JP7494913B2 - 吸着パッド - Google Patents

Description

本発明は、ガラス板などの板材を吸着する吸着パッドに関する。

液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイや太陽電池などの基板として用いられるガラス板の製造工程において、ガラス板を吸着パッドで吸着しながら移動させる工程が含まれる場合がある。

吸着パッドとしては、バッド本体の円錐状のスカート部をガラス板の表面に接触させ、パッド本体とガラス板との間に形成される気密空間内の気体を真空ポンプ等で吸引してガラス板を吸着する構造が一般的である。

しかしながら、ガラス板が薄くなると、吸着パッドで吸着した際に、ガラス板が吸引方向に湾曲して不当に撓み、傷や破損が生じる原因となり得る。

そこで、例えば、特許文献１の図９には、気密空間内に、負圧流体が通過可能な多孔質体からなる平面状のパッドを配置し、このパッドを介してワークを吸着することが開示されている。

特開２０１２－１１０９８２号公報

しかしながら、特許文献１の図９の構成をガラス板の吸着に適用した場合には、パッド本体のスカート部は、パッドの周縁部に薄く形成されたリップ部を介してガラス板と接触する。つまり、パッド本体のスカート部が、ガラス板と直接接触していないため、ガラス板の吸着力が不十分になるおそれがある。なお、特許文献１では、プレスによって圧縮することで薄肉のリップ部を形成すれば、プレスに伴って空孔が潰されることから、流体の通過を遮断する封止部としてリップ部が機能するとしている。この場合、プレスによってリップ部の剛性が高くなるのに伴って柔軟性が損なわれるので、吸着時にガラス板を傷付けるおそれがある。

また、特許文献１には、ガラス板の吸着を解除する際に、気密空間に対する負圧の供給を停止することが開示されているが、吸着パッドとガラス板とを分離させるのに時間を要するという問題がある。なお、気密空間内を加圧する気体を供給し、吸着パッドとガラス板とを分離させることも考えられるが、この場合には、加圧する気体の供給設備が別途必要となることから、設備が複雑化するなどの新たな問題が生じ得る。

なお、以上のような問題は、ガラス板以外の板材に対して吸着パッドを使用する場合にも同様に生じ得る。

本発明は、吸着パッドによる吸着実行時に、高い吸着力を確保しつつ板材の撓みを抑制すると共に、吸着パッドによる吸着解除時に、板材を素早く分離することを課題とする。

上記の課題を解決するために創案された本発明は、板材を吸着する吸着パッドであって、板材との間に気密空間を形成するパッド本体と、気密空間内に配置されて板材と接触する第一発泡部材と、を備え、パッド本体は、気密空間内の気体を排出するための排気口と、第一発泡部材の外縁部の外側で板材と接触するスカート部と、を備え、スカート部は、板材との接触により弾性変形可能であり、かつ、弾性変形の復元力により板材から分離可能であることを特徴とする。

このようにすれば、第一発泡部材により適度なクッション性を維持しつつ、板材の撓みを確実に抑制できる。また、スカート部が、第一発泡部材の外縁部の外側で板材と接触するため、気密空間内の気密性を確保しやすく、吸着力を向上させることができる。さらに、気密空間に対する負圧の供給を停止すれば、スカート部が弾性変形の復元力により板材から分離可能であるため、吸着パッドと板材とを分離するまでに要する時間を短くできる。なお、スカート部の弾性変形の復元力を利用するため、気密空間内を加圧する気体を供給する設備等も別途必要ない。

上記の構成において、第一発泡部材の外縁部が、第一発泡部材の外縁部の内側の中心部よりも厚みが薄いことが好ましい。

このようにすれば、第一発泡部材の外縁部の外側で、スカート部と板材とがより確実に接触するため、吸着パッドによる板材の吸着エラーを防止できる。

上記の構成において、第一発泡部材の外縁部は、内側から外側に向かって漸次薄くなることが好ましい。

このようにすれば、吸着時にスカート部の弾性変形が円滑に生じるため、スカート部との接触に伴う板材の変形を低減できる。また、スカート部の弾性変形の復元も円滑に生じるため、吸着した板材を分離しやすくなる。

上記の構成において、第一発泡部材は、排気口から板材に向かって厚み方向に貫通した排気孔を有することが好ましい。

このようにすれば、排気孔を通じて板材に直接負圧が作用するため、第一発泡部材を介して負圧を作用させる場合に比べて、板材の吸着力が向上する。

上記の構成において、排気口の内壁が、第二発泡部材で構成されていることが好ましい。

このようにすれば、第一発泡部材の排気孔の周辺が、パッド本体でなく、第二発泡部材で支持される。このため、板材のうちの排気孔の周辺に位置する部分において、局所変形を緩和でき、板材が傷ついたり破損したりするのを抑制できる。また、排気口の開口面積を第二発泡部材の厚み相当分だけ小さくできるため、板材の局所変形の発生自体も抑制できる。

上記の構成において、排気口の内径が、３０ｍｍ以下であることが好ましい。

このようにすれば、排気口の開口面積が十分に小さくなるため、排気口に対応する位置で板材が局所変形するのを抑制でき、板材が傷ついたり破損したりするのを更に低減できる。

上記の構成において、板材が、ガラス板であることが好ましい。

本発明によれば、吸着パッドによる吸着実行時に、高い吸着力を確保しつつ板材の撓みを抑制できる。また、吸着パッドによる吸着解除時に、板材を素早く分離できる。

本発明の一実施形態に係る吸着パッドを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る吸着パッドでガラス板を吸着した状態を示す断面図である。 図２のＸ領域の拡大図であって、ガラス板の吸着時の状態を示す。 図２のＸ領域の拡大図であって、ガラス板の分離時の状態を示す。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、以下では、本発明の一実施形態に係る吸着パッドを備えた吸着装置を例示する。

図１～図４に示すように、本実施形態に係る吸着装置１は、吸着パッド２と、真空ポンプ３と、を備える。なお、本実施形態では、吸着対象の板材が、ガラス板Ｇである場合を説明する。

吸着パッド２は、ガラス板Ｇとの間に気密空間Ｓを形成するパッド本体４と、気密空間Ｓ内に配置されてガラス板Ｇと接触する第一発泡部材５と、を備える。

パッド本体４は、気密空間Ｓ内の気体（例えば空気）を排出するための排気口６と、第一発泡部材５の径方向の外側でガラス板Ｇと接触するスカート部７と、を備える。パッド本体４は、気密空間Ｓ内の気体を通過させないゴムなどの弾性体で構成される。

排気口６には、配管８を介して真空ポンプ３が接続されている。この真空ポンプ３の吸引動作により、気密空間Ｓ内の気体を排気口６から排気し、気密空間Ｓに負圧を作用させるようになっている。

排気口６の内径Ｄは、３０ｍｍ以下であることが好ましく、２５ｍｍ以下であることがより好ましく、２０ｍｍ以下であることが最も好ましい。このようにすれば、排気口６が十分に小さくなるため、排気口６に対応する部分でガラス板Ｇが吸引方向に局所変形するのを抑制できる。一方、排気口６の内径Ｄが小さすぎると、後述の吸着工程で気密空間Ｓ内の気体の排出に要する時間及び分離工程で気密空間Ｓの気圧をある程度まで上昇させるのに要する時間が長くなり、応答性が低下するおそれがある。このため、排気口６の内径Ｄは１０ｍｍ以上が好ましい。

スカート部７は、ガラス板Ｇとの接触により弾性変形可能であり（図２及び図３を参照）、かつ、弾性変形の復元力によりガラス板Ｇから分離可能である（図４を参照）。本実施形態では、スカート部７は、円錐状をなし、内側から外側に向かって漸次厚みが薄くなっている。スカート部７は、薄肉の先端部７ａがガラス板Ｇとの接触部とされる。

第一発泡部材５は、相対的に薄肉の外縁部９と、相対的に厚肉の中心部１０と、を備える。

外縁部９は、内側から外側に向かって漸次厚みが薄くなっている。中心部１０は、略一定の厚みをなす板状体である。外縁部９のガラス板Ｇ側の面及び中心部１０のガラス板Ｇ側の面は、ガラス板Ｇに当接する当接面５ａとされる。

本実施形態では、中心部１０には、排気口６からガラス板Ｇに向かって厚み方向に貫通する排気孔１１が設けられている。なお、第一発泡部材５が通気性を有する場合には、排気孔１１は省略してもよいが、吸着力を向上させる観点からは、排気孔１１を設けることが好ましい。なお、排気孔１１の内径は、本実施形態では排気口６の内径と同じであるが、排気口６の内径よりも大きくてもよいし小さくてもよい。

第一発泡部材５は、パッド本体４の内壁に固定されている。なお、第一発泡部材５の固定方法は特に限定されるものではないが、例えばパッド本体４の内壁に接着剤で固定される。

パッド本体４のうち、スカート部７の先端部７ａの内壁には、第一発泡部材５が固定されていない。つまり、ガラス板Ｇ側から見た場合に、スカート部７の先端部７ａが、第一発泡部材５の径方向の外側に食み出している。スカート部７の先端部７ａの径方向の食み出し幅Ｗは、２ｍｍ～１０ｍｍであることが好ましい。

パッド本体４の中心に厚み方向に貫通する貫通孔１２が設けられており、この貫通孔１２の内壁に、円筒状の第二発泡部材１３が配置されている。つまり、円筒状の第二発泡部材１３の内孔が、排気口６として機能するようになっている。このように第二発泡部材１３を配置すれば、ガラス板Ｇの厚みに応じて排気口６の内径を調整しやすくなる。また、第一発泡部材５の排気孔１１の周辺が、パッド本体４でなく、変形しやすい第二発泡部材１３で支持される。このため、ガラス板Ｇのうち排気孔１１の周辺に位置する部分において、局所変形を緩和でき、ガラス板Ｇが傷ついたり破損したりするのを抑制できる。

第二発泡部材１３は、圧縮された状態で貫通孔１２の内部に挿入され、その復元力を利用して貫通孔１２の内壁に固定されている。つまり、第二発泡部材１３は、貫通孔１２の内壁に接着固定されていない。第二発泡部材１３の挿入深さは、第一発泡部材５によって規制されている。第二発泡部材１３の固定方法は特に限定されるものではなく、例えば排気口６の周壁に接着剤で固定してもよい。なお、第二発泡部材１３は省略してもよい。

第一発泡部材５及び第二発泡部材１３としては、独立気泡構造又は連続気泡構造を有する多孔質弾性体であり、例えばポリウレタンスポンジを使用できる。なお、第一発泡部材５及び第二発泡部材１３は、発泡倍率等が異なる異材質としてもよく、この場合には、第一発泡部材５を高密度（高硬度）、第二発泡部材１３を低密度（低硬度）としてもよい。もちろん、第一発泡部材５及び第二発泡部材１３は、同材質であってもよい。

次に、上記の構成を備えた吸着装置１によってガラス板Ｇを吸着する吸着工程と、分離する分離工程をそれぞれ説明する。

図１に示すように、吸着工程では、吸着パッド２のスカート部７の先端部７ａをガラス板Ｇの表面に接触させる。この状態で、真空ポンプ３の吸引動作により、吸着パッド２の気密空間Ｓ内の気体を真空吸引する。気密空間Ｓの気圧が低下すると、図２に示すように、気密空間Ｓの容積の減少を伴いながらパッド本体４のスカート部７がガラス板Ｇの表面Ｇａに強く圧接され、スカート部７が弾性変形する。これに伴い、気密空間Ｓ内の第一発泡部材５の当接面５ａもガラス板Ｇの表面Ｇａに強く圧接され、第一発泡部材５が圧縮変形する。この際、図３に拡大して示すように、スカート部７の先端部７ａは、ガラス板Ｇの表面Ｇａと接触し、ガラス板Ｇの表面Ｇａに倣って反るように変形する。これにより、ガラス板Ｇが吸着パッド２に負圧によって確実に吸着される。

この状態で、ガラス板Ｇの表面Ｇａには、適度なクッション性を有する第一発泡部材５が圧接されているため、ガラス板Ｇの吸引方向への湾曲が抑制される。したがって、ガラス板Ｇに不当な湾曲による撓みが生じにくく、ガラス板Ｇの傷や破損を抑制できる。また、スカート部７が、第一発泡部材５の外縁部９の径方向の外側でガラス板Ｇと直接接触するため、気密空間Ｓ内の気密性を確保しやすく、吸着力を向上させることができる。

分離工程では、真空ポンプ３の吸引動作を停止し、気密空間Ｓを大気開放する。これに伴って、気密空間Ｓの気圧がある程度まで上昇すると、図４に拡大して示すように、スカート部７の先端部７ａは、弾性変形の復元力によって元の形状に戻ろうとする。このスカート部７の先端部７ａの復元変形によりガラス板Ｇが吸着パッド２から離れる方向に押圧される。その結果、ガラス板Ｇが、吸着パッド２から素早く分離する。これにより、吸着パッドとガラス板とを分離するまでに要する時間を短くできる。また、スカート部７の弾性変形の復元力を利用するため、気密空間Ｓ内を加圧する気体を供給する設備等も別途必要ないという利点もある。

吸着工程でガラス板Ｇの表面Ｇａに倣って反るように変形する薄肉の先端部７ａは、厚みを例えば２～１０ｍｍとすることが好ましい。また、薄肉の先端部７ａは、径方向の幅を例えば２ｍｍ以上とすることが好ましく、食み出し幅Ｗ以上とすることがより好ましく、（Ｗ＋５）ｍｍ以上とすることが更に好ましい。その上限は、例えば（Ｗ＋１５）ｍｍ以下とすることが好ましい。

前述の通り、吸着工程では、適度なクッション性を有する第一発泡部材５により、ガラス板Ｇの吸引方向への湾曲が抑制される。このため、ガラス板Ｇは、可撓性を有することが好ましい。このガラス板Ｇの湾曲を抑制する効果は、ガラス板Ｇの厚みが薄い程により顕著となるので、ガラス板Ｇの厚みは、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．４ｍｍ以下であることがより好ましく、０．３ｍｍ以下であることが更に好ましい。その下限は、０．０５ｍｍ以上が好ましい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、もちろん本発明はこの形態に限定されることなく、本発明の範囲内で種々の形態をとることが可能である。

吸着パッド２は、例えば、ガラス板Ｇの製造工程（主に加工工程）でガラス板Ｇを移動させる際に用いられる。具体的には、ガラス板Ｇを所定サイズに切断した後に移動させる際、ガラス板Ｇの搬送経路上から検査用のガラス板を抜き取る際、ガラス板Ｇを梱包用パレットに積む際、ガラス板Ｇを梱包用パレットから降ろす際などに用いられる。また、吸着パッド２は、縦姿勢（例えば鉛直姿勢）のガラス板Ｇを吸着・分離してもよいし、横姿勢（例えば、水平姿勢）のガラス板Ｇを吸着・分離してもよい。

上記の実施形態では、吸着パッド２からガラス板Ｇを分離する際に、スカート部７の弾性変形の復元力を利用する場合を説明したが、分離時に、スカート部７の弾性変形の復元力と、気密空間Ｓ内への気体の供給と、を併用してもよい。

上記の実施形態では、板材がガラス板Ｇである場合を説明したが、板材はこれに限定されない。例えば、金属板、シリコン板（シリコンウエハ）、樹脂板、ガラス板と樹脂板の積層体などの板材に対しても本発明を適用できる。ガラス板Ｇの湾曲を抑制する効果を得る観点では、板材が可撓性を有することが好ましい。

１ 吸着装置
２ 吸着パッド
３ 真空ポンプ
４ パッド本体
５ 第一発泡部材
５ａ 当接面
６ 排気口
７ スカート部
７ａ 先端部
８ 配管
９ 外縁部
１０ 中心部
１１ 排気孔
１２ 貫通孔
１３ 第二発泡部材
Ｇ ガラス板
Ｇａ 表面
Ｓ 気密空間

Claims (6)

1. 板材を吸着する吸着パッドであって、
   前記板材との間に気密空間を形成するパッド本体と、前記気密空間内に配置されて前記板材と接触する第一発泡部材と、を備え、
   前記パッド本体は、前記気密空間内の気体を排出するための排気口と、前記第一発泡部材の外縁部の外側で前記板材と接触するスカート部と、を備え、
   前記スカート部は、内側から外側に向かって漸次厚みが薄くなる円錐状であり、
   前記スカート部は、前記第一発泡部材の外縁部を覆うとともに、
   前記スカート部の先端部は、前記第一発泡部材の外縁部から吸引方向の反対側に食み出しており、
   前記第一発泡部材の外縁部は、内側から外側に向かって漸次薄くなっており、
   前記スカート部は、前記板材との接触により前記板材の表面に倣って反るように弾性変形可能であり、かつ、前記弾性変形の復元力により前記板材から分離可能であることを特徴とする吸着パッド。
2. 前記第一発泡部材の外縁部は、前記第一発泡部材の外縁部の内側の中心部よりも厚みが薄いことを特徴とする請求項１に記載の吸着パッド。
3. 前記第一発泡部材は、前記排気口から前記板材に向かって厚み方向に貫通した排気孔を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の吸着パッド。
4. 前記排気口の内壁が、第二発泡部材で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の吸着パッド。
5. 前記排気口の内径が、３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の吸着パッド。
6. 前記板材が、ガラス板であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の吸着パッド。

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