JP7371860B2 - Electrostatic adsorption device and contact member manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、静電吸着装置、及び接触部材の製造方法に関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck device and a method for manufacturing a contact member.
特許文献1に記載された静電吸着装置は、対象物(物品)の表面と接触するための変形可能な表面と、この表面に電圧を印加する一対の電極とを備えている。この装置では、一対の電極間の電位差により、対象物に対する静電吸着力(静電力)を生み出す、とされている。 The electrostatic adsorption device described in Patent Document 1 includes a deformable surface for contacting the surface of an object (article), and a pair of electrodes for applying a voltage to this surface. This device is said to generate electrostatic adhesion force (electrostatic force) on the object by the potential difference between a pair of electrodes.
引用文献1に記載された静電吸着装置について検証したところ、発明者らが必要とする吸着力(静電吸着力)を得ることができなかった。さらに、例えば、対象物がダンボール容器である場合、その表面には微細な凹凸があることから、特許文献1の静電吸着装置のような変形可能な表面であっても対象物との間に隙間が多く残り、対象物に対して十分な吸着力を得ることができないといった問題がある。また、ダンボール容器の内部に物品を収容することで重量が増大する。従って、ダンボール容器等のように表面が粗面である対象物に対しても、静電吸着による吸着力を大きくすることが望まれている。 When the electrostatic adsorption device described in Cited Document 1 was verified, the adsorption force (electrostatic adsorption force) required by the inventors could not be obtained. Furthermore, for example, when the object is a cardboard container, its surface has minute irregularities, so even if the surface is deformable like the electrostatic adsorption device of Patent Document 1, there is a gap between the object and the object. There is a problem in that many gaps remain, making it impossible to obtain sufficient suction power for the object. Moreover, accommodating articles inside the cardboard container increases the weight. Therefore, it is desired to increase the adsorption force by electrostatic adsorption even for objects with rough surfaces such as cardboard containers.
本発明は、対象物に対する吸着力を高め、対象物を確実に保持することが可能な静電吸着装置、及びこの静電吸着装置に用いられる誘電体からなる接触部材の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention provides an electrostatic chucking device that can increase the adsorption force to an object and reliably hold the object, and a method for manufacturing a contact member made of a dielectric material used in this electrostatic chucking device. With the goal.
本発明の態様に係る静電吸着装置は、対象物の表面に倣って変形可能な接触面を有する誘電体からなる接触部材と、接触部材に電圧を印加可能な一対の電極と、を備え、接触面は、その面に沿う任意の一方向、及びこの一方向に交差しかつ当該面に沿う交差方向の双方に凹部と凸部とが連続する凹凸部を有する。また、接触面は、ショットブラストによる表面加工によって形成された転写面を有する転写型を用いることにより転写されて形成されている。 An electrostatic adsorption device according to an aspect of the present invention includes a contact member made of a dielectric material having a contact surface that can be deformed to follow the surface of an object, and a pair of electrodes capable of applying a voltage to the contact member, The contact surface has an uneven portion in which a concave portion and a convex portion are continuous in one arbitrary direction along the surface and in a direction intersecting this one direction and along the surface. Further, the contact surface is formed by being transferred using a transfer mold having a transfer surface formed by surface processing by shot blasting.
また、一対の電極は、接触部材に接触して設けられ、接触部材とともに変形可能であってもよい。また、接触面は、凹凸部による表面粗さが対象物の表面の表面粗さよりも小さくてもよい。また、接触面は、凹凸部による表面粗さの最大高さ粗さRzが0.1μm以上7.0μm以下であってもよい。また、接触面は、凹凸部による表面粗さのモチーフパラメータにおける粗さモチーフの平均長さARが90以下であってもよい。また、接触面は、凹凸部における凹部と凸部との高さの差の平均値が、対象物の表面における当該平均値よりも小さくてもよい。また、対象物の表面を吸着した状態における対象物と接触面との間に生じるせん断摩擦力が3.0mN/mm2以上であってもよい。 Further, the pair of electrodes may be provided in contact with the contact member and may be deformable together with the contact member. Further, the surface roughness of the contact surface due to the uneven portion may be smaller than the surface roughness of the surface of the object. Further, the maximum height roughness Rz of the surface roughness due to the uneven portions of the contact surface may be 0.1 μm or more and 7.0 μm or less. Further, the contact surface may have an average length AR of a roughness motif of 90 or less in a motif parameter of surface roughness due to the uneven portion. Further, in the contact surface, the average value of the difference in height between the concave portion and the convex portion in the uneven portion may be smaller than the average value on the surface of the object. Further, the shear friction force generated between the object and the contact surface when the surface of the object is adsorbed may be 3.0 mN/mm 2 or more .
本発明の態様に係る接触部材の製造方法は、対象物を吸着する静電吸着装置に備えられ、対象物の表面に倣って変形可能な接触面を有する接触部材を製造する方法であって、転写型の転写面に凹凸を形成することと、接触部材を形成するための液状の誘電体材料を転写面上に供給して固化させることと、転写面から接触部材を取り外すことと、を含む。 A method for manufacturing a contact member according to an aspect of the present invention is a method for manufacturing a contact member that is included in an electrostatic adsorption device that adsorbs an object and has a contact surface that can be deformed to follow the surface of the object, the method comprising: The method includes forming irregularities on the transfer surface of the transfer mold, supplying and solidifying a liquid dielectric material for forming a contact member onto the transfer surface, and removing the contact member from the transfer surface. .
また、転写型の転写面に粒体を衝突させることにより、転写面に凹凸を形成することを含んでもよい。また、粒体は、素材がSUS(ステンレス鋼)又は鉄であり、粒径が0.2mmから0.3mmであってもよい。また、転写型は、転写面の外周側に、転写面から上方に突出しかつ転写面を取り囲む外枠部材を有しており、外枠部材の内側に液状の接触部材材料を供給することを含んでもよい。 The method may also include forming irregularities on the transfer surface by colliding particles with the transfer surface of the transfer mold. Moreover, the material of the particles may be SUS (stainless steel) or iron, and the particle size may be from 0.2 mm to 0.3 mm. Further, the transfer mold has an outer frame member on the outer peripheral side of the transfer surface that protrudes upward from the transfer surface and surrounds the transfer surface, and includes supplying a liquid contact member material to the inside of the outer frame member. But that's fine.
本発明の態様に係る静電吸着装置によれば、一対の電極で接触部材に電圧を印加することによって、接触部材が静電力を発生し、対象物を吸着する。静電力によって対象物を吸着する状態では、対象物の表面が粗面である場合に、接触部材の接触面が対象物の表面に倣って変形するのに加え、接触面の凹凸部を構成する凹部と凸部とが対象物の表面の粗面の凹部と凸部とに馴染む割合が高く、接触面積が大きくなる。その結果、対象物に対する吸着力(静電吸着力)が大きくなり、対象物が強固に吸着される。従って、対象物が確実に保持される。 According to the electrostatic adsorption device according to the aspect of the present invention, by applying a voltage to the contact member using the pair of electrodes, the contact member generates electrostatic force and adsorbs the object. When an object is attracted by electrostatic force, if the surface of the object is rough, the contact surface of the contact member not only deforms to follow the surface of the object, but also forms irregularities on the contact surface. The rate at which the concave portions and convex portions fit into the concave portions and convex portions of the rough surface of the object is high, and the contact area becomes large. As a result, the adhesion force (electrostatic adsorption force) to the object increases, and the object is firmly adsorbed. Therefore, the object is securely held.
また、一対の電極が、接触部材に接触して設けられ、接触部材とともに変形可能である形態では、一対の電極が接触部材とともに変形するので、接触部材が対象物の表面に倣って変形する追従性を高めることができる。また、接触面において、凹凸部による表面粗さが対象物の表面の表面粗さよりも小さい形態では、この接触面が対象物の表面と接触した際に、凹凸部の凹部と凸部とが対象物の凹凸によく馴染むので、接触面と対象物との間に生じる隙間が小さく、接触面と対象物の表面との接触面積が大きくなり、対象物に対する吸着力が大きい。また、接触面において、凹凸部による表面粗さの最大高さ粗さRzが0.1μm以上7.0μm以下である形態では、接触面の凹凸部と対象物の表面との接触が良好である。また、接触面において、凹凸部による表面粗さのモチーフパラメータにおける粗さモチーフの平均長さARが90以下である形態では、接触面の凹凸部と対象物の表面との接触が良好である。 In addition, in a configuration in which a pair of electrodes is provided in contact with a contact member and is deformable together with the contact member, the pair of electrodes deforms together with the contact member, so that the contact member deforms following the surface of the object. You can increase your sexuality. In addition, if the surface roughness of the contact surface due to the unevenness is smaller than the surface roughness of the surface of the object, when this contact surface comes into contact with the surface of the object, the recesses and projections of the unevenness will be affected. Since it adapts well to the unevenness of the object, the gap between the contact surface and the object is small, the contact area between the contact surface and the surface of the object is large, and the adsorption force to the object is large. Furthermore, in a configuration in which the maximum height roughness Rz of the surface roughness due to the uneven portion of the contact surface is 0.1 μm or more and 7.0 μm or less, the contact between the uneven portion of the contact surface and the surface of the object is good. . Further, in the contact surface, when the average length AR of the roughness motif in the motif parameter of the surface roughness due to the uneven portion is 90 or less, the contact between the uneven portion of the contact surface and the surface of the object is good.
また、接触面において、凹凸部における凹部と凸部との高さの差の平均値が、対象物の表面における当該平均値よりも小さい形態では、接触面の凹凸部と対象物の表面との接触状態が良好である。また、対象物の表面を吸着した状態における対象物と接触面との間に生じるせん断摩擦力が3.0mN/mm2以上である形態では、接触面が容易に対象物の表面から外れず、対象物が確実に保持される。また、接触面が、ショットブラストによる表面加工によって形成された転写面を有する転写型を用いることにより転写されて形成される形態では、適切な凹凸部を持つ接触面が実現される。また、接触部材を保持する保持部材をさらに備え、保持部材が、接触部材を保持する保持面を有する形態では、接触部材が保持面に保持されるので、変形可能な接触部材を確実に保持しつつ、対象物にバランスよく接触面が接触する。 In addition, if the average value of the difference in height between the concave and convex portions of the uneven portion of the contact surface is smaller than the average value of the height difference of the surface of the object, the difference between the uneven portion of the contact surface and the surface of the object Good contact condition. In addition, in a configuration in which the shear friction force generated between the object and the contact surface when the surface of the object is adsorbed is 3.0 mN/mm 2 or more, the contact surface does not easily come off from the surface of the object. The object is securely held. Further, in a configuration in which the contact surface is formed by transfer using a transfer mold having a transfer surface formed by surface processing by shot blasting, a contact surface having appropriate unevenness can be realized. Furthermore, in a configuration in which the holding member that holds the contact member is further provided, and the holding member has a holding surface that holds the contact member, the contact member is held on the holding surface, so that the deformable contact member is securely held. At the same time, the contact surface contacts the object in a well-balanced manner.
本発明の態様に係る接触部材の製造方法によれば、転写面上に供給した液状の誘電体材料が固化することにより接触部材が形成され、この接触部材には、転写面に形成された凹凸が転写される。その結果、凹凸部を有する接触面を備えた接触部材を容易に形成できる。 According to the method for manufacturing a contact member according to an aspect of the present invention, the contact member is formed by solidifying the liquid dielectric material supplied onto the transfer surface, and the contact member has irregularities formed on the transfer surface. is transcribed. As a result, a contact member having a contact surface having an uneven portion can be easily formed.
また、転写型の転写面に粒体を衝突させることにより、転写面に凹凸を形成することを含む形態では、転写面の凹凸を容易に形成できる。また、粒体の素材がSUS又は鉄であり、粒径が0.2mmから0.3mmである形態では、転写面の凹凸を精度よく形成できる。また、転写型が、転写面の外周側に、転写面から上方に突出しかつ転写面を取り囲む外枠部材を有しており、外枠部材の内側に液状の誘電体材料を供給することを含む形態では、接触部材の接触面に所定の凹凸部を形成させつつ、外枠部材によって接触部材の外周を規定できる。また、外枠部材の高さによって接触部材の厚さを容易に規定できる。 Furthermore, in a configuration that includes forming unevenness on the transfer surface by colliding particles with the transfer surface of the transfer mold, the unevenness on the transfer surface can be easily formed. Further, in the case where the material of the particles is SUS or iron and the particle size is 0.2 mm to 0.3 mm, the unevenness of the transfer surface can be formed with high accuracy. Further, the transfer mold has an outer frame member on the outer peripheral side of the transfer surface that protrudes upward from the transfer surface and surrounds the transfer surface, and includes supplying a liquid dielectric material to the inside of the outer frame member. In this embodiment, the outer periphery of the contact member can be defined by the outer frame member while forming a predetermined uneven portion on the contact surface of the contact member. Moreover, the thickness of the contact member can be easily defined by the height of the outer frame member.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこの形態に限定されない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現しており、実際の製品とは大きさ、形状等が異なっている場合がある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to this form. In addition, in order to explain the embodiments, the drawings are shown by changing the scale as appropriate, such as by enlarging or emphasizing some parts, and the size, shape, etc. may differ from the actual product. .
図1は、実施形態に係る静電吸着装置EDの一例を示す図である。図1に示すように、本実施形態に係る静電吸着装置EDは、吸着パッドAPと、パッド保持部材PHと、電圧印加部PSと、を備える。静電吸着装置EDは、例えば、対象物としてのダンボール容器(対象物)OBを静電吸着する。静電吸着装置EDは、ダンボール容器OBを、吸着パッドAPで吸着して保持する。 FIG. 1 is a diagram showing an example of an electrostatic adsorption device ED according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the electrostatic adsorption device ED according to the present embodiment includes an adsorption pad AP, a pad holding member PH, and a voltage application section PS. The electrostatic adsorption device ED electrostatically adsorbs, for example, a cardboard container (object) OB as an object. The electrostatic attraction device ED attracts and holds the cardboard container OB with a suction pad AP.
なお、静電吸着装置EDは、ダンボール容器OBに限らず、例えば、ベニヤ板やコンクリート等、粗面を有する対象物を吸着保持することが可能である。また、粗面を有した対象物に限らず、平滑な表面を有する対象物を吸着して保持するために、この静電吸着装置EDを用いることが可能である。 Note that the electrostatic chuck device ED is capable of suction-holding not only a cardboard container OB but also an object having a rough surface, such as a plywood board or concrete. Furthermore, the electrostatic attraction device ED can be used to attract and hold not only objects with rough surfaces but also objects with smooth surfaces.
吸着パッドAPは、パッド端部AP1とパッド基部AP2とから構成され、パッド端部AP1は、接触部材11と、接触部材11に電圧を印加可能な一対の電極12、13と、を備える。一対の電極12、13は、パッド基部AP2と接触部材11との間に設けられている。接触部材11は、パッド基部AP2及び一対の電極12、13とは反対側に位置する一面側に、ダンボール容器OBの表面OBfに対向する接触面11fを有している。パッド端部AP1は、一対の電極12、13から接触面11fまでの層である。パッド基部AP2は、吸着パッドAPにおいてパッド端部AP1以外の層である。一対の電極12、13に電圧を印加することにより、接触部材11の接触面11fに静電吸着力が発生し、吸着パッドAPは、ダンボール容器OBを吸着する。接触部材11は、例えば矩形状の接触面11fを有しており、一辺が10mm~500mm程度に設定されている。また、接触部材11は、矩形の他に円盤状に設けられてもよく、例えば外径10mm~500mm程度に設定されてもよい。接触部材11の厚みは、例えば、厚さ30μm~800μm程度に設定されている。本実施形態では、接触部材11は、例えば、80μm程度の厚さを有している。
The suction pad AP includes a pad end AP1 and a pad base AP2, and the pad end AP1 includes a
接触部材11は、少なくとも接触面11fがダンボール容器OBの表面OBfに倣って変形可能である。本実施形態では、吸着パッドAPは、その全体が、ダンボール容器OBの表面OBfに倣って変形可能であるが、この形態に限定されない。例えば、接触部材11の接触面11fと一対の電極12、13とを結ぶ厚み方向(接触面11fに直交する方向)において、接触面11f側の一部のみが、ダンボール容器OBの表面OBfに倣って変形可能とされていてもよい。
At least the
吸着パッドAPは、誘電体材料により形成され、誘電体としての性質と絶縁体としての性質とを兼ね備えている。吸着パッドAPは、一対の電極12、13に所定の電圧を印加することにより絶縁体及び導電体の双方に対して吸着可能である。例えば、約1012Ω・cmより大きな抵抗率を有する材料は、絶縁体として定義されてもよい。また、例えば、約1012Ω・cmより小さな抵抗率を有する材料は、導電体として定義されてもよい。また、吸着パッドAPは、ダンボール容器OBの表面OBfに倣って変形可能となる弾性、及び柔軟性を有する誘電体材料で形成されている。本実施形態では、後述する製造方法の都合上、吸着パッドAPをパッド端部AP1とパッド基部AP2とに分けて図示、説明しているが、パッド端部AP1及びパッド基部AP2に使用している誘電体材料は同一の材料である。
The suction pad AP is formed of a dielectric material and has both dielectric properties and insulating properties. The suction pad AP can be suctioned onto both an insulator and a conductor by applying a predetermined voltage to a pair of
なお、誘電体材料は、形成された吸着パッドAPを弾性的に変形可能とする材料に限定されない。例えば、吸着パッドAPを形成する誘電体材料は、屈曲可能であるが実質的に弾性的に伸縮しない薄膜、層状体を形成するための材料が用いられてもよい。また、吸着パッドAPを形成する誘電体材料は、例えば、10MPa未満の弾性率、特に1MPa未満の弾性率を有する柔軟性を有しているのが好ましい。 Note that the dielectric material is not limited to a material that allows the formed suction pad AP to be elastically deformed. For example, the dielectric material forming the suction pad AP may be a material for forming a thin film or layered body that is bendable but does not substantially elastically expand or contract. Further, the dielectric material forming the suction pad AP preferably has flexibility with an elastic modulus of less than 10 MPa, particularly less than 1 MPa, for example.
このような誘電体材料としては、例えば、ゴム系材料、樹脂系材料等が挙げられる。より具体的には、吸着パッドAPを形成する誘電体材料としては、架橋性のゴム、非架橋性の熱可塑性エラストマ、軟質樹脂等が挙げられる。吸着パッドAPを形成する誘電体材料として用いられる架橋性のゴムには、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ブチルゴム(IIR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、エチレンプロピレンジエンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、アクリルゴム(ACM)、クロロスルホルン化ポリエチレンゴム(CSM)、ウレタンゴム(U)、シリコーンゴム(Q)、フッ素ゴム(FKM)、エピクロルヒドリンゴム(CO)、多硫化ゴム(T)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)等がある。 Examples of such dielectric materials include rubber-based materials, resin-based materials, and the like. More specifically, examples of the dielectric material forming the suction pad AP include crosslinkable rubber, non-crosslinkable thermoplastic elastomer, and soft resin. Examples of crosslinkable rubber used as a dielectric material forming the suction pad AP include natural rubber (NR), isoprene rubber (IR), butadiene rubber (BR), styrene-butadiene rubber (SBR), and butyl rubber (IIR). , acrylonitrile butadiene rubber (NBR), ethylene propylene diene rubber (EPDM), chloroprene rubber (CR), acrylic rubber (ACM), chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM), urethane rubber (U), silicone rubber (Q), Examples include fluororubber (FKM), epichlorohydrin rubber (CO), polysulfide rubber (T), and polydimethylsiloxane (PDMS).
また、吸着パッドAPを形成する誘電体材料として用いられる非架橋性の熱可塑性エラストマには、例えば、スチレン系、オレフィン系、ウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリイミド系、塩ビ系、フッ素系、アクリル系等の各種の熱可塑性エラストマ等が挙げられる。 In addition, non-crosslinkable thermoplastic elastomers used as dielectric materials forming the suction pad AP include, for example, styrene-based, olefin-based, urethane-based, polyester-based, polyamide-based, polyimide-based, vinyl chloride-based, fluorine-based, Examples include various thermoplastic elastomers such as acrylic.
また、吸着パッドAPを形成する誘電体材料として用いられる軟質樹脂には、例えば、エチレン酢酸ビニル樹脂(EVA)、軟質ポリエステル樹脂、低密度ポリエチレン、ポリウレタン(PU)、ポリプロピレン(PP)、アクリル樹脂等の、それ自体が軟質である樹脂が挙げられ、さらに、各種の樹脂に可塑剤を添加して軟質化したもの等、種々の軟質樹脂等が適用可能である。 In addition, examples of the soft resin used as the dielectric material forming the suction pad AP include ethylene vinyl acetate resin (EVA), soft polyester resin, low density polyethylene, polyurethane (PU), polypropylene (PP), acrylic resin, etc. In addition, various soft resins such as resins made by adding plasticizers to various resins can be used.
また、吸着パッドAPを形成する誘電体材料には、ガラス繊維又は炭素繊維等を用いた繊維強化プラスチック(FRP)をはじめとする各種の複合材料、ガラス、セラミック等を含ませてもよい。 Further, the dielectric material forming the suction pad AP may include various composite materials such as fiber reinforced plastic (FRP) using glass fiber or carbon fiber, glass, ceramic, etc.
図2は、静電吸着装置EDにおける接触部材11の接触面11fに形成された凹凸部15の断面の一例を示す図である。図2に示すように、接触部材11の接触面11fは、凹凸部15を有する。凹凸部15は、接触面11fの面方向に対して垂直方向に窪む凹部15aと、接触面11fの面方向に対して垂直方向に突出する凸部15bと、を有している。これら凹部15a及び凸部15bは、接触面11fの全面にわたって形成されている。すなわち、凹部15a及び凸部15bは、接触面11fにおいて、その面に沿う任意の一方向と、この一方向に交差し、かつ当該面に沿う交差方向との双方に連続して形成されている。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a cross section of the
凹部15a及び凸部15bは、接触面11fの一方向及び交差方向に沿って規則的に連続して形成されてもよいし、規則性を有さず、不規則(ランダム)に形成されてもよい。このような凹凸部15を有する接触面11fは、後に詳述するように、ショットブラストによる表面加工によって形成された転写面51fを有する転写型TDを用い、転写型TDの転写面51fの転写パターンが転写されて形成されている。
The
接触面11fは、凹凸部15による表面粗さが、対象物であるダンボール容器OBの表面OBfの表面粗さよりも小さいことが好ましい。その結果、接触面11fがダンボール容器OBの表面OBfに接触した際、凹部15a及び凸部15bがダンボール容器OBの表面OBfに倣うように変形し、接触面11fの凹凸部15とダンボール容器OBの表面OBfとの接触面積が増大する。この接触面積の増大により、表面OBfと凹凸部15との間に隙間が生じることが抑えられ、静電吸着力が大きくなる。
It is preferable that the surface roughness of the
また、接触面11fは、凹凸部15による表面粗さの最大高さ粗さRzが、0.1μm以上7.0μm以下であることが好ましい。接触面11fにおける最大高さ粗さRzが0.1μm以上7.0μm以下とすることにより、対象物の表面が粗面であってもその表面と接触面11fとの接触面積が増大する。また、接触面11fにおける最大高さ粗さRzの、より好ましい範囲は、1.0μm以上5.0μm以下である。接触面11fにおける最大高さ粗さRzが1.0μm以上5.0μm以下であることにより、対象物の表面と接触面11fとの接触面積がより一層増大する。また、接触面11fにおける最大高さ粗さRzの、さらに好ましい範囲は、4.0μm以上5.0μm以下である。接触面11fにおける最大高さ粗さRzが4.0μm以上5.0μm以下であることにより、例えば、対象物がダンボール容器OBなどの表面OBf(粗面)に対して特に接触面積が増大する。
Further, it is preferable that the maximum height roughness Rz of the surface roughness due to the
また、接触面11fは、凹凸部15による表面粗さのモチーフパラメータ(JISBO631)における粗さモチーフの平均長さARが90以下であることが好ましい。この形態により、対象物の表面と凹凸部15との間に隙間が生じることが抑えられ、対象物の表面と接触面11fとの接触面積が増大する。また、接触面11fは、凹凸部15における凹部15aと凸部15bとの高さの差の平均値が、ダンボール容器OBの表面OBfにおける凹凸の高さの平均値よりも小さいことが好ましい。この形態により、対象物の表面と凹凸部15との間に大きな隙間が生じることが抑えられ、対象物の表面と接触面11fとの接触面積が増大する。
Further, the
このように、接触部材11の接触面11fには凹凸部15が形成されているため、この接触面11fが対象物であるダンボール容器OBの表面OBfに接触すると、凹部15a及び凸部15bが粗面である表面OBfに沿って変形する。従って、過度な隙間がない状態で(隙間が生じるのを抑えた状態)で、接触面11fと表面OBfとが接触する。
As described above, since the
接触面11fは、一対の電極12、13に電圧を印加することで発生する静電吸着力によって、ダンボール容器OBの表面OBfを吸着する。なお、接触面11fがダンボール容器OBの表面OBfを吸着した状態において、ダンボール容器OBと接触面11fとの間に生じるせん断摩擦力が3.0mN/mm2以上となるように、接触部材11の材料が選定され、凹凸部15が形成されることが好ましい。このような接触面11fを有した吸着パッドAPは、対象物であるダンボール容器OBに対して高い静電吸着力を有する。
The
一対の電極12、13は、接触部材11に対して電圧を印加するために用いられる。一対の電極12、13は、図1に示すように、接触部材11とパッド基部AP2との間の境界面11g上に設けられている。なお、一対の電極12、13は、接触部材11中に埋没していてもよい。また、一対の電極12、13は、接触部材11ではなく、パッド基部AP2側に設けられ、パッド基部AP2にパッド端部AP1(この場合、接触部材11)を取り付けた際に、接触部材11の境界面11gと接触する形態であってもよい。さらに、一対の電極12、13は、パッド基部AP2中に埋没していてもよい。一対の電極12、13は、隙間(図3参照)を隔てて互いに対向して設けられている。一対の電極12、13の隙間には、絶縁体である接触部材11又はパッド基部AP2の一部が埋められている。その結果、一対の電極12、13の間には絶縁部が存在する。
A pair of
図3は、静電吸着装置EDにおける一対の電極12、13の一例を示す平面図である。図3に示すように、一対の電極12、13は、それぞれ、電極基部12a、13aと、複数の電極部12b、13bと、を有している。電極基部12aと電極部12bのそれぞれと、電極基部13aと電極部13bのそれぞれとが、電気的に接続されている。複数の電極部12b、13bは、電極基部12a、13aが延びる電極幅方向Daに間隔をあけて設けられている。各電極部12b、13bは、電極幅方向Daに直交する電極長方向Dbに延びている。一方の電極12に形成された電極部12bは、電極基部12aから、他方の電極13の電極基部13aに向かって電極長方向Dbに延びている。他方の電極13に形成された電極部13bは、電極基部13aから、一方の電極12の電極基部12aに向かって電極長方向Dbに延びている。このように、一対の電極12、13は、それぞれクシ歯状であり、平面視において互いに対向するように配置されている。
FIG. 3 is a plan view showing an example of the pair of
電極12の電極部12bは、電極13において電極幅方向Daで互いに隣り合う2つの電極部13bの間に配置されている。また、電極13の電極部13bは、電極12において電極幅方向Daで互いに隣り合う2つの電極部12bの間に配置されている。その結果、電極12の電極部12bと、電極13の電極部13bとは、電極幅方向Daに間隔をあけて交互に配置されている。
The
一対の電極12、13において、電極幅方向Daにおいて互いに隣り合う電極部12b、13bが複数組設けられることが好ましい。また、一対の電極12、13において、電極幅方向Daにおいて互いに隣り合う電極部12b、13bを、3組以上備えることが好ましい。また、一対の電極12、13において、電極幅方向Daにおいて互いに隣り合う電極部12b、13bを6組以上備えることが特に好ましい。なお、一対の電極12、13において、電極幅方向Daにおいて互いに隣り合う電極部12b、13bの数(組数)は、吸着パッドAPの外径、対象物であるダンボール容器OBの重量、表面OBfの粗さ等に応じて適宜に選択される。
In the pair of
また、一対の電極12、13において、接触部材11の接触面11fにおける外径の範囲内で、電極幅方向Daに互いに隣り合う電極部12b、13bの数(組数)を増やすため、電極部12b、13bの電極幅方向Daにおける幅寸法Wは小さいことが好ましい。例えば、電極部12b、13bの幅寸法Wは、10mm以下であることが好ましい。また、幅寸法Wにおいて、より好ましい寸法は8mm以下であり、特に好ましい寸法は6mm以下である。同様に、電極部12b、13bの数(組数)を増やすため、電極部12b、13bの電極幅方向Daにおいて隙間dは、小さいことが好ましい。例えば、電極部12b、13bの隙間dは、1mm以下であることが好ましい。さらに、隙間dのより好ましい寸法は、0.5mm以下であることが好ましい。
In addition, in the pair of
このような一対の電極12、13は、接触部材11の境界面11gに設けられ、接触部材11とともに変形可能であってもよい。このため、一対の電極12、13は、例えば、各種の金属材料を含む導電性材料が膜厚200μm以下の薄膜状であることが好ましい。
Such a pair of
パッド保持部材PHは、図1に示すように、吸着パッドAPを保持する。パッド保持部材PHは、樹脂等の絶縁性材料又は非導電性の金属材料により形成されている。また、パッド保持部材PHを導電性の金属材料等で形成した場合、パッド保持部材PHと吸着パッドAPとの間に絶縁性材料を介在させる。パッド保持部材PHは、各種機械に取り付けられる取付部21を備えている。
The pad holding member PH holds the suction pad AP, as shown in FIG. The pad holding member PH is made of an insulating material such as resin or a non-conductive metal material. Further, when the pad holding member PH is formed of a conductive metal material or the like, an insulating material is interposed between the pad holding member PH and the suction pad AP. The pad holding member PH includes a mounting
吸着パッドAPは、パッド保持部材PHに対して着脱可能であってもよい。この形態により、吸着パッドAPを交換できる。なお、吸着パッドAPは、パッド保持部材PHに対して例えば、剥離可能な接着剤等により貼り付けられる。 The suction pad AP may be detachable from the pad holding member PH. This form allows the suction pad AP to be replaced. Note that the suction pad AP is attached to the pad holding member PH using, for example, a releasable adhesive or the like.
電圧印加部PSは、図1に示すように、吸着パッドAPの接触部材11に対して電圧を印加する。電圧印加部PSは、図示しない電源と電気的に接続されており、所定の電圧を一対の電極12、13に印加する。電圧印加部PSは、パッド保持部材PH内及びパッド基部AP2内に設けられた配線31A、31Bと、配線31A、31Bの先端に設けられたコネクタ32A、32Bと、を備える。コネクタ32A、32Bは、一対の電極12、13のそれぞれと電気的に接続される。
The voltage application unit PS applies a voltage to the
静電吸着装置EDは、図示しないコントローラにより動作が制御され、電圧印加部PSにおける電圧の印加についてもこのコントローラにより制御される。電圧印加部PSにより吸着パッドAPの一対の電極12、13を介して接触部材11に電圧が印加されると、接触部材11の接触面11fには静電力が発生する。接触部材11の接触面11fをダンボール容器OBの表面OBfに接触させた状態で、静電力を発生させることにより、ダンボール容器OBを接触部材11の接触面11fに吸着させることができる。
The operation of the electrostatic adsorption device ED is controlled by a controller (not shown), and the application of voltage at the voltage application section PS is also controlled by this controller. When a voltage is applied to the
静電力によって静電吸着装置EDがダンボール容器OBを吸着した状態では、接触部材11の接触面11fが、ダンボール容器OBの表面OBfに倣って変形する。このとき、接触面11fの凹凸部15を構成する凹部15aと凸部15bとは、ダンボール容器OBの表面OBfを形成する粗面の微細な凹凸に倣った状態となり、ダンボール容器OBの表面OBfと接触面11fとの接触面積が増大する。その結果、ダンボール容器OBの表面OBfに対する吸着力が高くなり、吸着パッドAPがダンボール容器OBを強固に吸着する。
When the electrostatic attraction device ED attracts the cardboard container OB by electrostatic force, the
次に、上記したような静電吸着装置EDの吸着パッドAPの製造方法について説明する。図4は、接触部材11の製造方法の一例を示すフローチャートである。図5は、接触部材11の製造方法に用いられる転写型TDの一例を示す断面図である。図6は、転写型TDを形成するための型材55を示す断面図である。図7は、型材55の上面55aにショットブラストで加工を施し、転写型TDの転写面51fを形成している状態を示す断面図である。図4に示すように、接触部材11の製造方法は、転写型製造工程S1と、接触部材形成工程S2と、を含む。
Next, a method for manufacturing the adsorption pad AP of the electrostatic adsorption device ED as described above will be explained. FIG. 4 is a flowchart illustrating an example of a method for manufacturing the
転写型製造工程S1は、吸着パッドAPの接触部材11を形成するための転写型TDを製造する工程である。図5に示すように、転写型TDは、例えば鉄、アルミ、SUS等の金属材料、ガラス板、樹脂板等からなる型本体51と、外枠部材52と、を備えている。型本体51は、所定の厚さを有した板状であり、その上面に、接触部材11の接触面11fを形成するための転写面51fを有している。転写面51fには、接触面11fの凹凸部15を構成する凹部15a及び凸部15bを転写により形成するための凹凸53が形成されている。
The transfer mold manufacturing process S1 is a process of manufacturing a transfer mold TD for forming the
外枠部材52は、型本体51上に設けられている。外枠部材52は、転写面51fの外周側に、転写面51fから上方に突出しかつ転写面51fを取り囲むように設けられている。この外枠部材52は、接触部材11の外形形状に応じて、その内側に平面視において矩形状の開口52aを有する。本実施形態において、外枠部材52は、平面視において矩形の枠状体である。外枠部材52の厚さ(転写面51fから上方への突出高さ)は、形成する接触部材11の厚さと同一又はほぼ同一である。すなわち、形成する接触部材11の厚さは、外枠部材52の厚さにより設定される。
The
図4に示すように、転写型製造工程S1は、凹凸形成工程S11と、外枠部材取付工程S12と、を有する。凹凸形成工程S11では、図6に示すように、型本体51の素材である型材55の平滑な上面55aに、凹凸53を形成する。図7に示すように、凹凸53は、例えば、ショットブラストで加工される。つまり、噴射ノズルNから多数の粒体(メディア)Mを空気や水等の流体とともに上面55aに吹き付け、粒体Mを上面55aに衝突させる。多数の粒体Mが高速で上面55aに衝突することにより、型材55の平滑な上面55aが窪み、凹凸53が形成され、型本体51が準備される。
As shown in FIG. 4, the transfer mold manufacturing process S1 includes an unevenness forming process S11 and an outer frame member attaching process S12. In the unevenness forming step S11, as shown in FIG. 6,
上記したショットブラストで用いられる粒体として、例えば、ステンレス鋼又は鉄製の粒体が採用でき、粒体Mの粒径が例えば、0.2mm以上0.3mm以下であることが好ましい。また、用いられる粒体Mは、球状に限らず、例えば、円柱状等であってもよい。また、粒体Mは、一定の形状に揃っていることに限定されず、異なる形状が混合されてもよい。なお、粒体Mは、型本体51の素材、形成する凹凸53(接触部材11の凹凸部15)の表面粗さ等に応じて、上記の例示以外が用いられてもよい。
As the particles used in the shot blasting described above, for example, particles made of stainless steel or iron can be adopted, and it is preferable that the particle size of the particles M is, for example, 0.2 mm or more and 0.3 mm or less. Further, the particles M used are not limited to the spherical shape but may be, for example, cylindrical. Furthermore, the particles M are not limited to having a uniform shape, but may be a mixture of different shapes. Note that particles M other than those exemplified above may be used depending on the material of the
また、凹凸53を形成する加工方法として、ショットブラストを用いることに限定されない。例えば、切削工具等の加工工具を用いて型材55の上面55aを切削することにより凹凸53が形成されてもよい。
Further, the processing method for forming the
外枠部材取付工程S12では、図5に示すように、外枠部材52が型本体51に取り付けられる。この外枠部材取付工程S12では、例えば、予め所定形状に形成された外枠部材52を、型本体51上に接着、溶接、又はボルト止め等の各種の固定手段によって固定する。上記したように、外枠部材52の厚さによって接触部材11の厚さが規定されるので、外枠部材52の厚さは厳密に管理される。この外枠部材取付工程S12を経て、転写型TDが準備される。なお、本実施形態では、外枠部材52を用いる形態を例に挙げて説明しているが、外枠部材52を用いない形態であってもよい。例えば、後述する材料供給工程S21において、外枠部材52を用いずに転写型TDの回転数を調整することにより、接触部材11の厚さを管理することができる
In the outer frame member attachment step S12, the
図8は、転写型TDの転写面51f上に、液状の誘電体材料(パッド形成材料、接触部材形成材料)を供給した状態を示す断面図である。図9は、転写面51f上において誘電体材料が固化することにより接触部材11が作成された状態を示す断面図である。図10は、転写型TDの転写面51fから接触部材11を取り出す状態を示す断面図である。転写型TDの製造後、接触部材形成工程S2では、転写型TDを用いて接触部材11が作成される。図4に示すように、接触部材形成工程S2は、材料供給工程S21と、材料固化工程S22と、接触部材取り出し工程S23と、を有する。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which liquid dielectric material (pad forming material, contact member forming material) is supplied onto the
材料供給工程S21では、図8に示すように、転写型TDの転写面51f上に、液状の誘電体材料DMを供給する。誘電体材料DMは、外枠部材52の開口52aから内側の転写面51f上に供給される。誘電体材料DMは、外枠部材52の上端と同じ高さ以上となる量が供給される。材料供給工程S21では、例えば、スピンコータ法が用いられてもよい。誘電体材料DMは、ディスペンサDにより転写面51f上に供給される。スピンコータ法では、転写型TDが中心軸C周りに回転し、供給された誘電体材料DMが遠心力によって転写面51f上で拡がる。スピンコータ法を用いることにより、転写面51f上において誘電体材料DMが均一に拡がる。なお、材料供給工程S21は、スピンコータ法に代えて、スプレーコータ等、他の方法・装置が用いられてもよい。これらの装置を用いることによって、接触部材11の膜厚を、薄く均一に成形できる。静電吸着装置EDにおいて、電極12、13から接触面11fまでの距離(すなわち接触部材11の膜厚)が、薄いほど静電吸着力は向上する。
In the material supply step S21, as shown in FIG. 8, a liquid dielectric material DM is supplied onto the
また、材料供給工程S21では、転写面51fと誘電体材料DMとの間に気泡が残るのを防止するため、転写型TDが振動されてもよいし、誘電体材料DMに向けてマイクロ波等が照射されてもよい。また、転写面51fにおける誘電体材料DMの濡れ性を向上させるために、転写面51f上に親液膜が被膜されてもよい。
In addition, in the material supply step S21, in order to prevent air bubbles from remaining between the
液状の誘電体材料DMは、転写面51fの中央部分に供給される。転写型TDが中心軸C周りに回転することにより、液状の誘電体材料DMは、転写面51f上において外周側に拡がっていく。また、液状の誘電体材料DMが拡がる領域は、外枠部材52によって規定されている。従って、外枠部材52の高さを変更することで、目的の膜厚を容易に変更できる。また、過剰な誘電体材料DMを転写面51f上に供給しても、その過剰分が外枠部材52の上端を乗り越えて外枠部材52の外側に溢れるので、所望の厚さの接触部材11が得られる。
The liquid dielectric material DM is supplied to the central portion of the
材料固化工程S22では、転写面51f上に供給された誘電体材料DMが固化する。誘電体材料DMを固化するには、大気中において所定時間放置して自然乾燥させるだけでなく、誘電体材料DMに応じた温度条件で加熱等を行ってもよい。また、材料固化工程S22では、減圧雰囲気に設定されたチャンバ等に転写型TDを収容し、減圧乾燥させてもよい。図9に示すように、誘電体材料DMが固化することにより、転写面51f上の外枠部材52の内側において、転写面51fの凹凸53が転写された接触部材11が作成される。
In the material solidification step S22, the dielectric material DM supplied onto the
接触部材取り出し工程S23では、図10に示すように、固化した接触部材11を、転写型TDの外枠部材52及び転写面51fから取り外す。取り出された接触部材11には、転写面51fの凹凸53が転写された凹凸部15を有する接触面11fが形成される。接触部材11を取り出した後の転写型TDには、再度液状の誘電体材料DMを供給することにより、次の接触部材11を作成することができる。すなわち、転写型TDは再利用できる。
In the contact member removal step S23, as shown in FIG. 10, the solidified
なお、接触部材取り出し工程S23の前工程、又は後工程において、接触部材11の境界面11gに、一対の電極12、13を形成する電極形成工程を行う。この電極形成工程では、予め用意された電極12、13を接着剤等により境界面11gに貼り付けて一対の電極12、13を形成してもよいし、導電性のペーストを用いて境界面11gに電極12、13のパターンを作成し、接触部材11が溶融しない温度に加熱することで一対の電極12、13を形成してもよい。この電極形成工程を経て、パッド端部AP1が作成される。さらに、一対の電極12,13上にさらなる誘電体層(パッド基部AP2)を作成し、電極間を絶縁する。パッド基部AP2は、接触部材11と同一の誘電体材料DMにより作成され、その作成手法は任意である。また、パッド端部AP1に、予め用意されたパッド基部AP2を貼り付けてもよいし、パッド端部AP1上(一対の電極12,13上)に、液状の誘電体材料DMを供給してパッド基部AP2を作成してもよい。これらの工程を経て、吸着パッドAPが作成される。この後、図1に示すように、吸着パッドAPを、パッド保持部材PHに取り付けることで、静電吸着装置EDが製造される。
Note that an electrode forming step of forming a pair of
出願人は、上記のような静電吸着装置EDについて、吸着力を評価する実験・検証を行った。その結果について説明する。まず、接触部材11を形成するための転写型TDを製作した。転写型TDの型材55として、SUS材からなる、外形□110mm、厚さ2mmのものを用意した。
The applicant conducted experiments and verification to evaluate the adsorption force of the electrostatic adsorption device ED as described above. The results will be explained. First, a transfer mold TD for forming the
続いて、型材55の上面55aに、以下の加工を施した。
(実施例1)
粒体Mとして直径0.2mmの鉄球を使用し、0.5Mpaの圧力で型材55の上面55aに粒体Mを噴射させ、ショットブラストで加工を施した。
(実施例2)
粒体Mとして平均粒径300μmの硬鋼線(W-C材)を使用し、0.5Mpaの圧力で型材55の上面55aに粒体Mを噴射させ、ショットブラストで加工を施した。
Subsequently, the
(Example 1)
An iron ball with a diameter of 0.2 mm was used as the granules M, and the granules M were injected onto the
(Example 2)
A hard steel wire (WC material) with an average grain size of 300 μm was used as the grains M, and the grains M were injected onto the
また、比較のため、同様の型材55の上面55aに、以下の加工を施したものを用意した。
(比較例1)
型材55の上面55aに対して鏡面仕上げを施した。
(比較例2)
型材55の上面55aに対してヘアライン仕上げを施した。
(比較例3)
粒体Mとして番手♯60のアルミナを使用し、0.5Mpaの圧力で型材55の上面55aに粒体Mを噴射させ、ショットブラストで加工を施した。
(比較例4)
粒体Mとして番手♯150のアルミナを使用し、0.5Mpaの圧力で型材55の上面55aに粒体Mを噴射させ、ショットブラストで加工を施した。
(比較例5)
粒体Mとして平均粒径500μmの硬鋼線(W-C材)を使用し、0.5Mpaの圧力で型材55の上面55aに粒体Mを噴射させ、ショットブラストで加工を施した。
For comparison, a similar molded
(Comparative example 1)
A mirror finish was applied to the
(Comparative example 2)
A hairline finish was applied to the
(Comparative example 3)
Alumina with a count #60 was used as the granules M, and the granules M were injected onto the
(Comparative example 4)
Alumina with a count #150 was used as the granules M, and the granules M were injected onto the
(Comparative example 5)
A hard steel wire (WC material) with an average grain size of 500 μm was used as the grains M, and the grains M were injected onto the
実施例1~2、比較例1~5により得られたそれぞれの型本体51に、外枠部材52を取り付けた。外枠部材52は、矩形105mm、厚さ(高さ)80μmのものを用いた。実施例1~2、比較例1~5において、各転写面51fを有する転写型TDを準備した。
An
次に、実施例1~2、比較例1~5の転写型TDを用いて、接触部材11を作成した。まず、誘電体材料DMとしてシリコーンゴムを採用し、スピンコータ法により液状のシリコーンゴムを転写面51f上に供給した後、転写型TDを予備回転した後、毎分1000回転で30秒間回転させ、転写面51f上において誘電体材料DMを拡げて、外枠部材52の厚さ(高さ)に応じた厚さを有する接触部材11を得た。さらに、得られた接触部材11の境界面11g上に一対の電極12、13を設けた。一対の電極12、13は、実施例1~2、比較例1~5において、同一のクシ歯状の形態を採用した。その後、一対の電極12,13上に、シリコーンゴムでパッド基部AP2を作成した。上記のように製作した吸着パッドAPを、パッド保持部材PHに取り付けた。
Next,
(接触面の表面粗さ)
このようにして得られた実施例1~2、比較例1~5の吸着パッドAPの接触面11fについて、表面粗さの算術平均粗さRa、表面粗さの最大高さ粗さRz、表面粗さのモチーフパラメータにおける粗さモチーフの平均長さARをそれぞれ求めた。また、参考のため、ダンボール容器OBの表面OBfについても、表面粗さの算術平均粗さRa、表面粗さの最大高さ粗さRz、表面粗さのモチーフパラメータにおける粗さモチーフの平均長さARをそれぞれ求めた。その結果を表1に示す。
(Surface roughness of contact surface)
Regarding the
(せん断摩擦力の評価)
この後、吸着パッドAPの接触面11fを、床面上に置いたダンボール容器OBの上面に接触させた。ダンボール容器OBは、縦385mm、横220mm、高さ180mm、重さ25kgのものを用いた。この状態で、一対の電極12、13に6kVの電圧を印加させてダンボール容器OBを静電吸着させた。静電吸着してから15秒が経過した後、静電吸着装置EDを水平方向に40mm/秒の速さで移動させ、そのときに吸着パッドAPとダンボール容器OBとの間に生じるせん断摩擦力を、プッシュプルゲージで測定した。その結果を表1に示している。
(Evaluation of shear friction force)
Thereafter, the
表1に示すように、実施例1、2では、凹凸部15の表面粗さ(算術平均粗さRa、最大高さ粗さRz)がダンボール容器OBの表面OBfよりも小さい。また、実施例1、2では、接触面11fに形成された凹凸部15により、表面粗さの最大高さ粗さRzが0.1μm以上7.0μm以下であった。また、実施例1、2では、凹凸部15の表面粗さのモチーフパラメータにおける粗さモチーフの平均長さARが90以下であった。また、実施例1、2では、凹凸部15の凹部15aと凸部15bとの高さの差の平均値が、ダンボール容器OBの表面OBfよりも小さかった。
As shown in Table 1, in Examples 1 and 2, the surface roughness (arithmetic mean roughness Ra, maximum height roughness Rz) of the
また、表1に示すように、実施例1、2では、比較例1~5に対してせん断摩擦力が大きいことが確認された。また、表1に示すように、せん断摩擦力が1.0を下回った比較例3、4は、最大高さ粗さRzの値が7.0を超えている。せん断摩擦力が次に低い比較例5は、最大高さ粗さRzの値が実施例1、2とあまり変わらないが、モチーフパラメータにおける粗さモチーフの平均長さARの値が99.346と他の例に比べて高い。せん断摩擦力が2.88~3.57と高い値を示す実施例1、2と比較例1、2は、モチーフパラメータにおける粗さモチーフの平均長さARの値が90以下であり、かつ、最大高さ粗さRzの値が0.1以上7.0以下である。すなわち、モチーフパラメータにおける粗さモチーフの平均長さARに関しては値が90以下であり、最大高さ粗さRzに関しては値が0.1以上7.0以下であれば、せん断摩擦力を高めるために(ダンボール容器OBの表面OBfに対する接触面積を増大させるために)好ましいことが確認された。さらに、せん断摩擦力が3.0を上回る実施例1、2と比較例2は、最大高さ粗さRzの値が1.0以上5.0以下である。すなわち、最大高さ粗さRzの値が1.0以上5.0以下であれば、せん断摩擦力をより高めるために好ましいことが確認された。また、比較例1、2は、ダンボール容器OBの表面OBfの汚れの付着によるせん断摩擦力(吸着力)の低下が見られた。特に、比較例2は、汚れの付着によるせん断摩擦力の低下が著しいことが確認された。比較例1、2に対して、実施例1、2では、汚れの付着によるせん断摩擦力の低下がない又は小さいことが確認された。実施例1、2は、最大高さ粗さRzの値が4.0以上5.0以下である。すなわち、最大高さ粗さRzの値が4.0以上5.0以下であれば、ダンボール容器OBの表面OBfに汚れが付着してもせん断摩擦力(吸着力)の低下を回避するために好ましいことが確認された。 Furthermore, as shown in Table 1, it was confirmed that Examples 1 and 2 had greater shear frictional force than Comparative Examples 1 to 5. Further, as shown in Table 1, in Comparative Examples 3 and 4 in which the shear friction force was less than 1.0, the value of the maximum height roughness Rz exceeded 7.0. In Comparative Example 5, which has the next lowest shear friction force, the value of the maximum height roughness Rz is not much different from Examples 1 and 2, but the value of the average length AR of the roughness motif in the motif parameter is 99.346. High compared to other examples. In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, in which the shear friction force is as high as 2.88 to 3.57, the average length AR of the roughness motif in the motif parameter is 90 or less, and The value of the maximum height roughness Rz is 0.1 or more and 7.0 or less. In other words, if the average length AR of the roughness motif in the motif parameters is 90 or less, and the maximum height roughness Rz is 0.1 or more and 7.0 or less, it is possible to increase the shear friction force. It was confirmed that this is preferable (in order to increase the contact area with the surface OBf of the cardboard container OB). Further, in Examples 1 and 2 and Comparative Example 2 in which the shear friction force exceeds 3.0, the value of the maximum height roughness Rz is 1.0 or more and 5.0 or less. That is, it was confirmed that it is preferable that the value of the maximum height roughness Rz is 1.0 or more and 5.0 or less in order to further increase the shear frictional force. Further, in Comparative Examples 1 and 2, a decrease in shear friction force (adsorption force) was observed due to the adhesion of dirt on the surface OBf of the cardboard container OB. In particular, in Comparative Example 2, it was confirmed that the shear friction force was significantly reduced due to the adhesion of dirt. In contrast to Comparative Examples 1 and 2, it was confirmed that in Examples 1 and 2, there was no or small decrease in shear friction force due to the adhesion of dirt. In Examples 1 and 2, the value of the maximum height roughness Rz is 4.0 or more and 5.0 or less. In other words, if the value of the maximum height roughness Rz is 4.0 or more and 5.0 or less, even if dirt adheres to the surface OBf of the cardboard container OB, a decrease in shear friction force (adsorption force) can be avoided. This was confirmed to be favorable.
また、実施例1の転写面51fを有した転写型TDで形成された吸着パッドAPと、比較例2、3の転写面51fを有した転写型TDで形成された吸着パッドAPについて、その接触面11fを顕微鏡により観察した。その観察像を図11~図13に示す。図11は、実施例1の吸着パッドAPにおける接触面11fの観察像である。図12は、比較例2の吸着パッドAPにおける接触面11fの観察像である。図13は、比較例3の吸着パッドAPの接触面11fの観察像である。
In addition, regarding the suction pad AP formed by the transfer type TD having the
図11に示すように、実施例1の吸着パッドAPにおける接触面11fには、微細な凹凸が不規則に形成されている。これに対し、図12及び図13に示すように、比較例1、2の吸着パッドAPにおける接触面11fには、実施例1のような凹凸部15は形成されていない。また、比較例3(比較例4、5も同様)の吸着パッドAPの接触面11fの凹凸部15は、実施例1、2の場合よりも、凹凸の密度が高く、凹部と凸部との高さの差も大きいことが確認された。
As shown in FIG. 11, fine irregularities are irregularly formed on the
(電極パターンについての比較検証)
また、一対の電極12、13のパターンについて、検討を行ったので、その結果について説明する。一対の電極12、13のパターンとして、以下のものを用意した。
(実施例11)
電極幅10mm、電極長さ45mmの電極部12b、13bを3本有したクシ歯状の一対の電極12、13を、隙間1mmを隔てて形成した。
(実施例12)
電極幅33mmの電極を、隙間1mmを隔てて形成した。
(実施例13)
電極幅5mm、電極長さ62mmの電極部12b、13bを6本有したクシ歯状の一対の電極12、13を、隙間1mmを隔てて形成した。
(実施例14)
電極幅5.5mm、電極長さ62mmの電極部12b、13bを6本有したクシ歯状の一対の電極12、13を、隙間0.5mmを隔てて形成した。
実施例11~14の電極12、13のそれぞれについて、電極部12b、13bの組数、一対の電極12、13の間の隙間dの長さ(経路長)、一対の電極12、13の面積を表2に示した。
(Comparative verification of electrode patterns)
Further, the patterns of the pair of
(Example 11)
A pair of comb-shaped
(Example 12)
Electrodes with an electrode width of 33 mm were formed with a gap of 1 mm in between.
(Example 13)
A pair of comb-shaped
(Example 14)
A pair of comb-shaped
For each of the
実施例11~14の電極12、13のそれぞれについて、単位面積当たりの静電吸着力FN、圧力PNを 、以下の式(1)、(2)で算出した。なお、式(1)及び式(2)において、Wは電極幅、Lは電極長さ、dは電極の隙間、Vは印加電圧、ε0は真空誘電率、εrは比誘電率である。
For each of the
その結果、実施例11~14の順で、静電吸着力が高くなるという算出結果を得た。その算出結果を、表1と対比すると、電極部12b、13bの組数(ペア数)が多いほど、電極面積が大きいほど、電極12、13間の隙間dが狭いほど、単位面積当たりの静電力が高くなる傾向にあるといえる。
As a result, a calculated result was obtained that the electrostatic attraction force increases in the order of Examples 11 to 14. Comparing the calculation results with Table 1, it can be seen that the larger the number of pairs of
続いて、実施例11~14の電極12、13のそれぞれを、上記した実施例1の接触部材11に形成して、ダンボール容器OBを吸着したときのせん断摩擦力を評価した。その結果を図14に示す。図14に示すように、実施例11、12の電極12、13を備えた場合と比較して、実施例13、14のパターンを有した電極12、13を備えた場合、単位面積当たりのせん断摩擦力が大幅に向上していることが確認された。
Subsequently, each of the
以上、本発明の実施形態及び実施例について説明したが、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態及び実施例に限定されない。上記した実施形態及び実施例に多様な変更又は改良を加えることが可能であることは当業者において明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記した実施形態及び実施例で説明した要件の1つ以上は、省略されることがある。また、上記した実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、本実施形態において示した各工程の実行順序は、前の工程の結果を後の工程で用いるものでない限り、任意の順序で実現可能である。また、上記した実施形態における動作に関して、便宜上「まず」、「次に」、「続いて」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須ではない。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the embodiments and examples described above. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the embodiments and examples described above. Furthermore, forms with such changes or improvements are also included within the technical scope of the present invention. Furthermore, one or more of the requirements described in the above-described embodiments and examples may be omitted. Furthermore, the requirements described in the above-described embodiments and the like can be combined as appropriate. Furthermore, the steps shown in this embodiment can be executed in any order as long as the results of the previous step are not used in the subsequent step. Further, even if the operations in the above-described embodiments are described using "first", "next", "successively", etc. for convenience, it is not essential that they be performed in this order.
AP1・・・パッド端部
AP2・・・パッド基部
Cap・・・中心部分
OB・・・ダンボール容器(対象物)
OBf・・・表面
DM・・・接触部材材料
ED・・・静電吸着装置
M・・・粒体
PH・・・パッド保持部材
TD・・・転写型
11・・・接触部材
11f・・・接触面
12、13・・・電極
15・・・凹凸部
15a・・・凹部
15b・・・凸部
51f・・・転写面
52・・・外枠部材
53・・・凹凸
AP1... Pad end AP2... Pad base Cap... Center part OB... Cardboard container (object)
OBf...Surface DM...Contact member material ED...Electrostatic adsorption device M...Particle PH...Pad holding member TD...
Claims (11)
前記接触部材に電圧を印加可能な一対の電極と、を備え、
前記接触面は、その面に沿う任意の一方向、及びこの一方向に交差しかつ当該面に沿う交差方向の双方に凹部と凸部とが連続する凹凸部を有し、
前記接触面は、ショットブラストによる表面加工によって形成された転写面を有する転写型を用いることにより転写されて形成されている、静電吸着装置。 a contact member made of a dielectric material and having a contact surface that can be deformed to follow the surface of an object;
a pair of electrodes capable of applying a voltage to the contact member,
The contact surface has an uneven portion in which concave portions and convex portions are continuous in one arbitrary direction along the surface and in both directions intersecting this one direction and crossing the surface,
In the electrostatic adsorption device, the contact surface is formed by being transferred using a transfer mold having a transfer surface formed by surface processing by shot blasting.
転写型の転写面に凹凸を形成することと、
前記接触部材を形成するための液状の誘電体材料を前記転写面上に供給して固化させることと、
前記転写面から前記接触部材を取り外すことと、を含む、接触部材の製造方法。 A method for manufacturing a contact member that is included in an electrostatic adsorption device that adsorbs an object and has a contact surface that can be deformed to follow the surface of the object, the method comprising:
forming unevenness on the transfer surface of the transfer mold;
supplying a liquid dielectric material for forming the contact member onto the transfer surface and solidifying it;
A method of manufacturing a contact member, comprising: removing the contact member from the transfer surface.
前記外枠部材の内側に液状の前記誘電体材料を供給することを含む、請求項8から請求項10のいずれか一項に記載の接触部材の製造方法。 The transfer mold has an outer frame member on the outer peripheral side of the transfer surface, protruding upward from the transfer surface and surrounding the transfer surface,
The method for manufacturing a contact member according to any one of claims 8 to 10 , comprising supplying the liquid dielectric material inside the outer frame member.
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