JP2011183478A

JP2011183478A - 吸着装置

Info

Publication number: JP2011183478A
Application number: JP2010048641A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Tachibana; 俊光橘
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2011-09-22

Abstract

【課題】多孔質体の塑性変形を抑制することのできる吸着装置を提供する。
【解決手段】吸着装置１は、吸着面２ａに接着層を介して貼着された、樹脂からなる多孔質体３と、吸着面２ａよりも当該吸着面２ａが面する方向に突出するストッパー４と、を備えている。ストッパー４の吸着面２ａからの高さは、接着層および多孔質体３で規定される厚さと対象物５の厚さの合計以下、接着層および多孔質体３で規定される厚さの７０％以上である。この構成によれば、多孔質体３の変形がストッパー４によって規制されるため、多孔質体３にかかる圧力を小さくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物を吸着面に真空吸着する吸着装置に関する。

従来から、金属箔、プラスチックフィルム、グリーンシート等の薄く軽量なシートやフィルムを加工する工程等では、対象物を吸着面に真空吸着する吸着装置が用いられ、この吸着装置によってシートやフィルムが固定されたり搬送されたりしている。このような吸着装置では、対象物の保護等のために、吸着面に通気性を有するシート状の多孔質体が貼着されることが広く行われている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３５３７８８号公報

ところで、吸着面に多孔質体が貼着された吸着装置で対象物を搬送する場合には、搬送元で対象物を吸着する際および搬送先で対象物を開放する際に、多孔質体が対象物を挟んで対象物支持材等に押し付けられて、多孔質体に大きな圧力がかかることがある。そして、多孔質体として樹脂からなるものを用いた場合には、前記の圧力が繰り返しかかることにより、多孔質体が塑性変形することがある。このような多孔質体の組成変形が起きると、多孔質体の構造自体が変化してしまうため、多孔質体の通気度が悪化して対象物の吸着および開放操作が不安定になったり、多孔質体にシワが形成されて吸着が実行できなくなったりする。

本発明は、このような事情に鑑み、多孔質体の塑性変形を抑制することのできる吸着装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明は、対象物を吸着面に真空吸着する吸着装置であって、前記吸着面に接着層を介して貼着された、樹脂からなる多孔質体と、前記吸着面よりも当該吸着面が面する方向に突出するストッパーと、を備え、前記ストッパーの前記吸着面からの高さは、前記接着層および前記多孔質体で規定される厚さと前記対象物の厚さの合計以下、前記接着層および前記多孔質体で規定される厚さの７０％以上である、吸着装置を提供する。

上記の構成によれば、多孔質体の変形がストッパーによって規制されるため、多孔質体にかかる圧力を小さくすることができる。従って、本発明によれば、多孔質体の塑性変形を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る吸着装置の吸着ヘッドを示す側面図である。図１の吸着ヘッドの下面図である。

図１および図２に、本発明の一実施形態に係る吸着装置１の吸着ヘッド２を示す。吸着装置１は、対象物５を真空吸着して搬送するものであり、吸着ヘッド２と、吸着ヘッド２を昇降させる昇降機構（図示せず）と、吸着ヘッド２を水平方向に移動させる移動機構（図示せず）と、吸着ヘッド２と吸引路６で接続された真空ポンプ（図示せず）とを備えている。そして、吸着ヘッド２における水平面に平行な下面が、対象物５を吸着させる吸着面２ａとなっている。

本実施形態では、対象物５が矩形シート状であり、この対象物５の形状に合わせて吸着面２ａが矩形状をなしている。ただし、吸着面２ａの形状はこれに限らず、例えば、八角形等の多角形状であってもよいし、円形状であってもよい。

吸着面２ａには、対象物５が吸着されるべき吸着領域２０内に複数の吸引孔２１が設けられている。本実施形態では、吸引孔２１が、吸着領域２０の輪郭に沿って等間隔で配置されている。吸着ヘッド２内には、吸引孔２１と吸引路６とを連通する連通路２２が形成されている。なお、吸引孔２１の位置および数量は、対象物５の種類や大きさに合わせて適宜選定可能である。

また、吸着面２ａには、シート状の多孔質体３が接着層（図示せず）を介して貼着されている。本実施形態の多孔質体３は、下面視で矩形状の四隅が切り欠かれた十字状をなしており、吸着面２ａにおける吸着領域２０を完全に覆っている。この多孔質体３は、樹脂で構成されている。

多孔質体３は、樹脂からなる多孔性のものであればよく、その例としては、織布、不織布、穿孔加工を施したフィルム、プラスチック粉体が焼結させられることにより多孔質化された焼結シート体等が挙げられる。ただし、本発明は、気孔率の大きい材料、圧縮弾性率が小さな材料、または塑性変形を起こしやすい材料を使用した場合に特に効果的である。

多孔質体３としては、全面に均一に孔が存在し、面全体で均一な吸着力が得られやすいという観点から、プラスチック粉体の焼結シート体を使用することが好ましい。中でも、用途上、対象物との間に摩擦が生じるために、耐摩耗性および耐衝撃性に優れるという観点から、平均分子量が５０万以上の超高分子量ポリエチレン粉体を用いて作製された焼結シート体が好ましい。

超高分子量ポリエチレン粉体を用いて焼結シート体を作製するには、次のような方法等を使用可能である。１つ目は、該粉体を金型に入れた状態で焼結させて焼結ブロックを作製し、この焼結ブロックを旋盤加工によりシート状に加工する方法である。２つ目は、該粉体を所定厚さに並べた状態で焼結する方法である。３つ目は、該粉体を流動パラフィン等の超高分子量ポリエチレンの融点よりも高い沸点の溶媒に分散させたいわゆるスラリーを、表面を離型処理している金属板上に所定厚さに塗布し、さらにその上にシートを被せた状態で超高分子量ポリエチレンの融点以上に加熱して焼結させる方法である。

多孔質体３の厚さは、０．０５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。製法等により多孔質体３の圧縮されたときの性質が異なるが、厚さが０．０５ｍｍ未満であれば、厚さ方向に変形したときの対象物３との密着性が得難くなり、厚さが３．０ｍｍを超えれば、多孔質体３の変形量が大きくなり過ぎるからである。より好ましい多孔質体３の厚さは、０．１ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。

多孔質体３を接着層により吸着面２ａに貼着する方法は、全ての吸引孔２１が完全に塞がれず、それらを通じた通気が確保されるような方法であれば特に制限されない。例えば、熱によって融着させる方法、多孔質体３における粘着面２ａの吸引孔２１に対応する部分を除いた部分にホットメルトシートを配して熱溶着させる方法、多孔質体３における吸着面２ａの吸引孔２１に対応する部分を除いた部分に両面テープを配して貼り合わせる方法、粘着剤を多孔質体３の全面に亘って斑点状に塗布して通気性を確保しながら貼り合わせる方法などを利用することができる。このように、多孔質体３と吸着面２ａとを接着する接着層としては、種々の構成のものを採用することができる。

さらに、本実施形態では、吸着面２ａの四隅の多孔質体３で覆われていない部分に、矩形板状のストッパー４が設けられており、これらのストッパー４が吸着面２ａから下方に突出している。

ストッパー４の吸着面２ａからの高さは、接着層および多孔質体３で規定される厚さと対象物５の厚さの合計（以下単に「合計厚さ」という。）以下であることが好ましく、合計厚さ未満であることがより好ましい。多孔質体３は厚さが不均一になっていることも想定されるので、多孔質体３を対象物５に全面に亘って確実に接触させるためには、吸着時に多孔質体３をある程度厚さ方向に変形させることが好ましいからである。例えば、ストッパー４の高さは、本実施形態のようにストッパー４が吸着領域２０の外側に配置されていてストッパー４と対象物５が接触しないように設計されている場合、あるいは対象物５の厚さが厚い場合には、多孔質体３の厚さよりも大きくてもよい。

また、ストッパー４の吸着面２ａからの高さは、接着層および多孔質体３で規定される厚さの７０％以上であることが好ましい。ストッパー４の高さが接着層および多孔質体３で規定される厚さの７０％未満であると、ストッパーによって規制しようとしている多孔質体３の変形量が大きくなりすぎてしまい、多孔質体３の塑性変形が起きやすくなる。

特に好ましいストッパー４の高さは、接着層および多孔質体３で規定される厚さの８０％以上である。

ストッパー４は、吸着ヘッド４の下降時に当該ストッパー４が他の部材に接触した場合でも、その他の部材と吸着面２ａとの間の隙間を確保するために、ヤング率が１０ＧＰａ以上のものが好ましく、５０ＧＰａのものがより好ましい。このような観点から、ストッパー４は、例えば、ステンレス、鉄、銅、アルミニウム等の金属やセラミックス材で構成されていることが好ましい。

以上説明した本実施形態の吸着装置１では、多孔質体３の厚み方向の変形をストッパー４で規制することができる。これにより、多孔質体３にかかる圧力を小さくすることができ、多孔質体３の塑性変形を抑制することができる。

ここで、ストッパー４の高さが接着層および多孔質体３で規定される厚さよりも小さい場合は、例えば、多孔質体３の中央に貫通孔を設け、この貫通孔内にストッパー４を配置してもよい。ただし、この場合は、多孔質体３がストッパー４とのレベル差以上に変形すると、ストッパー４が対象物５に当たってしまう。そこで、ストッパー４は、対象物５に当たらないように、本実施形態のように吸着領域２０の外側に配置されていていることが好ましい。

＜変形例＞
なお、前記実施形態では、矩形板状のストッパー４が吸着面２ａの四隅に配置されていたが、ストッパー４の数量および位置ならびに形状は、適宜選定可能である。例えば、吸着面２ａの周縁部に枠状のストッパーを設けてもよい。

また、ストッパー４は、吸着面２ａよりも当該吸着面２ａが面する方向に突出していればよく、必ずしも吸着面２ａに設けられている必要はない。例えば、ストッパー４を吸着ヘッド２の側面に、吸着面２ａよりも下方に張り出すように設けることも可能である。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これら実施例に何ら制限されるものではない。

（実施例１）
超高分子量ポリエチレン粉末（分子量５００万、嵩密度０．４７ｇ／ｃｍ³、平均粒子径１２０μｍ）を内径５００ｍｍ、高さ５００ｍｍの金型に充填し、これを金属製耐圧容器に入れ、容器内を１０００Ｐａまで減圧した。その後、容器内に加熱された水蒸気を導入することにより、容器内を１６０℃、６００ｋＰａとして５時間の加熱を行い、ついで徐冷を行って、円筒状の焼結ブロックを得た。この焼結ブロックを旋盤により２００μｍの厚さとなるようにカットして焼結シート体を切り出し、これをプレス機により１３０℃、３００ｋＰａで１時間プレスした。その後、焼結シート体を１００ｍｍ角にカットして多孔質体を作製した。ついで、この多孔質体の片面に、１９０℃に加熱したホットメルト接着剤（ヤスハラケミカル社製ヒロダイン）を４９０ｋＰａの圧力で均一に分散させながら吹き付け、斑点状の接着層を形成した。接着剤の塗布量を７ｇ／ｍ²とした結果、接着層の厚さは５μｍとなった。

厚さ２００μｍのＳＵＳ３０４板（ヤング率：１９０ＧＰａ）を１０ｍｍ角にカットし、４つのストッパーを作製した。

１００ｍｍ角の吸着面を有する吸着装置を用意し、その吸着装置の吸着面の４角に作製した４つのストッパーをエポキシ系接着剤で固定した。さらに、多孔質体がストッパーと干渉しないように、作製した多孔質体の４角を１０ｍｍ角で切り欠いた後に多孔質体を接着層により吸着装置の吸着面に貼り付け、多孔質体およびストッパーが吸着面に設けられた吸着装置を得た。

（実施例２）
厚さ１５０μｍのＳＵＳ３０４板を用いた以外は実施例１と同様にして、吸着装置を得た。

（実施例３）
厚さ２１０μｍのＳＵＳ３０４板を用いた以外は実施例１と同様にして、吸着装置を得た。

（実施例４）
多孔質体を作製する際に焼結ブロックを５００μｍの厚さとなるようにカットするとともに、厚さ５００μｍのＳＵＳ３０４板を用いた以外は実施例１と同様にして、吸着装置を得た。

（比較例１）
厚さ１２０μｍのＳＵＳ３０４板を用いた以外は実施例１と同様にして、吸着装置を得た。

（比較例２）
厚さ２４０μｍのＳＵＳ３０４板を用いた以外は実施例１と同様にして、吸着装置を得た。

（試験）
＜気孔率＞
実施例および比較例の吸着装置における多孔質体について、体積と重量から嵩密度を求め、超高分子量ポリエチレンの真密度を０．９３５ｇ／ｃｍ³として、｛１−（嵩密度／真密度）｝×１００の式から気孔率を算出した。その結果、いずれの多孔質体も気孔率は３５％であった。

＜接着層および多孔質体で規定される厚さ＞
実施例および比較例において、多孔質体を吸着装置に貼り付ける前に、いったん離型紙に貼り合わせ、その全体厚さを４角近傍部分でマイクロメータ（最小目盛０．００１ｍｍ）を用いて測定し、その４つの測定値の平均値を算出した。この測定値から離型紙の厚さを差し引いて、接着層および多孔質体で規定される厚さを求めた。

＜吸着試験＞
まず、何も作業していない初期状態で、実施例および比較例の吸着装置の吸着試験を行った。吸着試験では、１０Ｌ／ｍｉｎの吸引量で、厚さ１０μｍのアルミニウム箔をシワなく吸着できるかを確認した。

次に、耐久試験を行い、その後に上記と同じ吸着試験を行った。耐久試験は、多孔質体およびストッパーが設けられた吸着面に対して、面圧を５ＭＰａまで上昇させるプレスを１０００回行った。

実施例および比較例の吸着装置における接着層および多孔質体で規定される厚さ、ストッパーの高さ、ならびに吸着試験の結果を表１に示す。

表１から、実施例についてはいずれも問題なく吸着作業が可能であることが分かる。これに対し、比較例２では、ストッパーの高さが大きすぎるために吸着ができないことが確認された。また、比較例１では、初期は吸着作業が可能であるが、連続運転を想定した耐久試験後には多孔質体が塑性変形してしまった。これにより、通気性が大幅に低下して吸着ができなくなり、ストッパーを用いることによる効果が得られないことが確認された。

１吸着装置
２吸着ヘッド
２ａ吸着面
２０吸着領域
３多孔質体
４ストッパー
５対象物

Claims

対象物を吸着面に真空吸着する吸着装置であって、
前記吸着面に接着層を介して貼着された、樹脂からなる多孔質体と、
前記吸着面よりも当該吸着面が面する方向に突出するストッパーと、を備え、
前記ストッパーの前記吸着面からの高さは、前記接着層および前記多孔質体で規定される厚さと前記対象物の厚さの合計以下、前記接着層および前記多孔質体で規定される厚さの７０％以上である、吸着装置。
前記ストッパーは、前記吸着面における前記対象物が吸着されるべき吸着領域の外側に配置されている、請求項１に記載の吸着装置。
前記ストッパーは、ヤング率が１０ＧＰａ以上のものである、請求項１または２に記載の吸着装置。
前記樹脂は、超高分子量ポリエチレンである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸着装置。
前記多孔質体は、超高分子量ポリエチレン粉体が焼結させられることにより多孔質化されたものである、請求項４に記載の吸着装置。