WO2014112037A1 - 吸着装置 - Google Patents

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negative pressure
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valve body
hole
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Inventor
茂 河田
昇 新開
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株式会社メイコー
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B25J15/0625—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum provided with a valve
    • B25J15/0633—Air-flow-actuated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum

Definitions

  • the present invention relates to a suction device for sucking and holding a substrate.
  • a suction device that sucks and holds a plate material such as a substrate is used (for example, see Patent Document 1).
  • An adsorption device like patent document 1 adsorbs and holds a board material using negative pressure by attracting air.
  • the suction device of Patent Document 1 includes a valve body that is freely movable in a sucked hole, and the valve body is held by a negative pressure on a plate member by using an operation in which the valve body is acted on by gravity. I am trying.
  • the present invention has been made in consideration of the above-described prior art, and reliably sucks and holds a suction target regardless of the air suction direction with respect to the plate material (substrate) that is the suction target. It is an object of the present invention to provide an adsorption device capable of performing the above.
  • an adsorbing portion that is in contact with an object to be adsorbed and has a plurality of suction holes, a side wall that forms a substantially sealed negative pressure chamber in cooperation with the adsorbing portion, and A top wall, a pin-shaped valve body extending from the negative pressure chamber into the suction hole, and a part of the valve body and a part of the inner wall of the suction hole by sliding the valve body through the suction hole
  • the valve body has a root portion that is one end located in the negative pressure chamber, and the root portion is in the negative pressure chamber.
  • An adsorbing device characterized in that the adsorbing device is fixed to a flexible plate-shaped flexible body that is bridged between the side walls and fixed, and the flexible body has a plurality of through holes.
  • the diameter of the opening of the suction hole exposed on the suction object side is 2 mm or less.
  • the distance between the axes of the suction holes is 3 mm or less.
  • the valve body since the valve body has a pin shape and its root portion is fixed in the negative pressure chamber, the valve body does not move freely in the suction hole due to gravity. Therefore, it is possible to prevent the valve body from moving due to gravity and blocking the suction hole by the blocking portion, regardless of the direction of air suction with respect to the plate material (substrate) that is the suction target. For this reason, the suction object can be reliably sucked and held. Even if the suction target has a portion (communication part) that communicates with the suction hole and communicates with the outside of the suction target, the root of the valve element is fixed to the flexible body having flexibility.
  • the flexible body bends to move the valve body, and the suction hole is closed at the closed portion, so that the negative pressure in the negative pressure chamber can be maintained and the suction target can be reliably sucked and held.
  • the flexible body is provided with a plurality of through holes, the negative pressure chamber is not blocked by the flexible body, and the suction path from the suction pump to the suction hole can be reliably ensured. It is possible to suction and hold the object to be sucked with certainty.
  • the suction force of each suction hole can be reduced by setting the hole diameter of the opening to 2 mm or less. For this reason, even if the suction target object is stacked and the suction hole and another suction target object positioned further outside communicate with each other via the communication portion, the other suction target object is not sucked. . Therefore, the handleability is improved. It has also been confirmed that by using such a small-diameter suction hole, suction traces through the suction hole do not occur even with a thin glass substrate.
  • the suction holes become dense by setting the interval between the axes of the suction holes to 3 mm or less. By making such an interval, it has been confirmed that even if there are a large number of communication parts in the adsorption object, it can be applied to the adsorption object and sucked and held.
  • the suction device 1 has a suction part 2, a side wall 3, and a top wall 4.
  • the suction part 2 has a three-layer structure in which sheet materials 5, 6, and 7 are stacked.
  • Each sheet material 5, 6, 7 has a plurality of through holes penetrating the sheet materials 5, 6, 7, and these through holes communicate with each other to form a suction hole 8. Therefore, a plurality of suction holes 8 are formed in the suction portion 2.
  • the sheet materials 5 and 6 are formed of, for example, an acrylic plate material.
  • the sheet material 7 is preferably a rubber sheet made of rubber since the substrate 9 which is an object to be sucked and held contacts the sheet material 7.
  • the side wall 3 and the top wall 4 form a substantially sealed negative pressure chamber 10 in cooperation with the suction portion 2.
  • the side walls 3 are opposed to each other to form four sides, the top wall 4 is disposed at one end, and the suction portion 2 is disposed at the other end to form a box.
  • the top wall 4, the side wall 3, and the sheet materials 5 and 6 are fastened and fixed to each other by bolts 11, for example.
  • the sheet material 7 is bonded and fixed to the sheet material 6, for example.
  • the inside of the box thus formed becomes the negative pressure chamber 10.
  • a connecting pipe 12 is passed through the top wall 4, and the negative pressure chamber 10 communicates with a suction pump (not shown) through the connecting pipe 12. By operating the suction pump, the air in the negative pressure chamber 10 is sucked and the negative pressure chamber 10 can be brought into a negative pressure state.
  • a pin-shaped valve body 13 is disposed in the suction hole 8.
  • the valve body 13 can slide in the suction hole 8 in the axial direction of the suction hole 8.
  • a root portion 13 a that is one end portion of the valve body 13 is disposed in the negative pressure chamber 10.
  • a distal end portion 13 b which is the other end portion of the valve body 13 is disposed in the suction hole 8. That is, the valve body 13 extends from the negative pressure chamber 10 into the suction hole 8.
  • the distal end portion 13b has an enlarged diameter portion 14 that gradually increases in diameter toward the distal end.
  • the suction hole 8 (the through hole formed in the sheet material 5 in the figure) has a diameter-enlarged portion 15 that gradually increases in diameter toward the distal end portion 13 side of the valve body 13.
  • a flexible body 17 is bridged and fixed between the opposing side walls 4.
  • the flexible body 17 has flexibility, and for example, a rubber sheet, a leaf spring, or a resin-based plate material can be used. Both ends of the flexible body 17 are screwed to the side wall 4 using screws 18, for example.
  • a plurality of through holes 19 are formed in the flexible body 17 at appropriate intervals.
  • the sheet material 9 of the suction portion 2 is first brought into contact with the substrate 9.
  • the above-described suction pump is operated to suck the air in the negative pressure chamber 10.
  • the opening 8 a exposed to the substrate 9 side of the suction hole 8 is closed by the substrate 9, so that the air flow sucked by the suction pump is as indicated by an arrow A. That is, the suction hole 8 passes between the suction hole 8 and the valve body 13 and flows out of the negative pressure chamber 10 through the through hole 19 of the flexible body 17. Thereby, the inside of the negative pressure chamber 10 becomes a negative pressure.
  • the suction device 1 can suck and hold the substrate 9.
  • the substrate 9 can be sucked and held regardless of the direction of suction of the air in the suction hole 8 with respect to the substrate 9. That is, as shown in FIG. 2, the opening 8a may be directed downward, and can be oriented at any angle, either horizontally or upward. This is because the valve body 13 is pin-shaped and its root portion 13a is fixed in the negative pressure chamber 10, so that the valve body 13 does not move freely in the suction hole 8 due to gravity. Since the valve body 13 is not acted on by gravity, even if suction is performed with the opening 8a facing upward, the valve body does not drop by gravity and form the closed portion 16.
  • the valve body 13 is prevented from moving due to gravity and blocking the suction hole 8 by the closing portion 16 regardless of the direction of air suction with respect to the plate material (substrate 9) that is an adsorption target. For this reason, the substrate 9 can be reliably sucked and held.
  • the flexible body 17 is slightly bent during suction and the valve body 13 moves to the negative pressure chamber 10 side, the valve body 13 is negative until the closed portion 16 is formed because the inside of the negative pressure chamber 10 is in a vacuum state. It does not move to the pressure chamber 10 side.
  • the substrate 9 is subjected to various processing.
  • it is the through hole 20 which penetrates the board
  • the flexible body 17 since the flexible body 17 has flexibility, the flexible body 17 is further bent by the suction action of the suction pump, and the valve body 13 is moved to the negative pressure chamber 10 side. Thereby, the enlarged diameter part 14 and the enlarged diameter part 15 closely_contact
  • the above-described through hole 20 is an example of a portion (communication portion) in which shape processing is performed on the substrate 9 and an air flow path is secured between the communication portion 8 and the outside of the substrate 9.
  • a communication portion there is a V-cut that cuts a portion of the substrate in the substrate manufacturing process into a halfway depth of the substrate. Even if the opening 8 a is arranged in the V-cut portion, the flexible body 17 is bent to form the closing portion 16, and the negative pressure state in the negative pressure chamber 10 is maintained.
  • the suction holding operation can be performed without considering the position of the communication portion formed on the substrate 9, which is efficient. Further, the amount of deflection can be changed by changing the material or the like of the flexible body 17.
  • the opening 8a of the suction hole 8 is exposed on the side of the substrate 9 that is the suction object of the sheet material 7 that the suction part 2 has.
  • the hole diameter d of the opening 8a is preferably 2 mm or less.
  • the interval between the axes of the suction holes 8 is preferably 3 mm or less.
  • the suction holes 8 become dense. By making such an interval, it has been confirmed that even if there are a large number of the communication parts 20 in the suction object 9, it can be applied to the suction object 9 and sucked and held.
  • SYMBOLS 1 Adsorption apparatus, 2: Adsorption part, 3: Side wall, 4: Top wall, 5: Sheet material, 6: Sheet material, 7: Sheet material, 8: Suction hole, 8a: Opening part, 9: Substrate (Adsorption object) Material), 10: negative pressure chamber, 11: bolt, 12: connecting pipe, 13: valve body, 13a: root portion, 13b: tip portion, 14: enlarged diameter portion, 15: enlarged diameter portion, 16: closed portion, 17: Flexible body, 18: Screw, 19: Through hole, 20: Through hole (communication part)

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Abstract

吸着装置(1)は、吸着対象物(9)に当接し、複数の吸引孔(8)が形成された吸着部(2)と、吸着部(2)と協働して負圧室(10)を形成する側壁(3)及び天壁(4)と、負圧室(10)から吸引孔(8)内に延びるピン形状の弁体(13)と、弁体(13)が吸引孔(8)内をスライドすることにより弁体(13)の一部と吸引孔(8)の内壁の一部とが密接して吸引孔(8)を閉塞する閉塞部(16)とを備え、弁体(13)は、負圧室(10)に位置する一方の端部である根元部(13a)を有し、根元部(13a)は、負圧室(10)内で側壁(3)間に架け渡されて固定された可撓性を有する板形状の可撓体(17)に固定され、可撓体(17)は、複数の貫通孔(19)を有している。

Description

吸着装置
　本発明は、基板を吸着して保持するための吸着装置に関する。
　基板製造プロセスにおいて基板を取り扱う際、基板のような板材を吸着保持する吸着装置が用いられている（例えば特許文献１参照）。特許文献１のような吸着装置は、空気を吸引することで負圧を利用して板材を吸着保持する。具体的には、特許文献１の吸着装置は、吸引される孔内に自由移動可能な弁体を備え、この弁体が重力により作用される動作を利用して板材への負圧による保持を図っている。
特開２００５－２８４８９号公報
　しかしながら、上記のような重力の作用を利用する場合、吸引孔が下向きの場合のみしか使用できない。板材を上側にして上向きにすると、弁体が重力により下がって負圧室と板材との間を弁体が塞いでしまい、板材を吸引保持することができない。
　本発明は、上記従来技術を考慮してなされたものであり、吸着対象物たる板材（基板）に対する空気の吸引方向がどのような向きであっても、吸着対象物を確実に吸引保持することができる吸着装置を提供することを目的とする。
　前記目的を達成するため、本発明では、吸着対象物に当接し、複数の吸引孔が形成された吸着部と、該吸着部と協働して略密閉された負圧室を形成する側壁及び天壁と、前記負圧室から前記吸引孔内に延びるピン形状の弁体と、該弁体が前記吸引孔内をスライドすることにより前記弁体の一部と前記吸引孔の内壁の一部とが密接して前記吸引孔を閉塞する閉塞部とを備え、前記弁体は、前記負圧室に位置する一方の端部である根元部を有し、該根元部は、前記負圧室内で前記側壁間に架け渡されて固定された可撓性を有する板形状の可撓体に固定され、前記可撓体は、複数の貫通孔を有していることを特徴とする吸着装置を提供する。
　好ましくは、前記吸着対象物側に露出した前記吸引孔の開口部の孔径は２ｍｍ以下である。
　好ましくは、前記吸引孔の軸線間の間隔は３ｍｍ以下である。
　本発明によれば、弁体をピン形状としてその根元部が負圧室内で固定されているので、重力により弁体が吸引孔内を自由に移動することはない。したがって、吸着対象物たる板材（基板）に対する空気の吸引方向がどのような向きであっても、弁体が重力により移動して閉塞部により吸引孔を塞ぐことを防止できる。このため、吸着対象物を確実に吸引保持することができる。また、吸着対象物に吸引孔と連通して吸着対象物の外部と連通する部分（連通部）があっても、弁体の根元部は可撓性を有する可撓体に固定されているため、吸引時に可撓体が撓んで弁体を移動させ、閉塞部にて当該吸引孔を閉塞するので負圧室内の負圧を維持して確実に吸着対象物を吸引保持することができる。また、可撓体には複数の貫通孔が設けられているので、負圧室が可撓体にて塞がれることはなく、吸引ポンプから吸引孔までの吸引経路を確実に確保することができ、やはり確実に吸着対象物を吸引保持することができる。
　また、開口部の孔径を２ｍｍ以下とすることで、個々の吸引孔の吸着力を低減させることができる。このため、吸着対象物が重ねられていて、吸引孔とさらに外側に位置する他の吸着対象物とが上記連通部を介して通じていたとしても、他の吸着対象物を吸引することはない。したがって、取り扱い性が向上する。また、このような小径の吸引孔とすることで、薄いガラス基板であっても吸引孔を介した吸引痕が発生しないことを確認している。
　また、吸引孔の軸線間の間隔を３ｍｍ以下とすることで、吸引孔が密になる。このような間隔にすることで、吸着対象物に上記連通部が多数あったとしても当該吸着対象物に適用して吸引保持することが可能であることを確認している。
本発明に係る吸着装置の一例を示す概略図である。 本発明に係る吸着装置の一例を示す拡大概略図である。 吸着部の概略図である。
　図１及び図２に示すように、本発明に係る吸着装置１は、吸着部２、側壁３、及び天壁４を有している。この例では、吸着部２はシート材５、６、７を重ねた３層構造となっている。それぞれのシート材５、６、７には当該シート材５、６、７を貫通する貫通孔が複数形成され、これら貫通孔が互いに連通して吸引孔８を形成している。したがって、吸着部２には吸引孔８が複数形成されている。シート材５、６は例えばアクリル製の板材で形成される。シート材７は吸引保持すべき吸着対象物たる基板９が当接するため、ゴム製のゴムシートであることが好ましい。
　側壁３及び天壁４は、吸着部２と協働して略密閉された負圧室１０を形成している。具体的には、側壁３をそれぞれ対向させて４辺を形成し、一方の端部に天壁４を配し、他方の端部に吸着部２を配して箱体を形成する。天壁４、側壁３、シート材５、６は例えばボルト１１により互いに締結されて固定される。シート材７はシート材６に例えば接着されて固定される。このようにして形成された箱体の内部が負圧室１０となる。天壁４には接続管１２が貫通されていて、この接続管１２を介して負圧室１０は吸引ポンプ（不図示）と連通する。吸引ポンプを作動させることにより、負圧室内１０の空気は吸引されて負圧室１０内を負圧状態とすることができる。
　吸引孔８内にはピン形状の弁体１３が配設されている。この弁体１３は吸引孔８内を吸引孔８の軸方向にスライド可能である。弁体１３の一方の端部である根元部１３ａは負圧室１０内に配設されている。弁体１３の他方の端部である先端部１３ｂは吸引孔８内に配設されている。すなわち、弁体１３は負圧室１０から吸引孔８内に延びている。先端部１３ｂは先端に向けて徐々に拡径する拡径部１４を有している。一方で、吸引孔８（図ではシート材５に形成された貫通孔）は弁体１３の先端部１３側に向けて徐々に拡径する拡径部１５を有している。弁体１３が根本部１３ａ側にスライドすると、弁体１３の一部である拡径部１４と吸引孔８の一部である拡径部１５とが密接する。このように拡径部１４、１５が密接することで閉塞部１６が形成され、閉塞部１６が形成された吸引孔８は閉塞されて空気の流通が遮断される。
　対向する側壁４間には可撓体１７が架け渡されて固定されている。可撓体１７は可撓性を有し、例えばゴムシートや板ばね、あるいは樹脂系の板材を用いることができる。可撓体１７の両端は例えば側壁４に対してねじ１８を用いてねじ止めされる。可撓体１７には、適当な間隔で複数の貫通孔１９が形成される。
　このような吸着装置１を用いて吸着対象物たる基板９を吸引保持する場合、まず基板９に対して吸着部２のシート材９を当接する。この状態で上述した吸引ポンプを作動させ、負圧室１０内の空気を吸引する。図２に示すように、基板９により吸引孔８の基板９側に露出する開口部８ａが塞がれるので、吸引ポンプによって吸引される空気の流れは矢印Ａで示すとおりになる。すなわち、吸引孔８から吸引孔８と弁体１３との間を通り、可撓体１７の貫通孔１９を通って負圧室１０から流出する。これにより負圧室１０内は負圧となる。このときは、吸引ポンプから基板９までの吸引空気の流路が確保されているので、吸着装置１にて基板９を吸引保持することができる。
　さらにいえば、基板９に対する吸引孔８内の空気の吸引方向がどのような向きであっても基板９を吸引保持可能である。すなわち、図２に示すように開口部８ａを下向きにしてもよいし、横向きでも上向きでもどのような角度の向きでも可能である。これは、弁体１３をピン形状としてその根元部１３ａを負圧室１０内で固定したので、重力により弁体１３が吸引孔８内を自由に移動することがないためである。弁体１３が重力により作用されないので、開口部８ａを上向きにして吸引しても、弁体が重力で下がって閉塞部１６を形成することはない。したがって、吸着対象物たる板材（基板９）に対する空気の吸引方向がどのような向きであっても、弁体１３が重力により移動して閉塞部１６により吸引孔８を塞ぐことを防止できる。このため、基板９を確実に吸引保持することができる。なお、吸引時に可撓体１７が多少撓んで弁体１３が負圧室１０側に移動するが、負圧室１０内が真空状態のため閉塞部１６を形成するほどまでは弁体１３は負圧室１０側に移動しない。
　一方で、基板９には様々な加工が施されている。例えば、基板９を貫通するスルーホール２０である（図１参照）。このようなスルーホール２０がある場合、上述したように弁体１３が固定されていると基板９の外部から空気が吸引孔８内に流入することになるため、負圧室１０内の負圧が維持されず、基板９の吸引保持が不安定となってしまう。しかしながら可撓体１７が可撓性を有しているため、吸引ポンプの吸引作用により可撓体１７がさらに撓み、弁体１３を負圧室１０側に移動させる。これにより、拡径部１４と拡径部１５とが密接して閉塞部１６が形成される。したがって負圧室１０内は負圧状態が維持されて真空状態となり、他の吸引孔８によって基板９を吸引保持できる。
　上述したスルーホール２０は、基板９に形状加工が施されて連通部８と基板９の外部との間に空気の流通経路が確保されている部分（連通部）としての一例である。このような連通部としては、他に基板製造プロセスにおいて基板を分割する部分に基板の途中深さまで切れ込みを入れるＶカットがある。このＶカット部分に開口部８ａが配されても、可撓体１７が撓んで閉塞部１６が形成され、負圧室１０内の負圧状態は維持される。このように連通部に配される吸引孔８に挿通された弁体１３のみをスライドさせるため、根本部１３ａが固定された周囲に貫通孔１９を設けることが好ましい。これにより、当該弁体１３のみを確実にスライド移動させることができる。また、このような弁体１３の移動は吸引時に自動的に行われるので、基板９に形成された連通部の位置を考慮することなく吸引保持作業を行うことができ、効率的である。また、可撓体１７の材質等を変更することでたわみ量を変更できる。
　図３に示すように、吸着部２が有するシート材７は、吸着対象物たる基板９側には吸引孔８の開口部８ａが露出している。この開口部８ａの孔径ｄは２ｍｍ以下であることが好ましい。開口部８ａの孔径を２ｍｍ以下とすることで、個々の吸引孔８の吸着力を低減させることができる。このため、吸着対象物たる基板９が重ねられていて、吸引孔８とさらに外側に位置する他の吸着対象物とが上記連通部２０を介して通じていたとしても、他の吸着対象物９を吸引することはない。したがって、取り扱い性が向上する。また、このような小径の吸引孔８とすることで、吸着対象物９が薄いガラス基板であっても吸引孔８を介した吸引痕が発生しないことを確認している。
　また、図３に示すように、吸引孔８の軸線間の間隔は３ｍｍ以下であることが好ましい。吸引孔８の軸線間の間隔ｐを３ｍｍ以下とすることで、吸引孔８が密になる。このような間隔にすることで、吸着対象物９に上記連通部２０が多数あったとしても当該吸着対象物９に適用して吸引保持することが可能であることを確認している。
１：吸着装置、２：吸着部、３：側壁、４：天壁、５：シート材、６：シート材、７：シート材、８：吸引孔、８ａ：開口部、９：基板（吸着対象物）、１０：負圧室、１１：ボルト、１２：接続管、１３：弁体、１３ａ：根元部、１３ｂ：先端部、１４：拡径部、１５：拡径部、１６：閉塞部、１７：可撓体、１８：ねじ、１９：貫通孔、２０：スルーホール（連通部）

Claims (3)

  1. 　吸着対象物に当接し、複数の吸引孔が形成された吸着部と、
    　該吸着部と協働して略密閉された負圧室を形成する側壁及び天壁と、
    　前記負圧室から前記吸引孔内に延びるピン形状の弁体と、
    　該弁体が前記吸引孔内をスライドすることにより前記弁体の一部と前記吸引孔の内壁の一部とが密接して前記吸引孔を閉塞する閉塞部と
    を備え、
    　前記弁体は、前記負圧室に位置する一方の端部である根元部を有し、
    　該根元部は、前記負圧室内で前記側壁間に架け渡されて固定された可撓性を有する板形状の可撓体に固定され、
    　前記可撓体は、複数の貫通孔を有していることを特徴とする吸着装置。
  2. 　前記吸着対象物側に露出した前記吸引孔の開口部の孔径は２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
  3. 　前記吸引孔の軸線間の間隔は３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の吸着装置。
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