JP5822438B2 - 保持具 - Google Patents

Description

この発明は、流体のベルヌーイの原理を利用して物体を保持する保持具に関する。

従来から、流体に関するベルヌーイの原理によって発生する負圧を利用してワークを保持する保持具が知られている。
例えば、特許文献１に示すものは、図６に示すように、円形の保持面１ａを備えたプレート部材１の中央に、円形の凹部２を形成するとともに、この凹部２に連続する面をテーパー状にして、このテーパー面２ａを保持面１ａになめらかに連続させている。そして、上記保持面１ａには、後で詳しく説明するが、保持対象であるワークＷと保持面１ａとの間隔を保つための複数のパッド７を外周に沿って配置している。

また、上記凹部２には、ノズル部材３を組み込んでいる。
このノズル部材３は、その一方の面３ａを保持面１ａと同一レベルにするとともに、その内部に圧力流体を供給する中継室４を形成している。そして、この中継室４に連続する複数の絞り噴出口５を放射状に形成している。
上記絞り噴出口５は、流体の噴出方向を保持面１ａと平行になるように形成するとともに、その直径を中継室４よりも小さくしている。このように流路を絞ることによって、これら複数の絞り噴出口５の合計流路面積を、中継室４の流路面積よりも小さくしている。

上記中継室４には、プレート部材１に形成した供給通路６を連通させ、この供給通路６にはエアなどの流体を導く配管を接続するようにしている。この配管を介して中継室４にエアを導くと、そのエアが複数の絞り噴出口５に導かれる。このとき、複数の絞り噴出口５の合計流路面積、すなわち、流路の有効断面積を中継室４の流路の有効断面積よりも小さくしているので、中継室４から絞り噴出口５を通過する過程で、流速が数倍から十数倍に加速する。このようにして十分に加速した流体を、上記テーパー面２ａに吹き付けるようにしている。

テーパー面２ａに吹き付けられたエアは、コアンダ効果によってこのテーパー面２ａに誘導された後、このテーパー面２ａから保持面１ａに導かれることになる。
また、上記保持面１ａに沿って導かれた流体は、さらに保持面１ａに沿って流れ、プレート部材１の外縁に沿って放出される。

上記のように加速されて高速になった流体が保持面１ａに沿って流れると、流体のベルヌーイ効果によって、この保持面１ａ上に十分な負圧が発生する。この負圧を利用すれば、保持面１ａから所定の距離に置いたワークＷを負圧による吸引力によってひきつけ、上記パッド７の先端に接触させた位置で保持し、搬送することができる。

なお、ワークＷが、保持される原理は以下のとおりである。
上記保持面１ａを下に向けて、ワークＷを上から保持する場合、もし、上記パッド７がなければ、ワークＷは重力と上記負圧による吸引力とがバランスする位置まで引き寄せられて非接触状態で保持されることになる。
また、上記保持面１ａを上に向けて、ワークＷを下から保持する場合には、噴出流体がワークＷにぶつかることによってワークを押し上げる推力と、ワークＷに作用する重力とのバランスによって、やはり非接触状態でワークＷが保持されることになる。

但し、図６に示すように上記保持面１ａから突出するパッド７を設けた保持具では、ワークＷの外周近傍をこのパッド７に接触させて保持することができる。
そして、上記パッド７を設ける場合、ワークＷに接触するパッド７の先端位置を、上記負圧によって形成される吸引力が作用する領域に設けるようにする。これにより、ワークＷには吸引力が安定して作用し、ワークＷを確実に保持できるようにしている。

このような保持具は、ワークを挟んで保持する装置とは違い、ワークの外周付近のみをパッドに軽く接触させた状態で保持することができる。そのため、例えば、半導体ウエハなど、保持跡や傷を嫌うワークを保持して搬送するのに適している。

国際公開第２００２／０４７１５５号

上記従来の保持具は、保持面１ａの外周に沿ってパッド７を設けている。そして、このパッド７先端がワークＷに接触した状態でワークＷが保持される。そのため、ワークＷと上記保持面１ａの直径が同等の場合には、上記パッド７はワークＷの外周付近に接触する。
ところが、ワークＷが、保持具の本体よりはみ出す大きさの場合には、上記パッド７の位置が相対的にワークＷの中央寄りになる。ワークＷの中央には電子回路などが形成されている場合があり、その部分にパッド７が接触すると、形成された回路に悪影響を与える可能性がある。また、回路などに実質的な影響を与えることがなくても、接触痕が中央に残った場合、商品価値が下がってしまうこともある。

いずれにしろ、ワークＷの外周近傍より内側にパッド７が接触することは望ましいものではなく、パッド７の接触はワークＷの外周近傍に限って許されることが多い。
そのため、保持面１ａの外周に沿ってパッド７を設けた従来の保持具では、ワークＷの大きさに合わせて保持面１ａを大きくしたものを用意しなければならなかった。
様々な大きさの保持具を用意することが必要になれば、その分、コストがかさむことは当然である。
しかも、平面性の高い保持面１ａは、例えば削り出し加工によって形成する必要があり、大きな保持面１ａを形成するためには製造コストがかかってしまうという問題もあった。

この発明の目的は、ワークの表面に対し、接触による問題がない位置にパッドを接触させることができる保持具を低コストで提供することである。

第１の発明は、ベルヌーイの原理で生成される負圧を利用して本体に設けた保持面にワークを保持する保持具において、上記本体から、上記本体の外方であって上記保持面に平行な方向に突出させた支持部材を設け、この支持部材には、その先端が、上記負圧によって形成される吸引力が作用する領域に位置し、上記ワークの表面に接触して上記保持面と上記ワークとの間隔を保持するための複数のパッドを設けるとともに、上記パッドを上記支持部材の突出方向に沿って移動可能にする位置調整機構を備え、さらに、上記支持部材の全部あるいは一部が、保持面に保持されたワークと対向する位置関係を保ち、上記支持部材は、上記本体が上記保持面と直交する方向に移動する際に発生して上記ワークを上記保持面から引き離す方向に作用する風圧を遮る風よけ機能を備えたことを特徴とする。

第２の発明は、ベルヌーイの原理で生成される負圧を利用して本体に設けた保持面にワークを保持する保持具において、上記本体に取り付けた状態で上記本体の外方であって上記保持面に平行な方向に突出するとともに、上記本体に対し着脱自在にした支持部材を備え、上記支持部材には、その先端が、上記負圧によって形成される吸引力が作用する領域に位置し、上記ワークの表面に接触して上記保持面と上記ワークとの間隔を保持するための複数のパッドを設けたことを特徴とする。

第３の発明は、上記第２の発明を前提とし、上記支持部材の全部あるいは一部が、保持面に保持されたワークと対向する位置関係を保つとともに、上記支持部材が、上記本体が上記保持面と直交する方向に移動する際に発生して上記ワークを上記保持面から引き離す方向に作用する風圧を遮る風よけ機能を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、様々な大きさのワークに対し、ワークの外周近傍など、ワークにおいて接触しても問題のない位置に、パッドを接触させることができる保持具を、コストを抑えて提供できる。
第１の発明によれば、パッドの位置を調整できるので、一つの保持具で様々な大きさのワークに対応することができる。さらに、支持部材が風よけ機能を備えたので、保持面にワークを保持した状態で本体を移動したとき、移動に伴って発生する風圧がワークに直接作用しないようにできる。従って、ワークの搬送時に、上記風圧によってワークが脱落することを防止できる。

また、第２の発明では、着脱自在にした支持部材を、取り換えることによって、異なる大きさのワークに対応することができる。
第３の発明によれば、着脱自在にした支持部材が風よけ機能を備えたので、保持面にワークを保持した状態で本体を移動したとき、移動に伴って発生する風圧がワークに直接作用しないようにできる。従って、ワークの搬送時に、上記風圧によってワークが脱落することを防止できる。

第１実施形態の断面図である。 第１実施形態の底面図である。 第２実施形態の断面図である。 第２実施形態の平面図である。 第３実施形態の断面図である。 従来例の断面図である。

図１、図２に示す第１実施形態の保持具は、プレート部材１とノズル部材３とで本体を構成するものである。
そして、上記プレート部材１は、図６に示す従来例のプレート部材１の保持面１ａにパッド７を備えていない以外は、従来例のものと同じである。また、上記ノズル部材３は、従来例と全く同じ構造である。従って、この第１実施形態において従来例と同じ構成要素には図６と同じ符号を用い、各要素についての詳細な説明は省略する。

この第１実施形態では、上記プレート部材１の保持面１ａと反対側の表面１ｂに、複数の支持片８を設けている。
この支持片８は、プレート部材１の外周、すなわち本体の外周から外方に突出し、後で説明するパッド１２を、この第１実施形態の保持具で保持するワークＷの外周近傍に位置させることが可能な長さを備えた板部材である。そして、この支持片８の基端側をビス９によってプレート部材１に固定している。
また、上記支持片８には、プレート部材１の外方へ突出する部分に支持片８の長手方向に沿った長孔８ａを形成している。

さらに、上記長孔８ａにはボルト１０によって、支持片８の表面に直交する柱部材１１を取り付けている。但し、上記柱部材１１は支持片８に直交しなくてもよい。
この柱部材１１は、支持片８を基準にして上記保持面１ａ側に突出させ、その端面を保持面１ａとほぼ同レベルにしている。そして、この柱部材１１の端面には、ワークＷに接触させて保持面１ａとワークＷとの間隔を保持するためのパッド１２を設けている。
なお、上記ボルト１０の頭部及び上記柱部材１１の外径を、上記長孔８ａの幅よりも大きくして、ボルト１０及び柱部材１１が支持片８から外れないようにしている。

そして、上記パッド１２の先端が、上記プレート部材１に形成した供給通路６にエアなど流体の供給配管を接続して、絞り噴出口５から流体を噴出させて保持面１ａに沿った負圧を発生させたとき、保持面１ａに向かう吸引力が作用する範囲内に位置するようにしている。
なお、上記ボルト１０を緩めることによって、上記柱部材１１を長孔８ａの範囲で移動させることができ、締めることによってその位置を保つことができる。上記長孔８ａ及びボルト１０がこの発明の位置調整機構を構成している。

このような構成にした第１実施形態の保持具では、本体の外方においてパッド１２の位置を調整できる。ここでは、図２に示すように、二点鎖線で示すワークＷを上記保持面１ａで保持したとき、上記パッド１２がワークＷの外周近傍に位置するようにしている。
この第１実施形態の保持具においても、上記プレート部材１の供給通路６にエアなどの流体の供給配管を接続し、ノズル部材３に流体を供給すれば、従来例の保持具と同様に、絞り噴出口５から噴出する高速の流体によって負圧による吸引力が発生し、この吸引力によって保持面１ａにワークＷを保持することができる。このとき、上記ワークＷが、本体の外周から外方に突出する大きさであっても、パッド１２はその外周近傍に位置するので、ワークＷの内側にパッド１２が接触することはない。

このように、第１実施形態の保持具では保持面１ａを大きくしなくても、保持面１ａとワークＷとの間隔を保つためのパッド１２がワークＷの内側に接触しないようにすることができる。
そして、上記支持片８及び柱部材１１からなる支持部材は、上記保持面１ａのような高い加工精度を必要とせず、低コストで形成できる。そのため、上記支持片８及び柱部材１１を備えたこの第１実施形態の保持具は、保持面１ａの大きさをワークＷの大きさに合わせた保持具と比べて低コストで製造できる。

なお、この第１実施形態では、上記支持片８をプレート部材１にビス９によって取り付けているが、取り付け手段はこれに限らず、接着などでもかまわない。また、上記支持片８を、プレート部材１の側面に取り付けるようにしてもよい。あるいは、上記プレート部材１と支持片８とを一体に形成してもよい。
さらに、この第１実施形態では、上記支持片８の長孔８ａ及びボルト１０による位置調整機構を備えているが、この発明の支持部材は位置調整機構を備えていなくてもよい。例えば、上記支持片８と柱部材１１とを一体的に形成することもできる。その場合には、上記長孔８ａ及びボルト１０は不要である。
また、プレート部材１に取り付ける上記支持片８に形成したビス９の孔を長孔にして、支持片８のプレート部材１からの突出長さを調整することで、パッド１２の位置を調整するようにしてもよい。
なお、パッドの位置調整手段を備えていなくても、上記支持片８をプレート部材１などの本体に対して着脱自在に設けるようにすれば、支持片８を交換することによって、異なる大きさのワークＷに対応することもできる。例えば、より長い支持片８に交換すれば、さらに大きなワークＷを保持するときにも、パッド１２がワークＷの内側に接触しないようにすることができる。

図３、図４に示す第２実施形態は、パッド１２の支持部材の構成が第１実施形態と異なるが、その他の構成は、第１実施形態と同じである。従って、第１実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を用い、各構成要素の詳細な説明は省略する。
この第２実施形態の保持具は、プレート部材１の保持面１ａと反対側の表面１ｂに、プレート部材１、すなわち本体から外方へ突出させた支持円盤１３を設けている。この支持円盤１３の中央には上記供給通路６を塞がないように開口１３ｂを形成するとともに、プレート部材１の外方に対応する位置には複数の長孔１３ａを放射状に配置して形成している。

そして、上記長孔１３ａのそれぞれには、ボルト１０によって支持円盤１３の表面に直交する柱部材１１を取り付けている。但し、柱部材１１は支持円盤１３に直交しなくてもよい。
この柱部材１１は、支持円盤１３を基準にして上記保持面１ａ側に突出させ、その端面を保持面１ａとほぼ同レベルにしている。そして、この柱部材１１の端面には、ワークＷに接触させて保持面１ａとワークＷとの間隔を保持するためのパッド１２を設けている。
なお、上記ボルト１０の頭部及び上記柱部材１１の外径を、上記長孔１３ａの幅よりも大きくして、ボルト１０及び柱部材１１が支持円盤１３から外れないようにしている。

そして、上記パッド１２の先端が、上記プレート部材１に形成した供給通路６にエアなど流体の供給配管を接続して、絞り噴出口５から流体を噴出させて保持面１ａに沿った負圧を発生させたとき、保持面１ａに向かう吸引力が作用する範囲内に位置するようにしている。
なお、上記ボルト１０を緩めることによって、上記柱部材１０を長孔１３ａの範囲で移動させることができ、締めることによってその位置を保つことができる。上記長孔１３ａ及びボルト１０がこの発明の位置調整機構を構成している。

このような構成にした第２実施形態の保持具でも、本体の外方においてパッド１２の位置を調整できる。
そして、この第２実施形態の保持具においても、上記第１実施形態と同様にして、保持面１ａが吸引力でワークＷを保持できるが、このとき、上記ワークＷが、本体の外周から外方に突出する大きさであっても、パッド１２がワークＷの外周近傍に位置するように調整することができる。

上記のように、第２実施形態の保持具では、保持面１ａを大きくしなくても、保持面１ａとワークＷとの間隔を保つためのパッド１２がワークＷの内側に接触しないようにすることができる。
そして、上記支持円盤１３及び柱部材１１からなる支持部材は、上記保持面１ａよりも加工精度を必要とせず、低コストで形成できる。そのため、上記支持片８及び柱部材１１を備えたこの第１実施形態の保持具は、保持面１ａの大きさをワークＷの大きさに合わせた保持具と比べて低コストで製造できる。

なお、この第２実施形態では、上記支持円盤１３をプレート部材１にビス９によって取り付けているが、支持円盤１３の取り付け手段はこれに限らず、接着などでもかまわない。また、上記支持円盤１３をプレート部材１の側面に取り付けるようにしてもよい。あるいは、上記プレート部材１と支持円盤１３とを一体に形成してもよい。
さらに、この第２実施形態では、上記長孔１３ａおよびボルト１０によってこの発明の位置調整機構を構成しているが、この位置調整機構は必須ではない。例えば、支持円盤１３と柱部材１１とを一体的に形成することもできる。

また、この第２実施形態の保持具では、支持円盤１３がワークＷと対向し、ワークＷの表面をほとんど覆うようにしている。そのため、上記支持円盤１３が風よけ機能を発揮し、上記保持面１ａでワークＷを保持した状態で本体を矢印ｘ１方向へ移動したときに発生する矢印ｘ２方向の風圧を遮ることができる。このように支持円盤１３が風よけとして機能し、矢印ｘ２方向の風圧をワークＷに直接作用させなければ、上記風圧によってワークＷが保持面１ａから脱落することを防止することができる。
このように、パッド１２の支持機構が風よけ機能を備え、風圧によるワークＷの脱落を防止できれば、風よけ機能を備えていない場合と比べて、保持面１ａ近傍の吸着力を小さくすることもできる。吸引力を小さくすれば、その分、流体の消費量や騒音を抑えることができる。

図５に示す第３実施形態は、支持手段が位置調整手段を備えていない点が上記第２実施形態と異なるが、その他の機能は第２実施形態と同じである。
また、この第３実施形態においても、プレート部材１及びノズル部材３からなる本体の構成は上記他の実施形態と同じであり、上記実施形態と同じ構成要素には同じ符号を用いることとし、各要素についての説明は省略する。

この第３実施形態は、プレート部材１の表面１ｂにビス９によって取り付けた支持円盤１４とこの支持円盤１４上に起立させて設けた複数の柱部材１５とによってこの発明の支持部材を構成している。そして、柱部材１５の先端面を保持面１ａとほぼ同レベルにするとともに、この端面にパッド１２を設けている。
なお、上記支持円盤１４の中央には開口１４ａを設け、プレート部材１に形成した供給通路６を塞がないようにしている。

このようにした第３実施形態の保持具においても、高速流による負圧に基づく吸引力でワークＷを保持するとき、ワークＷはパッド１２に接触するが、図５に示すように、本体の外方に突出しているワークＷに対してパッド１２が接触する位置は、ワークＷの内側ではなく外周近傍になる。
しかも、この第３実施形態の支持部材は、支持円盤１４が本体からはみ出したワークＷに対向しているので、保持具を矢印ｘ１方向に移動する際の矢印ｘ２方向の風圧を上記円盤部１４が遮り、上記風圧がワークＷに直接作用することを防止できる。つまり、第３実施形態の支持部材は風よけ機能を備え、これによって保持搬送中のワークＷが風圧によって脱落することを防止できる。

また、この第３実施形態のようにパッドの位置調整手段を備えていなくても、上記支持円盤１４をプレート部材１などの本体に対して着脱自在に設けるようにすれば、支持円盤１４を大きさの異なるものに交換することによって、異なる大きさのワークＷに対応することもできる。例えば、より大きな支持円盤に交換すれば、さらに大きなワークＷを保持するときにも、パッド１２がワークＷの内側に接触しないようにすることができる。
但し、上記パッド１２を設けた柱部材１５は支持円盤の外周近傍に設ける必要がある。

上記第１〜第３実施形態では、本体の外方に突出させた支持部材にパッド１２を設けるようにしたので、本体の大きさに関わりなく、パッド１２の位置をワークＷの外周付近に設定することができる。そして、上記支持部材は、本体を形成するよりも加工が容易で、様々な寸法のものを用意したとしても、製造コストを抑えることができる。
なお、上記実施形態では、この発明の支持部材を、プレート部材１の表面１ｂに取り付けた板状の支持片８、支持円盤１３、あるいは支持円盤１４と、柱部材１１あるいは柱部材１５とで構成しているが、この発明の支持部材は上記実施形態の構成に限らない。
要するに、パッド１２を本体の外方であってワークＷに対応させた位置にパッドを保持できるものならどのような形状でもかまわない。そして、パッドと支持部材とを一体的に形成してもよい。例えば、上記柱部材１１をパッドに適した材質で形成することもできる。

また、支持部材のプレート部材１への取り付け方法や、取り付け位置も、上記実施形態のものに限らない。例えば、支持部材を接着によって取り付けたり、支持部材をプレート部材１の側面に取り付けたりしてもよい。あるいは、上記プレート部材１と支持部材とを一体に形成してもよい。

さらに、上記パッド１２の数はいくつでも良いし、その配置も限定されない。
但し、ワークＷの外周に沿って等間隔で接触するようにパッド１２を配置した方が、保持面１ａに対してワークＷが傾かずにその距離を一定に保ち易い。
また、パッド１２の数は多い方がワークＷの傾きを少なくできる。しかし、パッド１２が多くなりすぎると、ワークＷを保持したとき、流体の噴出経路が遮られて必要な流量を流せなくなり、負圧を形成できなくなってしまったり、流体圧でワークＷを引き離してしまったりするという問題も発生する。従って、パッド１２の数や配置は他の条件に応じて最適なものを選択するようにする。

また、この発明の保持具における本体の構成は、上記実施形態の構成に限らない。
例えば、プレート部材１とノズル部材３とを別部材にせずに、一体化したものでも良いし、ノズル部材３の構造が異なるものでもよい。さらに、高速流体が噴出する上記絞り噴出口５に替えてスリットを採用しても良い。
要するに流体のベルヌーイの原理を利用して保持面側でワークＷを保持できる構成ならどのようなものでも、この発明の本体として用いることができる。

特に、内側にパッドが接触することを嫌うワークを保持搬送する分野に適している。

１ （本体を構成する）プレート部材
３ （本体を構成する）ノズル部材
８ 支持片
８ａ 長孔
１０ ボルト
１１ 柱部材
１２ パッド
１３ 支持円盤
１３ａ 長孔
１４ 支持円盤
１５ 柱部材
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. ベルヌーイの原理で生成される負圧を利用して本体に設けた保持面にワークを保持する保持具において、上記本体から、上記本体の外方であって上記保持面に平行な方向に突出させた支持部材を設け、この支持部材には、その先端が、上記負圧によって形成される吸引力が作用する領域に位置し、上記ワークの表面に接触して上記保持面と上記ワークとの間隔を保持するための複数のパッドを設けるとともに、上記パッドを上記支持部材の突出方向に沿って移動可能にする位置調整機構を備え、さらに、上記支持部材の全部あるいは一部が、保持面に保持されたワークと対向する位置関係を保ち、上記支持部材は、上記本体が上記保持面と直交する方向に移動する際に発生して上記ワークを上記保持面から引き離す方向に作用する風圧を遮る風よけ機能を備えた保持具。
2. ベルヌーイの原理で生成される負圧を利用して本体に設けた保持面にワークを保持する保持具において、上記本体に取り付けた状態で上記本体の外方であって上記保持面に平行な方向に突出するとともに、上記本体に対し着脱自在にした支持部材を備え、上記支持部材には、その先端が、上記負圧によって形成される吸引力が作用する領域に位置し、上記ワークの表面に接触して上記保持面と上記ワークとの間隔を保持するための複数のパッドを設けた保持具。
3. 上記支持部材の全部あるいは一部が、保持面に保持されたワークと対向する位置関係を保つとともに、上記支持部材は、上記本体が上記保持面と直交する方向に移動する際に発生して上記ワークを上記保持面から引き離す方向に作用する風圧を遮る風よけ機能を備えた請求項２に記載の保持具。

Images