JP2007048828A

JP2007048828A - 板状体の変形処理装置及び該板状体の変形処理方法

Info

Publication number: JP2007048828A
Application number: JP2005229627A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Nakada; 昭彦中田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】クラックが発生せず、載置物があってもその相対位置に変化が生じることなく板状体に変形処理を施すことができるようにする。
【解決手段】板状体に変形処理装置は、板状体１２の一方の主面が当接可能な上面を有すると共に板状体１２の中心部及び周縁部に相当する位置に開口部が形成された変形処理部材１と、各開口部に配されて板状体１２を吸着する吸着パッド２と、吸着パッド２の内部に負圧を供給する連通孔９と連通する負圧源を具備している。そして、上面から突出させた吸着パッド２に板状体１２を載置し、吸着パッド２に負圧を供給して板状体１２を吸着パッド２に吸着させ、その後吸着パッド２と上面とが略面一となるまで負圧源からの負圧によって吸着パッド２を後退させ、板状体１２を上面に押し付けて板状体１２を平面形状に矯正する。
【選択図】図４

Description

本発明はセラミックプレートやプリント基板等の熱処理炉に供給される板状体の変形処理装置及び該板状体の変形処理方法に関する。

電子部品の製造過程で行う熱処理では、例えば、セラミックで形成された耐火材からなるプレート上に被処理物を載置して熱処理炉に挿入し、熱処理を施した後、吸着ノズル等を使用してプレート上の被処理物を外部に取り出している。

ところで、一般に熱処理を行うことによりプレートには反りが生じる。そして、反りの程度が大きくなると、被処理物をプレートから具合よく取り出すことができなくなる。

そこで、このような反りが生じるのを回避しようとした技術として、常時上方向にバネ付勢され個々に上下方向に摺動可能に構成された複数のパイプと、前記パイプ中を真空状態に吸引する真空吸引手段と、前記パイプを任意の位置に設置可能で、昇降可能なブロックと、プリント基板下方において前記パイプがプリント基板裏面に当接する位置まで前記ブロックを上昇させるブロック駆動手段と、前記パイプの摺動下端位置を規制する規制手段とを有するプリント基板支持装置が提案されている（特許文献１）。

特許文献１のプリント基板支持装置は、図１３に示すように、パイプ１０１につば１０２とバネ１０３が設けられたサポートピン１０４が、プレート１０５に挿入されると共に、プレート１０５はブロック１０６に固定され、かつブロック１０６がシリンダ１０７に固定され、ブロック１０６と真空ポンプ１０８とがチューブ１０９を介して接続されている。

そして、サポートピン１０４をシリンダ１０７によって上昇させ、上反りしたプリント基板１１０の下面に密着させ、次に真空ポンプ１０８によりサポートピン１０４の先端に真空圧を供給し、サポートピン１０４は上反りしたプリント基板１１０を吸着すると同時にそのまま引き下がり、プレート１０５とつば１０２とを当接させ、これにより上反りしたプリント基板１１０を平面状に支持している。

また、特許文献１と同様、基板の下面を真空吸着により保持し、下方に引っ張ることで基板形状を矯正する技術としては、反りを有した基板を吸引パッドにより吸引する工程と、前記吸引パッドにより基板を吸引したまま、基板の所定位置を支持ピンにより当接させる工程と、基板を支持ピンに当接させた状態で、吸引パッドを基板の反っていない方向に移動させる工程とからなる基板矯正保持方法（特許文献２）や、プリント基板を吸着する吸着体を該プリント基板の下面を支承する支承体に昇降可能に設け、前記吸着体を上方向に反った上記プリント基板に吸着させて上記プリント基板の反りを矯正する位置に下降制御する電子部品装着機（特許文献３）が提案されている。

特開平７−７９０９８号公報特開昭６３−１６９２４２号公報特開平３−２２５９９号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３は、いずれも板状体（基板）の下面を真空吸着により保持し、下方に引っ張ることで板状体形状を矯正しようとしたものであるが、板状体が脆弱なセラミック素材で形成されている場合は、矯正処理中に局部的な応力集中が生じ、このため板状体に割れやヒビ等のクラックが発生するおそれがあるという問題点があった。

また、上記特許文献１〜３では、板状体上に載置された被処理物の相対位置が衝撃によって変化するおそれがあり、このため被処理物の位置ずれを容認することができない用途には使用できないという問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであって、クラックが発生せず、載置物があってもその相対位置に変化が生じることなく板状体に変形処理を施すことができる板状体の変形処理装置、及び板状体の変形処理方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る板状体の変形処理装置は、板状体の一方の主面が当接可能な変形加工面を有すると共に少なくとも前記板状体の中心部及び周縁部に相当する位置に開口部が形成された変形処理部材と、前記各開口部に配されて前記板状体を吸着する弾性変形可能な複数の吸着部材と、前記吸着部材の内部に負圧を供給する負圧供給手段とを具備していることを特徴としている。

また、本発明の板状体の変形処理装置は、前記負圧供給手段が、前記吸着部材の内部に供給される負圧を各吸着部材毎に制御する制御機構を有していることを特徴としている。

また、本発明の板状体の変形処理装置は、前記吸着部材を前記変形加工面から出入可能に往復駆動させる駆動手段を備えていることを特徴としている。

さらに、本発明の板状体の変形処理装置は、前記駆動手段が、複数の前記吸着部材が個別に駆動するように構成されていることを特徴としている。

また、本発明の板状体の変形処理装置は、前記変形加工面が、平面形状に形成されていることを特徴としている。

また、本発明の板状体の変形処理装置は、前記変形加工面が、曲面形状に形成されていることを特徴としている。

また、本発明に係る板状体の変形処理方法は、板状体の一方の主面が当接可能な変形加工面を有すると共に少なくとも前記板状体の中心部及び周縁部に相当する位置に開口部が形成された変形処理部材を設け、かつ前記開口部に弾性変形可能な吸着部材を配し、さらに、前記変形処理部材から複数の吸着部材を突出させて前記板状体の一方の主面を前記吸着部材に載置する載置工程と、前記吸着部材の内部に負圧を供給して前記板状体を前記吸着部材に吸着させる吸着工程と、前記吸着部材を弾性変形させて前記吸着部材と前記変形加工面とが略面一となるまで前記吸着部材を後退させ、前記板状体を前記変形加工面に押し付けて前記板状体を所定形状に変形させる変形処理工程とを含むことを特徴としている。

また、本発明の板状体の変形処理方法は、前記吸着工程が、前記変形加工面からの距離が最大である板状体箇所を最初に前記吸着部材に吸着させることを特徴としている。

また、本発明の板状体の変形処理方法は、前記変形処理工程が、前記変形加工面からの距離が最大である板状体箇所に吸着した吸着部材を最初に前記変形加工面側に後退させることを特徴としている。

また、本発明の板状体の変形処理方法は、前記変形加工面が、平面形状に形成されていることを特徴としている。

また、本発明の板状体の変形処理方法は、前記変形加工面が、曲面形状に形成されていることを特徴としている。

本発明の板状体の変形処理装置によれば、板状体の一方の主面が当接可能な変形加工面を有すると共に少なくとも前記板状体の中心部及び周縁部に相当する位置に開口部が形成された変形処理部材と、前記各開口部に配されて前記板状体を吸着する弾性変形可能な複数の吸着部材と、前記吸着部材の内部に負圧を供給する負圧供給手段とを具備しており、また、本発明の板状体の変形処理方法によれば、板状体の一方の主面が当接可能な変形加工面を有すると共に少なくとも前記板状体の中心部及び周縁部に相当する位置に開口部が形成された変形処理部材を設け、かつ前記開口部に弾性変形可能な吸着部材を配し、さらに、前記変形処理部材から複数の吸着部材を突出させて前記板状体の一方の主面を前記吸着部材に載置する載置工程と、前記吸着部材の内部に負圧を供給して前記板状体を前記吸着部材に吸着させる吸着工程と、前記吸着部材を弾性変形させて前記吸着部材と前記変形加工面とが略面一となるまで前記吸着部材を後退させ、前記板状体を前記変形加工面に押し付けて前記板状体を所定形状に変形させる変形処理工程とを含むので、負圧のみで変形のための応力を板状体の主面全域に均等に負荷させることが可能となり、これにより局所的な応力集中が生じず、変形処理に伴う割れやヒビ等のクラックが板状体に発生するのを防止することができる。

前記負圧供給手段が、前記吸着部材の内部に供給される負圧を各吸着部材毎に制御する制御機構を有するので、負圧を適宜調整することによって、板状体を円滑に変形させることが可能となり、したがって板状体上に載置物があってもその相対位置が変化することなく、板状体に変形処理を施すことができる。

また、本発明は、前記吸着部材を前記変形加工面から出入可能に往復駆動させる駆動手段を備えているので、駆動手段を使用することによって変形のための応力を確実に板状体の主面全域に均等に負荷させることができ、変形処理に伴う割れやヒビ等のクラックが発生するのをより一層確実に防止することができる。

また、前記駆動手段が、複数の前記吸着部材が個別に駆動するように構成されているので、吸着部材の駆動速度を駆動手段で適宜調整することにより、板状体を円滑に変形させることが可能となる。

前記吸着工程が、前記変形加工面からの距離が最大である板状体箇所を最初に前記吸着部材に吸着させ、また、前記変形処理工程が、前記変形加工面からの距離が最大である板状体箇所に吸着した吸着部材を最初に前記変形加工面側に後退させるので、前記変形加工面からの距離が最大である板状体箇所から前記変形加工面からの距離が短い板状体箇所に徐々に変形処理されることとなり、変形処理に伴う割れやヒビ等のクラックの発生を効果的に防止することができる。

また、前記変形加工面が平面形状に形成されることにより、板状体が熱処理等で凹凸状に変形した場合であっても、割れやヒビ等のクラックが生じることもなく、また板状体上に載置物が存在している場合であっても載置物の相対位置に変化が生じることもなく、板状体を平面形状に矯正することができる。

また、前記変形加工面が、曲面形状に形成されることにより、平面形状の板状体を曲面形状に積極的に変形させることも可能となる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳説する。

図１は本発明に係る板状体の変形処理装置の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略断面図であって、本変形処理装置は、板状体が上面（変形加工面）６に押し付けられる変形処理部材１と、該変形処理部材１上に配された複数の吸着パッド（吸着部材）２（２ａ〜２ｃ）と、吸着パッド２の内部に負圧を供給する負圧源３（負圧供給手段）と、前記負圧源３と吸着パッド２とを連通する接合部材４（４ａ〜４ｃ）とを備え、前記接合部材４は台座５（５ａ〜５ｃ）に載設されている。

変形処理部材１は、図２に示すように、少なくとも上面６が平面形状に形成されると共に、板状体の中央部及び周縁部に相当する部位に複数の開口部７（７ａ〜７ｃ）が筒状に形成されている。

吸着パッド２は、ゴム等の弾性変形可能な材料からなり、略三角錐形状に形成されると共に、頂部には小孔８（８ａ〜８ｃ）が形成され、板状体の一方の主面に吸着可能となるように構成されている。

尚、吸着パッド２による吸着面積Ａは、被処理物である板状体の変形処理部材１に対する接触面の面積（接触面積）Ｂによって異なるが、吸着面積Ａと接触面積Ｂとの比Ａ／Ｂが大きければ大きいほど、より安定した変形処理を行うことができる。

また、開口部７は板状体の中央部及び周縁部に相当する部位に設けられていることから、吸着パッド２による吸着箇所も板状体の中央部及び周縁部となるが、各部の吸着を均等にして応力の集中を緩和する必要があることから、吸着パッド２及び開口部７の個数は必要に応じて増加させるのが好ましい。例えば、被処理物が多角形状の板状体の場合は、少なくとも多角形の中心と各頂点に対応する位置に吸着パッド２を配し、必要に応じて各頂点間の中央部に吸着パッド２を配し、これら吸着パッド２で多角形状の板状体を吸着するように構成するのが好ましい。また、被処理物が円形状の板状体の場合は、板状体中心と板状体周縁とを等間隔で吸着するように吸着パッド２を配するのが好ましい。

また、接合部材４は六角柱状に形成されると共に、内部には断面Ｌ字状の連通孔９（９ａ〜９ｃ）が形成され、該連通孔９により小孔８と負圧源３とが連通するように構成されている。すなわち、負圧源３はパイプ１０、１１及び連通孔９を介して吸着パッド２の内部に供給される。

また、負圧源３には電子式レギュレータが設けられており、小孔８を介して各吸着パッド２内に個別に所定の負圧が供給できるようになっている。

次に、本変形処理装置を使用した板状体の変形処理方法を説明する。

まず、図３に示すように、板状体１２として、例えば、板厚約３ｍｍで湾曲状に上反りしているアルミナ製のセラミック板を用意する。

次いで、図４に示すように、板状体１２を吸着パッド２上に載置する。板状体１２は湾曲状に上反りしていることから、その周縁部が吸着パッド２ａ、２ｃと接する一方で、中央部は吸着パッド２ｂと接せず、間隙を有している。

そして、図５に示すように、電子式レギュレータで制御しながら負圧を吸着パッド２ａ、２ｃの内部に供給すると、板状体１２は吸着パッド２ａ、２ｃに吸着しようとする。そして、吸着パッド２ａ、２ｃに吸着しようとする力で板状体１２は吸着パッド２ｂに吸着し、これと同時に吸着パッド２ａ、２ｃも板状体１２に吸着する。

次いで、図６に示すように、吸着パッド２ａ〜２ｃ内に負圧源３からの負圧を供給して板状体１２を上面６に押し付けて変形処理を施し、板状体１２を平面形状に矯正させる。すなわち、例えば、まず、吸着パッド２ｂ内に負圧を供給して吸着パッド２ｂを所定位置まで後退させ、次いで吸着パッド２ａ、２ｃ内に負圧を供給して吸着パッド２ａ、２ｃを所定位置まで後退させ、その後吸着パッド２ａ〜２ｃを上面６と略面一となる位置まで後退させて板状体１２を変形処理部材１の上面６に押し付け、これにより変形処理がなされて平面形状に矯正された板状体１２を得ることができる。

このように本実施の形態では、板状体１２を上面６に押し付ける際に、板状体１２の全域で均等に押し付けているため、板状体１２に負荷される応力を分散することができ、したがって局所的な応力集中が生じず、変形処理中に板状体１２に割れやヒビ等のクラックが発生するのを防止することができる。

また、電子式レギュレータで負圧源３からの負圧を各吸着パッド２毎に調整しているので、板状体１２を円滑に矯正することができ、板状体１２上に載置物が存在している場合であっても載置物の相対位置に変化が生じることもなく、板状体を平面形状に矯正することができる。

図７は本発明に係る板状体の変形処理装置の第２の実施の形態を示す概略断面図であって、各接合部材４の下端にはシリンダ１３（１３ａ〜１３ｃ）（駆動手段）が連接されている。具体的には、シリンダ１３（１３ａ〜１３ｃ）はシリンダ軸１４（１４ａ〜１４ｃ）を有すると共に、不図示のシリンダ制御機構に接続され、該シリンダ制御機構を介してシリンダ軸１４が矢印Ｘ方向に往復運動して吸着パッド２の変形処理部材上面６からの出入を確実かつ容易にしている。

すなわち、本第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様、図８に示すように、板状体１２を吸着パッド２上に載置し、次いで、図９に示すように、電子式レギュレータで制御しながら負圧を吸着パッド２ａ、２ｃ内部に供給し、その後第１の実施の形態と同様の動作により、該板状体１２を吸着パッド２ａ〜２ｃに吸着させる。

次いで、シリンダ軸１４を駆動させ、図１０に示すように、吸着パッド２が上面６と略面一になるまで該吸着パッド２を後退させ、板状体１２を上面６に押し付けて変形処理を施し、板状体１２を平面形状に矯正させる。すなわち、例えば、シリンダ軸１４ｂを駆動させて吸着パッド２ｂを所定位置まで後退させ、次いでシリンダ軸１４ａ、１４ｃを駆動させて吸着パッド２ａ、２ｃを所定位置まで後退させ、その後吸着パッド２ａ〜２ｃを上面６と略面一となる位置まで後退させて板状体１２を変形処理部材１の上面６に押し付け、これにより変形処理がなされて平面形状に矯正された板状体１２を得ることができる。

本第２の実施の形態のようにシリンダ１３により吸着パッド２を個別に駆動させることにより、より確実かつ容易に板状体の変形処理を行うことができる。

図１１は本発明に係る板状体の変形処理装置の第３の実施の形態を示す概略断面図であって、本第３の実施の形態では、変形処理部材１５の上面１６が曲面形状に形成されている以外は第２の実施の形態と同様に構成されている。

本第３の実施の形態でも、第２の実施の形態と同様、吸着パッド２上に板状体１７を載置し、負圧源３からの負圧供給を制御しながら板状体１７を吸着パッド２で吸着させた後、シリンダ１３のシリンダ軸１４を適宜後退させて板状体１７を変形処理部材１６に押し付けることにより、例えば、平面形状の板状体を曲面形状に変形することができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記第１の実施の形態では、湾曲形状の板状体１２を平面形状に変形させる際に、板状体１２の中央部に相当する吸着パッド２ｂを負圧でもって変形処理部材１の上面６側に後退させた後、周縁部に相当する吸着パッド２ａ、２ｃを後退させているが、周縁部に相当する吸着パッド２ａ、２ｃを負圧によって後退させた後、中央部に相当する吸着パッド２ｂを駆動させて板状体１２に変形処理を施すようにしてもよい。

また同様に、第２の実施の形態についても、周縁部に相当するシリンダ軸１４ａ、１４ｃを駆動させた後、中央部に相当するシリンダ軸１４ｂを駆動させて板状体１２に変形処理を施すようにしてもよい。

さらに、上記実施の形態では、変形処理部材１の開口部７ａ〜７ｃは筒状に形成されているが、図１２に示すように、変形処理部材１９の開口部１８ａ〜１８ｃを下方から上方にかけて拡開状に形成された略略三角錐形状とし、かつ頂部に小孔２０ａ〜２０ｃを設けて吸着パッド２ａ〜２ｃの外周にほぼ沿うような形状にしてもよい。

また、上記第３の実施の形態では接合部材４ａ〜４ｃの下端にシリンダ１３ａ〜１３ｂを連接しているが、第１の実施の形態と同様、シリンダ１３ａ〜１３ｃを省略し、負圧源３からの負圧のみで板状体１７に変形処理を施すようにすることもできる。

また、本発明では板状体としてアルミナ製のセラミックプレートを例にして説明したが、熱処理で表面に凹凸が形成された板状体に対し吸着パッド２で吸着可能であれば、本発明の適用が可能であり、材質的に限定されるものではない。

また、板状体の外形についても、円形形状、三角形形状、四角形形状、その他の多角形形状等、いずれにも適用でき、形状が限定されることはない。

本発明に係る板状体の変形処理装置の一実施の形態（第１の実施の形態）を示す概略断面図である。変形処理部材の概略断面図である。被処理物としての板状体の一例を示す断面図である。第１の実施の形態で板状体を変形処理装置に載置させた状態を示す概略断面図である。第１の実施の形態で板状体を一部の吸着パッドに吸着させた状態を示す概略断面図である。第１の実施の形態で板状体を変形処理部材に押し付けた状態を示す概略断面図である。板状体の変形処理装置の第２の実施の形態を示す概略断面図である。第２の実施の形態で板状体を変形処理装置に載置させた状態を示す概略断面図である。第２の実施の形態で板状体を一部の吸着パッドに吸着させた状態を示す概略断面図である。第２の実施の形態で板状体を変形処理部材に押し付けた状態を示す概略断面図である。本発明に係る板状体の変形処理装置の第３の実施の形態を示す概略断面図である。変形処理部材の変形例を示す概略断面図である。特許文献１に記載された先行技術の断面図である。

符号の説明

１変形処理部材
２吸着パッド（吸着部材）
３負圧源（負圧供給手段）
６上面（変形加工面）
７開口部
１２板状体
１３シリンダ（駆動手段）
１５変形処理部材
１６上面（変形加工面）
１７板状体
１８開口部

Claims

板状体の一方の主面が当接可能な変形加工面を有すると共に少なくとも前記板状体の中心部及び周縁部に相当する位置に開口部が形成された変形処理部材と、前記各開口部に配されて前記板状体を吸着する弾性変形可能な複数の吸着部材と、前記吸着部材の内部に負圧を供給する負圧供給手段とを具備していることを特徴とする板状体の変形処理装置。
前記負圧供給手段は、前記吸着部材の内部に供給される負圧を各吸着部材毎に制御する制御機構を有していることを特徴とする請求項１記載の板状体の変形処理装置。
前記吸着部材を前記変形加工面から出入可能に往復駆動させる駆動手段を備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の板状体の変形処理装置。
前記駆動手段は、複数の前記吸着部材が個別に駆動するように構成されていることを特徴とする請求項３記載の板状体の変形処理装置。
前記変形加工面は、平面形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の板状体の変形処理装置。
前記変形加工面は、曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の板状体の変形処理装置。
板状体の一方の主面が当接可能な変形加工面を有すると共に少なくとも前記板状体の中心部及び周縁部に相当する位置に開口部が形成された変形処理部材を設け、かつ前記開口部に弾性変形可能な吸着部材を配し、
さらに、前記変形処理部材から複数の吸着部材を突出させて前記板状体の一方の主面を前記吸着部材に載置する載置工程と、前記吸着部材の内部に負圧を供給して前記板状体を前記吸着部材に吸着させる吸着工程と、前記吸着部材を弾性変形させて前記吸着部材と前記変形加工面とが略面一となるまで前記吸着部材を後退させ、前記板状体を前記変形加工面に押し付けて前記板状体を所定形状に変形させる変形処理工程とを含むことを特徴とする板状体の変形方法。
前記吸着工程は、前記変形加工面からの距離が最大である板状体箇所を最初に前記吸着部材に吸着させることを特徴とする請求項７記載の板状体の変形処理方法。
前記変形処理工程は、前記変形加工面からの距離が最大である板状体箇所に吸着した吸着部材を最初に前記変形加工面側に後退させることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の板状体の変形処理方法。
前記変形加工面は、平面形状に形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の板状体の変形処理方法。
前記変形加工面は、曲面形状に形成されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の板状体の変形処理方法。