TWI538791B

TWI538791B - 真空吸附裝置

Info

Publication number: TWI538791B
Application number: TW101133253A
Authority: TW
Inventors: 深野喜弘; 櫻井修三; 染谷雅彥
Original assignee: Ｓｍｃ股份有限公司
Priority date: 2011-10-03
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2016-06-21
Also published as: CN103029985A; KR20130036144A; KR102083919B1; TW201332869A; DE102012019327A1; US20130082475A1; JP2013078810A; US8960749B2

Description

真空吸附裝置

本發明係有關於在負壓流體之吸附作用下能夠吸住工件的真空吸附裝置。

近年來，真空吸附裝置已用來輸送片狀或面板狀工件(例如，液晶顯示器、太陽能電池)。如日本早期公開專利公開號2004-298970所揭示的，此一真空吸附裝置具有供給負壓或真空至其內部的主體，以及經由支撐體安裝至主體之開口的多孔體。供給至主體的負壓流體通過支撐體的進入通道然後通過多孔體而起作用，藉此多孔體的吸附表面在吸力下吸住工件。

儘管近年來使用上述真空吸附裝置的目的是輸送薄板狀工件(例如，太陽能板、液晶顯示器及其類似者)，但當此類工件抵頂著多孔體的吸附表面時，吸附表面的化學物質會轉移至工件而留下成為吸附痕跡(吸附跡線(adsorption trace))。此類吸附痕跡有降低工件之產品品質的傾向。此外，例如，在工件堅硬或剛性的情形下，真空吸附裝置所產生的吸力可能使工件變形及受損。

本發明的一般目標是要提供一種真空吸附裝置，它能可靠地防止在吸力下被吸住的工件變形，同時也防止吸附痕跡留在工件上，以及它能夠抑制負壓流體的消耗。

本發明為一種用於在負壓流體之吸附作用下吸住工件的真空吸附裝置，其係包含：本體，其具有端口，該負壓流體係供給至該端口；吸附部件，其係配置於該本體的下半部，以及設有能夠以符合該工件之表面形狀之方式變形的可撓吸附表面；以及密封體，其係配置於該吸附部件的周緣上用以維持該吸附部件與該本體之間的氣密狀態，其中該吸附表面係由在該工件被它吸住時不轉移化學物質至該工件的材料形成。

根據本發明，在該真空吸附裝置中，藉由在該本體之該下半部上裝設具有能夠以符合該工件之表面形狀之方式變形之可撓吸附表面的該吸附部件，以及藉由由不轉移化學物質至該工件的材料形成該吸附表面，在該工件被它吸住時，防止該吸附表面的吸附痕跡附著及留在工件表面上。結果，可適當地避免工件品質惡化。此外，例如，在表面有不規則形狀之工件被該真空吸附裝置吸住的情形下，不論工件的表面形狀如何，由於該可撓吸附表面可隨著工件表面變形而附著它，工件能可靠地在吸力下被該吸附部件吸住。因此，能可靠地避免工件的變形等等以及工件在吸力下可被吸住。此外，藉由該吸附部件的吸附表面緊密地附著至工件表面，可防止存在於吸附表面與工件表面之間的負壓洩露(或防止抽吸空氣或其類似物至吸附表面、工件表面之間)，以及可抑制負壓流體的消耗。

由以下結合圖示本發明較佳具體實施例之附圖的舉例說明可更加明白本發明以上及其他目標、特徵及優點。

10‧‧‧真空吸附裝置

12‧‧‧本體

14‧‧‧襯墊(吸附部件)

16‧‧‧環體(固持構件)

18‧‧‧開口

20‧‧‧管子

22‧‧‧供給端口

24‧‧‧空間

26‧‧‧凸出物

28‧‧‧連通通道

30‧‧‧環形通道

32‧‧‧密封件安裝部

34‧‧‧環形壁

36‧‧‧帶螺紋部份

38‧‧‧底板(基體)

40‧‧‧中間板(中間體)

42‧‧‧吸附片體

42a‧‧‧吸附表面

44‧‧‧通孔

46‧‧‧薄片(吸附片)

48‧‧‧封環(密封構件)

50‧‧‧固持板

52‧‧‧壓制構件

第1圖根據本發明之具體實施例圖示真空吸附裝置的整體橫截面圖；第2圖的透視圖部份圖示第1圖之真空吸附裝置的橫截面；第3圖為第2圖之真空吸附裝置的展開透視圖；以及第4圖的放大橫截面圖圖示表面有不規則形狀之工件在吸力下被該真空吸附裝置吸住時的狀態。

在第1圖，元件符號10表示根據本發明之一具體實施例的真空吸附裝置。如第1圖至第3圖所示，真空吸附裝置10包含連接至未圖示之真空產生裝置的本體12、配置於本體12之下半部上以及在吸力下能夠吸住工件W的襯墊(吸附部件)14、以及使襯墊14對於本體12呈固定的環體(固持構件)16。真空吸附裝置10裝在未圖示之機器人之輸送臂或其類似物的遠端上，以及通過該輸送臂，能夠移到工件W的放置位置，或移到待輸送工件W的預定位置。

例如，本體12由樹脂材料形成圓盤狀，以及其中有向在工件W側上之一端面開放的開口18(沿著箭頭A方向)。在本體12上之另一端面的實質中心形成供給端口22，其通過未圖示的耦合連接至管子20。管子20連接至未圖示之真空產生裝置用以供給負壓流體至供給端口22。

本體12的內部有空間24，其係由開口18向另一端面側(亦即，沿著箭頭B方向)凹下預定深度。大體在空間24的中央形成由內壁表面突起呈實質圓形的凸出物26。供給端口22穿透凸出物26的中心，以及在凸出物26中形成由供給端口22徑向向外方向延伸的連通通道28。此外，連通通道28與形成於凸出物26之外周側面上的環形通道30連通。由於連通通道28與環形通道30皆形成於空間24的內壁表面上，因此它們實質在相同的平面中形成。更特別的是，負壓流體通過連通通道28由供給端口22至本體12的空間24起作用以在環形通道30中產生負壓。

密封件安裝部(seal rnounting portion)32在開口18外周側面上的一位置處形成於本體12之一端面上。密封件安裝部32形成為平面形狀，以及在密封件安裝部32、開口18之間形成沿著本體12軸向(沿著箭頭A方向)突出的環形壁34。

此外，在本體12之外周表面上，沿著徑向向內方向減少在有開口18之一端面附近的直徑，以及沿著周向形成有螺紋刻在其上的帶螺紋部份36。環體16(如後述)係與帶螺紋部份36以螺紋嚙合。

襯墊14包含抵頂凸出物26以及容置於本體12之空間24中的底板(基體)38，抵頂底板38之下表面的中間板(中間體)40，以及經配置成可覆蓋中間板40的吸附片體42。底板38、中間板40及吸附片體42沿著本體12的軸向(箭頭A及B的方向)同心地堆疊。

底板38由藉由燒結例如樹脂材料而成的燒結多孔體構成，以及有複數個穿透其內部的通孔44。通孔44在底板38的厚度方向(箭頭A及B的方向)穿透，以及以彼此有實質相等距離方式相互隔開。此外，底板38不受限於由燒結多孔樹脂形成，反而可由藉壓製成形(press-forming)或通過選擇材料而有預定剛性的不織布或海綿形成。或者，底板38可用由金屬或樹脂材料製成而有流體可流動通過之凹槽或洞形成於其中的板體形成。

此外，底板38形成為有大致不變之厚度的圓盤形狀，以及設定底板38有高於後述中間板40的剛性。設定底板38的外徑與本體12的空間24之內徑大致相同或稍微小些。

例如，由透氣彈性材料(例如，海綿或其類似物)形成有預定厚度的中間板40使得流體能夠通過它的內部。類似於底板38，中間板40形成為外徑大致與底板38之外徑相同的圓盤形狀。

此外，負壓流體通過底板38起作用以在中間板40內部以及更在吸附片體42之一側上產生負壓。中間板40可由橡膠、高分子凝膠、不織布、或其類似物製成，而不是海綿。更特別的是，相較於底板38，中間板40係藉由其構造或所用材料而形成有較低的剛性及較大的撓性。此外，中間板40可加上洞或孔用以提高中間板40的透氣性。

吸附片體42，例如，由透氣薄片(吸附片)46以及配置於薄片46之外周表面四周的封環(密封構件)48製成。薄片46由形式為織物或紡織品(例如，由薄膜或合成纖維製成者)之薄板的可撓透氣材料形成。此外，在薄片46的材料上形成不轉移化學物質至該工件W的材料，例如合成纖維織物、不織布、熱塑性樹脂。

例如，薄片46包含在其中交織成晶格形狀的複數個孔(未圖示)。根據將會在吸力下被吸住之工件W的形狀等等適當地設定該等孔的排列、數量及大小。

例如，由可撓材料(例如，橡膠、海綿或其類似物)形成有矩形橫截面的封環48，其係不可滲透使得流體無法流動通過它的內部。此外，封環48的下表面用黏著劑附著至薄片46的外緣。此外，環形固持板50裝在封環48的上表面上，以及在其上配置成對於封環48的外周表面是沿著徑向向外方向突出。

此外，封環48的上表面經配置成可通過固持板50與本體12的密封件安裝部32抵接。如下述，固持板50的外緣是用環體16夾持。因此，將吸附片體42及封環48固定至本體12。

環體16有實質L形橫截面並且通過沿著軸向(箭頭A及B的方向)與刻在內環表面上的螺紋嚙合本體12的帶螺紋部份36螺合。此外，在環體16上徑向向內突出的環形壓制構件52用來夾住吸附片體42的固持板50，藉此使固持板50夾在環體16與本體12的密封件安裝部32之間。結果，底板38與中間板40在被容置於本體12之空間24內的情形下通過吸附片體42固定。此外，就此情形而言，吸附片體42的下半部經配置成對於環體16是向下突出。

如上述，襯墊14為沿著本體12之軸向(箭頭A及B的方向)疊成的堆疊結構。它的剛性在底板38為最高，而吸附片體42的薄片46有最低的剛性及最高的撓性，以及中間板40的剛性落在底板38、薄片46之間。更特別的是，吸附片體42的薄片46經形成為有最大彈性的可撓性，而形成剛性及無彈性的底板38，以及形成有預定彈性及剛性(其值在底板38、吸附片體42的之間)的中間板40。

根據本發明具體實施例的真空吸附裝置10基本上是用以上所述方式構造。接下來，解釋真空吸附裝置10的操作及有利效果。例如，使真空吸附裝置10處於以下狀態：事先連接至未圖示之機器人之輸送臂或其類似物，以及吸附片體42的吸附表面42a朝下，此外，其中連接至本體12供給端口的管子20連接至未圖示之負壓流體(真空)供給源。

在上述預備操作完成後，首先，真空吸附裝置10經由未圖示之機器人的輸送臂移動，以及使襯墊14抵頂工件W的表面Wa(上表面)。另外，通過本體12之供給端口22導入連通通道28及環形通道30的負壓流體通過底板38的通孔44起作用，以及進一步在中間板40之一側上起作用。通過中間板40，負壓流體起作用以通過吸附片體42的薄片46在工件W之一側上產生負壓。此時，由於封環48設在吸附片體42上，只在向工件W之一側的向下方向中有負壓作用，而不由本體12之空間24漏入外周向(或不由本體12之外周側面抽吸外部空氣或其類似物進入空間24)。

此外，如第1圖所示，工件W在吸力下被負壓流體吸到襯墊14，其係由吸附片體42的吸附表面42a作用於襯墊14。

最後，在工件W在吸力下被吸到襯墊14的情形下，用輸送臂移動真空吸附裝置10至所欲輸送位置，以及在工件W放在輸送位置後，停止供給負壓流體。結果，使工件W脫離吸到襯墊14的狀態，以及使工件W放在或配置於輸送位置。

另一方面，如第1圖所示，在工件W有不平坦橫截面的情形下，或者說，表面Wa有不規則彎曲形狀的橫截面，如第4圖所示，藉由使真空吸附裝置10的吸附片體42抵頂工件W，可撓薄片46會彎曲以符合工件W的表面Wa，以及封環48也變形以便遵循工件W的橫截面形狀。

此外，由於與吸附片體42緊鄰的中間板40可撓曲，中間板40也以與吸附片體42之變形對應的方式變形。此外，由於底板38相對於中間板40有大剛性，底板38不會變形，反而可用來可靠及牢牢地固持中間板40。

此外，藉由供給負壓流體至本體12，負壓流體通過底板38、中間板40及吸附片體42起作用，以及工件W在吸力下被吸到薄片46的吸附表面42a。

以此方式，例如，即使在橫截面有彎曲形狀之剛性工件W在吸力下被吸住的情形下，由於構成襯墊14的吸附片體42及中間板40可以與工件W表面Wa對應的方式彎曲，襯墊14的吸附表面42a可與工件W適當地接觸以及吸住工件W。結果，當前述工件W在吸力下被襯墊14吸住時，能夠可靠穩定地輸送工件W而不會造成變形或損壞。

此外，由於前述中間板40只經受彈性變形而不會塑性變形，在與工件W分離後，由於本身有彈性，中間板40可恢復初始形狀。

用上述方式，根據本具體實施例，提供一種結構，其中，吸住工件W的襯墊14係堆疊各有不同剛性及彈性的吸附片體42、底板38及中間板40，以及抵頂工件W之吸附片體42的薄片46為可撓以及有最低剛性。因此，例如，甚至在其表面Wa有不規則形狀之工件W在吸力下被吸住的情形下，薄片46能夠以符合表面Wa形狀及與其緊密接觸的方式彎曲。

結果，不管工件W的表面形狀如何，襯墊14都可與工件W緊密接觸以及在吸力下吸住工件W。換言之，襯墊14的吸力對於工件W的表面Wa不是以局部方式作用，反而是以相等及均勻的方式施加至整個表面Wa。因此，可適當避免工件W變形及受損。

此外，由於吸附片體42中與工件W抵頂的薄片46是由不轉移化學物質至該工件W的材料形成，當工件W在吸力下被吸住時，可防止表面Wa留下吸附痕跡。結果，可適當地避免工件W的品質惡化。

此外，以吸住有橫截面形狀不規則之表面Wa的工件W而言，由於中間板40隨同吸附片體42之薄片46變形而整體變形，同時薄片46仍被夾持，這可使薄片46符合工件W的表面形狀。

再者，藉由使襯墊14的吸附表面42a與工件W的表面Wa緊密地接觸，可防止負壓流體在吸附表面42a、表面Wa之間漏出(或可防止空氣或其類似物在吸附表面42a、表面Wa之間的吸入)，因此，可抑制負壓流體的過度消耗。

再者，構成襯墊14的底板38、中間板40及吸附片體42係對於本體12堆疊，以及簡單地藉由移除環體16可輕易地與其分離及卸除。因此，甚至在底板38、中間板40及吸附片體42在經過長時間使用後可能發生堵塞或磨損的情形下，可移除組件以便進行維修操作。結果，可改善真空吸附裝置10的可維修性。就此情形而言，可更換底板38、中間板40及吸附片體42中之任一者，或整個襯墊14當作一個單元換掉。

此外，由於配置於吸附片體42之上半部上及由其徑向向外突出的固持板50被與本體12外周側面以螺紋嚙合的環體16固定，吸附片體42容易及可靠地固定於本體12的下半部上，同時，用吸附片體42固定底板38及中間板40於本體12之空間24的內部中。更特別的是，藉由螺紋嚙合式環體16對於本體12的簡單操作，由吸附片體42、底板38及中間板40製成的襯墊14能可靠地固定至本體12。換言之，相較於用螺栓或其類似物使襯墊14固定至本體12的情形，可簡化襯墊14的組裝操作，因為不再需要螺栓，而可減少部件的數目。

此外，由於底板38永遠不會直接接觸工件W，所以可自由選擇底板38的材料而不必考量或顧慮吸附痕跡出現於工件W上的問題。

再者，由於由可撓材料(例如，橡膠或其類似物)製成之封環48的下表面側(沿著箭頭A方向)被薄片46覆蓋，所以當工件W在吸力下被吸住時，封環48本身不接觸工件W，從而可防止由橡膠或其類似物與工件W接觸所致的吸附痕跡發生。換言之，可自由選擇及設定封環48的材料而不必考量或顧慮吸附痕跡出現於工件W上的問題。

再者，藉由適當地選擇及設定封環48的材料及橫截面形狀，可改變封環48在使襯墊14與工件W緊密接觸時符合或跟蹤工件W之形狀的能力。本發明的真空吸附裝置不受限於上述具體實施例，當然可採用各種其他及修改結構而不脫離如隨附申請專利範圍所述之本發明的本質及要旨。