(57)【要約】本発明の吸着ヘッド装置は、ワーク（Ｗ）を吸着する吸着パッド（２０）、吸着パッド（２０）に吸引力を生じさせる吸引発生機構（７０）、吸着パッド（２０）を下端に保持して上下動するシャフト（３０）、シャフト（３０）を昇降させる昇降機構（４０）、吸着パッド（２０）に吸着されたワーク（Ｗ）を略水平方向から挟持する挟持機構（５０，６０）、挟持機構（５０，６０）によりワーク（Ｗ）を挟持した後に、吸着パッド（２０）による吸着を一旦解除して再び吸着させるように吸引発生機構（７０）を駆動制御する制御手段（８０）を含む。これにより、挟持機構による挟持状態及び吸着パッドによる吸着状態を順次に解除しても、ワークは高精度に位置決めされた状態で確実に移載される。
2007046152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを吸着する吸着パッドと、
前記吸着パッドに吸引力を生じさせる吸引発生機構と、
前記吸着パッドを下端に保持して上下動するシャフトと、
前記シャフトを昇降させる昇降機構と、
前記吸着パッドに吸着されたワークを略水平方向から挟持する挟持機構と、
前記挟持機構によりワークを挟持した後に、前記吸着パッドによる吸着を一旦解除して再び吸着させるように前記吸引発生機構を駆動制御する制御手段と、
を含む、吸着ヘッド装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記吸着パッドによる吸着を解除するべく前記吸引発生機構の吸引動作を停止させた後に、前記昇降機構を駆動して前記シャフトを一旦上昇させる、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸着ヘッド装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記吸着パッドによる吸着を解除するべく、ワークに対してブローするように前記吸引発生機構を駆動制御する、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸着ヘッド装置。
【請求項４】
前記昇降機構は、上下方向に伸長する軸線回りに回転して上下方向にカム作用を及ぼす回転カムと、前記シャフトに連結されると共に前記回転カムに係合するフォロワーと、を含む、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸着ヘッド装置。
【請求項５】
前記挟持機構は、水平方向に往復動してお互いに近接及び離隔する少なくとも一対の挟持アームと、前記少なくとも一対の挟持アームを水平駆動する駆動機構と、を含む、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸着ヘッド装置。
【請求項６】
前記駆動機構は、水平面内において回転し前記少なくとも一対の挟持アームに対してお互いに近接及び離隔するカム作用を及ぼすカム溝を有する円板カムを含む、
ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の吸着ヘッド装置。
【請求項７】
前記挟持機構は、略水平方向に伸長する軸線回りに揺動してお互いに近接及び離隔する少なくとも一対の揺動アームと、前記シャフトが下降するときに離隔及び上昇するときに近接するように前記少なくとも一対の揺動アームを揺動させる駆動機構と、を含む、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の吸着ヘッド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、半導体関連の電子部品あるいは機械部品等のワークを吸着して移載する吸着ヘッド装置に関し、特に、ワークを収容位置から吸着して取り出すと共に位置決めして所定位置に移載する吸着ヘッド装置に関する。
【背景技術】  半導体あるいはその他の小さな電子部品等の製造ラインにおいて、対象となるワーク（電子部品）は、コンベアにより各種の処理工程に搬送され、又、移載装置によりコンベアから取り出されて処理部の所定位置に移載され所定の処理が施されている。
一方、このようなワーク（電子部品）については、適用される製品のライフサイクルが短いため、それに対応するべく頻繁に機種の変更が行われている。したがって、この機種変更に対応するには、多種の部品を安価に製造することができるように、製造ラインにおいて、品質を確保しつつ高速に処理する必要があり、ワークをコンベアから処理部に移載する移載装置としては、特に、多様なサイズのワークを容易に保持（吸着）できると共に、高精度に位置決めしつつ処理部に移載できる吸着ヘッド装置を備えたものが望まれている。
従来の吸着ヘッド装置としては、例えば、中央に貫通孔をもつベースプレート、ベースプレートの貫通孔を通って上下動可能な吸引管、吸引管の先端に設けられた吸着パッド、ベースプレートに対して径方向にお互いに近接及び離隔するように配置されてアームを挟持し得る二対のチャック爪、二対のチャック爪をそれぞれ駆動するリンク機構及びカム機構等を備え、吸引管が下降すると二対のチャック爪がそれぞれ離隔し、吸着パッドがワークを吸着した状態で吸引管が上昇すると、二対のチャック爪がワークを挟持するように形成されたものが知られている（例えば、実開平６−２４８８２号公報）。
しかしながら、この吸着ヘッド装置においては、吸着パッドがワークを吸着した状態で二対のチャック爪がワークを挟持するため、ワークの中心が吸着パッドの中心からずれた状態でワークが吸着されると、二対のチャック爪はワークを吸着パッドの中心に位置付けるように吸着パッドを弾性変形させた状態で挟持することになる。
したがって、チャック爪によりワークを位置決めしたとしても、ワークを所定の処理部に移載する際に、チャック爪の挟持による位置決めを解放すると、吸着パッドが弾性復帰してワークがずれた位置に戻ってしまい、ワークを所定の位置に正確に移載することが困難である。
また、他の吸着ヘッド装置としては、吸着ノズルを先端にもつノズルシャフト、水平方向に回転軸を有しモータにより回転駆動されるカム部材、カム部材に連動するフォロワーをもつロッド、ロッド及びノズルシャフトに連結されたリンク部材、吸着ノズルの周りに配置されたチャック、停電時のときにノズルシャフトが自重により下降してワーク等に衝突するのを防止するべくノズルシャフトを上昇させる上昇機構等を備え、カム部材の回転により、ロッド及びリンク部材を介して、ノズルシャフトが昇降すると共に吸着ノズルに吸着されたワークをチャックで挟持するように形成し、又、停電時に上昇機構が作動してノズルシャフトを所定位置まで上昇させるように形成したものが知られている（例えば、特開平５−２１９９７号公報）。
しかしながら、この吸着ヘッド装置においては、ノズルシャフトを昇降させる機構が、水平方向に回転軸をもつカム部材、ロッド及びリンク部材等を含む構造であり、又、ノズルシャフトの自重による下降を防止する上昇機構を別に設けているため、全体としての構造が複雑であり、対象となるワークに比べて装置が必要以上に大きくなり、省スペース化、集約化、小型化等の要求に対応するのは困難である。
【発明の開示】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構造の簡略化、各機構の集約化、装置全体として小型化、設置面積の省スペース化、ワークの移送に要する時間の短縮化等を図りつつ、半導体チップ、基板等の電子部品あるいは機械部品等のワークを吸着して所定の処理部に高精度に移載することができ、生産性を向上させることができる吸着ヘッド装置を提供することにある。
上記の目的を達成する本発明の吸着ヘッド装置は、ワークを吸着する吸着パッドと、吸着パッドに吸引力を生じさせる吸引発生機構と、吸着パッドを下端に保持して上下動するシャフトと、シャフトを昇降させる昇降機構と、吸着パッドに吸着されたワークを略水平方向から挟持する挟持機構と、挟持機構によりワークを挟持した後に、吸着パッドによる吸着を一旦解除して再び吸着させるように吸引発生機構を駆動制御する制御手段と、を含む。
この構成によれば、昇降機構の作動によりシャフトがワークを吸着する位置まで下降すると、吸引発生機構の吸引動作により吸着パッドがワークを吸着する。そして、昇降機構の動作によりシャフトが所定位置まで上昇すると、挟持機構が作動してワークを水平方向から挟持する。その後、吸引発生機構による吸引動作が一旦停止されて、ワークが吸着パッドから解除された後再び吸着される。
したがって、ワークが吸着されるべき中心位置からずれた状態で吸着パッドに吸着され、そのずれた状態で挟持機構により位置決めされて吸着パッドが弾性変形した状態にあっても、挟持機構により挟持された状態でワークが吸着パッドから一旦解放されるため、吸着パッドは弾性復帰してずれが解消され、ワークは所定位置に位置決めされた状態で再び吸着されることになる。これにより、挟持機構による挟持状態及び吸着パッドによる吸着状態を順次に解除しても、ワークは高精度に位置決めされた状態で所定位置（例えば、所定の処理部）に確実に移載される。
上記構成において、制御手段は、吸着パッドによる吸着を解除するべく吸引発生機構の吸引動作を停止させた後に、昇降機構を駆動してシャフトを一旦上昇させる、構成を採用することができる。
この構成によれば、挟持機構により挟持されたワークに対して、吸着パッドは吸着を解除した後一旦上昇してワークから離れるため、吸着パッドが弾性変形していた場合に、吸着パッドを元の形状に確実に弾性復帰させることができる。
上記構成において、制御手段は、吸着パッドによる吸着を解除するべく、ワークに対してブローするように吸引発生機構を駆動制御する、構成を採用することができる。
この構成によれば、挟持機構により挟持されたワークに対して、吸着パッドは吸着を解除するべくブローする（エアーあるいはエアー以外のガスを吹き付ける）ため、吸着パッド（シャフト）の上昇動作を要することなくすなわち動作時間を短縮しつつ、吸着パッドを元の形状に確実に弾性復帰させることができる。
上記構成において、昇降機構は、上下方向に伸長する軸線回りに回転して上下方向にカム作用を及ぼす回転カムと、シャフトに連結されると共に回転カムに係合するフォロワーと、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、昇降機構が、上下方向（鉛直方向）に伸長する軸線回りに回転する回転カムに直線部分（シャフトの自重により回転カムが動作しないようにするための構造）を含めることができるため、昇降動作中以外ではシャフトの自重を直線部分で受けるようにすることで、仮に停電等が生じてもシャフトの自重等により回転カムが回転することはなく、シャフトが勝手に下降して吸着パッドがワークに衝突するのを防止することができる。また、保持中のワークに不要な圧力を及ぼすことが無いのでワークの品質を維持することができる。さらに、このような回転カム及びそのカム面に係合するフォロワーを採用するため、構造を簡素化及び集約化でき、装置を小型化することができる。
上記構成において、挟持機構は、水平方向に往復動してお互いに近接及び離隔する少なくとも一対の挟持アームと、少なくとも一対の挟持アームを水平駆動する駆動機構と、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、駆動機構の駆動動作により、少なくとも一対の挟持アームは、ワークに対して水平方向から近づいてワークを挟持しつつ位置決めし、又、ワークから水平方向に遠ざかってワークから離脱する。すなわち、上下方向における挟持アームがワークに係合する位置（挟持位置）を高精度に設定することができ、バラツキの無い安定した挟持動作を得ることができる。
上記構成において、駆動機構は、水平面内において回転し少なくとも一対の挟持アームに対してお互いに近接及び離隔するカム作用を及ぼすカム溝を有する円板カムを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、駆動機構が、カム溝を有する円板カムを含むため、挟持アームを確実に連動させて近接及び離隔させることができ、ワークの挟持及び解放を高精度に行うことができ、又、上下方向において装置を小型化することができる。
上記構成において、挟持機構は、略水平方向に伸長する軸線回りに揺動してお互いに近接及び離隔する少なくとも一対の揺動アームと、シャフトが下降するときに離隔及び上昇するときに近接するように少なくとも一対の揺動アームを揺動させる駆動機構と、を含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、シャフトの移動に関連して動作する駆動機構の駆動動作により、少なくとも一対の揺動アームは、ワークに対して回転しつつ近づいてワークを挟持しつつ位置決めし、又、ワークから逆向きに回転しつつ遠ざかってワークから離脱する。すなわち、駆動機構をシャフトの動作に連動させる構造とすることにより、構成部品の個数を減らして、構造の簡素化、装置の小型化を達成することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明に係る吸着ヘッド装置の制御システムの一実施形態を示すブロック図である。
図２は、本発明に係る吸着ヘッド装置の一実施形態を示す正面図である。
図３は、図２に示す吸着ヘッド装置の部分拡大断面図である。
図４Ａは、吸着ヘッド装置の一部なす円板カムを示す平面図であり、図４Ｂは、図４Ａ中のＥ１−Ｅ１における断面図である。
図５は、吸着ヘッド装置の一部をなす挟持機構の動作を説明する平面図及び側面図である。
図６は、吸着ヘッド装置の一部をなす挟持機構の動作を説明する平面図及び側面図である。
図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃは、吸着ヘッド装置の一連の動作の一部を説明する動作図である。
図８Ａ，図８Ｂ，図８Ｃは、吸着ヘッド装置の一連の動作の一部を説明する動作図である。
図９Ａ，図９Ｂ，図９Ｃは、吸着ヘッド装置の一連の動作の一部を説明する動作図である。
図１０は、本発明に係る吸着ヘッド装置の他の実施形態を示す部分拡大断面図である。
図１１は、図１０に示す吸着ヘッド装置の一部をなす挟持機構がワークを挟持する状態を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の最良の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。
この吸着ヘッド装置は、図１ないし図３に示すように、構造の基本となるフレーム１０、ワークＷを吸着する吸着パッド２０、吸着パッド２０を下端に保持して上下動するシャフト３０、シャフト３０を昇降させる昇降機構４０、吸着パッド２０に吸着されたワークＷを略水平方向から挟持する挟持機構としての二対の挟持アーム５０及び駆動機構６０、吸着パッド２０に吸引力を生じさせる吸引発生機構としての圧力調整機７０、装置全体の駆動制御を司る制御手段としての制御ユニット８０等を備えている。
そして、この吸着ヘッド装置は、例えば半導体関連の各種部品等を製造する製造ラインにおいて、コンベア等により搬送されてきたワークＷを吸着して所定の処理部に移載するワーク移載装置の一部として組み込まれており、ワーク移載装置に含まれる上下駆動機構及び水平駆動機構により、３次元的に移動させられるようになっている。
フレーム１０は、金属材料等を用いて形成されており、図２及び図３に示すように、平板状のベースフレーム１１、ベースフレーム１１の中央に設けられた円筒状のガイドフレーム１２、ベースフレーム１１を吊り下げるように移送装置の一部に取り付けられる取付フレーム１３、ベースフレーム１１の下方に突出するように設けられたベアリングフレーム１４、ベースフレーム１１と所定間隔をおいて連結された平板状の支持フレーム１５等を備えている。
吸着パッド２０は、弾性変形可能な樹脂材料等を用いて、図１ないし図３に示すように、下端がラッパ状に開口すると共に途中に変形を容易にする蛇腹をもつように空洞に形成されて、その上側がシャフト３０の下端に結合されている。
そして、吸着パッド２０は、その下端面がワークＷに当接した状態で、後述する圧力調整機７０及びシャフト３０を介してエアーが吸引されるとワークＷを吸着し、又、吸引の停止及び圧力調整あるいはワークＷに対してブローされる（エアーあるいはエアー以外のガスを噴き出す）とワークＷを解放するようになっている。
シャフト３０は、図２及び図３に示すように、上下方向（鉛直方向）Ｚに伸長すると共に内部が空洞をなす円筒状のパイプとして形成されており、その下端に水平方向に平板状に広がるフランジ３１ａをもつ拡径部３１、その上端に圧力調整機７０に連通するフレキシブルパイプに連結される連結部３２、連結部３２より下方において後述するフォロワー４３を回転自在に支持する略Ｌ字状の保持ブラケット３３等を備えている。ここで、拡径部３１のフランジ３１ａには、鉛直下方に垂下して形成され吸着パッド２０に吸着されたワークＷの上方への移動を規制する規制片３４が設けられている。
そして、シャフト３０は、ベースフレーム１１の略中央に設けられたガイドフレーム１２に対して上下方向Ｚに昇降自在に支持されている。
昇降機構４０は、図２及び図３に示すように、上下方向（鉛直方向）Ｚに伸長する回転軸４１ａをもつようにベースフレーム１１に固定されたステッピングモータ４１、回転軸４１ａに直結されると共に上下方向Ｚにカム作用をなすカム面４２ａをもつ回転カム４２、シャフト３０の保持ブラケット３３に回転自在に支持されて回転カム４２（カム面４２ａ）と係合するフォロワー４３、シャフト３０の拡径部３１と支持フレーム１５との間に圧縮した状態で配置されてシャフト３０を常時下向きに付勢するコイルスプリング４４等を備えている。
すなわち、ステッピングモータ４１が回転すると、回転カム４２が回転してフォロワー４３に対して上下方向Ｚにカム作用を及ぼすため、シャフト３０は、コイルスプリング４４の付勢力に抗しつつ昇降する。
ここで、昇降機構として、上下方向Ｚに伸長する軸線回りに回転して上下方向Ｚにカム作用を及ぼす回転カム４２、シャフト３０に連結されると共に回転カム４２に係合するフォロワー４３に直線部分（シャフト３０の自重により回転カム４２が動作しないようにするための構造）を採用することにより、仮に停電等が生じても、シャフト３０の自重等により回転カム４２が回転することはなく、シャフト３０が勝手に下降して吸着パッド２０がワークＷに衝突するのを防止することができ、又、構造を簡素化及び集約化でき、装置を小型化することができる。さらに、保持中のワークに不要な圧力を及ぼすことが無いので、ワークの品質を維持することができる。
二対の挟持アーム５０は、図２及び図３に示すように、水平面内のＸ方向においてお互いに近接及び離隔する挟持アーム、水平面内のＹ方向においてお互いに近接及び離隔する挟持アーム（説明の便宜上不図示）により形成されており、それぞれ、ワークＷと係合する挟持片５１、支持フレーム１５に往復動自在に案合される被ガイド部５２、被ガイド部５２の上方に突出して形成され後述する円板カム６５のカム溝６５ａに係合するピン５３等を備えている。
そして、二対の挟持アーム５０は、それぞれ水平方向において近接してワークＷを挟持し、又、それぞれ水平方向において離隔してワークＷから離脱（ワークＷを解放）する。また、二対の挟持アーム５０は、それらの移動範囲の中心と吸着パッド２０の中心とがヘッド（装置）の中心ＨＣで一致するように配置され、この吸着ヘッド装置はこの中心ＨＣが所定位置（例えば、処理部の処理位置）に対して位置決めされるようになっている。
したがって、二対の挟持アーム５０がワークＷを挟持すると、この吸着ヘッド装置においてワークＷを位置決めすることになる。仮に、二対の挟持アーム５０が、吸着パッド２０の中心ＨＣからずれた状態で吸着されたワークＷを挟持すると、ワークＷをずれた量だけ水平方向に移動させて中心合わせを行った（すなわち、ワークＷの中心ＷＣをヘッドの中心ＨＣに合わせるように吸着パッド２０を弾性変形させた）状態で挟持することになる。
上記のように、二対の挟持アーム５０は、ワークＷに対して水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）から近づいてワークＷを挟持しつつ位置決めし、又、ワークＷから水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に遠ざかってワークＷから離脱するため、挟持アーム５０がワークＷに係合する上下方向Ｚの位置（挟持位置）を高精度に設定することができ、バラツキの無い安定した挟持動作を得ることができる。
駆動機構６０は、図２及び図３に示すように、上下方向（鉛直方向）Ｚに伸長する回転軸６１ａをもつようにベースフレーム１１に固定されたステッピングモータ６１、回転軸６１ａに直結された駆動プーリ６２、ベアリングフレーム１４に回動自在に支持された従動プーリ６３、駆動プーリ６２と従動プーリ６３とに巻回された動力伝達用の無端ベルト６４、従動プーリ６３と一体的に回転するように結合されると共に挟持アーム５０のピン５３を受け入れてカム作用を及ぼすカム溝６５ａをもつ円板カム６５等を備えている。
円板カム６５は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、二対すなわち４つの挟持アーム５０のそれぞれのピン５３を係合させる４つのカム溝６５ａ、その径方向内側において従動プーリ６３に結合される環状のフランジ６５ｂを有する。４つのカム溝６５ａは、一端６５ａ´が径方向の外側寄りにかつ他端６５ａ´´が径方向の内側寄りに位置するよう湾曲して形成されている。したがって、円板カム６５が所定の角度範囲で回動することにより、４つの挟持アーム５０のピン５３は、カム溝６５ａの一端６５ａ´と他端６５ａ´´の間を往復動するようになっている。
すなわち、ステッピングモータ６１の起動により、駆動プーリ６２、無端ベルト６４、従動プーリ６３を介して、円板カム６５が一方向に回転すると、図５に示すように、４つのピン５３は、それぞれのカム溝６５ａに案内されて、水平方向の径方向外側にすなわちＸ方向及びＹ方向においてそれぞれお互いに離れる向きに移動し、ワークＷから離脱する。
一方、ステッピングモータ６１の逆起動により、駆動プーリ６２、無端ベルト６４、従動プーリ６３を介して、円板カム６５が他方向に回転すると、図６に示すように、４つのピン５３は、それぞれのカム溝６５ａに案内されて、水平方向の径方向内側にすなわちＸ方向及びＹ方向においてそれぞれお互いに近づく向きに移動し、ワークＷを挟持しつつ位置決めする。
上記のように、駆動機構６０がカム溝６５ａを有する円板カム６５を含むため、二対の挟持アーム５０を確実に連動させて近接及び離隔させることができ、ワークＷの挟持及び解放を高精度に行うことができ、又、上下方向Ｚにおいて装置を薄型化、小型化することができる。さらに、駆動機構６０の駆動源として、ステッピングモータ６１等の数値制御可能なモータを使用することにより、円板カム６５を任意に回転駆動させて挟持アーム５０を任意の位置に停止させることが可能になり、サイズの異なる種々のワークをそれぞれ最適な位置で挟持して保持するように制御することができる。
吸引発生機構としての圧力調整機７０は、図１及び図２に示すように、シャフト３０の連結部３２よりも上流に配置されており、シャフト３０の内部通路を経て吸着パッド２０に連通するエアー通路を通して、エアーの吸い込み及びエアーないしはエアー以外のガスの噴き出しを行うようになっている。
制御ユニット８０は、図１に示すように、主として全体の制御を司る、すなわち、装置の状態を各種のセンサ（不図示）から得られる信号により判断して種々の制御信号を発する制御回路８１、制御回路８１から発せられる指令信号に基づいて駆動機構４０のステッピングモータ４１を駆動制御する駆動回路８２、制御回路８１から発せられる指令信号に基づいて駆動機構６０のステッピングモータ６１を駆動制御する駆動回路８３、制御回路８１から発せられる指令信号に基づいて圧力調整機７０を駆動制御する駆動回路８４等を備えている。
そして、この制御ユニット８０は、挟持アーム５０によりワークＷが挟持された後に、吸着パッド２０による吸着を一旦解除して再び吸着させるように圧力調整機７０を駆動制御するように設定されている。
したがって、ワークＷが吸着されるべき中心位置からずれて吸着パッド２０に吸着された状態で挟持アーム５０に挟持されても、ワークＷが吸着パッド２０から一旦解放されるため、吸着パッド２０の弾性変形が復帰してずれが解消され、ワークＷは所定位置に位置決めされた状態で再び吸着されることになる。これにより、ワークＷは高精度に位置決めされた状態で所定の処理部に確実に移載される。
また、吸着パッド２０による吸着を一旦解除する駆動制御としては、例えば、圧力調整機７０の吸引動作を停止（吸着解除状態）させた後に、昇降機構４０を駆動してシャフト３０すなわち吸着パッド２０を一旦上昇させてワークＷから引き離し、再び下降させて吸着パッド２０をワークＷに密着させた後に再び吸着させる手法がある。
この手法によれば、挟持アーム５０により挟持されたワークＷに対して、吸着パッド２０は吸着を解除した後一旦上昇してワークＷから確実に離れるため、吸着パッド２０が弾性変形していた場合に、吸着パッド２０を元の形状に確実に弾性復帰させることができる。尚、この場合に使用する吸着パッドとしては、蛇腹部を構成しない吸着パッドであってもよい。
また、吸着パッド２０による吸着を一旦解除する他の駆動制御としては、例えば、ワークＷに対してブローするように圧力調整機７０を制御して、吸着パッド２０をワークＷとの密着状態から解除し、その後再び吸引動作を行わせてワークＷを吸着パッド２０に吸着させるように圧力調整機７０を制御する手法がある。
この手法によれば、挟持アーム５０により挟持されたワークＷに対して、ブローする（エアーないしエアー以外のガスを噴き付ける）だけでワークＷと吸着パッド２０との間に隙間ができて吸着状態を一旦解除できるため、吸着パッド２０（シャフト３０）の上昇動作を要することなくすなわち動作時間を短縮しつつ、吸着パッド２０を元の形状に確実に弾性復帰させて高精度にワークＷを位置決めすることができる。
次に、この吸着ヘッド装置の動作について、図７Ａないし図９Ｃに基づき説明する。尚、この動作は、制御ユニット８０により適宜駆動制御される。
先ず、図７Ａに示すように、この吸着ヘッド装置が、ワークＷの取り出し位置に移動したとき、吸着パッド２０の中心（ヘッドの中心ＨＣ）は、ワークＷの中心ＷＣに対して若干ずれた位置に位置決めされた状態にある。
続いて、図７Ｂに示すように、吸着ヘッド装置全体が下降して、吸着パッド２０がワークＷに当接する。そして、圧力調整機７０が吸引動作を行って、吸着パッド２０はワークＷを吸着する。このとき、規制片３４は、吸着パッド２０が必要以上に密着するのを規制すると共に、ワークＷの吸着時における姿勢を規制する。
この状態において、ワークＷは、その中心ＷＣが吸着パッド２０の中心（ヘッドの中心）ＨＣからずれた状態で吸着されている。
続いて、図７Ｃに示すように、吸着ヘッド装置全体が、所定の処理部に向けて移動するために、所定の高さまで上昇する。
続いて、図８Ａに示すように、対をなす挟持アーム５０は、お互いに近づいてワークＷを挟持しつつワークＷの中心ＷＣをヘッドの中心ＨＣに合わせる位置決めを行う。この位置合わせを伴う挟持力により、吸着パッド２０は、水平方向に弾性変形する。
続いて、圧力調整機７０による吸引動作を停止させて吸着を解除した後に、図８Ｂに示すように、昇降機構４０の駆動により、吸着パッド２０（及びシャフト３０）を所定の高さまで上昇させて、吸着パッド２０をワークＷから完全に引き離す。これにより、ワークＷは挟持アーム５０により挟持されて所定位置に位置決めされたまま、吸着パッド２０が元の形状に弾性復帰する。尚、ここでは、ワークＷに対してブローするように圧力調整機７０を駆動させてもよい。
続いて、図８Ｃに示すように、昇降機構４０の駆動により、吸着パッド２０（及びシャフト３０）を下降させてワークＷに当接させ、圧力調整機７０を吸引作動させて、吸着パッド２０でワークＷを再び吸着する。このとき、吸着パッド２０の中心はワークＷの中心ＷＣに一致している。
続いて、図９Ａに示すように、対をなす挟持アーム５０はお互いに遠ざかってワークＷから離脱し、挟持状態を解除する。
続いて、図９Ｂに示すように、吸着ヘッド装置全体が、ワークＷを移載すべき所定の処理部の直上に位置決めされると、その処理部に向けて下降し始め、図９Ｃに示すように、ワークＷは処理部に移載され、一連の移載動作が完了する。
その後、図７Ａに示すような初期状態に戻り、一連の動作が連続して行われることにより、複数のワークＷが所定の処理部に移載されることになる。
ここで、図７Ｂに示す動作〜図９Ａに示す動作は、吸着ヘッド装置全体が移載装置の駆動機構により所定の処理部まで移送される際に行われるため、動作の無駄を省いて動作時間を短縮することができる。
上記のように、吸着パッド２０が吸着したワークＷを一旦解除して再び吸着するように制御されるため、ワークＷが吸着されるべき中心位置ＨＣからずれた状態で吸着パッド２０に吸着され、そのずれた状態で挟持アーム５０により位置決めされて吸着パッド２０が弾性変形した状態にあっても、吸着パッド２０の弾性変形が解消されて、ワークＷは所定位置に位置決めされることになる。これにより、ワークＷは高精度に位置決めされて所定の処理部に確実に移載される。
図１０及び図１１は、本発明に係る吸着ヘッド装置の他の実施形態を示すものであり、フレーム１０の一部をなす支持フレーム及び挟持機構を変更した以外は前述の実施形態と基本的に同一であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
すなわち、この吸着ヘッド装置においては、図１０及び図１１に示すように、挟持機構として、略水平方向に伸長する軸線回りに揺動してお互いに近接及び離隔する二対の揺動アーム５０´、シャフト３０が下降するときに離隔及び上昇するときに近接するように二対の揺動アーム５０を揺動させる駆動機構６０´が採用されている。
支持フレーム１５´は、ベースフレーム１１の下方に結合されて、シャフト３０を上下方向Ｚに案内すると共に揺動機構の一部を保持するだけの簡単な構造に形成されている。
二対の揺動アーム５０´は、図１０及び図１１に示すように、水平面内のＹ方向に伸長する揺動支軸１５ａ´回りに揺動自在に支持されてお互いに近接及び離隔する揺動アーム５０´、水平面内のＸ方向に伸長する揺動支軸（不図示）回りに揺動自在に支持されてお互いに近接及び離隔する揺動アーム（説明の便宜上不図示）により形成されており、それぞれ、ワークＷと係合する挟持片５１´、支持フレーム１５´に収容されたバネ受け部５２´、揺動アーム５０´の揺動範囲を規制する規制部材５３´等を備えている。
駆動機構６０´は、図１０及び図１１に示すように、シャフト３０に結合されたフランジ６１´、フランジ６１´に設けられそれぞれの揺動アーム５０´のバネ受け部５２´（の下面）に係合し得る４つのプランジャ６２´、バネ受け部５２´と支持フレーム１５´との間に圧縮した状態で配置された４つのコイルスプリング６３´等を備えている。
そして、二対の揺動アーム５０´は、図１０に示すように、それぞれの支軸１５ａ´を中心として上向きに回転してお互いに遠ざかるようにコイルスプリング６３´により回転付勢されており、シャフト３０が下降することによりプランジャ６２´がバネ受け部５２´から離れて、お互いに離隔してワークＷから離脱（ワークＷを解放）する。
一方、二対の揺動アーム５０´は、図１１に示すように、シャフト３０が上昇することによりプランジャ６２´がバネ受け部５２´を押し上げ、その押し上げ動作でそれぞれの支軸１５ａ´を中心として下向きに回転することによりお互いに近接してワークＷを挟持するようになっている。
また、二対の揺動アーム５０´は、それら揺動動作の対称軸と吸着パッド２０の中心とがヘッド（装置）の中心ＨＣで一致するように配置され、この吸着ヘッド装置はこの中心ＨＣが所定位置（例えば、処理部の処理位置）に対して位置決めされるようになっている。
したがって、二対の揺動アーム５０´がワークＷを挟持すると、この吸着ヘッド装置においてワークＷを位置決めすることになる。仮に、二対の揺動アーム５０´が、吸着パッド２０の中心ＷＣからずれた状態で吸着されたワークＷを挟持すると、ワークＷをずれた量だけ水平方向に移動させて中心合わせを行った（すなわち、ワークＷの中心ＷＣをヘッドの中心ＨＣに合わせるように吸着パッド２０を弾性変形させた）状態で挟持することになる。
この吸着ヘッド装置の動作は、前述の挟持アーム５０が揺動アーム５０´に変更になる点を除けば、図７Ａないし図９Ｃに示す動作と実質的に同様になり、ワークＷを高精度に位置決めして所定の処理部に確実に移載することができる。
また、この吸着ヘッド装置においては、シャフト３０の移動に連動する駆動機構６０´により、ワークＷを挟持する二対の揺動アーム５０´を駆動するため、構成部品の個数を減らして、構造の簡素化、装置の小型化を達成することができる。
上記実施形態においては、挟持機構として、二対の挟持アーム５０、二対の揺動アーム５０´を採用した場合を示したが、ワークＷの保持及び位置決めが可能であれば、一対の挟持アーム５０又は一対の揺動アーム５０´を採用してもよく、あるいは、等間隔で配置された３つの挟持アームあるいは揺動アームを採用してもよい。
上記実施形態においては、挟持アーム５０を駆動する駆動機構として、ステッピングモータ６１により回転駆動される円板カム６５を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、挟持アーム５０を水平駆動できるものであればその他の機構を採用してもよい。
上記実施形態においては、揺動アーム５０´を揺動させる駆動機構として、シャフト３０と一体的に移動するプランジャ６２´、コイルスプリング６３´等を採用した場合を示したが、これに限定されるものではなく、シャフト３０の昇降動作に連動して揺動アーム５０´を揺動させるものであればその他の機構を採用してもよい。
上記実施形態においては、駆動機構４０，６０の駆動源として、ステッピングモータ４１，６１を採用したが、これに限定されるものではなく、その他のモータあるいはアクチュエータを採用してもよい。
上記実施形態においては、挟持機構及び吸引発生機構によるワークＷと吸着パッドとの位置合わせを、この吸着ヘッド装置が移送装置により移送されている際に行う場合を示したが、これに限定されるものではなく、吸着ヘッド装置を所定の位置に停止させた状態で上記位置合わせを行ってもよい。
以上述べたように、本発明の吸着ヘッド装置によれば、構造の簡略化、各機構の集約化、装置全体として小型化、設置面積の省スペース化、ワークの移送に要する時間の短縮化等を達成しつつ、ワークＷを所定の処理部に高精度に移載することができ、又、多種のワークＷに対応させることができ、種類の多い電子部品等の生産性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】  以上述べたように、本発明の吸着ヘッド装置は、比較的小さい部品等を所定の位置から他の位置に移載することを必要とする分野であれば、半導体製造の分野は勿論のこと、その他の電子機器等の部品の製造ライン、あるいは、その他の機械あるいは電子部品関連の製造ライン等においても有用である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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