JP5512052B2

JP5512052B2 - 非接触吸着盤

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Publication number: JP5512052B2
Application number: JP2013542287A
Authority: JP
Inventors: 清隆藤平
Original assignee: Tanken Seal Seiko Co Ltd
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Filing date: 2013-02-28
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Description

本発明は、非接触吸着盤に関し、詳細には、吸着面において、加圧空気によるワークの浮上と吸引によるワークの吸着とが同時に行われる非接触吸着盤に関する。

半導体ウエハ、ＦＰＤ用ガラス基材等の厚さが極めて薄いワークを取扱う装置として、所謂真空ピンセットが知られている。しかしながら、真空ピンセットは、ワークに接触した状態で、ワークを取り扱うため、ワークに応力を与える等の問題がある。

また、ＦＰＤ用ガラス基材等の厚さが極めて薄いワークに応力等を与えることなく非接触で取り扱う装置として、多孔質板の細孔から加圧空気を噴出させワークを浮上させて、多孔質板上で搬送する装置が提案されている（例えば、特許文献１、２）。

特開２００８−１１０８５２号公報特開２０１１−０８４３５２号公報

特許文献１および２の装置は、多孔質材料の板状体（ステージ）からエアを噴出させ、板状体上でワークを浮上させる一方、板状体の一部からエアを吸引することにより、厚さが極めて薄いワークを、平面性維持しつつ、ステージ上を非接触状態で搬送している。

上述した半導体ウエハ、ＦＰＤ用ガラス基材等の厚さが極めて薄いワークの処理工程では、ワークを搬送路上を搬送する以外に、ワークをステージ上の所定位置の保持すること、ワークを或る位置で持ち上げて他の位置に移動させること等が必要となる。
しかしながら、特許文献１および２の装置は、このような要請に応えることができなかった。

一方、薄いワークを非接触で下向きに吸着保持できる装置として、所謂「ベルヌーイの原理」を利用したベルヌーイチャッキングが提案されている。このベルヌーイチャッキングは、エアコンプレッサからの加圧空気を、チャッキングの下面に形成された凹部内で旋回させながら下面に沿って吹き出させることにより、凹部の真下の領域で吸着力を、その周囲で浮力を生じさせ、半導体ウエハ等の薄いワークをチャッキングの下側面に非接触で吸着保持する装置である。

しかしながら、このベルヌーイチャッキングは、形成できる凹部の数が制限されるため、吸引力・浮力の発生が局所的となり、比較的、サイズが大きな薄いワークを、反り、歪み等の無い平らな状態で吸着保持することができなかった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、厚さが薄いワークを所定位置に保持吸着、または下向きに保持吸着することができる非接触吸着盤を提供することを目的とする。

本発明によれば、
薄板状の被吸着物を非接触状態で吸着する非接触吸着盤であって、
厚さ方向に貫通して延びる複数の通気孔が吸着固定領域に形成された板状の多孔質パッドと、
前記多孔質パッドの裏面に隣接して配置され、加圧空気が導入される第１密閉空間と、
前記第１密閉空間と隔離され、減圧される第２密閉空間と、
前記第２密閉空間と前記通気孔とを連通させる連通手段と、
表面が前記多孔質パッドの裏面側に積層され、該多孔質パッドの裏面との間に前記第１密閉空間を構成する凹所を備えた板状のホルダと、
前記ホルダの裏面側に積層され、該ホルダの裏面との間に第２密閉空間を形成するベースと、を備え、
前記ホルダが、一端が前記積層時に前記多孔質パッドの通気孔に接続され他端が該ホルダの裏面に開口し前記連通手段として機能する複数の連通孔と、前記複数の通気孔の裏面側開口端の位置で前記多孔質パッドの裏面に当接する平坦な頂部を備え前記ホルダの略全面にわたって配列された複数の島状の突出部を備え、
前記連通孔が前記突出部を貫通して延び、
前記突出部の間の空間が前記第１密閉空間とされている、
ことを特徴とする非接触吸着盤が提供される。

このような構成によれば、例えば、第１密閉空間を加圧空気源に連通させ、第２密閉空間を吸引減圧源に連通させることにより、多孔質パッドの表面の細孔から加圧空気を噴出させつつ、多孔質パッドの表面の通気孔から空気を吸引することができる。この結果、多孔質パッドの表面上に、ワークを、吸引により所定位置に保持しながら加圧空気で浮上させることができる。この結果、半導体ウエハ等の厚さが薄いワークを、上方を向いた多孔質パッドの表面上の所定位置に非接触で保持吸着、または下方を向けた多孔質パッドの表面の下側で下向きに非接触で保持吸着することができる。
吸引圧力(減圧)と給気圧力(加圧)を独立して調整できるため、把持力と浮上力を制御可能としている。そのため、浮上隙間の調整も可能である。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記多孔質パッドの裏面側に積層され、前記多孔質パッドの通気孔に対応する貫通孔を備えた板状のホルダを備え、
さらに、前記ホルダの裏面側に積層され、該ホルダの裏面との間に第２密閉空間を形成するベースを備え、
前記多孔質パッドの裏面に前記ホルダとの間に前記第１密閉空間を構成する凹所が形成され、
前記多孔質パッドの通気孔が前記ホルダの貫通孔に連結され前記連通手段として機能する。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記ホルダと前記ベースとの間に配置される環状部を有する枠部材を備え、
前記第２密閉空間が、前記環状部の内部空間によって形成される。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記多孔質パッドの凹所に、前記ホルダの表面に当接する平坦な頂部を備えた複数の島状の突出部を備え、
前記多孔質パッドの通気孔が、前記島状の突出部を貫通している。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記通気孔が、前記多孔質パッドの表面全体に分散して配置されている。
このような構成によれば、多孔質パッドの通気孔から均一に加圧空気を噴出させることができる。

本発明の他の好ましい態様によれば、
前記多孔質パッドが、多孔質カーボンで形成されている。

本発明によれば、厚さが薄いワークを所定位置に保持吸着、または下向きに保持吸着することができる非接触吸着盤が提供される。

本発明の第１実施形態の非接触吸着盤の分解斜視図である。図１の非接触吸着盤の多孔質パッドの上面図である。図１の非接触吸着盤の多孔質パッドの底面図である。図３のIV−IV線に沿った断面の一部分を拡大した面面である。図１の非接触吸着盤のホルダの上面図である。図１の非接触吸着盤のホルダの底面図である。図１の非接触吸着盤のベースの上面図である。非接触吸着盤のホルダの変形例の底面図である。非接触吸着盤のホルダのもう一つの変形例の底面図である。図１の非接触吸着盤によるワークＷの吸着固定（非接触吸着）の状態を説明するための模式的な断面図である。図１の非接触吸着盤を使用したワーク搬送装置によるワーク搬送の各工程を示す図面である。図１の非接触吸着盤を使用したワーク搬送装置によるワーク搬送の各工程を示す図面である。図１の非接触吸着盤を使用したワーク搬送装置によるワーク搬送の各工程を示す図面である。図１の非接触吸着盤を使用したワーク搬送装置によるワーク搬送の各工程を示す図面である。図１の非接触吸着盤を使用したワーク搬送装置によるワーク搬送の各工程を示す図面である。図１の非接触吸着盤を使用したワーク搬送装置によるワーク搬送の各工程を示す図面である。図１の非接触吸着盤を使用したワーク搬送装置によるワーク搬送の各工程を示す図面である。図１の非接触吸着盤を使用したワーク搬送装置によるワーク搬送の各工程を示す図面である。図１の非接触吸着盤を使用したワーク搬送装置によるワーク搬送の各工程を示す図面である。本発明の第２実施形態の非接触吸着盤の上方からの分解斜視図である。本発明の第２実施形態の非接触吸着盤の下方からの分解斜視図である。他の構成を有する多孔質パッドの上面図である。他の構成を有する多孔質パッドの上面図である。他の構成を有する多孔質パッドの上面図である。他の構成を有するベースの上面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態の非接触吸着盤について説明する。
先ず、本発明の第１実施形態の非接触吸着盤の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態の非接触吸着盤１の分解斜視図である。

本実施形態の非接触吸着盤１は、半導体ウエハ、ＦＰＤ用ガラス基材等の薄板状の被吸着物（ワーク）、例えば、厚さ１００μｍ以下の半導体ウエハを非接触状態で吸着する非接触吸着盤である。非接触吸着盤１は、図１に示されているように、上面にワークの吸着領域を備えた円板状の多孔質パッド２と、多孔質パッド２を下側（裏側）から保持する略円板状のパッドホルダ４と、ホルダ４の裏側に連結される略円板状のベース６とを備えている。

多孔質パッド２は、通気性の多孔質カーボンで形成されている。多孔質パッド２の材料は、通気性の多孔質カーボンに限定されるものではなく、他の通気性の多孔質材料、例えばポーラスSiC・ポーラスアルミナ等を使用することもできる。

図２は、多孔質パッド２の上面図であり、図３は、多孔質パッド２の底面図である。
多孔質パッド２には、複数の吸引孔（通気孔）８が形成されている。図２および図３に示されているように、吸引孔８は、多孔質パッド２の略全面に亘って、格子状に配列、すなわち碁盤の目の交点上に配置された状態で配列されている。本実施形態では、吸引孔８の間隔は２５ｍｍ程度に設定されている。

図４は、図３のVI−VI線に沿った断面の一部分を拡大した面面である。図４に示されているように、吸引孔８は、各多孔質パッド２を厚さ方向に貫通して延びるように形成されている。吸引孔８は、多孔質パッド２の表面２ａ側が直径０．６ｍｍ程度の小径部８ａとされ、多孔質パッド２の裏面２ｂ側が直径４ｍｍ程度の大径部８ｂとされ、小径部８ａと大径部８ｂとが、多孔質パッド２の表面２ａに向かって先細るテーパ部８ｃによって連結されている。

このような構成によって、吸引孔８の大径部８ｂが減圧吸引されると、多孔質パッド２の表面２ａ側に開口した、吸引孔８の小径部８ａからの空気が吸引され、吸引孔８が形成されている多孔質パッド２の表面領域が、ワークの吸着固定が行われる吸着固定領域となる。

なお、多孔質パッド２の周縁部には、多孔質パッドをパッドホルダ４等に連結するねじ等の締結具が挿通される連結穴１０が形成されている。

図５は、パッドホルダ４の上面図であり、図６は、パッドホルダ４の底面図である。
上述したように、パッドホルダ４は、多孔質パッド２を下側（裏側）から保持する略円板状の部材であり、例えば、アルミ合金等の金属材料で形成されている。パッドホルダ４は、CFRP・PEEKなどの樹脂で形成することもできる。

図１、図４、及び図５に示されているように、パッドホルダ４の上面には、外周縁に環状の立上がり部１２が形成されている。立ち上がり部１２は、内径が、多孔質パッド２の外径より若干大きく、高さが多孔質パッド２の厚さより若干低くなるように構成されている。

したがって、多孔質パッド２は、パッドホルダ４の立上がり部１２の内側の空間（凹部）に配置されると、多孔質パッド２の上面２ａが、パッドホルダ４の立上がり部１２の頂面より僅かに上方に配置された状態となる。

また、パッドホルダ４の上面（凹部の底面）の立上がり部１２の内側領域には、格子状（碁盤の目状）に断面矩形の溝１４が形成され、溝１４によって区切られた部分は、横断面が正方形の島状の突出部１６とされている。島状の突出部１６は、格子状（碁盤の目状）に配置された溝１４とともに、碁盤の目状の配置を構成している。
各突出部１４の頂面は平坦であり、中央に、パッドホルダ４を厚さ方向に貫通する連通孔１８が穿孔されている。

多孔質パッド２とパッドホルダ４とは、多孔質パッド２がパッドホルダ４の立上がり部１２の内側の空間内に配置された状態で、接着剤によって接合され固定される。多孔質パッド２とパッドホルダ４とは、さらに、ボルト等の締結具によって、互いに連結固定される。

突出部１４は、多孔質パッド２がパッドホルダ４の立上がり部１２の内側の空間内に配置されたとき、頂面が多孔質パッド２の裏面２ｂの吸引孔８の大径部８ｂの開口端の周囲の領域に、気密状態で当接するように構成されている。

この結果、多孔質パッド２がパッドホルダ４の立上がり部１２の内側の空間に接着剤で固定されると、多孔質パッド２の裏面とパッドホルダ４の上面との間に、格子状に配置された溝１４とこの溝１４を覆う多孔質パッド２によって、密閉空間（第１密閉空間）が形成される。

連通孔１８は、多孔質パッド２の吸引孔８の大径部８ｂと略同一の直径を有し、多孔質パッド２がパッドホルダ４の立上がり部１２の内側の空間に、所定の角度位置に収容されたとき、多孔質パッド２に形成された各吸引口８と厚さ方向に整列するように構成されている。
この結果、多孔質パッド２が、所定の角度位置で、パッドホルダ４の立上がり部１２の内側の空間に収容されると、多孔質パッド２の吸引口８とパッドホルダ４の連通孔１８とが流体連通する。

パッドホルダ４の外周には、溝１４によって形成された密閉空間（第１密閉空間）と、パッドホルダ４の外部空間とを連通し、この密閉空間（第１密閉空間）に加圧空気を導入するための加圧空気入口２０が形成されている。

この結果、多孔質パッド２を、パッドホルダ４の立上がり部１２の内側の空間に収容し接着固定した状態で、加圧空気入口２０から加圧空気を溝１４と多孔質パッド２によって形成された密閉空間（第１密閉空間）に導入すると、加圧空気が、密閉空間（第１密閉空間）の上面を構成する多孔質パッド２の細孔に侵入し、多孔質パッド２を透過して、多孔質パッド２の表面全体から噴出することになる。

図７は、ベース６の上面図である。上述したように、ベース６は、ホルダ４の裏側に連結される略円板状の部材であり、例えば、アルミ合金等の金属材料で形成されている。ベース６も、CFRP・PEEKなどの樹脂で形成することができる。

図１、及び図７に示されているように、ベース６は、パッドホルダ４と略同一径を有し、平坦な上面に断面矩形のベース溝２２が格子状に形成されている。したがって、パッドホルダ４の平坦な裏面とベース６の上面とが接合されると、格子状のベース溝２２とこれを覆うパッドホルダ４の裏面とによって、格子状の密閉空間（第２密閉空間）が形成されることになる。

ベース溝２２は、パッドホルダ４とベース６が所定の角度位置で接合されたとき、格子状のベース溝２２が、パッドホルダ４に形成された連通孔１８と厚さ方向に整列するように構成されている。

このような構成により、多孔質パッド２とパッドホルダ４とベース６とが、所定の角度位置で連結されると、多孔質パッド２の吸引孔８が、パッドホルダ４の連通孔１８を介して、ベース６とパッドホルダ４の間に形成された、格子状の密閉空間（第２密閉空間）の交点に連通することになる。

また、ベース６の外周には、ベース溝２２をベース６の外部の真空源と連通させるための貫通孔である真空孔２４が形成されている。
このような構成によって、多孔質パッド２とパッドホルダ４とベース６とを、所定の角度位置で連結した状態で、真空孔２４から真空吸引を行うと、パッドホルダ４の連通孔１８を介して、多孔質パッド２の各吸引孔８から吸引が行われ、多孔質パッド２上のワークを多孔質パッド２に向けて吸着することができる。

パッドホルダ４とベース６とは、ねじ、ボルト等の連結具によって連結されている。ベース６の上面の外周に沿って溝を形成し、この溝内にＯリングを配置することによって、ベース６の格子状のベース溝２２が気密状態となるようにして、パッドホルダ４とベース６とを連結することができる。また、パッドホルダ４とベース６とを接着剤で連結する構成でもよい。

このような構成を有する非接触吸着盤は、使用時には、多孔質パッド２とパッドホルダ４とベース６とを所定の角度位置で連結した状態で、加圧空気入口２０から加圧空気を溝１４と多孔質パッド２によって形成された密閉空間（第１密閉空間）に導入し、且つベース６の真空孔２４から真空吸引を行うことによって、多孔質パッド２上でワークを非接触吸着する。

さらに、撓んだワーク(被吸着物)でも吸着面にならわせて、平坦化させることができる。

上記実施形態は、ベース６の上面に格子状のベース溝２２を形成し、このベース溝２２によって第２密閉空間を形成する構成であるが、ベースの上面を平坦面とし、パッドホルダの裏面に凹部または溝を形成することによって、パッドホルダとベースとの間に第２密閉空間を形成する構成でもよい。

図８は、このような構成のための変形例のパッドホルダ４’の底面図である。図８に示されているように、パッドホルダ４’の底面には、薄い円柱状の凹所２２’が形成されている。
このパッドホルダ４’は、下面が、上面が平坦な円板状のベースと接合され、ベースの平坦な上面と、薄い円柱状の凹所２２’とによって、パッドホルダ４’とベースとの間の薄い（高さが低い）円柱状の第２密閉空間が形成される。このパッドホルダ４’の側壁には、凹所２２’に連通する真空孔（図示せず）が形成されている。

図９は、このような構成のためのもう一つの変形例のパッドホルダ４”の底面図である。図９に示されているように、パッドホルダ４”の底面には、格子状の溝２２”が形成されている。
このパッドホルダ４”も、下面が、上面が平坦な円板状のベースが接合され、ベースの平坦な上面と、格子状の溝２２”とによって、パッドホルダ４”とベースとの間に格子状の溝による第２密閉空間が形成される。このパッドホルダ４”の側壁にも、格子状の溝２２”に連通する真空孔（図示せず）が形成されている。

図１０は、非接触吸着盤１によるワークＷの吸着固定（非接触吸着）の状態を説明するための模式的な断面図である。

上述したように、使用時に、パッドホルダ４の溝１４と多孔質パッド２とによって形成された密閉空間に外部の圧縮空気源から加圧空気を導入すると、加圧空気は、多孔質パッド２の細孔を通して多孔質パッド２内に侵入し、図１０に矢印Ｐで示すように、多孔質パッド２の表面２ａから噴出する。この図１０に矢印Ｐで示すように噴出する加圧空気によって、ワークＷはパッドの表面（吸着面）８ａ上で浮上させられる。

一方、加圧空気の導入と同時に行われる、ベース６の真空孔２４から真空吸引によって、パッドの表面（吸着面）８ａ上で浮上させられているワークＷは、パッドホルダ４の連通孔１８を介して、多孔質パッド２の各吸引孔８から矢印Ｖで示すように吸引され、加圧空気による浮力と真空吸引による吸引力が釣り合う吸着面８ａから所定距離Ｇだけ離れた位置で、吸着固定されることになる。

加圧空気（空気量と空気圧）による浮力と、真空吸引による吸引力とを調整することによって、非接触吸着盤１を反転させた状態、すなわち多孔質パッド２の吸着面２ａが下方を向いた状態で、吸着面２ａの下側にワークＷを非接触状態で吸着固定させることもできる。

次に、本実施形態の非接触吸着盤１を使用したワーク搬送装置によるワーク搬送について説明する。
図１１乃至図１９は、非接触吸着盤１を使用したワーク搬送装置５０によるワーク搬送の各工程を示す図面である。

図１１乃至図１９に示されているように、ワーク搬送装置５０は、いわゆる水平多関節式の「マテハン」ロボットである。
ワーク搬送装置５０は、カラム５２と、カラム５２の上端に肩関節５４を介して回転自在に基端が連結された第１アーム５６と、第１アーム５６の先端に肘関節５８を介して回転自在に基端が連結された第２アーム６０と、第２アーム６０の先端に手首関節６２を介して回転自在に基端が連結されたハンド部６４とを備えている。ハンド部６４の下面には、上記実施形態の非接触吸着盤１が吸着面２ａを下方に向けた状態で取付けられている。

次に、ワーク搬送装置５０によって、第１の処理装置６６から第２の処理装置６８にワークＷを搬送する動作について説明する。
ワークWは、図１１に示されるように、第１の処理装置６６上の吸着装置７０によって、第１の処理装置６６上に吸着保持されている。本実施形態の搬送工程では、先ず、ワーク搬送装置５０の第１および第２のアーム５６、６０を、第１の処理装置６６方向に伸張させ、ハンド部６４に取付けられている非接触吸着盤１を、第１の処理装置６６上に吸着保持されているワークＷの上方に配置する（図１２）。

次いで、カラム５２を縮め、非接触吸着盤１等を、ワークＷを吸着可能な高さ位置まで降下させる（図１３）。次いで、非接触吸着盤１への加圧空気と真空吸引を開始し、第１の処理装置６６の吸着装置７０の吸着動作を停止させ、ワークＷを非接触吸着盤１側に吸着固定する（図１４）。

次いで、カラム５２を延ばし（図１５）、さらに、肩関節５４を中心にアーム全体を回転させ、非接触吸着盤１を第２の処理装置６８の上方に移動させる（図１６）。

さらに、カラム５２を縮め、第２の処理装置６８の吸着装置７２が、非接触吸着盤１に吸着固定されているワークＷを吸着可能な高さ位置まで、非接触吸着盤１等を降下させる（図１７）。次いで、第２の処理装置６８の吸着装置７２の吸着動作を開始するとともに、非接触吸着盤１への加圧空気と真空吸引を停止し、ワークＷを第２の処理装置６８の吸着装置７２に吸着させ（図１８）、さらに、アームを初期位置に戻し搬送作業を完了する（図１９）。

上述したような非接触吸着盤によれば、吸着面全体から加圧空気を吹き出してワークを浮上させつつ、吸着面全体に分布する吸引孔からワークＷを吸引するので、ワークに多大な応力をかけることなく、非接触状態でワークを所定位置に吸着固定できる。

次に、本発明の第２実施形態の非接触吸着盤の構成について説明する。図２０は、本発明の第２実施形態の非接触吸着盤１００の上方からの分解斜視図であり、図２１は、本発明の第２実施形態の非接触吸着盤１００の下方からの分解斜視図である。

本実施形態の非接触吸着盤１００は、第１実施形態の非接触吸着盤１と同様に、半導体ウエハ、ＦＰＤ用ガラス基材等の薄板状の被吸着物（ワーク）、例えば、厚さ１００μｍ以下の半導体ウエハを非接触状態で吸着する非接触吸着盤である。

非接触吸着盤１００は、図２０、および図２１に示されているように、上面にワークの吸着領域を備えた円板状の多孔質パッド１０２と、多孔質パッド１０２を下側（裏側）から保持する略円板状のパッドホルダ１０４と、パッドホルダ１０４の裏側に配置される略円板状のベース１０６とを備えている。
非接触吸着盤１００では、パッドホルダ１０４とベース１０６との間に、環状部分１０８ａを備えた枠部材１０８が配置されている。

多孔質パッド１０２は、非接触吸着盤１の多孔質パッド２と同様に通気性の多孔質カーボンで形成されている。多孔質パッド１０２の材料も、通気性の多孔質カーボンに限定されるものではなく、他の通気性の多孔質材料、例えばポーラスSiC・ポーラスアルミナ等を使用することもできる。

多孔質パッド１０２と、パッドホルダ１０４の円盤部分１０４ａと、枠部材１０８の環状部分１０８ａと、ベース１０６の円盤部分１０６ａは、略同一の外径を有している。そして、本実施態様では、多孔質パッド１０２と、パッドホルダ１０４の円盤部分１０４ａと、枠部材１０８の環状部分１０８ａと、ベース１０６の円盤部分１０６ａとが、積層され、接着剤によって固定されて非接触吸着盤１００を形成している。

また、パッドホルダ１０４と、ベース１０６と、枠部材１０８は、円盤部分あるいは環状部分から外方に向かって延びる略同一輪郭の矩形のハンドル部１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂを、それぞれ、備えている。

パッドホルダ１０４と、ベース１０６と、枠部材１０８とは、アルミ合金の金属材料、CFRP・PEEKなどの樹脂等で形成されている。

多孔質パッド１０２には、複数の吸引孔（通気孔）１０９が形成されている。吸引孔１０９は、多孔質パッド１０２の略全面に亘って、配置されている。

なお、多孔質パッド１０２の周縁部には、多孔質パッドをパッドホルダ４等に連結する際の位置決め穴１１０が形成されている。

図２１に示されているように、多孔質パッド１０２の下面には、外周縁に環状の垂下部１１２が形成されている。垂下部１１２は、外径が、パッドホルダ１０４の円盤部１０４ｂの外径と略等しくなるように構成されている。すなわち、多孔質パッド１０２の下面には、円盤状の凹所が形成されていることになる。この結果、パッドホルダ１０４上に多孔質パッド１０２を積層すると、パッドホルダ１０４の上面と多孔質パッド１０２の下面との間に、密閉空間（第１密閉空間）が形成されることになる。

多孔質パッド１０２の下面の垂下部１１２の内側領域には、断面矩形の溝１１４が形成され、溝１１４によって区切られた部分は、横断面が正方形の島状の突出部１１６とされている。島状の突出部１１６は、格子状（碁盤の目状）に配置された溝１１４とともに、碁盤の目状の配置を構成している。各突出部１１４の頂面は平坦であり、中央に、多孔質パッド１０２を厚さ方向に貫通する吸引孔１０９が配置されている。

島状の突出部１１６の厚さは、垂下部１１２の高さと略同一であるので、パッドホルダ１０４の上面と多孔質パッド１０２の下面との間に形成される密閉空間（第１密閉空間）は、島状の突出部１１６によって区切られた密閉空間となる。

また、パッドホルダ１０４には、パッドホルダ１０４を厚さ方向に貫通する貫通孔１１８が穿孔されている。各貫通孔１１８は、多孔質パッド１０２の吸引孔１０９と略同一の直径を有し、パッドホルダ１０４が多孔質パッド１０２に所定の角度位置で配置されたとき、多孔質パッド１０２の吸引孔１０９に整列するように配置されている。

この結果、多孔質パッド１０２が、パッドホルダ１０４と積層されると、多孔質パッド１０２の吸引孔１０９とパッドホルダ１０４の貫通孔１１８とが流体連通する。

上述したように、パッドホルダ１０４の円盤部分と枠部材１０８の環状部分とベース１０６の円盤部分とは略同一の外径であるので、パッドホルダ１０４の円盤部分と枠部材１０８の環状部分とベース１０６の円盤部分とが整列状態で積層されて非接触吸着盤１００とされると、パッドホルダ１０４の円盤部分とベース１０６の円盤部分の間に、枠部材１０８の厚さに略等しい高さを有する密閉空間（第２密閉空間）が形成される。このパッドホルダ１０４の円盤部分とベース１０６の円盤部分の間に密閉空間（第２密閉空間）は、パッドホルダ１０４の貫通孔１１８を介して、多孔質パッド１０２の吸引孔１０９に連通することになる。

この結果、パッドホルダ１０４の円盤部分とベース１０６の円盤部分の間に密閉空間（第２密閉空間）を真空吸引すると、パッドホルダ１０４の貫通孔１１８を介して、多孔質パッド１０２の各吸引孔１０９から吸引が行われ、多孔質パッド１０２上のワークを多孔質パッド１０２に向けて吸着することができる。

また、本実施態様の非接触吸着盤１００では、枠部材１０８のハンドル部１０８ｂに、略平行に延びる吸引長孔１２０、１２２、と加圧長孔１２４が形成されている。両側部の吸引長孔１２０、１２３は、内端側が、枠部材１０８の環状部１０８ａに囲まれた内部空間に連通している。従って、非接触吸着盤１００の組み立て状態では、吸引長孔１２０、１２２が、パッドホルダ１０４の円盤部分とベース１０６の円盤部分の間の密閉空間（第２密閉空間）に連通される。

さらに、本実施態様の非接触吸着盤１００では、パッドホルダ１０４の円盤部分とベース１０６の円盤部分の間の密閉空間（第２密閉空間）に、複数の補強部材１２６が、配置されている。補強部材１２６は、枠部材１０８と略同一の厚さを有している。この結果、非接触吸着盤１００の組み立て状態で補強部材１２６は、パッドホルダ１０４の円盤部分１０４ａの下面とベース１０６の円盤部分１０６ａの上面とに間に挟持され、パッドホルダ１０４の円盤部分１０４ａとベース１０６の円盤部分１０６ａとの間の密閉空間（第２密閉空間）が減圧された際、この密閉空間（第２密閉空間）が厚さ方向に潰れることを抑制する補強材として機能する。

さらにまた、本実施形態の非接触吸着盤１００は、上板１２８と下板１３０を備えている。上板１２８と下板１３０は、パッドホルダ１０４とベース１０６と枠部材１０８のハンドル部１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂと略同一の矩形形状を有し、非接触吸着盤１００の組み立て状態で、ハンドル部１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂを上下から挟持する。

上板１２８と下板１３０は、四隅にねじ穴１３２、１３４を有している。これらのねじ穴は、非接触吸着盤１００の組み立て状態では、パッドホルダ１０４とベース１０６と枠部材１０８のハンドル部１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂの四隅に形成されている対応するねじ穴と１３６、１３８、１４０と上下方向に整列し、これらの各ねじ穴、１３２，１３６、１３８、１４０、および１３４に、図示しないネジが挿通されることによって、積層状態のハンドル部１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂを上板１２８と下板１３０が挟持する。

下板１３０には、厚さ方向に貫通する２つの吸引開口１４２、１４４と、加圧開口１４６とが形成されている。側方に形成された吸引開口１４２、１４４は、非接触吸着盤１００の組み立て状態では、ベース１０６のハンドル部１０６ｂを貫通する吸引通路１４８、１５０を介して、枠部材１０８のハンドル部１０８ｂに形成された吸引長孔１２０、１２２に連通し、さらに、パッドホルダ１０４の円盤部分とベース１０６の円盤部分の間の密閉空間（第２密閉空間）に連通する。

一方、加圧開口１４６は、非接触吸着盤１００の組み立て状態では、ベース１０６のハンドル部１０６ｂを貫通する加圧通路１５２を介して、枠部材１０８のハンドル部１０８ｂに形成された加圧長孔１２４の外方側部に連通する。

さらに、加圧長孔１２４の内方側（環状部分側）部は、非接触吸着盤１００の組み立て状態で上方に配置される、パッドホルダ１０４のハンドル部１０４ｂを貫通する加圧通路１５４を介して、パッドホルダ１０４の上面と多孔質パッド１０２の下面との間に形成された密閉空間（第１密閉空間）に連通する。

使用時には、加圧開口１４６から外部の圧縮空気源から加圧空気を導入すると、加圧空気は、パッドホルダ１０４の上面と多孔質パッド１０２の下面との間に形成された密閉空間（第１密閉空間）に流入し、多孔質パッド１０２の細孔を通して表面から噴出する。

一方、加圧空気の導入と同時に行われる、吸引開口１４２、１４４から真空吸引によって、多孔質パッド１０２の表面（吸着面）で浮上させられているワークは、多孔質パッド１０２の各吸引孔１０９から吸引され、加圧空気による浮力と真空吸引による吸引力が釣り合う吸着面から所定距離だけ離れた位置で、吸着固定されることになる。

加圧空気（空気量と空気圧）による浮力と、真空吸引による吸引力とを調整することによって、非接触吸着盤１００を反転させた状態、すなわち多孔質パッド１０２の吸着面が下方を向いた状態で、吸着面の下側にワークを非接触状態で吸着固定させることもできる。

尚、パッドホルダ１０４の円盤部分１０４ａと、枠部材１０８の環状部分１０８ａと、ベース１０６の円盤部分１０６ａには、非接触吸着盤１００の組み立て状態で、多孔質パッド１０２の位置決め穴１１０と整列する、複数の位置決め穴１５６、１５８、１６０が、それぞれ、形成されている。

非接触吸着盤１００を組み立てる際には、位置決め穴１１０、１５６、１５８、１６０が整列するように、多孔質パッド１０２と、パッドホルダ１０４の円盤部分１０４ａと、枠部材１０８の環状部分１０８ａと、ベース１０６の円盤部分１０６ａとを積層し、整列した位置決め穴１１０、１５６、１５８、１６０に図示しないピンを挿通し、多孔質パッド１０２とパッドホルダ１０４と枠部材１０８とベース１０６とを相互に位置決めして、これらを接着固定する。

また、ピンは、多孔質パッド１０２の表面から上方に突出する長さを有し、非接触吸着盤１００の組み立て後も取り外されず、多孔質パッド１０２の表面に吸着されたワークが多孔質パッドの表面から滑り落ちることを防止するストッパとなる。

本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。

上記第１の実施形態の非接触吸着盤は、円板状の多孔質パッド２に格子状に吸引孔８を設けた構成であったが、図２２に示すように円板状の多孔質パッド２’に環状に吸引孔８’を配置した多孔質パッドを使用してもよい。
また、図２３および図２４に示されているように、矩形の多孔質パッド２”に、格子状または環状に、複数の吸引孔８”を配置した構成でもよい。この場合、矩形のパッドホルダ４”等が使用される。

上記図２２ないし図２４の例では、多孔質パッドの吸引孔の位置に対応して、多孔質パッドの吸引孔（通気孔）、およびパッドホルダの連通孔等の位置も適宜、変更される。

さらに、上記実施形態は、第１密閉空間が加圧空間となり、第２密閉空間が減圧空間となる構成であったが、加圧部分と減圧部分を入れ替え、第１密閉空間を減圧空間とし、第２密閉空間を加圧空間とした構成でもよい。

また、上記第１の実施形態では、ベース６の平坦な上面に断面矩形のベース溝２２が格子状に形成され、このベース溝２２が第２密閉空間となる構成であった。すなわち、格子状のベース溝２２の間に、パッドホルダ４の上面の島状の突出部１６と同様の島状の突出部が形成された構成である。しかしながら、図２５に示されているように、ベース６’の上面の全体を凹所とし、島状の突出部に区切られない一体的な第２密閉空間２２’とする構成でもよい。

１：非接触吸着盤
２：多孔質パッド
４：パッドホルダ
６：ベース
８：吸引孔（通気孔）
１０：連結穴
１２：立上がり部
１４：溝
１６：突出部
１８：連通孔
２０：加圧空気入口
２２：ベース溝
２４：真空孔

Claims

薄板状の被吸着物を非接触状態で吸着する非接触吸着盤であって、
厚さ方向に貫通して延びる複数の通気孔が吸着固定領域に形成された板状の多孔質パッドと、
前記多孔質パッドの裏面に隣接して配置され、加圧空気が導入される第１密閉空間と、
前記第１密閉空間と隔離され、減圧される第２密閉空間と、
前記第２密閉空間と前記通気孔とを連通させる連通手段と、
表面が前記多孔質パッドの裏面側に積層され、該多孔質パッドの裏面との間に前記第１密閉空間を構成する凹所を備えた板状のホルダと、
前記ホルダの裏面側に積層され、該ホルダの裏面との間に第２密閉空間を形成するベースと、を備え、
前記ホルダが、一端が前記積層時に前記多孔質パッドの通気孔に接続され他端が該ホルダの裏面に開口し前記連通手段として機能する複数の連通孔と、前記複数の通気孔の裏面側開口端の位置で前記多孔質パッドの裏面に当接する平坦な頂部を備え前記ホルダの略全面にわたって配列された複数の島状の突出部を備え、
前記連通孔が前記突出部を貫通して延び、
前記突出部の間の空間が前記第１密閉空間とされている、
ことを特徴とする非接触吸着盤。
前記多孔質パッドの裏面側に積層され、前記多孔質パッドの通気孔に対応する貫通孔を備えた板状のホルダを備え、
さらに、前記ホルダの裏面側に積層され、該ホルダの裏面との間に第２密閉空間を形成するベースを備え、
前記多孔質パッドの裏面に前記ホルダとの間に前記第１密閉空間を構成する凹所が形成され、
前記多孔質パッドの通気孔が前記ホルダの貫通孔に連結され前記連通手段として機能する、
請求項１に記載の非接触吸着盤。
前記ホルダと前記ベースとの間に配置される環状部を有する枠部材を備え、
前記第２密閉空間が、前記環状部の内部空間によって形成される、
請求項２に記載の非接触吸着盤。
前記多孔質パッドの凹所に、前記ホルダの表面に当接する平坦な頂部を備えた複数の島状の突出部を備え、
前記多孔質パッドの通気孔が、前記島状の突出部を貫通している、
請求項２または３に記載の非接触吸着盤。
前記通気孔が、前記多孔質パッドの表面全体に分散して配置されている、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の非接触吸着盤。
前記多孔質パッドが、多孔質カーボンで形成されている、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の非接触吸着盤。