(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着対象物の吸着される面に当接して真空吸着するための吸着パッドと、
前記吸着パッドを１方の端部に保持すると共に、前記吸着パッド内に対して気体を吸排気するための吸排気孔が設けられたシャフトと、
前記シャフトの移動範囲を規制して微動可能に保持する筒状空間を有するケーシング部と、
前記ケーシング部内で前記シャフトを前記ケーシング部の軸方向及び該軸方向と斜めの方向に微動自在に弾性的に支持する弾性支持部と、を具備し、
前記シャフトは、前記ケーシング部内の略中間位置に鍔状に設けられた段差部を備え、
前記ケーシング部は、前記弾性支持部を変形自在に保持するための空間を内側に備える筒状部と、前記筒状部の一方の端部を第１の開口を残して封じる第１ケーシングプレートと、前記円筒部の他方の端部を第２の開口を残して封じる第２ケーシングプレートと、を有し、
前記弾性支持部は、前記第１ケーシングプレートと前記段差部との間に保持される第１のコイルスプリングと、前記第２ケーシングプレートと前記段差部との間に保持される第２のコイルスプリングと、を有し、
前記第１及び第２の開口の開口径は、前記シャフトの外径より大きく、前記第１のコイルスプリング及び前記第２のコイルスプリングの外径より小さい真空吸着ヘッド。
【請求項２】
前記吸着パッドは、前記第２の開口側に備えられており、
前記吸着パッドが無負荷状態において、前記第１のコイルスプリングの圧縮力が前記第２のコイルスプリングの圧縮力より大きい請求項１記載の真空吸着ヘッド。
【請求項３】
前記吸着パッドは、
板状部材を用い、その一方の面に対して多数の独立した凸部と凹部とを形成した吸着部、前記吸着部を囲む前記板状部材の外周位置に環状に形成した気密部、前記吸着部の気体を排気する通路となる溝部、前記溝部の気体を外部に排気する開口を設けた真空吸着盤を有する請求項１記載の真空吸着ヘッド。
【請求項４】
前記吸着パッドは、
前記真空吸着盤を取り込むように形成され、前記真空吸着盤が吸着対象物に所定位置まで近接したとき、前記真空吸着盤の周辺空間から外気を遮断するスカートパッドを有する請求項３記載の真空吸着ヘッド。
【請求項５】
前記吸着パッドは、
凹凸のないフラットな樹脂で構成される請求項１記載の真空吸着ヘッド。
【請求項６】
真空吸着ヘッドを複数具備し、複数の前記真空吸着ヘッドを吸着対象物の面に当接させて真空吸着する真空吸着装置であって、
前記真空吸着ヘッドは、
吸着対象物の吸着される面に当接して真空吸着するための吸着パッドと、
前記吸着パッドを１方の端部に保持すると共に、前記吸着パッド内に対して気体を吸排気するための吸排気孔が設けられたシャフトと、
前記シャフトの移動範囲を規制して微動可能に保持する筒状空間を有するケーシング部と、
前記ケーシング部内で前記シャフトを前記ケーシング部の軸方向及び該軸方向と斜めの方向に微動自在に弾性的に支持する弾性支持部と、を具備し、
前記シャフトは、前記ケーシング部内の略中間位置に鍔状に設けられた段差部を備え、
前記ケーシング部は、前記弾性支持部を変形自在に保持するための空間を内側に備える筒状部と、前記筒状部の一方の端部を第１の開口を残して封じる第１ケーシングプレートと、前記円筒部の他方の端部を第２の開口を残して封じる第２ケーシングプレートと、を有し、
前記弾性支持部は、前記第１ケーシングプレートと前記段差部との間に保持される第１のコイルスプリングと、前記第２ケーシングプレートと前記段差部との間に保持される第２のコイルスプリングと、を有するものであり、
前記第１及び第２の開口の開口径は、前記シャフトの外径より大きく、前記第１，第２のコイルスプリングの外径より小さくした真空吸着装置。
【請求項７】
ベース板と、
前記ベース板に設けられた複数の真空吸着ヘッドと、を具備するテーブルであって、
前記真空吸着ヘッドは、
吸着対象物の吸着される面に当接して真空吸着するための吸着パッドと、
前記吸着パッドを１方の端部に保持すると共に、前記吸着パッド内に対して気体を吸排気するための吸排気孔が設けられたシャフトと、
前記シャフトの移動範囲を規制して微動可能に保持する筒状空間を有するケーシング部と、
前記ケーシング部内で前記シャフトを前記ケーシング部の軸方向及び該軸方向と斜めの方向に微動自在に弾性的に支持する弾性支持部と、を具備し、
前記シャフトは、前記ケーシング部内の略中間位置に鍔状に設けられた段差部を備え、
前記ケーシング部は、前記弾性支持部を変形自在に保持するための空間を内側に備える筒状部と、前記筒状部の一方の端部を第１の開口を残して封じる第１ケーシングプレートと、前記円筒部の他方の端部を第２の開口を残して封じる第２ケーシングプレートと、を有し、
前記弾性支持部は、前記第１ケーシングプレートと前記段差部との間に保持される第１のコイルスプリングと、前記第２ケーシングプレートと前記段差部との間に保持される第２のコイルスプリングと、を有するものであり、
前記第１及び第２の開口の開口径は、前記シャフトの外径より大きく、前記第１，第２のコイルスプリングの外径より小さくしたものであり、
前記真空吸着ヘッドは前記吸着パッドが上方に向いた状態でベース板に複数設けられ、前記吸着パッドから気体を噴出させて前記吸着パッドに載置された吸着対象物を浮上させ、前記吸着パッドから気体を吸引させて吸着対象物の吸着面を前記吸着パッドに当接させて真空吸着するテーブル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス板、液晶表示パネル基板、樹脂性の板状成形品、金属製の薄板などの吸着対象物を吸着し搬送する際に用いられる真空吸着ヘッドと、１つ又は複数の真空吸着ヘッドにより吸着対象物を吸着する真空吸着装置及びテーブルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
吸着対象物の一例である液晶表示パネルは、２枚のガラス基板の間に粒状のスペーサを挟んでギャップを維持しつつ周縁部を接着剤（シール剤）を用いて貼り合わされた液晶表示パネル基板に、そのギャップに液晶が注入されたものである。個々の表示装置に用いられる液晶表示パネルは、その用途に応じて表示サイズが大きく異なる。特にテレビジョン受像機用やモニター用の液晶表示パネルは、年々大型化しており、液晶表示パネルに使用されるガラス基板も年々大型化しつつ且つ薄くなる傾向にある。【０００３】
液晶表示パネル基板は、大型のマザー液晶表示パネル基板を分断することにより、多数個同時に製造される。このような大型のマザー液晶表示パネル基板を分断して液晶表示パネル基板を製造する工程では、夫々の工程間で液晶表示パネル基板を吸着して搬送するために、真空吸着装置が用いられる。このような真空吸着装置は１つ又は複数の吸着パッドを備えている。液晶表示パネル基板は０．５ｍｍ〜０．７ｍｍ程度の薄板のガラス基板を２枚張り合わせたものである。このような液晶表示パネル基板は撓み易い。このため特に大型の液晶表示パネル基板を搬送するには、液晶表示パネル基板の各場所を、複数の吸着パッドを用いて吸着及び搬送する必要がある。【０００４】
ここで、従来の真空吸着ヘッドについて説明する。以下の説明では吸着対象物の一例として液晶表示パネル基板について説明する。図１は特許文献１に開示されている従来例１の吸着パッドの構造図である。この吸着パッド５１は、半球状のゴム製の吸盤５１ａと、その吸盤５１ａの上部に連結された吸引管５１ｂとから構成される。この吸着パッド５１は液晶表示パネル基板に限らず、樹脂製の板状成形品、金属製の薄板などを吸着対象物として、これらの吸着に広く使用されている。しかし、従来例１の吸着パッド５１で液晶表示パネル基板を吸着した場合には、ガラス面が湾曲してガラス基板間に介在するスペーサに偏在が生じ、液晶表示パネル基板に製品不良が生じる恐れがあった。【０００５】
図２は、同じく特許文献１に開示されている吸着パッド６１の構造を示す断面図である。この吸着パッド６１を従来例２とする。吸着盤６２は感光性樹脂材からなる円盤状の吸着盤であり、中央部には上下方向に貫通した吸入口６２ｃが設けられている。またその吸着盤６２の吸着面側には多数の凸部が設けられ、外周縁部は気密保持のために凸部と同じ高さのフラット面が設けられる。この凸部は感光性樹脂材（ＡＦＰ）をフォトエッチング処理して形成される。補強層６３はＡＦＰが外部応力により変形しないように貼り合わされた層である。マグネットシート６４は、吸着盤６２と同径のシートである。両面接着シート６５は、マグネットシート６４と補強層６３とを接合するための接着シートである。これらの部材６３〜６５には、吸入口６２ｃと対応する位置に穴Ｑが設けられる。鉄製の保持部材６６は、マグネットシート６４と同じ外径の鉄製保持部材である。保持部材６６の中央部には、保持部材自身を支持するための支持部材６６ａが設けられる。また支持部材６６ａには吸引管６７が挿通されている。吸引管６７は図示しない真空ポンプに接続されている。【０００６】
このように形成された吸着盤６２を平坦な液晶表示パネル基板に押し当て、吸入口６２ｃを通じて真空引きを行う。こうして、吸着パッド６１は液晶表示パネル基板を変形させることなく吸着盤６２に吸着させることができる。吸着盤６２は柔質材料で構成されるため、液晶表示パネル基板には多少の橈みがあっても吸着機能は高い。しかし前述した従来例1の吸着パッド５１、又は従来例２の吸着パッド６１を用いて大型の液晶表示パネル基板を搬送しようとすると、基板の自重により液晶表示パネル基板には大きな撓みが生じる。このような撓みを防止するためには、液晶表示パネル基板に対して吸着パッドの配置密度を高くしなければならない。【０００７】
ここで大型の液晶表示パネル基板がワーキングテーブルに載置され、次の工程にこの液晶表示パネル基板を移動させる場合を考える。搬送機がワーキングテーブルから大型の液晶表示パネル基板を吸着パッドに吸着させて保持するためには、搬送機に液晶表示パネル基板の形状に応じて最適な間隔で複数の吸着パッドを配置する必要がある。この場合、各吸着パッドの吸着高さは所定の精度で揃っていなければならない。また液晶表示パネル基板の表面にうねりがある場合、液晶表示パネル基板の吸着面の法線方向はその場所によって異なる。このため、複数の吸着パッドの中心軸方向が全て同一方向に固定されている場合は、吸着パッドと液晶表示パネル基板との間隔が所定の値とならなかったり、また間隙を生じたりして吸着不良が生じる恐れがある。【０００８】
ここで吸着パッド（以下、文献によっては吸着盤という）の中心軸方向が吸着対象物の表面に合わせて変化可能な、即ち首振り自在の吸着装置を従来例３として説明する。図３は特許文献２に開示されている真空吸着パッドの構造を示す断面図である。この真空吸着パッドは、吸着盤７１の周囲にパッド７２を配置し、支持棒７４を用いて首振り自在に吸着盤７１とパッド７２とを保持したものである。先端部が球状の支持棒７４内に、真空ポンプに連結する空気通路孔７５ａを設けると共に、吸着盤７１にも空気通路孔７５ｂを設ける。そして吸着盤７１とパッド７２とで囲まれる空間Ｓを、空気通路孔７５ｂを介して排気又は吸気できるようにする。空気通路孔７５ａ内にばね７９を当て、かつスプール弁７７を挿入する。そしてスプール弁７７の先端部に対して、パッド７２の端面まで伸びたセンサ棒７８を取り付ける。また吸着盤７１を保持する支持体７３の中心部を球状にくり貫き、支持棒７４の球部を首振り自在に保持する。【０００９】
吸着対象物にこの吸着装置を当接させると、センサ棒７8が吸着対象物の表面に接触し、ばね７９の反力に抗してスプール弁７７が持ち上げられる。このとき空気流通孔７５ａと７５ｂとが連通し、真空ポンプにより空間Ｓの空気が排気される。こうして空間Ｓが真空状態に保持される。【００１０】
また真空吸着装置に多数の吸着パッドを設けたものが特許文献３に開示されている（図示せず）。これは吸着対象物をマザー液晶表示パネル基板とするものである。この真空吸着装置はワーキングテーブルに載置されたマザー液晶表示パネル基板を真空吸着して搬送するものである。この真空吸着装置は、多数の吸着パッドとマザー液晶表示パネル基板の表面とが平行になるよう、傾斜調節器を設けて調整可能にしたことを特徴とする。【００１１】
図４は特許文献３に開示された従来例４における真空吸着装置８０の構造を示す断面図である。延設片８１は移動台の移動方向と直角方向に延在するものである。延設片８１にシリンダ８２を取り付ける。延設片８１の下方に水平支持板８３を設け、この下に吸引固定部材８４を水平支持板８３と平行に取り付ける。シリンダ８２は２本のシャフト８５を案内棒として水平支持板８３を上下に移動させる。４本のシャフト８６は吸引固定部材８４に固定されている水平支持板８３を貫通する。ナット８８を調節することにより、スプリング８７を介して吸引固定部材８４自体の水平方向のバランスを調整する。また４つの傾斜調節器８９を吸引固定部材８４の４つの角部に取り付ける。そしてマザー液晶表示パネル基板９０をワーキングテーブル９１に載置する。【００１２】
このような構成によると、ワーキングテーブル９１の表面に対する吸引固定部材８４の間隔を、傾斜調節器８９毎に調整できる。こうして吸引固定部材８４の傾きを調整して水平にする。吸引固定部材８４は内部に空洞を有する。吸引固定部材８４の下面に吸引パッド９２を複数個取り付ける。この吸引パッド９２の構造は、図２に示す従来例２のものと同一である。【００１３】
次にワーキングテーブル９１と複数の吸引パッド９２とを予め平行に固定する方法について説明する。ワーキングテーブル９１の表面に向かって、シリンダ８２を駆動することにより、吸引固定部材８４を下降させる。そして、ワーキングテーブルの面より１〜２ｍｍの間隔を持たせた位置に吸引パッド９２をセットする。その後、吸引固定部材８４の上面に水準器を置き、吸引固定部材８４が水平となるように、４つの傾斜調節器８９における傾斜調整バー８９ａの下端位置を調節する。このとき４つの傾斜調整バー８９ａの下端位置を図示しない位置検出手段を用いて検出し、図示しない第１の位置メモリに記憶しておく。【００１４】
次に吸着及び搬送すべきマザー液晶表示パネル基板９０をワーキングテーブル９１に載置する。そして吸引パッド９２がマザー液晶表示パネル基板９０を吸引固定する最適の高さになるよう、吸引固定部材８４をモータ８９ｂの駆動により位置決めする。このときの、４つの傾斜調整バー８９ａの下端位置を、位置検出手段を用いて検出し、図示しない第２の位置メモリに記憶しておく。【００１５】
このような設定により、マザー液晶表示パネル基板９０が搬送される度に、新たなマザー液晶表示パネル基板９０に対し、吸引パッド９２の位置決めを自動で行うことができる。マザー液晶表示パネル基板９０の厚みが変更された場合、その値に基づいて第2の位置メモリの値を変更すればよい。
【特許文献１】特開平１１−１９８３８号公報
【特許文献２】実開昭４８−４５０６４号公報
【特許文献３】国際特許  公開番号ＷＯ  ０３／０４９９０９  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ガラス基板を搬送する場合は、ガラス基板の一辺が１ｍサイズであれば、うねりの許容範囲を例えば２ｍｍ〜２０ｍｍに設定することが好ましい。また、吸着対象の貼り合わせガラス基板の場合、その厚みは１．０ｍｍ〜１．４ｍｍ程度を対象としている。このような繊細な貼り合わせガラス基板を保持して搬送する真空吸着装置は、ガラス基板に対して衝撃を与えることがなく、吸着対象物の表面のうねりに対応できるものでなければならない。このため、従来例２のような吸着パッドは首振り機能を有していないので、大きなガラス基板の表面のうねりに対応することができない。【００１７】
従来例３の吸着パッドは、首振り自在であっても、建築材料又はプレス鋼板品などの吸着対象物に対して開発されたものである。このため、この吸着パッドは液晶表示パネル基板のような微細な構造を有する吸着対象物を吸着するには不向きである。【００１８】
すなわち、従来例３の吸着パッドは首振り自在であるが、首（吸着パッド）が傾くとそのままの状態で保持される。この首（吸着パッド）が傾いた状態で液晶表示パネル基板を吸着しようとすると、吸着パッドが液晶表示パネル基板の吸着面に対して十分に倣うことができず、吸着パッドが吸着面を強く押さえる恐れがある。このため液晶表示パネル基板において、マイクロメータオーダのギャップが、従来例３の吸着パッドで液晶表示パネル基板を吸着した箇所で変化してしまう恐れがある。また吸着パッドが吸着面に対して十分に倣うことなく液晶表示パネル基板を吸着すると、搬送途中で液晶表示パネル基板を落下させてしまう恐れがある。【００１９】
従来例４の真空吸着装置８０では、複数の吸着パッド９２における吸着面の高さが予め揃っている必要がある。また真空吸着装置８０では、各吸着パッド９２を保持する吸引固定部材８４の傾きを、水準器などを用いて調整しなければならない。またこの真空吸着装置８０では、個々の吸着パッド９２の高さを独立に調整する機構が設けられていない。このため、マザー液晶表示パネル基板９０がワーキングテーブル９１に載置されたとき、その載置条件によってはマザー液晶表示パネル基板９０にうねりや反りが生じる。そして、マザー液晶表示パネル基板９０の表面と吸着パッド９２の吸着面との間隙が、吸着パッド９２毎に異なり、吸着力に差異が生じる。吸着力の差異を少なくするため、マザー液晶表示パネル基板９０の表面を強く押さえ過ぎると、マザー液晶表示パネル基板９０が破損したり、マザー液晶表示パネル基板の２枚のガラス基板のギャップが変化してしまう恐れがある。【００２０】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、ガラス板や半導体基板やセラミックス板等の脆性材料基板、液晶表示パネル基板、樹脂製の板状成形品、金属製の薄板など、小型から大型の吸着対象物にも適用でき、吸着前及び吸着中に吸着対象物のうねり又は撓みが存在しても、吸着対象物を確実に吸着できる真空吸着ヘッドを提供することを目的とする。また吸着対象物を吸着状態から解放した後、吸着パッドが傾いていてもその姿勢が矯正されて所定の方向を向く真空吸着ヘッドを提供することを目的とする。さらにこれらの吸着ヘッドを１つ又は多数設けても、吸着パッドの厳密な高さ調整を行うことなく吸着対象物を確実に吸着することのできる真空吸着装置を提供することを目的とする。また少なくとも１つの上記の吸着ヘッドを、吸着盤を上に向けた状態でテーブルとして配置し、吸着対象物を圧縮エアで確実に浮上させ、位置決めした後、吸着する真空吸着テーブ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】
【００２１】
請求項１記載の真空吸着ヘッドは、吸着対象物の吸着される面に当接して真空吸着するための吸着パッドと、前記吸着パッドを１方の端部に保持すると共に、前記吸着パッド内に対して気体を吸排気するための吸排気孔が設けられたシャフトと、前記シャフトの移動範囲を規制して微動可能に保持する筒状空間を有するケーシング部と、前記ケーシング部内で前記シャフトを前記ケーシング部の軸方向及び該軸方向と斜めの方向に微動自在に弾性的に支持する弾性支持部と、を具備し、前記シャフトは、前記ケーシング部内の略中間位置に鍔状に設けられた段差部を備え、前記ケーシング部は、前記弾性支持部を変形自在に保持するための空間を内側に備える筒状部と、前記筒状部の一方の端部を第１の開口を残して封じる第１ケーシングプレートと、前記円筒部の他方の端部を第２の開口を残して封じる第２ケーシングプレートと、を有し、前記弾性支持部は、前記第１ケーシングプレートと前記段差部との間に保持される第１のコイルスプリングと、前記第２ケーシングプレートと前記段差部との間に保持される第２のコイルスプリングと、を有し、前記第１及び第２の開口の開口径は、前記シャフトの外径より大きく、前記第１のコイルスプリング及び前記第２のコイルスプリングの外径より小さいものである。
【００２４】
また前記の吸着パッドは、第２の開口側に備えられており、吸着パッドが無負荷状態において、第１ばねの圧縮力が前記第２ばねの圧縮力より大きい。【００２５】
また前記の吸着パッドは、板状部材を用い、その一方の面に対して多数の独立した凸部と凹部とを形成した吸着部、吸着部を囲む板状部材の外周位置に環状に形成した気密部、吸着部の気体を排気する通路となる溝部、溝部の気体を外部に排気する開口を設けた真空吸着盤を具備する。【００２６】
また前記の吸着パッドは、真空吸着盤を取り込むように形成され、真空吸着盤が吸着対象物に所定位置まで近接したとき、真空吸着盤の周辺空間から外気を遮断するスカートパッドを具備する。【００２７】
また前記の吸着パッドは、凹凸のないフラットな樹脂で構成される。【００２８】
請求項８記載の真空吸着装置は、請求項１記載の真空吸着ヘッドを少なくとも１個設け、真空吸着ヘッドを吸着対象物の面に当接させて真空吸着する。【００２９】
請求項９記載のテーブルは、請求項１記載の真空吸着ヘッドを、吸着パッドが上方に向いた状態でベース板に備え、吸着対象物の吸着面を前記吸着パッドに当接させて真空吸着する。【００３０】
前記のテーブルは、吸着対象物を位置決めする位置決め手段を更に具備する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の真空吸着ヘッドによれば、シャフトが軸方向、該軸方向と斜めの方向に微動自在となるよう弾性的に支持されている（以下、この機構を倣い自在という）ので、吸着パッドは吸着対象物の表面に倣い、また吸着対象物にうねりが存在しても、吸着対象物を確実に吸着することができる。また吸着対象物の形状に関わらず、吸着パッドと吸着対象物の表面との密着性を向上させることができる。また本発明の真空吸着装置によれば、吸着対象物の大きさに応じて、吸着パッドの厳密な高さ調整を行うことなく真空吸着ヘッドを複数個配置することができ、各吸着パッドにおける吸着力を均一に保持することができる。また吸着対象物の表面状態、材質、曲げ剛性に応じて、吸着パッドの種類を変えることができる。吸着ヘッドを吸着盤が上に向けた状態で複数個配置し、吸着対象物を圧縮エアで確実に浮上させて、位置決めした後、吸着する真空吸着テーブルを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は従来例１の吸着パッドの構造を示す断面図である。
【図２】図２は従来例２の吸着パッドの構造を示す断面図である。
【図３】図３は従来例３の吸着パッドの構造を示す断面図である。
【図４】図４は従来例４の真空吸着装置の構造を示す断面図である。
【図５】図５は本発明の実施例における真空吸着ヘッドの構造を示す破断断面図である。
【図６】図６は本発明の実施例における真空吸着ヘッドの構造を示す断面図である。
【図７】図７は本発明の実施例における真空吸着ヘッドの構造を示す分解斜視図である。
【図８】図８は本実施例の真空吸着ヘッドに用いられる吸着パッドの一例を示す断面図である。
【図９】図９は本実施例の真空吸着ヘッドが用いられる真空吸着装置の概観図である。
【図１０】図１０は本実施例の真空吸着装置において、段差のある吸着対象物を吸着する状態を示す模式図である。
【図１１】図１１は本実施例の真空吸着ヘッドにおいて、吸着パッドの姿勢変化を示す模式図である。
【図１２】図１２は本実施例の真空吸着ヘッドが用いられるテーブルを示す上面図である。
【図１３】図１３は本実施例の真空吸着ヘッドが用いられるテーブルを示す側面図である。
【図１４】図１４は本実施例のテーブルにおいて、位置決め動作を説明する説明図である。
【図１５】図１５は本実施例のテーブルにおいて、吸着対象物を浮上させた状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  真空吸着ヘッド
２  ケーシング
２ａ  フランジ部
３  第１ケーシングプレート
３ａ，４ａ  突起
４  第２ケーシングプレート
５  第１ばね
６  第２ばね
７  シャフト
７ａ  段差部
７ｂ  吸気孔
８  吸着パッド
９  潤滑シート
１０  ストッパプレート
１１  接手部
１１ａ  接手
１１ｂ  ニップル
３１  真空吸着パッド
３２  スカートパッド
３２ａ  プレート部
３２ｂ  環状部
３２ｃ  スカート部
３２ｄ  スリット
３３  吸着盤
３３ａ  気密部
３３ｂ  吸着部
３３ｃ  溝
３３ｄ  開口
３４  補強層
３５ａ，３５ｂ  両面接着シート
３６  吸引口
４０  真空吸着装置
４１  チャッキングテーブル
４２ａ〜４２ｄ  アングル
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の実施例における真空吸着ヘッド及び真空吸着装置について、図面を参照しつつ説明する。本実施例における真空吸着ヘッド１の内部構造を示す破断断面図を図５に示す。真空吸着ヘッド１の中心軸に沿った断面図を図６に示す。真空吸着ヘッド１の構成部品の取り付け関係を示す分解斜視図を図７に示す。この真空吸着ヘッド１は、ケーシング部と吸着部と弾性支持部とを含んで構成される。図６に示すように、真空吸着ヘッド１の中心軸に沿った方向をｚ軸方向とし、上方向を−、下方向を＋として記述する。【００３５】
ケーシング部は、ケーシング２、第１の開口部が設けられた第１ケーシングプレート３、第２の開口部が設けられた第２ケーシングプレート４を備える。そしてケーシング２内に、弾性支持部として第１ばね５と第２ばね６が設けられている。第１及び第２の開口の開口径は、第１ばね５及び第２ばね６をケーシング２の外に出さずにケーシング２の内側に保持できる値とする。この開口径はシャフト７の外径より大きく、第１ばね５及び第２ばね６の外径より小さい。ケーシング部は弾性支持部を介して吸着部を、ｚ軸方向、及びｚ軸方向から傾いた斜め方向に移動可能なように、即ち倣い自在なように保持する。またケーシング部は、第１ばね５及び第２ばね６のばね力によりシャフト７を所定の方向を向いた状態に姿勢を矯正している。【００３６】
図５〜７を用いてケーシング部について説明する。ケーシング２は一方の端部にフランジ部２ａが一体に形成された円筒状の部材であり、その内径をＤ１とする。第１ばね５及び第２ばね６の外径をＤ２とし、第１ばね５及び第２ばね６がケーシング２の内部で自在に変形するためのクリアランスをｄとする。この場合、Ｄ１＝Ｄ２＋２ｄとなる。フランジ部２ａはケーシング２を第２ケーシングプレート４に固定するものであり、固定用のねじ穴が設けられる程度の厚みを有している。また、フランジ部２ａには、本発明の真空吸着ヘッドを真空吸着装置に取り付けるための穴やねじ穴が複数個設けられている。【００３７】
第１ケーシングプレート３はその中央に第１の開口を有している。第１ケーシングプレート３は第１ばね５及び第２ばね６を介してシャフト７を上下動自在に保持するとき、第１ばね５の上部を固定する機能を有している。第１ケーシングプレート３の最外径はケーシング２の円筒部の外径と同一である。第１ケーシングプレート３はねじによりケーシング２の上端面に固定される。第１ケーシングプレート３の内側に環状の突起３ａが設けられる。第２ケーシングプレート４は図７に示すように、２枚の半円形のプレート４ｂから構成される。第２ケーシングプレート４はその中央に第１の開口と同軸の第２の開口を有し、内側に環状の突起４ａが設けられる。突起３ａは第１ばね５の上端位置を第１ケーシングプレート３と同軸になるよう規制する。突起４ａは第２ばね６の下端位置を第２ケーシングプレート４と同軸になるよう規制する。また、第１ケーシングプレート３の第１の開口と、第２ケーシングプレート４の第２の開口は、その内側にシャフトを当接させることで、シャフト７の傾きを制限するものである。【００３８】
次に吸着部について説明する。吸着部はシャフト７、吸着パッド８、潤滑シート９、ストッパプレート１０、接手部１１を含んで構成される。シャフト７は、一方の端部に吸着パッド８を保持した状態で真空吸着ヘッド１が吸着対象物に当接したとき、吸着パッド８内の空気を給排気したり、吸着パッド８内の負圧を開放したり、高圧エアを噴射するものである。このためシャフト７の中心軸に吸気孔７ｂが形成されている。シャフト７は、段差部７ａの両側に第１ばね５及び第２ばね６の端部が当接する。またシャフト７の他方の端面には図７に示すような円形の潤滑シート９とストッパプレート１０とが取り付けられている。【００３９】
接手部１１はエルボ型及びストレート型のいずれでも良いが、ここではエルボ型のものを図示した。この接手部１１は、図５に示すように接手１１ａとニップル１１ｂとを有する。シャフト７の吸気孔７ｂの上部に設けた雌ねじにニップル１１ｂの雄ねじを螺合させることにより、接手部１１をシャフト７に接続する。【００４０】
弾性支持部について説明する。弾性支持部である第１ばね５と第２ばね６は、同一の外径Ｄ２及び内径寸法を有するコイルスプリングである。第１ばね５と第２ばね６を図５又は図６に示す状態に保持するには、シャフト７を単体にし、巻き戻し力を加えることにより、第２ばね６を変形させて内径を拡大する。そしてその状態でシャフト７の上部から第２ばね６を挿入する。第２ばね６が段差部７ａを通り抜けてから巻き戻し力を解放すれば、第２ばね６を正規の位置に保持できる。この状態で図７に示すように半割り状態の第２ケーシングプレート４をケーシング２のフランジ部２ａにねじ締めする。第１ばね５はそのままシャフト７の上部から挿入するだけで正規の位置に保持できる。次に第１ばね５と第２ばね６に圧縮力（与圧）を加えた状態にし、第１ケーシングプレート３をケーシング２の上端面にねじ締めして固定する。こうすると第１ばね５と第２ばね６を与圧のかかった状態に保持することができる。【００４１】
なお、潤滑シート９及びストッパプレート１０を固定するには、シャフト７の吸気孔７ｂにニップル１１ｂを螺合すればよい。このような状態に各部品をセットすると、第１ばね５の与圧が第２ばね６の与圧より大きくなる。このため第１ばね５の与圧に抗した復元力が働き、シャフト７を第２の開口側に寄せておくことができる。即ち、吸着パッドに吸着対象物が当接していない状態、吸着パッドが吸着対象物を吸着していない状態及び吸着パッドがエアの噴き出しによって吸着対象物を浮上させていない状態（以下、無負荷状態という）において、ケーシング２に対して吸着パッド８のｚ軸方向の位置を待機位置に設定することができる。しかしシャフト７の＋ｚ軸方向への更なる移動は、ストッパプレート１０が第１ケーシングプレート３の上面に当接することにより規制される。この位置より−ｚ軸側で吸着パッド８が吸着対象物に当たったとき、シャフト７が−ｚ軸方向に移動する。【００４２】
なお、図５〜図７では、第１ケーシングプレート３とケーシング２と第２ケーシングプレート４とは別部品として構成した。しかし、ケーシング部としての構造は、弾性支持部の変形自由度を保持できる限り、この構造に限定されるものではない。例えば、フランジ部は上部（ケーシングの一方端）、中央、下部（ケーシングの他方端）のどこでもよい。本実施例と異なる位置にフランジを位置させる場合は、第２ケーシングプレート４及びケーシング２は、ケーシング２の円筒部と重なる部分に固定用のねじ穴を設けてねじで固定する。さらに、第１ケーシングプレート３とケーシング２が一体構造としても良い。一体構造とすることで、部品点数及び組み立て工数を減らすことができる。他にケーシング部は第１及び第２の開口の中心を通る平面によって２分割される構造であってもよい。また第１ばね５と第２ばね６との組み込み方法は、前述の方法に限るものではない。【００４３】
吸着パッド８の外径が小さい場合、段差部７ａを境界にして第１ばね５をシャフト７の上部から挿入し、第２ばね６をシャフト７の下部から挿入することができる。また吸着パッド８を、シャフト７にねじを用いて着脱自在にする場合、シャフト７に第２のばね６と第２ケーシングプレート４を挿入してから、吸着パッド８をシャフト７に取り付けることもできる。シャフト７に対する吸着パッド８の取り付けは、他の例として接着剤、蝋付けも可能である。この場合、吸着パッド８の取り付け前に第２のばね６と第２ケーシングプレート４をシャフト７に挿入できる。シャフト７の形状も、図５及び図６に示すものに限定する必要はない。例えば段差部７ａをもつシャフト７本体を同時加工する代わりに、シャフト７を構成するパイプ部にＥリングやＯリングを挿入し、これらのリングに第１ばね５の下端や第２ばね６の上端を保持してもよい。またシャフト７の＋ｚ軸方向の移動を規制するために、薄板のストッパプレート１０を設けたが、この部分にもＥリングやＯリングを挿入してもよい。また接手部１１として、汎用の接手１１ａとニップル１１ｂとを用いたが、他の構造を有する接続部品を用いてもよい。【００４４】
また、弾性支持部は段差部７ａの上下に当接するコイルスプリングを用いることで、無理な負荷がかかっても、第１ばね５及び第２ばね６が伸びきって塑性変形するのを防ぐことができる。また、第１ばね５及び第２ばね６が、中心を有する螺旋状又は円状に巻かれたスプリングであることにより、他の形状のばねを使用するのに比較してシャフト７をより容易にケーシング２の中心軸位置に位置させることができる。【００４５】
さらに第１ばね５と第２ばね６の内径及び外径寸法は同じ寸法に限らない。第１ばね５と第２ばね６のスプリング長やばね定数は、諸条件に応じて適宜変更する。このことにより、吸着パッド８は吸着対象物に当接する力及び吸着対象物を保持する力を調節できる。本実施例では、第１ばね５及び第２ばね６として金属性のコイルスプリングを用いるとしたが、ゴムや樹脂製の弾性部材を用いてもよい。【００４６】
なお、吸着パッドの構造はその用途に応じて種々のものがある。一般的な基板やプレス加工品等を吸着する場合は、図１に示したような吸着パット５１を用いることができる。また２枚のガラス基板を貼り合わせた表示パネル基板を吸着する場合は、２枚のガラス基板間におけるスペーサの偏在が発生しないようにする必要がある。この場合は図２に示すような吸着パッド６１を用いる。更に大型の貼り合わせガラス基板を複数の箇所で吸着する場合にも、この吸着パッド６１を複数用いる。このような場合は、各吸着パッドの取付公差があったり、各吸着ヘッドの吸着対象物に対する傾きがあると、各吸着パッドと吸着対象物との間に間隙が生じる。このため、吸着パッドの吸着面が全て吸着対象物に接して吸着しようとすると、吸着対象物を強く押しつける部分が発生する。このとき真空吸着ヘッド１では、シャフト７が後退することにより、吸着対象物を押す力を緩和するので、吸着対象物を破損させることなく確実に吸着することができる。また吸着パッド自身が上下方向にスムーズに移動するため、無負荷状態における各吸着パッドの高さが揃っている必要はない。【００４７】
本発明における他の実施例による吸着パッド８の構造について、図８を用いて説明する。この吸着パッド８は真空吸着パッド３１とスカートパッド３２とを含んで構成される。真空吸着パッド３１は吸着盤３３と補強層３４とが両面接着シート３５ａで接合された多層構造のものである。吸着盤３３は、周縁のフラットな面の気密部３３ａと、多数の凹凸部が形成された吸着部３３ｂとを有している。【００４８】
吸着盤３３は感光性樹脂材からなる円盤状のものであり、その中央部に上下方向に貫通した吸引口３６の一部として開口３３ｄが設けられる。気密部３３ａは感光性樹脂材がエッチングされない吸着盤の外周領域である。また気密部３３ａの内周側には環状の溝３３ｃが、新たな凹部として形成されている。また吸着盤３３の中心に開口３３ｄが設けられる。これらの溝は開口３３ｄと連通し、凹部に存在する空気を排気する際の通路となる。補強層３４は吸着盤３３を構成する感光性樹脂材が外部応力により変形しないように貼り合わされた層である。【００４９】
スカートパッド３２は、プレート部３２ａと環状部３２ｂとスカート部３２ｃとが一体に成形されたゴム成形品である。プレート部３２ａは両面接着シート３５ｂを介して真空吸着パッド３１を保持する円盤状の保持部材であり、その径は真空吸着パッド３１の外径より充分大きい。このプレート部３２ａの中心にも開口が設けられ、真空吸着パッド３１の開口と連通して吸引口３６となっている。環状部３２ｂは所定の間隙を隔てて真空吸着パッド３１を取り囲むように、プレート部３２ａの外縁部分に厚肉環状に形成されたものである。また環状部３２ｂは、真空吸着パッド３１が環状部３２ｂより下に突き出るように形成される。環状部３２ｂの下面は、真空吸着パッド３１の下面より−ｚ軸方向に位置する。スカート部３２ｃは環状部３２ｂを付け根とし、脆性材料基板と対面する方向に円錐状に広がった薄肉環状のゴム部材である。【００５０】
スカートパッド３２は、吸着対象物を吸着するときに、吸着部周辺での排気空間を拡大し、真空吸着パッド３１と吸着対象物との吸着可能な間隔を大きくする働きをする。スカート部３２ｃはその肉厚が薄いので、吸着パッド８が吸着対象物に近接したとき外周部が当接して弾性変形する。このようにスカートパッド３２のスカート部３２ｃは、吸着対象物との接触により、外界からの空気の流入を遮断するというシール機能を発揮する。【００５１】
環状部３２ｂにはスリット３２ｄが設けられており、スカート外部とスカート内部との間で空気がリークする。スリット３２ｄは、吸着対象物が貼り合わせ基板である場合、基板を吸着するときに基板が局部的に変形することを防止する。このスリット３２ｄは、例えば成形後のスカートパッド３２に対して外周部の一部分に切り込みを入れることで実現できる。スリット３２ｄは、スカート部３２ｃが吸着対象物と接触し、真空吸着パッド３１が吸着対象物に接するまでの間に内部の空間を負圧状態に維持でき、且つ真空吸着パッド３１が吸着対象物を吸着するのを妨げない大きさの貫通孔であればよい。【００５２】
図２に示す従来例２の吸着パッドに比べ、図８に示す吸着パッド８ではスカート部が付加されたことにより、接触面積が広がり、吸着対象物の脆性材料基板における表面の傾きやうねりに倣い易くなる。これにより本願の真空吸着ヘッドが更に容易に脆性材料基板の表面の傾きやうねりに倣って傾くことができる。このため、脆性材料基板を吸着する直前に、吸着盤３３の周辺を早期に且つ安定して負圧にすることができる。【００５３】
なお、図５〜図７では、吸着パッドとして図８に示す吸着パッド８を取り付けた例を示したが、吸着対象物の素材、構造、形状によっては、図１又は図２に示した吸着パッドを取り付けてもよい。例えば一般的な基板、プレス加工品の場合は図１の吸着パッド５１を用いてもよい。また液晶表示パネル基板のように、貼り合わせガラス基板や貼り合わせプラスチック基板の場合、２枚の基板間の間隙が変化することを避けるために、図２の吸着パッド６１及び図８の吸着パッド８が用いられる。【００５４】
以上のように構成された真空吸着ヘッド１を用い、大型の吸着対象物を吸着して搬送する場合の動作について説明する。複数の真空吸着ヘッド１が取り付けられた真空吸着装置４０の一例を図９に示す。チャッキングテーブル４１に対して吸着対象物の大きさに応じて複数のアングル４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄが固定される。そして夫々のアングル４２に対して複数の真空吸着ヘッド１を吸着対象物の大きさに応じて１列に取り付ける。吸着対象物の表面にうねりがある場合も、吸着ヘッド１が倣い自在に移動できるので、従来例４で述べたような高さを決める機構を設けて個別に吸着ヘッドの高さ調節を行う必要はない。このため、吸着ヘッドの取付調整の作業が容易となる。【００５５】
複数の真空吸着ヘッド１が取り付けられた真空吸着装置４０で段差のある吸着対象物を吸着する一例を図１０に示す。吸着面において小さな段差（オフセット）があるような吸着対象物の場合も、吸着対象物の表面形状に応じて吸着パッドが上下に移動して吸着対象物の表面に倣うため、確実に吸着対象物を吸着することができる。なお、吸着対象物が小さい場合は、真空吸着装置４０に真空吸着ヘッド１を１つ設けるだけでよい。【００５６】
複数個の吸着パッド８を用いて大型の吸着対象物を吸着して持ち上げるときに、大型の吸着対象物にうねりが生じる場合がある。このとき、吸着パッド８の姿勢の変化を図１１に示す。図１１（Ａ）は吸着前の真空吸着ヘッド１の状態を示す断面図である。前述したように第１ばね５の弾力により、吸引パッド８が最下端に降下した状態を示す。この状態では図９に示す全ての真空吸着ヘッド１における吸着パッド８の高さがｚ軸方向に揃っており、吸着パッド８の傾きもばねの特性によりほぼ揃った状態となっている。【００５７】
次に図示しないワーキングテーブルに載置された吸着対象物に対して、全ての真空吸着ヘッド１が近づくと、各吸着パッド８が吸着対象物に密着する。真空吸着ヘッド１の降下量が大きい場合、図１１（Ｂ）に示すように各吸着パッド８が−ｚ軸方向に大きく後退する。吸着対象物に大きなうねりがある場合、又は吸着対象物の表面が多少傾いていても、シャフト７が倣い自在に移動することで対応でき、各吸着パッドは所望の吸着力が保持される。【００５８】
次にワーキングテーブルから吸着対象物を引き上げ、別の場所に搬送する場合を考える。大型の吸着対象物を吸着して搬送すると、その途中で吸着対象物が自重で撓むことがある。特に大型の吸着対象物が吸着パッドによって主に中央部で保持されたとき、吸着対象物の外周部は下方に撓み易くなる。この場合、外周部分における吸着対象物の表面の法線が、真空吸着ヘッド１の中心軸方向から外れてしまう。【００５９】
図２に示すような首振り機能のない吸着パッド６１を用いた場合を考える。この場合には、吸着盤６２が吸着対象物の表面に密着した後、吸着対象物の一部の表面が傾くと、吸着盤６２と吸着対象物の表面の平行度が崩れ、吸着盤６２における真空が保持されなくなる。しかし、本実施例における真空吸着ヘッド１を用いた場合には、吸着盤６２が倣い自在であるので、吸着対象物の外周部に配置された吸着盤６２は吸着対象物の表面の傾きに対して自由自在に倣うことができる。このため、吸着盤６２の吸着力が保持される。【００６０】
また、本実施例の真空吸着ヘッドは、吸着対象物を吸着する前、および吸着を終了し吸着対象物を解放した後は、従来例３の吸着パッドのように傾いた状態のままにならない。吸着ヘッド内部のばねの復元力により吸着面がほぼ真下を向いた状態に吸着パッドの姿勢が復帰させられる。このため、次に吸着対象物を吸着する際に、吸着対象物に傷を付けたり、吸着不良を起こすことがない。【００６１】
図８に示すような吸着パッド８のみを用いた場合には、吸着盤３３が吸着対象物の表面に密着したとき、スカート部３２ｃは吸着力に寄与しないことがある。この状態で吸着対象物の一部の表面が傾くと、吸着盤３３と吸着対象物の表面の平行度が崩れ、吸着盤３３における真空が保持されなくなる。しかし、本実施例の真空吸着吸着ヘッド１を用いた場合には、第1ばね５及び第２ばね６で支持されたシャフト７は、吸着対象物の表面が部分的に傾いていても、吸着対象物の表面の傾きに容易に倣うことができる。このため、吸着対象物を強固に保持することができる。図１１（Ｃ）はこの状態を示している。つまり吸着盤３３自体が吸着対象物の撓みに追随して傾斜する。【００６２】
またシャフト７の許容傾斜角は、シャフト７の外径と第１ケーシングプレート３及び第２ケーシングプレート４の内径により決定される。シャフト７の傾斜弾力は、シャフト７の軸方向の伸長又は圧縮力に比較して小さい。このことは吸着パッド８が吸着面の傾きに対して柔軟に対応できることを意味する。また、本実施例の真空吸着ヘッド１は吸着を終了し、吸着対象物を解放した後において、従来例３の吸着パッドのように傾いた状態のままにならず、吸着ヘッド内部のばね力により吸着面がほぼ真下を向いた状態に吸着パッドの姿勢が復帰させられる。このため、次に吸着対象物を吸着する際に、吸着対象物を傷付けたり、吸着不良を起こすことがない。【００６３】
なお、本実施例の真空吸着ヘッド１は、そのシャフト７が軸方向に移動でき、首振り動作も可能で、且つ吸着ヘッド内部の第1ばね５及び第２ばね６のばね力により首を振った状態から、所定の方向を向いた状態に吸着パッドの姿勢を復帰させられる。このため、従来の真空吸着装置で使用が適さなかった吸着パッドも、吸着対象物の性質に応じて使用できる。特に図２に示す吸着パッド６１は好適に利用できる。【００６４】
また本実施例の真空吸着ヘッド１は、前述したように、そのシャフト７が２つのばねで保持されていることを特徴とする。吸引パッド８が無負荷状態にあるときは、シャフト７をケーシング２内の所定位置に保持する必要がある。仮に第１ばね５と第２ばね６と１つのばねでその機能を実現した場合を考える。吸引パッド８が無負荷状態にあるとき、シャフト７を所定位置に保持するためには、１つのばねにおける両端部のうち、片端部をケーシング２の内部に固定し、他端部をシャフト７の外周部に固定すればよい。この固定には溶接を用いるか、ねじの端部を折り曲げ、その端部をケーシング２の内部やシャフト７の外周部に圧入すればよい。本実施例によれば、２つのばねを挿入するだけで、ばねの端部を固定することなく、シャフト７を所定位置に保持できる。また２つのばねで段差部７ａを挟むという前提で夫々のばね定数を変更することより、ケーシング２に対するシャフト７の初期位置を自由に設定することができる。このような意味で、ばねを２つ設けることは、組み立て工数の意味からも、シャフト７の初期位置の設定の容易さからも、効果が大きい。【００６５】
次に、本発明の実施例におけるテーブルについて説明する。このテーブルは吸着ヘッドの吸着盤を上に向けた状態でテーブル上に複数個配置して、吸着対象物を下から支持するものである。ここでは吸着対象物は、例としてマザー貼り合わせ基板１１０とする。このテーブル１００の正面図を図１２に示し、側面図を図１３に示す。【００６６】
テーブル１００は、その基部となるベース板１０１上に、吸着盤を上に向けて真空吸着ヘッド１を複数個、規則的に所定の間隔で配置している。真空吸着ヘッド１の吸着部には円盤状の吸着パッド１０３が取り付けられている。吸着パッド１０３は、その中央部に上下方向に貫通した排気孔１０４が設けられているが、吸着面に凹凸がない形状になっている。吸着パッド１０３は樹脂材からなり、例えばエンジニアプラスチックであるピーク材が使用されている。排気孔１０４は図示しないポンプに接続され、適宜、エアを噴出したり、真空引きを行えるようになっている。【００６７】
さらに、ベース板１０１に垂直かつベース板１０１のｘ及びｙ方向の一方の端面に沿って所定間隔で一列に並ぶよう、複数個の基準ピン１０２が取り付けられている。また吸着パッド１０３に載置されたマザー貼り合わせ基板１１０を位置決めする際に、マザー貼り合わせ基板１１０を基準ピン１０２に当接させる必要がある。このための複数のプッシャー１０５が備えられている。プッシャー１０５の先端部には、マザー貼り合わせ基板１１０にその端面と当接するローラ１０６が取り付けられる。なお基準ピン１０２はローラ１０６と同様のものを備えても良い。【００６８】
テーブル１００を用いた基板の位置決めの動作を、図１４を用いて説明する。マザー貼り合わせ基板１１０が搬送ロボットによりテーブル１００に載置されると、各々の吸着パッド１０３の中央の排気孔１０４よりエアが噴出し、噴出したエアによりマザー貼り合わせ基板１１０が浮上する。浮上したマザー貼り合わせ基板１１０は、プッシャー１０５によりｘ及びｙ方向の基準ピン１０２に当接することにより位置決めされる。位置決めが完了すると、エアの噴出を停止させ、マザー貼り合わせ基板１１０を降下させて、吸着パッド１０３上に載置する。マザー貼り合わせ基板１１０は、吸着パッド１０３に載置されると、排気孔１０４より図示しない真空ポンプにより真空吸引され、吸着パッド１０３に保持される。マザー貼り合わせ基板１１０が吸着パッド１０３に吸引保持されると、ローラ１０６は元の状態に復帰する。【００６９】
位置決め動作時に吸着パッド１０３より噴出したエアは、図１４の矢印に示すようにマザー貼り合わせ基板１１０の表面に沿って流れる。このとき、吸着パッド１０３の表面が凹凸の無い平面パッドであるので、乱流成分は少なくなり、エアの流れが安定する。このため、マザー貼り合わせ基板１１０は振動せずに安定して浮上した状態となる。【００７０】
本実施例のテーブルにおいて、吸着対象物である基板を浮上させた変則状態を示すため、基板の撓みを誇張して作図した模式図を図１５に示す。従来、基板の位置決め時には、エアの吹き出しによってマザー貼り合わせ基板１１０とテーブルとの隙間形成を行い、マザー貼り合わせ基板１１０を浮上させる。このとき、噴出エアによりマザー貼り合わせ基板１１０を浮上させているため、マザー貼り合わせ基板１１０には撓みやうねりが発生する。この場合、マザー貼り合わせ基板１１０の下面側の基板が部分的にテーブルと接触し、下面側の基板表面に傷が付くことがあった。また、マザー貼り合わせ基板１１０が位置決め動作中にテーブルに接触すると、若干の位置ずれが発生してしまう。このため、基板に対して精度の高い位置決め（アライメント）ができないという問題もあった。【００７１】
本発明の真空吸着ヘッド１は、シャフト７がｚ軸方向及びｚ軸方向と斜めの方向に微動可能なように弾性的に支持されている。このため、真空吸着ヘッド１を用いたテーブル１００において、図１５に示すように、エアの噴き出しによるベルヌーイ効果により、シャフト７の傾斜許容範囲内で吸着パッド１０３がマザー貼り合わせ基板１１０の撓みやうねりに完全に追従する。そして、基板の位置決め時においてマザー貼り合わせ基板１１０と吸着パッド１０３の間の間隔を一定に保つように吸着パッド１０３が上下し、基板１１０が所定の位置まで移動する。排気孔１０４から吹き出されるエアは、吸着パッド１０３の外周への層状の流れとなり、マザー貼り合わせ基板１１０と吸着パッド１０３との隙間を一定に維持することができる。このため、マザー貼り合わせ基板１１０の裏面へ損傷を与えることを防止でき、安定して浮上した状態を維持することができる。【００７２】
このように安定した状態で位置決めが行われるので、マザー貼り合わせ基板１１０は、ずれることなく高い精度で安定して位置決めされる。位置決めが完了したマザー貼り合わせ基板１１０が吸着パッド１０３に載置されると、真空吸着ヘッド１は倣い自在であるので、前記したベルヌーイ効果によって生じた圧力差に応じてマザー貼り合わせ基板１１０の表面の傾きに対して自由自在に倣う。このため、載置されたマザー貼り合わせ基板１１０に不要な応力を加えること無くなる。その後の真空ポンプによる真空引きにおいても、吸着パッド１０３にマザー貼り合わせ基板１１０を確実に吸引保持することができる。【００７３】
また、本実施例の真空吸着ヘッドを用いたテーブル１００では、マザー貼り合わせ基板１１０を位置決め前に載置したときや、位置決め後に再び載置したとき、マザー貼り合わせ基板１１０の吸着前であっても、吸着を終了しマザー貼り合わせ基板１１０の解放後であっても、真空吸着ヘッドの吸着面をほぼ真上を向いた状態に復帰させることができる。このため、次にマザー貼り合わせ基板１１０を載置する際に、マザー貼り合わせ基板１１０を傷付けず、また吸着不良を起こさない効果が得られる。【００７４】
なお、テーブル１００は基板のサイズに応じて少なくとも１つの真空吸着ヘッド１を備えていればよい。真空吸着ヘッドを複数個備える場合は、図１２に示すように、網目状又は格子状に配置することが好ましい。また基板の外周部は配置密度を高くし、他は配置密度を低くする方法でもよい。また前述したようなテーブルに更に位置決め手段を設けた位置決め装置は、フラットパネルディスプレイの製造工程、及び半導体素子の製造工程において、基板を搬入する前のプリアライメント装置として極めて有効に適用される。【００７５】
尚、真空吸着ヘッド１、真空吸着装置４０、テーブル１００は、雰囲気ガスが空気のみならず、窒素ガス等の不活性ガスや反応ガスであっても使用できる。従って図１４及び図１５に示したように、マザー貼り合わせ基板１１０を搬送ロボットによりテーブルに載置する際に、吸着パッド１０３の中央の排気孔より噴出させるガスは、その目的に応じた材質のガスが選択的に用いられる。【００７６】
又、真空吸着ヘッド１、真空吸着装置４０、テーブル１００は、吸着対象物が水平状態に置かれた例で説明してきたが、この状態に限らず、吸着対象物が立てられた状態、傾斜した状態であっても、吸着対象物の支持及び搬送機構を最適化することにより、本発明の効果を生じるように適用することができる。【００７７】
本発明の真空吸着ヘッド１、真空吸着装置４０及びテーブル１００が適用される吸着対象物としては、樹脂製の板状成形品、金属製の薄板が含まれる。又ガラス板、焼結材料のセラミックス、単結晶シリコン、サファイヤ、半導体ウエハ、セラミック基板等の脆性材料基板が挙げられる。このような脆性材料基板としては、単板あるいは貼り合わせ基板が含まれ、回路パターンや電極を形成する金属膜や樹脂膜が付いた基板が含まれる。【００７８】
前記脆性材料基板の具体的な用途としては、液晶表示パネル、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬディスプレイパネル等のフラットパネルディスプレイ用パネルが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の真空吸着ヘッドは、吸着対象物としてガラス板、ガラス基板を用いた液晶表示パネル、プラスチック基板を用いた液晶表示パネルなどのフラットパネルディスプレイの吸着搬送のみならず、半導体、セラミックス板、樹脂性の板状成形品、金属製の薄板などの搬送する分野にも利用できる。吸着パッドの高さ調整作業が容易に行え、特にうねりのある板材、表面に段差を持つ板金やプレス加工板も吸着できる。さらに本発明の少なくとも１つの真空吸着ヘッドを、吸着盤を上に向けた状態で配置し、真空吸着テーブルを構成することで、圧縮空気を通気口より噴出することで確実に吸着対象物を浮上させ位置決めし、吸着することができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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