TWI555617B - Attracting fixture and transfer device - Google Patents

Description

吸引夾具及移載裝置

本發明主要關於以非接觸方式將工件吸引保持而進行搬運的吸引夾具的構造。

習知提案有一種非接觸搬運裝置(例如參考專利文獻1)，為了將太陽電池晶圓或燃料電池單元、或二次電池的電極或分離器等的薄平板狀的工件(薄板工件)進行移載，而採用白努力夾具，該夾具是利用白努力效果。

專利文獻1記載的非接觸搬運裝置，其構造是將空氣噴出到形成為中空圓柱狀的迴旋流形成體(吸引元件)的內部，而在該迴旋流形成體的內部形成迴旋流。迴旋流會從迴旋流形成體成為高速流而流出，所以該迴旋流形成體的端面、與被搬運物(晶圓)之間成為負壓。藉此，能以非接觸方式將被搬運物吸引保持。專利文獻1，噴入到迴旋流形成體的內部的空氣，就這樣沿著內周面被整流而成為迴旋流，幾乎沒有受到通路阻力而順暢地成為迴旋流，能使能源效率提升而達到節省能源化。

在將薄板狀的工件(被搬運物)吸引而保持的移載裝置，對於工件應均勻地使吸引力(負壓)作用較佳。在作 用於工件的吸引力不均的情況，在該工件會產生振動、變形。根據這種觀點的話，考慮將用來產生吸引力的吸引元件儘可能小型化，而增加每單位面積配置的吸引元件的數量較佳。

這在專利文獻1記載的非接觸搬運裝置，在形成為中空圓柱狀的迴旋流形成體(吸引元件)，形成有流體導入口、流體通路、噴出口等，所以很難將該迴旋流形成體小型化。所以要將每單位面積配置的迴旋流形成體的數量增加會很困難。專利文獻1，也揭示有：在作成薄板狀的非接觸搬運裝置的基體形成複數的凹部與流體通路，使凹部的內部空間產生迴旋流。可是，由於該構造是在兩條腕部配置凹部，所以對於工件作用的吸引力只產生在兩條腕部的部分。於是在該構造，無法均一地使吸引力作用在工件的全面。

因此本案申請人，提出日本特許申請的日本特願2011-94215，如第11圖及第12圖所示的吸引夾具9。這是在將金屬製的板部積疊所構成的平板狀的吸引夾具主體，形成與工件直接相對向的相對向面31，並且將在該相對向面31開口的複數的空氣噴出口(吸引元件)41排列形成為陣列狀。在吸引夾具9的主體的內部，形成有在空氣噴出口41的內部噴出壓縮空氣的噴嘴流路44。如第11圖及第12圖所示，噴嘴流路44，相對於一個空氣噴出口41形成有兩條。兩條噴嘴流路44，其互相的相位相差180°，開口形成在上述空氣噴出口41的內壁。藉由從該 噴嘴流路44噴出空氣，則能讓空氣沿著空氣噴出口41的內壁面流動。沿著空氣噴出口41的內壁面流動的空氣，以高速從該空氣噴出口41流出，藉此使吸引力產生。

空氣噴出口41、噴嘴流路44等，能對於上述金屬製的板部藉由蝕刻、或沖裁等的方法來形成，而容易小型化、密集化。例如在第11圖的吸引夾具9，將空氣噴出口41的直徑作成例如3mm。以該方式能將空氣噴出口41作成極小，所以能使每單位面積配置的吸引元件(空氣噴出口41)的數量增多。而且如第11圖所示，藉由將上述空氣噴出口41多數排列形成為陣列狀，則能對於工件的全面均一地使吸引力作用，而能防止該工件的振動及變形。

在第11圖所示的吸引夾具9，在相對向面31開口形成有用來將空氣排出的複數的排氣孔42。該排氣孔42形成為在厚度方向貫穿吸引夾具9的主體。從空氣噴出口41噴出的空氣，是經由排氣孔42排出。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

〔專利文獻1〕日本特許第3981241號公報

在專利文獻1揭示的非接觸搬運裝置，吸引元件(迴 旋流形成體)的周圍成為空間。在該構造，從吸引元件噴出的空氣，會朝向上述空間迅速地排出。於是在專利文獻1的構造，並未考慮從吸引元件噴出的空氣的流動停滯的情形。

另一方面，在第11圖所示的比較例的吸引夾具9，從各空氣噴出口41噴出的空氣，流動至排氣孔42，而從該排氣孔42排出。如果空氣未順暢從空氣噴出口41流動至排氣孔42的話，則流速降低，會產生吸引力的降低。於是在第11圖的構造的吸引夾具9，讓空氣順暢地從空氣噴出口41流動至排氣孔42是很重要的。

本案發明者們根據以上的觀點，反覆進行實驗與電腦模擬的解析的結果，發現以下的課題。

首先在第13圖顯示將第11圖所示的比較例的吸引夾具9的從空氣噴出口41噴出的空氣的流跡藉由電腦模擬求出的結果。該電腦模擬，是將空氣噴出口41的直徑設定為3mm所求出的。第13圖中的△Z，是表示吸引夾具9的相對向面31與工件的間隔。可看出吸引夾具9相對於工件逐漸接近，而空氣的流動變化的情形。成為△Z=0.1mm的狀態為最穩定的狀態，在該狀態，將工件吸引保持於吸引夾具9。

根據專利文獻1的揭示，噴入到該專利文獻1的構造所具備的迴旋流形成體的內部的空氣，就這樣沿著內周面被整流而產生迴旋流。從第13圖的電腦模擬的結果可了解，在比較例的吸引夾具9，從噴嘴流路44噴出的空 氣，在空氣噴出口41內幾乎未迴旋就噴出到外部。而這應該是因為比較例的吸引夾具9(第11圖)是將空氣噴出口41形成為極小(直徑3mm)，在該空氣噴出口41的內部，空氣流的迴旋成分極少，而空氣流並未充分迴旋。在空氣噴出口41的內部，空氣並未充分迴旋的情況，從噴嘴流路44所噴出的空氣，大致未分散地從空氣噴出口41流出。結果，來自空氣噴出口41的空氣的噴出方向會集中到特定的方向。在第13圖所示的比較例的吸引夾具的情況，在各空氣噴出口41設置有兩條噴嘴流路44，所以從該空氣噴出口41流出的空氣的方向集中在兩方向。

如第13圖的比較例(a)所示，從空氣噴出口41朝兩方向噴出的空氣，描繪出大幅迂迴的流跡，流動至排氣孔42。在第13圖的比較例(a)的情況，尤其可看出在△Z=0.3mm、及△Z=0.2mm的情況，空氣大幅迂迴流動的情形。而當△Z=0.2mm、及△Z=0.1mm時，可看出產生大迴圈狀的流動，空氣的流動停滯的情形。

藉由本案發明者們所進行的模擬，可了解在第11圖的比較例的吸引夾具9，空氣並未順暢流動。藉由空氣並未順暢流動，可能導致吸引力的降低。因此本發明者們，藉由電腦模擬來求出第13圖的比較例(a)所示的空氣噴出口41周邊的壓力分佈。在第14圖的比較例(a)顯示該結果。第14圖顯示的是△Z=0.1mm的狀態(對於吸引夾具9將工件吸引保持的狀態)的壓力分佈。第14圖的顏色的濃淡表示吸引力的大小，顏色越濃的部分其反彈力 (排斥力)越強。顏色較淡(較白)的部分表示吸引力，中間的灰色表示大氣壓力(=吸引力為零)。噴嘴流路44附近為流速最快的部分，空氣噴出口41內藉由讓噴流沿著圓筒面迴旋而產生負壓，所以該附近一定成為吸引力。而排氣孔42由於連通於大氣壓，所以在該部分產生的力大致為零。所以空氣噴出口41及排氣孔42以外的區域(空氣噴出口41的周圍的區域)的反彈力的分佈會成為問題。

根據第14圖的模擬結果，了解空氣噴出口41的周邊的反彈力不均勻的情形。而該比較例的吸引夾具9，空氣噴出口41本體極小，該空氣噴出口41排列形成為陣列狀，所以與專利文獻1的構造相比，能使吸引力與反彈力以較細的間距分佈而作用。於是，即使該空氣噴出口41的周邊其反彈力不均勻，從吸引夾具9的全體來看，相較於專利文獻1的構造，還是能說可使均勻的反彈力作用於工件。可是，在要處理薄晶圓狀的工件的情況，空氣噴出口41的周邊的偏頗的反彈力的分佈，可能會產生工件的變形或振動等。於是即使這樣細微的反彈力的不均也還有改善的空間。

本案發明者們認為上述的反彈力偏頗的原因，是因為空氣並未從空氣噴出口41順暢流動至排氣孔42，而該空氣停滯的關係。認為該空氣的停滯，能藉由將排氣孔42的位置最適當化而改善。在第13圖作為比較例(b)、及在第14圖作為比較例(b)來顯示能將排氣孔42的位置 最適當化時的電腦模擬的結果。

如電腦模擬的結果所了解，藉由將排氣孔42的位置最適當化，與(比較例(b))、最適當化前(比較例(a))相比能讓空氣的流動稍微順暢，並且也稍微改善反彈力的偏頗。可是，如第13圖的比較例(b)所示，即使將排氣孔的位置最適當化，仍殘留有空氣的迴圈狀的流動，無法完全解除空氣的停滯。也從第14圖的比較例(b)看出，也無法完全解除反彈力的偏頗。

在實際的吸引夾具9，會有不一定要能將排氣孔42形成在最適當的位置的問題。在吸引夾具9的內部，需要形成用來將壓縮空氣供給到空氣噴出口41的流路，必須避開該流路來形成排氣孔42。而在要將排氣孔42形成在最適當的位置的情況，吸引夾具9的設計自由度會降低，所以例如很難進行在任意位置配置感應器等的自由設計。

在將排氣孔42的位置最適當化的想法，將空氣噴出口41周邊的反彈力的偏頗解除是不充分或不可能的。所以需要能將空氣噴出口41周邊的反彈力有效地均一化的構造。

本發明鑑於以上情形，其主要目的要提供一種吸引夾具，無論排氣孔的位置如何，都能讓空氣順利流動，解除反彈力的偏頗。

本發明欲解決的課題如上述，接著說明解決該課題的 手段與其效果。

藉由本發明的觀點，提供將薄平板狀的工件吸引而以非接觸狀態保持的吸引夾具的以下的構造。也就是說該吸引夾具，具備有：平板狀的主體、相對向面、複數的空氣噴出口、以及複數的排氣孔。在上述主體的內部，形成有壓縮氣體的流路。上述相對向面，是上述主體的相對向於上述工件側的面部。上述空氣噴出口，為了將從上述流路供給的壓縮氣體噴出而開口於上述相對向面。上述排氣孔，形成為在上述空氣噴出口的周圍開口於上述相對向面，並且在厚度方向貫穿上述主體。各空氣噴出口形成為圓柱狀的空間，並且具備有三個面對於該空間的內部而開口的噴嘴流路，各噴嘴流路朝向沿著上述圓柱狀空間的內壁的方向而噴出壓縮氣體。

以該方式，藉由從三個噴嘴流路將壓縮氣體供給到噴出口內，則從該噴出口噴出的壓縮氣體的流動會朝三方向分散。由於壓縮氣體的流動分散到三方向，所以排氣孔的位置對於壓縮空氣的流動的影響會變小，結果能自由配置排氣孔而提升設計自由度。而且由於壓縮空氣的流動分散而讓壓力分佈均一化，所以能防止工件的振動及變形。而藉由增加噴嘴流路的數量，讓每一個噴嘴流路的壓縮氣體的流量減少，所以藉由空氣噴出能使工件承受的衝擊減少。

在上述的吸引夾具，上述三個噴嘴流路的上述開口，在上述噴出口的周方向形成為均等間隔較佳。

藉由從開口為等間隔的噴嘴流路將壓縮氣體供給到噴出口內，則能使從該噴出口噴出的壓縮氣體均一地朝三方向分散。

在上述的吸引夾具，上述噴嘴流路的長邊方向，形成為相對於上述相對向面平行。

藉此，能讓從噴出口噴出的壓縮氣體，沿著相對向面順暢地流動。

在上述的吸引夾具，上述噴出口的最附近的排氣孔，在以該噴出口為中心的同心圓上至少形成有三個。

藉此，能將從噴出口朝三方向分散而噴出的壓縮氣體，從排氣孔順暢地排氣。

在上述的吸引夾具，上述噴出口的最附近的排氣孔，在上述同心圓上形成為均等間隔。

藉此，能使壓縮氣體均等地分散而流動至排氣孔，所以能使噴出口周圍的壓力分佈更均等化。

在上述的吸引夾具，將上述噴嘴流路形成為：在任意的噴出口的內部空間的該噴出口的軸線周圍的壓縮氣體的流動方向，與在該噴出口的最附近形成的其他噴出口為相反方向。

藉此，藉由在噴出口內迴旋地流動的壓縮氣體所產生的轉矩消除，則能防止被吸引夾具所吸引保持的工件的旋轉。並且如果讓流動方向為順時鐘方向的噴出口的數量、與流動方向為逆時鐘方向(逆方向)的噴出口的數量相同的話，則各吸引元件相對於工件的旋轉中心產生的旋轉力 矩的總和成為零，能更有效地防止被吸引夾具所吸引保持的工件的旋轉。並且也可在吸引夾具的周圍設置：與被吸引夾具所吸引保持的工件的側面接觸來阻止其旋轉的一個以上的限制構件。

藉由本發明的其他的觀點，提供一種移載裝置，具備有：上述的吸引夾具、以及可使上述吸引夾具在預定範圍內三次元地移動的平行機構。

也就是說，藉由平行機構，能使以吸引夾具所吸引保持的工件三次元地自由移動。藉由本發明的吸引夾具，能將薄平板狀的工件，防止其振動或變形而將其吸引保持，所以上述的移載裝置，能防止工件的變形或破損等而使該工件移動至任意的位置。

1‧‧‧移載機械手臂(移載裝置)

10‧‧‧吸引夾具

11‧‧‧主體

31‧‧‧相對向面

41‧‧‧空氣噴出口(噴出口)

42‧‧‧排氣孔

44‧‧‧噴嘴流路

第1圖是具備有本發明的一種實施方式的吸引夾具的移載機械手臂的立體圖。

第2圖是主要顯示吸引夾具的下面側(相對向面)的立體圖。

第3圖是吸引夾具的示意性剖面圖。

第4圖是將噴嘴流路的情形穿透性顯示的立體圖。

第5圖是顯示吸引夾具的相對向面的俯視圖。

第6圖是顯示空氣從空氣噴出口噴出的情形的俯視圖。

第7圖(a)是將實施方式的吸引夾具的空氣的流跡 以電腦模擬求出的結果的顯示圖。(b)是將排氣孔的位置變更而進行同樣的模擬的結果的顯示圖。

第8圖(a)是將實施方式的吸引夾具的壓力分佈以電腦模擬求出的結果的顯示圖。(b)是將排氣孔的位置變更而進行同樣的模擬的結果的顯示圖。

第9圖是藉由實驗來測定吸引夾具的空氣流量及吸引力的關係的結果的顯示圖。

第10圖是藉由實驗來測定被吸引夾具所吸引的工件的變形量的結果的顯示圖。

第11圖是比較例的吸引夾具的俯視圖。

第12圖是將比較例的吸引夾具的噴嘴流路的情形穿透性顯示的立體圖。

第13圖(a)是將比較例的吸引夾具的空氣的流跡以電腦模擬求出的結果的顯示圖。(b)是將排氣孔的位置變更而進行同樣的模擬的結果的顯示圖。

第14圖(a)是將比較例的吸引夾具的壓力分佈以電腦模擬求出的結果的顯示圖。(b)是將排氣孔的位置變更而進行同樣的模擬的結果的顯示圖。

第15圖是顯示本發明的吸引夾具的變形例的俯視圖。

接著參考圖面來說明本發明的實施方式。第1圖是顯示本發明的一種實施方式的具備有吸引夾具10的移載機 械手臂(移載裝置)1的立體圖。

該移載機械手臂1是構成為所謂平行機構機械手臂。具體來說，該移載機械手臂，具備有：基座部101、三支臂部106、三個電動馬達104、一個端板114。

在基座部101的下面部形成有被安裝面P1。另一方面，用來安裝移載機械手臂1的省略圖示的框架上面部，作為水平的朝上的安裝面。該構造，是藉由將基座部101的被安裝面P1固定在上述框架的安裝面，而能將移載機械手臂1設置成懸吊狀。

在基座部101的下面側，以該基座部101的俯視觀察的中央部為中心，在周方向等間隔地排列而固定有三個電動馬達104。各電動馬達104附設有減速機，在其輸出軸(也就是減速機的輸出軸)，分別固定有上述臂部106的基端部。

在各臂部106的途中部分設置有由球接頭所構成的關節部110，在該關節部110讓該臂部106可自由彎曲。三支臂部106的前端，連接於一個端板114。在基座部101固定有：將馬達軸朝下設置的馬達32。該馬達32的馬達軸、與端板114，是藉由可將上述馬達軸的旋轉傳達至端板114的迴旋軸33所連接。

平行機構如以上方式構成，移載機械手臂1，藉由適當控制三個電動馬達104，則在臂部106的行程的範圍內，能使端板114三次元地自由移動。

在端板114的下面部，安裝有本實施方式的吸引夾具 (白努力夾具)10。藉此，本實施方式的移載機械手臂1，能使吸引夾具10，在臂部106的行程的範圍內三次元地移動。之後會詳細說明，吸引夾具10，是藉由供給壓縮空氣(壓縮氣體)，使吸引力產生於其下面部、與工件90(參考第3圖)與上述下面部相對向的面部之間，而能以非接觸方式將該工件吸引保持的裝置。

本實施方式的移載機械手臂1，將壓縮空氣供給到吸引夾具10而將工件90吸引保持，在該狀態適當控制電動馬達104，而使端板114(以及吸引工件90的狀態的吸引夾具10)移動至所希望的位置。而該移載機械手臂1，藉由將上述馬達32適當驅動，使吸引夾具10回旋，將該吸引夾具10所吸引保持的工件90在大致水平面內旋轉。移載機械手臂1，藉由將壓縮空氣對於吸引夾具10的供給予以阻斷，而解除工件90的吸引保持，來將該工件90載置於所希望的位置。如以上，本實施方式的移載機械手臂1，能藉由吸引夾具10將工件90吸引保持，使其移動至所希望的位置。

作為本實施方式的移載機械手臂1處理的工件90，是預定為形成為薄平板狀且尤其為矩形的工件。作為工件90的例子，可以列舉出太陽電池晶圓、燃料電池的單元、二次電池的電極、分離器、矽晶圓等，而且並不限於此。

接著針對本實施方式的吸引夾具10的構造來詳細說明。

如第2圖所示，吸引夾具10，具備有全體作成平板狀的主體11。如第3圖所示，主體11的下面部，成為可與工件90直接相對向的相對向面31。該相對向面31，構成為與吸引夾具10的厚度方向垂直的矩形(直角四邊形)的平坦面。如第2圖所示，在吸引夾具10的相對向面31，排列有複數的用來噴出空氣的空氣噴出口41、以及複數的用來排出空氣的排氣孔42而且形成為陣列狀。

如第3圖所示，吸引夾具10的主體11作成將複數的板部在厚度方向積疊。具體來說，主體11，從接近工件90側(下側)起依序具備有：表面板25、噴嘴板26、連接板27、分配板28。表面板25的下面部，構成上述相對向面31。

上述空氣噴出口41為圓柱狀的空間，是形成為將表面板25及噴嘴板26在厚度方向貫穿的圓孔。空氣噴出口41，並未形成在連接板27及分配板28。也就是說，在吸引夾具10的厚度方向，空氣噴出口41的一側的端部(上側的端部)，是藉由連接板27所封閉。另一方面，空氣噴出口41的另一側的端部(下側的端部)，是開口於表面板25的下面部(相對向面31)。

如第3圖所示，在噴嘴板26，形成有與空氣噴出口41連通的噴嘴流路44。該噴嘴流路44，具體來說，是作成在噴嘴板26形成的細長的狹縫。如第4圖及第5圖所示，該噴嘴流路44，其長邊方向形成為與空氣噴出口41的切線方向大致一致，並且該長邊方向的一端側連接於空 氣噴出口41的內側的空間。

在本實施方式，相對於一個空氣噴出口41，形成有三個噴嘴流路44。如第5圖所示，三個噴嘴流路44，形成為以空氣噴出口41的中心軸線為中心而互相的相位相差120°。於是，三個噴嘴流路44，對於空氣噴出口41的內周壁，在該空氣噴出口41的周方向等間隔地開口。而該噴嘴流路44的長邊方向，形成為相對於該相對向面31平行。在圖示的方式上，在第3圖的剖面圖，雖然畫成在同一剖面內讓兩個噴嘴流路44相對向，而這是用來說明的示意圖，實際並非以該方式形成噴嘴流路44。

如第3圖~第5圖所示，在噴嘴流路44的長邊方向與空氣噴出口41的相反側的端部，連接於壓縮空氣供給口35。藉此，讓空氣噴出口41與壓縮空氣供給口35，是經由噴嘴流路44連通。如第3圖所示，壓縮空氣供給口35，是形成為在厚度方向將噴嘴板26與連接板27貫穿的圓孔。壓縮空氣供給口35，形成為對應於各噴嘴流路44。也就是說，相對於一個空氣噴出口41，將三個壓縮空氣供給口35形成在噴嘴板26及連接板27。

如第3圖所示，在分配板28，形成有：與上述三個壓縮空氣供給口35連通的分配通路43。在該分配通路43，是經由例如接頭71及配管72、及省略圖示的電磁閥，而連接到適當的壓縮空氣源(例如壓縮機)。

上述排氣孔42是作成圓孔，形成為在厚度方向貫穿板部25、26、27、28。也就是說，排氣孔42，形成為在 厚度方向貫穿吸引夾具10的主體11。於是，在吸引夾具10的厚度方向，排氣孔42的一側的端部開口於相對向面31，另一側的端部開口於吸引夾具10的主體11的上面部。

如第5圖所示，在本實施方式，各排氣孔42是以等間隔形成在構成正三角形的頂點的位置。而且各空氣噴出口41，形成為位於藉由三個排氣孔42所形成的正三角形的重心。藉此，各空氣噴出口41的最附近的三個排氣孔42，以等間隔配置在將該空氣噴出口41作為中心的同心圓上。可是針對主體11的緣部附近的空氣噴出口41並沒有該限制。這是因為在主體11的緣部有無法形成排氣孔42的部位(參考第5圖)。

作為上述四片板部25~28的材料，由成本等的觀點來看，使用金屬較佳。作為板部25~28的材料的具體例子，能列舉出從不鏽鋼、鋁合金、或鈦合金所選擇的材料。藉由將四片板部25~28以全部重疊的狀態擴散接合，而構成吸引夾具10的主體。為了提供應變較小的尺寸精度良好的吸引夾具10，作為四片板部25~28的材料，全部使用相同材料較佳。這是因為如果將不同種類金屬擴散接合，藉由接合後的殘留應變，可能會產生撓曲等的變形。在本實施方式，作為四片板部25~28的材料，都使用不鏽鋼。

針對在四片板部25~28形成的空氣噴出口41、噴嘴流路44、壓縮空氣供給口35、分配通路43、排氣孔42 等，例如也可藉由蝕刻形成，也可以沖裁及鑽孔等的機械加工形成。由於能利用蝕刻等的加工方法，所以容易將空氣噴出口41、噴嘴流路44等以小尺寸排列形成為陣列狀。例如在本實施方式，將空氣噴出口41的直徑作成約3mm。

接著，針對上述構成的本實施方式的吸引夾具10的動作，參考第3圖來說明。

為了藉由上述構造的吸引夾具10，將工件90吸引保持，將連接於壓縮空氣源的上述電磁閥開啟，開始進行壓縮空氣對於分配通路43的供給。藉此，從該分配通路43將壓縮空氣分配到三個壓縮空氣供給口35。供給到壓縮空氣供給口35的壓縮空氣，通過與該壓縮空氣供給口35連通的噴嘴流路44而流動，從該噴嘴流路44的端部，朝向空氣噴出口41的內部噴出。

如上述，各噴嘴流路44，形成為讓其長邊方向沿著空氣噴出口41的切線方向，所以從三個噴嘴流路44噴出的空氣，沿著空氣噴出口41的內周壁流動(參考第6圖)。藉此，讓空氣流動成迴旋於空氣噴出口41之中(例如在第6圖，在空氣噴出口41內，空氣朝逆時鐘方向流動)。可是在本實施方式的吸引夾具10，空氣噴出口41其直徑3mm非常小，且相較於直徑形成得較淺，所以在空氣噴出口41的內部空氣並未完全迴旋。於是，從噴嘴流路44噴出到空氣噴出口41內的空氣，是以在該空氣噴出口41內稍微改變方向的程度(第6圖)，從該空 氣噴出口41噴出。

如第3圖(a)，在工件90與相對向面31大幅分離的情況，在吸引夾具10與工件90之間並未產生吸引力。

可是，如第3圖(b)，如果相對向面31對於工件90漸漸接近的話，從空氣噴出口41噴出的空氣造成的負壓會作用於工件90。相對向面31與工件90的距離越接近，於相對向面31與工件90之間流動的空氣的流速會變大，通過排氣孔42朝上方排出。藉此，當沿著空氣噴出口41的內壁面行進的空氣流朝相對向面31排出時流速會增加，空氣噴出口41的內部壓力降低。藉由此時產生的負壓，將工件90朝相對向面31吸近。另一方面，在工件90與相對向面31之間，由於存在有藉由來自空氣噴出口41的噴出空氣所形成的空氣層，工件90會承受從相對向面31抽離的方向的反彈力。於是，工件90並未完全吸附於相對向面31。藉由該吸引力與反彈力的平衡，相對於吸引夾具10以非接觸方式保持工件90。如上述，空氣噴出口41，其作用為在吸引夾具10以非接觸方式將工件90吸引保持的吸引元件。

於相對向面31與工件90之間流動的空氣，是經由排氣孔42，排出到吸引夾具10的上方(參考第3圖(b))。藉此，讓空氣不會滯留於相對向面31與工件90之間，所以能讓空氣順暢地流動，而能使吸引力有效率地作用。

如上述，從噴嘴流路44噴出到空氣噴出口41內的空 氣，會流動成沿著該空氣噴出口41的內周壁迴旋，所以此時轉矩作用於工件90。因此在本實施方式的吸引夾具10，如第5圖所示，將壓縮空氣供給到各空氣噴出口41之噴嘴流路44的方向，形成為與最附近的其他的空氣噴出口41相反方向。也就是說，最附近鄰接的空氣噴出口41彼此，其各噴嘴流路44形成為讓空氣流動於其內部的方向為順時鐘、逆時鐘、順時鐘……地交互排列。藉此，讓藉由迴旋的空氣產生的轉矩抵消，而能防止被吸引夾具10所吸引保持的工件90旋轉。

並且如果流動方向為順時鐘方向的空氣噴出口41的數量、與流動方向為逆時鐘方向(相反方向)的空氣噴出口41的數量為相同數量的話，則各吸引元件產生的工件90的旋轉中心的旋轉力矩的總和為零，能更有效地防止被吸引夾具10所吸引保持的工件90旋轉。

藉由以上，本實施方式的吸引夾具10，是將工件90表面在其法線方向以非接觸方式吸引保持。可是僅在上述構造，在與工件90表面平行的方向(與相對向面31平行的方向)，無法保持工件90。於是，在平行機構等的移載機械手臂安裝吸引夾具10而搬運工件90的情況，需要用來限制工件90朝橫方向的移動的限制構件。因此在本實施方式的吸引夾具10的周邊部，配置有省略圖示的限制構件。而該限制構件(導引構件)，記載於日本特願2011-94215的第0106段落。

例如在吸引夾具10的緣部固定有：以包圍吸引夾具 10的方式互相隔著間隔配置的複數的導引構件。導引構件，在形成為矩形的吸引夾具10的各邊部各配置有兩個，並且配置成隔著吸引夾具10而相對向。導引構件配置成與形成為平板狀的吸引夾具10的厚度方向垂直，其下端從吸引夾具10的下面部(相對向面31)朝下方突出。該導引構件，當將吸引夾具10所保持的工件90搬運時，來限制工件90朝與吸引夾具10的下面部(相對向面31)平行的方向相對移動。

接著，針對本實施方式的吸引夾具所得到的特殊的效果來說明。

首先，本案發明者們，為了驗證本實施方式的吸引夾具10的效果，藉由電腦模擬來求出來自空氣噴出口41的空氣的流動。在第7圖顯示其結果。在該模擬，噴嘴流路44的等價水力直徑×3，設定成與進行第13圖的模擬時的比較例的吸引夾具9的噴嘴流路44的等價水力直徑×2相等。藉此，針對具備有兩個噴嘴流路44的比較例的吸引夾具9(第11圖)的模擬結果(第13圖)、與針對具備有三個噴嘴流路44的本實施方式的吸引夾具10的模擬結果(第7圖)，能以同等的條件比較。把將噴嘴流路44的等價水力直徑設定為與比較例的吸引夾具9同等的本實施方式的吸引夾具10，稱為類型A。空氣噴出口41的直徑為3mm。

如第7圖(a)所示，在本實施方式的吸引夾具10，從空氣噴出口41噴出的空氣，是朝三方向噴出。也就是 說，相較於空氣集中於兩方向噴出的比較例的吸引夾具9(第13圖的模擬結果)，可以將空氣從空氣噴出口41分散噴出。結果，並沒有像比較例的吸引夾具9般地讓空氣大幅迂迴流動，如第7圖(a)所示，能將來自空氣噴出口41的空氣朝向排氣孔42順暢地流動。而相較於針對第13圖所示的比較例的吸引夾具9的模擬結果，在針對第7圖(a)所示的本實施方式的吸引夾具的模擬結果，空氣的迴圈狀的流跡大幅減少，而空氣的停滯情形變少。尤其在將工件吸引保持的狀態(△Z=0.1的狀態)，迴圈狀的流動幾乎消失。也就是說，了解藉由本實施方式的吸引夾具10，空氣不會停滯，在順暢流動的狀態而能將工件90吸引保持。

接著，本案發明者們，為了驗證藉由本實施方式的吸引夾具10所產生的吸引力的均一性，藉由電腦模擬來求出空氣噴出口41周邊的壓力分佈。在第8圖顯示其結果。第8圖顯示的是在第7圖△Z=0.1mm時(將工件90吸引保持的狀態)的壓力分佈。如第8圖(a)所示，在本實施方式的吸引夾具10，空氣噴出口41周邊的反彈力的分佈均勻，與比較例的吸引夾具9(第14圖的模擬結果)相比其差異很明顯。也就是說，藉由本實施方式的吸引夾具10，由於能使從空氣噴出口41噴出的空氣朝三方向分散，所以與讓空氣集中於兩方向噴出的比較例的吸引夾具9相比，相對於空氣噴出口內部與緣部附近產生的吸引力，在其周邊部能使反彈力均勻作用。本實施方式的吸 引夾具10，相對於工件90，在每個空氣噴出口能使吸引力與在其周邊大致均等地分佈的反彈力同樣地作用，所以能預期有減少工件90振動及變形的情形的效果。

上述第7圖(a)及第8圖(a)的模擬結果，如第6圖所示，是預定在從空氣噴出口41朝三方向噴出空氣的目標，分別形成排氣孔42的情況。藉由將排氣孔42配置在從空氣噴出口41噴出空氣的方向的目標，而能將來自空氣噴出口41的空氣最順暢地流動。可是，並非經常能以這樣理想的配置方式形成排氣孔42。因此本案發明者們，特別以讓從空氣噴出口41流出的空氣不易流動的方式來配置排氣孔42，進行與上述同樣的電腦模擬。在第7圖(b)及第8圖(b)顯示其結果。

如第7圖(b)所示，藉由變更排氣孔42的位置，當空氣的流動稍微變化，例如△Z=0.3時會稍微產生迴圈狀的流動。可是，在將工件吸引保持的狀態(△Z=0.1的狀態)，迴圈狀的流動幾乎消失，可看出空氣並未停滯而順暢流動。如第8圖(b)所示，即使在將排氣孔42的位置變更的情況，空氣噴出口41周邊的壓力分佈很均勻，所得到的結果並沒有與將排氣孔42配置在理想位置的情況(第8圖(a))遜色。而確認藉由本實施方式的吸引夾具10，無論排氣孔42的配置如何，都能讓空氣順暢流動而使壓力分佈均勻化。

在第11圖及第12圖所示的比較例的吸引夾具9，由於來自空氣噴出口41的空氣集中於兩方向噴出，所以藉 由排氣孔42的位置讓空氣的流動大幅變化。因此，在比較例的吸引夾具9，無法將排氣孔42自由配置，設計自由度較低。本實施方式的吸引夾具10，來自空氣噴出口41的空氣是朝三方向分散噴出，所以即使將排氣孔42的位置變更，空氣的流動也不會大幅變化。也就是說，即使將排氣孔42的位置從理想的位置變更，空氣的流動也不會大幅變化，所以能與理想的狀態同樣地使空氣順暢流動，能使反彈力均勻地作用。於是，藉由本實施方式的吸引夾具10的構造，能不用注意空氣流動而自由配置排氣孔42，所以能使該吸引夾具10的設計自由度提升。

接著本發明者們，實際試作如第2圖所示的吸引夾具10，進行將相對於工件作用的吸引力的大小，與比較例的吸引夾具9(第11圖)比較的實驗。在第9圖顯示其結果。在第9圖，橫軸表示對於吸引夾具供給的空氣的流量，縱軸表示吸引夾具全體對於工件作用的吸引力。在第9圖中顯示為兩噴嘴的曲線，是表示針對比較例的吸引夾具9的實驗結果。表示為類型A及類型B的曲線，是表示針對本實施方式的吸引夾具10(相對於一個空氣噴出口具有三條噴嘴流路的吸引夾具)的實驗結果。

如上述，類型A的吸引夾具，設定成讓噴嘴流路44的等價水力直徑相等於比較例的吸引夾具9。另一方面，在第9圖中顯示為類型B的本實施方式的吸引夾具，設定成其三條噴嘴流路44的總剖面積相等於比較例的吸引夾具9的兩條噴嘴流路44的總剖面積。在該實驗，由於讓 本實施方式的吸引夾具、與比較例的吸引夾具的條件一致，而設定成各空氣噴出口41的直徑與數量、及排氣孔42的總開口面積大致相等。

如第9圖所示，本實施方式的吸引夾具10(類型A及類型B)，相較於比較例的吸引夾具9，其同一空氣流量的吸引力更提升。本實施方式的吸引夾具10，能讓空氣順暢從空氣噴出口41流動到排氣孔42，結果能以較少的空氣流量而有效率地產生吸引力。確認了相對於一個空氣噴出口41具有三條噴嘴流路44的本實施方式的吸引夾具10，相較於對於一個空氣噴出口41具有兩條噴嘴流路44的比較例的吸引夾具9，其吸引效率更加提升。

接著本案發明者們，進行：實際將薄板狀的工件90吸引保持於吸引夾具，來測定該工件90的變形量的實驗。在本實驗所使用的工件，是對邊125mm的正方形且在角部四處部位作有8mm左右的角落部分的矽晶圓，其對角線方向的長度為165mm左右，其厚度為110μm。在第10圖顯示其實驗的結果。第10圖的橫軸是表示從工件90的中心位置起的工件90的對角線方向(與厚度方向正交的方向)的距離。縱軸是表示在工件90的厚度方向的該工件90的各點的相對位置。第10圖的縱軸的變動越大，表示工件90在對角線方向大幅變形。該實驗，是預先將對各吸引夾具供給的空氣流量調整成，讓各吸引夾具對於工件90作用的吸引力相等下所測定的。而作為吸引力，是考慮了移載機械手臂移動時產生的加速度與工件的 本身重量，而設定成足夠保持工件的值。藉此，則能以相同的條件比較：比較例的吸引夾具9、與本實施方式的吸引夾具10(類型A及類型B)。

如第10圖所示，比較例的吸引夾具9所吸引保持的工件90是變形0.08mm以上，相對地本實施方式的吸引夾具10(類型A及類型B)所吸引保持的工件90的變形量最大也是0.05mm左右。而確認了藉由相對於一個空氣噴出口41具有三條噴嘴流路44的本實施方式的吸引夾具10，相較於比較例的吸引夾具9更能減低工件90的變形量。

如以上所說明，本實施方式的吸引夾具10，具備有：平板狀的主體11、相對向面31、複數的空氣噴出口41、以及複數的排氣孔42。在主體11的內部，形成有壓縮空氣的流路。相對向面31，是主體11的相對向於工件90側的面部。空氣噴出口41，為了將從上述流路供給的壓縮空氣噴出而開口於相對向面31。排氣孔42，形成為在空氣噴出口41的周圍開口於相對向面31，並且在厚度方向貫穿主體11。各空氣噴出口41形成為圓柱狀的空間，並且具備有三個面對於該空間的內部而開口的噴嘴流路44，各噴嘴流路44朝向沿著上述圓柱狀空間的內壁的方向而噴出壓縮氣體。

以該方式，藉由從三個噴嘴流路44將壓縮空氣供給到空氣噴出口41內，則從該噴出口41噴出的壓縮氣體的流動會朝三方向分散。由於壓縮氣體的流動分散到三方 向，所以排氣孔42的位置對於壓縮空氣的流動的影響會變小，結果能自由配置排氣孔42而提升設計自由度。而且由於壓縮空氣的流動分散而讓壓力分佈均一化，所以能防止工件90的振動及變形。而藉由增加噴嘴流路44的數量，讓每一個噴嘴流路44的壓縮氣體的流量減少，所以藉由空氣噴出能使工件承受的衝擊減少。

在本實施方式的吸引夾具10，三個噴嘴流路44的上述開口，在空氣噴出口41的周方向形成為均等間隔。

藉由從開口為等間隔的噴嘴流路44將壓縮氣體供給到空氣噴出口41內，則能使從該空氣噴出口41噴出的壓縮氣體均一地朝三方向分散。

在本實施方式的吸引夾具10，噴嘴流路44的長邊方向，形成為相對於相對向面31平行。

藉此，能讓從空氣噴出口41噴出的壓縮氣體，沿著相對向面31順暢地流動。

在本實施方式的吸引夾具10，空氣噴出口41的最附近的排氣孔42，在以該空氣噴出口41為中心的同心圓上形成有三個。

藉此，能將從空氣噴出口41朝三方向分散而噴出的壓縮氣體，從三個排氣孔42順暢地排氣。

在本實施方式的吸引夾具10，空氣噴出口41的最附近的排氣孔42，在上述同心圓上形成為均等間隔。

藉此，能使壓縮氣體均等地分散而流動至排氣孔42，所以能使空氣噴出口41周圍的壓力分佈更均等化。

在本實施方式的吸引夾具，將噴嘴流路44形成為：在任意的空氣噴出口41的內部空間的該空氣噴出口41的軸線周圍的壓縮氣體的流動方向，與在該空氣噴出口41的最附近形成的其他空氣噴出口41為相反方向。

藉此，藉由在空氣噴出口41內迴旋地流動的空氣所產生的轉矩消除，則能防止被吸引夾具10所吸引保持的工件90的旋轉。

本實施方式的移載機械手臂1，具備有：上述的吸引夾具10、以及可使吸引夾具10在預定範圍內三次元地移動的平行機構。

也就是說，藉由平行機構，能使以吸引夾具10所吸引保持的工件90三次元地自由移動。藉由本實施方式的吸引夾具10，能將薄平板狀的工件90，防止其振動或變形而將其吸引保持，所以移載機械手臂1，能防止工件90的變形或破損等而使該工件90移動至任意的位置。

以上雖然說明本發明的較佳實施方式，而上述構造也可變更為例如以下方式。

吸引夾具10，雖然搭載於如上述的平行機構式的移載機械手臂1，而不限於此，也可適用於例如水平多關節機械臂式的移載機械手臂。

在上述實施方式，吸引夾具10的相對向面31的形狀雖然為矩形，而不限於此可以作成適當的形狀。而吸引夾具10的相對向面31的形狀，只要作成與處理的工件90的形狀大致相同形狀，且稍大於工件，則適合能夠將吸引 流對於工件90不會浪費且均勻地作用。

針對在相對向面31形成的空氣噴出口41的數量及配置，可因應於工件90的重量及大小等適當變更。

在上述實施方式，供給到噴出口的壓縮氣體雖然為空氣，而當然也可供給例如氮氣等的其他氣體。

在上述實施方式，雖然作成在一個空氣噴出口41的附近配置有三個排氣孔42，而不限於此，也可如例如第15圖，在一個空氣噴出口41的周圍形成四個排氣孔42。其他針對排氣孔42的配置及數量，可以自由變更。本發明的吸引夾具10，即使將排氣孔42如何配置，都具有讓空氣順暢流動的特殊的效果。而由於在本發明的吸引夾具10是從一個空氣噴出口41朝三方向噴出空氣，所以在一個空氣噴出口41的附近配置有三個排氣孔42的上述實施方式的構造，能讓空氣最順暢地流動，而該空氣的流動不易紊亂所以特別適合。

用來將空氣供給到各噴嘴流路44的構造(壓縮空氣供給口35、分配通路43等)，不限於上述實施方式的構造，可以適當變更。只要是對於一個空氣噴出口41的內部空間從三方向噴入空氣即可，其詳細構造並沒有特別限定。

10‧‧‧吸引夾具

11‧‧‧主體

31‧‧‧相對向面

35‧‧‧壓縮空氣供給口

41‧‧‧空氣噴出口(噴出口)

42‧‧‧排氣孔

44‧‧‧噴嘴流路

Claims (4)

1. 一種吸引夾具，是將薄平板狀的工件吸引且以非接觸狀態將其保持；其特徵為：該吸引夾具，具備有：平板狀的主體、相對向面、複數的噴出口、以及複數的排氣孔；該平板狀的主體，在其內部形成有壓縮氣體的流路；該相對向面，是上述主體之相對向於上述工件側的面部；該複數的噴出口，為了將從上述流路所供給的壓縮氣體噴出而開口於上述相對向面；該複數的排氣孔，形成為在上述噴出口的周圍開口於上述相對向面，並且在厚度方向貫穿上述主體；各噴出口，形成為較前述噴出口的直徑淺之圓柱狀的空間，並且具備有三個面對於該空間的內部而開口的噴嘴流路，各噴嘴流路朝向沿著上述圓柱狀空間的內壁的方向而噴出壓縮氣體，上述三個噴嘴流路的上述開口，在上述噴出口的周方向以均等間隔形成，上述噴出口的最附近的排氣孔，在以該噴出口為中心的同心圓上至少形成有三個，上述噴出口的最附近的排氣孔，在上述同心圓上以均等間隔形成。
2. 如申請專利範圍第1項的吸引夾具，其中上述噴嘴流路的長邊方向，形成為相對於上述相對向面平行。
3. 如申請專利範圍第1或2項的吸引夾具，其中上述噴嘴流路形成為：在任意的噴出口的內部空間之該噴出口的軸線周圍的壓縮氣體的流動方向，與在該噴出口的最附近形成的其他噴出口為相反方向。
4. 一種移載裝置，其特徵為：具備有：申請專利範圍第1至3項中任一項記載的吸引夾具、以及可使上述吸引夾具在預定範圍內三次元地移動的平行機構。