진공 흡착 헤드, 그 진공 흡착 헤드를 사용하는 진공흡착 장치 및 테이블 document_id A220623042327

흡착 대상물의 일례인 액정표시 패널은, 2장의 글라스 기판의 사이에 입상(粒狀)의 스페이서(spacer)를 끼워서 갭을 유지하면서 가장자리를 접착제(씰제(seal 劑))를 사용하여 접합시킨 액정표시 패널 기판에 있어서, 그 갭에 액정이 주입된 것이다. 개개의 표시장치에 사용되는 액정표시 패널은 그 용도에 따라 표시 사이즈가 크게 다르게 된다. 특히 텔레비전 수상기용이나 모니터용의 액정표시 패널은 해마다 대형화되고 있어, 액정표시 패널에 사용되는 글라스 기판도 해마다 대형화되고 또한 얇아지게 되는 경향을 띤다. 액정표시 패널 기판은, 대형의 마더 액정표시 패널 기판(mother 液晶表示 panel 基板)을 절단함으로써 다수 개가 동시에 제조된다. 이러한 대형의 마더 액정표시 패널 기판을 절단하여 액정표시 패널 기판을 제조하는 공정에서는, 액정표시 패널 기판을 흡착하여 각각의 공정으로 반송하기 위하여 진공 흡착 장치가 사용된다. 이러한 진공 흡착 장치는 1개 또는 복수의 흡착 패드를 구비하고 있다. 액정표시 패널 기판은 0.5mm ~ 0.7mm 정도의 박판의 글라스 기판을 2장을 접합시킨 것이다. 이러한 액정표시 패널 기판은 휘어지기 쉽다. 이 때문에 특히 대형의 액정표시 패널 기판을 반송하려면, 액정표시 패널 기판의 여러 군데를 복수의 흡착 패드를 사용하여 흡착하여 반송할 필요가 있다. 여기에서 종래의 진공 흡착 헤드에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는 흡착 대상물의 일례로서 액정표시 패널 기판에 대하여 설명한다. 도1은 특허문헌1에 개시되어 있는 종래예1의 흡착 패드의 구조도이다. 이 흡착 패드51은, 반구 형상(半球 形狀)의 고무제의 흡입반(吸入盤)51a와, 그 흡입반51a의 상부에 연결된 흡인관(吸引管)51b로 이루어진다. 이 흡착 패드51은, 액정표시 패널 기판에 한정되지 않고, 수지제의 판상 성형품, 금속제의 박판 등을 흡착 대상물로 하여 이들 흡착에 널리 사용되고 있다. 그러나 종래예1의 흡착 패드51에 의하여 액정표시 패널 기판을 흡착하였을 경우에는, 글라스 면이 만곡(彎曲)하여 글라스 기판 간에 삽입된 스페이서에 편재(偏在)가 발생하여, 액정표시 패널 기판에 제품불량이 발생할 우려가 있었다. 도2는, 마찬가지로 특허문헌1에 개시되어 있는 흡착 패드61의 구조를 나타내는 단면도이다. 이 흡착 패드61을 종래예2로 한다. 흡착반62는 감광성 수지재로 이루어지는 원반 형상의 흡착반으로서, 중앙부에는 상하방향으로 관통하는 흡입구62c가 형성되어 있다. 또한 그 흡착반62의 흡착면 측에는 다수의 볼록부가 형성되고, 외주 가장자리부는 기밀(氣密) 유지를 위하여 볼록부와 같은 높이의 플랫면(flat面)이 형성된다. 이 볼록부는 감광성 수지재(AFP)를 포토 에칭 처리하여 형성된다. 보강층(補强層)63은 AFP가 외부 응력(應力)에 의하여 변형되지 않도록 접합된 층이다. 마그넷 시트(magnet sheet)64는, 흡착반62와 동일한 직경의 시트이다. 양면 접착 시트65는, 마그넷 시트64와 보강층63을 접합시키기 위한 접착 시트이다. 이들의 부재63 ~ 65에는 흡입구62c와 대응하는 위치에 구멍Q가 형성된다. 철로 만든 지지부재66은, 마그넷 시트64와 같은 외경으로서 철로 만든 지지부재이다. 지지부재66의 중앙부에는, 지지부재 자신을 지지하기 위한 지지부재66a가 설치된다. 또 지지부재66a에는 흡인관67이 삽입되어 있다. 흡인관67은 도면에 나타나 있지 않은 진공펌프에 접속되어 있다. 이와 같이 형성된 흡착반62는 평탄한 액정표시 패널 기판을 가압하고 흡입구62c를 통하여 진공처리를 한다. 이렇게 해서, 흡착 패드61은 액정표시 패널 기판을 변형시키지 않고 흡착반62에 의하여 흡착시킬 수 있다. 흡착반62는 연질 재료(軟質材料)로 구성되기 때문에 액정표시 패널 기판에는 다소의 휘어짐이 있어도 흡착 기능은 높다. 그러나 상기한 종래예1의 흡착 패드51, 또는 종래예2의 흡착 패드61을 사용하여 대형의 액정표시 패널 기판을 반송하려고 하면, 기판의 자체 중량에 의하여 액정표시 패널 기판에는 큰 휘어짐이 발생한다. 이러한 휘어짐을 방지하기 위하여는, 액정표시 패널 기판에 대하여 흡착 패드의 배치 밀도를 높게 하여야 하다. 여기에서 대형의 액정표시 패널 기판이 워킹 테이블(working table)에 재치되어, 다음의 공정으로 이 액정표시 패널 기판을 이동시키는 경우를 가정한다. 반송기(搬送機)가 워킹 테이블로부터 대형의 액정표시 패널 기판을 흡착 패드에 흡착시켜서 지지하기 위하여는, 액정표시 패널 기판의 형상에 따라 반송기에 최적의 간격으로 복수의 흡착 패드를 배치할 필요가 있다. 이 경우에 각 흡착 패드의 흡착 높이는 소정의 정밀도로 일정해야만 한다. 또 액정표시 패널 기판의 표면에 굴곡이 있을 경우, 액정표시 패널 기판의 흡착면의 법선 방향(法線方向)은 그 장소에 따라 달라진다. 이 때문에 복수의 흡착 패드의 중심축 방향이 모두 동일 방향으로 고정되는 경우에는, 흡착 패드와 액정표시 패널 기판의 간격이 소정의 값이 되지 않거나 또는 틈이 생겨서 흡착 불량이 발생할 우려가 있다. 여기에서 흡착 패드(이하, 문헌에 따라서는 흡착반이라고 한다)의 중심축 방향이 흡착 대상물의 표면에　따라 변화 가능한, 즉 좌우로 회전 가능한 흡착 장치를 종래예3으로서 설명한다. 도3은 특허문헌2에 개시되어 있는 진공 흡착 패드의 구조를 나타내는 단면도이다. 이 진공 흡착 패드는, 흡착반71의 주위에 패드72를 배치하고, 지지봉(支持棒)74를 사용하여 좌우로 회전하도록 흡착반71과 패드72를 지지하는 것이다. 선단부가 공 모양인 지지봉74 내에 진공펌프에 연결되는 공기통로 구멍75a를 형성함과 아울러, 흡착반71에도 공기 통로 구멍75b를 형성한다. 그리고 흡착반71과 패드72로 둘러싸이는 공간S가, 공기 통로 구멍75b를 통하여 배기(排氣) 또는 흡기(吸氣)될 수 있도록 한다. 공기 통로 구멍75a 내에 스프링79를 넣고 또 스풀 밸브(spool value)77을 삽입한다. 그리고 스풀 밸브77의 선단부에 대하여, 패드72의 단면까지 신장한 센서봉(sensor棒)78을 부착한다. 또 흡착반71을 지지하는 지지체73의 중심부를 공 모양으로 뚫어서, 지지봉74의 구부(球部)를 좌우로 회전하도록 지지한다. 흡착 대상물에 이 흡착 장치를 접촉시키면, 센서봉78이 흡착 대상물의 표면에 접촉하고, 스프링79의 반력(反力)에 저항하여 스풀 밸브77이 들어 올려진다. 이 때에 공기 유통 구멍75a와 75b가 서로 통하게 되어, 진공펌프에 의하여 공간S의 공기가 배기 된다. 이렇게 하여 공간S가 진공상태로 지지된다. 또 진공 흡착 장치에 다수의 흡착 패드를 설치한 것이 특허문헌3에 개시되어 있다(도면에는 나타내지 않는다). 이것은 흡착 대상물을 마더 액정표시 패널 기판으로 한 것이다. 이 진공 흡착 장치는, 워킹 테이블에 재치된 마더 액정표시 패널 기판을 진공 흡착하여 반송하는 것이다. 이 진공 흡착 장치는, 다수의 흡착 패드와 마더 액정표시 패널 기판의 표면이 평행하게 되도록, 경사 조절기를 설치하여 조정 가능하게 하는 것을 특징으로 한다. 도4는, 특허문헌3에 개시된 종래예4에 있어서의 진공 흡착 장치80의 구조를 나타내는 단면도이다. 연장편(延長片)81은 이동대(移動臺)의 이동방향과 직각방향으로 연장되는 것이다. 연장편81에 실린더82를 부착한다. 연장편81의 하방으로 수평 지지판83을 설치하고, 이 아래로 흡인 고정부재84를 수평 지지판83과 평행하게 부착한다. 실린더82는 2개의 샤프트(shaft)85를 안내봉(案內棒)으로 하여, 수평 지지판83을 상하로 이동시킨다. 4개의 샤프트86은 흡인 고정부재84에 고정되어 있는 수평 지지판83을 관통한다. 너트88을 조절함으로써 스프링87을 통하여 흡인 고정부재84 자체의 수평방향의 균형을 조정한다. 또 4개의 경사 조절기89를 흡인 고정부재84의 4개의 모서리에 부착한다. 그리고 마더 액정표시 패널 기판90을 워킹 테이블91에 재치한다. 이러한 구성에 의하면, 워킹 테이블91의 표면에 대한 흡인 고정부재84의 간격을 경사 조절기89별로 조정할 수 있다. 이렇게 하여 흡인 고정부재84의 경사를 조정하여 수평하게 한다. 흡인 고정부재84는 내부에 구멍을 구비한다. 흡인 고정부재84의 하면(下面)에 흡인 패드92를 복수 개 부착한다. 이 흡인 패드92의 구조는 도2에 나타낸 종래예2와 동일하다. 다음에 워킹 테이블91과 복수의 흡인 패드92를 미리 평행하게 고정하는 방법에 대하여 설명한다. 워킹 테이블91의 표면을 향하여 실린더82를 구동함으로써 흡인 고정부재84를 하강시킨다. 그리고 워킹 테이블의 면에서 1 ~ 2mm의 간격을 둔 위치에 흡인 패드92를 세팅한다. 그 후에 흡인 고정부재84의 상면(上面)에 수준기(水準器)를 두고, 4개의 경사 조절기89에 있어서의 경사조정 바(傾斜調整bar)89a의 하단 위치를 조절하여 흡인 고정부재84가 수평이 되도록 한다. 이 때에 4개의 경사조정 바89a의 하단 위치를 도면에 나타나 있지 않은 위치검출수단을 사용하여 검출하고, 도면에 나타나 있지 않은 제1의 위치 메모리에 기억시켜 둔다. 다음에 흡착 및 반송하여야 할 마더 액정표시 패널 기판90을 워킹 테이블91에 재치한다. 그리고 흡인 패드92가 마더 액정표시 패널 기판90을 흡인, 고정하는 최적의 높이가 되도록, 모터89b를 구동시킴으로써 흡인 고정부재84의 위치를 결정한다. 이 때의 4개의 경사조정 바89a의 하단 위치를 위치검출수단을 사용하여 검출하고, 도면에 나타나 있지 않은 제2의 위치 메모리에 기억시켜 둔다. 이러한 설정에 의하여 마더 액정표시 패널 기판90이 반송될 때마다 새로운 마더 액정표시 패널 기판90에 대하여, 흡인 패드92의 위치결정을 자동으로 할 수 있다. 마더 액정표시 패널 기판90의 두께가 변경되었을 경우에, 그 값에 의거하여 제2의 위치 메모리의 값을 변경하면 좋다. 특허문헌1 : 일본 공개특허공보 특개평11-19838호 공보 특허문헌2 : 일본 공개실용신안공보 실개소48-45064호 공보 특허문헌3 : 국제특허공보 공개번호WO 03/049909 A1