專利名稱：真空吸頭、使用該真空吸頭的真空吸附裝置和工作臺的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于吸附及運送玻璃板、液晶顯示屏基板、樹脂板狀成形品、金屬薄板等吸附對象時的真空吸頭和通過一個或多個真空吸頭吸附吸附對象的真空吸附裝置及工作臺。
背景技術：
作為吸附對象的一例的液晶顯示屏，在兩張玻璃基板之間夾入粒狀的間隔基，在保持著間隙同時用粘接劑(密封劑)粘合周邊部而形成液晶顯示屏基板，在該基板的間隙注入液晶。用于各個顯示裝置的液晶顯示屏，按照其用途，顯示尺寸大不相同。特別是電視接收機用和監(jiān)視器用的液晶顯示屏年年大型化，用于液晶顯示屏的玻璃基板也有年年大型化并且薄型化的傾向。
多個液晶顯示屏基板通過分割大型母液晶顯示屏基板制造。在分割這種大型母液晶顯示屏基板制造液晶顯示屏基板的工藝流程中，為了在各個工序間吸附運送液晶顯示屏基板，使用真空吸附裝置。這種真空吸附裝置有一個或多個吸盤。液晶顯示屏基板是粘合兩張約0.5mm～0.7mm的薄板玻璃制成的，這種液晶顯示屏基板容易彎曲。因此，為運送特大型液晶顯示屏基板，必須使用多個吸盤吸附液晶顯示屏基板的各部位進行運送。
在此，說明現(xiàn)在的真空吸頭。在下述說明中以液晶顯示屏基板作為吸附對象的一例進行說明。圖1是發(fā)表于專利文獻1的現(xiàn)在的例1的吸盤的結構圖。該吸盤51由半球形的橡膠制的吸盤51a和連接于該吸盤51a上部的吸引管51b構成。該吸盤51不限于用于液晶顯示屏基板，而且以樹脂板狀成形品和金屬制薄板等作為吸附對象，廣泛用于吸附這些物件。可是，在用現(xiàn)有例1的吸盤51吸附液晶顯示屏基板時，玻璃面彎曲而在玻璃基板間的間隔中產(chǎn)生偏移，恐怕在液晶顯示屏基板中產(chǎn)生次品。
圖2是表示該發(fā)表于專利文獻1的吸盤61的結構的剖面圖。以該吸盤61作為現(xiàn)有例2。吸盤62是由感光樹脂材料制的圓盤形吸盤，在中央部設上下方向貫通的吸入口62c。還在該吸盤62的吸附面?zhèn)仍O多個凸部，外周邊部設置用于保持氣密、與凸部同高度的平臺面。該凸部經(jīng)光刻處理感光樹脂材料(AFP)而成。增強層63是粘合層，以使受到外力而不變形。磁片64是與吸盤62同徑的薄片。兩面粘接片65是用于粘合磁片64與增強層63的粘接片。在這些部件63～65上，在與吸入口62c對應的位置設孔Q。鐵制保持件66外徑與磁片64相同，在其中央部設置支持該保持部件本身用的支持部件66a。還在支持部件66a穿進吸引管67。吸引管67連接有沒圖示的真空泵。
把這樣形成的吸盤62壓接在平坦的液晶顯示屏基板上，通過吸入口62c進行抽真空。這樣，吸盤61能夠不使液晶顯示屏基板變形，用吸盤62吸附。吸盤62用軟質材料制成，因此，即使在液晶顯示屏基板上有一些彎曲吸附功能也高?？墒?，當使用上述現(xiàn)有例1的吸盤51或現(xiàn)有例2的吸盤61想運送大型的液晶顯示屏基板時，由基板的自重在液顯示屏基板上產(chǎn)生大彎曲。為了防止這樣的彎曲，必須在液晶顯示屏基板上提高吸盤的配置密度。
因此，考慮把大型液晶顯示屏基板放置于工作臺，向下一個工序移送液晶顯示屏基板。為了使運送機從工作臺上把大型液晶顯示屏用吸盤吸附并保持，必須在運送機上對應液晶顯示屏基板的形狀，以最適當?shù)拈g隔配置多個吸盤。此時，各吸盤的吸附高度必須保持在規(guī)定的精度。另外，當在液晶顯示屏基板的表面有起伏時，液晶顯示屏基板的吸附面的法線方向，因其部位不同而各異。因此，當多個吸盤的中心軸向全部固定在相同方向時，有可能產(chǎn)生吸盤與液晶顯示屏基板的間隔不能成為規(guī)定值或產(chǎn)生間隙造成吸附不良。
因此，以吸盤(以下隨該文獻稱為吸附盤)的中心軸向能夠隨吸附對象的表面變化的、即自由搖頭的吸附裝置為現(xiàn)有例3進行說明。圖3是表示發(fā)表于專利文獻2的真空吸盤的結構的剖面圖。該真空吸盤在吸附盤71的周圍配置墊72，使用支持棒74自由搖頭保持吸附盤71和墊72。在前端部為球形的支持棒74內(nèi)設置與真空泵連接的空氣通孔75a，同時，還在吸附盤71上設置空氣通孔75b。而且通過空氣通孔75b形成用吸附盤71和墊72圍成的空間S能夠排氣或吸氣。在空氣通孔75a內(nèi)安裝彈簧79，且插入滑閥77。而且，對滑閥77的尖端部安裝延伸到墊72的端面的傳感棒78。還把保持吸附盤71的支持體73的中心部挖通成球形，自由搖頭保持支持棒74的球部。
當使該吸附裝置接觸吸附對象時，傳感棒78就與吸附對象的表面接觸，滑閥77抵抗彈簧79的彈力，被向上提升。此時空氣通孔75a與75b連通，由真空泵抽出空間S的空氣。這樣，保持空間S為真空狀態(tài)。
另外，在真空吸附裝置設多個吸盤的例在專利文獻3中發(fā)表(沒圖示)。這是以母液晶顯示屏基板作為吸附對象的例。該真空吸附裝置吸附運送放置于工作臺的母液晶顯示屏基板。該真空吸附裝置的特征是設置傾斜調(diào)節(jié)器，能夠調(diào)節(jié)使多個吸盤與母液晶顯示屏基板的表面平行。
圖4表示發(fā)表于專利文獻3的現(xiàn)有例4中的真空吸附裝置80的結構的剖面圖。延設片81延伸設置在垂直于移動臺的移動方向，在其上安裝汽缸82。在延設片81的下方設置水平支持板83。在水平支持板83的下方與其平行安裝吸引固定部件84。汽缸82以兩根軸85作為導向棒，上下移動水平支持板83。4根軸86貫穿固定于吸引固定部件84的水平支持板83上。通過調(diào)節(jié)螺母88，經(jīng)由彈簧87調(diào)節(jié)吸引固定部件84自體的水平方向的均衡。還在吸引固定部件84的4個角部安裝4個傾斜調(diào)節(jié)器89。而且，在工作臺91上放置母液晶顯示屏基板90。
由這樣的結構，能夠通過每個傾斜調(diào)節(jié)器89調(diào)節(jié)吸引固定部件84相對工作臺91表面的間隔，這樣，把傾斜的吸引固定部件84調(diào)節(jié)為水平。吸引固定部件84內(nèi)部有空洞。在吸引固定部件84的下面安裝多個吸盤92。該吸盤92的結構與圖2所示的現(xiàn)有例2相同。
以下，說明預先平行固定工作臺91和多個吸盤92的方法。通過向工作臺91的表面驅動汽缸82，使吸引固定部件84下降。而且，把吸盤92設定在與工作臺面的間隔保持在1～2mm的位置。然后，把水平儀放在吸引固定部件84的上面，調(diào)節(jié)4個傾斜調(diào)節(jié)器89中的傾斜調(diào)節(jié)桿89a的下端位置，使吸引固定部件84成為水平。用沒圖示的位置檢測器檢測此時4個傾斜調(diào)節(jié)桿89a的下端位置，存儲在沒圖示的第一位置存儲器內(nèi)。
然后，把要吸附運送的母液晶顯示屏基板90放置在工作臺91上。而且，通過電機89b的驅動把吸引固定部件84定位，使吸盤92處于吸引固定母液晶顯示屏基板90的最合適的高度。用位置檢測器檢測此時的4個傾斜調(diào)節(jié)桿89a的下端位置，存儲在沒圖示的第二位置存儲器。
通過這樣的設定，在每次運送母液晶顯示屏基板90時，對新的母液晶顯示屏基板90，能夠自動定位吸盤92。當母液晶顯示屏基板90的厚度改變時，只要基于其值變更第二位置存儲器的值就可以。
專利文獻1特開平11-19838號公報；專利文獻2實開昭48-45064號公報；專利文獻3國際特許公開號WO 03/049909 A1。
發(fā)明要解決的課題運送玻璃基板時，如果玻璃基板的一邊尺寸是1m，設定起伏容許范圍，例如是2mm～20mm為理想。另外，吸附對象是粘合玻璃基板時，以其厚度是1.0mm～1.4mm為對象。保持運送這樣薄弱的粘合玻璃基板的真空吸附裝置，必須不能沖擊玻璃基板，能夠應對吸附對象表面的起伏。由于現(xiàn)有例2的吸盤沒有搖頭功能，因而不能夠應對大型玻璃基板表面的起伏。
現(xiàn)有例3的吸盤雖然是自由搖頭型，但是，是面向建筑材料和沖壓鋼板等吸附對象開發(fā)的。因此，這種吸盤不適合于吸附如液晶顯示屏基板那樣具有細微結構的吸附對象。
即，現(xiàn)有例3的吸盤雖然自由搖頭，但是，當頭(吸盤)傾斜時，保持傾斜不變。當要在該頭(吸盤)傾斜的狀態(tài)吸附液晶顯示屏基板時，吸盤不能完全追隨液晶顯示屏基板的吸附面，可能造成吸盤強壓吸附面。因此，在該液晶顯示屏基板中，在用現(xiàn)有例3的吸盤吸附液晶顯示屏基板的部位可能會造成微米級的間隙變化。另外，當吸盤不完全追隨吸附面而吸附液晶顯示屏基板時，在運送途中液晶顯示屏基板可能掉下。
在現(xiàn)有例4的真空吸附裝置80中，必須預先使多個吸盤92的吸附面的高度一致。另外，在真空吸附裝置80，必須用水平儀調(diào)整保持各吸盤92的吸引固定部件84的傾斜。在該真空吸附裝置80，沒設置獨立調(diào)整各個吸盤92高度的機構。因此，母液晶顯示屏基板90放置在工作臺91上時，由于其放置條件，使母液晶顯示屏基板90產(chǎn)生起伏和彎曲。而且，母液晶顯示屏基板90的表面與吸盤92的吸附面的間隙，在每個吸盤92上各異，吸附力產(chǎn)生差異。當為了減少吸附力差異而過強力按壓母液晶顯示屏基板90的表面時，可能會造成母液晶顯示屏基板90破損，或者母液晶顯示屏基板的兩張玻璃基板的間隙變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以上述現(xiàn)有問題為鑒，目的是提供一種真空吸頭，其能夠適用于玻璃板和半導體基板和陶瓷板等脆性材料基板、液晶顯示屏基板、樹脂板狀成形品、金屬薄板等從小型到大型的吸附對象，在吸附前和吸附中，即使吸附對象有起伏不平和彎曲，也能夠確實吸附吸附對象。還提供一種真空吸頭，其從吸附狀態(tài)放開吸附對象之后，即使吸盤傾斜，也能夠矯正其姿態(tài)向規(guī)定方向。還提供一種真空吸附裝置，其即使設置1個或多個上述吸頭，也不用精密調(diào)整吸盤的高度，能夠確實吸附被吸對象。另外，還提供一種真空吸附臺，其把至少一個上述吸頭以吸盤向上的狀態(tài)配置作為工作臺，用壓縮空氣確實使吸附對象上浮，定位之后吸附。
本發(fā)明第一方面所述的真空吸頭具有接觸吸附對象的吸附面、用于真空吸附的吸盤；在一端部保持吸盤、同時在吸盤內(nèi)設置吸排氣用的吸排氣孔的軸；限制軸的移動范圍、能微動地保持軸的具有筒形空間的殼體部；在殼體部內(nèi)、在殼體部的軸向以及與該軸向傾斜的方向自由微動地彈性支持軸的彈性支持部。
另外，上述軸具有設于殼體部內(nèi)的大致中間位置的凸臺形臺階部。殼體部具有在內(nèi)側有自由變形地保持彈性支持部件用的空間的筒形部；保留第一開口、封住筒形部一個端部的第一殼體蓋板；保留第二開口、封住筒形部的另一個端部的第二殼體蓋板。上述彈性支持部具有保持在第一殼體蓋板與臺階部之間的第一彈簧；保持在第二殼體蓋板和臺階部之間的第二彈簧。
上述第一彈簧和第二彈簧是螺旋彈簧，第一開口和第二開口的開口徑大于軸的外徑，小于第一彈簧和第二彈簧的外徑。
上述吸盤位于第二開口側，在吸盤處于無負荷狀態(tài)，第一彈簧的壓縮力大于上述第二彈簧的壓縮力。
上述吸盤具有使用板材的真空吸盤。該真空吸盤設置在其一面形成很多獨立的凸部和凹部的吸附部；在圍著吸附部的板材的外周位置形成的環(huán)形氣密部；成為排出吸附部的氣體的通路的槽部；具有向外排出槽部的氣體的開口。
上述吸盤具有圍攏真空吸盤、在真空吸盤接近吸附對象達到規(guī)定位置時從真空吸盤的周邊空間切斷外部空氣的裙墊。
上述吸盤用沒有凹凸的平的樹脂材料構成。
本發(fā)明第八方面所述的真空吸附裝置設置至少一個第一方面所述的真空吸頭，使真空吸頭接觸吸附對象的面進行真空吸附。
本發(fā)明第九方面所述的工作臺把第一方面所述真空吸頭以吸盤向上的狀態(tài)裝于底板上，使上述吸盤接觸吸附對象的吸附面，進行真空吸附。
上述工作臺還具有對吸附對象進行定位的定位機構。
發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的真空吸頭，由于軸在軸向及與該軸向傾斜的方向自由微動地被彈性支持(以下，稱該機能為自由追隨)，因而，吸盤能夠追隨吸附對象的表面。另外，即使在吸附對象上存在起伏不平，也能夠確實地吸住吸附對象。另外，不管吸附對象的形狀，能夠提高吸盤與吸附對象的表面的密接性。另外，根據(jù)本發(fā)明的真空吸附裝置，不需要對應吸附對象的大小精密調(diào)節(jié)吸盤的高度，能夠配置多個真空吸頭，能夠均勻保持各吸盤的吸力。另外，能夠對應吸附對象的表面狀態(tài)、材質、彎曲剛性改變吸盤的種類。能夠實現(xiàn)以吸盤向上折狀態(tài)配置多個吸頭、用壓縮空氣確實向上浮起吸附對象、定位之后吸附的真空吸附臺。


圖1是表示現(xiàn)有例1的吸盤的結構的剖面圖；圖2是表示現(xiàn)有例2的吸盤的結構的剖面圖；圖3是表示現(xiàn)有例3的吸盤的結構的剖面圖；圖4是表示現(xiàn)有例4的真空吸附裝置的結構的剖面圖；圖5是表示本發(fā)明的實施例中的真空吸頭的結構的局部剖面圖；圖6是表示本發(fā)明的實施例中的真空吸頭的結構的剖面圖；圖7是表示本發(fā)明的實施例中的真空吸頭的結構的分解立體圖；圖8是表示用于本實施例的真空吸頭的吸盤的一例的剖面圖；圖9是表示使用本實施例的真空吸頭的真空吸附裝置的示意圖；圖10是表示在本實施例的真空吸附裝置吸附有臺階的吸附對象的狀態(tài)的模式圖；圖11是表示在本實施例的真空吸附裝置吸盤的狀態(tài)變化的模式圖；圖12是表示使用本實施例的真空吸頭的工作臺的俯視圖；圖13是表示使用本實施例的真空吸頭的工作臺的側面圖；圖14是說明在本實施例的工作臺中定位動作的說明圖；圖15是表示在本實施例的工作臺使吸附對象上浮的狀態(tài)的模式圖。
具體實施例方式
參照

本發(fā)明的實施例的真空吸頭和真空吸附裝置。表示本實施例中的真空吸頭1的內(nèi)部結構的局部剖開圖示于圖5。沿真空吸頭1的中心軸的剖面圖示于圖6。表示真空吸頭1的構成零件的安裝關系的分解立體圖示于圖7。該真空吸頭1結構包括殼體部、吸附部、彈性支持部。如圖6所示，以沿著真空吸頭1的中心軸的方向為Z軸方向，上方向為一、下方向為十，進行說明。
殼體部具有殼體2、設置第一開口部的第一殼體蓋板3和設置第二開口部的第二殼體蓋板4。而且，在殼體2內(nèi)設置第一彈簧5和第二彈簧6，作為彈性支持部。第一和第二開口的開口徑為不使第一彈簧5和第二彈簧6露出殼體2外，能夠保持于殼體2內(nèi)側的值。該開口徑大于軸7的外徑，小于第一彈簧5和第二彈簧6的外徑。殼體部通過彈性支持部，能夠在Z軸方向以及從Z軸方向傾斜的方向移動吸附部，即自由追隨地保持吸附部。另外，殼體部通過第一彈簧5和第二彈簧6的彈力矯正軸7的姿勢為向著規(guī)定方向的狀態(tài)。
用圖5～7說明殼體部。殼體2是在一個端部一體形成法蘭部2a的圓筒形部件，其內(nèi)徑為D1。第一彈簧5和第二彈簧6的外徑為D2。用于第一彈簧5和第2彈簧6在殼體2內(nèi)部自由變形的間隙為d。此時，D1＝D2+2d。法蘭部2a是把殼體2固定于第二殼體蓋板4的部位，具有能設置固定用螺孔程度的厚度。另外，在法蘭部2a上設多個在真空吸附裝置安裝本發(fā)明的真空吸頭用的孔和螺孔。
第一殼體蓋板3，在其中央有第一開口。第一殼體蓋板3通過第一彈簧5和第二彈簧6，上下自由移動地保持軸7時，具有固定第一彈簧5的上部的功能。第一殼體蓋板3的最外徑與殼體2的圓筒部的外徑相同。第一殼體蓋板3通過螺釘固定在殼體2的上端面。在第一殼體蓋板3的內(nèi)側設環(huán)形凸起3a。第二殼體蓋板4如圖7所示，由兩片半圓板4b構成。第二殼體蓋板4在其中央，有與第一開口同軸的第二開口，在內(nèi)側設環(huán)形凸起4a。凸起3a限定第一彈簧5的上端位置與第一殼體蓋板3同軸。凸起4a限定第二彈簧6的下端位置與第二殼體蓋板4同軸。另外，第一殼體蓋板3的第一開口和第二殼體蓋板4的第二開口通過使軸接觸在其內(nèi)側而限制軸7傾斜。
以下，說明吸附部。吸附部的結構包括軸7、吸盤8、潤滑片9、制動板10、接頭部11。軸7以在一個端部保持吸盤8的狀態(tài)，在真空吸頭1接觸吸附對象時，給排吸盤8內(nèi)的空氣，或者開放吸盤8內(nèi)的負壓，或者噴射高壓空氣。為此，沿著軸7的中心軸線形成吸氣孔7b。軸7在臺階部7a的兩側接觸第一彈簧5和第二彈簧6的端部。另外，在軸7的另一個端面安裝如圖7所示的圓形的潤滑墊9和制動板10。
接頭部11是彎頭型或直型都可以，本例圖示彎頭型。該接頭部11如圖5所示有接頭11a和螺紋接頭11b。通過螺紋連接設于軸7的吸氣孔7b的上部的內(nèi)螺紋與螺紋接頭11b的外螺紋，把接頭部11連接在軸7上。
說明彈性支持部。作為彈性支持部的第一彈簧5和第二彈簧6是有相同外徑D2和內(nèi)徑尺寸的螺旋彈簧。為了保持第一彈簧5和第二彈簧5為圖6或圖6所示的狀態(tài)，以軸7為單體，通過施加反卷力，使第二彈簧6變形而擴大內(nèi)徑，然后，以該狀態(tài)從軸7的上部插入第二彈簧6，第二彈簧6通過臺階部7a之后，釋放反卷力，就能夠把第二彈簧6保持在正規(guī)的位置。在該狀態(tài)，如圖7所示把兩半狀態(tài)的第二殼體蓋板4螺釘緊固在殼體2的法蘭部2a。只需把第一彈簧5以原樣從軸7的上部裝入就能保持在正規(guī)位置。然后，形成對第一彈簧5和第二彈簧6加壓縮力(加壓)的狀態(tài)，把第一殼體蓋板3螺釘緊固在殼體2的上端面。這樣，能夠把第一彈簧5和第二彈簧6保持為加壓狀態(tài)。
另外，為了固定潤滑墊9和制動板10，把螺紋接頭11b螺紋連接在軸7的吸氣孔7b就可以。當在這種狀態(tài)組裝各部件時，形成第一彈簧5的加壓大于第二彈簧6的加壓。因此，第一彈簧5抵抗加壓的復原力起作用，能夠使軸7靠向第二開口側。即，在吸附對象不與吸盤接觸的狀態(tài)、吸盤不吸附吸附對象的狀態(tài)和通過吸盤噴出空氣不使吸附對象上浮的狀態(tài)(以下稱為無負荷狀態(tài))，相對殼體2能夠把吸盤8的Z軸方向的位置設定為待機位置。但是，軸7向+Z軸方向過度的移動，通過制動板10接觸第一殼體蓋板3的上面而限制。由該位置在-Z軸側吸盤8與吸附對象接觸時，軸7向-Z軸方向移動。
另外，在圖5～圖7中，第一殼體蓋板3和殼體2和第二殼體蓋板4作為單獨零件構成。但是，作為殼體部的結構，只要能夠保持彈性支持部的變形自由度，就不應該局限于該結構。例如，法蘭部在上部(殼體的一端)，中央，下部(殼體的另一端)都可以。在使法蘭位于與本實施例不同位置時，第二殼體蓋板4和殼體2，在與殼體2的圓筒部重合的部分設固定用的螺孔，用螺釘固定。另外，第一殼體蓋板3和殼體2也可以作為一體構成。由于構成一體，能夠減少零件個數(shù)和組裝工時。另外，殼體部也可以是由通過第一和第二開口的中心的平面一分為二的結構。另外，第一彈簧5和第二彈簧6的裝入方法也不局限于上述的方法。
吸盤8的外徑小時，可以以臺階部7a為分界，從軸7的上部插入第一彈簧5，從軸7的下部插入第二彈簧6。另外，在軸7上用螺釘自由裝拆吸盤8時，在軸7穿進第二彈簧6和第二殼體蓋板4之后，再把吸盤8安裝在軸7上。吸盤8安裝在軸7上，另外例如也可以粘接劑粘接、焊接。此時，可以在吸盤8安裝之前，在軸7穿進第二彈簧6和第二殼體蓋板4。軸7的形狀也不一定局限于圖5和圖6所示的方式。例如，取代同時加工具有臺階部7a的軸7本體，在構成軸7的管部穿上E形環(huán)或O形環(huán)，可以在這些環(huán)上保持第一彈簧5的下端和第二彈簧6的上端。另外，為了限制軸7的+Z軸向的移動，設置薄板的制動板10，然而也可以在該部分穿上E形環(huán)或O形環(huán)。另外，作為接頭部11，使用通用接頭11a和螺紋接頭11b，然而也可以使用有另外結構的連接零件。
另外，由于彈性支持部使用接觸于臺階部7a上下的螺旋彈簧，即使施加過大的負荷，也能夠防止第一彈簧5和第二彈簧6伸長塑性變形。另外，第一彈簧5和第二彈簧6是卷成有中心的螺旋形或圓形的彈簧，因此，與使用其他形狀的彈簧相比，能夠使軸7更容易位于殼體2的中心軸位置。
進而，第一彈簧5和第二彈簧6的內(nèi)徑和外徑尺寸不限于相同尺寸。按照諸條件可以適當變更第一彈簧5和第二彈簧6的彈簧長度和彈簧常數(shù)。這樣，能夠調(diào)節(jié)吸盤8接觸吸附對象的力和保持吸附對象的力。在本實施例，作為第一彈簧5和第二彈簧6使用金屬螺旋彈簧，然而，也可以使用橡膠或樹脂制的彈性部件。
另外，吸盤的結構按照其用途有各種各樣。吸附一般的基板和沖壓加工品的場合，可以使用如圖1所示的吸盤51。另外，吸附粘合兩張玻璃基板的顯示屏基板的場合，必須不發(fā)生在兩張玻璃基板間的間隔基偏移。此時，使用如圖2所示的吸盤61。在多個部位吸附更大型的粘合玻璃基板的場合，也使用多個這種吸盤61。此時，當各吸盤存在安裝公差或者各吸頭相對吸附對象傾斜時，在各吸盤與吸附對象之間就產(chǎn)生間隙。為此，如果要使吸盤的吸附面全部接觸吸附對象進行吸附時，會發(fā)生強力按壓吸附對象的部分。此時，真空吸頭1通過后退軸7，緩和按壓吸附對象的力，因而，不使吸附對象破損，能夠確實吸附。另外，吸盤本體上下順滑地移動，因此，沒有必要使無負荷狀態(tài)中的吸盤的高度一致。
用圖8說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的吸盤8的結構。該吸盤8構成包括真空吸盤31和裙墊32。真空吸盤31是用兩面粘接片35a粘合吸盤33和增強層34的多層結構。吸盤33具有周邊平面的氣密部33a和形成多個凹凸部的吸附部33b。
吸盤33是由感光性樹脂材料形成的圓盤，其中央部設置開口33d，作為上下貫通的吸引口36的一部分。氣密部33a是感光性樹脂材料沒被刻蝕的吸盤的外周區(qū)域。還在氣密部33a的內(nèi)周側，作為新的凹部形成環(huán)形槽33c。還在吸盤33的中心設開口33d。這些槽與開口33d連通，成為排出存在于凹部的空氣時的通路。增強層34是使構成吸盤33的感光性樹脂材料不因受外力而變形的粘合層。
裙墊32是一體成形平板部32a和環(huán)形部32b以及裙部32c的橡膠成形品。平板部32a是通過兩面粘接片35b保持真空吸盤31的圓盤形保持部件，其直徑充分大于真空吸盤31的外徑。在該平板部32a的中心也設開口，與真空吸盤31的開口連通，形成吸引口36。環(huán)形部32b是隔著規(guī)定的間隙，圍攏著真空吸盤31在平板部32a的外緣部分形成為壁厚環(huán)形的部分。另外，環(huán)形部32b形成使真空吸盤31比環(huán)形部32b向下凸出。環(huán)形部32b的下面位于由真空吸盤31的下面向-Z軸方向。裙部32c是以環(huán)形部32b為根基，向面對脆性材料基板的方向擴展成圓錐形的薄料環(huán)形橡膠部件。
裙墊32在吸附吸附對象時，起擴大在吸附部周邊的排氣空間，增大真空吸盤31與吸附對象的可吸附的間隔的作用。裙部32c由于其壁薄，因此，當吸盤8接近吸附對象時，外周部接觸發(fā)生變形。這樣，裙墊32的裙部32c通過與吸附對象接觸，發(fā)揮切斷從外界流入的空氣的密封功能。
在環(huán)形部32b設縫隙32d，用于在裙外部和裙內(nèi)部之間泄漏空氣。當吸附對象是粘合基板時，縫隙32d防止在吸附基板時基板發(fā)生局部變形。該縫隙32d，例如對成形后的裙墊32切開一部分而形成。只要縫隙32d是在裙部32c與吸附對象接觸，直到真空吸盤31接觸吸附對象之期間能維持內(nèi)部空間為負壓狀態(tài)、且不妨礙真空吸盤31吸附吸附對象的大小的通孔就可以。
與圖2所示的現(xiàn)在例2的吸盤相比，圖8所示的吸盤8通過附加裙部，擴大接觸面積，容易追隨吸附對象即脆性材料基板的表面的傾斜和起伏不平。這樣，本申請的真空吸頭能夠更容易追隨脆性材料基板表面的傾斜和起伏不平而傾斜。因此，在即將吸附脆性材料基板之前，能夠在吸盤33的周邊早期且穩(wěn)定形成負壓。
另外，在圖5～圖7中，表示作為吸盤，安裝圖8所示的吸盤8的例，然而根據(jù)吸附對象的材料、結構、形狀，也可以安裝圖1或圖2所示的吸盤。例如，一般的基板、沖壓加工品的場合，使用圖1的吸盤51就可以。另外，如液晶顯示屏基板、粘合玻璃基板和粘合塑料基板的場合，為了防止兩張基板間的間隙變化，使用圖2的吸盤61和圖8的吸盤8。
說明使用如上述構成的真空吸頭1吸附運送大型吸附對象的場合的動作。圖9表示安裝多個真空吸頭1的真空吸附裝置40的一例。在卡盤臺41按照吸附對象的大小固定多個角鋼42a、42b、42c、42d。而且，對各個角鋼42按照吸附對象的大小，成一列安裝多個真空吸頭1。在吸附對象的表面有起伏不平時，吸頭1也能夠自由追隨移動，因而，沒有必要設置如在現(xiàn)有例4所述的確定高度的機構而分別進行吸頭的高度調(diào)節(jié)。因此，吸頭的安裝調(diào)整操作容易。
圖10表示用安裝了多個真空吸頭1的真空吸附裝置40吸附有臺階的吸附對象的一側。在吸附面有小的臺階(水平錯開)那樣的吸附對象的場合，吸盤按照吸附對象的表面形狀上下移動追隨吸附對象的表面，因此，能夠確實吸附吸附對象。另外，吸附對象小的場合，可以在真空吸附裝置40上只設一個真空吸頭。
在使用多個吸盤8吸附大型吸附對象向上提起時，有時會在大型吸附對象上產(chǎn)生起伏不平。此時，吸盤8的姿態(tài)的變化示于圖11。圖11(A)是表示吸附前的真空吸頭1的狀態(tài)的剖面圖。如上所述，表示由第一彈簧5的彈力吸盤8下降到最下端的狀態(tài)。在該狀態(tài)，圖9所示的全部真空吸頭1中的吸盤8的高度在Z軸向對齊，吸頭8的傾斜也由于彈簧的特性成為大體對齊的狀態(tài)。
然后，全部真空吸頭1接近放置在沒圖示的工作臺上的吸附對象，于是，各吸盤8緊密接觸于吸附對象。真空吸頭1的下降量大的場合，如圖11(B)所示，各吸盤8向-Z軸向大幅后退。在吸附對象上有大的起伏的場合或者即使吸附對象的表面多少傾斜一點，也通過軸7自由追隨移動可對應，各吸盤保持理想的吸附力。
接著，考慮從工作臺向上提起吸附對象，向其他場所運送的場合。當吸附大型吸附對象運送時，在運送途中，吸附對象因自重發(fā)生彎曲。特別當大型吸附對象由吸頭主要吸附中央部被保持時，吸附對象的外周容易向下彎曲。此時，外周部分中的吸附對象表面的法線會偏離真空吸頭1的中心軸方向。
考慮使用如圖2所示的沒有搖頭功能的吸盤61的場合。在該場合，吸盤62與吸附對象的表面緊密接觸之后，如果吸附對象的一部分表面傾斜，吸盤62與吸附對象表面的平行度被破壞，就不能保持在吸盤62中的真空。但是，在使用本實施例中的真空吸頭1的場合，由于吸盤62自由追隨，因而配置在吸附對象外周部的吸盤62相對吸附對象表面的傾斜能夠自由追隨。因此，吸盤62的吸力被保持住。
另外，本實施例的真空吸頭，吸附吸附對象之前以及結束吸附釋放吸附對象之后，不像現(xiàn)有例3的吸盤那樣原樣保持傾斜狀態(tài)不動。通過吸頭內(nèi)部的彈簧的復原力使吸盤的姿態(tài)復原為吸附面大體向正下方的狀態(tài)。因此，在下次吸附吸附對象時，不會損傷吸附對象，不會造成吸附不良。
在只使用如圖8所示的吸盤8的場合，當吸盤33與吸附對象的表面緊密接觸時，裙部32c有時無助于吸力。在該狀態(tài)，當吸附對象的一部分表面傾斜時，吸盤33與吸附對象表面的平行度被破壞，不能夠保持住吸盤33中的真空?？墒?，在使用本實施例的真空吸頭1時，用第一彈簧5和第二彈簧6支持的軸7，即使吸附對象表面局部傾斜，也能夠容易追隨吸附對象表面的傾斜。因此，能夠牢固地保持吸附對象。圖11(C)表示這樣的狀態(tài)。也就是吸盤33本體追隨吸附對象的彎曲而傾斜。
另外，軸7的容許傾斜角由軸7的外徑和第一殼體蓋板3以及第二殼體蓋板4的內(nèi)徑?jīng)Q定。軸7的傾斜彈力比軸7的軸向的伸長力或壓縮力小。這就意味著吸盤8能夠柔軟對應吸附面的傾斜。另外，本實施例的真空吸頭1在結束吸附放開吸附對象之后，不像現(xiàn)有例3的吸盤那樣原樣保持傾斜狀態(tài)不動，而是通過吸頭內(nèi)部的彈簧彈力使吸盤的姿態(tài)復原為吸附面大體向正下方的狀態(tài)。因此，在下次吸附吸附對象時，不會損傷吸附對象，不會造成吸附不良。
另外，本實施例的真空吸頭1，其軸7能在軸向移動，也能夠搖頭動作，并且，通過吸頭內(nèi)部的第一彈簧5和第二彈簧6的彈力，使吸盤的姿勢從搖頭的狀態(tài)復原為向規(guī)定方向的狀態(tài)。因此，不適宜在現(xiàn)在的真空吸附裝置使用的吸盤，也能夠對應吸附對象的性質使用。特別是圖2所示的吸盤61能夠適當利用。
另外，本實施例的真空吸頭1，其特征如前所述，用兩個彈簧保持著其軸7。吸盤8處于無負荷狀態(tài)時，必須保持軸7在殼體2內(nèi)的規(guī)定位置。假如考慮第一彈簧5和第二彈簧6用一個彈簧實現(xiàn)其功能的場合，為在吸盤8處于無負荷狀態(tài)時，必須保持軸7在殼體2內(nèi)的規(guī)定位置。一個彈簧的兩端部中，把一端固定在殼體2的內(nèi)部，把另一端固定在軸7的外周部就可以。關于該固定，使用焊接或者把螺絲的端部折彎，把其端部壓入殼體2的內(nèi)部和軸7的外周部就可以。根據(jù)本實施例，只是把兩個彈簧插入，不固定彈簧的端部，就能夠把軸7保持在規(guī)定位置。另外，通過用兩個彈簧夾住臺階部7為前提變更各個的彈簧常數(shù)，就能夠自由設定軸7相對殼體2的初始位置。以這樣的思考設置兩個彈簧，從組裝工時的意義方面，從容易設定軸7的初始位置方面效果都大。
以下，說明本發(fā)明的實施例中的工作臺。該工作臺把吸頭以吸盤向上的狀態(tài)，在工作臺上配置多個，從下方支承吸附對象。這些吸附對象例如是母粘合基板110。該工作臺100的俯視圖示于圖12、側面圖示于圖13。
工作臺100，在作為基部的底板101上，吸盤向上以規(guī)定規(guī)則的間隔配置多個真空吸頭1。在真空吸頭1的吸附部安裝圓盤形吸盤103。吸盤103，在其中央部設上下方向貫通的排氣孔104，但是形成在吸附面上沒有凹凸的形狀。吸盤103由樹脂材料制成，例如使用高級工程塑料。排氣孔104與沒圖示的泵連接，適當噴出空氣或者進行抽真空。
另外，在基板101上，垂直且沿著基板101的x和y方向的一個端面，以規(guī)定間隔排成一列安裝多個基準銷102。另外，在對放置在吸盤103的母粘合基板110定位時，必須使母粘合基板110與基準銷102接觸。為此，具有多個推進器105。在推進器105的前端部安裝輥106，其與母粘合基板110的端面接觸。另外，基準銷102也可以具有與輥106相同的零件。
用圖14說明使用工作臺100的基板的定位動作。當母粘合基板110由運送機器手放置在工作臺100上時，由各個吸盤103的中央的排氣孔104噴出空氣，用噴出的空氣使母粘合基板110向上浮起。上浮的母粘合基板110，通過推進器105接觸x和y方向的基準銷102被定位。定位完成就停止噴出空氣，使母粘合基板110下降，放置在吸盤103上。當母粘合基板110被放置于吸盤103上時，就通過排氣孔104由沒圖示的真空泵進行真空吸引，被保持在吸盤103上。當母粘合基板110吸附盤103吸引保持時，輥106返回原狀態(tài)。
在定位動作時由吸盤103噴出的空氣，如圖14的箭頭所示，沿母粘合基板110的表面流動。此時，由于吸盤103的表面是沒有凹凸的平面墊，因而，紊流成份少，空氣流穩(wěn)定。因此，母粘合基板110處于無振動穩(wěn)定向上浮的狀態(tài)。
為了表示在本實施例的工作臺上使吸附對象、即基板向上浮的不規(guī)則狀態(tài)，夸張基板的彎曲制成的模式圖表示于圖15。現(xiàn)在，在基板定位時，通過噴出空氣形成母粘合基板110與工作臺之間的間隙，使母粘合基板110向上浮。此時，由于噴出空氣使母粘合基板110上浮，因此，在母粘合基板110發(fā)生彎曲和起伏。此時，母粘合基板110的下面?zhèn)鹊幕迮c工作臺局部接觸，會對下面?zhèn)鹊幕灞砻嬖斐蓳p傷。另外，當母粘合基板110在定位動作中與工作臺接觸時，會發(fā)生一些位置偏移。因此，也有對基板不能高精度定位(調(diào)直)的問題。
本發(fā)明的真空吸頭1，軸7在Z軸方向以及與Z軸傾斜的方向能夠微動地被彈性支持。因此，在使用真空吸頭1的工作臺100中，如圖15所示，由于空氣噴出產(chǎn)生的伯努力效應，在軸7的傾斜容許范圍內(nèi)，吸盤103完全追隨母粘合基板110的彎曲和起伏。而且，在基板定位時，保持母粘合基板110與吸盤103之間一定的間隙使吸盤103上下動，基板110移動到規(guī)定的位置。從排氣孔104噴出的空氣形成向吸盤103的外周的層狀流，能夠保持母粘合基板110和吸盤103的間隙一定，因此，能夠防止對母粘合基板110的背面造成損傷，能夠保持穩(wěn)定上浮的狀態(tài)。
由于以這樣穩(wěn)定的狀態(tài)進行定位，因而，母粘合基板110以無偏移高精度被穩(wěn)定定位。當完成定位的母粘合基板110被放置在吸盤103上時，由于真空吸頭1自由追隨，因而，按照由上述的伯努利效應產(chǎn)生的壓力差，對母粘合基板110的表面的傾斜自由追隨。因此，對放置的母粘合基板110不會施加多余的應力。由之后的由真空泵的真空吸引也能夠在吸盤103上確定吸引保持母粘合基板110。
另外，使用本實施例的真空吸頭的工作臺100，在定位前放置母粘合基板110時和在定位之后再放置時，即使是母粘合基板110吸附前或是結束吸附放開母粘合基板后，都能夠使真空吸頭的吸附面返回大體向正上方的狀態(tài)。因此，得到在下次放置母粘合基板110時不損傷母粘合基板110和不引起吸附不良的效果。
另外，工作臺100對應基板的尺寸，具有至少一個真空吸頭1就可以。具有多個真空吸頭時，如圖12所示配置成網(wǎng)眼狀或格子狀為理想。另外也可以采用提高基板的外周部配置密度、降低其他部位配置密度的方法。另外，在上述的工作臺上再設置定位手段的定位裝置，在平板顯示器制造流程和半導體元件制造流程中，作為搬入基板前的預調(diào)節(jié)裝置使用極為有效。
另外，真空吸頭1，真空吸附裝置40，工作臺100，其環(huán)境氣體不僅是空氣，也能夠使用氮氣等惰性氣體或活性氣體。因而，如圖14和圖15所示，由運送機器人把母粘合基板110放置在工作臺上時，由吸盤103的中央排氣孔噴出的氣體，選擇使用對應其目的的性質的氣體。
另外，真空吸頭1、真空吸附裝置40、工作臺100，以水平放置吸附對象的例進行了說明，但不限于這種狀態(tài)，吸附對象即使是直立的狀態(tài)，傾斜的狀態(tài)和通過把支持和運送吸附對象的機構最優(yōu)化，能夠適用而產(chǎn)生本發(fā)明的效果。
作為應用本發(fā)明的真空吸頭1、真空吸附裝置40和工作臺100的吸附對象包括樹脂制的板狀成形品、金屬制的薄板。例如還有玻璃板、燒結材料、陶瓷、單晶硅、蘭寶石、半導體晶片、陶瓷基板等的脆性材料基板。作為這樣的脆性材料基板，包括單板或者粘合基板，包括形成回路圖形和電極的、帶金屬膜和樹酯膜的基板。
作為上述脆性材料基板的具體的用途，例如有液晶顯示屏、等離子顯示屏、有機EL顯示屏等平板顯示器用板。
產(chǎn)業(yè)利用的可能性本發(fā)明的真空吸頭不但用于作為吸附對象的玻璃板、使用玻璃基板的液晶顯示板、使用塑料基板的液晶顯示板等平板顯示器件的吸附運送，而且也能夠利用于半導體、陶瓷板、樹脂板狀成形品、金屬制薄板等的運送領域。容易進行吸盤的高度調(diào)整操作，特別也能夠吸附有起伏的板材，表面有臺階的板金和沖壓加工板。另外，把本發(fā)明的至少一個真空吸頭以吸盤向上的狀態(tài)配置，構成真空吸附臺，由通氣口噴出壓縮空氣，這樣就能夠確實地把吸對象上浮定位，并且吸附。
權利要求
1.一種真空吸頭，其特征在于，具有接觸吸附對象的吸附面、用于真空吸附的吸盤；在一方端部保持上述吸盤、同時在上述吸盤內(nèi)設置吸排氣體用的吸排氣孔的軸；限制上述軸的移動范圍而能夠微動地保持該軸的具有筒形空間的殼體部；在上述殼體部內(nèi)、在上述殼體部的軸向和與該軸向傾斜的方向自由微動地彈性支撐上述軸的彈性支持部。
2.如權利要求1所述的真空吸頭，其特征在于，上述軸具有設于上述殼體部內(nèi)的大致中間位置的凸臺形臺階部；上述殼體部具有在內(nèi)側有自由變形地保持上述彈性支持部件用的空間的筒形部；保留第一開口、封住上述筒形部的一個端部的第一殼體蓋板；保留第二開口、封住上述筒形部的另一個端部的第二殼體蓋板；上述彈性支持部具有保持在上述第一殼體蓋板與上述臺階部之間的第一彈簧；被保持在上述第二殼體蓋板與上述臺階部之間的第二彈簧。
3.如權利要求2所述的真空吸頭，其特征在于，上述第一彈簧和上述第二彈簧是螺旋彈簧；上述第一和第二開口的口徑大于上述軸的外徑，小于上述第一彈簧和上述第二彈簧的外徑。
4.如權利要求2所述的真空吸頭，其特征在于，上述吸盤位于上述第二開口側；在上述吸盤處于無負荷狀態(tài)，上述第一彈簧的壓縮力大于上述第二彈簧的壓縮力。
5.如權利要求1所述的真空吸頭，其特征在于，上述吸盤具有使用板狀部件的真空吸盤，其設置在其一面形成很多獨立的凸部和凹部的吸附部、在圍著上述吸附部的上述板材的外周位置形成的環(huán)形氣密部、成為排出上述吸附部的氣體的通路的槽部、向外排出上述槽部的氣體的開口。
6.如權利要求5所述的真空吸頭，其特征在于，上述吸盤具有圍攏上述真空吸盤、在上述真空吸盤接近吸附對象達到規(guī)定位置時從上述真空吸盤的周邊空間切斷外部空氣的裙墊。
7.如權利要求1所述的真空吸頭，其特征在于，上述吸盤用沒有凹凸的平的樹脂材料構成。
8.一種真空吸附裝置，其特征在于，至少具有一個真空吸頭，使上述真空吸頭接觸吸附對象的面進行真空吸附，該真空吸頭具有接觸吸附對象的吸附面、用于真空吸附的吸盤；在一方端部保持上述吸盤、同時在上述吸盤內(nèi)設置吸排氣體用的吸排氣孔的軸；限制上述軸的移動范圍而可微動地保持該軸的具有筒形空間的殼體部；在上述殼體部內(nèi)、在上述殼體部的軸向和與該軸向傾斜的方向自由微動地彈性支持上述軸的彈性支持部。
9.一種工作臺，其特征在于，把真空吸頭以上述吸盤向上的狀態(tài)設于底板上，把吸附對象的吸附面接觸上述吸盤而進行真空吸附，該真空吸頭具有接觸吸附對象的吸附面、用于真空吸附的吸盤；在一方端部保持上述吸盤、同時在上述吸盤內(nèi)設置吸排氣用的吸排氣孔的軸；限制上述軸的移動范圍而可微動地保持該軸的具有筒形空間的殼體部；在上述殼體部內(nèi)、在上述殼體部的軸向和與該軸向斜傾的方向自由微動地彈性支持上述軸的彈性支持部。
10.如權利要求9所述的工作臺，其特征在于，還具有對上述吸附對象進行定位的定位機構。
全文摘要
本發(fā)明的真空吸頭也能夠適用于大型的液晶顯示屏，即使吸附對象上存在起伏和彎曲，也能夠確實地吸附吸附對象。在吸頭內(nèi)設軸保持吸盤，通過吸孔給排吸盤內(nèi)的氣體。殼體通過第一和第二彈簧對軸向移動自如地保持軸。吸盤由彈簧彈性支持，因而，能夠確實地吸附有起伏和彎曲的吸附對象。該真空吸頭可用于真空吸附裝置和工作臺上。
文檔編號B25B11/00GK1882425SQ20048003424
公開日2006年12月20日 申請日期2004年11月19日 優(yōu)先權日2003年11月21日
發(fā)明者西尾仁孝 申請人:三星鉆石工業(yè)股份有限公司