ワーク保持装置
【課題】ワークの変形を抑制してワークを安定して保持することが可能なワーク保持装置を提供する。
【解決手段】シート状のワークＷを保持するワーク保持装置１であって、ワークＷの一端を固定する固定手段１０と、ワークＷの一端を除いた端部に配置されるとともに、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きの張力を発生させる張力発生手段２０と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】シート状のワークＷを保持するワーク保持装置１であって、ワークＷの一端を固定する固定手段１０と、ワークＷの一端を除いた端部に配置されるとともに、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きの張力を発生させる張力発生手段２０と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク保持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィルム、ラベル、発泡ウレタン等のシート状のワークを一枚ずつ保持するワーク保持装置がある。
【０００３】
ところで、フィルム、ラベル、発泡ウレタン等のシート状のワークは、薄い材料で形成されていることから剛性が低く、取り扱いが非常に困難である。このため、シート状のワークが自重により折れ曲がることのないようシート状のワークを安定して保持することが可能な技術が求められている。
【０００４】
このような要求に応えるための技術が検討されており、例えば、特許文献１では、部品の平面部分を吸引する吸引手段と、部品の少なくとも一部を固定するホールド手段と、を備えた部品保持ハンドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−２６４０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、部品を保持する際、吸引手段によって部品の平面部分の中央部を吸引しているため、部品の吸引部以外の部分（部品の周縁部）は部品の自重により折れ曲がってしまう。したがって、部品の変形を抑制して部品を安定して保持することは困難である。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ワークの変形を抑制してワークを安定して保持することが可能なワーク保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、シート状のワークを保持するワーク保持装置であって、前記ワークの一端を固定する固定手段と、前記ワークの前記一端を除いた端部に配置されるとともに、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きの張力を発生させる張力発生手段と、を備えるワーク保持装置を採用する。
【０００９】
このような構成を採用することによって、本発明では、張力発生手段によって、ワークの面に平行かつワークに対して外向きの張力が発生する。つまり、シート状のワークは中央部から周縁部に向けて張力を受けることとなる。このため、特許文献１のようにワークの中央部を吸引する構成となっておらず、ワークの周縁部が自重により折れ曲がってしまうことはない。したがって、ワークの変形を抑制してワークを安定して保持することが可能なワーク保持装置を提供することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記張力発生手段は、前記ワークに対向するノズル形成面に、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きに気体を噴出する複数のノズルを備えるという構成を採用する。
【００１１】
また、本発明においては、前記ワークは平面視矩形であり、前記固定手段は前記ワークの一辺に配置され、前記張力発生手段は前記一辺を除いた前記ワークの三辺に沿って配置されているという構成を採用する。
【００１２】
また、本発明においては、前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルが噴出する気体の噴出速度は、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルが噴出する気体の噴出速度よりも大きくなっているという構成を採用する。
【００１３】
また、本発明においては、前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルの直径の大きさは、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルの直径の大きさよりも大きくなっているという構成を採用する。
【００１４】
また、本発明においては、前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルの数は、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルの数よりも多くなっているという構成を採用する。
【００１５】
また、本発明においては、前記張力発生手段は、前記ワークを吸着する吸着手段と、前記吸着手段を、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きに移動させる移動手段と、を備えるという構成を採用する。
【００１６】
また、本発明においては、前記ワークは平面視矩形であり、前記固定手段は前記ワークの一辺に配置され、前記張力発生手段は前記固定手段が配置された側とは反対の側の一辺の両端に配置されているという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、張力発生手段によって、ワークの面に平行かつワークに対して外向きの張力が発生する。つまり、シート状のワークは中央部から周縁部に向けて張力を受けることとなる。このため、特許文献１のようにワークの中央部を吸引する構成となっておらず、ワークの周縁部が自重により折れ曲がってしまうことはない。
したがって、本発明では、ワークの変形を抑制してワークを安定して保持することが可能なワーク保持装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態におけるワーク保持装置の概略構成を示す上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における張力発生手段の張力発生機構を示す図である。
【図４】図１のＢ部拡大図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるノズルの配置位置とノズルが噴出する気体の噴出速度との関係を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるノズルの配置位置とノズルの大きさとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるワーク保持装置の概略構成を示す底面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態における張力発生手段の張力発生機構を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における張力発生手段の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるワーク保持装置１の概略構成を示す上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、本発明の第１実施形態における張力発生手段の張力発生機構を示す図である。図４は、図１のＢ部拡大図である。なお、図４において符号Ｄは、ノズル形成面に形成されたノズルの直径である。
【００２１】
ワーク保持装置１は、例えばフィルム、ラベル、発泡ウレタン等の可撓性を有するシート状のワークＷを非接触状態で保持するものである。ここでは、シート状のワークとして平面視矩形のワークを例示して説明する。
【００２２】
図１に示すように、ワーク保持装置１は、ワークＷの一端を固定する固定手段１０と、ワークＷの一端を除いた端部に配置された張力発生手段２０と、固定手段１０と張力発生手段２０とを把持する把持部３０と、を備えている。ワークＷの一端は固定手段１０によって固定され、ワークＷの一端を除いた端部は張力発生手段２０によって非接触で保持される。
【００２３】
固定手段１０は、ワークＷの一辺（−Ｘ方向側）の中央部に配置されている。固定手段１０は、吸着部１１と、吸着部１１を保持するホルダー部１２とを備えている。
【００２４】
吸着部１１は、ワークＷを吸着する吸着面１１ａを有する。吸着部１１は、例えば多孔質のセラミックスからなる真空チャックを用いることができる。吸着部１１の気孔径をサブミクロンサイズとすることにより、ワークＷが変形することなく均一な吸着が可能となる。
【００２５】
ホルダー部１２は、吸着面１１ａと面一のワーク接触面１２ａを有する。ホルダー部１２は、吸着部１１の周囲を気密に閉塞して、吸着部１１を吸着部１１のワークＷに対向する吸着面１１ａが露出した状態で保持する。
【００２６】
張力発生手段２０は、ワークＷの一辺（−Ｘ方向側）を除いたワークＷの三辺（＋Ｙ方向側、＋Ｘ方向側、−Ｙ方向側）に沿って配置されている。張力発生手段２０は、ワークＷに対向するノズル形成面２３Ａ（図４参照）に、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに気体（例えば空気）を噴射する複数のノズル２４を備えている。これにより、張力発生手段２０は、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きの張力を発生させるようになっている。
【００２７】
具体的には、張力発生手段２０は、３つの張力発生部（第１張力発生部２０Ａ、第２張力発生部２０Ｂ、第３張力発生部２０Ｃ）を備えている。
【００２８】
第１張力発生部２０Ａは、ワークＷの固定手段１０が配置された一辺と隣接する一辺（＋Ｙ方向側の一辺）に沿って配置されている。第１張力発生部２０Ａは、平面視において一方向（Ｘ方向）に長手を有する矩形となっている。第１張力発生部２０Ａは、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略＋Ｙ方向に気体を噴射し、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略＋Ｙ方向の張力（両端部においては斜め方向の張力）を発生させる（図３参照）。
【００２９】
第２張力発生部２０Ｂは、ワークＷの固定手段１０が配置された一辺と反対の側の一辺（＋Ｘ方向側の一辺）に沿って配置されている。第２張力発生部２０Ｂは、平面視において一方向（Ｙ方向）に長手を有する矩形となっている。第２張力発生部２０Ｂは、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略＋Ｘ方向に気体を噴射し、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略＋Ｘ方向の張力を発生させる（図３参照）。
【００３０】
第３張力発生部２０Ｃは、ワークＷの固定手段１０が配置された一辺と隣接する一辺（−Ｙ方向側の一辺）に沿って配置されている。第３張力発生部２０Ｃは、平面視において一方向（Ｘ方向）に長手を有する矩形となっている。第３張力発生部２０Ｃは、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略−Ｙ方向に気体を噴射し、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略−Ｙ方向の張力（両端部においては斜め方向の張力）を発生させる（図３参照）。
【００３１】
張力発生手段２０は、第１張力発生部２０Ａの一端部（＋Ｘ方向側）と第２張力発生部２０Ｂの一端部（＋Ｙ方向側）とが接続されるとともに、第２張力発生部２０Ｂの他端部（−Ｙ方向側）と第３張力発生部２０Ｃの一端部（＋Ｘ方向側）とが接続されることにより、平面視略Ｕ字状になっている。
【００３２】
把持部３０は、ジョイント部３１と、ホールド部３２と、を備えている。把持部３０は、ジョイント部３１の中央部とホールド部３２の端部（＋Ｘ方向側）とが接続されることにより、平面視Ｔ字状になっている。
【００３３】
ジョイント部３１は、固定手段１０と、張力発生手段２０と、を把持するものである。ジョイント部３１の中央部には固定手段１０が接続されている。ジョイント部３１の一端部（＋Ｙ方向側）には、ワークＷからはみ出た第１張力発生部２０Ａの他端部（−Ｘ方向側）が接続されている。ジョイント部３１の他端部（−Ｙ方向側）には、ワークＷからはみ出た第３張力発生部２０Ｃの他端部（−Ｘ方向側）が接続されている。
【００３４】
ホールド部３２は、保持されたワークＷを搬送する際の掴み部として機能する。例えば、ホールド部３２を手で掴んでワークＷを搬送したり、ホールド部３２に多間接の搬送アーム等の搬送手段を接続してワークＷを機械的に搬送したりすることができる。
【００３５】
以下、張力発生部２０Ａ,２０Ｂ,２０Ｃの具体的な構成について説明する。なお、ここでは、便宜上、張力発生部として第１張力発生部２０Ａ、第２張力発生部２０Ｂ、第３張力発生部２０Ｃのうち第２張力発生部２０Ｂを例に挙げて説明する。
【００３６】
第２張力発生部２０Ｂは、気体噴出部２１と、複数のノズル２４が形成されたノズル板２３と、を備えている。
【００３７】
気体噴出部２１は、断面視凹状となっている。気体噴出部２１には、気体供給源（図示略）が設けられている。気体噴出部２１とノズル板２３とで内部流路２２が形成されている。気体噴出部２１は、気体供給源から気体（例えば空気）を取り込む。気体噴出部２１によって取り込まれた気体は、内部流路２２を経由して複数のノズル２４に向けて噴出される。
【００３８】
ノズル板２３は、平面視において気体噴出部２１と略同じ大きさに形成されている。ノズル板２３のノズル形成面２３Ａには複数のノズル２４が形成されている。ノズル２４はノズル板２３の厚み方向（Ｚ方向）に対して傾いて形成されている。ノズル２４は、ノズル板の長手方向（Ｙ方向）に沿って間隔を空けて計３つ設けられている（図３参照）。なお、ノズル板２３に設けるノズル数は任意に変更可能である。
【００３９】
気体噴出部２１によって噴出された気体は、ノズル板２３に対して斜めに形成されたノズル２４を通ってノズル形成面２３ＡとワークＷとの間に噴出される。ノズル２４が噴出する気体は、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略＋Ｘ方向に、ノズル形成面２３ＡとワークＷとの隙間を高速で流れる。これにより、ベルヌーイ効果によりワークＷの上面（ノズル形成面２３Ａと対向する面）に負圧が発生し、ワークＷが吸引される。一方、ワークＷがノズル形成面２３Ａに接近すると、ワークＷにはノズル２４からの気体の流れによる反発力が作用する。したがって、ワークＷは非接触で第２張力発生部２０Ｂに吸引保持される。
【００４０】
図５は、本発明の第１実施形態におけるノズルの配置位置とノズルが噴出する気体の噴出速度との関係を示す図である。なお、図５においては、便宜上、張力発生部として第１張力発生部２０Ａ、第２張力発生部２０Ｂ、第３張力発生部２０Ｃのうち第２張力発生部２０Ｂを例に挙げて説明する。図５において、横軸は第２張力発生部２０Ｂのノズル２４の配置位置、縦軸は第２張力発生部２０Ｂのノズル２４が噴出する気体の噴出速度である。
【００４１】
図５に示すように、第２張力発生部２０Ｂに設けられた複数のノズル２４のうち第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度よりも大きくなっている。
【００４２】
例えば、第２張力発生部２０Ｂにおいて、気体供給源の配置位置を気体噴出部２１の両端部に配置する。すると、気体噴出部２１の両端部に対応する位置のノズル２４は気体供給源に近接し、気体噴出部２１の中央部に対応する位置のノズル２４は気体供給源から遠ざかる。つまり、気体噴出部２１の両端部に対応する位置のノズル２４には、気体供給源から気体が直ぐに導かれることとなり、気体噴出部２１の中央部に対応する位置のノズル２４には、気体供給源から供給された気体が内部流路２２を経由した後に導かれることとなる。これにより、気体噴出部２１の中央部に対応する位置のノズル２４が噴出する気体の噴出速度は相対的に小さくなる。さらに速度差を設ける場合は、内部流路２２内に気体の流れを邪魔する例えば板状の構造部材を設けてもよい。よって、第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度を、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度よりも大きくすることができる。これにより、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００４３】
図６は、本発明の第１実施形態におけるノズルの配置位置とノズルの大きさとの関係を示す図である。なお、図６においては、便宜上、張力発生部として第１張力発生部２０Ａ、第２張力発生部２０Ｂ、第３張力発生部２０Ｃのうち第２張力発生部２０Ｂを例に挙げて説明する。図６において、横軸は第２張力発生部２０Ｂのノズル２４の配置位置、縦軸は第２張力発生部２０Ｂのノズル２４の直径Ｄ（図４参照）である。
【００４４】
図６に示すように、第２張力発生部２０Ｂに設けられた複数のノズル２４のうち第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４の直径Ｄは、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４の直径Ｄよりも大きくなっている。これにより、第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量よりも大きくなる。これにより、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００４５】
また、第２張力発生部２０Ｂに設けられた複数のノズル２４のうち第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４の数を、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４の数よりも多くしてもよい。このような構成であっても、第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量よりも大きくなる。これにより、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００４６】
したがって、本実施形態では、張力発生手段２０によって、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きの張力が発生する。つまり、シート状のワークＷは中央部から周縁部に向けて張力を受けることとなる。このため、特許文献１のようにワークの中央部を吸引する構成となっておらず、ワークの周縁部が自重により折れ曲がってしまうことはない。したがって、ワークＷの変形を抑制してワークＷを安定して保持することが可能なワーク保持装置１を提供することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、張力発生手段２０がワークＷに対向するノズル形成面２３Ａに、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに気体を噴出する複数のノズル２４を備えている。このため、ベルヌーイ効果によってワークＷの上面（ノズル形成面２３Ａと対向する面）に負圧が発生し、ワークＷが吸引される。一方、ワークＷがノズル形成面２３Ａに接近すると、ワークＷにはノズル２４からの気体の流れによる反発力が作用する。よって、ワークＷは非接触で張力発生手段２０に吸引保持される。したがって、粘着面を有するワークＷを保持することができる。また、ワークＷが接触で傷が付き易い軟弱部材の場合であっても、ワークＷに傷をつけることなくワークＷを保持することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、ワークＷが平面視矩形であり、固定手段１０がワークＷの一辺（−Ｘ方向側）の中央部に配置され、張力発生手段２０が前記一辺を除いたワークＷの三辺に配置されている。このため、平面視矩形のワークＷが自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷの変形を抑制してワークＷを安定して保持することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、ワークＷの三辺に沿って配置された張力発生手段２０の複数のノズル２４のうちワークＷの一辺の両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度は、ワークＷの一辺の中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度よりも大きくなっている。つまり、平面視矩形のワークＷにおいて特に撓みやすいワークＷの四隅に噴出される気体の噴出速度が相対的に大きくなる。したがって、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、ワークＷの三辺に沿って配置された張力発生手段２０の複数のノズル２４のうちワークＷの一辺の両端部に位置するノズル２４の直径Ｄは、ワークＷの一辺の中央部に位置するノズル２４の直径Ｄよりも大きくなっている。これにより、第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量よりも大きくなる。したがって、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、第２張力発生部２０Ｂに設けられた複数のノズル２４のうち第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４の数は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４の数よりも多くなっている。これにより、第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量よりも大きくなる。これにより、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、固定手段１０がワークＷの一辺（−Ｘ方向側）の中央部に配置されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、固定手段がワークＷの一辺に沿って配置されていてもよい。すなわち、固定手段は、少なくともワークＷの一端に配置されていればよい。
【００５３】
また、本実施形態では、張力発生手段２０が３つの張力発生部（第１張力発生部２０Ａ、第２張力発生部２０Ｂ、第３張力発生部２０Ｃ）を備えている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、張力発生手段２０が１つまたは２つの張力発生部を備えていてもよいし、４つ以上の張力発生部を備えていてもよい。すなわち、張力発生手段２０を構成する張力発生部の配置数は必要に応じて適宜変更することができる。例えば、ワークＷのサイズが小さい場合には張力発生部の配置数を少なくし、ワークＷのサイズが大きい場合には張力発生部の配置数を多くすることができる。なお、ワークＷのサイズが大きい場合には、複数の張力発生部が互いに接続できるよう、両端部にジョイント機構を備えた張力発生部を用いるのがよい。これにより、複数の張力発生部を組み替えて接続することでワークＷのサイズの大型化に対応することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るワーク保持装置２の構成について、図７〜１０を用いて説明する。図７は、本発明の第２実施形態におけるワーク保持装置２の概略構成を示す底面図である。図８は、図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図９は、本発明の第２実施形態における張力発生手段の張力発生機構を示す図である。図１０は、本発明の第２実施形態における張力発生手段の要部拡大図である。なお、図１０における矢印は、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きの張力である。
【００５５】
ワーク保持装置２は、例えばフィルム、ラベル、発泡ウレタン等の可撓性を有するシート状のワークＷを接触状態で保持するものである。ここでは、シート状のワークとして平面視矩形のワークを例示して説明する。
【００５６】
図７に示すように、ワーク保持装置２は、ワークＷの一端を固定する固定手段１１０と、ワークＷの一端を除いた端部に配置された張力発生手段１４０と、固定手段１１０と張力発生手段１４０とを接続するジョイント部１２０と、固定手段１１０を把持する把持部１３０と、を備えている。ワークＷの一端は固定手段１１０によって固定され、ワークＷの一端を除いた端部は張力発生手段１４０によって接触して保持される。
【００５７】
固定手段１１０は、ワークＷの一辺（−Ｘ方向側）に沿って配置されている。固定手段１１０は、吸着部１１１と、ホルダー部１１２と、位置決めピン１１３と、を備えている。
【００５８】
吸着部１１１は、ワークＷを吸着する吸着面１１１ａを有する。吸着部１１１は、例えば多孔質のセラミックスからなる真空チャックを用いることができる。吸着部１１１の気孔径をサブミクロンサイズとすることにより、ワークＷが変形することなく均一な吸着が可能となる。
【００５９】
ホルダー部１１２は、吸着面１１１ａと面一のワーク接触面１１２ａを有する。ホルダー部１１２は、吸着部１１１の周囲を気密に閉塞して、吸着部１１１を、吸着部１１１のワークＷに対向する吸着面１１１ａが露出した状態で保持する。
【００６０】
位置決めピン１１３は、ジョイント部１２０の一端部（−Ｘ方向側）に挿通されている。位置決めピン１１３は、張力発生手段１４０のＸ方向の位置決めの基準となる。
【００６１】
張力発生手段１４０は、固定手段１１０が配置された側とは反対の側のワークＷの一辺（＋Ｘ方向側）の両端に配置されている。張力発生手段１４０は、ワークＷを吸着する吸着手段１５０と、吸着手段１５０をワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに移動させる移動手段１６０と、を備えている。これにより、張力発生手段１４０は、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きの張力を発生させるようになっている。
【００６２】
具体的には、張力発生手段１４０は、２つの張力発生部（第１張力発生部１４０Ａ、第２張力発生部１４０Ｂ）を備えている。
【００６３】
第１張力発生部１４０Ａは、ワークＷの固定手段１１０が配置された側とは反対の側の一辺（＋Ｘ方向側）の一端（＋Ｙ方向側）に配置されている。第１張力発生部１４０Ａは、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに斜め方向（＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向）の張力を発生させる（図９参照）。
【００６４】
第２張力発生部１４０Ｂは、ワークＷの固定手段１１０が配置された側とは反対の側の一辺（＋Ｘ方向側）の他端（−Ｙ方向側）に配置されている。第２張力発生部１４０Ｂは、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに斜め方向（＋Ｘ方向及び−Ｙ方向）の張力を発生させる（図９参照）。
【００６５】
把持部１３０は、固定手段１１０の中央部に接続されている。把持部１３０は、保持されたワークＷを搬送する際の掴み部として機能する。例えば、把持部１３０を手で掴んでワークＷを搬送したり、把持部１３０に多間接の搬送アーム等の搬送手段を接続してワークＷを機械的に搬送したりすることができる。
【００６６】
以下、張力発生部１４０Ａ,１４０Ｂの具体的な構成について説明する。なお、ここでは、便宜上、張力発生部として第１張力発生部１４０Ａ、第２張力発生部１４０Ｂのうち第１張力発生部１４０Ａを例に挙げて説明する。
【００６７】
第１張力発生部１４０Ａは、ワークＷを吸着する吸着手段１５０と、吸着手段１５０をワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに移動させる移動手段１６０と、を備えている。
【００６８】
吸着手段１５０は、吸着部１５１と、吸着部１５１を保持するホルダー部１５２と、吸着部１５１の吸着面１５１ａの水平面（ワークＷの上面）に対する傾きを変位自在とするベローズ管１５３と、吸着面１５１ａから吸引を行う吸引手段１５４と、を備えている。
【００６９】
吸着部１５１は、ワークＷを吸着する吸着面１５１ａを有する。吸着部１５１は、例えば多孔質のセラミックスからなる真空チャックを用いることができる。吸着部１５１の気孔径をサブミクロンサイズとすることにより、ワークＷが変形することなく均一な吸着が可能となる。
【００７０】
ホルダー部１５２は、吸着面１５１ａと面一のワーク接触面１５２ａを有する。ホルダー部１５２は、吸着部１５１を囲う有低円筒形状となっている。ホルダー部１５２は、吸着部１５１の周囲を気密に閉塞して、吸着部１５１を吸着部１５１のワークＷに対向する吸着面１５１ａが露出した状態で保持する。ホルダー部１５２の中央部には、吸着部１５１の取り付け空間に連通する吸引口１５２ｂが貫通して形成されている。
【００７１】
ベローズ管１５３は、一端部（−Ｚ方向側）が吸引手段１５４と連通し、他端部（＋Ｚ方向側）がホルダー部１５２の吸引口１５２ｂと連通するよう設けられている。ベローズ管１５３は、ホルダー部１５２を吊下して支持する構成となっている。ベローズ管１５３は、任意の方向に自由な曲げが可能な柔軟性を有する。ベローズ管１５３は、例えば柔軟性の有る樹脂材から形成されている。
【００７２】
移動手段１６０は、円板を中心からずらして回転させる偏心カム１６１と、偏心カム１６１を回転させつつ偏心カム１６１の回転角度を検出するエンコーダ付モーター１６２と、吸着手段１５０（吸引手段１５４）を支持するガイドブロック１６３と、偏心カム１６１の回転により移動するガイドピン１６４と、ガイドブロック１６３を一方向に案内するガイドレール１６５と、ガイドレール１６５を支持するベース部１６６と、コイルバネ１６７と、コイルバネ１６７の引張力を調整する引張力調整部１６８と、引張力調整部１６８をベース部１６６に固定するロックナット１６９と、を備えている。
【００７３】
コイルバネ１６７は、一端が吸着手段１５０に接続され、他端が引張力調整部１６８に接続されている。コイルバネ１６７は、常態で吸着手段１５０をワークＷの面に平行かつワークＷに対して内向き（図１０に示す矢印の向きと反対の方向）に付勢する構成となっている。
【００７４】
ガイドブロック１６３の上部に固定されたガイドピン１６４は、偏心カム１６１に当接している。これにより、コイルバネ１６７によってワークＷの面に平行かつワークＷに対して内向きに付勢された吸着手段１５０は、前記内向きに引き込まれないようになっている。つまり、吸着手段１５０は、コイルバネ１６７から前記内向きに常時付勢力を受けているものの、所定の位置で静止しうる構成となっている。
【００７５】
吸着手段１５０は、偏心カム１６１の回転により、ガイドレール１６５に案内されて、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向き（図１０に示す矢印の向き）に移動する。このような構成により、吸着手段１５０をワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに微小な力で移動させることができる。なお、吸着手段１５０を移動させる際の引張力は、ワークＷの材質に応じて、偏心カム１６１の回転角度、コイルバネ１６７の引張力等を適宜変更することにより設定することができる。
【００７６】
したがって、本実施形態では、張力発生手段１４０がワークＷを吸着する吸着手段１５０と、吸着手段１５０をワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに移動させる移動手段１６０と、を備えている。このため、ワークＷは接触状態で張力発生手段１４０に吸引保持される。したがって、ワークＷの変形を抑制してワークＷを安定して保持することが可能なワーク保持装置２を提供することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、ワークＷが平面視矩形であり、固定手段１１０がワークＷの一辺（−Ｘ方向側）に配置され、張力発生手段１４０が固定手段１１０の配置された側とは反対の側のワークＷの一辺の両端に配置されている。このため、平面視矩形のワークＷが自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷの変形を抑制してワークＷを安定して保持することができる。また、張力発生手段１４０を計２つ設けるだけでよいので、装置の簡素化を図ることができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、固定手段１１０がワークＷの一辺（−Ｘ方向側）に沿って配置されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、固定手段がワークＷの一辺の両端に配置されていてもよい。すなわち、固定手段は、少なくともワークＷの一端に配置されていればよい。
【００７９】
また、本実施形態では、張力発生手段１４０が２つの張力発生部（第１張力発生部１４０Ａ、第２張力発生部１４０Ｂ）を備えている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、張力発生手段１４０が１つの張力発生部を備えていてもよいし、３つ以上の張力発生部を備えていてもよい。すなわち、張力発生手段１４０を構成する張力発生部の配置数は必要に応じて適宜変更することができる。例えば、ワークＷのサイズが小さい場合には張力発生部の配置数を少なくし、ワークＷのサイズが大きい場合には張力発生部の配置数を多くすることができる。
【００８０】
また、本実施形態では、移動手段１６０が偏心カム１６１と、エンコーダ付モーター１６２と、ガイドブロック１６３と、ガイドピン１６４と、ガイドレール１６５と、ベース部１６６と、コイルバネ１６７と、引張力調整部１６８と、ロックナット１６９と、を備えている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、移動手段としては、一軸アクチュエーター（ボールねじ、スライドガイド、サポートユニットが一体となった直動案内機構）を用いてもよい。
【００８１】
なお、上記実施形態では、シート状のワークとして、フィルム、ラベル、発泡ウレタン等を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、セラミックス、カーボン、金属や樹脂材料からなる薄膜フィルム、ウェハ、ガラス基板、さらには二次電池を構成する電極やセパレータなど、必要に応じて様々なシート状の部材に適用することができる。
【００８２】
また、上記実施形態では、シート状のワークとして、平面視矩形のワークを例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、平面視円形、楕円形、三角形、五角形以上の多角形など、必要に応じて様々な形状の部材に適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１，２…ワーク保持装置、１０,１１０…固定手段、２０,１４０…張力発生手段、２３Ａ…ノズル形成面、２４…ノズル、１５０…吸着手段、１６０…移動手段、Ｄ…ノズルの直径、Ｗ…ワーク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク保持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、フィルム、ラベル、発泡ウレタン等のシート状のワークを一枚ずつ保持するワーク保持装置がある。
【０００３】
ところで、フィルム、ラベル、発泡ウレタン等のシート状のワークは、薄い材料で形成されていることから剛性が低く、取り扱いが非常に困難である。このため、シート状のワークが自重により折れ曲がることのないようシート状のワークを安定して保持することが可能な技術が求められている。
【０００４】
このような要求に応えるための技術が検討されており、例えば、特許文献１では、部品の平面部分を吸引する吸引手段と、部品の少なくとも一部を固定するホールド手段と、を備えた部品保持ハンドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００２−２６４０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、部品を保持する際、吸引手段によって部品の平面部分の中央部を吸引しているため、部品の吸引部以外の部分（部品の周縁部）は部品の自重により折れ曲がってしまう。したがって、部品の変形を抑制して部品を安定して保持することは困難である。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ワークの変形を抑制してワークを安定して保持することが可能なワーク保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、シート状のワークを保持するワーク保持装置であって、前記ワークの一端を固定する固定手段と、前記ワークの前記一端を除いた端部に配置されるとともに、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きの張力を発生させる張力発生手段と、を備えるワーク保持装置を採用する。
【０００９】
このような構成を採用することによって、本発明では、張力発生手段によって、ワークの面に平行かつワークに対して外向きの張力が発生する。つまり、シート状のワークは中央部から周縁部に向けて張力を受けることとなる。このため、特許文献１のようにワークの中央部を吸引する構成となっておらず、ワークの周縁部が自重により折れ曲がってしまうことはない。したがって、ワークの変形を抑制してワークを安定して保持することが可能なワーク保持装置を提供することができる。
【００１０】
また、本発明においては、前記張力発生手段は、前記ワークに対向するノズル形成面に、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きに気体を噴出する複数のノズルを備えるという構成を採用する。
【００１１】
また、本発明においては、前記ワークは平面視矩形であり、前記固定手段は前記ワークの一辺に配置され、前記張力発生手段は前記一辺を除いた前記ワークの三辺に沿って配置されているという構成を採用する。
【００１２】
また、本発明においては、前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルが噴出する気体の噴出速度は、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルが噴出する気体の噴出速度よりも大きくなっているという構成を採用する。
【００１３】
また、本発明においては、前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルの直径の大きさは、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルの直径の大きさよりも大きくなっているという構成を採用する。
【００１４】
また、本発明においては、前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルの数は、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルの数よりも多くなっているという構成を採用する。
【００１５】
また、本発明においては、前記張力発生手段は、前記ワークを吸着する吸着手段と、前記吸着手段を、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きに移動させる移動手段と、を備えるという構成を採用する。
【００１６】
また、本発明においては、前記ワークは平面視矩形であり、前記固定手段は前記ワークの一辺に配置され、前記張力発生手段は前記固定手段が配置された側とは反対の側の一辺の両端に配置されているという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、張力発生手段によって、ワークの面に平行かつワークに対して外向きの張力が発生する。つまり、シート状のワークは中央部から周縁部に向けて張力を受けることとなる。このため、特許文献１のようにワークの中央部を吸引する構成となっておらず、ワークの周縁部が自重により折れ曲がってしまうことはない。
したがって、本発明では、ワークの変形を抑制してワークを安定して保持することが可能なワーク保持装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態におけるワーク保持装置の概略構成を示す上面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態における張力発生手段の張力発生機構を示す図である。
【図４】図１のＢ部拡大図である。
【図５】本発明の第１実施形態におけるノズルの配置位置とノズルが噴出する気体の噴出速度との関係を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態におけるノズルの配置位置とノズルの大きさとの関係を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態におけるワーク保持装置の概略構成を示す底面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態における張力発生手段の張力発生機構を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態における張力発生手段の要部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等が異なっている。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるワーク保持装置１の概略構成を示す上面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、本発明の第１実施形態における張力発生手段の張力発生機構を示す図である。図４は、図１のＢ部拡大図である。なお、図４において符号Ｄは、ノズル形成面に形成されたノズルの直径である。
【００２１】
ワーク保持装置１は、例えばフィルム、ラベル、発泡ウレタン等の可撓性を有するシート状のワークＷを非接触状態で保持するものである。ここでは、シート状のワークとして平面視矩形のワークを例示して説明する。
【００２２】
図１に示すように、ワーク保持装置１は、ワークＷの一端を固定する固定手段１０と、ワークＷの一端を除いた端部に配置された張力発生手段２０と、固定手段１０と張力発生手段２０とを把持する把持部３０と、を備えている。ワークＷの一端は固定手段１０によって固定され、ワークＷの一端を除いた端部は張力発生手段２０によって非接触で保持される。
【００２３】
固定手段１０は、ワークＷの一辺（−Ｘ方向側）の中央部に配置されている。固定手段１０は、吸着部１１と、吸着部１１を保持するホルダー部１２とを備えている。
【００２４】
吸着部１１は、ワークＷを吸着する吸着面１１ａを有する。吸着部１１は、例えば多孔質のセラミックスからなる真空チャックを用いることができる。吸着部１１の気孔径をサブミクロンサイズとすることにより、ワークＷが変形することなく均一な吸着が可能となる。
【００２５】
ホルダー部１２は、吸着面１１ａと面一のワーク接触面１２ａを有する。ホルダー部１２は、吸着部１１の周囲を気密に閉塞して、吸着部１１を吸着部１１のワークＷに対向する吸着面１１ａが露出した状態で保持する。
【００２６】
張力発生手段２０は、ワークＷの一辺（−Ｘ方向側）を除いたワークＷの三辺（＋Ｙ方向側、＋Ｘ方向側、−Ｙ方向側）に沿って配置されている。張力発生手段２０は、ワークＷに対向するノズル形成面２３Ａ（図４参照）に、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに気体（例えば空気）を噴射する複数のノズル２４を備えている。これにより、張力発生手段２０は、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きの張力を発生させるようになっている。
【００２７】
具体的には、張力発生手段２０は、３つの張力発生部（第１張力発生部２０Ａ、第２張力発生部２０Ｂ、第３張力発生部２０Ｃ）を備えている。
【００２８】
第１張力発生部２０Ａは、ワークＷの固定手段１０が配置された一辺と隣接する一辺（＋Ｙ方向側の一辺）に沿って配置されている。第１張力発生部２０Ａは、平面視において一方向（Ｘ方向）に長手を有する矩形となっている。第１張力発生部２０Ａは、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略＋Ｙ方向に気体を噴射し、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略＋Ｙ方向の張力（両端部においては斜め方向の張力）を発生させる（図３参照）。
【００２９】
第２張力発生部２０Ｂは、ワークＷの固定手段１０が配置された一辺と反対の側の一辺（＋Ｘ方向側の一辺）に沿って配置されている。第２張力発生部２０Ｂは、平面視において一方向（Ｙ方向）に長手を有する矩形となっている。第２張力発生部２０Ｂは、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略＋Ｘ方向に気体を噴射し、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略＋Ｘ方向の張力を発生させる（図３参照）。
【００３０】
第３張力発生部２０Ｃは、ワークＷの固定手段１０が配置された一辺と隣接する一辺（−Ｙ方向側の一辺）に沿って配置されている。第３張力発生部２０Ｃは、平面視において一方向（Ｘ方向）に長手を有する矩形となっている。第３張力発生部２０Ｃは、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略−Ｙ方向に気体を噴射し、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略−Ｙ方向の張力（両端部においては斜め方向の張力）を発生させる（図３参照）。
【００３１】
張力発生手段２０は、第１張力発生部２０Ａの一端部（＋Ｘ方向側）と第２張力発生部２０Ｂの一端部（＋Ｙ方向側）とが接続されるとともに、第２張力発生部２０Ｂの他端部（−Ｙ方向側）と第３張力発生部２０Ｃの一端部（＋Ｘ方向側）とが接続されることにより、平面視略Ｕ字状になっている。
【００３２】
把持部３０は、ジョイント部３１と、ホールド部３２と、を備えている。把持部３０は、ジョイント部３１の中央部とホールド部３２の端部（＋Ｘ方向側）とが接続されることにより、平面視Ｔ字状になっている。
【００３３】
ジョイント部３１は、固定手段１０と、張力発生手段２０と、を把持するものである。ジョイント部３１の中央部には固定手段１０が接続されている。ジョイント部３１の一端部（＋Ｙ方向側）には、ワークＷからはみ出た第１張力発生部２０Ａの他端部（−Ｘ方向側）が接続されている。ジョイント部３１の他端部（−Ｙ方向側）には、ワークＷからはみ出た第３張力発生部２０Ｃの他端部（−Ｘ方向側）が接続されている。
【００３４】
ホールド部３２は、保持されたワークＷを搬送する際の掴み部として機能する。例えば、ホールド部３２を手で掴んでワークＷを搬送したり、ホールド部３２に多間接の搬送アーム等の搬送手段を接続してワークＷを機械的に搬送したりすることができる。
【００３５】
以下、張力発生部２０Ａ,２０Ｂ,２０Ｃの具体的な構成について説明する。なお、ここでは、便宜上、張力発生部として第１張力発生部２０Ａ、第２張力発生部２０Ｂ、第３張力発生部２０Ｃのうち第２張力発生部２０Ｂを例に挙げて説明する。
【００３６】
第２張力発生部２０Ｂは、気体噴出部２１と、複数のノズル２４が形成されたノズル板２３と、を備えている。
【００３７】
気体噴出部２１は、断面視凹状となっている。気体噴出部２１には、気体供給源（図示略）が設けられている。気体噴出部２１とノズル板２３とで内部流路２２が形成されている。気体噴出部２１は、気体供給源から気体（例えば空気）を取り込む。気体噴出部２１によって取り込まれた気体は、内部流路２２を経由して複数のノズル２４に向けて噴出される。
【００３８】
ノズル板２３は、平面視において気体噴出部２１と略同じ大きさに形成されている。ノズル板２３のノズル形成面２３Ａには複数のノズル２４が形成されている。ノズル２４はノズル板２３の厚み方向（Ｚ方向）に対して傾いて形成されている。ノズル２４は、ノズル板の長手方向（Ｙ方向）に沿って間隔を空けて計３つ設けられている（図３参照）。なお、ノズル板２３に設けるノズル数は任意に変更可能である。
【００３９】
気体噴出部２１によって噴出された気体は、ノズル板２３に対して斜めに形成されたノズル２４を通ってノズル形成面２３ＡとワークＷとの間に噴出される。ノズル２４が噴出する気体は、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して略＋Ｘ方向に、ノズル形成面２３ＡとワークＷとの隙間を高速で流れる。これにより、ベルヌーイ効果によりワークＷの上面（ノズル形成面２３Ａと対向する面）に負圧が発生し、ワークＷが吸引される。一方、ワークＷがノズル形成面２３Ａに接近すると、ワークＷにはノズル２４からの気体の流れによる反発力が作用する。したがって、ワークＷは非接触で第２張力発生部２０Ｂに吸引保持される。
【００４０】
図５は、本発明の第１実施形態におけるノズルの配置位置とノズルが噴出する気体の噴出速度との関係を示す図である。なお、図５においては、便宜上、張力発生部として第１張力発生部２０Ａ、第２張力発生部２０Ｂ、第３張力発生部２０Ｃのうち第２張力発生部２０Ｂを例に挙げて説明する。図５において、横軸は第２張力発生部２０Ｂのノズル２４の配置位置、縦軸は第２張力発生部２０Ｂのノズル２４が噴出する気体の噴出速度である。
【００４１】
図５に示すように、第２張力発生部２０Ｂに設けられた複数のノズル２４のうち第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度よりも大きくなっている。
【００４２】
例えば、第２張力発生部２０Ｂにおいて、気体供給源の配置位置を気体噴出部２１の両端部に配置する。すると、気体噴出部２１の両端部に対応する位置のノズル２４は気体供給源に近接し、気体噴出部２１の中央部に対応する位置のノズル２４は気体供給源から遠ざかる。つまり、気体噴出部２１の両端部に対応する位置のノズル２４には、気体供給源から気体が直ぐに導かれることとなり、気体噴出部２１の中央部に対応する位置のノズル２４には、気体供給源から供給された気体が内部流路２２を経由した後に導かれることとなる。これにより、気体噴出部２１の中央部に対応する位置のノズル２４が噴出する気体の噴出速度は相対的に小さくなる。さらに速度差を設ける場合は、内部流路２２内に気体の流れを邪魔する例えば板状の構造部材を設けてもよい。よって、第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度を、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度よりも大きくすることができる。これにより、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００４３】
図６は、本発明の第１実施形態におけるノズルの配置位置とノズルの大きさとの関係を示す図である。なお、図６においては、便宜上、張力発生部として第１張力発生部２０Ａ、第２張力発生部２０Ｂ、第３張力発生部２０Ｃのうち第２張力発生部２０Ｂを例に挙げて説明する。図６において、横軸は第２張力発生部２０Ｂのノズル２４の配置位置、縦軸は第２張力発生部２０Ｂのノズル２４の直径Ｄ（図４参照）である。
【００４４】
図６に示すように、第２張力発生部２０Ｂに設けられた複数のノズル２４のうち第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４の直径Ｄは、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４の直径Ｄよりも大きくなっている。これにより、第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量よりも大きくなる。これにより、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００４５】
また、第２張力発生部２０Ｂに設けられた複数のノズル２４のうち第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４の数を、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４の数よりも多くしてもよい。このような構成であっても、第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量よりも大きくなる。これにより、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００４６】
したがって、本実施形態では、張力発生手段２０によって、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きの張力が発生する。つまり、シート状のワークＷは中央部から周縁部に向けて張力を受けることとなる。このため、特許文献１のようにワークの中央部を吸引する構成となっておらず、ワークの周縁部が自重により折れ曲がってしまうことはない。したがって、ワークＷの変形を抑制してワークＷを安定して保持することが可能なワーク保持装置１を提供することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、張力発生手段２０がワークＷに対向するノズル形成面２３Ａに、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに気体を噴出する複数のノズル２４を備えている。このため、ベルヌーイ効果によってワークＷの上面（ノズル形成面２３Ａと対向する面）に負圧が発生し、ワークＷが吸引される。一方、ワークＷがノズル形成面２３Ａに接近すると、ワークＷにはノズル２４からの気体の流れによる反発力が作用する。よって、ワークＷは非接触で張力発生手段２０に吸引保持される。したがって、粘着面を有するワークＷを保持することができる。また、ワークＷが接触で傷が付き易い軟弱部材の場合であっても、ワークＷに傷をつけることなくワークＷを保持することができる。
【００４８】
また、本実施形態では、ワークＷが平面視矩形であり、固定手段１０がワークＷの一辺（−Ｘ方向側）の中央部に配置され、張力発生手段２０が前記一辺を除いたワークＷの三辺に配置されている。このため、平面視矩形のワークＷが自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷの変形を抑制してワークＷを安定して保持することができる。
【００４９】
また、本実施形態では、ワークＷの三辺に沿って配置された張力発生手段２０の複数のノズル２４のうちワークＷの一辺の両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度は、ワークＷの一辺の中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出速度よりも大きくなっている。つまり、平面視矩形のワークＷにおいて特に撓みやすいワークＷの四隅に噴出される気体の噴出速度が相対的に大きくなる。したがって、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、ワークＷの三辺に沿って配置された張力発生手段２０の複数のノズル２４のうちワークＷの一辺の両端部に位置するノズル２４の直径Ｄは、ワークＷの一辺の中央部に位置するノズル２４の直径Ｄよりも大きくなっている。これにより、第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量よりも大きくなる。したがって、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、第２張力発生部２０Ｂに設けられた複数のノズル２４のうち第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４の数は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４の数よりも多くなっている。これにより、第２張力発生部２０Ｂの両端部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量は、第２張力発生部２０Ｂの中央部に位置するノズル２４が噴出する気体の噴出量よりも大きくなる。これにより、平面視矩形のワークＷ（特にワークＷの四隅）が自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷを安定して保持することができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、固定手段１０がワークＷの一辺（−Ｘ方向側）の中央部に配置されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、固定手段がワークＷの一辺に沿って配置されていてもよい。すなわち、固定手段は、少なくともワークＷの一端に配置されていればよい。
【００５３】
また、本実施形態では、張力発生手段２０が３つの張力発生部（第１張力発生部２０Ａ、第２張力発生部２０Ｂ、第３張力発生部２０Ｃ）を備えている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、張力発生手段２０が１つまたは２つの張力発生部を備えていてもよいし、４つ以上の張力発生部を備えていてもよい。すなわち、張力発生手段２０を構成する張力発生部の配置数は必要に応じて適宜変更することができる。例えば、ワークＷのサイズが小さい場合には張力発生部の配置数を少なくし、ワークＷのサイズが大きい場合には張力発生部の配置数を多くすることができる。なお、ワークＷのサイズが大きい場合には、複数の張力発生部が互いに接続できるよう、両端部にジョイント機構を備えた張力発生部を用いるのがよい。これにより、複数の張力発生部を組み替えて接続することでワークＷのサイズの大型化に対応することができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るワーク保持装置２の構成について、図７〜１０を用いて説明する。図７は、本発明の第２実施形態におけるワーク保持装置２の概略構成を示す底面図である。図８は、図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図９は、本発明の第２実施形態における張力発生手段の張力発生機構を示す図である。図１０は、本発明の第２実施形態における張力発生手段の要部拡大図である。なお、図１０における矢印は、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きの張力である。
【００５５】
ワーク保持装置２は、例えばフィルム、ラベル、発泡ウレタン等の可撓性を有するシート状のワークＷを接触状態で保持するものである。ここでは、シート状のワークとして平面視矩形のワークを例示して説明する。
【００５６】
図７に示すように、ワーク保持装置２は、ワークＷの一端を固定する固定手段１１０と、ワークＷの一端を除いた端部に配置された張力発生手段１４０と、固定手段１１０と張力発生手段１４０とを接続するジョイント部１２０と、固定手段１１０を把持する把持部１３０と、を備えている。ワークＷの一端は固定手段１１０によって固定され、ワークＷの一端を除いた端部は張力発生手段１４０によって接触して保持される。
【００５７】
固定手段１１０は、ワークＷの一辺（−Ｘ方向側）に沿って配置されている。固定手段１１０は、吸着部１１１と、ホルダー部１１２と、位置決めピン１１３と、を備えている。
【００５８】
吸着部１１１は、ワークＷを吸着する吸着面１１１ａを有する。吸着部１１１は、例えば多孔質のセラミックスからなる真空チャックを用いることができる。吸着部１１１の気孔径をサブミクロンサイズとすることにより、ワークＷが変形することなく均一な吸着が可能となる。
【００５９】
ホルダー部１１２は、吸着面１１１ａと面一のワーク接触面１１２ａを有する。ホルダー部１１２は、吸着部１１１の周囲を気密に閉塞して、吸着部１１１を、吸着部１１１のワークＷに対向する吸着面１１１ａが露出した状態で保持する。
【００６０】
位置決めピン１１３は、ジョイント部１２０の一端部（−Ｘ方向側）に挿通されている。位置決めピン１１３は、張力発生手段１４０のＸ方向の位置決めの基準となる。
【００６１】
張力発生手段１４０は、固定手段１１０が配置された側とは反対の側のワークＷの一辺（＋Ｘ方向側）の両端に配置されている。張力発生手段１４０は、ワークＷを吸着する吸着手段１５０と、吸着手段１５０をワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに移動させる移動手段１６０と、を備えている。これにより、張力発生手段１４０は、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きの張力を発生させるようになっている。
【００６２】
具体的には、張力発生手段１４０は、２つの張力発生部（第１張力発生部１４０Ａ、第２張力発生部１４０Ｂ）を備えている。
【００６３】
第１張力発生部１４０Ａは、ワークＷの固定手段１１０が配置された側とは反対の側の一辺（＋Ｘ方向側）の一端（＋Ｙ方向側）に配置されている。第１張力発生部１４０Ａは、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに斜め方向（＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向）の張力を発生させる（図９参照）。
【００６４】
第２張力発生部１４０Ｂは、ワークＷの固定手段１１０が配置された側とは反対の側の一辺（＋Ｘ方向側）の他端（−Ｙ方向側）に配置されている。第２張力発生部１４０Ｂは、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに斜め方向（＋Ｘ方向及び−Ｙ方向）の張力を発生させる（図９参照）。
【００６５】
把持部１３０は、固定手段１１０の中央部に接続されている。把持部１３０は、保持されたワークＷを搬送する際の掴み部として機能する。例えば、把持部１３０を手で掴んでワークＷを搬送したり、把持部１３０に多間接の搬送アーム等の搬送手段を接続してワークＷを機械的に搬送したりすることができる。
【００６６】
以下、張力発生部１４０Ａ,１４０Ｂの具体的な構成について説明する。なお、ここでは、便宜上、張力発生部として第１張力発生部１４０Ａ、第２張力発生部１４０Ｂのうち第１張力発生部１４０Ａを例に挙げて説明する。
【００６７】
第１張力発生部１４０Ａは、ワークＷを吸着する吸着手段１５０と、吸着手段１５０をワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに移動させる移動手段１６０と、を備えている。
【００６８】
吸着手段１５０は、吸着部１５１と、吸着部１５１を保持するホルダー部１５２と、吸着部１５１の吸着面１５１ａの水平面（ワークＷの上面）に対する傾きを変位自在とするベローズ管１５３と、吸着面１５１ａから吸引を行う吸引手段１５４と、を備えている。
【００６９】
吸着部１５１は、ワークＷを吸着する吸着面１５１ａを有する。吸着部１５１は、例えば多孔質のセラミックスからなる真空チャックを用いることができる。吸着部１５１の気孔径をサブミクロンサイズとすることにより、ワークＷが変形することなく均一な吸着が可能となる。
【００７０】
ホルダー部１５２は、吸着面１５１ａと面一のワーク接触面１５２ａを有する。ホルダー部１５２は、吸着部１５１を囲う有低円筒形状となっている。ホルダー部１５２は、吸着部１５１の周囲を気密に閉塞して、吸着部１５１を吸着部１５１のワークＷに対向する吸着面１５１ａが露出した状態で保持する。ホルダー部１５２の中央部には、吸着部１５１の取り付け空間に連通する吸引口１５２ｂが貫通して形成されている。
【００７１】
ベローズ管１５３は、一端部（−Ｚ方向側）が吸引手段１５４と連通し、他端部（＋Ｚ方向側）がホルダー部１５２の吸引口１５２ｂと連通するよう設けられている。ベローズ管１５３は、ホルダー部１５２を吊下して支持する構成となっている。ベローズ管１５３は、任意の方向に自由な曲げが可能な柔軟性を有する。ベローズ管１５３は、例えば柔軟性の有る樹脂材から形成されている。
【００７２】
移動手段１６０は、円板を中心からずらして回転させる偏心カム１６１と、偏心カム１６１を回転させつつ偏心カム１６１の回転角度を検出するエンコーダ付モーター１６２と、吸着手段１５０（吸引手段１５４）を支持するガイドブロック１６３と、偏心カム１６１の回転により移動するガイドピン１６４と、ガイドブロック１６３を一方向に案内するガイドレール１６５と、ガイドレール１６５を支持するベース部１６６と、コイルバネ１６７と、コイルバネ１６７の引張力を調整する引張力調整部１６８と、引張力調整部１６８をベース部１６６に固定するロックナット１６９と、を備えている。
【００７３】
コイルバネ１６７は、一端が吸着手段１５０に接続され、他端が引張力調整部１６８に接続されている。コイルバネ１６７は、常態で吸着手段１５０をワークＷの面に平行かつワークＷに対して内向き（図１０に示す矢印の向きと反対の方向）に付勢する構成となっている。
【００７４】
ガイドブロック１６３の上部に固定されたガイドピン１６４は、偏心カム１６１に当接している。これにより、コイルバネ１６７によってワークＷの面に平行かつワークＷに対して内向きに付勢された吸着手段１５０は、前記内向きに引き込まれないようになっている。つまり、吸着手段１５０は、コイルバネ１６７から前記内向きに常時付勢力を受けているものの、所定の位置で静止しうる構成となっている。
【００７５】
吸着手段１５０は、偏心カム１６１の回転により、ガイドレール１６５に案内されて、ワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向き（図１０に示す矢印の向き）に移動する。このような構成により、吸着手段１５０をワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに微小な力で移動させることができる。なお、吸着手段１５０を移動させる際の引張力は、ワークＷの材質に応じて、偏心カム１６１の回転角度、コイルバネ１６７の引張力等を適宜変更することにより設定することができる。
【００７６】
したがって、本実施形態では、張力発生手段１４０がワークＷを吸着する吸着手段１５０と、吸着手段１５０をワークＷの面に平行かつワークＷに対して外向きに移動させる移動手段１６０と、を備えている。このため、ワークＷは接触状態で張力発生手段１４０に吸引保持される。したがって、ワークＷの変形を抑制してワークＷを安定して保持することが可能なワーク保持装置２を提供することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、ワークＷが平面視矩形であり、固定手段１１０がワークＷの一辺（−Ｘ方向側）に配置され、張力発生手段１４０が固定手段１１０の配置された側とは反対の側のワークＷの一辺の両端に配置されている。このため、平面視矩形のワークＷが自重により折れ曲がることのないよう、ワークＷの変形を抑制してワークＷを安定して保持することができる。また、張力発生手段１４０を計２つ設けるだけでよいので、装置の簡素化を図ることができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、固定手段１１０がワークＷの一辺（−Ｘ方向側）に沿って配置されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、固定手段がワークＷの一辺の両端に配置されていてもよい。すなわち、固定手段は、少なくともワークＷの一端に配置されていればよい。
【００７９】
また、本実施形態では、張力発生手段１４０が２つの張力発生部（第１張力発生部１４０Ａ、第２張力発生部１４０Ｂ）を備えている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、張力発生手段１４０が１つの張力発生部を備えていてもよいし、３つ以上の張力発生部を備えていてもよい。すなわち、張力発生手段１４０を構成する張力発生部の配置数は必要に応じて適宜変更することができる。例えば、ワークＷのサイズが小さい場合には張力発生部の配置数を少なくし、ワークＷのサイズが大きい場合には張力発生部の配置数を多くすることができる。
【００８０】
また、本実施形態では、移動手段１６０が偏心カム１６１と、エンコーダ付モーター１６２と、ガイドブロック１６３と、ガイドピン１６４と、ガイドレール１６５と、ベース部１６６と、コイルバネ１６７と、引張力調整部１６８と、ロックナット１６９と、を備えている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、移動手段としては、一軸アクチュエーター（ボールねじ、スライドガイド、サポートユニットが一体となった直動案内機構）を用いてもよい。
【００８１】
なお、上記実施形態では、シート状のワークとして、フィルム、ラベル、発泡ウレタン等を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、セラミックス、カーボン、金属や樹脂材料からなる薄膜フィルム、ウェハ、ガラス基板、さらには二次電池を構成する電極やセパレータなど、必要に応じて様々なシート状の部材に適用することができる。
【００８２】
また、上記実施形態では、シート状のワークとして、平面視矩形のワークを例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、平面視円形、楕円形、三角形、五角形以上の多角形など、必要に応じて様々な形状の部材に適用することができる。
【符号の説明】
【００８３】
１，２…ワーク保持装置、１０,１１０…固定手段、２０,１４０…張力発生手段、２３Ａ…ノズル形成面、２４…ノズル、１５０…吸着手段、１６０…移動手段、Ｄ…ノズルの直径、Ｗ…ワーク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状のワークを保持するワーク保持装置であって、
前記ワークの一端を固定する固定手段と、
前記ワークの前記一端を除いた端部に配置されるとともに、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きの張力を発生させる張力発生手段と、
を備えることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項２】
前記張力発生手段は、前記ワークに対向するノズル形成面に、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きに気体を噴出する複数のノズルを備えることを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
【請求項３】
前記ワークは平面視矩形であり、
前記固定手段は前記ワークの一辺に配置され、
前記張力発生手段は前記一辺を除いた前記ワークの三辺に沿って配置されていることを特徴とする請求項２に記載のワーク保持装置。
【請求項４】
前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルが噴出する気体の噴出速度は、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルが噴出する気体の噴出速度よりも大きくなっていることを特徴とする請求項３に記載のワーク保持装置。
【請求項５】
前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルの直径の大きさは、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルの直径の大きさよりも大きくなっていることを特徴とする請求項３または４に記載のワーク保持装置。
【請求項６】
前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルの数は、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルの数よりも多くなっていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
【請求項７】
前記張力発生手段は、
前記ワークを吸着する吸着手段と、
前記吸着手段を、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きに移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
【請求項８】
前記ワークは平面視矩形であり、
前記固定手段は前記ワークの一辺に配置され、
前記張力発生手段は前記固定手段が配置された側とは反対の側の一辺の両端に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のワーク保持装置。
【請求項１】
シート状のワークを保持するワーク保持装置であって、
前記ワークの一端を固定する固定手段と、
前記ワークの前記一端を除いた端部に配置されるとともに、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きの張力を発生させる張力発生手段と、
を備えることを特徴とするワーク保持装置。
【請求項２】
前記張力発生手段は、前記ワークに対向するノズル形成面に、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きに気体を噴出する複数のノズルを備えることを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
【請求項３】
前記ワークは平面視矩形であり、
前記固定手段は前記ワークの一辺に配置され、
前記張力発生手段は前記一辺を除いた前記ワークの三辺に沿って配置されていることを特徴とする請求項２に記載のワーク保持装置。
【請求項４】
前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルが噴出する気体の噴出速度は、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルが噴出する気体の噴出速度よりも大きくなっていることを特徴とする請求項３に記載のワーク保持装置。
【請求項５】
前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルの直径の大きさは、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルの直径の大きさよりも大きくなっていることを特徴とする請求項３または４に記載のワーク保持装置。
【請求項６】
前記ワークの三辺に沿って配置された前記張力発生手段の前記複数のノズルのうち前記ワークの一辺の両端部に位置するノズルの数は、前記ワークの一辺の中央部に位置するノズルの数よりも多くなっていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のワーク保持装置。
【請求項７】
前記張力発生手段は、
前記ワークを吸着する吸着手段と、
前記吸着手段を、前記ワークの面に平行かつ前記ワークに対して外向きに移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のワーク保持装置。
【請求項８】
前記ワークは平面視矩形であり、
前記固定手段は前記ワークの一辺に配置され、
前記張力発生手段は前記固定手段が配置された側とは反対の側の一辺の両端に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のワーク保持装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−４０６６８（Ｐ２０１２−４０６６８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８６２４３（Ｐ２０１０−１８６２４３）
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２３日（２０１０．８．２３）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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