JP3200631U - 吸着テーブル - Google Patents

Abstract

【課題】導電性を有する材料からなる上に、密集した多数の空隙を吸着面に有し加工対象物に対する吸着力が均一である吸着テーブルを提供すること。【解決手段】上面１１に開口する空気流路１４が形成されている金属台座１と、金属粉末を互いに結合させて板状に形成して構成された金属吸着板２であって、吸着面２２とその反対側にある底面２３と、吸着面２２と底面２３とを連通する複数の気孔とを有し、前記気孔は、それぞれ隣り合う前記金属粉末間の空隙が連続して構成された気孔である金属吸着板２とを備え、金属吸着板２の底面２３が金属台座１の上面１１に載置されると共に、金属台座１の空気流路１４に負圧が付与されると、前記気孔を介して吸着面２２に該負圧が伝わり加工対象物を吸着面２２で吸着保持できるように構成されている吸着テーブル。【選択図】図２

Description

本考案は加工機器に関し、特に加工対象物を吸着保持する吸着テーブルに関する。

回路基板などをワークとして機械加工（フライスやドリルを用いた切削加工など）を行なう際に、ワークを載置および保持するためのテーブルが、例えば特許文献１や特許文献２に示されている。これら従来技術においては、ワークをテーブルに固定するための手段として、ピンが用いられている。しかし、ピンでの固定は、固定やその解除を行なうたびにいちいちピンを抜き差しする必要があるので、時間と手間がかかる。また、ワークの形態によってはピンでの固定に適さない場合もある。
そこで、例えば特許文献３（特に図８及び図９を参照）に示されているように、負圧によってワークをテーブルに吸着して保持する方式も用いられている。このような吸着テーブルの吸着板として、特許文献３の図８には貫通孔が多数開けられた金属板を用いた例が、図９には材質そのものが微細孔を多数有する陶磁器製の多孔質板を用いた例がそれぞれ示されている。吸着板の下面に負圧を生成すると、貫通孔或いは微細孔を介して該負圧が吸着板の上面に伝わることにより、ワークが吸着板の上面に吸着される。

台湾特許第Ｉ４４２９８９号公報 台湾特許出願公開第２０１２３３２７１号公報 台湾特許第Ｉ４４９１２０号公報

しかし、上記いずれの吸着板の例も、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）をワークとする場合に、以下に挙げる不具合が生じる。
１．金属板に多数の貫通孔を開けるためには機械加工が必要であり、金属板の全体に均等に且つ密に穿孔するのは難しく、また孔径の微小化も難しい。このような有孔金属板を吸着板として用いると、加工過程において、基板の加工により極めて薄く構成された部分が、吸着により貫通孔に吸い込まれて局部的な熱変形を起こし歪んでしまい、基板全体がぴったりと金属板平面に吸着されなくなるといった問題が起こる。また、貫通孔の密度不足により、吸着力にむらが出るといった問題もある。
２．陶磁器製の多孔質板を吸着板とした場合、気孔（空隙）の密度が高いので吸着力が比較的均等であるが、陶磁器製の吸着板は製造コストが高い上に金属製のものと比べて放熱性に劣るという欠点を有する。しかも、陶磁器は導電しないので、ワークに機械加工を行なう際、例えば工具のヘッドがワークに接触した際に通電するようにして工具のヘッドがワークに接触した際のヘッド位置を測定するといった方法を採ることができない。
そこで、本考案は、導電性を有する材料からなる上に、密集した多数の空隙を吸着面に有し加工対象物に対する吸着力が均一である吸着テーブルの提供をその目的とする。

上記目的を達成するための手段として、本考案は、加工対象物を吸着保持するための吸着テーブルとして以下の手段を提供する。
即ち、上面を有し、該上面に開口する空気流路が形成されている金属台座と、複数の金属粉末を互いに結合させて前記金属台座と電気的に接続することができるように板状に形成して構成された吸着板であって、吸着面と、前記吸着面の反対側にある底面と、前記吸着面と前記底面とをそれぞれ連通する複数の気孔と、を有し、前記気孔は、それぞれ隣り合う前記金属粉末間の空隙が連続して構成された気孔である金属吸着板とを備え、前記金属吸着板の前記底面が前記金属台座の前記上面に載置されると共に、前記金属台座の前記空気流路に負圧が付与されると、前記気孔を介して前記金属吸着板の前記吸着面に該負圧が伝わり前記加工対象物を前記吸着面で吸着保持できるように構成されていることを特徴とする吸着テーブルを提供する。

上記手段によれば、金属吸着板が有する気孔は、隣り合う金属粉末間の空隙が連続して構成されたものであり、金属吸着板における分布が均等で且つそれぞれのサイズが微小であるので、加工対象物に対して均等な吸着力が得られる。また、金属吸着板が導電性を有するので、例えば加工の際に工具が加工対象物に接触した時の工具の位置（例えば吸着テーブルからの高さ）の測定に利用することができる。

本考案に係る吸着テーブルの一実施例を示す斜視図である。 本考案に係る吸着テーブルの一実施例を示す分解斜視図である。 図１のIII−III線における断面図である。 図３の一部分を模式的に拡大した部分断面図である。 本考案に係る吸着テーブルの使用態様の例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本考案に係る吸着テーブルの具体的な実施例を挙げて構成及びその使用態様を説明する。
＜構成＞
図１および図２には、本考案に係る吸着テーブルの一実施例が組立斜視図および分解斜視図でそれぞれ示されている。吸着テーブルは、金属台座１と、金属台座１に載置されて金属台座１と電気的に接続できる金属吸着板２と、金属台座１に敷かれる絶縁板３と、それぞれ金属台座１に連結される吸気管コネクタ４および２つの冷媒管コネクタ５とを備えている。

（金属台座１）
金属台座１は、図２および図３に示されているように、金属によって板状に形成されたものであって、上面１１と、上面１１の反対側にある下面１２と、上面１１と下面１２とを繋ぐ周面１３とを有すると共に、上面１１に開口する空気流路１４と、上面１１と下面１２との間に位置する冷媒流路１５がそれぞれ形成されている。なお、本実施例では金属台座１の材料としてアルミニウムを用いた。
金属台座１の上面１１は、上面１１上の周縁における反対両側（図３における左右両側）にある２つの側面部１１１と、それら２つの側面部１１１の間にあると共にいずれの側面部１１１よりも高くなっている台状面部１１２とを有し、２つの側面部１１１のうちの１つには電気接点とするためのピンホール１１３が開けられている。
空気流路１４は、金属台座１の上面１１から凹むようにして形成された溝部１４１と、金属台座１を貫通して両端が溝部１４１内と周面１３とにそれぞれ開口するように形成された貫通部１４２とから成っている。溝部１４１は、複数の互いに間隔を置いて並行する縦溝１４３と、各縦溝１４３と交差するように延伸して各縦溝１４３を繋ぐ横溝１４４とを有する。
冷媒流路１５は、金属台座１の内部を貫通して延伸しているもので、周面１３にそれぞれ開口していると共に冷媒流路１５を経由して互いに連通している冷媒注入口１５１と冷媒排出口１５２とを有する。

（金属吸着板２）
金属吸着板２は、図３および図４に示されているように、複数の金属粉末２１を互いに結合させて板状に形成して構成されたものであり、図示において上面となっている吸着面２２と、吸着面２２の反対側にある底面２３と、吸着面２２と底面２３とをそれぞれ連通する複数の気孔２４とを有する。気孔２４は、それぞれ隣り合う金属粉末２１間の空隙が連続して構成されたものであり、多数の気孔２４の存在により、金属吸着板２は多孔質となっている。
金属吸着板２を形成する金属粉末２１の材料は、銅、アルミニウム、ステンレスからなる群より選ばれるものであり、本実施例では銅を用いた。また、金属粉末２１は、重力焼結により互いに結合させて板状の金属吸着板２を形成することが好ましく、焼結することで、金属粉末２１が緊密に重なり合うので、分布が均等で緻密な気孔２４を形成させることができる。なお、図示における金属粉末２１および気孔２４の大きさはデフォルメされて示されたものであり、実際には微小なものである。具体的に言うと、気孔２４は、金属吸着板２の吸着面２２と底面２３との間の厚み方向に直交する幅方向（図３、図４における左右方向）におけるサイズが、２μｍ以上、且つ１５０μｍ以下であることが好ましい。
金属吸着板２がその底面２３を金属台座１の上面１１に接触するように載置されると、金属吸着板２と金属台座１とが電気的に接続される。

（絶縁板３）
絶縁板３は、図２および図３に示されているように、金属台座１の下面１２と接する絶縁板上面３１を有する。本実施例において、絶縁板３はガラス繊維を材料として形成した。

（吸気管コネクタ４）
吸気管コネクタ４は、図２に示されているように、空気流路１４の貫通部１４２の周面１３側開口と連通するように金属台座１の周面１３に設けられている。本実施例では、吸気管コネクタ４を介して空気流路１４が外部の真空装置と連結される。

（冷媒管コネクタ５）
２つの冷媒管コネクタ５は、図２に示されているように、金属台座１の周面にそれぞれ開口している冷媒注入口１５１と冷媒排出口１５２とにそれぞれ連結されている。本実施例では、各冷媒管コネクタ５を介して液体冷媒が冷媒注入口１５１より注入されると共に注入された液体冷媒が冷媒流路１５を通って冷媒排出口１５２から排出されるようにして、金属台座１を冷却できるように構成した。

＜使用態様＞
上記の構成を有することにより、本実施例では、絶縁板３の上に金属台座１を配置し、金属吸着板２の底面２３と金属台座１の上面１１とが接触するように金属吸着板２を金属台座１に配置した上で、例えば上述の真空装置により空気流路１４に負圧を付与すると、金属吸着板２の気孔２４を介して吸着面２２にその負圧が伝わり、吸着面２２に置かれた加工対象物７（例えば回路基板）を吸着面２２で吸着保持することができる。

図５には、本考案に係る吸着テーブルを用いて加工対象物に加工を行う態様が示されている。図中、金属吸着板２の吸着面２２に吸着されている加工対象物７である回路基板（以下、回路基板７）、回路基板７に加工を施すための加工具であるスピンドル６、スピンドル６の先端に取り付けられた加工ヘッド６１がそれぞれ示されている。また、回路基板７は、導電のための銅箔（図示せず）が設けられており加工される面である基板上面７１と、導電のための銅箔（図示せず）が設けられており金属吸着板２の吸着面２２に接する面である基板底面７２とを有する。
本実施例において、金属吸着板２の気孔２４は上述のようにサイズが１５０μｍ以下なので、加工過程において、回路基板７の加工により極めて薄く構成された部分が気孔２４に吸い込まれてめり込んでしまうことが起きず、よって回路基板７が変形することもない。更に、気孔２４は上述のようにそれぞれ隣り合う金属粉末２１間の空隙が連続して構成されたものであり、吸着面２２における分布が均等で緻密なので、回路基板７に対する吸着面２２の吸着力が均等である。加えて、金属吸着板２は金属からなるので放熱性が高い上に、更に冷媒流路１５が設けられているので放熱効果がより向上する。
また、スピンドル６によって加工を行なう前に、図５に示されているように、金属ピン８を金属台座１のピンホール１１３に挿し込み、金属ピン８とスピンドル６の加工ヘッド６１とを間に演算処理装置９を介して電気的に連結すると、加工ヘッド６１が回路基板７の基板上面７１に接触した際に、基板上面７１と演算処理装置９が電気的に連結され、回路基板７がキャパシタとして振る舞うようになり、回路基板７と演算処理装置９との間で回路が形成される。この時、演算処理装置９によって、上記回路にキャパシタ特性の電圧位相変化が発生したことを検知することができる。これにより加工ヘッド６１が回路基板７の基板上面７１に接触した時の加工ヘッド６１の位置を特定することができるので、加工作業がよりしやすくなる。

なお、上記使用態様においては、回路基板７の基板底面７２に銅箔が設けられていなくても、回路基板７の基板上面７１と金属吸着板２の吸着面２２との間でキャパシタを形成することができる
以上のように、本考案に係る吸着テーブルは、金属吸着板２に多数且つ緻密に形成された気孔２４を介して加工対象物７を吸着するので、均等な吸着力が得られる。また、金属吸着板２は導電性を有する材料からなり金属台座１と電気的に接続されることができるので、これを利用して例えば上述のように基板上面７１に接触した時の加工ヘッド６１の位置を特定することができる。加えて、金属吸着板２は金属からなるので放熱性が高い上に、金属台座１内に形成された冷媒流路１５に冷媒を通すことによってより高い放熱効果を得ることができる。更に、金属吸着板２は、それを形成する金属粉末２１間の空隙を気孔２４として利用するので、形成後に貫通孔を開けるための加工を必要とせず、製造がより容易である。
以上、本考案の好ましい実施形態を説明したが、本考案はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

本考案に係る吸着テーブルは、例えばプリント回路基板に加工を施す際に該基板を吸引して保持するための加工テーブルとして利用できる。

１ 金属台座
１１ 上面
１１１ 側面部
１１２ 台状面部
１１３ ピンホール
１２ 下面
１３ 周面
１４ 空気流路
１４１ 溝部
１４２ 貫通部
１４３ 縦溝
１４４ 横溝
１５ 冷媒流路
１５１ 冷媒注入口
１５２ 冷媒排出口
２ 金属吸着板
２１ 金属粉末
２２ 吸着面
２３ 底面
２４ 気孔
３ 絶縁板
３１ 絶縁上面
４ 吸気管コネクタ
５ 冷媒管コネクタ
６ スピンドル
６１ 加工ヘッド
７ 加工対象物（回路基板）
７１ 基板上面
７２ 基板底面
８ 金属ピン
９ 演算処理装置

Claims (5)

1. 加工対象物を吸着保持するための吸着テーブルであって、
   上面を有し、該上面に開口する空気流路が形成されている金属台座と、
   複数の金属粉末を互いに結合させて前記金属台座と電気的に接続することができるように板状に形成して構成された金属吸着板であって、吸着面と、前記吸着面の反対側にある底面と、前記吸着面と前記底面とをそれぞれ連通する複数の気孔とを有し、前記気孔は、それぞれ隣り合う前記金属粉末間の空隙が連続して構成された気孔である金属吸着板と、
   を備え、前記金属吸着板の前記底面が前記金属台座の前記上面に載置されると共に、前記金属台座の前記空気流路に負圧が付与されると、前記気孔を介して前記金属吸着板の前記吸着面に該負圧が伝わり前記加工対象物を前記吸着面で吸着保持できるように構成されていることを特徴とする吸着テーブル。
2. 前記金属吸着板の前記底面と前記金属台座の前記上面とが接触していることにより前記金属吸着板と前記金属台座とが電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の吸着テーブル。
3. 前記金属吸着板を形成する前記金属粉末は、銅、アルミニウム、ステンレスからなる群より選ばれたものであり、
   前記金属吸着板の前記吸着面と前記底面との間の厚み方向に直交する幅方向における前記気孔のサイズが２μｍ以上、且つ１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の吸着テーブル。
4. 前記金属台座の前記上面は、該上面上の周縁における反対両側にある２つの側面部と、前記２つの側面部の間にあると共に前記２つの側面部よりも高くなっている台状面部とを有し、前記２つの側面部のうちの１つには、ピンホールが開けられていることを特徴とする請求項２に記載の吸着テーブル。
5. 前記金属台座は、前記上面の反対側にある下面と、前記上面と前記下面とを繋ぐ周面とを更に有すると共に、前記上面と前記下面との間に冷媒流路が形成されており、
   前記冷媒流路は、前記周面にそれぞれ開口していると共に前記冷媒流路を経由して互いに連通している冷媒注入口と冷媒排出口とを有することを特徴とする請求項１に記載の吸着テーブル。

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