(57)【要約】【課題】線膨張係数差に伴う反りの発生を抑制することができる多孔質パッド、真空チャック装置及び工作機械を提供する。【解決手段】多孔質パッド１１は、流体を通過させる多孔質部１２と、多孔質部１２に固定され、対象物の一例であるワークＷが設置される設置面１１ｃに沿う方向であるＸ方向及びＹ方向に延びる板状に形成されるとともに、設置面１１ｃに沿って並べられ、マグネットチャックの一例である電磁チャック５０との間で磁気的な引力を発生させる複数の磁性部材１５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を通過させる多孔質部と、
前記多孔質部に固定され、対象物が設置される設置面に沿う方向に延びる板状に形成されるとともに、前記設置面に沿って並べられ、マグネットチャックとの間で磁気的な引力を発生させる複数の磁性部材と、を備える、
多孔質パッド。
【請求項２】
前記複数の磁性部材は、外部に露出しないように前記多孔質部に埋め込まれている、
請求項１に記載の多孔質パッド。
【請求項３】
前記磁性部材の前記設置面に沿う方向の長さは、前記マグネットチャックの磁極ピッチよりも大きく設定される、
請求項１又は２に記載の多孔質パッド。
【請求項４】
前記複数の磁性部材は第１列と前記第１列の隣の第２列に沿って並べられ、
前記第１列に並ぶ前記複数の磁性部材は、前記第２列に並ぶ前記複数の磁性部材に対して列方向にずれるように配置される、
請求項１から３のいずれか１項に記載の多孔質パッド。
【請求項５】
前記複数の磁性部材は、それぞれ６角形板状に形成される、
請求項１から４のいずれか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、
真空ポンプと、を備え、
前記多孔質パッドの前記多孔質部は、
前記複数の磁性部材が固定される下板部と、
前記設置面を有し、前記下板部に対して空間を介する位置に設けられる上板部と、を備え、
前記真空ポンプは、前記空間を負圧とすることにより前記対象物を前記設置面に吸着させる、
真空チャック装置。
【請求項７】
請求項６に記載の真空チャック装置と、
前記マグネットチャックと、
前記マグネットチャックが固定され、前記設置面に沿う方向に移動するテーブルと、
前記真空チャック装置に吸着された前記対象物を加工する加工部と、を備える、
工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質パッド、真空チャック装置及び工作機械に関する。
【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の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。
【０００３】
また、従来から、磁性体のワークを工作機械のテーブルに固定する電磁チャックが知られている。この電磁チャックにおいては、非磁性体のワークを固定することができない。そこで、例えば、特許文献２に記載の非磁性体製ワーク用治具は、磁性体により平板状に形成され、磁気的な引力により電磁チャックに固定されるとともに、ナットを介して機械的に非磁性体のワークを固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２０３９０４号公報
【特許文献２】特開２００６−１９２５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者らは、特許文献１に記載の吸着プレートを電磁チャックに固定することを検討している。しかしながら、吸着プレートの下面に特許文献２に記載の非磁性体製ワーク用治具を接着した場合には、異種材料が接着されるため、線膨張係数差に伴って吸着プレートに反りが発生するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、線膨張係数差に伴う反りの発生を抑制することができる多孔質パッド、真空チャック装置及び工作機械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】
【０００７】
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、流体を通過させる多孔質部と、前記多孔質部に固定され、対象物が設置される設置面に沿う方向に延びる板状に形成されるとともに、前記設置面に沿って並べられ、マグネットチャックとの間で磁気的な引力を発生させる複数の磁性部材と、を備える。
【０００８】
また、上記多孔質パッドにおいて、前記複数の磁性部材は、外部に露出しないように前記多孔質部に埋め込まれている、ようにしてもよい。
【０００９】
また、上記多孔質パッドにおいて、前記磁性部材の前記設置面に沿う方向の長さは、前記マグネットチャックの磁極ピッチよりも大きく設定される、ようにしてもよい。
【００１０】
また、上記多孔質パッドにおいて、前記複数の磁性部材は第１列と前記第１列の隣の第２列に沿って並べられ、前記第１列に並ぶ前記複数の磁性部材は、前記第２列に並ぶ前記複数の磁性部材に対して列方向にずれるように配置される、ようにしてもよい。
【００１１】
また、上記多孔質パッドにおいて、前記複数の磁性部材は、それぞれ６角形板状に形成される、ようにしてもよい。
【００１２】
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、真空ポンプと、を備え、前記多孔質パッドの前記多孔質部は、前記複数の磁性部材が固定される下板部と、前記設置面を有し、前記下板部に対して空間を介する位置に設けられる上板部と、を備え、前記真空ポンプは、前記空間を負圧とすることにより前記対象物を前記設置面に吸着させる。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る工作機械は、前記真空チャック装置と、前記マグネットチャックと、前記マグネットチャックが固定され、前記設置面に沿う方向に移動するテーブルと、前記真空チャック装置に吸着された前記対象物を加工する加工部と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、多孔質パッド、真空チャック装置及び工作機械において、線膨張係数差に伴う反りの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る工作機械の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る磁性部材及びコイルの位置関係を示す概略図である。
【図３】図１の一部を拡大した拡大図である。
【図４】本発明の変形例に係る磁性部材及びコイルの位置関係を示す概略図である。
【図５】本発明の変形例に係る磁性部材及びコイルの位置関係を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明に係る多孔質パッド、真空チャック装置及び工作機械の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１に示すように、工作機械１は、テーブル６０と、マグネットチャックの一例である電磁チャック５０と、真空チャック装置１０と、加工部４０と、を備える。
なお、以下の説明では、ワークＷが設置される設置面１１ｃ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１１ｃに直交する方向をＺ方向と規定する。
【００１８】
テーブル６０は図示しない駆動部によりＸ方向及びＹ方向の少なくとも何れかに移動する。電磁チャック５０は、テーブル６０上に固定され、テーブル６０とともに移動する。
加工部４０は、真空チャック装置１０及び電磁チャック５０にＺ方向に対向するように位置する。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。
【００１９】
電磁チャック５０は、多孔質パッド１１を固定するためのＸ方向及びＹ方向に沿うチャック面５０ａを備える。電磁チャック５０は、チャック面５０ａに沿って並べられる複数の電磁石部５１と、複数の電磁石部５１間を仕切る非磁性体により形成される仕切部５２と、を備える。複数の電磁石部５１は、電磁チャック５０のチャック面５０ａにおいてＮ極及びＳ極が交互となるように磁極を発生させる。Ｎ極とその隣のＳ極の間の距離である磁極ピッチＰは、電磁石部５１の間隔と同等に設定される。
【００２０】
図３に示すように、電磁石部５１は、コイル５１ａと、鉄芯５１ｂと、永久磁石５１ｃと、を備える。鉄芯５１ｂは、磁性体により形成され、Ｚ方向に延びる柱状をなす。コイル５１ａは、鉄芯５１ｂの外周に位置する。永久磁石５１ｃは、鉄芯５１ｂの下方に位置する。コイル５１ａには、図示しない制御装置による制御のもと、直流電流が供給される。この直流電流の通電方向によりＮ極とＳ極の何れかの磁極が発生する。
【００２１】
真空チャック装置１０は、工作機械１の電磁チャック５０に後付け可能に構成されている。例えば、工作機械１における真空チャック装置１０が省略された状態においては、電磁チャック５０により磁性体のワークＷを固定しつつ、加工部４０によりワークＷを加工することができる。しかしながら、ワークＷが非磁性体の場合、電磁チャック５０によりワークＷを固定することができない。そこで、真空チャック装置１０を電磁チャック５０に固定したうえで、真空チャック装置１０によりワークＷを固定する。これにより、ワークＷが非磁性体であっても固定される。
【００２２】
詳しくは、図１に示すように、真空チャック装置１０は、多孔質パッド１１と、封止部１３と、真空ポンプ３０と、管部３１と、を備える。多孔質パッド１１は、多孔質部１２と、多孔質部１２に固定される複数の磁性部材１５と、を備える。
【００２３】
多孔質部１２は、長方形の板状に形成され、流体を通過させる通気性及び通水性を有するセラミックである。多孔質部１２は、例えば、アルミナ又は炭化ケイ素等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、ゴム及びガラス等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。多孔質部１２は、微細な気孔が無数に形成された多孔質構造となっている。多孔質部１２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る。また、気孔の平均孔径は、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。多孔質部１２は、連なった微細気孔を介して空気又は液体を通過させることができる通気性及び通水性を有する。
【００２４】
図１に示すように、多孔質部１２は、上板部１２ａと、下板部１２ｂと、を備える。上板部１２ａと下板部１２ｂはＺ方向に重なる位置に設けられる。上板部１２ａと下板部１２ｂの間には空間Ｓｐが形成されている。
封止部１３は、例えば樹脂、金属又はガラス等の流体を通過させない材料により、多孔質部１２の側周面を覆うように形成される。封止部１３により、多孔質部１２の側周面から空気等の流体が漏れることが抑制される。
【００２５】
複数の磁性部材１５は、多孔質部１２の下板部１２ｂに埋め込まれている。磁性部材１５は、多孔質パッド１１の外部に露出しない。よって、磁性部材１５が錆びることが抑制される。複数の磁性部材１５は、電磁チャック５０との間で磁気的な引力を発生させる。これにより、多孔質パッド１１を電磁チャック５０に固定させることができる。
【００２６】
図２に示すように、磁性部材１５は、金属、例えば、鉄片又は鉄粉により、矩形、本例では６角形の板状に形成される。磁性部材１５は、Ｘ方向に長く、かつＹ方向に短い６角形の板状に形成される。磁性部材１５におけるＸ方向の長さＬは、磁極ピッチＰよりも大きく設定されている。磁性部材１５の長さＬは、例えば、磁極ピッチＰの１．１倍〜４倍に設定される。
複数の磁性部材１５はハニカム状に配置されている。Ｘ方向に沿う第１列Ｌ１に並ぶ磁性部材１５は、Ｘ方向に沿う第２列Ｌ２に並ぶ磁性部材１５に対して規定距離だけずれるように配置される。第１列Ｌ１は、Ｙ方向に第２列Ｌ２と隣り合うように位置する。この規定距離は、第１列Ｌ１又は第２列Ｌ２に並べられる複数の磁性部材１５の配置間隔Ｑの半分の距離である。複数の磁性部材１５間の隙間が大きいほど、電磁チャック５０との間で作用する磁気的な引力を小さくなる。
【００２７】
管部３１の一端は真空ポンプ３０に接続され、管部３１の一端から多孔質パッド１１の下板部１２ｂの内部を通過する。管部３１の他端は多孔質パッド１１の空間Ｓｐに向けて開口している。
真空ポンプ３０は、図示しない制御装置による制御のもと作動すると、管部３１を介して空間Ｓｐの空気を吸引する。このため、空間Ｓｐは負圧となる。これにより、設置面１１ｃ上のワークＷに対して吸着力が作用し、ワークＷは設置面１１ｃに吸着される。
ワークＷは、対象物の一例であり、磁性体及び非磁性体の何れであってもよく、例えば、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。
【００２８】
次に、工作機械１の使用方法について説明する。
まず、作業者により、図１に示すように、真空チャック装置１０の多孔質パッド１１が電磁チャック５０のチャック面５０ａに設置される。このとき、図３に示すように、各磁性部材１５は隣り合う２つの磁極であるＮ極及びＳ極を跨ぐ。これにより、磁力線Ｌｍが電磁石部５１、磁性部材１５及び当該電磁石部５１に隣り合う電磁石部５１を通過する。従って、磁性部材１５と電磁石部５１の間で作用する磁力を高めることができ、より確実に多孔質パッド１１を電磁チャック５０に固定することができる。
次に、多孔質パッド１１の設置面１１ｃにワークＷが設置される。そして、真空ポンプ３０が作動されることにより、ワークＷが設置面１１ｃに固定される。この状態で、ワークＷが加工部４０により加工される。
以上で、工作機械１の使用方法の説明を終了する。
【００２９】
（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。
【００３０】
（１）多孔質パッド１１は、流体を通過させる非磁性体からなる多孔質部１２と、多孔質部１２に固定され、対象物の一例であるワークＷが設置される設置面１１ｃに沿う方向であるＸ方向及びＹ方向に延びる板状に形成されるとともに、設置面１１ｃに沿って隙間を持って並べられ、マグネットチャックの一例である電磁チャック５０との間で磁気的な引力を発生させる複数の磁性部材１５と、を備える。
この構成によれば、複数の磁性部材１５が多孔質部１２に固定される。このため、１枚の板状の磁性部材が多孔質部の下面全域に固定される場合に比べて、多孔質パッド１１における線膨張係数差に伴う反りの発生を抑制することができる。また、熱応力の発生を抑制することができる。
また、複数の磁性部材１５は隙間を持って並べられるため、１枚の板状の磁性部材に比べて、多孔質パッド１１の軽量化を図ることができる。
例えば、多孔質部の下面全域を覆う１枚の板状の磁性部材の場合では、電磁チャック５０との間で作用する磁気的な引力が大きすぎて、多孔質パッド１１の取り扱いが容易でないことが懸念される。この点、上記構成では、複数の磁性部材１５の隙間を調整することにより、電磁チャック５０との間で作用する磁気的な引力を調整することができる。
【００３１】
（２）複数の磁性部材１５は、外部に露出しないように多孔質部１２に埋め込まれている。
この構成によれば、磁性部材１５が外気等に触れることが抑制されるため、磁性部材１５が錆びることが抑制される。
また、多孔質パッド１１の下面を研削する際に、多孔質部１２のみを研削すればよく、磁性部材１５を研削する必要がなくなるため、多孔質パッド１１の加工が容易となる。
【００３２】
（３）磁性部材１５の設置面１１ｃに沿うＸ方向の長さＬは、電磁チャック５０の磁極ピッチＰよりも大きく設定される。
この構成によれば、各磁性部材１５は２つの異なる磁極、Ｎ極及びＳ極を跨ぐように位置しやすくなる。これにより、磁性部材１５と電磁チャック５０の間で作用する磁力を高めることができ、より確実に多孔質パッド１１を電磁チャック５０に固定することができる。
【００３３】
（４）複数の磁性部材１５は第１列Ｌ１と第１列Ｌ１の隣の第２列Ｌ２に沿って並べられ、第１列Ｌ１に並ぶ複数の磁性部材１５は、第２列Ｌ２に並ぶ複数の磁性部材１５に対して列方向であるＸ方向にずれるように配置される。
この構成によれば、複数の磁性部材１５間の隙間が行方向であるＹ方向に沿って並ぶことが抑制される。これにより、複数の磁性部材１５間の隙間を関節として多孔質パッド１１が曲がることが抑制される。従って、多孔質パッド１１の強度を高めることができる。
【００３４】
（５）複数の磁性部材１５は、それぞれ６角形板状に形成される。
この構成によれば、多孔質パッド１１の強度を高めることができる。
【００３５】
（６）真空チャック装置１０は、多孔質パッド１１と、真空ポンプ３０と、を備える。多孔質パッド１１の多孔質部１２は、複数の磁性部材１５が固定される下板部１２ｂと、設置面１１ｃを有し、下板部１２ｂに対して空間Ｓｐを介するように設けられる上板部１２ａと、を備える。真空ポンプ３０は、空間Ｓｐを負圧とすることによりワークＷを設置面１１ｃに吸着させる。
この構成によれば、多孔質パッド１１は、磁気的な引力により電磁チャック５０に固定されつつ、真空ポンプ３０によりワークＷを吸着することができる。
【００３６】
（７）工作機械１は、真空チャック装置１０と、電磁チャック５０と、電磁チャック５０が固定され、設置面１１ｃに沿う方向であるＸ方向及びＹ方向に移動するテーブル６０と、真空チャック装置１０に吸着されたワークＷを加工する加工部４０と、を備える。
この構成によれば、真空チャック装置１０により、ワークＷが非磁性体であってもワークＷを固定することができる。
【００３７】
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。
【００３８】
（変形例）
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。
【００３９】
上記実施形態においては、磁性部材１５はＸ方向に長く、かつＹ方向に短い６角形の板状に形成されていたが、図４に示すように、正６角形の板状に形成されていてもよい。この場合、磁性部材１５のハニカム径は磁極ピッチＰよりも大きく設定される。
また、磁性部材１５の形状は６角形の板状に限らず、長方形、菱形、八角形、楕円を含む円形の板状であってもよい。例えば、図５に示すように、磁性部材１５はＸ方向に長い長方形の板状に形成されてもよい。本例では、磁性部材１５のＸ方向の長さＬは、磁極ピッチＰの２倍より大きく設定される。そして、第１列Ｌ１に並ぶ磁性部材１５は、第２列Ｌ２に並ぶ磁性部材１５に対して磁極ピッチＰだけずれるように配置される。
【００４０】
上記実施形態においては、複数の磁性部材１５は設置面１１ｃの全域にわたって並べられていたが、設置面１１ｃの一部のみに並べられていてもよい。例えば、複数の磁性部材１５は設置面１１ｃの角部のみに並べられていてもよい。
【００４１】
上記実施形態においては、複数の磁性部材１５は外部に露出しないように多孔質部１２に埋め込まれていたが、これに限らず、磁性部材１５の一部が外部に露出していてもよい。
【００４２】
電磁チャック５０の構成は、上記実施形態に限らず、チャック面５０ａにＮ極及びＳ極を交互に発生させることが可能であれば、どのような構成であってもよい。例えば、電磁チャックは、非磁性体により形成される仕切板と、仕切板によって仕切られる複数の磁性部材と、通電されることにより磁性部材を磁化するコイルと、を備えていてもよい。電磁チャック５０は、マグネットチャックである永電磁チャック又は永磁チャックであってもよい。
【００４３】
上記実施形態においては、多孔質部１２はセラミックにより形成されていたが、流体を通過可能な多孔体であれば樹脂により形成されていてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１  工作機械
１０  真空チャック装置
１１  多孔質パッド
１１ｃ  設置面
１２  多孔質部
１２ａ  上板部
１２ｂ  下板部
１３  封止部
１５  磁性部材
３０  真空ポンプ
４０  加工部
５０  電磁チャック
５０ａ  チャック面
５１  電磁石部
６０  テーブル
Ｌ１  第１列
Ｌ２  第２列
Ｐ  磁極ピッチ
Ｑ  配置間隔
Ｗ  ワーク
Ｌｍ  磁力線
Ｓｐ  空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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