(57)【要約】【課題】設置されたワークの位置が多孔質パッドに対してずれることを抑制できる多孔質パッド及び真空チャック装置を提供する。【解決手段】多孔質パッド２０はワークＷが設置される設置面２０ａを備え、流体を通過させる。多孔質パッド２０は、互いに連なるように形成される複数の粒子２６を有し、複数の粒子２６の間に気孔２９が形成される多孔質セラミック部２５と、ワークＷに対する静摩擦係数が多孔質セラミック部２５よりも大きく、粒子２６の外面に形成され、設置面２０ａに露出する滑り止め層２７と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークが設置される設置面を備え、流体を通過させる多孔質パッドであって、
互いに連なるように形成される複数の粒子を有し、前記複数の粒子の間に気孔が形成される多孔質セラミック部と、
前記ワークに対する静摩擦係数が前記多孔質セラミック部よりも大きく、前記粒子の外面に形成され、前記設置面に露出する滑り止め層と、を備える、
多孔質パッド。
【請求項２】
前記滑り止め層はゴムにより形成される、
請求項１に記載の多孔質パッド。
【請求項３】
前記多孔質パッドの気孔率は３５％〜４５％に設定される、
請求項１又は２に記載の多孔質パッド。
【請求項４】
前記滑り止め層の平均膜厚は前記多孔質セラミック部の気孔径の１０％〜３０％に設定される、
請求項１から３の何れか１項に記載の多孔質パッド。
【請求項５】
前記滑り止め層は、前記多孔質パッドの前記設置面が研磨されても前記設置面に露出する、
請求項１から４の何れか１項に記載の多孔質パッド。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の多孔質パッドと、
前記多孔質パッドにおける前記設置面の反対側に形成される負圧案内空間を負圧とすることにより前記ワークを前記設置面に吸着させる真空ポンプと、を備える、
真空チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質パッド及び真空チャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、設置されるワークに対して真空状態を形成することによりワークを吸着する真空チャック装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の真空チャック装置は、ワークが設置される吸着面を有し多孔質セラミックにより形成される吸着プレート（多孔質パッド）と、吸着プレートの裏側に負圧案内空間を形成するベースプレートと、負圧案内空間を負圧とすることによりワークを吸着プレートに吸着する真空ポンプと、を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２０３９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の構成では、吸着面に設置されるワークに外力が加わると、ワークの位置が吸着面に対してずれるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、設置されたワークの位置が多孔質パッドに対してずれることを抑制できる多孔質パッド及び真空チャック装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る多孔質パッドは、ワークが設置される設置面を備え、流体を通過させる多孔質パッドであって、互いに連なるように形成される複数の粒子を有し、前記複数の粒子の間に気孔が形成される多孔質セラミック部と、前記ワークに対する静摩擦係数が前記多孔質セラミック部よりも大きく、前記粒子の外面に形成され、前記設置面に露出する滑り止め層と、を備える。
【０００７】
また、前記滑り止め層はゴムにより形成される、ようにしてもよい。
【０００８】
また、前記多孔質パッドの気孔率は３５％〜４５％に設定される、ようにしてもよい。
【０００９】
また、前記滑り止め層の平均膜厚は前記多孔質セラミック部の気孔径の１０％〜３０％に設定される、ようにしてもよい。
【００１０】
また、前記滑り止め層は、前記多孔質パッドの前記設置面が研磨されても前記設置面に露出する、ようにしてもよい。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る真空チャック装置は、前記多孔質パッドと、前記多孔質パッドにおける前記設置面の反対側に形成される負圧案内空間を負圧とすることにより前記ワークを前記設置面に吸着させる真空ポンプと、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、設置されたワークの位置が多孔質パッドに対してずれることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る工作機械の模式的な斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る真空チャック装置の模式的な断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る多孔質パッドの一部の模式的な断面図である。
【図４】比較例に係る多孔質パッドの一部の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る多孔質パッド及び真空チャック装置の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、工作機械１は、ワークＷを設置面２０ａに固定する真空チャック装置１０と、固定されたワークＷを加工する加工部４０と、を備える。なお、以下の説明では、設置面２０ａに沿う互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向と規定し、設置面２０ａに直交する方向をＺ方向と規定する。
加工部４０は、真空チャック装置１０に固定されたワークＷを切削又は研磨する工具４１を備える。
【００１５】
図２に示すように、真空チャック装置１０は、多孔質パッド２０と、ベースプレート１２と、スルーホール板１５と、を備える。
ベースプレート１２には、Ｚ方向の上方に向けて開口する溝１２ａが形成される。ベースプレート１２には、溝１２ａの開口部を塞ぐようにスルーホール板１５が設けられる。
【００１６】
スルーホール板１５は、多孔質パッド２０とベースプレート１２の間に位置する金属板である。スルーホール板１５には、Ｘ方向及びＹ方向にマトリクス状に配置され、Ｚ方向に貫通する複数の貫通孔１５ａが形成される。
【００１７】
多孔質パッド２０は、板状に形成され、スルーホール板１５の上面に設置される。多孔質パッド２０は、スルーホール板１５の上面に接着剤又はボルト等の固定手段により固定されてもよいし、スルーホール板１５の上面に固定されていなくてもよい。多孔質パッド２０は流体を通過させる通気性を有する。多孔質パッド２０の具体的な構成については後述する。
【００１８】
真空ポンプ３０は、真空ポート１２ｂを介して溝１２ａの内部空間に接続される。真空ポンプ３０は作動すると、溝１２ａの内部空間（負圧案内空間）は負圧となる。これにより、多孔質パッド２０の設置面２０ａ上のワークＷに対して吸着力が作用し、ワークＷは多孔質パッド２０上で吸着される。
【００１９】
ワークＷは、例えば、アルミニウム等の金属、樹脂、紙、セラミックス、木等の材質により板状に形成される。具体的には、ワークＷは、太陽電池パネル、半導体パネル、液晶パネル、プリント基板、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネル、ガラス板又はポリマー等のフィルム等である。
【００２０】
次に、多孔質パッド２０の具体的な構成について説明する。
図３に示すように、多孔質パッド２０は、多孔質セラミック部２５と、滑り止め層２７と、を備える。
多孔質セラミック部２５は、例えば、アルミナや炭化ケイ素などの無機質材料の粉粒体からなる骨材とその骨材相互を結合するための結合材（例えば、ビトリファイドボンド、レジノイド、セメント、ゴム及びガラスなど）の混合材料を成型金型に投入して焼結することで形成される。多孔質セラミック部２５は、微細な気孔２９が無数に形成された多孔質構造となっている。多孔質セラミック部２５の気孔率（気孔密度）は、骨材と結合材の混合割合により調整することができ、また、気孔２９の平均気孔径は、骨材の粒度を選定することにより調整することができる。多孔質セラミック部２５は、気孔２９を介して空気又は液体の流体を通過させることができる。
【００２１】
多孔質セラミック部２５は複数の粒子２６からなる。複数の粒子２６は多孔質パッド２０の内部で連なり、複数の粒子２６の隙間には気孔２９が形成されている。粒子２６の平均粒径は、例えば、０．５μｍ〜２．０μｍである。平均粒径は、レーザー回折法又はレーザー散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味する。
滑り止め層２７は各粒子２６の外面を覆うコーティング層である。滑り止め層２７は各粒子２６の外周面に密着している。滑り止め層２７の上端面は設置面２０ａに露出する。滑り止め層２７におけるワークＷに対する静摩擦係数は、粒子２６におけるワークＷに対する静摩擦係数よりも大きい。すなわち、滑り止め層２７におけるワークＷに対する摩擦力は、粒子２６におけるワークＷに対する摩擦力よりも大きい。
【００２２】
例えば、滑り止め層２７はゴムにより形成される。滑り止め層２７はゴムを多孔質セラミック部２５に含浸させることにより形成される。例えば、溶剤により溶かされたゴムが多孔質セラミック部２５に浸透される。これにより、溶かされたゴムが複数の粒子２６の外周面に行き渡る。そして、溶剤を揮発させることにより滑り止め層２７が形成される。例えば、多孔質セラミック部２５に含浸されるゴムの量により、滑り止め層２７の膜厚が制御される。
滑り止め層２７の平均膜厚は、気孔径に対して１０％〜３０％に設定されることが好ましい。気孔径は、気孔２９の平均的な径をいう。平均膜厚は、電子顕微鏡の断面観察による膜厚分布における積算値５０％での膜厚を意味する。気孔径もこれと同様に、電子顕微鏡の断面観察による気孔径分布における積算値５０％での気孔径を意味する。
滑り止め層２７は、例えば、シリコーンゴムにより形成されてもよい。また、滑り止め層２７は、ゴムに限らず、ウレタン、エラストマー、塩化ビニール又はポリエステル等により形成されてもよい。
さらに、滑り止め層２７は、ワークＷと同一の材質により形成されてもよい。例えば、滑り止め層２７とワークＷが何れもガラスにより形成されてもよい。この場合、滑り止め層２７とワークＷの凝着により、滑り止め層２７におけるワークＷに対する静摩擦係数は、粒子２６におけるワークＷに対する静摩擦係数よりも大きくなる。
【００２３】
滑り止め層２７なしの多孔質セラミック部２５の気孔率は、例えば、５０％〜６０％に設定され、より好ましくは、５５％に設定されている。滑り止め層２７を含む多孔質パッド２０の気孔率は、例えば、３５％〜４５％に設定され、より好ましくは、４０％〜４５％に設定される。多孔質パッド２０の気孔率は、多孔質セラミック部２５の気孔率に比べて、１０％〜２０％分だけ小さい。すなわち、１０％〜２０％分だけ気孔率が小さくなるように、滑り止め層２７の膜厚が設定される。
多孔質パッド２０の気孔率が小さすぎると、空気等の流体の通過が阻害され、ワークＷの多孔質パッド２０への吸着力が低下する。一方、多孔質パッド２０の気孔率が大きすぎると、図２の矢印Ａで示すように、多孔質パッド２０におけるワークＷに塞がれていない部位において空気が通過しやすいため、溝１２ａの内部空間の真空度が低下し、これにより、ワークＷの多孔質パッド２０への吸着力が低下する。このような観点から、多孔質パッド２０の気孔率は上述の範囲に設定されている。
例えば、比較例として、多孔質セラミック部２５の気孔率が５５％に設定される場合に、滑り止め層２７を形成しないと、多孔質パッドの気孔率が大きすぎて、溝１２ａの内部空間の真空度は−３０ｋＰａまで低下する。多孔質セラミック部２５に滑り止め層２７が形成されることにより、多孔質パッド２０の気孔率は、例えば、３５％〜４５％まで小さくなる。これにより、真空度は−６０ｋＰａ〜−９０ｋＰａまで上昇する。
気孔率は、電子顕微鏡にて断面画像を取得した際に、単位面積あたりの粒子２６が存在しない領域の割合を指すものとする。気孔率は、断面画像に直線を引き、直線上において粒子２６が存在しない範囲の割合を指すものと定められてもよい。
【００２４】
次に、工作機械１の作用について説明する。
多孔質パッド２０の設置面２０ａにワークＷが図示しない人又は搬送装置により設置される。多孔質パッド２０の設置面２０ａにワークＷが設置されると、ワークＷの下面に滑り止め層２７が接触する。このため、ワークＷとの間で作用する静摩擦力によりワークＷの位置が設置面２０ａに沿う方向にずれることを抑制できる。
そして、真空ポンプ３０が動作されると、溝１２ａの内部空間が真空となり、ワークＷが多孔質パッド２０の設置面２０ａに吸着する。次に、加工部４０は、設置面２０ａに吸着されたワークＷを加工する。加工中においても、滑り止め層２７により、ワークＷの位置が設置面２０ａに沿う方向にずれることを抑制できる。ワークＷの加工が完了すると、真空ポンプ３０の動作が停止される。これにより、加工完了後のワークＷが多孔質パッド２０の設置面２０ａから取り外し可能となる。
以上で、工作機械１の作用の説明を終了する。
【００２５】
多孔質パッド２０の設置面２０ａが図示しない研磨装置により平面状に研磨される。例えば、図３の切断線Ｃに沿って設置面２０ａが研磨された場合であっても、滑り止め層２７の上端面が設置面２０ａに露出する。よって、設置面２０ａが研磨された場合でも、滑り止め層２７によるワークＷの滑り止め効果が持続する。
【００２６】
図４の比較例に係る多孔質パッド１２０の設置面１２０ａにはゴムからなる滑り止め部１２７が嵌まる溝部１２５が形成されている。滑り止め部１２７のＸ方向に沿う厚さは、溝部１２５に嵌め込むために、滑り止め層２７の膜厚に比べて厚くなる。滑り止め部１２７の厚さは０．３ｍｍ程度である。このため、比較例の多孔質パッド１２０では、ワークＷの位置や姿勢によって、滑り止め部１２７のうちワークＷに接触する面積にバラツキが生じやすく、これにより、滑り止め部１２７によりワークＷを滑り止めするグリップ力にバラツキが生じやすい。この点、本実施形態では、滑り止め層２７の膜厚は薄く、滑り止め層２７は、多孔質パッド２０の設置面２０ａの全域に、より均等に分布している。このため、本実施形態の多孔質パッド２０においては、ワークＷの位置や姿勢によって、滑り止め部１２７のうちワークＷに接触する面積にバラツキが生じづらく、これにより、ワークＷを滑り止めするグリップ力にバラツキが生じづらい。
【００２７】
さらに、図４の比較例に係る多孔質パッド１２０の設置面１２０ａを研磨すると、図示しない研磨装置により押されて滑り止め部１２７が弾性変形する。そして、研磨が完了すると、滑り止め部１２７の復元力により、滑り止め部１２７が設置面１２０ａに対して突出した状態となる。この状態で、ワークＷが設置面１２０ａに設置されると、ワークＷの下面が滑り止め部１２７の上端部に支持される。このため、ワークＷと設置面１２０ａの間に隙間Ｓが生じる。多孔質パッド１２０には隙間Ｓを介して空気が入り込む。このため、溝１１２ａの内部空間の真空度が低下し、これにより、ワークＷの多孔質パッド１２０への吸着力が低下する。この点、本実施形態に係る多孔質パッド２０では、滑り止め層２７の平均膜厚が薄く、滑り止め層２７が粒子２６の外周面に密着している。このため、滑り止め層２７は設置面２０ａから突出しづらく、ワークＷが設置面２０ａに隙間なく面接触する。よって、溝１２ａの内部空間の真空度が上昇し、これにより、ワークＷの多孔質パッド２０への吸着力が増加する。
【００２８】
（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）多孔質パッド２０はワークＷが設置される設置面２０ａを備え、流体を通過させる。多孔質パッド２０は、互いに連なるように形成される複数の粒子２６を有し、複数の粒子２６の間に気孔２９が形成される多孔質セラミック部２５と、ワークＷに対する静摩擦係数が多孔質セラミック部２５よりも大きく、粒子２６の外面に形成され、設置面２０ａに露出する滑り止め層２７と、を備える。
この構成によれば、滑り止め層２７がワークＷに接触することにより、ワークＷの位置が多孔質パッド２０の設置面２０ａに対してずれることを抑制できる。
【００２９】
（２）滑り止め層２７はゴムにより形成される。
この構成によれば、ワークＷの材質に関わらず、ワークＷの位置が多孔質パッド２０の設置面２０ａに対してずれることを抑制できる。
【００３０】
（３）多孔質パッド２０の気孔率は３５％〜４５％に設定される。
多孔質パッド２０の気孔率が小さすぎると、空気等の流体の通過が阻害され、ワークＷの多孔質パッド２０への吸着力が低下する。一方、多孔質パッド２０の気孔率が大きすぎると、図２の矢印Ａで示すように、多孔質パッド２０におけるワークＷに塞がれていない部位において空気が通過しやすいため、溝１２ａの内部空間の真空度が低下し、これにより、ワークＷの多孔質パッド２０への吸着力が低下する。このような観点から、多孔質パッド２０の気孔率は３５％〜４５％に設定されることが好ましい。
また、例えば、多孔質セラミック部２５の気孔率は５５％に設定される。多孔質セラミック部２５に滑り止め層２７が形成されることにより、気孔率は１０％〜２０％分だけ小さくなる。これにより、多孔質パッド２０の気孔率は３５％〜４５％に設定される。
【００３１】
（４）滑り止め層２７の平均膜厚は多孔質セラミック部２５の気孔径の１０％〜３０％に設定される。
滑り止め層２７の平均膜厚は厚すぎると、滑り止め層２７が設置面２０ａに対して突出しやすくなり、滑り止め層２７の平均膜厚は薄すぎると、ワークＷの位置ずれを抑制できないおそれがある。このような観点から、滑り止め層２７の平均膜厚は多孔質セラミック部２５の気孔径の１０％〜３０％に設定されることが好ましい。
【００３２】
（５）滑り止め層２７は、多孔質パッド２０の設置面２０ａが研磨されても設置面２０ａに露出する。
この構成によれば、多孔質パッド２０の設置面２０ａが研磨されることにより、設置面２０ａが平面状に形成される、いわゆる平面出しが行われても、滑り止め層２７の一部が設置面２０ａに露出する。これにより、ワークＷの位置が多孔質パッド２０の設置面２０ａに対してずれることを抑制できる。
【００３３】
（６）真空チャック装置１０は、多孔質パッド２０と、多孔質パッド２０における設置面２０ａの反対側に形成される負圧案内空間の一例である溝１２ａの内部空間を負圧とすることによりワークＷを設置面２０ａに吸着させる真空ポンプ３０と、を備える。
この構成によれば、真空チャック装置１０において、滑り止め層２７によりワークＷの位置ずれを抑制できる。
【００３４】
なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に、変形の一例を説明する。
【００３５】
（変形例）
上記実施形態においては、滑り止め層２７は、多孔質パッド２０の設置面２０ａの全域にわたって形成されていたが、設置面２０ａの一部に形成されていてもよい。
また、上記実施形態においては、滑り止め層２７は、多孔質パッド２０の厚さ方向（Ｚ方向）の全域にわたって形成されていたが、これに限らず、多孔質パッド２０の厚さ方向における設置面２０ａ側のみに形成されてもよい。
【００３６】
上記実施形態において、工作機械１は、加工中のワークＷにクーラント液を供給するクーラント液供給部を備えてもよい。
【００３７】
上記実施形態においては、加工部４０は工具４１を通じて真空チャック装置１０に固定されたワークＷを切削又は研磨していたが、これに限らず、ワークＷに印刷又は露光等してもよい。
【００３８】
上記実施形態において、スルーホール板１５が省略され、ベースプレート１２の開口部が多孔質パッド２０により塞がれていてもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１…工作機械、１０…真空チャック装置、１２…ベースプレート、１２ａ，１１２ａ…溝、１２ｂ…真空ポート、１５…スルーホール板、１５ａ…貫通孔、２０，１２０…多孔質パッド、２０ａ，１２０ａ…設置面、２５…多孔質セラミック部、２６…粒子、２７…滑り止め層、２９…気孔、３０…真空ポンプ、４０…加工部、４１…工具、１２５…溝部、１２７…滑り止め部、Ｃ…切断線、Ｓ…隙間、Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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