專利名稱：工件吸附頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工件吸附頭，尤其涉及用于吸附輕量且微小的工 件、或使吸附的工件脫離并將其載置到工件載置面上的工件吸附頭， 該工件吸附頭結構簡單且操作性及可靠性優(yōu)良。
背景技術：
正確且可靠地吸附從幾百pm到幾mm那樣量級大小的輕量且微 小的工件、或使吸附的工件可靠地脫離并將其正確且可靠地載置到工 件載置面上并非易事。在以這種量級大小的輕量構成微小的工件的情 況下，除重力之外，也不能忽視靜電力和表面張力，這是因為，在僅 單純地加上或者減去把持力和真空吸附力的通常的方法中，不易將工 件脫離或安裝到載置面上，并且不容易與工件的尺寸相匹配地制作吸 附部，使其與工件的位置、形態(tài)相配合地精密地定位。過去，作為以將這樣輕量且微小的工件吸附或脫離、以及以向載 置面載置為目的的工件吸附頭或者工件吸附裝置，有記載在日本特開 平5—235594號公報和日本特開2003 — 165083號公報中的裝置。前者的裝置為了可靠地進行電子部件的脫離，在吸附頭的負壓室 的內部安裝有推壓塊。該推壓塊在負壓室的負壓解除時，其下端的推 壓部從頭的吸引口進出，通過推動被吸附在吸附面的工件，幫助工件 從吸附面脫離。但是，該裝置不具備使吸附面模仿工具載置面的模仿 機構。另外，后者的裝置是將吸附噴嘴按壓在薄且微小的電子部件等工 件上，減小在吸附該工件、或將吸附的工件安裝到基板上時的沖擊負 荷，防止工件的破裂與缺損為目的，在吸附噴嘴主體、和收容并安裝 該吸附噴嘴主體的保持部之間配設盤簧(第1緩沖機構)，并且在吸 附噴嘴主體的內部設置有薄壁部(第2緩沖機構)。該薄壁部(第2緩沖機構)是將吸附噴嘴主體的前端部的噴嘴尖端與根部的被稱作噴 嘴中間部的部分之間特別地構成薄壁結構，由此，在將噴嘴尖端壓到 工件上，并吸附該工件或者將吸附的工件安裝到基板上時，首先，薄 壁部(第2緩沖機構)撓曲，其次，由于盤簧(第1緩沖機構)根據 壓附力的大小而撓曲，所以能夠緩和或防止出現(xiàn)上述那樣的沖擊負荷 的發(fā)生、工件的破裂和缺損。但是，后者的裝置不具備用于使吸附工件從噴嘴尖端可靠地脫離的機構，并且，其薄壁部(第2緩沖機構)為了減小吸附噴嘴被壓到工件上時的沖擊負荷，并防止工件的破裂與缺損，雖然能夠向噴嘴尖端的軸向撓曲，但是在噴嘴尖端的前端面上形成的工件吸附面的面積原本就很小的方面來看，發(fā)揮工件吸附面模仿工件載置面的傾斜的模仿功能的機構不會如當初期望那樣起作用。作為具備使工件吸附面模仿工件載置面的傾斜的模仿功能的工件吸附裝置，有記載在日本實公昭50—14070號公報中的裝置。但是，該裝置并不是將上述的以幾百pm到幾mm那樣量級大小的輕量且微小的工件作為吸附和安裝的對象物，且沒有為此目的而特別地采取措施。專利文獻l:日本特開平5—235594號公報 專利文獻2:日本特開2003 — 165083號公報 專利文獻3:日本實公昭50—14070號公報發(fā)明內容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的工件吸附頭或工件吸附裝置所具有的上 述那樣的問題點而提供一種工件吸附頭，為了吸附輕量且微小的工 件、或使吸附的工件脫離并將其載置到工件載置面上而被使用，該工 件吸附頭能夠在模仿工件載置面的傾斜的同時，正確且可靠地吸附工 件，并使吸附的工件可靠地脫離，以使其正確且可靠地載置到工件載 置面上，不會對工件造成損傷，并且，結構簡單且操作性及可靠性優(yōu) 良。上述那樣的課題，可通過本申請的各技術方案中記載的下面那樣的發(fā)明來解決。即，技術方案1中記載的發(fā)明是關于一種工件吸附頭， 為了吸附輕量且微小的工件、或使吸附的工件脫離并將其載置到工件 載置面上而被使用，其特征在于，具有基臺部；工件吸附部；和連 接上述基臺部和上述工件吸附部的模仿機構部，該基臺部、工件吸附 部和模擬機構部由一體結構物形成，上述基臺部具有用于將上述工件 吸附頭自體安裝到頭驅動機構上的安裝面，上述工件吸附部具有用于 吸附工件的工件吸附面、和設置在其內部并通過吸氣孔在上述工件吸 附面上開口的負壓室，上述模仿機構部為容易彈性變形的結構，通過 在3維空間內適當撓曲，而起到使上述工件吸附面模仿上述工件載置 面的傾斜的作用。由于該工件吸附頭如上所述地構成，所以能夠模仿工件載置面的 傾斜，并能夠正確且可靠地吸附工件，并且，能夠將工件正確且可靠 地載置到工件載置面上。由此，能夠將工件相對于工件載置面正確且 可靠地進行安裝或脫離，而且，因為不對工件施加過大的應力，所以 不會損傷工件。進而，該工件吸附頭由一體結構物形成，因此結構簡單，其操作 也根據模仿機構部的動作而不需要轉動操作，變得簡潔且單純，操作 性和可靠性優(yōu)良。根據優(yōu)選實施方式，在該工件吸附頭的負壓室中收容有工件推壓 塊，該工件推壓塊具有銷部，該銷部插通吸氣孔并越過工件吸附面而 出沒。根據該結構，例如，當將吸附的工件載置于工件載置面時，當負 壓室的負壓解除時，因為工件推壓塊的銷部在解除重力或負壓的同 時，在向正壓轉換的壓力地作用下，對越過工件吸附面而突出的工件 進行推壓，所以能夠使工件可靠地脫離工件吸附面。從而，該工件吸 附頭在模仿工件載置面的傾斜的同時，并且在銷部推動吸附的工件而 使其可靠地脫離的同時，能夠將其正確且可靠地載置到工件載置面 上，而不會產生工件位置偏離。并且，在吸附工件時，在模仿工件載 置面的傾斜的同時，并且在銷部推動工件的同時，能夠將其進一步正 確且可靠地吸附到工件吸附面上，不會產生工件位置的偏離。根據其它的優(yōu)選實施方式，該工件吸附頭的模仿機構部的容易彈 性變形的結構，具有多個彎曲的彈性腳片，該多個彎曲彈性腳片將基 臺部和工件吸附部在多個位置分別連接，對作用于工件吸附面上的全 方位的外力，能夠使工件吸附面產生同樣的位移。根據該構成，用極其簡單的構成可以得到模仿機構部的容易彈性 變形的結構。并且，模仿機構部的控制變得簡單。根據另外的其它優(yōu)選實施方式，該工件吸附頭的基臺部和工件吸 附部分別形成為俯視矩形狀，多個彎曲彈性腳片將該基臺部和工件吸附部的各4個角部的對應角部彼此連接。根據該結構，通過更加簡單的結構可以得到模仿機構部的容易彈 性變形的結構。發(fā)明的效果如上述那樣，根據本發(fā)明的工件吸附頭，能夠在模仿工件載置面 的傾斜的同時，正確且可靠地吸附工件，并且，能夠將工件正確且可 靠地載置到工件載置面上。由此，能夠將工件正確且可靠地相對于工 件載置面進行安裝或脫離，并且，因為不對工件施加過大的應力，所 以不會損傷工件。而且，由于該工件吸附頭由一體結構物形成，所以 結構簡單，并且根據模仿機構部的動作不但操作變得簡單，操作性及 可靠性也優(yōu)良。并且，其負壓室內收容有工件推壓塊，該工件推壓塊插通吸氣孔， 在為具有越過工件吸附面而出沒的銷部的情況下，例如，將吸附工件 載置到工件載置面上時，在模仿工件載置面的傾斜的同時，并在銷部 推動吸附的工件而使其可靠地脫離的同時，能夠進一步正確且可靠地 將其載置到工件載置面上，而不會發(fā)生工件的位置偏離。并且，吸附 工件時，在模仿工件載置面的傾斜的同時，并在銷部推動工件的同時， 能夠進一步正確且可靠地將其載置到工件載置面上，而不會發(fā)生工件 的位置偏離另外，其模仿機構部的容易彈性變形的結構由多個彎曲彈性腳片 構成，該多個彎曲彈性腳片將基臺部和工件吸附部在多個位置分別連 接，并對作用于工件吸附面的全方位的外力，使工件吸附面發(fā)生同樣的位移的情況下，通過極其簡單的構成就能夠得到模仿機構部的容易 彈性變形的機構。


圖1為本發(fā)明的一個實施例的工件吸附頭的主視圖。圖2為該工件吸附頭主體部的從斜上方觀察的立體圖。圖3為該工件吸附頭主體部的從不同的斜上方觀察的立體圖。圖4為該工件吸附頭主體部的從斜下方觀察的立體圖。圖5為該工件吸附頭主體部的俯視圖。圖6為該工件吸附頭主體部的側視圖。圖7為用于說明使用該工件吸附頭吸附工件、或使吸附的工件脫離并將其載置到工件載置面上的方法的第1圖。圖8為圖7的第2圖。圖9為圖7的第3圖。符號說明1…工件吸附頭、2…工件吸附頭主體部、3…連通管、4…頭部、 5…基臺部、6…工件吸附部、6a…鼓出部、7…模仿機構部、8… 工件吸附面、9…吸氣孔、10…負壓室、11…安裝面、12…安裝 板、13…螺栓、14…孔、15…工件推壓塊、15a…銷部、16…工 件載置面、17…彈性腳片、18…上板部件、19…下板部件、L… 軸線、L，…垂線、W…工件具體實施方式
為了吸附輕量且微小的工件、或使吸附的工件脫離并將其載置到 工件載置面上而使用的工件吸附頭，其具有基臺部、工件吸附部以及 連接它們的模仿機構部。該基臺部、工件吸附部和模仿機構部由一體 結構物構成，基臺部具有用于將工件吸附頭本身安裝到頭驅動機構上 的安裝面，工件吸附部有用于吸附工件的工件吸附面和設置在其內 部、并通過吸氣孔在工件吸附面上開口的負壓室。并且，模仿機構部 為容易彈性變形的結構，在3維空間內適當撓曲，從而起作用，以使工件吸附面能夠模仿工件載置面的傾斜。負壓室中收容有工件推壓 塊，該工件推壓塊具有插通于吸氣孔并超出工件吸附面地出沒的銷 部。上述模仿機構部的容易彈性變形的機構由多個彎曲的彈性腳片 構成，該多個彎曲的彈性腳片將形成為俯視矩形狀的基臺部與工件吸 附部，通過它們的各四個角部的對應角部彼此分別連接，并對作用于 工件吸附面上的全方位的外力，使工件吸附面發(fā)生同樣的位移。實施例接下來，對本發(fā)明的一個實施例進行說明本實施例的工件吸附頭用于吸附電子部件等輕量且微小的工件、 或使吸附工件脫離并將其載置到基板表面等工件載置面上。其結構，大體上，在從圖2至圖6中圖示的工件吸附頭主體部2上，如圖l中 圖示的那樣，連接通向真空源的連通管3而構成。本實施例的工件吸 附頭l，實際上，被安裝并使用在機械手前端的頭部4上，但不限于 此，在電子部件組裝裝置等中，也有被安裝在可沿XYZ方向移動的 行走體上使用的情況。工件吸附頭主體部2如下構成。工件吸附頭主體2具有基臺部5、工件吸附部6、以及連接它們 的模仿機構部7。該基臺部5、工件吸附部6和模仿機構部7，由以 具有彈性的金屬材料為素材的一體結構物構成。其尺寸為大體上與工 件W (參照圖7)的大小相匹配的小型裝置?；_部5和工件吸附部 6由形成為俯視矩形狀的板狀塊體構成，工件吸附部6在其中央部具 有收容后述負壓室10的鼓出部6a?；_部5具有將工件吸附頭2本身安裝到機械手前端的頭部4上 的安裝面11。該安裝面11上，按圖1中圖示的那樣，粘接或者通過 螺栓連接有頭部4的安裝板12。安裝面ll的中央部上，開口有用于 使連通管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和負壓室10。 負壓室10被設置在工件吸附部6的中央鼓出部6a的內部，通過吸氣 孔9在工件吸附面8上開口 。并且，該負壓室10上連接著連通管3的一端，該連通管3插通將基臺部5和模仿機構部7貫通的孔14， 負壓室10通過該連通管3與未圖示的負壓源連通。連通管3通過機 械手的內部空間與該負壓源連接。負壓室10中收容有工件推壓塊15。該工件推壓塊15的下方部 分為銷部15a，該銷部15a能夠插通吸氣孔9，并越過工件吸附面8 地出沒。例如，負壓室IO的負壓狀態(tài)解除時，工件推壓塊15在因與 重力或是負壓的解除的同時向正壓轉換而產生的壓力的作用下下落， 其銷部15a越過工件吸附面8而突出。并且，將被吸附的工件W壓 到工件吸附面8上，起到使工件W可靠地從工件吸附面8上脫離的 作用。(參照圖9)模仿機構部7為容易彈性變形的結構，在3維空間內適當撓曲， 起到使工件吸附面8模仿工件載置面16 (參照圖7)的傾斜的作用。 該模仿機構部7的容易彈性變形的結構，具體來說，具有多個(在本 實施例中為4個)彎曲的彈性腳片17，該多個彎曲的彈性腳片17將 形成俯視矩形狀的基臺部5和工件吸附部6通過4個角的對應角部彼 此分別連接，由此，對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產生同樣的位移。該多個彎曲的彈性腳片17實際上將構成模仿機構部7的俯視矩 形狀的上板部件18和下板部件19通過它們的各4個角的對應角部彼 此分別連接，在這些上板部件18和下板部件19與基臺部5和工件吸 附部6分別以一體結構物構成，從而結果是，基臺部5和工件吸附部 6在它們的各4個角的對應角部彼此被分別連接。另外，工件吸附部 6的中央鼓出部6a貫通下板部件19的中央部而向內方突出，該內方 突出部形成負壓室10的圖1中的上半部分的包圍壁。在功能上，該 內方突出部不應被看作從屬于下部板材19 (參照圖l、圖3、圖6)。接下來，對使用本實施例的工件吸附頭1吸附工件W、或使吸附 的工件W脫離并將其載置到工件載置面16上的方法進行說明。首先， 參照圖7—圖9對使被吸附的工件W脫離并將其載置到載置面16上 的方法進行說明。吸附工件W按照與其相反的順序進行即可。首先，將工件W吸附到工件吸附部6的工件吸附面8上的工件吸附頭1朝向工件載置面16下降。該工件載置面16，如圖7中圖示 的那樣，相對水平方向僅傾斜角度a。然后，工件W的一端(在圖 7中為右端)與工件載置面16相接觸，另外當工件吸附頭1繼續(xù)下 降時，工件吸附部6及工件W以工件W的一端為支點轉動到與工件 載置面16平行，從而使其狀態(tài)僅傾斜角度a 。因為機械手前端的頭 部4的狀態(tài)不變，所以為了使工件吸附部6及工件W的上述傾斜狀 態(tài)成為可能，結果，模仿機構7的圖7中右側的2個彈性腳片17的 曲率變大，并且上板部件18的右端和下板部件19的右端之間的距離 必須縮小(參照圖7、圖8)。另外，圖1、圖7—圖9中，L為工件吸附頭1的中心軸線，該 中心軸線L通過負壓室10及孔14的中心，工件吸附頭1為自然狀態(tài) 時，其與立于通過工件吸附面8的中心的工件吸附面8的垂線L'(參 照圖8)—致。如上述那樣，工件吸附部6及工件W，在其狀態(tài)僅傾 斜角度a時，該中心軸線L與垂線L'僅偏離角度a。其次，這種狀態(tài)下，當負壓室10的負壓狀態(tài)解除時，工件W的 向工件吸附面8的吸附被解除，雖然成為能夠從其脫離的狀態(tài)，但是 工件W受到靜電力和表面張力等重力以外的力的影響，不能夠容易 地從工件吸附面8脫離。于是，當使工件吸附頭1稍微上升時，負壓 室10內的工件推壓塊15在由于重力及負壓解除的同時向正壓轉換而 產生的壓力下下落，其銷部15a越過工件吸附面8而突出。進而，推 動工件吸附面8上吸附的工件W，使其可靠地從工件吸附面8脫離 (參照圖9)。之后，當使工件吸附頭1持續(xù)上升時， 一段時間之內，銷部15a 連續(xù)推動工件W，不久銷部15a從工件W上完全分開，工件吸附頭 l變?yōu)椴晃焦ぜ淖杂蔂顟B(tài)，能夠從工件載置面16離開。銷部15a 連續(xù)推動工件W的"一段時間"是指，銷部15a越過工件吸附面8 可以突出的長度完全突出結束為止的時間。這段時間，因為銷部15a 持續(xù)推動工件W，所以當工件吸附頭1離開工件載置面16時，被正 確載置在工件載置面16上的工件W的位置不會發(fā)生位置偏離。對于工件吸附頭1吸附載置到工件載置面16上的工件W，按照與以上相反的順序進行即可。這種情況下，工件吸附頭1在其工件推壓塊15的銷部15a推過 工件W的狀態(tài)下，接近工件W(參照圖9)， 一邊在模仿機構7的作用 下與工件W以相同的狀態(tài)傾斜， 一邊與其幾乎接觸，通過導通負壓， 能夠將其吸附(參照圖8)。從而，在工件吸附頭1吸附工件W時， 工件W不會發(fā)生位置偏離。本實施例的工件吸附頭1用于如上所述地構成，所以能夠取得如 下的效果。工件吸附頭1在模仿工件載置面16的傾斜的同時，能夠正確且 可靠地吸附工件W，并且，能夠將工件W正確且可靠的載置到工件 載置面16上。由此，能夠將工件W正確且可靠地相對于載置面16 安裝和脫離，而且，模仿機構部7通過采用多個彎曲的彈性腳片17 而成為容易彈性變形的結構，并由于通過在3維空間內適當撓曲而不 對工件W施加過大的應力，因此不會損傷工件W。另外，工件吸附頭l因為由一體構造物構成，所以結構簡單，其 操作也根據模仿機構部的動作而不需要轉動操作，變得簡潔且單純， 操作性和可靠性優(yōu)良。另外，負壓室10中收容有工件推壓塊15，該工件推壓塊15因 為具有插通吸氣孔9并越過工件吸附面8而出沒的銷部15a,所以例 如將吸附的工件W載置到工件載置面16時，當負壓室的負壓解除時， 工件推壓塊15的銷部15a由于重力而越過工件吸附面8地突出并推 壓工件W，因此工件W能夠可靠地從工件吸附面8脫離。因此，該 工件吸附頭1在模仿工件載置面16的傾斜的同時，并且，在銷部15a 推壓吸附的工件W并使其可靠地脫離的同時，能夠將其正確且可靠 的載置到工件載置面16上，不會發(fā)生工件W的位置偏離。而且，當 吸附工件W時，也在模仿載置面16的傾斜的同時，并且，在銷部 15a推動工件W的同時，使其能夠更正確且可靠的吸附在工件吸附面 8上，不會發(fā)生工件的位置偏離。而且，模仿機構部7的容易彈性變形的結構具有多個彎曲的彈性 腳片17，該多個彎曲的彈性腳片17將俯視為矩形的基臺部5和工件吸附部6用它們的各4個角的對應角彼此分別連接，對作用于工件 吸附面8上的全方位的外力，能夠使工件吸附面8發(fā)生相同的位移， 因此模仿機構部7的容易彈性變形的機構能夠通過極其簡單的結構 得到，并且模仿機構部7的控制也很簡單(能夠對一定的傾斜，以一 定的力進行模仿)。并且，本發(fā)明不限于以上的實施例，不脫離其主旨的范圍內，可 以有多種變形。
權利要求
1、一種工件吸附頭，為了吸附輕量且微小的工件、或使吸附的工件脫離并將其載置到工件載置面上而被使用，其特征在于，具有基臺部；工件吸附部；和連接上述基臺部和上述工件吸附部的模仿機構部，該基臺部、工件吸附部和模擬機構部由一體結構物形成，上述基臺部具有用于將上述工件吸附頭自體安裝到頭驅動機構上的安裝面，上述工件吸附部具有用于吸附工件的工件吸附面、和設置在其內部并通過吸氣孔在上述工件吸附面上開口的負壓室，上述模仿機構部為容易彈性變形的結構，通過在3維空間內適當撓曲，而起到使上述工件吸附面模仿上述工件載置面的傾斜的作用。
2、 如權利要求l所述的工件吸附頭，其特征在于， 上述負壓室收容有工件推壓塊，上述工件推壓塊具有銷部，該銷部插通上述吸氣孔，并越過上述 工件吸附面出沒。
3、 如權利要求1或2所述的工件吸附頭，其特征在于， 上述模仿機構部的上述容易彈性變形的結構具有多個彎曲的彈性腳片，該多個彎曲的彈性腳片將上述基臺部和上述工件吸附部在多個 位置分別連接，對作用在上述工件吸附面上的全方位的外力，使上述 工件吸附面同樣地產生位移。
4、 如權利要求3所述的工件吸附頭，其特征在于，上述基臺部和上述工件吸附部分別形成為俯視矩形狀，并且， 多個上述彎曲的彈性腳片將該基臺部和工件吸附部的各4個角 部的對應角部彼此連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種工件吸附頭，能夠模仿工件載置面的傾斜，并正確且可靠地吸附工件、或將吸附的工件正確且可靠地載置到工件載置面上，不對工件造成損傷，并且結構簡單且操作性及可靠性優(yōu)良。該工件吸附頭(1)用于吸附輕量的微小的工件、或將吸附的工件載置到工件載置面上，具有基臺部(5)；工件吸附部(6)；和連接它們的模仿機構部(7)。該各部由一體結構物形成，基臺部(5)具有用于將工件吸附頭(1)自體安裝到頭驅動機構上的安裝面(11)，工件吸附部(6)具有工件吸附面(8)、和通過吸氣孔(9)在工件吸附面(8)上開口的負壓室(10)，模仿機構部(7)為容易彈性變形的結構，通過在3維空間內適當撓曲，以起到使工件吸附面(8)模仿工件載置面的傾斜的作用。
文檔編號B25J15/06GK101237965SQ200580051270
公開日2008年8月6日 申請日期2005年8月5日 優(yōu)先權日2005年8月5日
發(fā)明者大田黑徹典, 平川武則 申請人:平田機工株式會社