(57)【要約】【課題】バッファ軸が上下動もしくは回転しても真空度が低下せず、ワーク吸着時のエア吸引を行う配管チューブの抵抗荷重が、吸着時のバッファ力に作用する影響を排除し、且つ当該バッファ力を所望の値に設定することが可能なワーク吸着搬送装置の吸着機構を提供する。【解決手段】本発明に係る搬送装置の吸着機構は、ハウジングに設けられた上下二つの滑りガイドによって垂直方向に摺動可能に支持されたシャフト部と、シャフト部の下端に、先端に吸着パッドが設けられるヘッド部とを備え、ハウジングと二つの滑りガイドとシャフト部とによって密閉される空間部が形成され、吸着パッドの先端からシャフト部を貫通して空間部に至る第１の配管が設けられ、第１の配管は、シャフト部の摺動位置にかかわらず、常時、空間部に連通するように構成され、ハウジングに空間部内の空気圧を変化させる第２の配管が設けられる。【選択図】図１
2008297104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを吸着して搬送を行う搬送装置の吸着機構において、
前記搬送装置のハウジングに設けられた上下二つの滑りガイドによって垂直方向に摺動可能に支持されたシャフト部と、
前記シャフト部の下端に、先端に吸着パッドが設けられるヘッド部とを備え、
前記ハウジングと前記二つの滑りガイドと前記シャフト部とによって密閉される空間部が形成され、
前記吸着パッドの先端から前記シャフト部を貫通して前記空間部に至る第１の配管が設けられ、該第１の配管は、該シャフト部の摺動位置にかかわらず、常時、前記空間部に連通するように構成され、
前記ハウジングに、前記空間部内の空気圧を変化させる第２の配管が設けられること
を特徴とする搬送装置の吸着機構。
【請求項２】
前記ハウジングと前記ヘッド部との間に付勢手段を備え、
前記付勢手段によって、前記ヘッド部が下方に向けて常時付勢されること
を特徴とする請求項１記載の搬送装置の吸着機構。  
【請求項３】
前記二つの滑りガイドに代えて、前記ハウジングと一体に形成された上部支持部および下部支持部が設けられること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の搬送装置の吸着機構。
【請求項４】
前記シャフト部と連結されたモータ部により、該シャフト部が長手方向の中心軸を中心として回転可能に構成されること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の搬送装置の吸着機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送装置の吸着機構に関し、さらに詳細には、ワークをエア吸引により吸着して搬送を行う搬送装置の吸着機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体装置の製造工程等において、配線基板（ワーク）をエアの吸引力によっていわゆる真空吸着を行い、次工程の所定位置まで搬送を行うための搬送装置が用いられている。
【０００３】
ここで、ワークをエア吸引により吸着して搬送を行う搬送装置の吸着機構の従来例として、特許文献１に示す吸着機構１００がある（図６参照）。この吸着機構１００は、動作アーム１０５の一部に上下方向に支持された支持軸１０６および真空配管１０７を上記動作アーム１０５の一部に該動作アームと共に移動可能に支持すると共に、この支持軸１０６の一部にはＩＣパッケージ１０９を真空吸着する際の該支持軸１０６の上下方向の変位量を検出する変位量検出器１１３を設け、この変位量検出器１１３が通常時よりも大きな変位量を検出した場合は吸着パッド１１０によるＩＣパッケージ１０９の真空吸着を停止させるようにしたものである。これにより、吸着ミスの発生等により搬送治具１０８内にＩＣパッケージ１０９が残留した場合にその残留検出をして真空吸着及び移送を停止することができるというものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７４１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、本願出願人が従来より実施をしているワークをエア吸引により吸着して搬送を行う搬送装置の吸着機構の例として、図７に示す吸着機構２００がある。その図に示すように、吸着機構２００では、ワーク吸着時にワーク２０９にダメージを与えないようにするため、ヘッド部２３１下端の吸着パット２３２が降下してワーク２０９に当接した際に、滑りガイド２１４、２１５により摺動可能に支持されるシャフト部２２１がハウジング２１２に対して上方に摺動移動することによって、バッファ力が生じるように構成されている。
【０００６】
しかしながら、図８に示すように、配管２２３に連通してエア吸引を行う配管エアチューブ２４１は撓みを持たせて、中空のシャフト部２２１の上端に接続されており、その撓みの元に戻ろうとする力（図中の矢印）がバッファ力に加算され、設計値通りにバッファ力の設定ができないという課題が生じていた。また、吸着パットが降下し、バッファ力が発揮された状態では、配管チューブ２４１の撓みが大きくなって、その撓みによる力が、さらにバッファ力に加算されてしまうこととなり、当該バッファ力を付勢手段２２６の付勢力だけで制御することが困難であるという課題が生じていた。このように、バッファ力の制御が不安定であって、バッファ力がばらついてしまうと、特にワークが薄板状の配線基板等の場合に、基板を曲げてしまう等の損傷が生じてしまうため、当該課題の解決が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、ワークをいわゆる真空吸着して搬送を行う搬送装置に設けられる吸着機構において、バッファ軸が上下動もしくは回転しても、真空度が低下しない構成を実現すると共に、ワーク吸着時のエア吸引を行う減圧装置に接続される配管チューブの抵抗荷重が、吸着時のバッファ力に作用する影響を排除し、且つ当該バッファ力を所望の値に高精度に設定することが可能な搬送装置の吸着機構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】
【０００８】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。  
【０００９】
本発明に係る搬送装置の吸着機構は、ワークを吸着して搬送を行う搬送装置の吸着機構において、前記搬送装置のハウジングに設けられた上下二つの滑りガイドによって垂直方向に摺動可能に支持されたシャフト部と、前記シャフト部の下端に、先端に吸着パッドが設けられるヘッド部とを備え、前記ハウジングと前記二つの滑りガイドと前記シャフト部とによって密閉される空間部が形成され、前記吸着パッドの先端から前記シャフト部を貫通して前記空間部に至る第１の配管が設けられ、該第１の配管は、該シャフト部の摺動位置にかかわらず、常時、前記空間部に連通するように構成され、前記ハウジングに、前記空間部内の空気圧を変化させる第２の配管が設けられることを特徴とする。
【００１０】
なお、前記ハウジングと前記ヘッド部との間に付勢手段を備え、前記付勢手段によって、前記ヘッド部が下方に向けて常時付勢される構成とすることが好適である。
【００１１】
一方、前記二つの滑りガイドに代えて、前記ハウジングと一体に形成された上部支持部および下部支持部が設けられる構成としてもよい。
【００１２】
さらに、前記シャフト部と連結されたモータ部により、該シャフト部が長手方向の中心軸を中心として回転可能に構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１によれば、ワーク吸着のためのエア吸引を行う減圧装置に接続される配管チューブを、ハウジングによって支持固定される構成を実現し、且つハウジングと上下二つの滑りガイドとシャフト部とにより形成される空間部を設けて、シャフト部が所定の距離だけ上下に摺動した場合にもワークの吸着を行うための減圧状態すなわちエア吸引が遮断されない構成を実現することができる。これにより、配管チューブの撓みによる下向きの荷重がシャフト部に作用することに起因するバッファ力への影響を排除することが可能となり、さらに、シャフト部の重量等を勘案したうえで、付勢手段の付勢力のみによって所望のバッファ力を設定することが可能となる。
【００１４】
請求項２によれば、シャフト部をハウジングに対して、常に所定位置に位置決めすることができ、シャフト部の意図しない上昇等を防止して、ワークの確実な吸着を可能とする。さらに、前記バッファ力を所望の値に設定することが可能となる。
【００１５】
請求項３によれば、ハウジング本体と、シャフト部の支持を行う支持部とを一体で形成することによって、部品点数の削減を図ることができる。それにより、部品コスト、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００１６】
請求項４によれば、配管チューブがハウジングに接続される構成が実現され、シャフト部にモータを連結することが可能となり、また、上下二つの滑りガイドが、シャフト部を回転可能に支持する構成を備えることにより、当該モータを駆動させてシャフト部を回転させることが可能となるため、ワークをシャフト部の吸着パッドで吸着保持した状態のまま回転させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る搬送装置の吸着機構１０の一例を示す概略図である。図２は、その吸着機構１０においてバッファ力が作用した状態を示す概略図である。図３は、本発明に係る搬送装置の吸着機構１０の第二の実施例を示す概略図である。図４は、本発明に係る搬送装置の吸着機構１０の第三の実施例を示す概略図である。図５は、図４の吸着機構１０の変形例を示す概略図である。
【００１８】
本発明に係る吸着機構は、ワークをいわゆる真空吸着して搬送を行う搬送装置に設けられる吸着機構である。当該搬送装置は、一例として、トレイから配線基板（ワーク）を取り出して、検査工程に搬送する際等において使用される。
【００１９】
図１に示すように、本発明に係る搬送装置１の吸着機構１０は、搬送装置１のハウジング１２に設けられた上下二つの滑りガイド１４、１５によって垂直方向に摺動可能に支持されたシャフト部２１と、シャフト部２１の下端にヘッド部３１とを備えて構成される。ここで、ハウジング１２は、支持部４３に固定されて支持される。一例として、ハウジング１２、シャフト部２１、ヘッド部３１はアルミニウム合金を用いて形成される。なお、本発明におけるバッファ軸とは、シャフト部２１の長手方向に沿って垂直方向に摺動する際の軸線をいう。
【００２０】
一方、ハウジング１２と二つの滑りガイド１４、１５とシャフト部２１とによって密閉されて、大気と遮断された空間部１７が形成される。なお、本実施例においては、空間部１７は、シャフト部２１の外周に沿って筒状に形成される。
【００２１】
ヘッド部３１は、その先端に吸着パッド３２が設けられる。後述するように、吸着パッド３２はワーク９に当接させて、減圧下で生じるエア吸引作用によって、ワーク９を真空吸着して保持するものである。ワーク９に接触する際の衝撃を緩和するとともに、ワーク９との密着性を高めて吸引力の低下を防止するために、吸着パッド３２は、一例として、ゴム材料により形成される。なお、本実施例においては、ヘッド部３１の先端部に４箇所設けられる。
【００２２】
さらに、吸着パッド３２の先端からシャフト部２１を貫通して空間部１７に至る第１の配管２３が設けられる。ここで、第１の配管２３は、シャフト部２１の摺動位置にかかわらず、常時、空間部１７に連通するように構成される。すなわち、シャフト部２１が所定距離を上下動する際に、第１の配管２３の空間部１７側の開口部が、常に上部滑りガイド１４と下部滑りガイド１５との間に位置するように設けられる。
【００２３】
また、ハウジング１２には、第２の配管２４が設けられる。図１等に示すように、第２の配管２４は一端を空間部１７側に開口し、他端をハウジング１２の外部側に開口して、ハウジング１２を貫通して設けられる。さらに、第２の配管２４のハウジング外部側の開口部には、接続部４２を介して配管チューブ４１が接続される。この配管チューブ４１は、減圧装置（不図示）に接続されて、空間部１７内の空気圧を変化させること、すなわち空間部１７内の空気圧を減圧、および大気圧に開放（必要な場合には加圧）させることが可能となる。    
【００２４】
上記構成を備える吸着機構１０により、ワーク９が吸着および搬送される際の動作について説明する。
【００２５】
まず、支持部４３が搬送装置１の昇降機構（不図示）によって降下する。このとき、支持部４３に固定されたハウジング１２および当該ハウジング１２に接続部４２を介して固定された配管チューブ４１が支持部４３と共に降下する。さらに、ハウジング１２に固定させて取り付けられた上下二つの滑りガイド１４、１５によって支持されているシャフト部２１およびその下端のヘッド部３１もハウジング１２と共に降下する。なお、本実施例においては、降下しながら、第２の配管２４内の減圧を開始し、空間部１７内の空気圧を減圧させる。したがって、空間部１７内の空気圧が減圧されることによって、第１の配管２３内も減圧されて、第１の配管２３の先端に位置する吸着パッド３２でエア吸引が開始される。
【００２６】
次いで、ヘッド部３１の先端に設けられる吸着パッド３２がワーク９に接触することにより、既に開始された吸着パッド３２でのエア吸引の作用によって、ワーク９が吸着パッド３２に吸着する。一例として、吸着パッド３２がワーク９に接触する高さ位置で支持部４３の降下が停止されるように制御を行うが、降下し過ぎた場合のワーク９の破損防止を目的として、シャフト部２１が上下二つの滑りガイド１４、１５によって、摺動可能に支持されている。すなわち、図２に示すように、支持部４３（ハウジング１２）が降下し過ぎた場合には、シャフト部２１がハウジング１２に対して上昇することによって、バッファ機能を発揮する。特に、ワーク９が配線基板の場合には、数μｍ単位での降下制御が必要となる。
【００２７】
なお、図１および図２に示すように、ハウジング１２とヘッド部３１との間に付勢手段２６を備え、その付勢手段２６が発生する付勢力によって、ヘッド部３１が下方に向けて常時付勢される構成とすることが好適である。それにより、シャフト部２１をハウジング１２に対して、常に所定位置に位置決めすることができ、シャフト部２１の意図しない上昇等を防止して、ワーク９の確実な吸着を可能とする。さらに、前記バッファ力を所望の値に設定することが可能となる。
【００２８】
次の動作として、吸着パッド３２でワーク９を吸着した後、支持部４３が上昇することにより、ハウジング１２、シャフト部２１、ヘッド部３１が共に上昇して、ワーク９が上方に移動する。さらに支持部４３が横方向移動機構（不図示）によって、横方向に移動する。その後、所定位置まで移動した後は、支持部４３が降下することにより、ハウジング１２、シャフト部２１、ヘッド部３１が共に降下して、ワーク９が所定位置まで降下する。その時点で、第２の配管２４内の空気圧を大気開放して、空間部１７内の空気圧を大気圧まで戻す。それにより、第１の配管２３内の空気圧も大気圧まで戻されて、第１の配管２３の先端に位置する吸着パッド３２におけるエア吸引が解除される。こうして、ワーク９が吸着パッド３２から開放されて搬送が完了する。
【００２９】
なお、以上の工程において、空間部１７は大気と遮断されて、常時、吸着パット３２先端から配管チューブ４１までの吸着エアの経路が確保される構成であるため、吸着搬送時にワーク９が脱落することはない。
【００３０】
以上説明した通り、本発明に係る搬送装置の吸着機構１０は、ワーク９の吸着を行う吸着パッド３２におけるエア吸引を行う減圧装置に接続される配管チューブ４１が従来のようにシャフト部２１に直接接続される構成ではなく、支持部４３に固定されるハウジング１２に接続される構成を実現し、且つハウジング１２と上下二つの滑りガイド１４、１５とシャフト部２１とにより形成される空間部１７を設けて、シャフト部２１が所定の距離だけ上下に摺動した場合にもワーク９の吸着を行うための減圧状態すなわちエア吸引が遮断されない構成を実現するものである。
【００３１】
これにより、従来の吸着機構において生じていた、バッファ軸上端に撓みを持たせてシャフト部に接続される配管チューブが元に戻ろうとする力（配管チューブ抵抗）が加算されてしまうことにより、設計時の計算どおりにバッファ力を設定できないという課題を解消すると共に、吸着パットが降下し、バッファが効いた状態では、配管チューブの撓みが大きくなり、さらに加重が加算されてしまうことにより、付勢手段の付勢力のみではバッファ力を制御できないという課題を解消することが可能となった。
【００３２】
その結果、支持部４３の降下制御を行う際に、例えば寸法公差に起因する誤差等によって、バッファ機能が作用した場合であっても、配管チューブ４１の撓みによる下向きの荷重がシャフト部２１に与える影響は一切なく、シャフト部２１の重量等を勘案したうえで、付勢手段２６の付勢力のみによって所望のバッファ力を設定することが可能となる。特に、ワーク９が非常に薄い配線基板等の場合には、許容される基板の反りは数μｍ以下であるケースもあり、バッファ力がばらつくと、配線基板を曲げてしまうおそれがあるため、バッファ力のばらつきを解消することができることは、製品（ワーク）の品質精度の向上を図ることができるという顕著な効果を奏するものである。
【００３３】
ここで、表１および表２に、本発明に係る吸着機構１０によっても、従来の吸着機構と比較して、真空度の確保が遜色なく行えるデータを示して、本発明の有効性を証明する。表１は真空度が高い場合における配管チューブ４１内の真空度の測定値であり、表２は真空度が低い場合の配管チューブ４１内の真空度の測定値である。何れの表においても、左側の欄の数値が従来の吸着機構の場合であり、右側の欄の数値が本発明に係る吸着機構の場合である。実際のワーク（配線基板）吸着搬送工程においては、このように、２種類程度に真空度を変化させて、各工程における最適な減圧状態を発生させているが、いずれの真空度の場合においても、従来の吸着機構と本発明に係る吸着機構１０との吸着力の差は生じていないことが証明される。すなわち、滑りガイド１４、１５によって、上下方向の摺動を可能としつつも、安定した減圧状態が確保可能であるという結果を示している。
【００３４】
【表１】
2008297104.tif 000003
【００３５】
【表２】
2008297104.tif 000004
【００３６】
続いて、本発明に係る搬送装置１の吸着機構１０の第二の実施例を図３に示す。前記二つの滑りガイド１４、１５に代えて、ハウジング１２と一体に形成された上部支持部３４および下部支持部３５が設けられる構成である。なお、滑り機能を発揮させるために、ハウジング１２および一体の上部支持部３４および下部支持部３５は、一例として、樹脂材料により構成される。
【００３７】
上記構成によれば、ハウジング１２本体と、シャフト部２１の支持を行う上部支持部３４および下部支持部３５とを一体で形成することによって、部品点数の削減を図ることができる。それにより、部品コスト、製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００３８】
続いて、本発明に係る搬送装置１の吸着機構１０の第三の実施例を図４に示す。支持部４３によって支持されたモータ２８が設けられ、モータ２８とシャフト部２１とが連結されて、シャフト部２１が長手方向の中心軸を中心として回転可能に構成される。なお、図５に示すように、カップリング部２９に、シャフト部２１の上下方向移動量を吸収する機能を持たせることによって、前述したバッファ機能を併せて発揮可能な構成とすることも考えられる。
【００３９】
なお、第１の配管２３は、シャフト部２１の回転位置にかかわらず、常時、空間部１７に連通するように構成される。すなわち、シャフト部２１が所定角度、回転する際に、第１の配管２３の空間部１７側の開口部が、上部滑りガイド１４と下部滑りガイド１５との間において常に空間部１７に連通するように設けられる。
【００４０】
従来の吸着機構では、シャフト部に配管チューブが直接接続されていたため、複雑な機構を用いない限り、ワーク９を吸着したままの状態でシャフト部を回転させる機構を実現することは出来なかったが、上記構成によれば、配管チューブ４１がハウジング１２に接続される構成が実現され、シャフト部２１にモータ２８を連結することが可能となり、また、上下二つの滑りガイド１４、１５が、シャフト部２１を回転可能に支持するため、それにより、ワーク９をシャフト部２１の吸着パッド３２で吸着した状態で、モータ２８を駆動させて、シャフト部２１を回転させることができ、ワーク９を回転させることが可能となる（図４および図５の矢印方向）。例えば、ワーク９の回転方向アライメント機構等に使用することが可能となる。
【００４１】
以上の説明のように、本発明に係る搬送装置の吸着機構によれば、バッファ軸が上下動もしくは回転しても、真空度が低下しない構成が実現され、さらに、ワークの吸着を行う吸着パッドにおけるエア吸引を行う減圧装置に接続される配管チューブの撓みによる下向きの荷重がシャフト部に作用する影響を排除することが可能であると共に、付勢手段の付勢力のみによってシャフト部のバッファ力を所望の値に設定することが可能となる。その結果、特に、ワークが薄い板状の場合等、バッファ力のばらつきがワーク損傷の原因となってしまう場合において、そのバッファ力のばらつきを解消して、ワークの品質精度の向上を図ることが可能となる。
【００４２】
なお、本発明は配線基板のように薄板状のワークを例にとり説明を行ったが、これに限定されるものではない。また、本発明に係る技術的思想を他の吸着搬送装置等に適用することももちろん可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る搬送装置の吸着機構の一例を示す概略図である。
【図２】図１の吸着機構においてバッファ力が作用した状態を示す概略図である。
【図３】本発明に係る搬送装置の吸着機構の第二の実施例を示す概略図である。
【図４】本発明に係る搬送装置の吸着機構の第三の実施例を示す概略図である。
【図５】図４の吸着機構の変形例を示す概略図である。
【図６】従来の実施の形態に係る搬送装置の吸着機構の一例を示す概略図である。
【図７】従来の実施の形態に係る搬送装置の吸着機構の他の例を示す概略図である。
【図８】図７の吸着機構において配管チューブの撓みが元に戻ろうとする力が作用した状態を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  搬送装置
９  ワーク
１０  吸着機構
１２  ハウジング
１４  上部滑りガイド
１５  下部滑りガイド
１７  空間部
２１  シャフト部
２３  第１の配管
２４  第２の配管
２６  付勢手段
２８  モータ
２９  カップリング部
３１  ヘッド部
３２  吸着パッド
３４  上部支持部
３５  下部支持部
４１  配管チューブ
４２  接続部
４３  支持部
【図１】
2008297104.tif 000005
【図２】
2008297104.tif 000006
【図３】
2008297104.tif 000007
【図４】
2008297104.tif 000008
【図５】
2008297104.tif 000009
【図６】
2008297104.tif 000010
【図７】
2008297104.tif 000011
【図８】
2008297104.tif 000012