(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
穴を有するボディと、該ボディの穴内に可動に配置され、少なくとも一つの吸着部及び観察用貫通穴を有する可動体と、該可動体を該ボディに対して支持するために該可動体と該ボディとの間に延びる少なくとも一対の平行ばねと、該ボディから該可動体を通って該少なくとも一つの吸着部へ延びる少なくとも一つの吸引通路とからなることを特徴とする吸着装置。
【請求項２】
前記少なくとも一対の平行ばねは前記ボディ及び前記可動体のそれぞれ上面側及び下面側に平行に配置された板ばねからなることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項３】
前記少なくとも一つの吸着部が複数の吸着部からなり、前記観察用貫通穴が該複数の吸着部の間の中央に配置されることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項４】
前記少なくとも一対の平行ばねが前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に直線上に配置された少なくとも２対のばねからなることを特徴とする請求項３に記載の吸着装置。
【請求項５】
前記少なくとも一対の平行ばねが前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に第１の直線上に配置された２対の平行ばねと前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に前記第１の直線と交差する第２の直線上に配置された２対の平行ばねとからなることを特徴とする請求項４に記載の吸着装置。
【請求項６】
前記少なくとも一つの吸着部が前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に配置された２つの吸着部からなり、前記少なくとも一つの吸引通路は前記ボディから前記可動体を通って前記吸着部の一方に延びる第１の吸引通路と、前記ボディから前記可動体を通って前記吸着部の他方に延びる第２の吸引通路とからなり、該第１の吸引通路と該第２の吸引通路とは該可動体の中心に関して互いに対向し且つ該第１の直線と該第２の直線とが形成する角度の中心線上に配置されることを特徴とする請求項５に記載の吸着装置。
【請求項７】
前記ボディの穴の内周壁は円筒形状であり、前記可動体の外周壁は円筒形状であることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項８】
前記ボディはリング状の外周部分と、該外周部分の直径方向にブリッジ状に延びるブリッジ部分とを有し、前記ボディの穴は該ブリッジ部分に設けられることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項９】
前記少なくとも一つの吸着部が前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に配置された２つの吸着部からなり、前記少なくとも一つの吸引通路は前記ボディから前記可動体を通って前記吸着部の一方に延びる第１の吸引通路と、前記ボディから前記可動体を通って前記吸着部の他方に延びる第２の吸引通路とからなり、該第１の吸引通路及び該第２の吸引通路は該ボディにおいては該ブリッジ部分に設けられることを特徴とする請求項８に記載の吸着装置。
【請求項１０】
前記可動体の観察用貫通穴は該ブリッジ部分の延びる方向に対して垂直方向に長い長円形状をしていることを特徴とする請求項９に記載の吸着装置。
【請求項１１】
さらに該可動体を該ボディに対して固定的に保持するための電磁保持手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項１２】
前記ボディを移動させるための移動手段と、前記少なくとも一つの吸着部に支持される被吸着物を前記観察用貫通穴を介して観察するための観察手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項１３】
穴を有するボディと、該ボディの穴内に可動に配置され、少なくとも一つの吸着部及び観察用貫通穴を有する可動体と、該可動体を該ボディに対して支持するために該可動体と該ボディとの間に延びる少なくとも一対のばねと、該ボディから該可動体を通って該少なくとも一つの吸着部へ延びる少なくとも一つの吸引通路とからなり、該少なくとも一対のばねは前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に直線上に配置された少なくとも２つのばねからなることを特徴とする吸着装置。
【請求項１４】
前記少なくとも一対のばねが前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に第１の直線上に配置された２つの平行ばねと前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に前記第１の直線と交差する第２の直線上に配置された２つのばねとからなることを特徴とする請求項１３に記載の吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸着装置に関し、例えばレーザーダイオードが実装されている部品に対して２つのフォトダイオードを同時に実装するときに使用される吸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸着装置を使用して物品を移動したり、組み立てたり、位置決めしたりすることは公知である。本願の吸着装置は例えば光ディスク用の光学ヘッドを組み立てるのに使用される。
光学ヘッドは、光ディスクへ向かって光を照射するレーザダイオード（以下ＬＤという）と、光ディスクで反射した光を受けて電気信号を発生するフォトダイオード（以下ＰＤという）とを備えている。ＬＤ及びＰＤは小さな光学ヘッド内に正確に組付けられる必要がある。通常は最初にＬＤをその支持部材に実装し、実装されたＬＤに対して位置合わせしながらＰＤを実装する。ＰＤの実装に際して、吸着装置を使用する。
【０００３】
ＰＤが１個の場合には、コレットで吸着したＰＤの表面の指標パターンを観察装置で認識し、該指標パターンが実装位置と一致するようにＰＤの位置決めを行う方法が一般的である。ＰＤが２個の場合にも、１個目のＰＤと２個目のＰＤとを順次上記した手順で実装することができる。しかし、この場合、実装時間が２倍かかることになり、量産性の問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、２個のＰＤを同時に実装できるようにすることが望まれる。２個のＰＤを同時に実装するためには、一つの吸着ヘッドに２つの吸着部を設けて、２個のＰＤを一つの吸着ヘッドで同時に吸着し、そして実装位置へ搬送することが考えられる。このとき、２個のＰＤの吸着された位置関係が、２個のＰＤの実装位置関係と精密に対応していると、２個のＰＤを吸着して搬送するだけで簡単に実装することができる。
【０００５】
しかし、ＰＤを吸着ヘッドで吸着するとき、ＰＤと吸着ヘッドとの間に隙間があると、吸着ヘッドで吸引を開始するときにＰＤが完全に吸着される前にＰＤの位置が横にずれてしまうという問題がある。ＰＤの位置が横にずれてしまうと、２個のＰＤの位置関係がずれてしまい、２個のＰＤを実装位置で同時に位置決めすることができず、２個のＰＤの位置をそれぞれに検出し、位置合わせをしなければならなくなる。
【０００６】
本発明の目的は、ＰＤ等の被吸着物を位置ずれなく正確に且つ吸着することのできる吸着装置を提供することである。
本発明の他の目的は、複数のＰＤ等の被吸着物を同時に且つ位置ずれなく正確に吸着することのできる吸着装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による吸着装置は、穴を有するボディと、該ボディの穴内に可動に配置され、少なくとも一つの吸着部及び観察用貫通穴を有する可動体と、該可動体を該ボディに対して支持するために該可動体と該ボディとの間に延びる少なくとも一対の平行ばねと、該ボディから該可動体を通って該少なくとも一つの吸着部へ延びる少なくとも一つの吸引通路とからなることを特徴とするものである。
【０００８】
この構成において、ボディはロボット又は移動ステージ等により動かされる可動体は平行ばねによりボディに支持されており、ボディとともに動く。吸着部をＰＤ等の被吸着物に向かって押しつけるときに、可動体はボディに対して押しつけ方向にのみコンプライアンスをもって支持されていることになる。押しつけ方向以外の方向においては、可動体は実質的にボディと一体に移動する。
【０００９】
従って、ＰＤ等の被吸着物を吸着するときには、ボディをＰＤ等の被吸着物に対して位置決めし、ボディを下降させて吸着部をＰＤ等の被吸着物に向かって押しつける。このときに、可動体は押しつけ方向にコンプライアンスをもってボディに支持されているので、ＰＤ等の被吸着物を損傷させることはない。そして、吸着部がＰＤ等の被吸着物に接触した状態で吸着部を真空を供給し、ＰＤ等の被吸着物を吸着する。従って、吸着に際して、ＰＤ等の被吸着物の位置が横にずれてしまうという問題はない。ＰＤ等の被吸着物を吸着したら、ボディを移動させて、ＰＤ等の被吸着物を実装位置等へ搬送する。
【００１０】
上記構成とともに、下記の特徴を含むことができる。
前記少なくとも一対の平行ばねが前記ボディ及び前記可動体のそれぞれ上面側及び下面側に平行に配置された板ばねからなる。
前記少なくとも一つの吸着部が複数の吸着部からなり、前記観察用貫通穴が該複数の吸着部の間の中央に配置される。
【００１１】
前記少なくとも一対の平行ばねが前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に直線上に配置された少なくとも２対のばねからなる。
前記少なくとも一対の平行ばねが前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に第１の直線上に配置された２対の平行ばねと前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に前記第１の直線と交差する第２の直線上に配置された２対の平行ばねとからなる。
【００１２】
前記少なくとも一つの吸着部が前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に配置された２つの吸着部からなり、前記少なくとも一つの吸引通路は前記ボディから前記可動体を通って前記吸着部の一方に延びる第１の吸引通路と、前記ボディから前記可動体を通って前記吸着部の他方に延びる第２の吸引通路とからなり、該第１の吸引通路と該第２の吸引通路とは該可動体の中心に関して互いに対向し且つ該第１の直線と該第２の直線とが形成する角度の中心線上に配置される。
【００１３】
前記ボディの穴の内周壁は円筒形状であり、前記可動体の外周壁は円筒形状である。
前記ボディはリング状の外周部分と、該外周部分の直径方向にブリッジ状に延びるブリッジ部分とを有し、前記ボディの穴は該ブリッジ部分に設けられる。
前記少なくとも一つの吸着部が前記可動体の観察用貫通穴の中心を対称軸とした両側に配置された２つの吸着部からなり、前記少なくとも一つの吸引通路は前記ボディから前記可動体を通って前記吸着部の一方に延びる第１の吸引通路と、前記ボディから前記可動体を通って前記吸着部の他方に延びる第２の吸引通路とからなり、該第１の吸引通路及び該第２の吸引通路は該ボディにおいては該ブリッジ部分に設けられる。
【００１４】
前記可動体の観察用貫通穴は該ブリッジ部分の延びる方向に対して垂直方向に長い長円形状をしている。
さらに該可動体を該ボディに対して固定的に保持するための電磁保持手段を備える。
前記ボディを移動させるための移動手段と、前記少なくとも一つの吸着部に支持される被吸着物を前記観察用貫通穴を介して観察するための観察手段とを備える。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を光ディスク用の光学ヘッドの実装に使用される吸着装置を例として説明する。図４は光ディスク用の光学ヘッド１を示している。光学ヘッド１は、レーザダイオード（以下ＬＤという）２と２個のフォトダイオード（以下ＰＤという）３、４とを含む。最初にＬＤ２がその支持部材に固定され、２個のＰＤ３、４はＬＤ２に対して位置合わせしながら所定の位置に実装される。
【００１６】
図１及び図２は本発明の実施例による吸着装置（吸着ヘッド）１０を示している。吸着装置１０は、その中心に円筒形状の穴１４を有する円筒形状のボディ１２と、このボディ１２の穴１４内に可動に配置された円筒形状の可動体１６とからなる。ボディ１２の穴１４の内周壁と可動体１６の外周壁との間には、例えば数１０μｍの隙間ができるようになっている。
【００１７】
ボディ１２はリング状の外周部分１８と、この外周部分１８の直径方向にブリッジ状に延びるブリッジ部分２０とを有し、前記ボディの穴１４はブリッジ部分２０に設けられている。外周部分１８とブリッジ部分２０との間には、ボディ１２の上面側から下面側まで貫通した円弧状の空所部分２２が設けられる。さらに、ボディ１２上面側及び下面側には、外周部分１８とブリッジ部分２０との段差として、穴１４と同心円状の円形のキャビティ２４が形成される。
【００１８】
可動体１６はその下面側に突出する２つの吸着部２６、２８及びその中央に位置して上面側から下面側まで貫通した観察用貫通穴３０を有する。吸着部２６、２８は真空吸引口を有する。図２には２つのＰＤ３、４が吸着部２６、２８に吸着された状態が示されており、図２には吸着部２６、２８に吸着された２つのＰＤ３、４が上方から観察用貫通穴３０を通して見えているところが示される。
【００１９】
２つの吸着部２６、２８はそれぞれ第１の吸引通路３２及び第２の吸引通路３４に接続されている。第１の吸引通路３２は、ボディ１２に形成された吸引通路部分３２ａ及び可動体１６に形成された吸引通路部分３２ｂによって形成され、よってボディ１２から可動体１６を通って一方の吸着部２６に延びる。第２の吸引通路３４は、ボディ１２に形成された吸引通路部分３４ａ及び可動体１６に形成された吸引通路部分３４ｂによって形成され、よってボディ１２から可動体１６を通って他方の吸着部２８に延びる。
【００２０】
第１の吸引通路３２のボディ１２に形成された吸引通路部分３２ａの内端部分はボディ１２の上面又は下面と平行に延び、且つ可動体１６に形成された吸引通路部分３２ｂの内端部分もボディ１２の上面又は下面と平行に延び、これらの内端部分は上記したボディ１２の穴１４の内周壁と可動体１６の外周壁との間の間隙を介して対向する。
【００２１】
同様に、第２の吸引通路３４のボディ１２に形成された吸引通路部分３４ａの内端部分はボディ１２の上面又は下面と平行に延び、且つ可動体１６に形成された吸引通路部分３４ｂの内端部分もボディ１２の上面又は下面と平行に延び、これらの内端部分は上記したボディ１２の穴１４の内周壁と可動体１６の外周壁との間の間隙を介して対向する。
【００２２】
上記したボディ１２の穴１４の内周壁と可動体１６の外周壁との間の数１０μｍの隙間は、可動体１６のボディ１２に対する相対運動を可能とするとともに、これらの吸引通路部分の引き継ぎ部３２ａ─３２ｂ、３４ａ─３４ｂにおける洩れができるだけ少なくなるように設定されている。そして、第１及び第２の吸引通路３２、３４はボディ１２及び可動体１６の内部に形成されているので、例えばこれらの吸引通路をボディ１２及び可動体１６に取りつけられたチューブ等で形成する場合と比べて可動体１６にボディ１２に対して好ましくない力を与えることがない。
【００２３】
さらに、可動体１６をボディ１２に対して支持するために、少なくとも一対の（実施例においては４対の）平行ばね３６ａ、３６ｂが可動体１６とボディ１２との間に延びる。各対の平行ばね３６ａ、３６ｂはボディ１２及び可動体１６のそれぞれ上面側及び下面側に平行に配置された板ばねからなる。実施例においては、各ばね３６ａ、３６ｂはボディ１２及び可動体１６のそれぞれ上面及び下面にねじ３８によって取りつけられる。
【００２４】
従って、吸着部２６、２８をＰＤ３、４に向かって押しつけるときに、可動体１６はボディ１２に対して押しつけ方向にのみコンプライアンスをもって支持されていることになり、押しつけ方向以外の方向においては、可動体１６は実質的にボディ１２と一体に移動する。実施例では、４ｍｍ／ｋｇｆで吸着部２６、２８をＰＤ３、４に向かって押しつけることができる。
【００２５】
また、平行ばね３６ａ、３６ｂの配置において、２対の平行ばね３６ａ、３６ｂは可動体１６の観察用貫通穴３０の両側に直線上に配置されている。そして、４対の平行ばね３６ａ、３６ｂの配置において、２対の平行ばね３６ａ、３６ｂは可動体１６の観察用貫通穴３０の両側に第１の直線上に配置され、他の２対の平行ばね３６ａ、３６ｂは可動体１６の観察用貫通穴３０の両側に前記第１の直線と交差する第２の直線上に配置されている。このようにして、平行ばね３６ａ、３６ｂは横方向にあるいは回転方向にずれることなく、押しつけ方向以外では剛性よく可動体１６を支持する。
【００２６】
そして、第１の吸引通路３２及び第２の吸引通路３４は可動体１６の中心に関して互いに対向し且つ前記第１の直線と前記第２の直線とが形成する角度の中心線上に配置される。これによって、吸引力が平行ばね３６ａ、３６ｂにもたらす曲げモーメントをほぼ０にすることができる。実施例においては、前記第１の直線及び前記第２の直線はボディのブリッジ部分２０に交差するように配置され、第１の吸引通路３２及び第２の吸引通路３４とブリッジ部分２０の中心線に沿って配置される。また、可動体１６の観察用貫通穴３０はブリッジ部分２０に対して垂直方向に長い長円形状をしている。
【００２７】
図３は、ボディ１２を移動させるための移動手段４０と、吸着部２６、２８に支持されるＰＤ３、４を観察用貫通穴３０を介して観察するための観察手段４２とを備えた吸着装置全体を示す図である。実施例においては、移動手段４０は多軸ステージからなり、観察手段４２はＣＣＤカメラからからなる。観察手段４２はＺ軸ステージ４３に取りつけられている。さらに、第１の吸引通路３２及び第２の吸引通路３４はそれぞれ電磁弁４４、４６を介してバキュームポンプ４８に接続されるようになっている。ホストコンピュータ５０が移動手段４０及びＺ軸ステージ４３を制御し、且つ観察手段４２は画像処理装置５２を介してホストコンピュータ５０に接続される。
【００２８】
図５は本発明による吸着装置１０の変形例を示す図である。この吸着装置１０は図１及び図２に示される吸着装置１０と基本的に類似した構成を有し、同じ部材は同じ参照番号で示されている。図５においては、吸着装置１０はさらに可動体１６をボディ１２に対して固定的に保持するための電磁保持手段６０を備えている。電磁保持手段６０はアーム６０ａに取りつけられた電磁ソレノイド６０ｂからなる。アーム６０ａはボディ１２に固定され、電磁ソレノイド６０ｂは可動体１６に近接した位置に配置される。
【００２９】
以下上記実施例の作動について図６から図１１を参照して説明する。吸着装置１０は電磁保持手段６０を備えたものとする。図６に示されるように、観察手段４２が可動体１６の観察用貫通穴３０を介してＰＤ３を観察できるように、１枚目のＰＤ３を一方の吸着部２６の下の観察手段４２の視野内に搬送し、観察手段４２をＰＤ３の表面に焦点を合わせ、ＰＤ３の表面と可動体１６の吸着部２６の先端との間の距離を測定する。
【００３０】
それから、ＰＤ３の表面の指標パターンを位置認識し、吸着装置のＸ、Ｙ位置、Ｚ軸回りのθ姿勢を決定し、多軸ステージからなる移動手段４０を駆動して吸着装置１０をＰＤ３に対して位置決めする。そこで、焦点位置誤差（例えば±μｍ）を吸収し、且つ５ｇｆの接触力で吸着部２６をＰＤ３に押しつけるため、ＰＤ３の表面と可動体１６の吸着部２６の先端との間の前記測定距離よりも２０μｍだけ多く吸着装置１０をＰＤ３の表面に向かって下降させる。
【００３１】
このときに、可動体１６はばね３６ａ、３６ｂにより押しつけ方向にコンプライアンスをもってボディ１２に支持されているので、ＰＤ３を損傷させることはない。そして、図７に示されるように、吸着部２６がＰＤ３に接触したら、吸着部２６に真空を供給し、ＰＤ３を吸着する。従って、吸着に際して、ＰＤ３の位置が横にずれてしまうという問題はない。
【００３２】
それから、図８及び図９に示されるように、吸着装置１０を上昇させた後で、同様の手順でもう一つの吸着部２８を２枚目のＰＤ４に押しつけ、２枚目のＰＤ４を吸着する。この場合にも２枚目のＰＤ４の表面の指標パターンを位置認識する。そして、２枚目のＰＤ４が既に吸着している１枚目のＰＤ３に対して規定の位置関係になるように移動手段４０を駆動して吸着装置１０をＰＤ４に対して位置決めする。
【００３３】
図１０に示されるように、ＰＤ３、４を吸着した吸着装置１０をＰＤ３、４の実装位置へ搬送する。吸着装置１０が実装位置へ搬送されたら（あるいは吸着装置１０が実装位置へ搬送される前）、ＰＤ３、４が吸着されている状態で電磁保持手段６０を作動させ、可動体１６を電磁ソレノイド６０ｂに吸引し、それによって可動体１６をボディ１２に対して一体化する。それから図１１に示されるように、観察手段４２（又はそれと等々の観察装置）によって可動体１６の観察用貫通穴３０を介してＰＤ３を観察しながら、ＰＤ３、４を光学ヘッド１の支持部材上に位置決めし、ＰＤ３、４を光学ヘッド１の支持部材上に接着等の固定処理を行った後で、吸着部２６、２８への真空の供給を停止し、吸着を解除する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ＰＤ等の被吸着物を位置ずれなく、特に複数のＰＤ等の被吸着物を同時に且つ位置ずれなく、正確に且つ吸着することのできる吸着装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による吸着装置を示す平面図である。
【図２】図１の吸着装置の断面図である。
【図３】図１及び図２の吸着装置の全体構成を示す図である。
【図４】被吸着装置の一例である光学ヘッドを示す斜視図である。
【図５】図２に類似した吸着装置の変形例を示す断面図である。
【図６】吸着装置の作動の第１段階である押しつけ工程を示す斜視図である。
【図７】吸着装置の作動の次の段階である吸着工程を示す斜視図である。
【図８】吸着装置の作動の次の段階である押しつけ工程を示す斜視図である。
【図９】吸着装置の作動の次の段階である吸着工程を示す斜視図である。
【図１０】吸着装置の作動の次の段階である可動体固定工程を示す斜視図である。
【図１１】吸着装置の作動の次の段階である実装工程を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…光学ヘッド
２…レーザダイオード
３、４…フォトダイオード
１０…吸着装置
１２…ボディ
１４…穴
１６…可動体
１８…リング状の外周部分
２０…ブリッジ部分
２６、２８…吸着部
３０…観察用貫通穴
３２、３４…吸引通路
３６ａ、３６ｂ…ばね
６０…電磁保持手段
【図１】
0003770687.tif 000002
【図２】
0003770687.tif 000003
【図３】
0003770687.tif 000004
【図４】
0003770687.tif 000005
【図５】
0003770687.tif 000006
【図６】
0003770687.tif 000007
【図７】
0003770687.tif 000008
【図８】
0003770687.tif 000009
【図９】
0003770687.tif 000010
【図１０】
0003770687.tif 000011
【図１１】
0003770687.tif 000012