WO2007046152A1 - 吸着ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

本発明の吸着ヘッド装置は、ワーク(W)を吸着する吸着パッド(20)、吸着パッド(20)に吸引力を生じさせる吸引発生機構(70)、吸着パッド(20)を下端に保持して上下動するシャフト(30)、シャフト(30)を昇降させる昇降機構(40)、吸着パッド(20)に吸着されたワーク(W)を略水平方向から挟持する挟持機構(50,60)、挟持機構(50,60)によりワーク(W)を挟持した後に、吸着パッド(20)による吸着を一旦解除して再び吸着させるように吸引発生機構(70)を駆動制御する制御手段(80)を含む。これにより、挟持機構による挟持状態及び吸着パッドによる吸着状態を順次に解除しても、ワークは高精度に位置決めされた状態で確実に移載される。

Description

糸田 ，

吸着へッド装置

技術分野

本発明は、 半導体関連の電子部品あるいは機械部品等のワークを吸着して移載 する吸着ヘッド装置に関し、 特に、 ワークを収容位置から吸着して取り出すと共 に位置決めして所定位置に移載する吸着へッド装置に関する。 背景技術

半導体あるいはその他の小さな電子部品等の製造ラインにおいて、 対象となる ワーク （電子部品） は、 コンベアにより各種の処理工程に搬送され、 又、 移載装 置によりコンベアから取り出されて処理部の所定位置に移載され所定の処理が施 されている。

一方、 このようなワーク （電子部品） については、 適用される製品のライフサ イタルが短いため、 それに対応するべく頻繁に機種の変更が行われている。 した がって、 この機種変更に対応するには、 多種の部品を安価に製造することができ るように、 製造ラインにおいて、 品質を確保しつつ高速に処理する必要があり、 ワークをコンベアから処理部に移載する移載装置としては、 特に、'多様なサイズ のワークを容易に保持 （吸着） できると共に、 高精度に位置決めしつつ処理部に 移載できる吸着へッド装置を備えたものが望まれている。

従来の吸着ヘッド装置としては、 例えば、 中央に貫通孔をもつベースプレート

、 ベースプレートの貫通孔を通って上下動可能な吸引管、 吸引管の先端に設けら れた吸着パッド、 ベースプレートに対して径方向にお互いに近接及び離隔するよ うに配置されてアームを挟持し得る二対のチャック爪、 二対のチャック爪をそれ ぞれ駆動するリンク機構及びカム機構等を備え、 吸引管が下降すると二対のチヤ ック爪がそれぞれ離隔し、 吸着パッドがワークを吸着した状態で吸引管が上昇す ると、 二対のチャック爪がワークを挟持するように形成されたものが知られてい る （例えば、 実開平 6— 2 4 8 8 2号公報)。

しかしながら、 この吸着ヘッド装置においては、 吸着パッドがワークを吸着し た状態で二対のチャック爪がワークを挟持するため、 ワークの中心が吸着パッド の中心からずれた状態でワークが吸着されると、 二対のチャック爪はワークを吸 着パッドの中心に位置付けるように吸着パッドを弾性変形させた状態で挟持する ことになる。

したがって、 チャック爪によりワークを位置決めしたとしても、 ワークを所定 の処理部に移載する際に、 チャック爪の挟持による位置決めを解放すると、 吸着 パッドが弹性復帰してワークがずれた位置に戻ってしまレ、、 ワークを所定の位置 に正確に移載することが困難である。

また、 他の吸着へッド装置としては、 吸着ノズノレを先端にもつノズルシャフト

、 水平方向に回転軸を有しモータにより回転駆動されるカム部材、 カム部材に連 動するフォロワ一をもつロッド、 ロッド及びノズルシャフトに連結されたリンク 部材、 吸着ノズルの周りに配置されたチヤック、 停電時のときにノズルシャフト が自重により下降してワーク等に衝突するのを防止するべくノズノレシャフトを上 昇させる上昇機構等を備え、 カム部材の回転により、 ロッド及びリンク部材を介 して、 ノズルシャフトが昇降すると共に吸着ノズルに吸着されたワークをチヤッ クで挟持するように形成し、 又、 停電時に上昇機構が作動してノズルシャフトを 所定位置まで上昇させるように形成したものが知られている （例えば、 特開平 5

- 2 1 9 9 7号公報）。

し力 しながら、 この吸着ヘッド装置においては、 ノス "ノレシャフトを昇降させる 機構が、 水平方向に回転軸をもつカム部材、 ロッド及びリンク部材等を含む構造 であり、 又、 ノズルシャフトの自重による下降を防止する上昇機構を別に設けて いるため、 全体としての構造が複雑であり、 対象となるワークに比べて装置が必 要以上に大きくなり、 省スペース化、 集約化、 小型化等の要求に対応するのは困 難である。 発明の開示

本発明は、 上記の事情に鑑みてなされたものであり、 その目的とするところは 、 構造の簡略化、 各機構の集約化、 装置全体として小型化、 設置面積の省スぺー ス化、 ワークの移送に要する時間の短縮ィヒ等を図りつつ、 半導体チップ、 基板等 の電子部品あるいは機械部品等のワークを吸着して所定の処理部に高精度に移載 することができ、 生産性を向上させることができる吸着へッド装置を提供するこ とにある。

上記の目的を達成する本発明の吸着へッド装置は、 ワークを吸着する吸着パッ ドと、 吸着パッドに吸引力を生じさせる吸引発生機構と、 吸着パッドを下端に保 持して上下動するシャフトと、 シャフトを昇降させる昇降機構と、 吸着パッドに 吸着されたワークを略水平方向から挟持する挟持機構と、 挟持機構によりワーク を挟持した後に、 吸着パッドによる吸着を一旦解除して再び吸着させるように吸 引発生機構を駆動制御する制御手段と、 を含む。

この構成によれば、 昇降機構の作動によりシャフトがワークを吸着する位置ま で下降すると、 吸引発生機構の吸引動作により吸着パッドがワークを吸着する。 そして、 昇降機構の動作によりシャフトが所定位置まで上昇すると、 挟持機構が 作動してワークを水平方向から挟持する。 その後、 吸引発生機構による吸引動作 が一旦停止されて、 ワークが吸着パッドから解除された後再び吸着される。 したがって、 ワークが吸着されるべき中心位置からずれた状態で吸着パッドに 吸着され、 そのずれた状態で挟持機構により位置決めされて吸着パッドが弾性変 形した状態にあっても、 挟持機構により挟持された状態でワークが吸着パッドか ら一旦解放されるため、 吸着パッドは弾性復帰してずれが解消され、 ワークは所 定位置に位置決めされた状態で再び吸着されることになる。 これにより、 挟持機 構による挟持状態及び吸着パッドによる吸着状態を順次に解除しても、 ワークは 高精度に位置決めされた状態で所定位置 （例えば、 所定の処理部） に確実に移載 される。

上記構成において、 制御手段は、 吸着パッドによる吸着を解除するべく吸引発 生機構の吸引動作を停止させた後に、 昇降機構を駆動してシャフトを一旦上昇さ せる、 構成を採用することができる。

この構成によれば、 挟持機構により挟持されたワークに対して、 吸着パッドは 吸着を解除した後一且上昇してワークから離れるため、 吸着パッドが弾性変形し ていた場合に、 吸着パッドを元の形状に確実に弾性復帰させることができる。 上記構成において、 制御手段は、 吸着パッドによる吸着を解除するべく、 ヮー クに対してブローするように吸引発生機構を駆動制御する、 構成を採用すること ができる。

この構成によれば、 挟持機構により挟持されたワークに対して、 吸着パッドは 吸着を解除するべくブローする （エアーあるいはエア一以外のガスを吹き付ける ) ため、 吸着パッド （シャフト） の上昇動作を要することなくすなわち動作時間 を短縮しつつ、 吸着パッドを元の形状に確実に弾性復帰させることができる。 上記構成において、 昇降機構は、 上下方向に伸長する軸線回りに回転して上下 方向にカム作用を及ぼす回転カムと、 シャフトに連結されると共に回転カムに係 合するフォロワ一と、 を含む、 構成を採用することができる。

この構成によれば、 昇降機構が、 上下方向 （鉛直方向） に伸長する軸線回りに 回転する回転カムに直線部分 （シャフトの自重により回転カムが動作しないよう にするための構造） を含めることができるため、 昇降動作中以外ではシャフトの 自重を直線部分で受けるようにすることで、 仮に停電等が生じてもシャフトの自 重等により回転カムが回転することはなく、 シャフトが勝手に下降して吸着パッ ドがワークに衝突するのを防止することができる。 また、 保持中のワークに不要 な圧力を及ぼすことが無いのでワークの品質を維持することができる。 さらに、 このような回転カム及びそのカム面に係合するフォロワ一を採用するため、 構造 を簡素化及び集約化でき、 装置を小型化することができる。

上記構成において、 挟持機構は、 水平方向に往復動してお互いに近接及び離隔 する少なくとも一対の挟持アームと、 少なくとも一対の挟持アームを水平駆動す る駆動機構と、 を含む、 構成を採用することができる。

この構成によれば、 駆動機構の駆動動作により、 少なくとも一対の挟持アーム は、 ワークに対して水平方向から近づいてワークを挟持しつつ位置決めし、 又、 ワークから水平方向に遠ざかってワークから離脱する。 すなわち、 上下方向にお ける挟持アームがワークに係合する位置 （挟持位置） を高精度に設定することが でき、 バラツキの無い安定した挟持動作を得ることができる。

上記構成において、 駆動機構は、 水平面内において回転し少なくとも一対の挟 持アームに対してお互いに近接及び離隔するカム作用を及ぼすカム溝を有する円 板カムを含む、 構成を採用することができる。

この構成によれば、 駆動機構が、 カム溝を有する円板カムを含むため、 挟持ァ ームを確実に連動させて近接及び離隔させることができ、 ワークの挟持及び解放 を高精度に行うことができ、 又、 上下方向において装置を小型化することができ る。

上記構成において、 挟持機構は、 略水平方向に伸長する軸線回りに揺動してお 互いに近接及び離隔する少なくとも一対の揺動アームと、 シャフトが下降すると きに離隔及び上昇するときに近接するように少なくとも一対の揺動アームを揺動 させる駆動機構と、 を含む、 構成を採用することができる。

この構成によれば、 シャフ卜の移動に関連して動作する駆動機構の駆動動作に より、 少なくとも一対の摇動アームは、 ワークに対して回転しつつ近づいてヮー クを挟持しつつ位置決めし、 又、 ワークから逆向きに回転しつつ遠ざかってヮー クから離脱する。 すなわち、 駆動機構をシャフトの動作に連動させる構造とする ことにより、 構成部品の個数を減らして、 構造の簡素化、 装置の小型化を達成す ることができる。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明に係る吸着へッド装置の制御システムの一実施形態を示すプロ ック図である。

図 2は、 本発明に係る吸着へッド装置の一実施形態を示す正面図である。 図 3は、 図 2に示す吸着へッド装置の部分拡大断面図である。

図 4Aは、 吸着ヘッド装置の一部なす円板カムを示す平面図であり、 図 4Bは 、 図 4 A中の E 1 _E 1における断面図である。

図 5は、 吸着ヘッド装置の一部をなす挟持機構の動作を説明する平面図及び側 面図である。

図 6は、 吸着へッド装置の一部をなす挟持機構の動作を説明する平面図及び側 面図である。

図 7A, 図 7B, 図 7Cは、 吸着ヘッド装置の一連の動作の一部を説明する動 作図である。

図 8A, 図 8B, 図 8Cは、 吸着ヘッド装置の一連の動作の一部を説明する動 作図である。

図 9A, 図 9B, 図 9Cは、 吸着ヘッド装置の一連の動作の一部を説明する動 作図である。

図 10は、 本発明に係る吸着へッド装置の他の実施形態を示す部分拡大断面図 である。

図 1 1は、 図 10に示す吸着へッド装置の一部をなす挟持機構がワークを挟持 する状態を示す部分拡大断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の最良の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する この吸着ヘッド装置は、 図 1ないし図 3に示すように、 構造の基本となるフレ ーム 1 0、 ワーク Wを吸着する吸着パッド 2 0、 吸着パッド 2 0を下端に保持し て上下動するシャフト 3 0、 シャフト 3 0を昇降させる昇降機構 4 0、 吸着パッ ド 2 0に吸着されたワーク Wを略水平方向から挟持する挟持機構としての二対の 挟持アーム 5 0及び駆動機構 6 0、 吸着パッド 2 0に吸引力を生じさせる吸引発 生機構としての圧力調整機 7 0、 装置全体の駆動制御を司る制御手段としての制 御ュニット 8 0等を備えている。

そして、 この吸着ヘッド装置は、 例えば半導体関連の各種部品等を製造する製 造ラインにおいて、 コンベア等により搬送されてきたワーク Wを吸着して所定の 処理部に移載するワーク移載装置の一部として組み込まれており、 ワーク移載装 置に含まれる上下駆動機構及び水平駆動機構により、 3次元的に移動させられる ようになっている。

フレーム 1 0は、 金属材料等を用いて形成されており、 図 2及び図 3に示すよ うに、 平板状のベースフレーム 1 1、 ベースフレーム 1 1の中央に設けられた円 筒状のガイ ドフレーム 1 2、 ベースフレーム 1 1を吊り下げるように移送装置の 一部に取り付けられる取付フレーム 1 3、 ベースフレーム 1 1の下方に突出する ように設けられたベアリングフレーム 1 4、 ベースフレーム 1 1と所定間隔をお いて連結された平板状の支持フレーム 1 5等を備えている。

吸着パッド 2 0は、 弾性変形可能な榭脂材料等を用いて、 図 1ないし図 3に示 すように、 下端がラッパ状に開口すると共に途中に変形を容易にする蛇腹をもつ ように空洞に形成されて、 その上側がシャフト 3 0の下端に結合されている。 そして、 吸着パッド 2 0は、 その下端面がワーク Wに当接した状態で、 後述す る圧力調整機 7 0及びシャフト 3 0を介してエアーが吸引されるとワーク Wを吸 着し、 又、 吸引の停止及び圧力調整あるいはワーク Wに対してブローされる （ェ ァーあるいはエアー以外のガスを噴き出す） とワーク Wを解放するようになって いる。 シャフト 3 0は、 図 2及ぴ図 3に示すように、 上下方向 （鉛直方向） Zに伸長 すると共に内部が空洞をなす円筒状のパイプとして形成されており、 その下端に 水平方向に平板状に広がるフランジ 3 1 aをもつ拡径部 3 1、 その上端に圧力調 整機 7 0に連通するフレキシブルパイプに連結される連結部 3 2、 連結部 3 2よ り下方において後述するフォロワ一 4 3を回転自在に支持する略 L字状の保持ブ ラケット 3 3等を備えている。 ここで、 拡径部 3 1のフランジ 3 1 aには、 鉛直 下方に垂下して形成され吸着パッド 2 0に吸着されたワーク Wの上方への移動を 規制する規制片 3 4が設けられている。

そして、 シャフト 3 0は、 ベースフレーム 1 1の略中央に設けられたガイドフ レーム 1 2に対して上下方向 Zに昇降自在に支持されている。

昇降機構 4 0は、 図 2及び図 3に示すように、 上下方向 （鉛直方向） Zに伸長 する回転軸 4 1 aをもつようにベースフレーム 1 1に固定されたステッピングモ ータ 4 1、 回転軸 4 1 aに直結されると共に上下方向 Zにカム作用をなすカム面 4 2 aをもつ回転カム 4 2、 シャフト 3 0の保持ブラケット 3 3に回転自在に支 持されて回転カム 4 2 (カム面 4 2 a ) と係合するフォロワ一 4 3、 シャフト 3 0の拡径部 3 1と支持フレーム 1 5との間に圧縮した状態で配置されてシャフト

3 0を常時下向きに付勢するコイルスプリング 4 4等を備えている。

すなわち、 ステッピングモータ 4 1が回転すると、 回転カム 4 2が回転してフ ォロワ一 4 3に対して上下方向 Zにカム作用を及ぼすため、 シャフト 3 0は、 コ ィルスプリング 4 4の付勢力に抗しつつ昇降する。

ここで、 昇降機構として、 上下方向 Zに伸長する軸線回りに回転して上下方向 Zにカム作用を及ぼす回転カム 4 2、 シャフト 3 0に連結されると共に回転カム

4 2に係合するフォロワ一 4 3に直線部分 （シャフト 3 0の自重により回転カム 4 2が動作しないようにするための構造） を採用することにより、 仮に停電等が 生じても、 シャフト 3 0の自重等により回転カム 4 2が回転することはなく、 シ ャフト 3 0が勝手に下降して吸着パッド 2 0がワーク Wに衝突するのを防止する ことができ、 又、 構造を簡素化及び集約化でき、 装置を小型化することができる 。 さらに、 保持中のワークに不要な圧力を及ぼすことが無いので、 ワークの品質 を維持することができる。

二対の挟持アーム 5 0は、 図 2及び図 3に示すように、 水平面内の X方向にお いてお互いに近接及び離隔する挟持アーム、 水平面内の Y方向においてお互いに 近接及び離隔する挟持アーム （説明の便宜上不図示） により形成されており、 そ れぞれ、 ワーク Wと係合する挟持片 5 1、 支持フレーム 1 5に往復動自在に案合 される被ガイド部 5 2、 被ガイド部 5 2の上方に突出して形成され後述する円板 カム 6 5のカム溝 6 5 aに係合するピン 5 3等を備えている。

そして、 二対の挟持アーム 5 0は、 それぞれ水平方向において近接してワーク Wを挟持し、 又、 それぞれ水平方向において離隔してワーク Wから離脱 （ワーク Wを解放） する。 また、 二対の挟持アーム 5 0は、 それらの移動範囲の中心と吸 着パッド 2 0の中心とがヘッド （装置） の中心 H Cで一致するように配置され、 この吸着ヘッド装置はこの中心 H Cが所定位置 （例えば、 処理部の処理位置） に 対して位置決めされるようになっている。

したがって、 二対の挟持アーム 5 0がワーク Wを挟持すると、 この吸着ヘッド 装置においてワーク Wを位置決めすることになる。 仮に、 二対の挟持アーム 5 0 1 吸着パッド 2 0の中心 H Cからずれた状態で吸着されたワーク Wを挟持する と、 ワーク Wをずれた量だけ水平方向に移動させて中心合わせを行った （すなわ ち、 ワーク Wの中心 WCをヘッドの中心 H Cに合わせるように吸着パッド 2 0を 弾性変形させた） 状態で挟持することになる。

上記のように、 二対の挟持アーム 5 0は、 ワーク Wに対して水平方向 （X方向 及び Y方向） から近づいてワーク Wを挟持しつつ位置決めし、 又、 ワーク Wから 水平方向 （X方向及び Y方向） に遠ざかってワーク Wから離脱するため、 挟持ァ ーム 5 0がワーク Wに係合する上下方向 Zの位置 （挟持位置） を高精度に設定す ることができ、 バラツキの無い安定した挟持動作を得ることができる。 駆動機構 6 0は、 図 2及び図 3に示すように、 上下方向 （鉛直方向） Zに伸長 する回転軸 6 1 aをもつようにベースフレーム 1 1に固定されたステッピングモ ータ 6 1、 回転軸 6 1 aに直結された駆動プ一リ 6 2、 ベアリングフレーム 1 4 に回動自在に支持された従動プーリ 6 3、 駆動プーリ 6 2と従動プーリ 6 3とに 卷回された動力伝達用の無端ベルト 6 4、 従動プーリ 6 3と一体的に回転するよ うに結合されると共に挟持アーム 5 0のピン 5 3を受け入れてカム作用を及ぼす カム溝 6 5 aをもつ円板カム 6 5等を備えている。

円板カム 6 5は、 図 4 A及び図 4 Bに示すように、 二対すなわち 4つの挟持ァ ーム 5 0のそれぞれのピン 5 3を係合させる 4つのカム溝 6 5 a、 その径方向内 側において従動プーリ 6 3に結合される環状のフランジ 6 5 bを有する。 4つの カム溝 6 5 aは、 一端 6 5 a 'が径方向の外側寄りにかつ他端 6 5 a ' 'が径 方向の内側寄りに位置するよう湾曲して形成されている。 したがって、 円板カム 6 5が所定の角度範囲で回動することにより、 4つの挟持アーム 5 0のピン 5 3 は、 カム溝 6 5 aの一端 6 5 a ' と他端 6 5 a ' 'の間を往復動するようにな つている。

すなわち、 ステッピングモータ 6 1の起動により、 駆動プーリ 6 2、 無端ベル ト 6 4、 従動プーリ 6 3を介して、 円板カム 6 5がー方向に回転すると、 図 5に 示すように、 4つのピン 5 3は、 それぞれのカム溝 6 5 aに案内されて、 水平方 向の径方向外側にすなわち X方向及び Y方向においてそれぞれお互いに離れる向 きに移動し、 ワーク Wから離脱する。

一方、 ステッピングモータ 6 1の逆起動により、 駆動プーリ 6 2、 無端ベルト 6 4、 従動プーリ 6 3を介して、 円板カム 6 5が他方向に回転すると、 図 6に示 すように、 4つのピン 5 3は、 それぞれのカム溝 6 5 aに案内されて、 水平方向 の径方向内側にすなわち X方向及び Y方向においてそれぞれお互いに近づく向き に移動し、 ワーク Wを挟持しつつ位置決めする。

上記のように、 駆動機構 6 0がカム溝 6 5 aを有する円板カム 6 5を含むため 、 二対の挟持アーム 5 0を確実に連動させて近接及び離隔させることができ、 ヮ ーク Wの挟持及び解放を高精度に行うことができ、 又、 上下方向 Zにおいて装置 を薄型化、 小型化することができる。 さらに、 駆動機構 6 0の駆動源として、 ス テッビングモータ 6 1等の数値制御可能なモータを使用することにより、 円板力 ム 6 5を任意に回転駆動させて挟持アーム 5 0を任意の位置に停止させることが 可能になり、 サイズの異なる種々のワークをそれぞれ最適な位置で挟持して保持 するように制御することができる。

吸引発生機構としての圧力調整機 7 0は、 図 1及び図 2に示すように、 シャフ ト 3 0の連結部 3 2よりも上流に配置されており、 シャフト 3 0の内部通路を経 て吸着パッ ド 2 0に連通するエアー通路を通して、 エアーの吸い込み及びエアー ないしはエアー以外のガスの噴き出しを行うようになっている。

制御ュニット 8 0は、 図 1に示すように、 主として全体の制御を司る、 すなわ ち、 装置の状態を各種のセンサ （不図示） 力 ら得られる信号により判断して種々 の制御信号を発する制御回路 8 1、 制御回路 8 1から発せられる指令信号に基づ いて駆動機構 4 0のステツビングモータ 4 1を駆動制御する駆動回路 8 2、 制御 回路 8 1から発せられる指令信号に基づいて駆動機構 6 0のステッピングモータ 6 1を駆動制御する駆動回路 8 3、 制御回路 8 1から発せられる指令信号に基づ いて圧力調整機 7 0を駆動制御する駆動回路 8 4等を備えている。

そして、 この制御ユニット 8 0は、 挟持アーム 5 0によりワーク Wが挟持され た後に、 吸着パッド 2 0による吸着を一旦解除して再び吸着させるように圧力調 整機 7 0を駆動制御するように設定されている。

したがって、 ワーク Wが吸着されるべき中心位置からずれて吸着パッド 2 0に 吸着された状態で挟持アーム 5 0に挟持されても、 ワーク Wが吸着パッド 2 0か ら一旦解放されるため、 吸着パッド 2 0の弾性変形が復帰してずれが解消され、 ワーク Wは所定位置に位置決めされた状態で再び吸着されることになる。 これに より、 ワーク Wは高精度に位置決めされた状態で所定の処理部に確実に移載され 19451

る。

また、 吸着パッド 2 0による吸着を一且解除する駆動制御としては、 例えば、 圧力調整機 7 0の吸引動作を停止 （吸着解除状態） させた後に、 昇降機構 4 0を 駆動してシャフト 3 0すなわち吸着パッド 2 0を一旦上昇させてワーク Wから引 き離し、 再び下降させて吸着パッド 2 0をワーク Wに密着させた後に再び吸着さ せる手法がある。

この手法によれば、 挟持アーム 5 0により挟持されたワーク Wに対して、 吸着 パッド 2 0は吸着を解除した後一且上昇してワーク Wから確実に離れるため、 吸 着パッド 2 0が弾性変形していた場合に、 吸着パッド 2 0を元の形状に確実に弾 性復帰させることができる。 尚、 この場合に使用する吸着パッドとしては、 蛇腹 部を構成しない吸着パッドであってもよい。

また、 吸着パッド 2 0による吸着を一旦解除する他の駆動制御としては、 例え ば、 ワーク Wに対してブローするように圧力調整機 7 0を制御して、 吸着パッド 2 0をワーク Wとの密着状態から解除し、 その後再び吸引動作を行わせてワーク Wを吸着パッド 2 0に吸着させるように圧力調整機 7 0を制御する手法がある。 この手法によれば、 挟持アーム 5 0により挟持されたワーク Wに対して、 ブロ 一する （エアーないしエアー以外のガスを噴き付ける） だけでワーク Wと吸着パ ッド 2 0との間に隙間ができて吸着状態を一旦解除できるため、 吸着パッド 2 0 (シャフト 3 0 ) の上昇動作を要することなくすなわち動作時間を短縮しつつ、 吸着パッド 2 0を元の形状に確実に弾性復帰させて高精度にワーク Wを位置決め することができる。

次に、 この吸着ヘッド装置の動作について、 図 7 Aないし図 9 Cに基づき説明 する。 尚、 この動作は、 制御ユニット 8 0により適宜駆動制御される。

先ず、 図 7 Aに示すように、 この吸着ヘッド装置が、 ワーク Wの取り出し位置 に移動したとき、 吸着パッド 2 0の中心 （ヘッドの中心 H C ) は、 ワーク Wの中 心 WCに対して若干ずれた位置に位置決めされた状態にある。 続いて、 図 7 Bに示すように、 吸着ヘッド装置全体が下降して、 吸着パッド 2 0がワーク Wに当接する。 そして、 圧力調整機 7 0が吸引動作を行って、 吸着パ ッド 2 0はワーク Wを吸着する。 このとき、 規制片 3 4は、 吸着パッド 2 0が必 要以上に密着するのを規制すると共に、 ワーク Wの吸着時における姿勢を規制す る。

この状態において、 ワーク Wは、 その中心 WCが吸着パッド 2 0の中心 （へッ ドの中心） H Cからずれた状態で吸着されている。

続いて、 図 7 Cに示すように、 吸着ヘッド装置全体が、 所定の処理部に向けて 移動するために、 所定の高さまで上昇する。

続いて、 図 8 Aに示すように、 対をなす挟持アーム 5 0は、 お互いに近づいて ワーク Wを挟持しつつワーク Wの中心 WCをへッドの中心 H Cに合わせる位置決 めを行う。 この位置合わせを伴う挟持力により、 吸着パッド 2 0は、 水平方向に 弾性変形する。

続いて、 圧力調整機 7 0による吸引動作を停止させて吸着を解除した後に、 図 8 Bに示すように、 昇降機構 4 0の駆動により、 吸着パッド 2 0 (及ぴシャフト 3 0 ) を所定の高さまで上昇させて、 吸着パッド 2 0をワーク Wから完全に引き 離す。 これにより、 ワーク Wは挟持アーム 5 0により挟持されて所定位置に位置 決めされたまま、 吸着パッド 2 0が元の形状に弾性復帰する。 尚、 ここでは、 ヮ ーク Wに対してブローするように圧力調整機 7 0を駆動させてもよい。

続いて、 図 8 Cに示すように、 昇降機構 4 0の駆動により、 吸着パッド 2 0 ( 及びシャフト 3 0 ) を下降させてワーク Wに当接させ、 圧力調整機 7 0を吸引作 動させて、 吸着パッド 2 0でワーク Wを再び吸着する。 このとき、 吸着パッド 2 0の中心はワーク Wの中心 WCに一致している。

続いて、 図 9 Aに示すように、 対をなす挟持アーム 5 0はお互いに遠ざかって ワーク Wから離脱し、 挟持状態を解除する。

続いて、 図 9 Bに示すように、 吸着ヘッド装置全体が、 ワーク Wを移載すべき 所定の処理部の直上に位置決めされると、 その処理部に向けて下降し始め、 図 9 Cに示すように、 ワーク Wは処理部に移載され、 一連の移載動作が完了する。 その後、 図 7 Aに示すような初期状態に戻り、 一連の動作が連続して行われる ことにより、 複数のワーク Wが所定の処理部に移載されることになる。

ここで、 図 7 Bに示す動作〜図 9 Aに示す動作は、 吸着ヘッド装置全体が移載 装置の駆動機構により所定の処理部まで移送される際に行われるため、 動作の無 駄を省いて動作時間を短縮することができる。

上記のように、 吸着パッド 2 0が吸着したワーク Wを一旦^除して再び吸着す るように制御されるため、 ワーク Wが吸着されるべき中心位置 Hじからずれた状 態で吸着パッド 2 0に吸着され、 そのずれた状態で挟持アーム 5 0により位置決 めされて吸着パッド 2 0が弾性変形した状態にあっても、 吸着パッド 2 0の弾性 変形が解消されて、 ワーク Wは所定位置に位置決めされることになる。 これによ り、 ワーク Wは高精度に位置決めされて所定の処理部に確実に移載される。 図 1 0及び図 1 1は、 本発明に係る吸着へッド装置の他の実施形態を示すもの であり、 フレーム 1 0の一部をなす支持フレーム及び挟持機構を変更した以外は 前述の実施形態と基本的に同一であるため、 同一の構成については同一の符号を 付してその説明を省略する。

すなわち、 この吸着ヘッド装置においては、 図 1 0及び図 1 1に示すように、 挟持機構として、 略水平方向に伸長する軸線回りに揺動してお互いに近接及び離 隔する二対の揺動アーム 5 0 '、 シャフ ト 3 0が下降するときに離隔及び上昇 するときに近接するように二対の揺動アーム 5 0を揺動させる駆動機構 6 0 ' が採用されている。

支持フレーム 1 5 は、 ベースフレーム 1 1の下方に結合されて、 シャフト 3 0を上下方向 Zに案内すると共に揺動機構の一部を保持するだけの簡単な構造 に形成されている。

二対の揺動アーム 5 0 'は、 図 1 0及び図 1 1に示すように、 水平面内の Y 方向に伸長する揺動支軸 1 5 a '回りに揺動自在に支持されてお互いに近接及 び離隔する摇動アーム 5 0一、 水平面内の X方向に伸長する揺動支軸 （不図示 ) 回りに揺動自在に支持されてお互いに近接及び離隔する揺動アーム （説明の便 宜上不図示） により形成されており、 それぞれ、 ワーク Wと係合する挟持片 5 1 '、 支持フレーム 1 5 'に収容されたバネ受け部 5 2 '、 揺動アーム 5 0 一の 揺動範囲を規制する規制部材 5 3一等を備えている。 ― 駆動機構 6 0 'は、 図 1 0及び図 1 1に示すように、 シャフ ト 3 0に結合さ れたフランジ 6 1 '、 フランジ 6 1 'に設けられそれぞれの摇動アーム 5 0 ' のバネ受け部 5 2 ' (の下面） に係合し得る 4つのプランジャ 6 2 '、 バネ受 け部 5 2 ' と支持フレーム 1 5 ' との間に圧縮した状態で配置された 4つのコ ィルスプリング 6 3 '等を備えている。

そして、 二対の揺動アーム 5 0 'は、 図 1 0に示すように、 それぞれの支軸 1 5 a 'を中心として上向きに回転してお互いに遠ざかるようにコイルスプリ ング 6 3 'により回転付勢されており、 シャフ ト 3 0が下降することによりプ ランジャ 6 2 'がバネ受け部 5 2 'から離れて、 お互いに離隔してワーク Wか ら離脱 （ワーク Wを解放） する。

一方、 二対の揺動アーム 5 0 'は、 図 1 1に示すように、 シャフ ト 3 0が上 昇することによりプランジャ 6 2 'がパネ受け部 5 2 'を押し上げ、 その押し 上げ動作でそれぞれの支軸 1 5 a 'を中心として下向きに回転することにより お互いに近接してワーク Wを挟持するようになっている。

また、 二対の揺動アーム 5 0 'は、 それら摇動動作の対称軸と吸着パッド 2 0の中心とがヘッド （装置） の中心 H Cで一致するように配置され、 この吸着へ ッド装置はこの中心 H Cが所定位置 （例えば、 処理部の処理位置） に対して位置 決めされるようになっている。

したがって、 二対の揺動アーム 5 0 'がワーク Wを挟持すると、 この吸着へ ッド装置においてワーク Wを位置決めすることになる。 仮に、 二対の揺動アーム

5 5 0 '力 吸着パッド 2 0の中心 WCからずれた状態で吸着されたワーク Wを 挟持すると、 ワーク Wをずれた量だけ水平方向に移動させて中心合わせを行った (すなわち、 ワーク Wの中心 WCをへッドの中心 H Cに合わせるように吸着パッ ド 2 0を弾性変形させた） 状態で挟持することになる。

この吸着へッド装置の動作は、 前述の挟持アーム 5 0が揺動アーム 5 0 一に 変更になる点を除けば、 図 7 Aないし図 9 Cに示す動作と実質的に同様になり、 ワーク Wを高精度に位置決めして所定の処理部に確実に移載することができる。 また、 この吸着ヘッド装置においては、 シャフト 3 0の移動に連動する駆動機 構 6 0 'により、 ワーク Wを挟持する二対の摇動アーム 5 0 'を駆動するため 、 構成部品の個数を減らして、 構造の簡素化、 装置の小型化を達成することがで さる。

上記実施形態においては、 挟持機構として、 二対の挟持アーム 5 0、 二対の揺 動アーム 5 0 "を採用した場合を示したが、 ワーク Wの保持及び位置決めが可 能であれば、 一対の挟持アーム 5 0又は一対の摇動アーム 5 0 'を採用しても よく、 あるいは、 等間隔で配置された 3つの挟持アームあるいは揺動アームを採 用してもよい。

上記実施形態においては、 挟持アーム 5 0を駆動する駆動機構として、 ステツ ビングモータ 6 1により回転駆動される円板カム 6 5を採用した場合を示したが 、 これに限定されるものではなく、 挟持アーム 5 0を水平駆動できるものであれ ばその他の機構を採用してもよい。

上記実施形態においては、 揺動アーム 5 0 'を揺動させる駆動機構として、 シャフト 3 0と一体的に移動するプランジャ 6 2 '、 コイルスプリング 6 3 ' 等を採用した場合を示したが、 これに限定されるものではなく、 シャフト 3 0の 昇降動作に連動して揺動アーム 5 0 'を摇動させるものであればその他の機構 を採用してもよい。

上記実施形態においては、 駆動機構 4 0， 6 0の駆動源として、 ステッピング モータ 4 1 , 6 1を採用したが、 これに限定されるものではなく、 その他のモー タあるいはァクチユエータを採用してもよレ、。

上記実施形態においては、 挟持機構及び吸引発生機構によるワーク Wと吸着パ ッドとの位置合わせを、 この吸着へッド装置が移送装置により移送されている際 に行う場合を示したが、 これに限定されるものではなく、 吸着ヘッド装置を所定 の位置に停止させた状態で上記位置合わせを行ってもよレ、。

以上述べたように、 本発明の吸着ヘッド装置によれば、 構造の簡略化、 各機構 の集約化、 装置全体として小型化、 設置面積の省スペース化、 ワークの移送に要 する時間の短縮化等を達成しつつ、 ワーク Wを所定の処理部に高精度に移載する ことができ、 又、 多種のワーク Wに対応させることができ、 種類の多い電子部品 等の生産 1·生を向上させることができる。 産業上の利用可能性

以上述べたように、 本発明の吸着ヘッド装置は、 比較的小さい部品等を所定の 位置から他の位置に移載することを必要とする分野であれば、 半導体製造の分野 は勿論のこと、 その他の電子機器等の部品の製造ライン、 あるいは、 その他の機 械あるいは電子部品関連の製造ライン等においても有用である。

7

Claims

請 求 の 範 囲

1 . ワークを吸着する吸着パッドと、

前記吸着パッドに吸引力を生じさせる吸引発生機構と、

前記吸着パッドを下端に保持して上下動するシャフトと、

前記シャフトを昇降させる昇降機構と、

前記吸着パッドに吸着されたワークを略水平方向から挟持する挟持機構と、 前記挟持機構によりワークを挟持した後に、 前記吸着パッドによる吸着を一旦 解除して再び吸着させるように前記吸引発生機構を駆動制御する制御手段と、 を含む、 吸着へッド装置。

2 . 前記制御手段は、 前記吸着パッドによる吸着を解除するべく前記吸 引発生機構の吸引動作を停止させた後に、 前記昇降機構を駆動して前記シャフト を一旦上昇させる、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の吸着へッド装置。

3 . 前記制御手段は、 前記吸着パッドによる吸着を解除するべく、 ヮー クに対してブローするように前記吸引発生機構を駆動制御する、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の吸着へッド装置。

4 . 前記昇降機構は、 上下方向に伸長する軸線回りに回転して上下方向 にカム作用を及ぼす回転カムと、 前記シャフトに連結されると共に前記回転カム に係合するフォロワ一と、 を含む、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の吸着へッド装置。

5 . 前記挟持機構は、 水平方向に往復動してお互いに近接及び離隔する 少なくとも一対の挟持アームと、 前記少なくとも一対の挟持アームを水平駆動す

8 る駆動機構と、 を含む、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の吸着へッド装置。

6 . 前記駆動機構は、 水平面内において回転し前記少なくとも一対の挟 持アームに対してお互いに近接及び離隔するカム作用を及ぼすカム溝を有する円 板カムを含む、

ことを特徴とする請求の範囲第 5項に記載の吸着へッド装置。

7 . 前記挟持機構は、 略水平方向に伸長する軸線回りに揺動してお互い に近接及び離隔する少なくとも一対の揺動アームと、 前記シャフトが下降すると きに離隔及び上昇するときに近接するように前記少なくとも一対の揺動アームを 揺動させる駆動機構と、 を含む、

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の吸着へッド装置。