は、実施例２に係る吸着装置の概略構成を示す断面図である。なお、実施例２は、基本構成が実施例１と共通するため、対応する構成部分に同符号又は同符号にＡを付加した符号を用いて重複した説明を省略する。

実施例２の吸着装置１Ａは、吸着部７Ａの電気レオロジー粒子１１Ａを本体部３Ａの他側面３ｂＡから突出させた状態で保持したものである。

かかる実施例２の吸着装置１Ａにおいても、上記実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
[変形例]
図７は、実施例２の変形例に係る吸着装置の概略構成を示す断面図である。

変形例に係る吸着装置１Ａは、実施例２と基本的に構成が共通するが、吸着面２１Ａが省略されている。

かかる変形例の吸着装置１Ａでは、実施例２と同様の作用効果を奏することができるのに加え、本体部３の他側面３ｂの電気レオロジー粒子１１Ａの一部や他側面３ｂＡ全体を削る必要がないので、吸着部７Ａの成型を簡素化することができる。

１ 吸着装置
３ 本体部
３ａ 一側面
３ｂ 他側面
５ａ，５ｂ 電極
７ 吸着部
９ 電気絶縁媒体
１１ 電気レオロジー粒子
１１ａ 芯材
１１ｂ 表層
２１ 吸着面
２１ａ 芯材領域
２１ｂ 表層領域

Claims (5)

1. 電気絶縁媒体に電気レオロジー粒子を分散させた本体部と、
   前記本体部の一側面に設けられた少なくとも一対の電極と、
   前記本体部の他側面側に位置する前記電気レオロジー粒子を前記他側面と面一に位置させ又は前記他側面上から突出させて構成された吸着部とを備え、
   前記吸着部の電気レオロジー粒子は、前記電極を介した電圧の印加時及び非印加時の双方において前記本体部の他側面と面一に位置し又は前記他側面上から突出して保持され、前記電圧の印加時に対象物に接触した状態で電気力によって前記対象物を吸着する、
   ことを特徴とする吸着装置。
2. 請求項１記載の吸着装置であって、
   前記吸着部の電気レオロジー粒子は、前記本体部の他側面上で一部が除去されて露出する断面で構成された吸着面を有する、
   ことを特徴とする吸着装置。
3. 請求項２記載の吸着装置であって、
   前記吸着面は、前記電圧の印加時及び非印加時の双方において前記本体部の他側面と面一に形成された、
   ことを特徴とする吸着装置。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の吸着装置であって、
   前記電気レオロジー粒子は、固体粒子の芯材の表面を無機酸化物の表層で被覆して形成された、
   ことを特徴とする吸着装置。
5. 請求項２又は３記載の吸着装置であって、
   前記電気レオロジー粒子は、固体粒子の芯材の表面を無機酸化物の表層で被覆して形成され、
   前記吸着面は、前記芯材が露出した芯材領域と、該芯材領域の外周を囲む前記表層が露出した表層領域とからなる、
   ことを特徴とする吸着装置。