JPH10138071A - Super-precision vacuum chuck device - Google Patents

Super-precision vacuum chuck device

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Publication number
JPH10138071A
JPH10138071A JP29295096A JP29295096A JPH10138071A JP H10138071 A JPH10138071 A JP H10138071A JP 29295096 A JP29295096 A JP 29295096A JP 29295096 A JP29295096 A JP 29295096A JP H10138071 A JPH10138071 A JP H10138071A
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JP
Japan
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vacuum
work
vacuum chamber
precision
chuck device
Prior art date
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Pending
Application number
JP29295096A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuoki Hatamoto
本 光 興 畑
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Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Machine Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10138071A publication Critical patent/JPH10138071A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a super-precision vacuum chuck device suitable for super- precision processing in which a sufficient work fixing performance, positioning of it to a work machine in attaching/detaching it, and dividing precision can be secured, and in which the work can be fixed without deformation. SOLUTION: A device is provided with a jig main body part 20 having a suction surface 21 where a work is sucked, a vacuum suction groove part formed in the suction surface 21, a vacuum chamber 25 formed inside, and a passage to communicate the vacuum suction groove part to the vacuum chamber 25, and a valve 31 to communicate the vacuum chamber 25 in the jig main body part 20 with a vacuum generation system to sealably close the vacuum chamber 25, an installation flange 44 is provided on the jig main body part 20 through a flexible part 47, and a step Δe is set to provide an installation reference surface 49 of the jig main body part 20 to a work machine protruded from an installation surface 48 of the flange 44.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超精密加工でのワ
ークの固定に使用することのできる真空吸着式の超精密
チャック装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum suction type ultra-precision chuck device which can be used for fixing a workpiece in ultra-precision machining.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的な機械加工、例えば、旋盤、フラ
イス盤、研削盤等を用いる切削・研削加工におけるワー
クの従来の固定方式としては、旋盤では、三ッ爪または
四ッ爪チャックを用いるもの、フライス盤では押え金を
用いてワークをテーブルにクランプする方式、研削盤で
は、マグネットチャックあるいは押え金でワークを強固
にクランプする方式などがある。
2. Description of the Related Art As a conventional method of fixing a work in general machining, for example, cutting and grinding using a lathe, milling machine, grinding machine, etc., a lathe uses a three-jaw or four-jaw chuck. For a milling machine, there is a method of clamping a work to a table using a presser foot, and for a grinding machine, there is a method of firmly clamping a work with a magnet chuck or a presser foot.

【0003】このような従来の機械的なチャックの方法
では、大きな加工力には耐えられるものの、過度に加え
られるワーク保持力によりワークそのものが変形したま
ま加工が施され、加工機からワークを取り外すと、ワー
クも復元するために、形状精度の点で問題があり、着脱
を繰り返す場合、数μm以下の精度を要求される超精密
加工には用いることができなかった。
[0003] In such a conventional mechanical chuck method, although a large machining force can be tolerated, the work itself is deformed due to an excessively applied work holding force, and the work is removed from the processing machine. In order to restore the work, there is a problem in terms of the shape accuracy, and when it is repeatedly attached and detached, it cannot be used for ultra-precision machining requiring an accuracy of several μm or less.

【0004】この超精密加工では、その切削力が微小で
あるという特徴を活用し、クランプ力の少ない真空チャ
ックによる吸着方法あるいはワックスによる接着方法が
採用されている。
[0004] In this ultra-precision machining, a suction method using a vacuum chuck having a small clamping force or a bonding method using wax is adopted by utilizing the feature that the cutting force is minute.

【0005】図10は、旋盤主軸の先端部に設けた真空
チャックの例を示す。この従来の真空チャックでは、主
軸1の端面には、その中心部に開口する穴2と、この穴
2と同心的な周回溝3、4が形成されている。これらの
周回溝3、4には、その底部に開口する軸方向の通路
5、6と、ラジアル方向の通路7、8とが接続されてい
る。主軸2の軸心に沿って延びて穴2につながる真空通
路10は、図示されない真空ポンプと接続されている。
この真空通路10は、通路7、8、通路5、6を介して
周回溝3、4と連通しており、従って、真空ポンプによ
り穴2、周回溝3、4の空気を真空引きできるようにな
っている。このような真空チャックでは、穴2、周回溝
3、4内が真空になる結果生じる負圧により、ワークW
は主軸1の端面に吸着される。
FIG. 10 shows an example of a vacuum chuck provided at the tip of a lathe spindle. In this conventional vacuum chuck, a hole 2 opening at the center of the main shaft 1 and circumferential grooves 3 and 4 concentric with the hole 2 are formed on the end surface of the main shaft 1. The orbiting grooves 3 and 4 are connected to axial passages 5 and 6 that open at the bottom thereof and radial passages 7 and 8. A vacuum passage 10 extending along the axis of the main shaft 2 and leading to the hole 2 is connected to a vacuum pump (not shown).
The vacuum passage 10 communicates with the orbital grooves 3 and 4 via the passages 7 and 8 and the passages 5 and 6, so that the air in the holes 2 and the orifice grooves 3 and 4 can be evacuated by a vacuum pump. Has become. In such a vacuum chuck, the work W
Is attracted to the end face of the main shaft 1.

【0006】他方、ワックスによる接着方法は、通常、
数十℃から百数十℃の融点を有するワックスを凝固させ
て一対の接着物・被接着物同士を接着するものであり、
どちらかを加熱昇温する必要がある。工作機械の場合、
機械側は熱変形の関係から昇温はできない。
[0006] On the other hand, the bonding method using wax is usually
A wax having a melting point of several tens of degrees Celsius to one hundred and several tens degrees Celsius is coagulated to bond a pair of objects to be bonded,
Either one needs to be heated and heated. For machine tools,
The temperature of the machine cannot be increased due to thermal deformation.

【0007】そこで、従来は図11に示すように、ワー
クの接着と、チャックへの取付及び位置決めに適した形
状を有する取付板11を用い、この取付板11の上面に
ワックス12を塗るとともに、電熱器(図示せず)を用
いて取付板11を加熱し、ワックス12が溶けた時に所
定の位置にワークWを載せてから冷却すると、凝固した
ワックス12によってワークWは取付板11に接着され
る。
Conventionally, as shown in FIG. 11, a mounting plate 11 having a shape suitable for adhering a work, mounting to a chuck, and positioning is used. When the mounting plate 11 is heated using an electric heater (not shown) and the work W is placed on a predetermined position when the wax 12 is melted and then cooled, the work W is adhered to the mounting plate 11 by the solidified wax 12. You.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ワックスによる接着で
は、基本的にワークの固定保持力が小さいという難点が
あり、さらに、取付板11を加熱したときに、取付板1
1の下面の方が温度が高いために熱膨張で反ってしま
い、この状態でワークWをワックスを介して載置し冷却
しても、不均一な熱放散により変形したままワークWが
固着してしまうことは避けられない。従って、このまま
真空チャックへ取付板11を介して取り付けたとして
も、チャック取付面に対するワークWの平行度の安定化
を望めないのが実情であった。
The bonding with wax has a drawback that the fixing and holding force of the work is basically small. Further, when the mounting plate 11 is heated,
The lower surface of 1 is warped by thermal expansion due to the higher temperature, and even if the work W is placed via wax in this state and cooled, the work W adheres while being deformed due to uneven heat dissipation. Inevitable. Therefore, even if the workpiece W is mounted on the vacuum chuck via the mounting plate 11 as it is, stabilization of the parallelism of the workpiece W with respect to the chuck mounting surface cannot be expected.

【0009】真空チャックの場合、固定保持力は良好で
あるものの、図10に示したようにワークWを真空チャ
ックに取り付けた場合、ワーク着脱時の位置決め、割出
しに再現性が無く、このことが超精密加工に適用する場
合の大きな問題となっていた。さらに、吸着面となるワ
ーク取付部に対してワークの接触部が完全接触すること
は、平面度、表面粗さの関係から厳密には不可能なた
め、僅かな空気漏れが生じる。このため、機械による加
工中、停止中ともにワークのチャッキングが必要な限
り、真空ポンプを運転して吸引を継続する必要があり、
機械の構造が複雑になる欠点があった。そこで、本発明
の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、一般
的な機械へ採用することができ、ワークの十分な固定性
能とともに、加工機への着脱時の位置決め、割出しの精
度を確保し、ワークを変形なく固定できる超精密加工に
適した超精密真空チャック装置を提供することにある。
In the case of a vacuum chuck, although the fixed holding force is good, when the work W is mounted on the vacuum chuck as shown in FIG. 10, there is no reproducibility in positioning and indexing when the work is attached and detached. Has become a major problem when applied to ultra-precision machining. Further, it is impossible to make the contact portion of the work completely contact the work mounting portion serving as the suction surface because of the flatness and the surface roughness, so that a slight air leak occurs. For this reason, it is necessary to operate the vacuum pump to continue suction as long as chucking of the workpiece is required during machining and stoppage by the machine.
There was a disadvantage that the structure of the machine became complicated. Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to adopt the present invention to a general machine. An object of the present invention is to provide an ultra-precision vacuum chuck device suitable for ultra-precision machining capable of securing accuracy and fixing a work without deformation.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、ワークが吸着される吸着面と、前記吸
着面に形成された真空吸着用溝部と、内部に形成された
真空室と、前記真空吸着用溝部と前記真空室とを連通す
る通路とを有する治具本体部と、前記治具本体部の真空
室と、真空発生系統とを連通し、前記真空室を密閉的に
閉止可能な弁とを備え、前記治具本体部に可撓部を介し
て取付用フランジを設けるとともに、前記治具本体部の
加工機への取付基準面が前記フランジの加工機への取付
面よりも突出するようにしたことを特徴とするものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a suction surface on which a workpiece is sucked, a vacuum suction groove formed on the suction surface, and a vacuum formed inside. Chamber, a jig body having a passage for communicating the vacuum suction groove and the vacuum chamber, a vacuum chamber of the jig body, and a vacuum generating system. The jig main body is provided with a mounting flange via a flexible portion, and the jig main body is mounted on a processing machine with a reference surface for mounting the flange on the processing machine. It is characterized by projecting beyond the surface.

【0011】このように構成される本発明によれば、取
付基準面と、フランジの取付面に段差があるため、ボル
トをフランジに締め込んでいくにしたがって、可撓部が
撓み、その際に可撓部の撓みが治具本体部を加工機の取
付面に押し付ける力となって作用する。そして、可撓部
だけが変形してワークの加工に必要最小限の押付力を得
るようにしているので、治具本体側はほとんど変形しな
いので、吸着しているワークは変形せず、ワークの位置
の誤差も少なくすることができる。
According to the present invention thus configured, since the mounting reference surface and the mounting surface of the flange have a step, the flexible portion bends as the bolt is tightened into the flange. The bending of the flexible portion acts as a force for pressing the jig body against the mounting surface of the processing machine. Since only the flexible portion is deformed so as to obtain the minimum pressing force required for processing the work, the jig main body hardly deforms. Position errors can also be reduced.

【0012】前記の本発明の構成において、さらに、前
記治具本体部の取付基準面に、加工機の所定の取付位置
に固定するための位置決め手段を付加することにより、
基本的に真空チャック方式でありながら、位置決め、割
出しの再現性の精度を向上させることができる。
In the construction of the present invention, positioning means for fixing the jig body to a predetermined mounting position on the processing machine is further added to the mounting reference surface of the jig main body.
Although the vacuum chuck method is basically used, the accuracy of positioning and indexing reproducibility can be improved.

【0013】この超精密真空チャック装置では、前記弁
と前記真空系統の配管は、前記弁を開閉する操作手段を
有する接続継手により接続され、前記接続継手は前記弁
に対して着脱可能に取り付けられることが好ましい。
In this ultra-precision vacuum chuck device, the valve and the piping of the vacuum system are connected by a connection joint having operating means for opening and closing the valve, and the connection joint is detachably attached to the valve. Is preferred.

【0014】また、前記真空吸着用の溝部の外側を囲繞
するように前記吸着面にシール用の溝を形成し、このシ
ール用溝にシール部材を装着することにより、治具本体
の密着面の面精度等に起因する真空度の低下を防止し
て、十分な吸着力を確保することができる。
In addition, a sealing groove is formed on the suction surface so as to surround the outside of the vacuum suction groove, and a sealing member is attached to the sealing groove, so that the sealing surface of the jig main body is formed. It is possible to prevent a decrease in the degree of vacuum due to surface accuracy or the like, and to secure a sufficient suction force.

【0015】さらに、本発明の好適な実施形態によれ
ば、前記治具本体部は、円柱状を呈するとともに、前記
真空室は同心的な孔部または互いに連通し合う複数の小
孔の集合から構成され、特に、小孔群から真空室を形成
することで、治具本体部の剛性とともに真空室の容積を
確保することができる。
Further, according to a preferred embodiment of the present invention, the jig body has a cylindrical shape, and the vacuum chamber is formed of a concentric hole or a set of a plurality of small holes communicating with each other. In particular, by forming a vacuum chamber from a group of small holes, the rigidity of the jig main body and the volume of the vacuum chamber can be secured.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明による超精密真空チ
ャック装置の一実施形態について、添付の図面を参照し
て説明する。図1は、本実施形態による超精密真空チャ
ック装置の一実施形態を示す断面図で、20は、円柱形
の治具本体部を示す。この治具本体部20の上面部がワ
ークWとの吸着面21になっており、この吸着面21に
は、真空吸引による負圧を発生する真空吸着用の溝とし
て、中心穴22と、この中心穴22と同心的な環状溝2
3、24とが形成されている。治具本体部20の内部に
は、真空室25が形成されており、吸着面21の中心穴
22、環状溝23、24は、それぞれ軸方向に延びてい
る通路26、27、28によって真空室25と連通する
ようになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an ultra-precision vacuum chuck device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the ultra-precision vacuum chuck device according to the present embodiment, and reference numeral 20 denotes a cylindrical jig main body. The upper surface of the jig body 20 is a suction surface 21 for the workpiece W. The suction surface 21 has a center hole 22 as a groove for vacuum suction for generating a negative pressure by vacuum suction. Annular groove 2 concentric with center hole 22
3 and 24 are formed. A vacuum chamber 25 is formed inside the jig body 20, and the center hole 22 and the annular grooves 23 and 24 of the suction surface 21 are respectively formed by passages 26, 27 and 28 extending in the axial direction. 25.

【0017】真空室25は、蓋29によって気密に密封
されており、真空室25から半径方向に通路30が延
び、この通路30の治具本体部20の外周面側の開口部
にバルブ31が取り付けられている。このバルブ31に
は、接続継手32を介してホース33が接続され、この
ホース33は、図示されない真空ポンプを含む真空発生
系統に接続されている。
The vacuum chamber 25 is hermetically sealed by a lid 29. A passage 30 extends radially from the vacuum chamber 25, and a valve 31 is provided in an opening of the jig body 20 on the outer peripheral surface side of the passage 30. Installed. A hose 33 is connected to the valve 31 via a connection joint 32, and the hose 33 is connected to a vacuum generating system including a vacuum pump (not shown).

【0018】図2は、バルブ31と接続継手32の構造
を詳細に示す断面図である。この実施形態では、バルブ
31の弁体34を接続継手32のつまみ棹35の操作に
より開閉することができる。
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the valve 31 and the connection joint 32 in detail. In this embodiment, the valve element 34 of the valve 31 can be opened and closed by operating the knob 35 of the connection joint 32.

【0019】バルブ31の弁体34は、通路30の入口
部に形成されたテーパ状の弁座36に押し付けられて着
座する方向に圧縮バネ37の弾発力によって付勢されて
いるとともに、連結棒38を介してつまみ棹35と連結
されている。連結棒38は、円板状のガイド39に摺動
可能に挿通されてその動きが案内される。このガイド3
9は、圧縮バネ37の反力を受けるとともに、バルブ穴
40と接続継手32の内部の室41とを連通させる穴4
2が形成されている。
The valve body 34 of the valve 31 is urged by a resilient force of a compression spring 37 in a direction in which the valve body 34 is pressed against and seated on a tapered valve seat 36 formed at the entrance of the passage 30, and is connected. It is connected to a knob 35 via a rod 38. The connecting rod 38 is slidably inserted into a disk-shaped guide 39 to guide its movement. This guide 3
9 is a hole 4 for receiving the reaction force of the compression spring 37 and communicating the valve hole 40 with the chamber 41 inside the connection joint 32.
2 are formed.

【0020】接続継手32は、バルブ31に対して簡単
に着脱できるようになっている。この実施形態の場合、
手でつまめるように継手本体32Aから先端部が外側に
突き出ているつまみ棹35の他端部には、連結棒38の
先端部に切られている雄ねじに螺合する雌ねじ部43が
形成されている。従って、連結棒38の先端部の雄ねじ
につまみ棹35を回しながら雌ねじ部43を螺合させた
後、図示しない真空ポンプを運転して真空引きをしなが
らつまみ棹35を引き上げると、弁体34が弁座36か
ら離れ、通路30が開いて、真空室25の空気が吸引排
出される。真空室25の真空度が所定の値まで高まった
後、つまみ棹35を離すと圧縮ばね37の弾発力によっ
て弁体34が弁座36に着座して通路30が閉じられ
る。その後、つまみ棹35を逆転させて雌ねじ部43を
戻して連結棒38から分離すれば、接続継手32を簡単
に取り外すことができる。このとき、接続継手32を取
り外した状態でも、真空室25が真空になっているため
に、大気圧によって弁体34は閉じたまま保持されるの
で、真空チャック治具は、その吸着面21にワークWを
保持したまま運ぶことができる。このため、ワークWの
加工あるいは加工後の測定等において、ワークWと真空
チャック装置とを一体として取り扱うことができる。
The connection joint 32 can be easily attached to and detached from the valve 31. In this embodiment,
At the other end of the knob rod 35 whose tip protrudes outward from the joint body 32A so as to be pinched by hand, a female screw part 43 to be screwed into a male screw cut at the tip of the connecting rod 38 is formed. I have. Accordingly, after the female screw portion 43 is screwed into the male screw at the tip end of the connecting rod 38 while rotating the knob rod 35, the vacuum pump (not shown) is operated to pull up the knob rod 35 while evacuating the valve body 34. Is separated from the valve seat 36, the passage 30 is opened, and the air in the vacuum chamber 25 is sucked and discharged. After the degree of vacuum in the vacuum chamber 25 is increased to a predetermined value, when the knob 35 is released, the valve body 34 is seated on the valve seat 36 by the elastic force of the compression spring 37 and the passage 30 is closed. Thereafter, the connection joint 32 can be easily removed by reversing the knob 35 and returning the female screw 43 to separate it from the connecting rod 38. At this time, even when the connection joint 32 is removed, the valve body 34 is kept closed by the atmospheric pressure because the vacuum chamber 25 is in a vacuum state. The work W can be carried while being held. For this reason, the work W and the vacuum chuck device can be handled as a single unit in the processing of the work W or measurement after the processing.

【0021】次に、図3は、ワークWを吸着したままの
真空チャック装置を加工機へ固定・結合するために、治
具本体部20に一体に設けた取付用フランジ44を示
す。この取付用フランジ44は、締結用のボルト45を
通す穴が形成された厚肉部46と、その内側で厚肉部4
6を治具本体部20側に連結し、ボルト45による締結
の際に撓めるように薄肉に加工された可撓部47とから
なるものである。厚肉部46の下面は、フランジ取付面
48になっていて、このフランジ取付面48に対し、治
具本体部20の下面の取付基準面49がわずかな寸法の
段差Δeだけ突出するように段差が設定されている。
Next, FIG. 3 shows a mounting flange 44 provided integrally with the jig body 20 for fixing and connecting the vacuum chuck device to the processing machine while the work W is being sucked. The mounting flange 44 has a thick portion 46 having a hole through which a bolt 45 for fastening is formed, and a thick portion 4 inside the thick portion 46.
6 is connected to the jig main body 20 side, and comprises a flexible portion 47 which is thinly processed so as to bend when being fastened by the bolt 45. The lower surface of the thick portion 46 is a flange mounting surface 48, and the step is formed such that the mounting reference surface 49 of the lower surface of the jig main body 20 projects by a small step Δe with respect to the flange mounting surface 48. Is set.

【0022】この段差Δeは、治具本体部20をボルト
45を用いて固定するのに必要な押付力の大きさに応じ
て設定されるものである。この段差Δeがあるため、ボ
ルト45を締め込んでいくにしたがって、可撓部47が
撓み、その際に可撓部47の撓みが治具本体部20を加
工機の取付面50に押し付ける力となって作用する。さ
らに、ボルト45の締め込みにより可撓部47だけが変
形してワークWの加工に必要最小限の押付力を得るよう
にしているので、治具本体部20側はほとんど変形せ
ず、吸着しているワークWを変形させることがなく、ワ
ークWの位置の誤差も少なくすることができる。
The step Δe is set according to the magnitude of the pressing force required to fix the jig body 20 using the bolt 45. Due to the step Δe, the flexible portion 47 bends as the bolt 45 is tightened. At this time, the bending of the flexible portion 47 causes a force that presses the jig body 20 against the mounting surface 50 of the processing machine. It works. Furthermore, since only the flexible portion 47 is deformed by tightening the bolt 45 to obtain the minimum pressing force required for processing the work W, the jig main body 20 side is hardly deformed, and is attracted. Therefore, the position error of the work W can be reduced without deforming the existing work W.

【0023】次に、図1において、以上のようにして真
空チャック装置を加工機に取り付ける場合、取り外して
も再位置決めおよび割出しの再現性の精度を確保できる
ようにする位置決め手段として、治具本体部20の取付
基準面49にノックピン52が突出するようになってい
る。
Next, referring to FIG. 1, when the vacuum chuck device is attached to the processing machine as described above, a jig is used as positioning means for ensuring re-positioning and reproducibility of indexing even when the vacuum chuck device is removed. The knock pin 52 projects from the attachment reference surface 49 of the main body 20.

【0024】この位置決め手段としては、ノックピン5
2のほか、図4に示すように、真空室25を密閉する蓋
29の中心に摺鉢状の凹部55を形成し、他方、加工機
の取付面50側に同じような凹部56を形成し、両凹部
55、56の間に真球のボール57を入れて、ノックピ
ン52と併用するようにしてもよい。
The positioning means includes a knock pin 5
4, as shown in FIG. 4, a mortar-shaped concave portion 55 is formed at the center of the lid 29 that seals the vacuum chamber 25, and a similar concave portion 56 is formed on the mounting surface 50 side of the processing machine. Alternatively, a spherical ball 57 may be inserted between the concave portions 55 and 56 and used together with the knock pin 52.

【0025】次に、本発明の他の実施形態について、図
5、図6を参照して説明する。前述の第1実施形態によ
る真空チャック装置では、ワークWが脱落するのは、真
空室25の真空度が一定限度よりも低下した時である。
この真空度の低下は、真空配管のバルブ等の漏れは非常
に少ないことから、治具本体部20の吸着面21とワー
クWの被吸着面との平行度の誤差および前記吸着面の表
面粗さに起因する。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the vacuum chuck device according to the first embodiment, the workpiece W falls off when the degree of vacuum in the vacuum chamber 25 falls below a certain limit.
This decrease in the degree of vacuum causes very little leakage of valves and the like of the vacuum piping, so that there is an error in the degree of parallelism between the suction surface 21 of the jig body 20 and the surface to be suctioned of the work W and the surface roughness of the suction surface. Due to.

【0026】図5の実施形態では、中心穴22、環状溝
23、24のそれぞれの外側に中心穴22とほぼ同心的
にこれらを囲むようにシール用の溝60、61、62を
形成し、この溝60、61、62に軽微な力で真空を保
持できるシール部材が装着されている。このシール部材
としては、図6(a)に示すように、リップ形のシール
部材64とすれば、変形抵抗が小さく吸着時にワークW
に変形を与えないために好ましく、また、同様に変形抵
抗の小さいシール材として図6(b)に示すように、内
部に空隙のある多孔質のシール部材65を用いてもよ
い。なお、このような、変形抵抗の小さいシール部材6
4、65の材料としては、スポンジ状の多孔質材また
は、ゲルあるいはチューブ状ゴムが好適である。
In the embodiment shown in FIG. 5, sealing grooves 60, 61 and 62 are formed outside each of the center hole 22 and the annular grooves 23 and 24 so as to surround the center hole 22 almost concentrically. A seal member capable of holding a vacuum with a small force is mounted in the grooves 60, 61, 62. As shown in FIG. 6A, if the sealing member 64 is a lip-shaped sealing member, the deformation resistance is small and the work W
6B, a porous sealing member 65 having a void therein may be used as a sealing material having a small deformation resistance. In addition, such a sealing member 6 having a small deformation resistance is used.
As the materials 4 and 65, a sponge-like porous material, a gel or a tube-like rubber is preferable.

【0027】図7は、治具本体部20の吸着面21とワ
ークWの被吸着面との平行度の誤差および前記吸着面2
1の表面粗さに起因する漏れにより生じる真空室25に
おける真空度の低下の変化を示す図である。
FIG. 7 shows an error in the degree of parallelism between the suction surface 21 of the jig main body 20 and the surface to be suctioned of the work W and the error of the suction surface 2.
FIG. 7 is a diagram showing a change in a decrease in the degree of vacuum in a vacuum chamber 25 caused by leakage due to surface roughness 1;

【0028】この図7において、漏れ量が一定であれ
ば、真空度は直線的に変化する。しかし、実際には、大
気圧と真空室25との差圧に応じて漏れるから、時間経
過に伴う真空室25の真空度の低下とともに、漏れによ
る空気流入量が小さくなるので、真空度は、曲線P0
のように変化する。ここで、ワークWを吸着するために
最低必要な真空度をPs とすると、ワークWを吸着によ
り保持できる時間は、曲線P0BとPsとの交点tsとな
る。このワーク吸着保持時間ts を計算により求めるこ
とは、微小隙間からの空気の漏れ流量抵抗が大きく影響
するために、実際上は困難であるが、参考値例として、
真空度がほぼ完全な真空から一定の割合で減少するとし
たときの(直線P0Aの場合)最低必要真空度Psまで減
少する時間t0を計算により求める場合、
In FIG. 7, if the amount of leakage is constant, the degree of vacuum changes linearly. However, in actuality, since the leakage occurs in accordance with the pressure difference between the atmospheric pressure and the vacuum chamber 25, the degree of vacuum due to the leakage decreases as the degree of vacuum in the vacuum chamber 25 decreases with time, and the degree of vacuum is Curve P 0 B
It changes like Here, assuming that the minimum degree of vacuum required to suck the work W is Ps, the time during which the work W can be held by suction is the intersection ts between the curves P 0 B and Ps. It is practically difficult to calculate the work suction holding time ts by calculation because the resistance of air leakage from the minute gap has a large effect, but as a reference value example,
When the time t 0 at which the degree of vacuum decreases from the almost perfect vacuum to a minimum required degree of vacuum Ps (in the case of a straight line P 0 A) when the degree of vacuum decreases at a constant rate is calculated,

【数1】 の関係が成り立つ。(Equation 1) Holds.

【0029】ここで、 V:真空室容積(mm3) P:許容真空度(Ps/760(気圧)) v:漏れ空気量(mm3/sec) 図1の実施形態において、真空室25を直径40mm、高
さ20mmとし(この場合、通路、溝の容積は無視す
る。)、許容真空度Ps =152mmHg、漏れ空気量v
=1mm3/sec (大気圧換算)として、(1)式に代入
してt0を求めると、t0=83.8(min)になる。
Here, V: vacuum chamber volume (mm 3 ) P: allowable vacuum degree (Ps / 760 (atmospheric pressure)) v: leaked air amount (mm 3 / sec) In the embodiment of FIG. The diameter is 40 mm and the height is 20 mm (in this case, the volumes of the passages and grooves are ignored), the allowable vacuum degree Ps is 152 mmHg, and the leak air amount v
= As 1 mm 3 / sec (in terms of atmospheric pressure), when obtaining the t 0 are substituted into equation (1), the t 0 = 83.8 (min).

【0030】図7における真空度低下の変化曲線P0
からわかるように、実際のワーク吸着保持時間tsは、
上記で計算により求めたt0よりも長くなる。また、こ
の実際のワーク吸着保持時間ts は、シール部材64、
65を装着することにより、前記の1mm3/secよりもさ
らに漏れ空気量vを小さくすることができるので、より
長くなることと見積もられ、実用上十分なものとなる。
The change curve P 0 B of the degree of vacuum decrease in FIG.
As can be seen from FIG.
It is longer than t 0 calculated above. In addition, the actual work suction holding time ts is determined by the seal member 64,
By mounting 65, it is possible to further reduce the leaked air amount v from the above-mentioned 1 mm 3 / sec, and it is estimated that the air leakage amount will be longer, which is practically sufficient.

【0031】次に、図8は、真空室70を複数の小孔の
集合として構成した変形例を示す。図9は、図8のC−
C断面を示す。この場合、中心の小孔71と、この小孔
71に関して対称的に配置される小孔72とから形成さ
れ、これらの小孔71、72は、蓋29との間にできる
間隙を介して互いに連通し合うようになっている。
Next, FIG. 8 shows a modification in which the vacuum chamber 70 is configured as a set of a plurality of small holes. FIG. 9 shows C-
The C section is shown. In this case, a small hole 71 at the center and a small hole 72 arranged symmetrically with respect to the small hole 71 are formed. They are in communication.

【0032】このように小孔群から真空室70を構成す
ることにより、治具本体部20の剛性をより高くするこ
とができる一方で、ワークWの吸着面21から小孔の底
までの距離nと、治具本体部20の側面部の板厚をより
薄くできるので、真空室70として必要な容積を十分確
保することができる。
By forming the vacuum chamber 70 from the group of small holes, the rigidity of the jig body 20 can be further increased, while the distance from the suction surface 21 of the work W to the bottom of the small hole is increased. Since n and the thickness of the side surface of the jig body 20 can be made smaller, a sufficient volume for the vacuum chamber 70 can be secured.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1に記載の発明によれば、治具本体部に可撓部を介して
取付用フランジを設けるとともに、前記治具本体部の加
工機への取付基準面が前記フランジの加工機への取付面
よりも突出するように構成することにより、可撓部だけ
が変形してワークの加工に必要最小限の押付力を得るよ
うにしているので、吸着方式によりワークの十分な吸着
保持性能が得られるとともに、治具本体部側はほとんど
変形しないので、吸着しているワークを変形させること
がなく、ワークの位置の誤差も少なくすることができ
る。
As is apparent from the above description, according to the first aspect of the present invention, the jig body is provided with the mounting flange via the flexible portion, and the jig body is processed. By configuring the mounting reference surface to the machine to protrude from the mounting surface of the flange to the processing machine, only the flexible portion is deformed so as to obtain the minimum pressing force required for processing the work. As a result, sufficient suction holding performance of the work can be obtained by the suction method, and the jig body side is hardly deformed, so the sucked work is not deformed and the position error of the work is reduced. Can be.

【0034】前記の本発明の構成において、請求項2に
記載の発明のように、前記治具本体部の取付基準面に加
工機の所定の取付位置に固定するための位置決め手段を
付加することにより、基本的に真空チャック方式であり
ながら、位置決め、割出しの再現性の精度を向上させる
ことができ、超精密加工に十分対応できる。
In the construction of the present invention, a positioning means for fixing the jig main body to a predetermined mounting position of the processing machine is added to the mounting reference surface of the jig main body. Accordingly, the accuracy of reproducibility of positioning and indexing can be improved even though the vacuum chuck system is basically used, and it can sufficiently cope with ultra-precision processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による超精密真空チャック装置の一実施
形態を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an ultra-precision vacuum chuck device according to the present invention.

【図2】同実施形態による超精密真空チャック装置の真
空室を閉止する弁に連結される接続継手の構造を示す断
面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a connection joint connected to a valve for closing a vacuum chamber of the ultra-precision vacuum chuck device according to the embodiment.

【図3】同実施形態による超精密真空チャック装置の治
具本体部に設けた取付用フランジの構造を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a mounting flange provided on a jig main body of the ultra-precision vacuum chuck device according to the embodiment.

【図4】同実施形態による超精密真空チャック装置の備
える位置決め手段の例を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory view showing an example of a positioning means provided in the ultra-precision vacuum chuck device according to the embodiment.

【図5】他の実施形態による超精密真空チャック装置の
構成を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of an ultra-precision vacuum chuck device according to another embodiment.

【図6】治具本体の密着面に装着されるシール材の断面
図。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a sealing material mounted on the contact surface of the jig main body.

【図7】真空室における真空度の経時的変化を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a temporal change in the degree of vacuum in a vacuum chamber.

【図8】真空室の他の実施形態を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment of the vacuum chamber.

【図9】図8のC−C線断面図。FIG. 9 is a sectional view taken along line CC of FIG. 8;

【図10】従来の真空チャックの説明図。FIG. 10 is an explanatory view of a conventional vacuum chuck.

【図11】従来のワックスによるワークの接着方式を示
す説明図。
FIG. 11 is an explanatory view showing a conventional work bonding method using wax.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 治具本体部 21 吸着面 22 中心穴 23、24 環状溝 25 真空室 26、27、28 通路 29 蓋 31 バルブ 32 接続継手 34 弁体 35 つまみ棹(操作手段) 36 弁座 38 連結棒 43 雌ねじ部 44 取付用フランジ 47 可撓部 48 フランジ取付面 49 取付基準面 52 ノックピン(位置決め手段) 64、65 シール部材 Reference Signs List 20 jig body 21 suction surface 22 center hole 23, 24 annular groove 25 vacuum chamber 26, 27, 28 passage 29 lid 31 valve 32 connection joint 34 valve body 35 knob rod (operation means) 36 valve seat 38 connecting rod 43 female screw Part 44 mounting flange 47 flexible part 48 flange mounting surface 49 mounting reference plane 52 knock pin (positioning means) 64, 65 sealing member

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ワークが吸着される吸着面と、前記吸着面
に形成された真空吸着用溝部と、内部に形成された真空
室と、前記真空吸着用溝部と前記真空室とを連通する通
路とを有する治具本体部と、 前記治具本体部の真空室と、真空発生系統とを連通し、
前記真空室を密閉的に閉止可能な弁とを備え、 前記治具本体部に可撓部を介して取付用フランジを設け
るとともに、前記治具本体部の加工機への取付基準面が
前記フランジの加工機への取付面よりも突出するように
したことを特徴とする超精密真空チャック装置。
1. A suction surface on which a work is sucked, a vacuum suction groove formed in the suction surface, a vacuum chamber formed therein, and a passage communicating the vacuum suction groove with the vacuum chamber. A jig body having a jig body, a vacuum chamber of the jig body, and a vacuum generating system.
A valve capable of hermetically closing the vacuum chamber, a mounting flange is provided on the jig body via a flexible portion, and the mounting reference surface of the jig main body to a processing machine is the flange. An ultra-precision vacuum chuck device characterized in that it protrudes from a mounting surface on a processing machine.
【請求項2】前記治具本体部の取付基準面は、加工機の
所定の取付位置に固定するための位置決め手段を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の超精密真空チャック
装置。
2. The ultra-precision vacuum chuck device according to claim 1, wherein the mounting reference surface of the jig main body is provided with positioning means for fixing the mounting reference surface to a predetermined mounting position of a processing machine.
【請求項3】前記弁と前記真空系統の配管は、前記弁を
開閉する操作手段を有する接続継手により接続され、前
記接続継手は前記弁に対して着脱可能に取り付けられる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の超精密真空
チャック装置。
3. The valve according to claim 1, wherein the valve and the piping of the vacuum system are connected by a connection joint having operating means for opening and closing the valve, and the connection joint is detachably attached to the valve. Item 3. The ultra-precision vacuum chuck device according to item 1 or 2.
【請求項4】前記真空吸着用の溝部の外側を囲繞するよ
うに前記吸着面にシール用の溝を形成し、このシール用
溝にシール部材を装着したことを特徴とする請求項1、
2または3に記載の超精密真空チャック装置。
4. A sealing groove is formed on the suction surface so as to surround the outside of the vacuum suction groove, and a sealing member is attached to the sealing groove.
4. The ultra-precision vacuum chuck device according to 2 or 3.
【請求項5】前記治具本体部は、円柱状を呈するととも
に、前記真空室は同心的な孔部または互いに連通し合う
複数の小孔の集合からなることを特徴とする請求項1、
2、3または4に記載の超精密真空チャック装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein said jig body has a columnar shape, and said vacuum chamber is formed of a concentric hole or a set of a plurality of small holes communicating with each other.
5. The ultra-precision vacuum chuck device according to 2, 3, or 4.
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