(57)【要約】【課題】  表面に損傷を与えずに小型ワークを搬送可能な搬送ツールを提供する。【解決手段】  ケース３のケース本体部３ｃは、第１の空気通路６の下端からワーク２表面に対向する底面３ａに向けて拡がったテーパ面９を有する。スタッド４は、第１の空気通路内にスタッド本体部４ａが配置され、その下端のテーパ部５がテーパ面に対向配置される。圧縮空気は、スタッド本体部内部に形成された第２の空気通路７から、スタッド本体部側面に形成された空気排出口８ａ〜８ｄと、テーパ部の下端部底面５ａがケース本体部底面より下方に位置してスタッド本体部外面及びテーパ部外面と第１の空気通路及びテーパ面との間で全周にわたり形成されたスリット１０とを介して、テーパ面に沿ってケース本体部の底面側外周縁全周に向けて噴出して、ケース本体部底面及び側面３ｂに沿って流れる高速空気流１１を形成して、スタッド下端部底面近傍に負圧空間を維持してワーク吸着可能とする。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びた第１の空気通路を内部に有するケース本体部を有し、前記ケース本体部の下部に、前記第１の空気通路の下端からワークの表面に対向する底面に向けて拡がったテーパ面を有するケースと、
前記第１の空気通路内に配置されたスタッド本体部と、前記スタッド本体部の下端に連結されて前記テーパ面に隙間をあけて対向するように配置されたテーパ部とを有するスタッドとを備え、
前記スタッドの前記本体部の側面に複数個の空気排出口を形成し、
前記スタッドの前記本体部の内部に軸方向に延在して前記空気排出口に繋がる第２の空気通路を形成し、
前記スタッドの前記テーパ部の下端部底面が、前記テーパ面の下端縁に位置する前記ケース本体部の底面より下方に位置して、前記スタッドの前記本体部の外面及び前記テーパ部の外面と前記ケースの前記第１の空気通路及び前記テーパ面との間で全周にわたりスリットを形成するように構成し、
前記スタッドの前記第２の空気通路の上方から圧縮空気を、前記空気排出口と前記スリットを介して、前記テーパ面に沿い、前記ケース本体部の底面側外周縁全周に向けて噴出させ、前記テーパ面外周縁全周から噴出した圧縮空気が、前記ケースの前記ケース本体部の前記底面及び前記ケース本体部の側面に沿って流れる高速空気流を形成して、前記スタッドの下端部底面近傍の空間を負圧に維持し、前記スタッドの前記下端部底面に前記ワークを吸着保持可能とする搬送ツール。
【請求項２】
前記スタッドの前記下端部底面と前記ケース本体部の前記底面との距離が、０ｍｍよりも大きく０．５ｍｍ以下になるように、前記スタッドの前記下端部底面が前記ケース本体部の前記底面よりも下方に突出して配置されている、請求項１に記載の搬送ツール。
【請求項３】
前記スタッドの前記テーパ部の外面の傾斜角度が、５度〜３０度になるようにしている、請求項１又は２に記載の搬送ツール。
【請求項４】
前記空気排出口の下端縁を、前記テーパ面の外面の上端縁と同一面に位置するように配置している、請求項１〜３のいずれか１つに記載の搬送ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）に使われる脆弱素子に見られるような極薄肉部を有する小型ワークを被搭載物に搭載する際に用いる搬送ツールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークを吸着して次の製造工程へ搬送する際、真空吸着による吸着動作が最も一般的である。しかしながら、極薄肉部を有する小型ワークの場合、真空吸着時に吸着ノズルからワークの表面に損傷を与える可能性が高い。そこで、吸着ノズルの吸着面とワークの表面との間に高速の空気流を形成し、負圧を発生させ、この負圧により、ワークの吸着を行うベルヌーイ法が広く知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような構成の従来の搬送装置の構造を示した模式断面図を図３Ａに示す。
【０００４】
本体１０３の底面の中央部には、ワーク１０２に向けて拡開するテーパ部１０５を設け、テーパ部１０５の内部に、その底面１０４ａが本体１０３の底面１０３ａと略同一平面を形成するバルブ形状のスタッド１０４を設けている。
【０００５】
これにより、本体１０３の底面１０３ａには、テーパ部１０５の内周とスタッド１０４の外周との間に隙間１１０が形成され、テーパ部１０５の上方から、圧縮空気１０１を供給すると、圧縮空気１０１は、この隙間１１０からワーク１０２の外周に向けて噴出することになる。噴出された圧縮空気１０１は、本体１０３の底面１０３ａとワーク１０２の表面１０２ａとの間に噴流１０１ａを形成し、ベルヌーイの原理で発生する負圧により、ワーク１０２の吸着を実現している。
【０００６】
しかしながら、従来のベルヌーイの原理で発生する負圧を利用した搬送装置では、本体１０３の底面１０３ａとバルブ形状のスタッド１０４の底面１０４ａとが略同一平面を形成しており、テーパ部１０５の内周とスタッド１０４の外周との間の隙間１１０から、本体１０３の底面１０３ａの外周縁までが、吸着面１０６として作用する。このことから、吸着面１０６を確保するため、本体１０３を大型化せざるを得ず、小型ワークの吸着が困難であった。
【０００７】
一方、本体１０３をコンパクト化し、小型ワークを吸着するために、吸着面の全周にわたり噴流を包囲することにより、本体１０３とワーク１０２との間に負圧を発生させて吸着するコアンダ効果を利用した搬送装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
このような構成の従来の搬送装置の構造を示した模式断面図を図３Ｂに示す。
【０００９】
この例では、スタッド１１４の底面１１４ａが本体１０３の底面１０３ａより上方に位置して、テーパ部１０５の内周とスタッド１０４の外周との間の隙間１１０から噴出した噴流は、流量面積が急速に拡がることにより、流速を低下させ、コアンダ効果により、スタッド１１４の端部底面１１４ａとワーク１０２の表面１０２ａとの間で形成される空間１１１を、本体１０３の底面１０３ａに沿って外向きに向かう噴流１０１ｂで包囲して吸着面を確保することで、テーパ部１０５の外周縁と本体１０３の底面外縁までの距離を小さくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−２８４６７１号公報
【特許文献２】特開２０１２−１０６３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、わざわざ流速を低下させることにより、本体１０３の底面１０３ａに沿って外向きに向かう噴流１０１ａを形成しているので、大きな負圧を確実に維持するためには、必然的にテーパ部１０５の外周縁よりも大きいワークでなければ吸着ができなかった。
【００１２】
本発明は、上記課題を考慮して、ワークの表面に損傷を与えることなく、極薄肉部を有する小型ワークを搬送できる搬送ツール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】
【００１３】
上述した課題を解決するために、本発明の第１の態様は、軸方向に延びた第１の空気通路を内部に有するケース本体部を有し、前記ケース本体部の下部に、前記第１の空気通路の下端からワークの表面に対向する底面に向けて拡がったテーパ面を有するケースと、
前記第１の空気通路内に配置されたスタッド本体部と、前記スタッド本体部の下端に連結されて前記テーパ面に隙間をあけて対向するように配置されたテーパ部とを有するスタッドとを備え、
前記スタッドの前記本体部の側面に複数個の空気排出口を形成し、
前記スタッドの前記本体部の内部に軸方向に延在して前記空気排出口に繋がる第２の空気通路を形成し、
前記スタッドの前記テーパ部の下端部底面が、前記テーパ面の下端縁に位置する前記ケース本体部の底面より下方に位置して、前記スタッドの前記本体部の外面及び前記テーパ部の外面と前記ケースの前記第１の空気通路及び前記テーパ面との間で全周にわたりスリットを形成するように構成し、
前記スタッドの前記第２の空気通路の上方から圧縮空気を、前記空気排出口と前記スリットを介して、前記テーパ面に沿い、前記ケース本体部の底面側外周縁全周に向けて噴出させ、前記テーパ面外周縁全周から噴出した圧縮空気が、前記ケースの前記ケース本体部の前記底面及び前記ケース本体部の側面に沿って流れる高速空気流を形成して、前記スタッドの下端部底面近傍の空間を負圧に維持し、前記スタッドの前記下端部底面に前記ワークを吸着保持可能とする搬送ツールである。
【００１４】
また、本発明の第２の態様は、前記スタッドの前記下端部底面と前記ケース本体部の前記底面との距離が、０ｍｍよりも大きく０．５ｍｍ以下になるように、前記スタッドの前記下端部底面が前記ケース本体部の前記底面よりも下方に突出して配置されている、第１の態様にかかる搬送ツールである。
【００１５】
また、本発明の第３の態様は、前記スタッドの前記テーパ部の外面の傾斜角度が、５度〜３０度になるようにしている、第１または第２態様にかかる搬送ツールである。
【００１６】
また、本発明の第４の態様は、前記空気排出口の下端縁を、前記テーパ面の外面の上端縁と同一面に位置するように配置している、第１〜第３のいずれか１つの態様にかかる搬送ツールである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の前記態様により、ワーク表面に損傷を与えることなく、極薄肉部を有する小型ワークを搬送できる搬送ツールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の１つの実施の形態の搬送ツールの構造を示す模式拡大断面図
【図１Ｂ】本発明の前記実施の形態の搬送ツールのスタッドを示す斜視図
【図１Ｃ】本発明の前記実施の形態の搬送ツールのスタッドを示す模式断面図
【図１Ｄ】本発明の前記実施の形態の搬送ツールの空気排出口付近を示す拡大図
【図１Ｅ】本発明の前記実施の形態の搬送ツールのテーパ面付近を示す模式断面図
【図２】実施例の搬送装置の構造を示す模式断面図
【図３Ａ】従来の搬送装置の構造を示す模式断面図
【図３Ｂ】従来の搬送装置の構造を示す模式断面図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（実施の形態）
図１Ａは、本発明の１つの実施の形態における搬送ツール２０の構造を示す模式断面図である。図１Ｂは、本発明の前記実施の形態の搬送ツール２０のスタッド４を示す図である。
【００２１】
搬送ツール２０は、円筒状のケース３と、ケース３内に配置されたバルブ形状のスタッド４とを備えている。
【００２２】
ケース３は、軸方向に延びた第１の空気通路６を内部の中央部に形成したケース本体部３ｃを有している。ケース本体部３ｃの下部には、第１の空気通路６の下端から、ワーク２の表面に対向するケース３の底面３ａに向けて拡がったテーパ面９を備えている。
【００２３】
この第１の空気通路６内には、軸方向に沿ってスタッド４が、同心軸上に、ケース３のケース本体部３ｃの中央に固定されている。
【００２４】
スタッド４は、円筒状スタッド本体部４ａと、円筒状スタッド本体部４ａの下部に、下端に向けて拡開する円錐形状のテーパ部５とが一体的に形成されて構成されている。このスタッド４のスタッド本体部４ａの外周面には、スタッド４の長手軸方向沿いに複数の（例えば４個の）細長い空気排出口８ａ〜８ｄが軸周りに所定の間隔をあけて（例えば等間隔に）形成されている。スタッド本体部４ａの内部の中央部には、これらの空気排出口８ａ〜８ｄに繋がる第２の空気通路７が例えば上端からスタッド４の長手軸方向にテーパ部５まで形成されている。なお、第２の空気通路７はテーパ部５を貫通していないため、第２の空気通路７の上端に供給された圧縮空気１は、空気排出口８ａ〜８ｄから排出されることになる。スタッド４のテーパ部５の下端部底面５ａは、ケース３のテーパ面９の下端縁に位置する底面３ａより下方に突出して位置するようにケース３に固定している。よって、スタッド４のスタッド本体部４ａの外面及びテーパ部５の外面とケース３の第１の空気通路７の空気通路形成面３ｄ及びテーパ面９との間で全周にわたり、筒状のスリット１０を形成している。
【００２５】
スタッド本体部４ａは、ケース３のケース本体部３ｃの第１の空気通路内に固定されているとともに、テーパ部５は、ケース３のテーパ面９に隙間をあけて対向するように固定されている。
【００２６】
よって、圧縮空気１は、スタッド４の第２の空気通路７の例えば上端から供給され、第２の空気通路７及び空気排出口８ａ〜８ｄを通り、スタッド４の外面とケース３の第１の空気通路６の空気通路形成面３ｄとの間及びスタッド４のテーパ部５の外周面とテーパ面９との間に形成されるスリット１０に沿ってケース本体部３ｃの底面側外周縁全周に向けて噴出する。このとき、圧縮空気１は、空気排出口８ａ〜８ｄからケース３の第１の空気通路６の空気通路形成面３ｄ及びテーパ面９の内周壁に向かって高速で排出される。そのため、スリット１０を流れる空気は、流速が低下することなく、ケース３の第１の空気通路６の空気通路形成面３ｄ及びテーパ面９の内周壁に吸い寄せられるように流れ、テーパ面９の底面外縁部（ケース本体部３ｃの底面側外周縁全周）に到り、ケース３の底面３ａ及び側面３ｂに沿って方向をそれぞれ転換して流れることになる。
【００２７】
これにより、スタッド４の下端部底面近傍が、ケース３の底面３ａ及び側面３ｂに沿う高速噴流１１で包囲されているため、ケース３の底面３ａとワーク２の表面との間で噴流を形成しなくても、下端部底面近傍の空間の、ケース３の底面３ａとワーク２の表面との間で大きな負圧が確実に維持されることになる。よって、ケース３のテーパ面９の外周縁で形成される枠形状より小さいワーク２でも、図１Ａに示すように、吸着保持することができる。
【００２８】
ここで、仮に、従来のように、スタッド４の下端部底面（テーパ部５の底面）５ａとテーパ面９の底面３ａとの距離を０ｍｍとなるように、すなわち、スタッド４の下端部底面５ａとテーパ面９の底面３ａが略同一平面を形成するように配設すると、以下のような課題がある。すなわち、先述した通り、テーパ面９の内周とスタッド４の外周との間の隙間から、ケース３の底面３ａの外周縁までが、吸着面として作用することになる。このように構成して吸着面を確保するため、ケース３を大型化せざるを得ず、小型ワークの吸着が困難である。
【００２９】
また、スタッド４の下端部底面５ａとテーパ面９の底面３ａとの距離を０．５ｍｍより大きくすると、高速度で小型ワークを搬送する際、スタッド４の下端部底面近傍を包囲している高速噴流が搬送時に大きく乱れるため、ワーク２を安定して吸着保持できない。
【００３０】
これらより、スタッド４の下端部底面５ａとテーパ面９の底面３ａとの距離は、０ｍｍよりも大きく０．５ｍｍ以下になるように、スタッド４の下端部底面５ａがケース本体部３ｃの底面３ａよりも下方に突出して配置することが好ましい。
【００３１】
図１Ｃは、本発明の前記実施の形態における搬送ツール２０のスタッド４の模式断面図である。スタッド４の長手方向と直交する方向に対するスタッド４のテーパ部５の外面の傾斜角度θ１を３０度より大きくすると、ケース３の底面３ａ及び側面３ｂに沿う高速空気流１１を形成することができない。また、スタッド４のテーパ部５の外面の傾斜角度θ１を５度より小さくすると、ケース３の底面３ａに沿う空気流１１は形成できるが、ケース３の側面３ｂに沿う空気流を形成できない。
【００３２】
これらのことより、スタッド４のテーパ部５の外面の傾斜角度θ１が、５度〜３０度になるようにすることが好ましい。
【００３３】
なお、テーパ面９の傾斜角度θ２もテーパ部５の外面の傾斜角度θ１と同じように、５度〜３０度になるようにすることが好ましい。なお、テーパ面９の傾斜角度θ２はテーパ部５の外面の傾斜角度θ１と全く同一にしてもよいし、多少異なるようにしてもよい。
【００３４】
図１Ｄは、本発明の前記実施の形態における搬送ツール２０の空気排出口８ａ〜８ｄの拡大図である。また、図１Ｅは本発明の前記実施の形態における搬送ツール２０のテーパ面９の模式断面図である。空気排出口８ａ〜８ｄの下端縁の位置１４を、一点鎖線で示すテーパ面９の外面の上端縁の位置１２と同一面になるように配設することで、圧縮空気１の流速を低下させることなく、テーパ面９の内周壁に吸い寄せられるように流すことができる。これにより、空気排出口８ａ〜８ｄの下端縁の位置１４を、テーパ面９の外面の上端縁の位置１２と同一面になるようにすることが好ましい。
【００３５】
以上より、図１Ａ〜図１Ｅに示した前記実施の形態の搬送ツール２０の構造とすることにより、ワーク２がテーパ面９の底面の外周縁よりも大きくなくても、ワーク２を吸着することが可能となる。よって、ワーク２の表面に損傷を与えることなく、極薄肉部を有する小型ワーク２を搬送することができる。
【００３６】
次に、本発明の実施例を比較例と比較することにより、本発明の効果について説明する。
【００３７】
以下に、本発明の実施例を説明するが、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
【００３８】
図２に、本発明の実施例１〜実施例３、比較例１および比較例２で使用した搬送ツールの構造を示す模式断面図を示す。また、表１に、本発明の実施例１〜実施例３および比較例１〜２で使用した搬送ツールの各部の寸法を示す。
【００３９】
【表１】
2015100876.tif 000003
【００４０】
（実施例１）
実施例１の搬送ツールは、表１に示すように、スタッド４の下端部底面（テーパ部５の底面）５ａの外径（φａ）を９ｍｍ、テーパ面９の底面（外周縁）の開口径（φｂ）を１０ｍｍ、スタッド４の下端部底面５ａとテーパ面９の底面３ａとの距離（Ｈ）を０．５ｍｍ、スタッド４のテーパ部５の角度θ１及びケース３のテーパ面９の角度θ２を３０度とした。
【００４１】
この搬送ツールの構造において、サイズが６ｍｍ角、９ｍｍ角、２０ｍｍ角の３種類のワークの吸着をそれぞれ実施した。
【００４２】
（実施例２）
実施例２の搬送ツールは、表１に示すように、スタッド４の下端部底面（テーパ部５の底面）５ａの外径（φａ）を８ｍｍ、テーパ面９の底面（外周縁）の開口径（φｂ）を８ｍｍ、スタッド４の下端部底面５ａとテーパ面９の底面３ａとの距離（Ｈ）を０．５ｍｍ、スタッド４のテーパ部５の角度θ１及びケース３のテーパ面９の角度θ２を３０度とした。
【００４３】
この搬送ツールの構造において、サイズが６ｍｍ角、９ｍｍ角、２０ｍｍ角の３種類のワークの吸着をそれぞれ実施した。
【００４４】
（実施例３）
実施例３の搬送ツールは、表１に示すように、スタッド４の下端部底面（テーパ部５の底面）５ａの外径（φａ）を４ｍｍ、テーパ面９の底面（外周縁）の開口径（φｂ）を４ｍｍ、スタッド４の下端部底面５ａとテーパ面９の底面３ａとの距離（Ｈ）を０．２ｍｍ、スタッド４のテーパ部５の角度θ１及びケース３のテーパ面９の角度θ２を３０度とした。
【００４５】
この搬送ツールの構造において、サイズが４ｍｍ角、６ｍｍ角の２種類のワークの吸着をそれぞれ実施した。
【００４６】
（比較例１）
比較例１の搬送ツールは、表１に示すように、スタッド４の下端部底面の外径（φａ）を９ｍｍ、テーパ面９の底面の開口径（φｂ）を１０ｍｍ、スタッド４の下端部底面とテーパ面９の底面との距離（Ｈ）を０ｍｍ、スタッド４のテーパ部の角度θ１及びケース３のテーパ面９の角度θ２を３０度とした。
【００４７】
この搬送ツールの構造において、サイズが９ｍｍ角、２０ｍｍ角の２種類のワークの吸着をそれぞれ実施した。
【００４８】
（比較例２）
比較例２の搬送ツールは、表１に示すように、スタッド４の下端部底面の外径（φａ）を９ｍｍ、テーパ面９の底面の開口径（φｂ）を１２ｍｍ、スタッド４の下端部底面とテーパ面９の底面との距離（Ｈ）を−０．５ｍｍ、スタッド４のテーパ部の角度θ１及びケース３のテーパ面９の角度θ２を３０度とした。
【００４９】
この搬送ツールの構造において、サイズが９ｍｍ角、２０ｍｍ角の２種類のワークの吸着をそれぞれ実施した。
【００５０】
（評価）
表２に、実施例１〜実施例３、比較例１および比較例２の吸着結果を示す。
【００５１】
【表２】
2015100876.tif 000004
【００５２】
表２より、実施例１〜実施例３において、スタッド４の下端部底面（テーパ部５の底面）５ａの外周径とほぼ同サイズのワーク２の吸着が可能であった。一方、比較例１および比較例２では、ケース３のテーパ面９の外周縁よりも大きいサイズのワーク２でも、吸着が不可能であった。
【００５３】
なお、上記様々な実施形態又は実施例のうちの任意の実施形態又は実施例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明にかかる搬送ツールは、ワーク表面に損傷を与えることなく、極薄肉部を有する小型ワークを搬送できる効果を有し、ＭＥＭＳ製造工程のみならず、脆弱部品の吸着など、様々な分野に広く利用されることが期待できる。
【符号の説明】
【００５５】
１  圧縮空気
２  ワーク
３  ケース
３ａ  底面
３ｂ  側面
３ｃ  ケース本体部
３ｄ  第１の空気通路の形成面
４  スタッド
４ａ  スタッド本体部
５  テーパ部
５ａ  底面
６  第１の空気通路
７  第２の空気通路
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ  空気排出口
９  テーパ面
１０  スリット
１１  高速噴流
１２  テーパ面の外面の上端縁の位置
１４  空気排出口の下端縁の位置
２０  搬送ツール
１０１  圧縮空気
１０２  ワーク
１０３  本体
１０４  スタッド
１０５  テーパ部
１０６  吸着面
θ１  テーパ部の外面の傾斜角度
θ２  テーパ面の傾斜角度
【図１Ａ】
2015100876.tif 000005
【図１Ｂ】
2015100876.tif 000006
【図１Ｃ】
2015100876.tif 000007
【図１Ｄ】
2015100876.tif 000008
【図１Ｅ】
2015100876.tif 000009
【図２】
2015100876.tif 000010
【図３Ａ】
2015100876.tif 000011
【図３Ｂ】
2015100876.tif 000012