JP2004058202A - 吸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着装置において、ワークの吸着および開放を容易に行うことができるようにする。
【解決手段】吸着パッド２にベースプレート７およびケース８を取付け、ケース８内に挿入したバルブ機構１０の弁リング２８を弁ばね２９によってベースプレート７に押付ける。吸着パッド２とワークＷとの間の空間Ｓを弁リング２８、弁プレート２２のポート２４、シート弁２７、通路２３、室９、隙間１６および通気ポート１３を介して大気に連通させる。吸着パッド２をワークＷに押付けると、空間Ｓ内の空気がシート弁２７を開いて大気に排出され、その後、シート弁２７が閉じ、空間Ｓを密閉してワークＷを吸着する。シート弁２７によりクラッキング圧力を小さくして、吸着を容易し、また、吸着力を大きくする。ロッド部１５を引上げれば、弁リング２８がベースプレート７から離間し、空間Ｓを大気に開放して吸着を解除する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ワークを吸着保持するための吸着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車の製造工程において、ウインドシールドガラスを車体に取付ける際、一般的に、ワークであるウインドシールドガラスを吸盤等の吸着装置を用いて吸着保持し、所定の位置に位置決めするようにしている。この種の吸着装置は、ウインドシールドガラス以外にも、吸着可能な平滑面を有するワークを吸着保持するために利用することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、吸盤は、その吸着面をワークに圧着することによって、ワークを容易に吸着することができるが、取外す際には、大きな力で引離すか、あるいは、吸着面を変形させて大気に開放する必要がある。このため、吸盤単体では、吸着および取外しを自動化することが困難であり、組立ロボット等のハンドリングツールとして使用するには適していなかった。
【０００４】
そこで、組立ロボット等のハンドリングツールとしては、一般的に、ワークに密着する吸着パッド、真空ポンプおよび電磁切換弁等を用いた吸着装置が使用されており、真空ポンプおよび電磁切換弁等によって、ワークと吸着パッドとの間の負圧を制御することにより、ワークの吸着および解放を行なっている。しかしながら、このような吸着装置では、真空ポンプおよび電磁切換弁、負圧配管等の設備を必要とし、設備が複雑になり、コストも高くなるという問題がある。
【０００５】
また、吸盤単体に関する先行技術として、吸盤とワークとの間の空間の負圧を調整および開放する弁手段を設け、吸着保持力を調整可能とするとともに、ワークを容易に引離すことができるようにした吸盤装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
実開平５−１６１７４号公報
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ワークの吸着および解放を容易に行うことができ、また、組立ロボット等のハンドリングツールとしても使用可能な吸着装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る吸着装置は、ワークに密着する吸着パッドと、該吸着パッドと前記ワークとの間に形成される空間から外部への空気の流れのみを許容する逆止弁と、前記空間と外部との間を連通、遮断する開放手段とを備えたことを特徴とする。
このように構成したことにより、吸着パッドをワークに押付けると、吸着パッドの間の空間内の空気が逆止弁を通して外部へ排出され、その後、逆止弁によって吸着パッドとワークとの間の空間が密閉されて負圧となりワークを吸着する。また、開放手段によって吸着パッドとワークとの間の空間を外部に連通させることにより、負圧を解消して吸着を解除する。
請求項２の発明に係る吸着装置は、上記請求項１の構成において、前記逆止弁は、前記空間側に連通するポートと、該ポートの開口部の周囲に環状溝が形成された弁座と、該弁座に離着座する薄板状の弁体とを備えていることを特徴とする。このように構成したことにより、逆止弁は、ポート側の圧力によって、弁体が弁座からリフトして開弁し、閉弁時には、環状溝によって多段シールを形成する。
請求項３の発明に係る吸着装置は、上記請求項１または２の構成において、前記開放手段は、前記空間と外部との間を連通、遮断する開閉弁であることを特徴とする。
このように構成したことにより、開閉弁を開いて吸着パッドとワークとの間の空間を外部に連通させることにより、負圧を解消して吸着を解除する。
請求項４の発明に係る吸着装置は、上記請求項２の構成において、前記開放手段は、前記弁体を前記弁座からリフトさせる弁リフト手段であることを特徴とする。
このように構成したことにより、弁リフト手段によって逆止弁の弁体を弁座からリフトさせることにより、吸着パッドとワークとの間の空間を外部に連通させ、負圧を解消して吸着を解除する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の第１実施形態について、図１および図２を参照して説明する。図１に示すように、第１実施形態に係る吸着装置１は、先端側が拡開された吸盤状の吸着パッド２と、吸着パッド２の基部に取付けられた負圧保持装置３とから構成されている。
【００１０】
吸着パッド２は、ゴム等の軟質の弾性体からなり、テーパ状の吸着面４の先端部がワークＷの平滑面に密着してワークＷとの間に空間Ｓを形成する。そして、ワークＷに押付けることにより、先端側が拡径し、空間Ｓが縮小されて、吸着面４のほぼ全面がワークＷに密着する。吸着面４には、同心円上に複数の環状溝５が形成されており、吸着時に多段シールを形成して空間Ｓの気密性を高めている。吸着パッド２の基部の中央には、空間Ｓに連通する開口６が設けられている。
【００１１】
負圧保持装置３は、吸着パッド２の基部に気密的に取付けられた円盤状のベースプレート７に、有底円筒状のケース８の開口端が結合されており、ケース８内に形成された室９にバルブ機構１０が挿入されている。ベースプレート７には、吸着パッド２の開口６に連通する通路１１が設けられており、通路１１には、フィルタ１２が取付けられている。ケース８の側壁には、室９を外部に連通させる通気ポート１３が設けられており、通気ポート１３には、フィルタ１３Ａが取付けられている。
【００１２】
バルブ機構１０は、バルブ本体１４とロッド部１５とが一体に形成され、ロッド部１５がケース８の底部に設けられた開口に摺動可能に挿通されてケース８の外部へ延出されている。そして、ロッド部１５の摺動によって、バルブ本体１４がケース８の軸方向に沿って移動可能に案内されている。バルブ本体１４の外周部とケース８の内周部との間には、隙間１６が形成されている。
【００１３】
バルブ本体１４のベースプレート７との対向面には、段付の円形凹部１７が形成されている。円形凹部１７の内側の段部１８には、円板状のばね部材１９が嵌合、固定されている。ばね部材１９の中央部には、半球状の突起２０が取付けられている。円形凹部１７の外側の段部２１には、円板状の弁プレート２２が嵌合、固定されている。弁プレート２２の両側部は二面取りされており（図２に参照）、これにより、弁プレート２２と円形凹部１７の段部２１との間に通路２３が形成されている。
【００１４】
弁プレート２２の中央部には、ベースプレート７の通路１１に対向するポート２４が設けられている。弁プレート２２のばね部材１９との対向面には、ポート２４の開口の周囲に複数の環状溝２５が同心円上に形成された弁座２６が形成されている。弁座２６には、薄板状の可撓性を有する円形のシート弁２７（弁体）が着座している。シート弁２７は、その中央部にばね部材１９の突起２０が当接して位置決めされている。弁座２６およびシート弁２７によって、ポート２４側から通路２３側への空気の流れのみを許容する逆止弁が構成されている。この逆止弁は、弁座２６の中央部の環状溝２５によって、シート弁２７のポート２４に対する受圧面積を充分大きくすることにより、クラッキング圧力を充分小さくして、迅速な開弁を可能としている。
【００１５】
シート弁２７は、適度な柔軟性、シール性および耐久性を有するものであり、例えば、ガラス、樹脂、布等の繊維からなる心材の表面をゴム等のシール材で被覆した板厚０．１〜０．５ｍｍ程度の積層構造体を使用することができる。
【００１６】
弁プレート２２のベースプレート７との対向面には、ポート２４の開口の周囲に環状の弁リング２８が取付けられている。バルブ本体１４とケース８の底部との間には、弁ばね２９（圧縮コイルばね）が介装されており、弁ばね２９のばね力によって弁リング２８がベースプレート７に押付けられている。これにより、弁リング２８とベースプレート７によって開閉弁（開放手段）が形成され、通常、ベースプレート７の通路１１は、弁リング２８によって弁プレート２２のポート２４に連通されており、ロッド部１５を引上げて弁リング２８をベースプレート７から離間させることにより、通路１１がケース７内の室９に開放される。
【００１７】
なお、弁リング２８をベースプレート７から離間させる際のロッド部１５の引上げ力を軽減するため、吸着パッド４内の空間Ｓに対するバルブ本体１４の受圧面積を小さくすべく、通路１１、ポート２４および弁リング２８の直径は、充分小さく設定されている。
【００１８】
以上のように構成した、本実施形態の作用について次に説明する。
吸着装置１にワークＷを吸着する場合は、吸着パッド２をワークＷに押付けて弾性変形させ、その先端側を拡径させて、吸着面４をワークＷに密着させる。これにより、吸着パッド２の空間Ｓが縮小され、空間Ｓ内の空気は、フィルタ１２、通路１１、ポート２４を通り、シート弁２７を弁プレート２２の弁座２６からリフトさせ、さらに、通路２３、室９および隙間１６を通って、通気ポート１３から外部（大気）へ放出される。その後、シート弁２７が弁座２６に密着して、縮小された空間Ｓを密閉する。これにより、吸着パッド２にワークＷを吸着することができる。
【００１９】
このとき、シート弁２７は、適度な柔軟性を有し、僅かなクラッキング圧力によって開弁し、また、僅かなリフト量に対して大きな開口面積が得られるので、空間Ｓ内の空気を効率よく排出することができる。その結果、吸着パッド２を容易に弾性変形させることができ、吸着を容易に行うことができる。また、吸着パッド２の弾性変形によって縮小される空間Ｓ内の空気をほぼ大気圧と等しくなるまで排出することができるので、大きな吸着力を得ることができる。
【００２０】
弁座２６に複数の環状溝２５を形成したことにより、シート弁２７が弁座２６に密着した状態では、複数の環状溝２５によって多段シールが形成されるので、空気の逆流を確実に防止して空間Ｓの密閉状態を確保することができ、長時間にわたって吸着力を維持することができる。
【００２１】
なお、ポペット弁、リード弁等の通常の逆止弁を介して、空間Ｓ内の空気を排出した場合、そのクラッキング圧力によって、空間Ｓ内の空気の圧力が大気圧より高くなり、充分な排出が行われないので、その分、吸着力が低下することになる。
【００２２】
吸着装置１からワークＷを引離す場合は、ロッド部１５を引上げて、弁リング２８をベースプレート７から離間させることにより、ケース７内の室９の空気が、通路１１から吸着パッド２の空間Ｓに流入して、空間Ｓ内の負圧が解消される。これにより、吸着装置１からワークＷを引離すことができる。
【００２３】
このとき、通路１１、ポート２４および弁リング２８の直径を小さくして、吸着パッド４内の空間Ｓに対するバルブ本体１４の受圧面積を充分小さくしたので、僅かな力でロッド部１５を引上げることができ、容易に吸着装置１からワークＷを引離すことができる。また、吸着装置１にワークＷを吸着した後、吸着パッド２をワークＷに押付けた状態で、ロッド部１５を引上げて負圧を解除することにより、負圧装置１をワークＷの表面に沿って移動させることができ、容易に吸着位置の調整を行うことができる。
【００２４】
吸着装置１は、ロッド部１５を電動アクチュエータ、空気圧アクチュエータ等によって、また、コントロールケーブル、リンク機構等を介して遠隔操作することにより、組立ロボット等のハンドリングツールとして使用することもできる。この場合、従来の真空ポンプおよび切換弁等を用いた吸着装置に比して、真空ポンプ、負圧配管等の設備を大幅に削減することができ、設備コストを低減することができる。また、複数の吸着パッドを使用する場合、従来の吸着装置では、負圧システムの一部が失陥した場合、全ての吸着パッドの吸着力が失われるのに対して、本実施形態の吸着装置１によれば、各吸着装置１が個々に負圧を保持するので、一部に失陥が生じても、他の吸着装置１に影響することがない。
【００２５】
また、吸着装置１は、通気ポート１３に真空ポンプ、エジェクタ等の負圧源および切換弁を接続することにより、吸着パッド２内の空間Ｓの真空度を高めて、吸着力を増大させることもできる。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態について、図３を参照して説明する。なお、第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、逆止弁と開閉弁とを別体としたものであるが、作動原理は同様であるから、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２７】
図３に示すように、第２実施形態に係る吸着装置３０では、吸着パッド３１に取付けられたベースプレート３２には、逆止弁３３および開閉弁３４が取付けられている。
【００２８】
逆止弁３３は、弁プレート３５、バルブ本体３６およびシート弁３７から構成されている。弁プレート３５には、吸着パッド３１内の空間Ｓに連通するポート３８と、ポート３８の周囲に複数の環状溝３９を有する弁座４０とが形成されている。シート弁３７は、弁プレート３５の弁座４０に着座し、バルブ本体３６に取付けられた半球状の突起４１によって保持されている。弁プレート３５の外周部に形成された切欠によって、弁プレート３５とバルブ本体３６との間には、外部（大気）に連通する通路４２が形成されている。
【００２９】
開閉弁３４は、ベースプレート３２に結合されたケース４３内に、弁座プレート４４およびバルブ本体４５が収容され、コントロールケーブル４６が連結されている。弁座プレート４４には、吸着パッド３１内の空間Ｓに連通するポート４７が設けられている。バルブ本体４５には、弁リング４８が取付けられており、バルブ本体４５とケース４３との間に介装された弁ばね４９によって、弁リング４８が弁座プレート４４に押付けられてポート４７を閉鎖している。
【００３０】
コントロールケーブル４６は、アウタチューブ５０がケース４３に連結され、インナケーブル５１の先端がバルブ本体４５に連結されており、バルブ本体４５を遠隔操作し、弁リング４８を弁座プレート４４に離着座させて、ポート４７を開閉できるようになっている。ケース４３内の室は、ケース４３の側壁に設けられた通気ポート５２によって外部（大気）に開放されている。
【００３１】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
上記第１実施形態と同様、吸着装置３０にワークを吸着する場合は、吸着パッド３１をワーク（図３には図示せず）に押付けると、空間Ｓ内の空気が逆止弁３３のシート弁３７を開いて大気へ排出され、その後、シート弁３７が弁座４０に密着して空間Ｓを密閉する。これにより、吸着装置３０にワークを吸着させることができる。
【００３２】
また、吸着装置３０からワークを引離す場合は、コントロールケーブル４６を操作してバルブ本体４５を引上げ、弁リング４８を弁座プレート４４から離間させることにより、通気ポート５２から空間Ｓ内に空気が導入されて、空間Ｓ内の負圧が解消される。これにより、吸着装置３０からワークを引離すことができる。
このようにして、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００３３】
次に本発明の第３実施形態について、図４を参照して説明する。なお、第３実施形態は、上記第１実施形態に対して、開放手段の構造が異なるが、作動原理は略同様であるから、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３４】
図４に示すように、第３実施形態の吸着装置５３では、吸着パッド５４の基部が円筒状に延ばされて円筒部５５が形成され、円筒部５５の端部にキャップ部材５６が取付けられている。吸着パッド５４に気密的に取付けられたベースプレート５７には、複数の環状溝５８を有する弁座５９および吸着パッド５４内の空間Ｓに連通するポート６０が形成されており、弁座５９にシート弁６１が着座している。円筒部５５内には、バルブ部材６２が挿入され、キャップ部材５６の開口６３に摺動可能に挿通されている。シート弁６１は、バルブ部材６２との間に介装された弁ばね６４（圧縮コイルばね）によって弁座５９に着座した状態で保持されている。
【００３５】
バルブ部材６２の下端部は、シート弁６１の下方まで延ばされ、その先端部にリング状の弁リフタ６５（弁リフト手段）が取付けられている。弁リフタ６５の内周部は、シート弁６１の外周部と隙間をもって重なっている。キャップ部材５６から外部へ突出する弁部材６２の他端部には、操作部材６６がねじ６７によって取付けられている。バルブ部材６２は、キャップ部材５６との間に介装された弁ばね６８（圧縮コイルばね）によって、ベースプレート５７側へ付勢されている。
【００３６】
以上のように構成した本実施形態に作用について次に説明する。
上記第１実施形態と同様、吸着装置５３にワークを吸着する場合は、吸着パッド５４をワークＷに押付けると、空間Ｓ内の空気がシート弁６１を開いて大気へ排出され、その後、シート弁６１が弁座５９に密着して空間Ｓを密閉する。これにより、吸着装置５３にワークＷを吸着することができる。
【００３７】
また、吸着装置５３からワークＷを引離す場合は、操作部材６６によってバルブ部材６２を引上げると、弁リフタ６５がシート弁６１に当接して、シート弁６１を弁座５９からリフトさせることにより、ポート６０が開放され、空間Ｓ内に空気が導入されて、空間Ｓ内の負圧が解消さる。これにより、吸着装置５３からワークＷを引離すことができる。
このようにして、上記第１実施形態と同様の作用、効果を奏することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る吸着装置によれば、吸着パッドをワークに押付けることにより、吸着パッドとワークとの間の空間内の空気が逆止弁を介して外部へ排出され、前記空間を逆止弁によって密閉して負圧とすることによりワークを吸着することができる。また、開放手段によって吸着パッドとワークとの間の空間を外部に連通させることにより、負圧を解消して吸着を解除することができる。そして、逆止弁のクラッキング圧力を小さくすることにより、ワークを容易に吸着するとともに、吸着力を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る吸着装置を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す装置の弁プレートの平面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る吸着装置の要部を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る吸着装置のワークを吸着した状態を示す一部縦断面図である。
【符号の説明】
１　　吸着装置
２　　吸着パッド
７　　ベースプレート（開放手段、開閉弁）
２４　ポート
２５　環状溝
２６　弁座（逆止弁）
２７　シート弁（逆止弁、弁体）
２８　弁リング（開放手段、開閉弁）
６５　弁リフタ（弁リフト手段）

Claims (4)

1. ワークに密着する吸着パッドと、該吸着パッドと前記ワークとの間に形成される空間から外部への空気の流れのみを許容する逆止弁と、前記空間と外部との間を連通、遮断する開放手段とを備えたことを特徴とする吸着装置。
2. 前記逆止弁は、前記空間側に連通するポートと、該ポートの開口部の周囲に環状溝が形成された弁座と、該弁座に離着座する薄板状の弁体とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
3. 前記開放手段は、前記空間と外部との間を連通、遮断する開閉弁であることを特徴とする請求項１または２に記載の吸着装置。
4. 前記開放手段は、前記弁体を前記弁座からリフトさせる弁リフト手段であることを特徴とする請求項２に記載の吸着装置。

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