专利名称：工件吸附头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种工件吸附头，尤其涉及用于吸附轻量且微小的工 件、或使吸附的工件脱离并将其载置到工件载置面上的工件吸附头， 该工件吸附头结构简单且操作性及可靠性优良。
背景技术：
正确且可靠地吸附从几百pm到几mm那样量级大小的轻量且微 小的工件、或使吸附的工件可靠地脱离并将其正确且可靠地载置到工 件载置面上并非易事。在以这种量级大小的轻量构成微小的工件的情 况下，除重力之外，也不能忽视静电力和表面张力，这是因为，在仅 单纯地加上或者减去把持力和真空吸附力的通常的方法中，不易将工 件脱离或安装到载置面上，并且不容易与工件的尺寸相匹配地制作吸 附部，使其与工件的位置、形态相配合地精密地定位。过去，作为以将这样轻量且微小的工件吸附或脱离、以及以向载 置面载置为目的的工件吸附头或者工件吸附装置，有记载在日本特开 平5—235594号公报和日本特开2003 — 165083号公报中的装置。前者的装置为了可靠地进行电子部件的脱离，在吸附头的负压室 的内部安装有推压块。该推压块在负压室的负压解除时，其下端的推 压部从头的吸引口进出，通过推动被吸附在吸附面的工件，帮助工件 从吸附面脱离。但是，该装置不具备使吸附面模仿工具载置面的模仿 机构。另外，后者的装置是将吸附喷嘴按压在薄且微小的电子部件等工 件上，减小在吸附该工件、或将吸附的工件安装到基板上时的冲击负 荷，防止工件的破裂与缺损为目的，在吸附喷嘴主体、和收容并安装 该吸附喷嘴主体的保持部之间配设盘簧(第1缓冲机构)，并且在吸 附喷嘴主体的内部设置有薄壁部(第2缓冲机构)。该薄壁部(第2缓冲机构)是将吸附喷嘴主体的前端部的喷嘴尖端与根部的被称作喷 嘴中间部的部分之间特别地构成薄壁结构，由此，在将喷嘴尖端压到 工件上，并吸附该工件或者将吸附的工件安装到基板上时，首先，薄 壁部(第2缓冲机构)挠曲，其次，由于盘簧(第1缓冲机构)根据 压附力的大小而挠曲，所以能够缓和或防止出现上述那样的冲击负荷 的发生、工件的破裂和缺损。但是，后者的装置不具备用于使吸附工件从喷嘴尖端可靠地脱离的机构，并且，其薄壁部(第2缓冲机构)为了减小吸附喷嘴被压到工件上时的冲击负荷，并防止工件的破裂与缺损，虽然能够向喷嘴尖端的轴向挠曲，但是在喷嘴尖端的前端面上形成的工件吸附面的面积原本就很小的方面来看，发挥工件吸附面模仿工件载置面的倾斜的模仿功能的机构不会如当初期望那样起作用。作为具备使工件吸附面模仿工件载置面的倾斜的模仿功能的工件吸附装置，有记载在日本实公昭50—14070号公报中的装置。但是，该装置并不是将上述的以几百pm到几mm那样量级大小的轻量且微小的工件作为吸附和安装的对象物，且没有为此目的而特别地采取措施。专利文献l:日本特开平5—235594号公报 专利文献2:日本特开2003 — 165083号公报 专利文献3:日本实公昭50—14070号公报发明内容本发明为了解决现有的工件吸附头或工件吸附装置所具有的上 述那样的问题点而提供一种工件吸附头，为了吸附轻量且微小的工 件、或使吸附的工件脱离并将其载置到工件载置面上而被使用，该工 件吸附头能够在模仿工件载置面的倾斜的同时，正确且可靠地吸附工 件，并使吸附的工件可靠地脱离，以使其正确且可靠地载置到工件载 置面上，不会对工件造成损伤，并且，结构简单且操作性及可靠性优 良。上述那样的课题，可通过本申请的各技术方案中记载的下面那样的发明来解决。即，技术方案1中记载的发明是关于一种工件吸附头， 为了吸附轻量且微小的工件、或使吸附的工件脱离并将其载置到工件 载置面上而被使用，其特征在于，具有基台部；工件吸附部；和连 接上述基台部和上述工件吸附部的模仿机构部，该基台部、工件吸附 部和模拟机构部由一体结构物形成，上述基台部具有用于将上述工件 吸附头自体安装到头驱动机构上的安装面，上述工件吸附部具有用于 吸附工件的工件吸附面、和设置在其内部并通过吸气孔在上述工件吸 附面上开口的负压室，上述模仿机构部为容易弹性变形的结构，通过 在3维空间内适当挠曲，而起到使上述工件吸附面模仿上述工件载置 面的倾斜的作用。由于该工件吸附头如上所述地构成，所以能够模仿工件载置面的 倾斜，并能够正确且可靠地吸附工件，并且，能够将工件正确且可靠 地载置到工件载置面上。由此，能够将工件相对于工件载置面正确且 可靠地进行安装或脱离，而且，因为不对工件施加过大的应力，所以 不会损伤工件。进而，该工件吸附头由一体结构物形成，因此结构简单，其操作 也根据模仿机构部的动作而不需要转动操作，变得简洁且单纯，操作 性和可靠性优良。根据优选实施方式，在该工件吸附头的负压室中收容有工件推压 块，该工件推压块具有销部，该销部插通吸气孔并越过工件吸附面而 出没。根据该结构，例如，当将吸附的工件载置于工件载置面时，当负 压室的负压解除时，因为工件推压块的销部在解除重力或负压的同 时，在向正压转换的压力地作用下，对越过工件吸附面而突出的工件 进行推压，所以能够使工件可靠地脱离工件吸附面。从而，该工件吸 附头在模仿工件载置面的倾斜的同时，并且在销部推动吸附的工件而 使其可靠地脱离的同时，能够将其正确且可靠地载置到工件载置面 上，而不会产生工件位置偏离。并且，在吸附工件时，在模仿工件载 置面的倾斜的同时，并且在销部推动工件的同时，能够将其进一步正 确且可靠地吸附到工件吸附面上，不会产生工件位置的偏离。根据其它的优选实施方式，该工件吸附头的模仿机构部的容易弹 性变形的结构，具有多个弯曲的弹性脚片，该多个弯曲弹性脚片将基 台部和工件吸附部在多个位置分别连接，对作用于工件吸附面上的全 方位的外力，能够使工件吸附面产生同样的位移。根据该构成，用极其简单的构成可以得到模仿机构部的容易弹性 变形的结构。并且，模仿机构部的控制变得简单。根据另外的其它优选实施方式，该工件吸附头的基台部和工件吸 附部分别形成为俯视矩形状，多个弯曲弹性脚片将该基台部和工件吸附部的各4个角部的对应角部彼此连接。根据该结构，通过更加简单的结构可以得到模仿机构部的容易弹 性变形的结构。发明的效果如上述那样，根据本发明的工件吸附头，能够在模仿工件载置面 的倾斜的同时，正确且可靠地吸附工件，并且，能够将工件正确且可 靠地载置到工件载置面上。由此，能够将工件正确且可靠地相对于工 件载置面进行安装或脱离，并且，因为不对工件施加过大的应力，所 以不会损伤工件。而且，由于该工件吸附头由一体结构物形成，所以 结构简单，并且根据模仿机构部的动作不但操作变得简单，操作性及 可靠性也优良。并且，其负压室内收容有工件推压块，该工件推压块插通吸气孔， 在为具有越过工件吸附面而出没的销部的情况下，例如，将吸附工件 载置到工件载置面上时，在模仿工件载置面的倾斜的同时，并在销部 推动吸附的工件而使其可靠地脱离的同时，能够进一步正确且可靠地 将其载置到工件载置面上，而不会发生工件的位置偏离。并且，吸附 工件时，在模仿工件载置面的倾斜的同时，并在销部推动工件的同时， 能够进一步正确且可靠地将其载置到工件载置面上，而不会发生工件 的位置偏离另外，其模仿机构部的容易弹性变形的结构由多个弯曲弹性脚片 构成，该多个弯曲弹性脚片将基台部和工件吸附部在多个位置分别连 接，并对作用于工件吸附面的全方位的外力，使工件吸附面发生同样的位移的情况下，通过极其简单的构成就能够得到模仿机构部的容易 弹性变形的机构。
图1为本发明的一个实施例的工件吸附头的主视图。图2为该工件吸附头主体部的从斜上方观察的立体图。图3为该工件吸附头主体部的从不同的斜上方观察的立体图。图4为该工件吸附头主体部的从斜下方观察的立体图。图5为该工件吸附头主体部的俯视图。图6为该工件吸附头主体部的侧视图。图7为用于说明使用该工件吸附头吸附工件、或使吸附的工件脱离并将其载置到工件载置面上的方法的第1图。图8为图7的第2图。图9为图7的第3图。符号说明1…工件吸附头、2…工件吸附头主体部、3…连通管、4…头部、 5…基台部、6…工件吸附部、6a…鼓出部、7…模仿机构部、8… 工件吸附面、9…吸气孔、10…负压室、11…安装面、12…安装 板、13…螺栓、14…孔、15…工件推压块、15a…销部、16…工 件载置面、17…弹性脚片、18…上板部件、19…下板部件、L… 轴线、L，…垂线、W…工件具体实施方式
为了吸附轻量且微小的工件、或使吸附的工件脱离并将其载置到 工件载置面上而使用的工件吸附头，其具有基台部、工件吸附部以及 连接它们的模仿机构部。该基台部、工件吸附部和模仿机构部由一体 结构物构成，基台部具有用于将工件吸附头本身安装到头驱动机构上 的安装面，工件吸附部有用于吸附工件的工件吸附面和设置在其内 部、并通过吸气孔在工件吸附面上开口的负压室。并且，模仿机构部 为容易弹性变形的结构，在3维空间内适当挠曲，从而起作用，以使工件吸附面能够模仿工件载置面的倾斜。负压室中收容有工件推压 块，该工件推压块具有插通于吸气孔并超出工件吸附面地出没的销 部。上述模仿机构部的容易弹性变形的机构由多个弯曲的弹性脚片 构成，该多个弯曲的弹性脚片将形成为俯视矩形状的基台部与工件吸 附部，通过它们的各四个角部的对应角部彼此分别连接，并对作用于 工件吸附面上的全方位的外力，使工件吸附面发生同样的位移。实施例接下来，对本发明的一个实施例进行说明本实施例的工件吸附头用于吸附电子部件等轻量且微小的工件、 或使吸附工件脱离并将其载置到基板表面等工件载置面上。其结构，大体上，在从图2至图6中图示的工件吸附头主体部2上，如图l中 图示的那样，连接通向真空源的连通管3而构成。本实施例的工件吸 附头l，实际上，被安装并使用在机械手前端的头部4上，但不限于 此，在电子部件组装装置等中，也有被安装在可沿XYZ方向移动的 行走体上使用的情况。工件吸附头主体部2如下构成。工件吸附头主体2具有基台部5、工件吸附部6、以及连接它们 的模仿机构部7。该基台部5、工件吸附部6和模仿机构部7，由以 具有弹性的金属材料为素材的一体结构物构成。其尺寸为大体上与工 件W (参照图7)的大小相匹配的小型装置。基台部5和工件吸附部 6由形成为俯视矩形状的板状块体构成，工件吸附部6在其中央部具 有收容后述负压室10的鼓出部6a。基台部5具有将工件吸附头2本身安装到机械手前端的头部4上 的安装面11。该安装面11上，按图1中图示的那样，粘接或者通过 螺栓连接有头部4的安装板12。安装面ll的中央部上，开口有用于 使连通管3插通的孔14。工件吸附部6具有用于吸附工件W的工件吸附面8和负压室10。 负压室10被设置在工件吸附部6的中央鼓出部6a的内部，通过吸气 孔9在工件吸附面8上开口 。并且，该负压室10上连接着连通管3的一端，该连通管3插通将基台部5和模仿机构部7贯通的孔14， 负压室10通过该连通管3与未图示的负压源连通。连通管3通过机 械手的内部空间与该负压源连接。负压室10中收容有工件推压块15。该工件推压块15的下方部 分为销部15a，该销部15a能够插通吸气孔9，并越过工件吸附面8 地出没。例如，负压室IO的负压状态解除时，工件推压块15在因与 重力或是负压的解除的同时向正压转换而产生的压力的作用下下落， 其销部15a越过工件吸附面8而突出。并且，将被吸附的工件W压 到工件吸附面8上，起到使工件W可靠地从工件吸附面8上脱离的 作用。(参照图9)模仿机构部7为容易弹性变形的结构，在3维空间内适当挠曲， 起到使工件吸附面8模仿工件载置面16 (参照图7)的倾斜的作用。 该模仿机构部7的容易弹性变形的结构，具体来说，具有多个(在本 实施例中为4个)弯曲的弹性脚片17，该多个弯曲的弹性脚片17将 形成俯视矩形状的基台部5和工件吸附部6通过4个角的对应角部彼 此分别连接，由此，对于作用在工件吸附面8上的全方位的外力，使 工件吸附面8产生同样的位移。该多个弯曲的弹性脚片17实际上将构成模仿机构部7的俯视矩 形状的上板部件18和下板部件19通过它们的各4个角的对应角部彼 此分别连接，在这些上板部件18和下板部件19与基台部5和工件吸 附部6分别以一体结构物构成，从而结果是，基台部5和工件吸附部 6在它们的各4个角的对应角部彼此被分别连接。另外，工件吸附部 6的中央鼓出部6a贯通下板部件19的中央部而向内方突出，该内方 突出部形成负压室10的图1中的上半部分的包围壁。在功能上，该 内方突出部不应被看作从属于下部板材19 (参照图l、图3、图6)。接下来，对使用本实施例的工件吸附头1吸附工件W、或使吸附 的工件W脱离并将其载置到工件载置面16上的方法进行说明。首先， 参照图7—图9对使被吸附的工件W脱离并将其载置到载置面16上 的方法进行说明。吸附工件W按照与其相反的顺序进行即可。首先，将工件W吸附到工件吸附部6的工件吸附面8上的工件吸附头1朝向工件载置面16下降。该工件载置面16，如图7中图示 的那样，相对水平方向仅倾斜角度a。然后，工件W的一端(在图 7中为右端)与工件载置面16相接触，另外当工件吸附头1继续下 降时，工件吸附部6及工件W以工件W的一端为支点转动到与工件 载置面16平行，从而使其状态仅倾斜角度a 。因为机械手前端的头 部4的状态不变，所以为了使工件吸附部6及工件W的上述倾斜状 态成为可能，结果，模仿机构7的图7中右侧的2个弹性脚片17的 曲率变大，并且上板部件18的右端和下板部件19的右端之间的距离 必须縮小(参照图7、图8)。另外，图1、图7—图9中，L为工件吸附头1的中心轴线，该 中心轴线L通过负压室10及孔14的中心，工件吸附头1为自然状态 时，其与立于通过工件吸附面8的中心的工件吸附面8的垂线L'(参 照图8)—致。如上述那样，工件吸附部6及工件W，在其状态仅倾 斜角度a时，该中心轴线L与垂线L'仅偏离角度a。其次，这种状态下，当负压室10的负压状态解除时，工件W的 向工件吸附面8的吸附被解除，虽然成为能够从其脱离的状态，但是 工件W受到静电力和表面张力等重力以外的力的影响，不能够容易 地从工件吸附面8脱离。于是，当使工件吸附头1稍微上升时，负压 室10内的工件推压块15在由于重力及负压解除的同时向正压转换而 产生的压力下下落，其销部15a越过工件吸附面8而突出。进而，推 动工件吸附面8上吸附的工件W，使其可靠地从工件吸附面8脱离 (参照图9)。之后，当使工件吸附头1持续上升时， 一段时间之内，销部15a 连续推动工件W，不久销部15a从工件W上完全分开，工件吸附头 l变为不吸附工件的自由状态，能够从工件载置面16离开。销部15a 连续推动工件W的"一段时间"是指，销部15a越过工件吸附面8 可以突出的长度完全突出结束为止的时间。这段时间，因为销部15a 持续推动工件W，所以当工件吸附头1离开工件载置面16时，被正 确载置在工件载置面16上的工件W的位置不会发生位置偏离。对于工件吸附头1吸附载置到工件载置面16上的工件W，按照与以上相反的顺序进行即可。这种情况下，工件吸附头1在其工件推压块15的销部15a推过 工件W的状态下，接近工件W(参照图9)， 一边在模仿机构7的作用 下与工件W以相同的状态倾斜， 一边与其几乎接触，通过导通负压， 能够将其吸附(参照图8)。从而，在工件吸附头1吸附工件W时， 工件W不会发生位置偏离。本实施例的工件吸附头1用于如上所述地构成，所以能够取得如 下的效果。工件吸附头1在模仿工件载置面16的倾斜的同时，能够正确且 可靠地吸附工件W，并且，能够将工件W正确且可靠的载置到工件 载置面16上。由此，能够将工件W正确且可靠地相对于载置面16 安装和脱离，而且，模仿机构部7通过采用多个弯曲的弹性脚片17 而成为容易弹性变形的结构，并由于通过在3维空间内适当挠曲而不 对工件W施加过大的应力，因此不会损伤工件W。另外，工件吸附头l因为由一体构造物构成，所以结构简单，其 操作也根据模仿机构部的动作而不需要转动操作，变得简洁且单纯， 操作性和可靠性优良。另外，负压室10中收容有工件推压块15，该工件推压块15因 为具有插通吸气孔9并越过工件吸附面8而出没的销部15a,所以例 如将吸附的工件W载置到工件载置面16时，当负压室的负压解除时， 工件推压块15的销部15a由于重力而越过工件吸附面8地突出并推 压工件W，因此工件W能够可靠地从工件吸附面8脱离。因此，该 工件吸附头1在模仿工件载置面16的倾斜的同时，并且，在销部15a 推压吸附的工件W并使其可靠地脱离的同时，能够将其正确且可靠 的载置到工件载置面16上，不会发生工件W的位置偏离。而且，当 吸附工件W时，也在模仿载置面16的倾斜的同时，并且，在销部 15a推动工件W的同时，使其能够更正确且可靠的吸附在工件吸附面 8上，不会发生工件的位置偏离。而且，模仿机构部7的容易弹性变形的结构具有多个弯曲的弹性 脚片17，该多个弯曲的弹性脚片17将俯视为矩形的基台部5和工件吸附部6用它们的各4个角的对应角彼此分别连接，对作用于工件 吸附面8上的全方位的外力，能够使工件吸附面8发生相同的位移， 因此模仿机构部7的容易弹性变形的机构能够通过极其简单的结构 得到，并且模仿机构部7的控制也很简单(能够对一定的倾斜，以一 定的力进行模仿)。并且，本发明不限于以上的实施例，不脱离其主旨的范围内，可 以有多种变形。
权利要求
1、一种工件吸附头，为了吸附轻量且微小的工件、或使吸附的工件脱离并将其载置到工件载置面上而被使用，其特征在于，具有基台部；工件吸附部；和连接上述基台部和上述工件吸附部的模仿机构部，该基台部、工件吸附部和模拟机构部由一体结构物形成，上述基台部具有用于将上述工件吸附头自体安装到头驱动机构上的安装面，上述工件吸附部具有用于吸附工件的工件吸附面、和设置在其内部并通过吸气孔在上述工件吸附面上开口的负压室，上述模仿机构部为容易弹性变形的结构，通过在3维空间内适当挠曲，而起到使上述工件吸附面模仿上述工件载置面的倾斜的作用。
2、 如权利要求l所述的工件吸附头，其特征在于， 上述负压室收容有工件推压块，上述工件推压块具有销部，该销部插通上述吸气孔，并越过上述 工件吸附面出没。
3、 如权利要求1或2所述的工件吸附头，其特征在于， 上述模仿机构部的上述容易弹性变形的结构具有多个弯曲的弹性脚片，该多个弯曲的弹性脚片将上述基台部和上述工件吸附部在多个 位置分别连接，对作用在上述工件吸附面上的全方位的外力，使上述 工件吸附面同样地产生位移。
4、 如权利要求3所述的工件吸附头，其特征在于，上述基台部和上述工件吸附部分别形成为俯视矩形状，并且， 多个上述弯曲的弹性脚片将该基台部和工件吸附部的各4个角 部的对应角部彼此连接。
全文摘要
本发明提供一种工件吸附头，能够模仿工件载置面的倾斜，并正确且可靠地吸附工件、或将吸附的工件正确且可靠地载置到工件载置面上，不对工件造成损伤，并且结构简单且操作性及可靠性优良。该工件吸附头(1)用于吸附轻量的微小的工件、或将吸附的工件载置到工件载置面上，具有基台部(5)；工件吸附部(6)；和连接它们的模仿机构部(7)。该各部由一体结构物形成，基台部(5)具有用于将工件吸附头(1)自体安装到头驱动机构上的安装面(11)，工件吸附部(6)具有工件吸附面(8)、和通过吸气孔(9)在工件吸附面(8)上开口的负压室(10)，模仿机构部(7)为容易弹性变形的结构，通过在3维空间内适当挠曲，以起到使工件吸附面(8)模仿工件载置面的倾斜的作用。
文档编号B25J15/06GK101237965SQ200580051270
公开日2008年8月6日 申请日期2005年8月5日 优先权日2005年8月5日
发明者大田黑彻典, 平川武则 申请人:平田机工株式会社