(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持ブロックと、これに非接触的に保持される傾動ブロックとを有し、前記傾動ブロックをワーク表面に倣って傾動させる倣い装置であって、
前記支持ブロックに、保持曲面と、前記保持曲面よりも後退した位置に設けられる流体吐出孔と、前記流体吐出孔と前記保持曲面とを結ぶ流体案内面とを形成し、
前記傾動ブロックに前記保持曲面と対面する倣い曲面を形成し、
前記流体案内面に沿って前記流体吐出孔からの流体を案内するノズルを前記支持ブロックに設け、
前記流体が前記保持曲面と前記倣い曲面との間を通過する際に発生する負圧によって前記支持ブロックに前記傾動ブロックを保持することを特徴とする倣い装置。
【請求項２】
請求項１記載の倣い装置において、前記倣い曲面は前記保持曲面より大きいことを特徴とする倣い装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の倣い装置において、前記保持曲面および前記倣い曲面のうち、一方を凸状に、他方を凹状に形成することを特徴とする倣い装置。
【請求項４】
請求項３記載の倣い装置において、前記保持曲面および前記倣い曲面のうち、凸状に形成される一方の曲率半径は、凹状に形成される他方の曲率半径より大きいことを特徴とする倣い装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の倣い装置において、前記支持ブロックの端面に開口する流体吸引孔を有し、
前記傾動ブロックが傾動した後に、前記流体吸引孔より流体を吸引することにより前記保持曲面と前記倣い曲面との間を負圧状態とし、前記支持ブロックに対して前記傾動ブロックを吸着固定することを特徴とする倣い装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は接触によりワーク表面に追従する倣い装置に関し、特に、高精度にワーク表面を倣う際に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハーから切り分けられた半導体チップを搬送してダイパッド上に搭載する際や、半導体チップに形成されるバンプに対してインナーリードを圧着する際などには、半導体チップ表面と各種ツール表面との平行度が要求されるため倣い装置が用いられる。また、光ファイバとコネクタとの光軸合わせを行って接続する際などにも倣い装置が用いられる。
【０００３】
従来の倣い装置としては、たとえば、凹状半球面を有する支持部材に、凸状半球面を有する倣い部材を回動自在に設けるものがある。この倣い部材はワーク表面と接触する接触面を有しており、接触面がワーク表面接触すると倣い部材はワーク表面に沿って傾動する。この傾動により接触面とワーク表面とを平行にする倣い動作がおこなわれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ワーク表面に沿って倣い部材が傾動する支点、つまり凹状半球面と凸状半球面との摺接部は常に機械的に接触している。従って、摺接部に生ずる摺動抵抗により倣い部材の傾動が制限され、高精度に倣い動作をおこなうことが困難となっていた。このため、摺動抵抗を減少させ高精度に倣い動作をおこなう倣い装置が必要とされている。
【０００５】
本発明の目的は、高精度の倣い動作が可能となる倣い装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の倣い装置は、支持ブロックと、これに非接触的に保持される傾動ブロックとを有し、前記傾動ブロックをワーク表面に倣って傾動させる倣い装置であって、前記支持ブロックに、保持曲面と、前記保持曲面よりも後退した位置に設けられる流体吐出孔と、前記流体吐出孔と前記保持曲面とを結ぶ流体案内面とを形成し、前記傾動ブロックに前記保持曲面と対面する倣い曲面を形成し、前記流体案内面に沿って前記流体吐出孔からの流体を案内するノズルを前記支持ブロックに設け、前記流体が前記保持曲面と前記倣い曲面との間を通過する際に発生する負圧によって前記支持ブロックに前記傾動ブロックを保持することを特徴とする。
【０００７】
これにより、支持ブロックに対し傾動ブロックを非接触的に保持することができ、摺動抵抗の影響を受けることなく傾動ブロックを傾動させることができる。従って、高精度な倣い動作をおこなうことができる。また、流体の供給によって支持ブロックと傾動ブロックとを非接触的に保持するという簡潔な構造であるため、低コストの倣い装置とすることができる。
【０００８】
本発明の倣い装置は、前記倣い曲面は前記保持曲面より大きいことを特徴とする。これにより、傾動ブロックが傾動する場合であっても、常に保持曲面に対して流体を供給することができ、支持ブロックに対し傾動ブロックを非接触的に保持することができる。
【０００９】
本発明の倣い装置は、前記保持曲面および前記倣い曲面のうち、一方を凸状に、他方を凹状に形成することを特徴とする。これにより、傾動ブロックが傾動する場合であっても、保持曲面と倣い曲面との間に形成されるクリアランスの変化を少なくすることができる。従って、保持曲面に対する流速を安定させることができ、支持ブロックに対し傾動ブロックを非接触的に安定して保持することができる。
【００１０】
本発明の倣い装置は、前記保持曲面および前記倣い曲面のうち、凸状に形成される一方の曲率半径は、凹状に形成される他方の曲率半径より大きいことを特徴とする。これにより、流体の流れを妨げることなく保持曲面と倣い曲面とのクリアランスを狭めることができ、高精度の倣い動作をおこなうことができる。
【００１１】
本発明の倣い装置は、前記支持ブロックの端面に開口する流体吸引孔を有し、前記傾動ブロックが傾動した後に、前記流体吸引孔より流体を吸引することにより前記保持曲面と前記倣い曲面との間を負圧状態とし、前記支持ブロックに対して前記傾動ブロックを吸着固定することを特徴とする。これにより、支持ブロックに対して傾動ブロックを吸着固定し、容易に倣い動作を固定的に維持することができる。さらに、保持曲面および前記倣い曲面のうち、凸状に形成される一方の曲率半径を、凹状に形成される他方の曲率半径より大きく形成することにより、支持ブロックに対して傾動ブロックを吸着固定する際に倣い動作を高精度のまま維持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態である倣い装置１０を有する押圧装置１１を示す斜視図である。図１に示すように、この押圧装置１１は上下運動をおこなうアーム１２を有しており、このアーム１２に倣い装置１０を構成する支持ブロック１３が固定されている。また、支持ブロック１３の下端面には倣い装置１０を構成する傾動ブロック１４が保持されており、この傾動ブロック１４の下端には押圧部１５が形成されている。作業ステージ１６上に配置されたワークＷａに対してアーム１２を下降させることにより、押圧部１５の接触面１７とワークＷａの上面１８とが接触し、傾動ブロック１４を傾動させることによって接触面１７とワークＷａ表面とを平行にする。このように倣い動作をおこなった後にアーム１２をさらに下降させワークＷａを押圧する装置となっている。
【００１４】
図２は図１のアーム１２と支持ブロック１３とを示す斜視図である。図２に示すように、アーム１２の先端に固定される支持ブロック１３は円柱形状からなり、下端面に環状の保持曲面１９を有している。下端面のほぼ中央部には、保持曲面１９よりも後退した位置、つまり保持曲面１９よりも図２に示す上方に、複数の流体吐出孔２０が形成されている。また、流体吐出孔２０を覆う様に装着され、流体吐出孔２０から吐出される流体を整流するノズル２１が設けられている。さらに、流体吐出孔２０と保持曲面１９とを滑らかに結ぶ流体案内面２２が形成されている。なお、図２に示す矢印は、流体吐出孔２０から吐出されノズル２１によって整流される流体の流れ方向を示すものである。
【００１５】
図３は流体吐出孔２０の周辺を示す断面図である。図３に示すように、支持ブロック１３の下端面に開口する流体吐出孔２０は、支持ブロック１３内に形成される流路２３に連通されている。この流路２３は図示しない空気圧源に接続されており、空気圧源からの流体である圧縮空気が流体吐出孔２０より吐出される。ノズル２１と流体案内面２２との間には環状のスリット２４が形成されており、流体吐出孔２０より吐出された圧縮空気は、図３の矢印に示すように、ノズル２１によって吐出方向を変更されスリット２４から流体案内面２２に沿って吐出される。従って、圧縮空気はノズル２１を中心として放射方向に吐出される。
【００１６】
図４は支持ブロック１３と傾動ブロック１４との一部を示す断面図である。図４に示すように、支持ブロック１３の下端面に形成される環状の保持曲面１９は凹状に形成されている。また、傾動ブロック１４の上端面には、保持曲面１９に対面するように凸状の倣い曲面２５が形成されており、この倣い曲面２５は保持曲面１９に比べて大きく形成されている。このように形成される保持曲面１９と倣い曲面２５との間を、スリット２４から吐出され流体案内面２２に沿って流れる圧縮空気が通過する。このため、保持曲面１９と倣い曲面２５とが対面する支持ブロック１３と傾動ブロック１４との間には、所定のクリアランスが形成される。また、圧縮空気が通過する際に負圧が発生し、この負圧と大気圧との差圧によって傾動ブロック１４は支持ブロック１３に向けて吸引される。従って、傾動ブロック１４は落下することなく所定のクリアランスを介して支持ブロック１３に保持される。また、支持ブロック１３の下端面には図示しない真空供給源に接続された流体吸引孔２６が設けられている。
【００１７】
図４に示すように、凸状に形成される倣い曲面２５の曲率半径は、凹状に形成される保持曲面１９の曲率半径よりも大きく形成されている。このため、支持ブロック１３と傾動ブロック１４との間に形成されるクリアランスは、αで図示する中心部に比べて、βで図示する支持ブロック１３の縁端部の方が小さく形成されることになる。
【００１８】
以下、このような倣い装置１０を有する押圧装置１１を用いて、ワークＷａを押圧する際の倣い装置１０の作動について説明する。図５、図６および図７はワークＷａの上面１８に対して倣い動作を行うまでの倣い装置１０の動作を示す説明図である。なお、ワークＷａの上面１８は、ワークＷａの下面に対して傾斜している。
【００１９】
まず、図５に示すように、作業ステージ１６上に配置されたワークＷａに向けて倣い装置１０が徐々に下降移動される。このとき、支持ブロック１３の流体吐出孔２０より圧縮空気が吐出され、傾動ブロック１４は差圧によって支持ブロック１３に保持された状態となっている。続いて、図６に示すように、傾動ブロック１４の押圧部１５の端部に形成された接触面１７が、ワークＷａの上面１８に接触して、この上面１８と接触面１７とが平行となるように傾動ブロック１４が傾動する。ここで、支持ブロック１３と傾動ブロック１４とは接触しておらず、摺動抵抗の影響を受けないため、ワークＷａの上面１８の傾斜角が微小であっても高精度の倣い動作をおこなうことができる。また、倣い曲面２５は保持曲面１９よりも大きく形成されているため、傾動ブロック１４が倣い動作に伴って傾動するときであっても、保持曲面１９に対し倣い曲面２５は常に対面するようになっている。従って、常に保持曲面１９の全域に渡って負圧が発生しており、傾動ブロック１４が脱落することはない。
【００２０】
次に、図７に示すように、傾動ブロック１４の傾動による倣い動作が完了すると、流体吐出孔２０からの流体供給は停止され流体吸引孔２６より空気が吸引される。このため、傾動ブロック１４は傾動状態を維持した状態で支持ブロック１３に吸着固定される。このとき、凸状の倣い曲面２５の曲率半径は凹状の保持曲面１９の曲率半径よりも大きいため、吸着固定時に接触する支持ブロック１３の縁端部に形成されるクリアランスβを、圧縮空気の流れを妨げないように小さくすることができ、吸着固定後であっても高精度の倣い動作を維持することができる。そして、吸着固定によって傾動ブロック１４が固定された後、アームを下降させてワークＷａを押圧する。
【００２１】
このように、倣い装置１０を装着することにより、ワークＷａ上面１８の傾斜角が異なる場合であっても押圧部１５が上面１８の全体に接するため、ワークＷａに均一の押圧荷重をかけることができ、ワークＷａを破損させることなく押圧することができる。また、支持ブロック１３と傾動ブロック１４との間の摺動抵抗による影響がなく、高精度の倣い動作をおこなうことができる。
【００２２】
図８（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施の形態である倣い装置３０を示す説明図である。なお、支持ブロック３１に対する傾動ブロック３２の保持方法は、前述の支持ブロック１３に対する傾動ブロック１４の保持方法と同様である。図８に示すように、本発明の倣い装置は、支持ブロックと傾動ブロックとの配置を上下に反転させてワーク側を傾動させるようにしても使用することが可能である。たとえば、ワークＷｂを押圧する場合には、図８（ａ）に示すように、支持ブロック３１を作業ステージ３３に固定し、支持ブロック３１に保持された傾動ブロック３２にワークＷｂを搭載する。そして、押圧ツール３４をワークＷｂに向けて下降移動させる。
【００２３】
続いて、図８（ｂ）に示すように、押圧ツール３４の接触面３５とワークＷｂの上面３６とが接触することにより、傾動ブロック３２は傾動しワークＷｂの上面３６と押圧ツール３４の接触面３５とを平行とすることができる。このとき、支持ブロック３１と傾動ブロック３２とは接触していないため、高精度の倣い動作をおこなうことができる。このように、ツール接触面３５とワークＷｂの上面３６とを平行とすることによって、ワークＷｂに対し均一な押圧荷重をかけることができ、ワークＷｂの破損を防ぐことができる。また、押圧時には流体吸引孔３７より負圧を供給し傾動ブロック３２を吸着固定することにより、ワークＷｂを固定して確実に押圧荷重をかけることができる。
【００２４】
なお、図示する曲面１９，２５、ワークＷａ，Ｗｂ表面の傾斜角、傾動ブロック１４，３２の傾動角度、支持ブロック１３，３１と傾動ブロック１４，３２とのクリアランスなどは、説明を容易にするため実際よりも誇張して描かれている。
【００２５】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、図示する傾動ブロック１４に押圧部１５が設けられているが、傾動ブロック１４に吸着具を取り付け、倣い動作をおこなったワークを搬送するようにしても良い。これにより、ワーク表面が傾斜する場合であってもワークを確実に吸着することができ、個々のワークに影響されることなく容易に高精度の位置決め搬送をおこなうこともできる。すなわち、ワーク表面の傾斜角が個々に異なる場合であっても、倣い動作をおこなってから吸着することにより、吸着時における支持ブロック１３とワークとの相対位置は一定となり、同じ搬送距離で個々のワークを定位置に搬送することができる。
【００２６】
また、流体吐出孔２０と流体吸引孔２６を別体に形成しているが、流体吐出孔２０に空気圧源と真空供給源とをそれぞれ接続し、空気圧源と真空供給源とを切り換えて使用するようにしても良い。これにより、流体吸引孔２６を削減することができ、簡潔な構造を有する倣い装置とすることができる。
【００２７】
さらに、支持ブロック１３の保持曲面１９を凹状に形成し、傾動ブロック１４の倣い曲面２５を凸状に形成しているが、支持ブロック１３の保持曲面１９を凸状に形成し、傾動ブロック１４の倣い曲面２５を凹状に形成しても良い。
【００２８】
さらに、流体吐出孔２０からの圧縮空気は円盤状のノズル２１によって整流されているが、個々の流体吐出孔２０に管状のノズルを設けても良く、流体案内面２２に沿わせるように支持ブロック１３に直接形成しても良い。
【００２９】
なお、図示する曲面１９，２５は球面の一部からなるため傾動ブロック１４の傾動方向は制限されないが、曲面１９，２５を筒状面に形成し傾動ブロック１４の傾動方向を制限しても良い。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の倣い装置によれば、支持ブロックと傾動ブロックとの間に流体を供給することにより、支持ブロックに対し傾動ブロックを非接触的に保持することができ、摺動抵抗の影響を受けることなく傾動ブロックを傾動させることができる。これにより、高精度な倣い動作をおこなうことができる。また、流体の供給によって支持ブロックと傾動ブロックとを非接触的に保持するという簡潔な構造であるため、低コストの倣い装置とすることができる。
【００３１】
本発明の倣い装置によれば、倣い曲面を保持曲面より大きくすることにより、傾動ブロックが傾動する場合であっても、常に保持曲面に対して流体を供給することができ、支持ブロックに対し傾動ブロックを非接触的に保持することができる。
【００３２】
本発明の倣い装置によれば、保持曲面および倣い曲面のうち、一方を凸状に、他方を凹状に形成することにより、傾動ブロックが傾動する場合であっても、保持曲面と倣い曲面との間に形成されるクリアランスの変化を少なくすることができ、保持曲面に対する流速を安定させることができ、支持ブロックに対し傾動ブロックを非接触的に安定して保持することができる。
【００３３】
本発明の倣い装置によれば、保持曲面および前記倣い曲面のうち、凸状に形成される一方の曲率半径は、凹状に形成される他方の曲率半径より大きく形成することにより、流体の流れを妨げることなく保持曲面と倣い曲面とのクリアランスを狭めることができ、高精度の倣い動作をおこなうことができる。
【００３４】
本発明の倣い装置によれば、保持曲面と倣い曲面との間を負圧状態とすることにより、支持ブロックに対して傾動ブロックを吸着固定し、容易に倣い動作を固定的に維持することができる。さらに、保持曲面および前記倣い曲面のうち、凸状に形成される一方の曲率半径を、凹状に形成される他方の曲率半径より大きく形成することにより、支持ブロックに対して傾動ブロックを吸着固定する際に倣い動作を高精度のまま維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である倣い装置を有する押圧装置を示す斜視図である。
【図２】図１の倣い装置の一部を示す斜視図である。
【図３】図１の倣い装置の流体吐出孔周辺を示す断面図である。
【図４】図１の倣い装置の一部を示す断面図である。
【図５】図１の倣い装置の動作を示す説明図である。
【図６】図５に続く倣い装置の動作を示す説明図である。
【図７】図６に続く倣い装置の動作を示す説明図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施の形態である倣い装置の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
１０      倣い装置
１１      押圧装置
１２      アーム
１３      支持ブロック
１４      傾動ブロック
１５      押圧部
１６      作業ステージ
１７      接触面
１８      上面
１９      保持曲面
２０      流体吐出孔
２１      ノズル
２２      流体案内面
２３      流路
２４      スリット
２５      倣い曲面
２６      流体吸引孔
３０      倣い装置
３１      支持ブロック
３２      傾動ブロック
３３      作業ステージ
３４      押圧ツール
３５      接触面
３６      上面
３７      流体吸引孔
Ｗａ，Ｗｂ  ワーク
α，β      クリアランス
【図１】
0003655243.tif 000002
【図２】
0003655243.tif 000003
【図３】
0003655243.tif 000004
【図４】
0003655243.tif 000005
【図５】
0003655243.tif 000006
【図６】
0003655243.tif 000007
【図７】
0003655243.tif 000008
【図８】
0003655243.tif 000009