WO2023243674A1 - ワーク保持装置 - Google Patents

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WO2023243674A1
WO2023243674A1 PCT/JP2023/022156 JP2023022156W WO2023243674A1 WO 2023243674 A1 WO2023243674 A1 WO 2023243674A1 JP 2023022156 W JP2023022156 W JP 2023022156W WO 2023243674 A1 WO2023243674 A1 WO 2023243674A1
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WO
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adhesive
base material
workpiece
strip
holding
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PCT/JP2023/022156
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French (fr)
Inventor
宏光 小野寺
Original Assignee
株式会社クリエイティブテクノロジー
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or adjusting assemblages of electric components
    • H05K13/04—Mounting of components, e.g. of leadless components

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece holding device using a self-adhesive adhesive holding material, and more specifically, it is capable of holding even relatively heavy workpieces, and does not impose any load on the held workpieces.
  • the present invention relates to a work holding device that can be removed at any time.
  • vacuum chucks that use vacuum suction force to hold the workpieces, or electrostatic chucks that use electrostatic suction force to hold the workpieces are used. is being used.
  • the adhesive surface of the adhesive tape is pressed from above with a pressing block to adhere the electronic component (workpiece), and then the pressing block is raised while holding the electronic component, and at that time, the electronic component (workpiece) is raised while holding the electronic component.
  • An electronic component transfer head has been proposed that peels off the electronic component by bringing the peripheral edge of the component into contact with a guide member to prevent the electronic component itself from rising (see Patent Document 2).
  • the workpiece is made to stick while supplying adhesive tape between the supply side tape holder and the collection side tape holder, and after the workpiece is stuck, an excitation rotor having an eccentric cam located above the sticky area is moved up and down.
  • a picking device has been proposed in which the workpiece is peeled off while being shaken off (see Patent Document 3).
  • a workpiece is held by a holding means having an adhesive coating layer coated with an adhesive, and then, when releasing the workpiece, a plurality of air is positioned above the holding means and can be inflated with air.
  • An apparatus has been proposed in which a workpiece is separated from an adhesive coating layer by inflating a chamber while curving a holding means (see Patent Document 4).
  • a self-adhesive adhesive layer is laminated on the surface of an endless belt, and this is used as a belt conveyor using a driving roller and a driven roller to convey a workpiece that is adhesively held by the adhesive layer.
  • a device has been proposed (see Patent Document 5).
  • the holding power (adhesive force) to the work can be increased by ensuring as much adhesive surface as possible to the work.
  • a workpiece can be held adhesively by a self-adhesive adhesive layer, or partially cross-linked as described in Patent Document 4.
  • a self-adhesive adhesive layer or partially cross-linked as described in Patent Document 4.
  • the smaller the adhesive force the more limited the workpieces that can be held.
  • the adhesive holding surface that adheres the work may bend or twist, causing the work to fall. Therefore, there is a trade-off between increasing the adhesion holding power of the workpiece and making it possible to separate the workpiece with as little load as possible.
  • the inventors of the present invention have conducted intensive studies on means that can securely hold the workpiece and also separate the workpiece without applying any load to the workpiece.
  • the adhesive holding part of the strip-shaped base material with the adhesive retaining material is attached while supporting the strip-shaped base material with the load receiving plate.
  • the adhesive holding part of the strip base material is curved along the roll surface of the moving roller when separating the workpieces by using a flat adhesive holding surface to hold the workpiece adhesively.
  • the present invention was completed based on the discovery that this can be done.
  • an object of the present invention is to provide a workpiece holding device that can hold a workpiece with sufficient adhesive force and can separate the held workpiece without applying any load.
  • the present invention is a workpiece holding device using a self-adhesive adhesive holding material, A flexible band-shaped base material having an adhesive holding part to which the adhesive holding material is attached, a moving roller having a roll surface, and a load that supports from below at least a part of the band-shaped base material holding a workpiece by the adhesive holding part.
  • a catch plate and Equipped with The strip-shaped base material is wound around the roll surface of the moving roller with the adhesive holding part on the outside, and by the movement of the moving roller, (I) the adhesive holding part of the strip-shaped base material is turned into a flat adhesive holding surface and the workpiece is and (II) the adhesive holding portion of the strip-shaped base material can be curved along the roll surface of the moving roller to enable the workpiece to be peeled off.
  • the load receiving plate prevents the strip base material from deflecting due to the weight of the workpiece.
  • an adhesive member having adhesiveness is interposed between the load receiving plate and the strip-shaped base material.
  • the strip-shaped base material is wound around the roll surface of the moving roller with the adhesive holding portion facing outward, thereby making it possible to hold and separate (peel off) the workpiece.
  • the adhesive holding portion of the strip-shaped base material is made into a flat adhesive holding surface, making it possible to hold the workpiece; and
  • the adhesive holding portion of the strip-shaped base material can be curved along the roll surface of the moving roller to enable peeling off of the workpiece.
  • the configuration of a specific device that forms such a work holding device is not particularly limited, but preferably the following embodiments can be exemplified.
  • a flexible band-shaped base material (first band-shaped base material) having an adhesive holding part to which a self-adhesive adhesive holding material is attached; a load receiving plate that supports from below at least a portion of the first strip base material holding the workpiece with the adhesive holding portion; a telescoping device having a telescoping rod having a movable roller having a roll surface at its tip; a box-shaped casing with an open bottom and including a storage chamber in which the first strip-shaped base material and the expansion/contraction device are accommodated; Equipped with The first strip-shaped base material is wound around the roll surface of the moving roller in the expansion and contraction device with the adhesive holding part outside, one end of the first strip-shaped base material is fixed, and the other end of the first strip-shaped base material is It is attached to be tensionable via a tensile elastic member, and by stretching the rod of the (i-1) expansion device and pushing out the moving roller, the adhesive holding portion of the first strip base material is made into a flat
  • the adhesive holding portion of the first strip base material is curved along the roll surface of the moving roller, and the workpiece is It makes it possible to peel off the
  • the load receiving plate is provided with an opening hole for exposing the adhesive holding material when holding the workpiece with the adhesive holding part of the first strip-shaped base material, and closes the lower part of the box-shaped casing. Work holding devices can be mentioned.
  • the work holding device in the first embodiment uses a telescoping device that has a telescoping rod with a moving roller at its tip.
  • the above-mentioned first strip-shaped base material is wound around the movable roller of this expansion and contraction device, and these are housed in the storage chamber of the box-shaped housing, one end of the first strip-shaped base material is fixed, and the other end is fixed with a tensile elastic member. attached so that it can be pulled through.
  • the first strip-shaped base material wound around the moving roller is placed so that the adhesive holding portion is on the outside, and the adhesive holding portion is curved along the roll surface of the moving roller. Further, at this time, the rod of the telescoping device is kept contracted so that this state becomes a steady position.
  • the adhesive holding part of the band-shaped base material is moved in the extrusion direction of the rod as the moving roller moves as in (i-1) and (ii-1) above.
  • Any material may be used as long as it has a parallel adhesive holding surface or the adhesive holding part of the strip base material can be curved along the roll surface of the moving roller.
  • the material is not particularly limited, but for example, it may be made of resin.
  • a base material resin film
  • a metal base material or a base material made of paper, cloth, etc. can be used.
  • the adhesive retaining material has self-adhesive properties. This is different from an adhesive tape in which an adhesive is applied to a base material such as cellophane, and the adhesive holding material itself has adhesiveness (self-adhesiveness). Therefore, with adhesive tape, if it is peeled off from the object (workpiece) after being pasted, the adhesive strength of the adhesive decreases and it cannot be used repeatedly, but with self-adhesive adhesive holding material, the workpiece can be held and pulled Peeling can be repeated. At that time, by cleaning the surface, further repeated use becomes possible.
  • Such self-adhesive adhesive holding materials are preferably made of resin such as silicone rubber, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), butyl rubber, fluororesin, urethane resin, acrylic resin, etc. can be mentioned.
  • resin such as silicone rubber, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), butyl rubber, fluororesin, urethane resin, acrylic resin, etc.
  • van der Waals force which is a type of intermolecular force
  • the tensile elastic member attached to one end of the first strip base material is capable of receiving the tensile load from the first strip base material as the moving roller moves in (i-1) above.
  • examples include tension springs (tension coil springs) and rubber.
  • the extensible device has an extensible rod with a moving roller at its tip, and is capable of the operations (i-1) and (ii-1) above.
  • a cylinder device having a piston rod that is extendably supported by a cylinder body or a known device such as an electric actuator with a ball screw attached to a stepping motor may be used. can do.
  • the movable roller provided at the tip of a rod such as a piston rod or a ball screw may be provided with a roll surface around which the first strip base material is wound, and the movable roller provided in the above (i-1) and (ii-1).
  • the moving roller itself may rotate, or may slide on the first strip-shaped substrate without rotating.
  • the load receiving plate supports the first strip-shaped base material holding the workpiece from below with its adhesive holding surface.
  • the degree of adhesive holding will vary depending on the type and size of the workpiece, but depending on the weight of the workpiece, the adhesive holding surface of the first strip-shaped base material will adhere to the workpiece. Deflection occurs. Therefore, in the workpiece holding device according to the first embodiment, when holding the workpiece on the adhesive holding surface of the first strip-shaped base material, a predetermined opening hole is provided so that the adhesive holding material is exposed, and an open box-shaped Cover the bottom of the casing with a load receiving plate.
  • the adhesive holding material forming the adhesive holding surface protrudes from the opening hole to adhesively hold the workpiece, and at the same time prevents the first strip-shaped base material from deflecting.
  • downward means below in the vertical direction with respect to the ground in a state where the workpiece holding device is installed
  • upward means above in the vertical direction.
  • an adhesive member having adhesiveness may be interposed between the load receiving plate and the first band-shaped base material.
  • This adhesive member may be provided on the load receiving plate side or may be provided on the first band-shaped base material side.
  • an adhesive material instead of providing an adhesive member between the load receiving plate and the first strip base material, an adhesive material may be used as the first strip base material. In that case as well, an adhesive retaining material is separately provided on the first strip-shaped base material to form an adhesive retaining portion.
  • a flexible second band-shaped base material having at least two adhesive holding parts attached with an adhesive holding material;
  • Two moving rollers are provided, each having a roller shaft that enables parallel movement within a frame having a guide rail, and having a roll surface, the respective roller axes being spaced apart from each other within the frame.
  • a moving roller device supported at both ends of the frame via a tensile elastic member; an elevating device that is installed upright within the movable roller device and has a fixing jig that is movable up and down along the elevating axis; a load receiving plate that supports from below at least a part of the strip-shaped base material holding the workpiece with the adhesive holding part; Equipped with The second strip-shaped base material is wound around the roll surfaces of two moving rollers in the moving roller device with the adhesive holding portion outside, and both ends of the second strip-shaped base material are fixed to fixing jigs of the lifting device.
  • the two adhesive holding parts form an adhesive holding surface flush with each other to enable holding of the workpiece
  • the two adhesive holding parts are curved along the roll surface of each moving roller. to make it possible to peel off the workpiece
  • the load receiving plate is provided with an opening hole for exposing the adhesive holding material when holding the work with the two adhesive holding parts of the second strip base material, and closes the lower part of the frame body.
  • the work holding device in the second embodiment includes a movable roller device that includes two movable rollers in a frame having a guide rail, and a fixed member that is installed upright within the movable roller device and is movable up and down along an elevating axis.
  • the second band-shaped base material is wound around two moving rollers of the moving roller device.
  • the second strip-shaped base material has at least two adhesive holding parts to which adhesive holding materials are attached, and these adhesive holding parts are on the outside, and both ends of the second strip-shaped base material are attached to the lifting device. Each is fixed to a fixing jig.
  • the roller shafts of the two moving rollers are supported at both ends of the frame via tensile elastic members so that the two moving rollers are spaced apart from each other, and the second moving roller is wound around the moving rollers.
  • the strip-shaped base material forms an adhesive holding surface where the two adhesive holding parts are flush with each other in the area provided by the moving rollers spaced apart from each other, and this state becomes a steady position.
  • the above steady position is a state in which the two moving rollers of the (i-2) moving roller device are separated from each other, and the two adhesive holding parts form a flush adhesive holding surface and can hold the workpiece.
  • the fixing jig of the lifting device is lowered below the lifting shaft.
  • the moving roller may be any roller having a roll surface, a roller shaft, and capable of parallel movement along the guide rail of the frame.
  • the moving roller itself may be rotated in the operations (i-2) and (ii-2) above, or it may be one that slides within the frame without rotating.
  • the lifting device is installed upright within the movable roller device and has a fixing jig that can be raised and lowered along the lifting axis, making it possible to perform the operations (i-2) and (ii-2) above. It is something.
  • a lifting device similar to the telescopic device in the first embodiment, for example, a cylinder device having a piston rod that is extendably supported by a cylinder body, or a stepping motor may be used.
  • a known device such as an electric actuator equipped with a ball screw can be used.
  • the same flexible second band-shaped base material and adhesive holding material as those described in the first embodiment can be used.
  • the load receiving plate supports the second band-shaped base material holding the workpiece with its adhesive holding surface from below, and the workpiece is supported with the adhesive holding surface of the second band-shaped substrate.
  • a predetermined opening hole is provided so that the adhesive holding material of at least two adhesive holding parts is exposed when the frame body is held, and the opening at the lower part of the frame body is closed with a load receiving plate.
  • an adhesive member having adhesiveness is interposed between the load receiving plate and the second strip-shaped base material.
  • an adhesive material may be used as the second band-shaped base material. In that case, an adhesive holding material is separately provided on the second strip-shaped base material to form two adhesive holding parts.
  • the workpiece to be adhesively held in the workpiece holding device of the present invention as long as it can be adhesively held with a self-adhesive adhesive holding material, such as semiconductor wafers, glass substrates, etc.
  • a self-adhesive adhesive holding material such as semiconductor wafers, glass substrates, etc.
  • examples include those made of various materials such as metal materials such as aluminum and stainless steel, and resin films. It is also possible to adhesively hold materials, parts, etc. used in the manufacturing process as workpieces.
  • the present invention it is possible to hold a workpiece with sufficient adhesive force, and it is also possible to separate the held workpiece without applying any load. Therefore, for example, even relatively heavy workpieces can be held without falling, and even relatively thin and weak workpieces can be held without scratching or breaking them. It becomes possible to separate the workpieces without having to do so.
  • the workpiece holding device of the present invention adhesively holds the workpiece by the van der Waals force on the surface, it is versatile regardless of the type or shape of the workpiece, and there are no restrictions in terms of equipment. I don't particularly receive it. Therefore, it can be applied to a wide range of applications, such as being used as a workpiece transport device for transporting various types of workpieces, or as part of a robot hand that picks up workpieces.
  • FIG. 1 shows a workpiece holding device X1 according to a first embodiment, in which FIG. 1(a) is an explanatory perspective view from above, and FIG. 1(b) is an explanatory perspective view from below.
  • FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view (A-A cross section in FIG. 1) of the workpiece holding device X1 in a state in which (i-1) the rod of the telescoping device is extended and the moving roller is pushed out.
  • FIG. 3 is an explanatory plan view showing the interior of the storage chamber in the state shown in FIG. 2 with the lid of the box-shaped casing removed.
  • FIG. 1 shows a workpiece holding device X1 according to a first embodiment, in which FIG. 1(a) is an explanatory perspective view from above, and FIG. 1(b) is an explanatory perspective view from below.
  • FIG. 2 is an explanatory cross-sectional view (A-A cross section in FIG. 1) of the workpiece holding device X1 in a state in
  • FIG. 4 shows the situation when the adhesive retaining material in the first strip-shaped base material forms an adhesive retaining surface in relation to the opening hole of the load receiving plate.
  • FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view (A-A cross section in FIG. 1) of the workpiece holding device X1 in a state in which (ii-1) the rod of the telescoping device is contracted and the moving roller is pulled back.
  • FIG. 6 is an explanatory plan view showing the interior of the storage chamber in the state shown in FIG. 5 with the lid of the box-shaped casing removed.
  • FIG. 7(a) is a schematic explanatory diagram showing how the adhesive holding part of the (i-1) strip-shaped base material is made into a flat adhesive-retaining surface, and FIG. FIG.
  • FIG. 3 is a schematic explanatory diagram showing how the adhesive holding portion of the material is curved along the roll surface of the moving roller.
  • FIG. 8 is an explanatory front view of the work holding device X2 in a state in which the two moving rollers of the (i-2) moving roller device are separated from each other.
  • FIG. 9 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of the workpiece holding device X2 in the state shown in FIG.
  • FIG. 10 shows the situation when the adhesive retaining material in the second strip-shaped base material forms an adhesive retaining surface in relation to the opening hole of the load receiving plate.
  • FIG. 11 is an explanatory front view of the work holding device X2 in a state where (ii-2) two moving rollers of the moving roller device are brought close to each other.
  • FIG. 12 is an explanatory longitudinal cross-sectional view of the workpiece holding device X2 in the state of FIG. 11.
  • FIG. 13(a) is a schematic explanatory diagram showing how the two moving rollers of the (i-2) moving roller device are separated from each other, and
  • FIG. It is a schematic explanatory view showing a state in which the tool is raised and two moving rollers of the moving roller device are brought closer to each other.
  • FIG. 1 shows a work holding device X1 that is an example thereof.
  • FIG. 1(a) is an explanatory perspective view from above
  • FIG. 1(b) is an explanatory perspective view from below.
  • a box-shaped housing 4 houses a stretching device 1 having a moving roller around which a first strip-shaped base material is wound, with the adhesive holding portion outside.
  • the box-shaped casing 4 consists of a casing main body 2 with open upper and lower parts, and a lid 3 that closes the upper part, and these form a storage chamber in which the expansion and contraction device 1 and the first strip-shaped base material are accommodated. be done.
  • the lower part of the casing body 2 is made of a 1 mm thick material having an opening hole 5a so that a 2 mm thick self-adhesive adhesive retaining material 6 attached to a first strip base material to be described later is exposed. It is closed by a stainless steel load receiving plate 5.
  • a support plate 8 is attached to the end of a ball guide (linear guide) 7 that assists the expansion and contraction of the rod of the expansion and contraction device 1. Furthermore, a sensor for identifying the origin position of the rod is attached to this box-shaped housing 4 using a mounting jig 9, and a power/signal supply connector for the above-mentioned sensor and a stepping motor to be described later is also attached. It is attached via a metal fitting 10.
  • the telescoping device 1 in the work holding device X1 is formed by a screw (rod) 12 built into a stepping motor 11, and a moving roller 14 is attached to the tip of the screw 12 via a roller attachment jig 13.
  • This roller mounting jig 13 includes a roller shaft 15, and the movable roller 14 is rotatable.
  • the first strip-shaped base material 16 that is wound around the roll surface 14a of the moving roller 14 is made of a PET film with a width of 48 mm, a length of 111 mm, and a thickness of 25 ⁇ m
  • one end of the first strip-shaped base material 16 is made of a PET film having a width of 48 mm, a length of 111 mm, and a thickness of 25 ⁇ m. It is fastened to the lower opening side of the housing body 2 by screws 17 through the screws 17.
  • a tension spring 19 is connected to the other end via a plate member 18, and the other end of the tension spring 19 is attached to the support plate 8.
  • FIG. 4 shows the situation when the adhesive retaining material 6 of the first strip-shaped base material 16 forms an adhesive retaining surface in relation to the opening hole 5a of the load receiving plate 5.
  • the first strip-shaped base material 16 is expanded on the lower side of the housing body 2, and the adhesive holding material 6 that forms the adhesive holding portion of the first strip-shaped base material 16 is flattened in parallel to the extrusion direction of the moving roller 14. Constitutes an adhesive holding surface.
  • FIG. 7(a) This state is schematically shown in FIG. 7(a), in which the adhesive holding material 6 protrudes from the opening hole 5a of the load receiving plate 5, comes into contact with the workpiece W, and the upper surface of the workpiece W is It can be held by the adhesive holding material 6 that forms an adhesive holding surface.
  • the stainless steel load receiving plate 5 since the stainless steel load receiving plate 5 is present, it is possible to prevent the first belt-shaped base material 16 made of PET film from bending due to the weight of the workpiece W. Furthermore, since the adhesive member 20 is interposed between the load receiving plate 5 and the first strip base material 16, movement or deformation of the first strip base material 16 can be prevented even if the workpiece W is conveyed while being held. can be reliably suppressed. In particular, when the work holding device X1 is tilted from the vertical direction, a force other than the vertical direction acts on the first strip base material 16, so that movement and deformation of the first strip base material 16 can be reliably suppressed.
  • FIG. 5 the cross-sectional view of FIG. 5 (same as the case of FIG. 2) and the plan view of FIG. 6 (same as the case of FIG. 3) show (ii-1)
  • the screw 12 is shown contracting and the movable roller 14 is pulled back to the normal position.
  • the adhesive retaining material 6 forming the adhesive retaining portion of the first strip-shaped base material 16 is curved along the roll surface 14a of the moving roller 14, so that the adhesive retaining material 6 protrudes from the opening hole 5a of the load receiving plate 5.
  • the adhesive holding material 6 is released from contact with the workpiece, and the workpiece W adhesively held in the state (i-1) is peeled off (separated) from the adhesive holding part.
  • FIG. 1 the cross-sectional view of FIG. 5 (same as the case of FIG. 2) and the plan view of FIG. 6 (same as the case of FIG. 3) show (ii-1)
  • the screw 12 is shown contracting and the movable roller 14 is pulled back
  • FIGS. 5 and 6 show a state in which the cover material 21 is attached to a part of the workpiece holding device X1.
  • FIGS. 8 and 9 show a work holding device X2, which is an example thereof.
  • FIG. 8 is a front view seen from the front
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view.
  • This work holding device It has a lifting device 37 equipped with a fixing jig 36 that can be moved up and down. Further, four metal supports 38 are erected at the four corners of the frame 31 of the moving roller device 33, and a ceiling plate 39 is attached to the tip side thereof.
  • the frame 31 has a guide rail 40, and the roller shaft 41 of each moving roller 32 is movable in parallel along the guide rail 40.
  • tension springs 42 are attached to both ends of the roller shafts 41 of these moving rollers 32, respectively, and the other end of each tension spring 42 is connected to an end of the frame 31.
  • the two moving rollers 32 are spaced apart from each other within the frame 31.
  • the elevating device 36 is installed at the center of the moving roller device 33, and two linear guides 43 are provided in parallel with the screws 35 to assist in elevating the fixing jig 36.
  • a flexible second band-shaped base material 44 formed of a PET film with a width of 49 mm, a length of 149 mm, and a thickness of 25 ⁇ m is wound around the moving roller 32 of the moving roller device 33. Both ends of the base material 44 are fixed to a fixing jig 36 of a lifting device 37 via guide rolls 46.
  • the second band-shaped base material 44 made of this PET film has two adhesive holding parts to which a self-adhesive adhesive holding material 45 with a thickness of 2 mm is attached, and the lower part of the frame 31 is The adhesive holding material 45 of the second strip-shaped base material 44 is covered with a stainless steel load receiving plate 47 having a thickness of 1 mm and having an opening hole so as to be exposed.
  • a stainless steel load receiving plate 47 having a thickness of 1 mm and having an opening hole so as to be exposed.
  • the fixing jig 36 of the lifting device 37 is lowered, and the movable rollers 32 are in a normal position separated from each other.
  • the adhesive holding materials 45 in the adhesive holding portion form adhesive holding surfaces that are flush with each other. Note that this work holding device X2 can be covered with a cover material 48.
  • FIG. 10 shows how the adhesive retaining material 45 of this second strip-shaped base material 44 forms an adhesive retaining surface in relation to the opening hole 47a of the load receiving plate 47. That is, the PET film constituting the second strip-shaped base material 44 is provided with two adhesive holding parts in parallel with a distance of 34 mm from each other, and each adhesive holding part has a width of 5 mm and a length of 6.0 mm. Five pieces of adhesive holding material 45 each measuring 5 mm x 2 mm thick are pasted with an acrylic adhesive so that they are lined up one above the other with a gap of 5.5 mm between them. Further, the load receiving plate 47 is provided with five opening holes 47a, each having a width of 7 mm and a length of 8.5 mm, so as to correspond to these adhesive holding portions.
  • the two adhesive holding portions of the second strip-shaped base material 44 form a flush adhesive holding surface, and are able to contact the workpiece W and hold the workpiece W.
  • This state is schematically shown in FIG. 13A, where the upper surface of the workpiece W can be held by the adhesive holding material 45 forming the adhesive holding surface.
  • the presence of the stainless steel load receiving plate 47 prevents the second band-shaped base material 44 made of PET film from bending due to the weight of the workpiece W.
  • FIG. 13(b) schematically shows this state.
  • the adhesive holding material 45 curves along the roll surface 32a of the moving roller 32
  • the presence of the load receiving plate 47 between the work W and the work W causes an external force to be applied to the work W. It is also possible to separate the work W without hanging it or to peel it off so that the work W falls under its own weight (separation).
  • the work holding device X1 according to the first embodiment described above was attached to an articulated robot capable of vertical movement, and the following evaluation experiment was conducted. Note that the workpiece holding device X1 (i-1) extends the screw 12 incorporated in the stepping motor 11 to push the moving roller 14 forward, so that the adhesive holding portion of the first strip base material 16 is fixed to the flat adhesive holding surface. was formed so that the adhesive retaining material 6 protruded from the opening hole 5a of the load receiving plate 5.
  • the lightest workpiece W1 could be held adhesively for 5 minutes, but the workpiece W2 fell midway.
  • workpiece W3 although it was possible to stick the workpiece to the adhesive holding surface and make it float, it was not possible to lift the workpiece from the mounting table.
  • the workpiece holding device X1 according to the present invention was able to lift all the works W1 to W3 and hold them adhesively without causing them to fall on the way.
  • the workpiece holding device of the present invention adhesively holds the workpiece by the van der Waals force on the surface, it can be used for general purposes regardless of the type or shape of the workpiece.
  • it can also be used in a wide range of applications, such as being used as part of a robot hand that picks up a workpiece, or used to fix a workpiece.

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Abstract

ワークを十分な粘着力で保持することができ、また、保持したワークに対して負荷を掛けずに分離することができるワーク保持装置を提供する。　自己粘着性を有する粘着保持材を用いたワーク保持装置であって、粘着保持材が付された粘着保持部を有する可撓性の帯状基材と、ロール面を有する移動ローラと、粘着保持部でワークを保持した帯状基材の少なくとも一部を下方から支える荷重受板とを備えて、帯状基材は、粘着保持部を外側にして移動ローラのロール面に巻き掛けられ、（Ｉ）帯状基材の粘着保持部を平坦な粘着保持面にしてワークの保持を可能にすると共に、（II）帯状基材の粘着保持部を移動ローラのロール面に沿って湾曲させてワークの引き剥がしを可能にし、また、粘着保持面でワークを保持した際には、該ワークの重さによる帯状基材の撓みを荷重受板で防ぐことができるワーク保持装置である。

Description

ワーク保持装置
　この発明は、自己粘着性を有する粘着保持材を用いたワーク保持装置に関し、詳しくは、比較的重さのあるワークでもワークの保持を可能にし、また、保持したワークに対して負荷を掛けずに取り外すことができるワーク保持装置に関する。
　半導体ウエハやガラス基板をはじめとする各種ワークを搬送したり、ピックアップ（拾い上げる）するような場面では、ワークを真空吸着力で吸着する真空チャックであったり、静電吸着力で吸着する静電チャックが利用されている。
　ところが、真空チャックは、減圧装置内では使用できず、また、薄く割れ易いワークではバキューム痕が残ったり、場合によってはワークを破損させてしまうおそれがある。一方で、静電チャックでは、ワークの材質によっては吸着できなかったり、吸着力を高めるために高電圧が必要になることがある。そのため、これらにかわり、ワークの種類を選ばずに、かつ設備面での制約を受け難い汎用性のある方法が種々検討されている。
　例えば、供給ロールに巻かれた粘着性を有する粘着テープを巻取りロールで巻き取るようにしながら、常に粘着力が強い未使用の粘着テープが供給されるようにして、２本の粘着テープを利用しながら、それらの粘着面がワークを粘着することでワークを保持し、次いで、２本の粘着テープの隙間を上方から押当てピンで押し当てて、保持したワークを下方に押し出すようにしてワークを引き剥がす装置が提案されている（特許文献１参照）。
　また、粘着テープの粘着面を上方から押当ブロックで押し当てて電子部品（ワーク）を粘着し、次いで、電子部品を保持した状態で押当ブロックを上昇させるようにして、その際に、電子部品の周縁をガイド部材に当接させて電子部品自体の上昇を阻止して電子部品を剥離する電子部品の移載ヘッドが提案されている（特許文献２参照）。
　更には、供給側テープホルダと回収側テープホルダとの間で粘着テープを供給しながらワークを粘着させ、ワーク粘着後は、その粘着領域の上方に位置して偏芯カムを有する励振ロータを上下させて、ワークを振り落とすようにしながら引き剥がすピッキング装置が提案されている（特許文献３参照）。
　一方で、粘着剤がコーティングされた付着性コーティング層を有する保持手段にワークを保持させ、次いで、ワークを解放する際は、保持手段の上方に位置して空気で膨張させることができる複数の空気チャンバを膨らませることで、保持手段を湾曲させながら付着性コーティング層からワークを分離する装置が提案されている（特許文献４参照）。
　また、自己粘着性を有する粘着層を無端ベルトの表面に積層させて、これを駆動ローラと従動ローラとを用いてベルトコンベアにして、粘着層で粘着保持したワークを搬送することができるワーク搬送装置が提案されている（特許文献５参照）。
特開平２－１９０２８７号公報 特開２００１－８５８９６号公報 特開２０１８－１７６２８９号公報 特表２０１４－５０９９５３号公報 特開２０１４－１６２５７１号公報
　上記のように粘着性を有する粘着テープを利用してワークを保持するにあたっては、ワークに対して十分な保持力を発現させる必要があるが、同時に、保持したワークをどのように分離するかが重要になってくる。
　例えば、粘着テープとして、セロファン等の基材に接着剤を塗布したものを用いる場合、ワークに対する接着面をできるだけ確保すれば、ワークに対する保持力（粘着力）を高めることはできる。
　しかしながら、それを剥がすためには、先の特許文献１～３で記載されたような様々な工夫が必要になり、その際にワークに対して大きな負荷を掛けることになってしまう。
　一方で、接着剤が塗布されたような粘着テープとは違い、特許文献５で記載されるように、自己粘着性を有する粘着層によりワークを粘着保持したり、特許文献４で挙げられる部分架橋シリコーン樹脂（明細書段落0033）のようなものを用いることで、ワークを引き剥がすために必要な力は少なくて済む。
　しかしながら、粘着力が小さければ、それだけ保持可能なワークが制限されてしまう。特に、ワークの重さによってはワークを粘着する粘着保持面が撓んだり、捻じれたりして、ワークが落下してしまうことがある。そのため、ワークの粘着保持力を高めることと、できるだけワークに負荷を掛けずに分離できるようにすることとは、トレードオフの問題になる。
　そこで、本発明者らは、ワークを確実に保持することができると共に、ワークに対して負荷を掛けずに分離することができる手段について鋭意検討した結果、自己粘着性を有する粘着保持材が付された可撓性の帯状基材を移動ローラに巻き掛けて、ワークを保持する際には、荷重受板で帯状基材を支えながら、粘着保持材が付された帯状基材の粘着保持部を平坦な粘着保持面にしてワークを粘着保持し、ワークを分離する際には、帯状基材の粘着保持部を移動ローラのロール面に沿って湾曲させることで、上記の問題を解決することができることを見出し、本発明を完成させた。
　したがって、本発明の目的は、ワークを十分な粘着力で保持することができると共に、保持したワークに対して負荷を掛けずに分離することができるワーク保持装置を提供することにある。
　すなわち、本発明は、自己粘着性を有する粘着保持材を用いたワーク保持装置であって、
　前記粘着保持材が付された粘着保持部を有する可撓性の帯状基材と、ロール面を有する移動ローラと、粘着保持部でワークを保持した帯状基材の少なくとも一部を下方から支える荷重受板と、
を備えて、
　帯状基材は、粘着保持部を外側にして移動ローラのロール面に巻き掛けられており、移動ローラの動作により、（Ｉ）帯状基材の粘着保持部を平坦な粘着保持面にしてワークの保持を可能にすること、及び、（II）帯状基材の粘着保持部を移動ローラのロール面に沿って湾曲させてワークの引き剥がしを可能にすることができ、
　また、粘着保持面でワークを保持した際には、該ワークの重さによる帯状基材の撓みを荷重受板で防ぐ、
　ことを特徴とするワーク保持装置である。
　また、本発明では、好ましくは、上記ワーク保持装置において、荷重受板と帯状基材との間に、粘着性を有する粘着部材が介在されるのがよい。
　本発明において、帯状基材は、粘着保持部を外側にしながら移動ローラのロール面に巻き掛けられており、これによりワークの保持と分離（引き剥がし）を可能にする。詳しくは、移動ローラを移動させて帯状基材の状態（形状）を変化させことで、（Ｉ）帯状基材の粘着保持部を平坦な粘着保持面にしてワークの保持を可能にすること、及び、（II）帯状基材の粘着保持部を移動ローラのロール面に沿って湾曲させてワークの引き剥がしを可能にすることができる。
　このようなワーク保持装置を形成する具体的な装置の構成については、特に制限されないが、好ましくは下記のような実施形態を例示することができる。
　すなわち、第１の実施形態としては、
　自己粘着性を有する粘着保持材が付された粘着保持部を有する可撓性の帯状基材（第一帯状基材）と、
　粘着保持部でワークを保持した第一帯状基材の少なくとも一部を下方から支える荷重受板と、
　ロール面を有する移動ローラを先端に備えた伸縮可能なロッドを有する伸縮装置と、
　第一帯状基材及び伸縮装置が収容される格納室を備えると共に、下部が開放した箱型筐体と、
を備えて、
　第一帯状基材は、粘着保持部を外側にして伸縮装置における移動ローラのロール面に巻き掛けられて、かつ、第一帯状基材の一端が固定され、第一帯状基材の他端は引張弾性部材を介して引張り可能に取り付けられており、（i-1）伸縮装置のロッドを伸張させて移動ローラを押し出すことで、第一帯状基材の粘着保持部を平坦な粘着保持面にしてワークの保持を可能にし、（ii-1）伸縮装置のロッドを収縮させて移動ローラを引き戻すことで、第一帯状基材の粘着保持部を移動ローラのロール面に沿って湾曲させてワークの引き剥がしを可能にして、
　また、荷重受板は、第一帯状基材の粘着保持部でワークを保持する際の粘着保持材を露出するための開口孔を備えて箱型筐体の下部を塞ぐ、
　ワーク保持装置を挙げることができる。
　第１の実施形態におけるワーク保持装置では、先端に移動ローラを備えた伸縮可能なロッドを有する伸縮装置を使用する。この伸縮装置の移動ローラに上記の第一帯状基材を巻き掛け、これらを箱型筐体の格納室に収容して、第一帯状基材の一端を固定し、他端は引張弾性部材を介して引張り可能に取り付けられている。その際、移動ローラに巻き掛けられた第一帯状基材は、粘着保持部が外側になるようにして、かつ、粘着保持部が移動ローラのロール面に沿って湾曲した状態にする。また、このとき、伸縮装置のロッドは収縮したままにして、この状態が定常位置となるようにする。
　そして、（i-1）伸縮装置のロッドを伸張させて移動ローラを押し出すことで、移動ローラの押出し方向と平行になるように第一帯状基材の粘着保持部を平坦な粘着保持面にしてワークの保持が可能になる。その際には、第一帯状基材の一端に付された引張弾性部材が引っ張られた状態になる。次いで、（ii-1）伸縮装置のロッドを収縮させて移動ローラを引き戻すことで、第一帯状基材と移動ローラとの相対位置が定常位置になり、第一帯状基材の粘着保持部が移動ローラのロール面に沿って湾曲した状態に戻るため、粘着保持したワークの引き剥がしが可能になる。
　ここで、可撓性の第一帯状基材としては、上記（i-1）、（ii-1）のような移動ローラの動きに伴い、帯状基材の粘着保持部をロッドの押出し方向に平行な粘着保持面にしたり、帯状基材の粘着保持部を移動ローラのロール面に沿って湾曲させることができるようなものであればよく、その材質については特に制限されないが、例えば、樹脂製の基材（樹脂フィルム）であったり、金属製の基材であったり、更には、紙や布等からなものを用いることができる。
　また、粘着保持材は、自己粘着性を有するものである。これは、接着テープのように、セロファン等の基材に接着剤を塗布したものとは異なり、粘着保持材自体が粘着性を有する（自己粘着性を有する）。そのため、接着テープでは、貼り付け後に対象物（ワーク）から剥がすと接着剤による粘着力が落ちて繰り返しの使用が出来なくなるが、自己粘着性を有する粘着保持材であれば、ワークの保持と引き剥がしを繰り返すことができる。その際、表面をクリーニングすることで、更なる繰り返しの使用が可能になる。
　このような自己粘着性を有する粘着保持材については、好適には、シリコンゴムやエチレン－プロピレン－ジエンゴム（EPDM）、ブチルゴム、フッ素系樹脂、ウレタン系樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂製のものを挙げることができる。なかでも、好ましくは、粘着保持対象のワークとの界面に分子間力の一種であるファンデルワールス力を発現できるものであるのがよい。
　また、第一帯状基材の一端に付される引張弾性部材については、上記（i-1）での移動ローラの動きに伴い、第一帯状基材からの引張荷重を受けることができるものであれば特に制限はなく、例えば、引張ばね（引張コイルばね）やゴム等を挙げることができる。
　一方、伸縮装置については、移動ローラを先端に備えた伸縮可能なロッドを有するものであって、上記（i-1）、（ii-1）の動作が可能なものである。このような伸縮装置を構成する上で、例えば、シリンダ本体に伸縮可能に支持されたピストンロッドを有するシリンダ装置を用いたり、ステッピングモータにボールねじが取り付けられた電動アクチュエータ等の公知の装置を採用することができる。そして、これらのピストンロッドやボールねじ等のロッドの先端に設ける移動ローラは、第一帯状基材を巻き掛けるロール面を備えていればよく、上記（i-1）、（ii-1）の動作の際に移動ローラ自体が回転してもよく、回転せずに第一帯状基材上を滑るように移動してもよい。
　また、荷重受板については、粘着保持面でワークを保持した第一帯状基材を下方から支えるものである。先の（i-1）の状態において第一帯状基材の粘着保持面でワークを粘着保持すると、ワークの種類や大きさなどにより程度は異なるが、ワークの重さによって第一帯状基材には撓みが発生する。そのため、第１の実施形態におけるワーク保持装置では、第一帯状基材の粘着保持面でワークを保持する際に、粘着保持材が露出するように所定の開口孔を設けて、開放した箱型筐体の下部を荷重受板で塞ぐ。これにより、粘着保持面を形成した粘着保持材を開口孔から突出させてワークを粘着保持し、同時に、第一帯状基材の撓みを防ぐようにする。なお、本発明において、下方とは、ワーク保持装置が設置された状態において地上に対する鉛直方向における下方を意味し、上方とは、鉛直方向における上方を意味する。
　また、第１の実施形態におけるワーク保持装置では、荷重受板と第一帯状基材との間に粘着性を有する粘着部材を介在させてもよい。これにより、粘着保持面でワークを粘着保持した際の第一帯状基材の撓みや歪み等の変形を抑制することができる。この粘着部材は、荷重受板側に設けてもよく、第一帯状基材側に設けるようにしてもよい。なお、これと同様の理由から、荷重受板と第一帯状基材との間に粘着部材を設けるかわりに、第一帯状基材として粘着性を有するものを用いるようにしてもよい。その場合にも、第一帯状基材には別途粘着保持材を設けて粘着保持部を形成する。
　次に、第２の実施形態としては、
　粘着保持材が付された粘着保持部を少なくとも２つ有する可撓性の第二帯状基材と、
　ガイドレールを有する枠体内で平行移動を可能にするローラ軸を持つと共にロール面を有する２つの移動ローラを備えて、該枠体内でこれらの移動ローラが互いに離間するように、それぞれのローラ軸が引張弾性部材を介して枠体の両端で支持される移動ローラ装置と、
　移動ローラ装置内に立設されると共に、昇降軸に沿って昇降可能な固定治具を有する昇降装置と、
　粘着保持部でワークを保持した帯状基材の少なくとも一部を下方から支える荷重受板と、
を備えて、
　第二帯状基材は、粘着保持部を外側にして移動ローラ装置における２つの移動ローラのロール面に巻き掛けられ、かつ、第二帯状基材の両端がそれぞれ昇降装置の固定治具に固定されており、（i-2）移動ローラ装置の２つの移動ローラが互いに離間した状態で、２つの粘着保持部が面一になる粘着保持面を形成してワークの保持を可能にし、（ii-2）昇降装置の固定治具を昇降軸に沿って上昇させて、移動ローラ装置の２つの移動ローラを互いに接近させることで、２つの粘着保持部をそれぞれの移動ローラのロール面に沿って湾曲させてワークの引き剥がしを可能にして、
　また、荷重受板は、第二帯状基材の２つの粘着保持部でワークを保持する際の粘着保持材を露出するための開口孔を備えて枠体の下部を塞ぐ、
　ことを特徴とするワーク保持装置を挙げることができる。
　第２の実施形態におけるワーク保持装置では、ガイドレールを有する枠体内に２つの移動ローラを備えた移動ローラ装置と、この移動ローラ装置内に立設されて、昇降軸に沿って昇降可能な固定治具を有する昇降装置とを使用し、移動ローラ装置の２つの移動ローラに第二帯状基材を巻き掛ける。このとき、第二帯状基材は、粘着保持材が付された粘着保持部を少なくとも２つ有して、これら粘着保持部が外側になるようにし、第二帯状基材の両端は昇降装置の固定治具にそれぞれ固定される。また、移動ローラ装置では、２つの移動ローラが互いに離間するように、それぞれのローラ軸が引張弾性部材を介して枠体の両端に支持されており、これらの移動ローラに巻き掛けられた第二帯状基材は、互いに離間した移動ローラによってもたらされた領域で２つの粘着保持部が面一になる粘着保持面を形成し、この状態が定常位置となる。
　つまり、上記の定常位置が、（i-2）移動ローラ装置の２つの移動ローラが互いに離間した状態で、２つの粘着保持部が面一になる粘着保持面を形成してワークの保持を可能にする状態にあたる。このとき、昇降装置の固定治具は昇降軸の下方に降りている。そして、（ii-2）昇降装置の固定治具を昇降軸に沿って上昇させることで、移動ローラ装置の２つの移動ローラが互いに接近し、それに伴って第二帯状基材における２つの粘着保持部がそれぞれの移動ローラのロール面に沿って湾曲するため、ワークの引き剥がしが可能になる。
　ここで、移動ローラ装置で用いる引張弾性部材については、昇降装置における固定治具の上昇に伴って移動ローラが互いに接近する際に引張られる引張荷重を受けることができるものであれば特に制限はく、先の第１の実施形態で説明したものと同様のものを挙げることができる。また、移動ローラについては、ロール面を有すると共に、ローラ軸を有して枠体のガイドレールに沿って平行移動が可能なものであればよい。その際、上記（i-2）、（ii-2）の動作において移動ローラ自体が回転するようにしてもよく、回転せずに枠体内を滑るように移動するものであってもよい。
　また、昇降装置については、移動ローラ装置内に立設されると共に、昇降軸に沿って昇降可能な固定治具を有して、上記（i-2）、（ii-2）の動作が可能なものである。このような昇降装置については、先の第１の実施形態における伸縮装置で説明したものと同様に、例えば、シリンダ本体に伸縮可能に支持されたピストンロッドを有するシリンダ装置を用いたり、ステッピングモータにボールねじが取り付けられた電動アクチュエータ等の公知の装置を採用することができる。
　更に、第２の実施形態のワーク保持装置において、可撓性の第二帯状基材や粘着保持材については、第１の実施形態で説明したものと同様のものを用いることができる。
　また、荷重受板については、第１の実施形態の場合と同様、粘着保持面でワークを保持した第二帯状基材を下方から支えるものであり、第二帯状基材の粘着保持面でワークを保持する際に、少なくとも２つ有する粘着保持部の粘着保持材が露出するように所定の開口孔を設けて、枠体の下部の開放を荷重受板で塞ぐようにする。
　また、第２の実施形態におけるワーク保持装置においても、第１の実施形態の場合と同様の理由から、荷重受板と第二帯状基材との間に粘着性を有する粘着部材を介在させてもよく、更には、荷重受板と第二帯状基材との間に粘着部材を設けるかわりに、第二帯状基材として粘着性を有するものを用いるようにしてもよい。その場合、第二帯状基材には別途粘着保持材を設けて２つの粘着保持部を形成する。
　本発明のワーク保持装置において粘着保持する対象のワークについては、自己粘着性を有する粘着保持材での粘着保持が可能なものであれば特に制限はなく、例えば、半導体ウエハやガラス基板をはじめ、アルミやステンレスのような金属材料や樹脂フィルム等といった各種材質からなるものを挙げることができる。また、製造過程で使われる材料や部品（パーツ）等をワークとして粘着保持することもできる。
　本発明によれば、ワークを十分な粘着力で保持することができると共に、保持したワークに対して負荷を掛けずに分離することができる。そのため、例えば、比較的重さのあるワークでも、落下させずにワークを保持することが可能であり、また、比較的薄くて強度のないワークであっても、ワークに傷をつけたり破損させたりすることなく、ワークの分離が可能になる。
　しかも、本発明のワーク保持装置は、表面のファンデルワールス力によりワークを粘着保持するものであることから、ワークの種類や形状を選ばずに汎用的なものであり、設備面での制約も特に受けることがない。そのため、例えば、各種ワークを搬送するワーク搬送装置として利用したり、ワークをピックアップするようなロボットハンドの一部に利用するなど、広範な用途に適用することができる。
図１は、第１の実施形態に係るワーク保持装置Ｘ１を示すものであり、図１（ａ）は上方からの斜視説明図であり、図１（ｂ）は下方からの斜視説明図である。 図２は、（i-1）伸縮装置のロッドを伸張させて移動ローラを押し出した状態におけるワーク保持装置Ｘ１の断面説明図（図１のＡ－Ａ断面）である。 図３は、図２の状態で箱型筐体の蓋体を取り外して格納室内の様子を示した平面説明図である。 図４は、第一帯状基材における粘着保持材が粘着保持面を形成したときの様子を荷重受板の開口孔との関係で示したものである。 図５は、（ii-1）伸縮装置のロッドを収縮させて移動ローラを引き戻した状態におけるワーク保持装置Ｘ１の断面説明図（図１のＡ－Ａ断面）である。 図６は、図５の状態で箱型筐体の蓋体を取り外して格納室内の様子を示した平面説明図である。 図７（ａ）は、（i-1）帯状基材の粘着保持部を平坦な粘着保持面にした様子を示す模式説明図であり、図７（ｂ）は、（ii-1）帯状基材の粘着保持部を移動ローラのロール面に沿って湾曲させた様子を示す模式説明図である。 図８は、（i-2）移動ローラ装置の２つの移動ローラが互いに離間した状態におけるワーク保持装置Ｘ２の正面説明図である。 図９は、図８の状態でのワーク保持装置Ｘ２の縦断面説明図である。 図１０は、第二帯状基材における粘着保持材が粘着保持面を形成したときの様子を荷重受板の開口孔との関係で示したものである。 図１１は、（ii-2）移動ローラ装置の２つの移動ローラを互いに接近させた状態におけるワーク保持装置Ｘ２の正面説明図である。 図１２は、図１１の状態におけるワーク保持装置Ｘ２の縦断面説明図である。 図１３（ａ）は、（i-2）移動ローラ装置の２つの移動ローラが互いに離間した様子を示す模式説明図であり、図１３（ｂ）は、（ii-2）昇降装置の固定治具を上昇させて、移動ローラ装置の２つの移動ローラを互いに接近させた様子を示す模式説明図である。
　以下、図面を用いながら、本発明について具体的に説明する。なお、本発明は、これらの内容に制限されるものではない。
〔第１の実施形態に係るワーク保持装置Ｘ１〕
　先ず、第１の実施形態に係るワーク保持装置について、図１には、その一例であるワーク保持装置Ｘ１が示されている。図１（ａ）は上方からの斜視説明図であり、図１（ｂ）は下方からの斜視説明図である。このワーク保持装置Ｘ１では、粘着保持部を外側にして第一帯状基材が巻き掛けられた移動ローラを有する伸縮装置１が箱型筐体４に収容されている。箱型筐体４は、上部と下部がそれぞれ開放した筐体本体２と、その上部を塞ぐ蓋体３とからなり、これらによって伸縮装置１及び第一帯状基材が収容される格納室が形成される。また、筐体本体２の下部は、後述する第一帯状基材に付された自己粘着性を有する厚さ２ｍｍの粘着保持材６が露出するように、開口孔5aを有した厚さ１ｍｍのステンレス製荷重受板５により塞がれている。
　また、このワーク保持装置Ｘ１では、伸縮装置１のロッドの伸縮を補助するボールガイド（直動案内）７の端部に支持板８が取り付けられている。更に、この箱型筐体４には、上記ロッドの原点位置を識別するセンサーが取付治具９により取り付けられ、更にまた、上記のセンサーや後述するステッピングモータ用の電源・信号供給用コネクタが取付金具１０を介して取り付けられている。
　ここで、図２の断面図（図１のＡ－Ａ断面）、及び、図３の平面図（箱型筐体４の蓋体３を取り外した上面図）で示されているように、このワーク保持装置Ｘ１における伸縮装置１は、ステッピングモータ１１に組込まれたねじ（ロッド）１２により形成され、ねじ１２の先端には、ローラ取付治具１３を介して移動ローラ１４が取り付けられている。このローラ取付治具１３はローラ軸１５を備えており、移動ローラ１４は回転可能になっている。
　また、移動ローラ１４のロール面14aに巻き掛けられる第一帯状基材１６について、この例では幅４８ｍｍ×長さ１１１ｍｍ×厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムで形成されており、その一端は、プレート材を介してネジ１７により筐体本体２の下部開口側で留められている。一方、他端には、プレート材１８を介して引張りばね１９が接続されており、引張りばね１９の他方は支持板８に取り付けられている。
　また、第一帯状基材１６をなすＰＥＴフィルムには、幅５ｍｍ×長さ１１ｍｍ×厚さ２ｍｍの粘着保持材６が互いに４ｍｍの隙間で５個×２列で合計１０個が並ぶようにアクリル系粘着剤により貼り付けられて、これにより粘着保持部を形成している。また、荷重受板５には、この粘着保持部に対応させて、幅７ｍｍ×長さ１３ｍｍの開口孔5aが５個×２列で設けられている。そして、これら開口孔5aを取り囲むように、荷重受板５には、幅２ｍｍの窓枠状をした厚さ１００μｍの粘着部材２０がアクリル系粘着剤により貼り付けられている。ここで、図４には、第一帯状基材１６における粘着保持材６が粘着保持面を形成したときの様子を荷重受板５の開口孔5aとの関係で示している。
　このワーク保持装置Ｘ１について、上記の図２、図３では、（i-1）伸縮装置を構成するステッピングモータ１１に組込まれたねじ１２が伸張して、移動ローラ１４が前方に押し出された様子を表している。これにより、第一帯状基材１６が筐体本体２の下部側で展張し、移動ローラ１４の押出し方向と平行に第一帯状基材１６の粘着保持部を形成する粘着保持材６が平坦な粘着保持面を構成する。図７（ａ）には、この状態が模式的に示されており、荷重受板５の開口孔5aから粘着保持材６が突出した状態になり、ワークＷに当接してワークＷの上面が粘着保持面を形成する粘着保持材６で保持可能になる。また、実際にワークＷを保持した際には、ステンレス製の荷重受板５が存在するため、ＰＥＴフィルムからなる第一帯状基材１６がワークＷの自重によって撓むのを防ぐことができる。更には、荷重受板５と第一帯状基材１６との間に粘着部材２０が介在することで、ワークＷを保持した状態で搬送等を行っても第一帯状基材１６の動きや変形を確実に抑えることができる。特に、ワーク保持装置Ｘ１が鉛直方向から傾いた場合、第一帯状基材１６には鉛直方向以外の力が作用する為、第一帯状基材１６の動きや変形を確実に抑えることができる。
　一方で、図５の断面図（図２の場合と同様）、及び、図６の平面図（図３の場合と同様）には、（ii-1）伸縮装置を構成するステッピングモータ１１に組込まれたねじ１２が収縮して、移動ローラ１４が後方に引き戻された定常位置での様子が表されている。これにより、第一帯状基材１６の粘着保持部を形成する粘着保持材６が移動ローラ１４のロール面14aに沿って湾曲するため、荷重受板５の開口孔5aから突出する粘着保持材６がなくなり、粘着保持材６によるワークへの当接が解放されて、（i-1）の状態で粘着保持されたワークＷが粘着保持部から引き剥がされる（剥離される）ようになる。この状態を模式的に示したのが図７（ｂ）である。これから分かるように、移動ローラ１４のロール面14aに沿って粘着保持材６が湾曲する際に、ワークＷとの間に荷重受板５が存在することで、ワークＷに対して外部から力を掛けることなく分離したり、ワークＷがその自重によって落下するように引き剥がす（分離される）ことも可能になる。なお、図５及び図６では、ワーク保持装置Ｘ１の一部にカバー材２１を取り付けた状態を表している。
〔第２の実施形態に係るワーク保持装置Ｘ２〕
　次に、第２の実施形態に係るワーク保持装置について、図８及び図９には、その一例であるワーク保持装置Ｘ２が示されている。図８は正面から見た正面図であり、図９は縦断面図を表す。このワーク保持装置Ｘ２は、枠体３１内で２つの移動ローラ３２を備えた移動ローラ装置３３と、ステッピングモータ３４に組込まれたねじ（昇降軸）３５が収縮して、このねじ３５に沿って昇降可能な固定治具３６を備えた昇降装置３７とを有している。また、移動ローラ装置３３における枠体３１の四隅には４つの金属支柱３８が立設され、その先端側には天井板３９が取り付けられている。
　ここで、移動ローラ装置３３について、枠体３１はガイドレール４０を有しており、各移動ローラ３２のローラ軸４１がガイドレール４０に沿って平行移動可能になっている。また、これら移動ローラ３２におけるローラ軸４１の両端には、それぞれ引張りばね４２が取り付けられており、各引張りばね４２の他方は枠体３１の端部に接続されている。これにより、２つの移動ローラ３２は、枠体３１内で互いに離間するようになっている。また、昇降装置３６は、移動ローラ装置３３の中央に設置され、ねじ３５と平行に２本の直動ガイド４３が設けられて、固定治具３６の昇降を補助する。
　また、移動ローラ装置３３における移動ローラ３２には、幅４９ｍｍ×長さ１４９ｍｍ×厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムで形成された可撓性の第二帯状基材４４が巻き掛けられており、第二帯状基材４４の両端はガイドロール４６を介して昇降装置３７の固定治具３６に固定されている。このＰＥＴフィルムで形成された第二帯状基材４４では、自己粘着性を有する厚さ２ｍｍの粘着保持材４５が付された粘着保持部を２つ有しており、枠体３１の下部は、第二帯状基材４４の粘着保持材４５が露出するように、開口孔を有した厚さ１ｍｍのステンレス製荷重受板４７により塞がれている。この図８及び図９では、昇降装置３７の固定治具３６は下降しており、また、移動ローラ３２は互いに離間した状態の定常位置にあるため、これらの移動ローラ３２の間では、２つの粘着保持部における粘着保持材４５が互いに面一になる粘着保持面を形成する。なお、このワーク保持装置Ｘ２は、カバー材４８でカバーできるようになっている。
　図１０には、この第二帯状基材４４における粘着保持材４５が粘着保持面を形成したときの様子について、荷重受板４７の開口孔47aとの関係で示している。すなわち、第二帯状基材４４をなすＰＥＴフィルムには、互いに３４ｍｍの距離を有して並列に２つの粘着保持部が設けられており、それぞれの粘着保持部は、幅５ｍｍ×長さ６．５ｍｍ×厚さ２ｍｍの粘着保持材４５が互いに５．５ｍｍの隙間で上下に５個並ぶようにアクリル系粘着剤で貼り付けられている。また、荷重受板４７には、これらの粘着保持部に対応させて、それぞれ幅７ｍｍ×長さ８．５ｍｍの開口孔47aが５個並ぶように設けている。
　このワーク保持装置Ｘ２について、上記の図８、図９では、（i-2）移動ローラ装置３３の２つの移動ローラ３２が互いに離間した状態にあり、かつ、昇降装置３７の固定治具３６は下降しており、第二帯状基材４４における２つの粘着保持部が面一になる粘着保持面を形成し、ワークＷに当接してワークＷの保持が可能である。図１３（ａ）では、この状態が模式的に示されており、ワークＷの上面が粘着保持面を形成する粘着保持材４５で保持可能になる。また、実際にワークＷを保持した際には、ステンレス製の荷重受板４７が存在するため、ＰＥＴフィルムからなる第二帯状基材４４がワークＷの自重によって撓むのを防ぐことができる。
　一方で、図１１の正面図、及び、図１２の縦断面図には、（ii-2）昇降装置３７の固定治具３６を昇降軸に沿って上昇させて、移動ローラ装置３３の２つの移動ローラ３２を互いに接近させた状態が表されている。これにより、第二帯状基材４４の２つの粘着保持部を形成する粘着保持材４５が移動ローラ３２のロール面32aに沿って湾曲してワークへの当接が解放されるため、（i-2）の状態で粘着保持されたワークＷが粘着保持部から引き剥がされる（剥離される）ようになる。この状態を模式的に示したのが図１３（ｂ）である。これから分かるように、移動ローラ３２のロール面32aに沿って粘着保持材４５が湾曲する際に、ワークＷとの間に荷重受板４７が存在することで、ワークＷに対して外部から力を掛けることなく分離したり、ワークＷがその自重によって落下するように引き剥がすことも可能になる（分離される）。
〔実験例〕
　上記で説明した第１の実施形態に係るワーク保持装置Ｘ１を上下動作が可能な多関節ロボットに取り付けて、以下の評価実験を行った。なお、ワーク保持装置Ｘ１は、（i-1）ステッピングモータ１１組込まれたねじ１２を伸張して、移動ローラ１４を前方に押し出し、第一帯状基材１６の粘着保持部が平坦な粘着保持面を形成して、荷重受板５の開口孔5aから粘着保持材６が突出した状態にした。
　先ず、重さ１２２ｇのアクリルブロック（50mm×130mm×高さ16mm：ワークW1）を載置台に載置し、鉛直方向上方からワーク保持装置Ｘ１を下降させて、粘着保持面をワークW1に押し当てた。次いで、ワークW1を鉛直方向上方に持ち上げて、持ち上げた状態で５分間静止してワークW1の落下の有無を確認した。ワークW1に変えて、重さ１７４ｇのガラスプレート（70mm×125mm×高さ8mm：ワークW2）、及び、表面にポリイミドフィルムを貼り付けた重さ３８０ｇのアルミブロック（97mm×140mm×高さ10mm：ワークW3）についても同様にして、落下の有無を確認した。また、比較参照のために、ワーク保持装置Ｘ１の荷重受板５を取り外して、上記の評価実験をワークW1～W3に対して行った。結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　表１に示したとおり、荷重受板５を取り外した比較参照用のワーク保持装置では、最も軽いワークW1は５分間の粘着保持が可能であったものの、ワークW2は途中で落下してしまい、ワークW3については粘着保持面でワークを粘着して浮き上がらせることはできても、載置台からワークを持ち上げることができなかった。これに対して、本発明に係るワーク保持装置Ｘ１では、全てのワークW1～W3を持ち上げることができ、しかも途中で落下させることなく粘着保持することができた。
　以上のとおり、本発明によれば、ワークを十分な粘着力で保持することができ、また、保持したワークに対して負荷を掛けずに分離することができる。しかも、本発明のワーク保持装置は、表面のファンデルワールス力によりワークを粘着保持するものであることから、ワークの種類や形状を選ばずに汎用的なものであり、例えば、各種ワークを搬送するワーク搬送装置として利用することができるほか、ワークをピックアップするようなロボットハンドの一部に利用したり、ワークを固定する為に利用するなど、広範な用途で適用することができる。
１：伸縮装置、２：筐体本体、３：蓋体、４：箱型筐体、５：荷重受板、６：粘着保持材、７：ボールガイド、８：支持板、９：取付治具、１０：取付金具、１１：ステッピングモータ、１２：ボールねじ、１３：ローラ取付治具、１４：移動ローラ、１５：ローラ軸、１６：第一帯状基材、１７：ネジ、１８：プレート材、１９：引張りばね、２０：粘着部材、２１：カバー材、３１：枠体、３２：移動ローラ、３３：移動ローラ装置、３４：直動モータ、３５：ボールねじ、３６：固定治具、３７：昇降装置、３８：金属支柱、３９：天井板、４０：ガイドレール、４１：ローラ軸、４２：引張りばね、４３：直動ガイド、４４：第二帯状基材、４５：粘着保持材、４６：ガイドロール、４７：荷重受板、４８：カバー材。 

Claims (6)

  1. 　自己粘着性を有する粘着保持材を用いたワーク保持装置であって、
    　前記粘着保持材が付された粘着保持部を有する可撓性の帯状基材と、ロール面を有する移動ローラと、粘着保持部でワークを保持した帯状基材の少なくとも一部を下方から支える荷重受板と、
    を備えて、
    　帯状基材は、粘着保持部を外側にして移動ローラのロール面に巻き掛けられており、移動ローラの動作により、（Ｉ）帯状基材の粘着保持部を平坦な粘着保持面にしてワークの保持を可能にすること、及び、（II）帯状基材の粘着保持部を移動ローラのロール面に沿って湾曲させてワークの引き剥がしを可能にすることができ、
    　また、粘着保持面でワークを保持した際には、該ワークの重さによる帯状基材の撓みを荷重受板で防ぐ、
    　ことを特徴とするワーク保持装置。
  2. 　荷重受板と帯状基材との間に、粘着性を有する粘着部材が介在される、請求項１に記載のワーク保持装置。
  3. 　請求項１に記載のワーク保持装置であって、
    　前記帯状基材と、
    　前記荷重受板と、
    　ロール面を有する移動ローラを先端に備えた伸縮可能なロッドを有する伸縮装置と、
    　帯状基材及び伸縮装置が収容される格納室を備えると共に、下部が開放した箱型筐体と、
    を備えて、
    　帯状基材は、粘着保持部を外側にして伸縮装置における移動ローラのロール面に巻き掛けられて、かつ、帯状基材の一端が固定され、帯状基材の他端は引張弾性部材を介して引張り可能に取り付けられており、（i-1）伸縮装置のロッドを伸張させて移動ローラを押し出すことで、帯状基材の粘着保持部を平坦な粘着保持面にしてワークの保持を可能にし、（ii-1）伸縮装置のロッドを収縮させて移動ローラを引き戻すことで、帯状基材の粘着保持部を移動ローラのロール面に沿って湾曲させてワークの引き剥がしを可能にして、
    　また、荷重受板は、帯状基材の粘着保持部でワークを保持する際の粘着保持材を露出するための開口孔を備えて箱型筐体の下部を塞ぐ、
    　ことを特徴とするワーク保持装置。
  4. 　荷重受板と帯状基材との間に、粘着性を有する粘着部材が介在される、請求項３に記載のワーク保持装置。
  5. 　請求項１に記載のワーク保持装置であって、
    　粘着保持材が付された粘着保持部を少なくとも２つ有する可撓性の第二帯状基材と、
    　ガイドレールを有する枠体内で平行移動を可能にするローラ軸を持つと共にロール面を有する移動ローラを２つ備えて、該枠体内でこれらの移動ローラが互いに離間するように、それぞれのローラ軸が引張弾性部材を介して枠体の両端で支持される移動ローラ装置と、
    　移動ローラ装置内に立設されると共に、昇降軸に沿って昇降可能な固定治具を有する昇降装置と、
    　前記荷重受板と
    を備えて、
    　第二帯状基材は、粘着保持部を外側にして移動ローラ装置における２つの移動ローラのロール面に巻き掛けられ、かつ、第二帯状基材の両端がそれぞれ昇降装置の固定治具に固定されており、（i-2）移動ローラ装置の２つの移動ローラが互いに離間した状態で、２つの粘着保持部が面一になる粘着保持面を形成してワークの保持を可能にし、（ii-2）昇降装置の固定治具を昇降軸に沿って上昇させて、移動ローラ装置の２つの移動ローラを互いに接近させることで、２つの粘着保持部をそれぞれの移動ローラのロール面に沿って湾曲させてワークの引き剥がしを可能にして、
    　また、荷重受板は、第二帯状基材の２つの粘着保持部でワークを保持する際の粘着保持材を露出するための開口孔を備えて枠体の下部を塞ぐ、
    　ことを特徴とするワーク保持装置。
  6. 　荷重受板と第二帯状基材との間に、粘着性を有する粘着部材が介在される、請求項５に記載のワーク保持装置。 
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