JP2010223318A - 吸着盤 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成で高い吸着力を維持できる吸着盤を提供する。
【解決手段】 バネ弾性を有する材料からなる略円盤形状の吸着盤本体１と、吸着盤本体１と一体的に結合されたゲル層２とを備え、吸着盤本体１の一方側の面の周縁部にはリブ３が形成され、リブ３の内周側にゲル層２が設けられており、ゲル層２の外周部２１がリブ３の高さよりも肉厚であり、かつゲル層２の表面は外周部２１に対して中央部が窪んでいる。また、吸着盤本体１の他方側の面の中心には軸部４が設けられており、軸部４には係合部５が設けられている。さらに、吸着盤本体１の外周端に、取り外し具６が、連結部７を介して設けられている。そして吸着盤本体１が熱可塑性ポリアミド樹脂からなり、ゲル層２がウレタンゲルからなり、吸着盤本体１のゲル層２との接合面１１には凹凸が形成してあり、かつポリアミドが有するアミド基と、ウレタンが有するイソシアネート基とが結合している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ゲル層を備える吸着盤に関する。

吸着盤本体にゲル層を設けた吸着盤は、吸着力が高く、凹凸のある被着面にも吸着させることができる。従来このような吸着盤の吸着盤本体には、被着面との接合を重視し、軟質プラスチックやエラストマーなどが用いられていたが、熱や経時変化により塑性変形して吸着力が低下してしまう問題があった。このような吸着力の低下を防ぐために吸着盤の中央部を強制的に引き上げる機構を設けたものもあるが、構成が複雑になりコストが高くなってしまう。そこで文献１において、吸着盤本体に経時変化しにくい熱可塑性ポリウレタンエラストマーを用いた吸着盤が提案されている。また文献２において、吸着盤本体に設けたバネ体の弾性力により吸着力を維持する吸着盤が提案されている（ゲル層を設けたものは図１０に記載）。

特開２００８−２２８９１８号公報 特開２００８−５１２９６号公報

しかしながら、文献１や文献２の発明の吸着盤は、被着面に押し付ける際、最初にゲル層の外周部が被着面に接し、この接触部分に押し付け力が働いてゲル層が被着面に圧着されるため、中央部の空気が外周側へ排出されず吸着盤内部に残ってしまい、その結果ゲル層と被着面との接触面積が小さくなって吸着力が低下してしまうという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑みたものであり、簡易な構成で高い吸着力を維持できる吸着盤を提供することを目的とする。

本発明のうち請求項１の発明は、バネ弾性を有する材料からなる略円盤形状の吸着盤本体と、該吸着盤本体と一体的に結合されたゲル層とを備え、前記吸着盤本体の一方側の面の周縁部にはリブが形成され、該リブの内周側にゲル層が設けられており、前記ゲル層の外周部が前記リブの高さよりも肉厚であり、かつ前記ゲル層の表面は外周部に対して中央部が窪んでいることを特徴とする。ここで、バネ弾性を有する材料とは、従来の吸着盤に用いられていた、軟質プラスチックやエラストマーなどのように大きく変形する弾性を有する材料とは異なり、硬質プラスチックであって、かつクリープ変形特性・クリープ破壊特性などに優れた材料を示す。なお、一般に硬質プラスチックとは、定常状態において曲げ弾性率が７０００ｋｇ／ｃｍ^２以上のものをいう。

本発明のうち請求項２の発明は、前記吸着盤本体の他方側の面の中心には軸部が設けられており、該軸部には係合部が設けられていることを特徴とする。ここで係合部とは、被係合体を係合するためのものであり、雄ネジ部、雌ネジ部、貫通孔、閉止穴、溝、切欠、爪など、被係合体の形状や構造に合わせて自由に選択できる。さらに被係合体とは、種々の器具等、本吸着盤で固定支持する目的物そのものであってもよいし、ネジ、フック、リングや棒など、目的物を支持するための要素であってもよい。

本発明のうち請求項３の発明は、前記吸着盤本体の外周端に、取り外し具が、連結部を介して設けられており、前記取り外し具が、一方側へ突出する支点部と、前記吸着盤本体の中心の反対方向へ延びる力点部とを備えることを特徴とする。

本発明のうち請求項４の発明は、前記吸着盤本体が熱可塑性ポリアミド樹脂からなり、前記ゲル層がウレタンゲルからなるものであって、前記吸着盤本体のゲル層との接合面には凹凸が形成してあり、かつ熱可塑性ポリアミド樹脂が有するアミド基と、ウレタンゲルが有するイソシアネート基とが結合していることを特徴とする。

本発明のうち請求項１の発明によれば、ゲル層を備えており吸着力が高く、凹凸のある被着面にも吸着させることができる。そして、この吸着盤を被着面に押し付ける際には、まずゲル層の外周部が被着面と接し、その後リブの先端が被着面と接する。さらに押し付けると、リブの先端を支点として吸着盤本体が椀状に反り返り、ゲル層の中央部が被着面に接近して空気を外周側へ押し出す。この際、押し付け力はリブに働いており、ゲル層には直接力が働いていないので、ゲル層が被着面に圧着されず、空気が排出されやすく、ゲル層の全面が被着面と接する。そして、押し付け力を除くと、椀状に反り返った吸着盤本体が元の形状に戻ろうとして、吸着盤本体の中央部を引き上げる向きの力が継続的に働くので、より高い吸着力が維持される。

本発明のうち請求項２の発明によれば、軸部を摘んで本吸着盤を被着面に押し付けることができるので、作業性が良好である。そして軸部に被係合体を係合するための係合部が形成されているが、本吸着盤は吸着盤本体が硬質の材料からなるため、ネジ部を形成してネジを取り付けることもできるし、吸着盤を基礎として上向きに被係合体を支持することもできる。

本発明のうち請求項３の発明によれば、本吸着盤を被着面からはがす際に、力点部を被着面側に押し付ければ、力点部が力点となり、支点部が支点となり、連結部が作用点となって、てこの原理により吸着盤本体の一端が起こされ、容易にはがすことができる。本吸着盤は吸着力が高く、また吸着盤本体が硬質の材料からなるため従来品のように吸着盤の一端を掴んでめくるようにしてはがすことが困難であるから、本発明の取り外し具を備えることが望ましい。

本発明のうち請求項４の発明によれば、吸着盤本体を構成する熱可塑性ポリアミド樹脂は、硬質でかつ弾性を有し、機械特性が良好で耐久性も高い。また、ゲル層を構成するウレタンゲルは、経時変化しにくく高い吸着力を維持できる。さらに、吸着盤本体のゲル層との接合面に凹凸を形成したので、吸着盤本体とゲル層との結合面積が大きく、また吸着盤本体を構成する熱可塑性ポリアミド樹脂のアミド基とゲル層を構成するウレタンゲルのイソシアネート基が水素結合などにより分子間結合しているので、吸着盤本体とゲル層とが確実に結合されており、ゲル層が吸着盤本体からはがれることがない。

（ａ）は本発明の吸着盤の上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。 （ａ）は吸着盤を被着面に接触させたとき、（ｂ）は吸着盤を被着面に押し付けたとき、（ｃ）は吸着盤を被着面からはがすときの説明図。

本発明の吸着盤の具体的な構成について、各図面に基づいて説明する。本吸着盤は、図１に示すように、略円盤形状の吸着盤本体１と、吸着盤本体１と一体的に結合されたゲル層２とを備える。吸着盤本体１の一方側の面の周縁部には、リブ３が円周状に形成されており、リブ３の内周側にゲル層２が設けられている。ゲル層２は、外周部２１がリブ３の高さよりも肉厚で、内周側に向けて漸次薄くなるように形成されており、ゲル層２の表面の中央部に窪み２２が形成されている。

吸着盤本体１のゲル層２が設けられた面と反対の面の中心には、円筒形状の軸部４が吸着盤本体１と同軸となるように設けられている。軸部４は吸着盤本体１と一体に形成されており、その軸方向に雌ネジを形成してネジ部５１としてあり、さらに軸方向と直交する方向に断面円形の貫通孔５２が形成してあって、ネジ部５１と貫通孔５２とは連通しており、両者が係合部５を構成している。

また、吸着盤本体１の外周端には、取り外し具６が設けられている。取り外し具６は、ゲル層２が設けられた面側に向けて凸な半円弧状の支点部６１と、吸着盤本体１の中心の反対方向へ延びる力点部６２とを備え、連結部７を介して吸着盤本体１と一体に形成されている。連結部７は肉薄で屈曲自在である。

なお、吸着盤本体１およびこれと一体のリブ３、軸部４、取り外し具６および連結部７は、熱可塑性ポリアミド樹脂からなり、ゲル層２はウレタンゲルからなる。吸着盤本体１とゲル層２とは、機械的結合および化学的結合により結合されている。すなわち、機械的結合とは、吸着盤本体１の、ゲル層２との接合面１１に凹凸を形成して（図示省略）、表面積を大きくすることで結合面積を増やしたことを示し、化学的結合とは、ポリアミドが持つアミド基（ＮＨＣＯ）と、ウレタンが持つイソシアネート基（ＮＣＯ）との水素結合などによる分子間結合を示す。

次に、本吸着盤を被着面に吸着させる場合について説明する。軸部４を把持して吸着盤本体１を被着面Ｇに接近させると、まずゲル層２の外周部２１が被着面Ｇと接触する（図２（ａ））。さらに軸部４を被着面Ｇの方向に押し付けると（押し付け力Ｐ１）、リブ３の先端が被着面Ｇと接触し、リブ３の先端を支点として吸着盤本体１が椀状に反り返り（図２（ｂ））、ゲル層２の中央部が被着面Ｇに接近して窪み２２の空気が外周側へ押し出される（空気の流れＦ）。この際、押し付け力Ｐ１はリブ３に働いており、ゲル層２には直接力が働いていないので、ゲル層２が被着面Ｇに圧着されず、空気が排出されやすく、ゲル層２の全面が被着面Ｇと接する。なお、取り外し具６については、連結部７が自在に屈曲するので、吸着盤本体１を被着面Ｇに押し付ける際の妨げにはならない。そして押し付け力Ｐ１を除くと、椀状に反り返った吸着盤本体１が元の形状に戻ろうとして、吸着盤本体１の中央部を引き上げる向きの力Ｓが継続的に働くので、より高い吸着力が維持される。

次に、本吸着盤を被着面からはがす場合について説明する。本吸着盤は吸着力が高く、また吸着盤本体１が硬質の材料からなるため従来品のように吸着盤の一端を掴んでめくるようにしてはがすことが困難である。そこで、本吸着盤を被着面Ｇからはがす際には、取り外し具６の力点部６２を被着面Ｇ側に押し付ければ（押し付け力Ｐ２）、力点部６２が力点、支点部６１が支点、連結部７が作用点となって、てこの原理により小さな力で吸着盤本体１の一端が起こされ、容易にはがすことができる（図２（ｃ））。なお、このようにしてはがしてもゲル層２の吸着力が落ちることはなく、繰り返し使用できる。

上記のように構成した本発明の吸着盤は、ゲル層を備え、さらに吸着盤本体にリブを設けたことでとくに吸着力が高く、その吸着力を維持できる。また、取り外し具を設けたので被着面からはがすことも容易である。さらに、係合部としてネジ部と貫通孔を設けたので、たとえば、固定支持する目的物をネジ部に直接ネジ止めしたり、貫通孔にフックやリングを取り付けたり、二個の本吸着盤の貫通孔に棒を通してそれぞれネジ止めしてタオル掛けとして使用したりするなど、様々な使い方ができる。

本発明は上記の実施形態に限定されない。吸着盤本体の材料は、硬質プラスチックであってかつクリープ特性の優れたものであればよく、種々のエンジニアリングプラスチックなどでもよい。またゲル層についても、ウレタンゲルと同等の吸着性能を有するものであれば、他の材料からなるものであってもよい。リブは、全周にわたって形成されたものでなくてもよく、途中に切欠を有するものや、散点状に形成されたものでもよい。また、吸着盤本体を椀状に形成し、その凹側に厚さ一定のゲル層を設けて、中央部に窪みを形成してもよい。軸部の形状は円筒形のほか、断面楕円や多角形でもよく、貫通孔の形状も断面円形のほか、断面楕円や多角形でもよい。さらに係合部の構成は、雌ネジ部や貫通孔のほか、雄ネジ部、閉止穴、溝、切欠、爪など、被係合体の形状や構造に合わせて自由に選択できる。また取り外し具は、吸着盤本体に丁番などを介して取り付けてもよいし、別体のものを付属させてもよい。

１ 吸着盤本体
２ ゲル層
３ リブ
４ 軸部
５ 係合部
６ 取り外し具
７ 連結部
１１ 接合面
２１ 外周部
６１ 支点部
６２ 力点部

Claims (4)

1. バネ弾性を有する材料からなる略円盤形状の吸着盤本体（１）と、該吸着盤本体（１）と一体的に結合されたゲル層（２）とを備え、前記吸着盤本体（１）の一方側の面の周縁部にはリブ（３）が形成され、該リブ（３）の内周側にゲル層（２）が設けられており、前記ゲル層（２）の外周部（２１）が前記リブ（３）の高さよりも肉厚であり、かつ前記ゲル層（２）の表面は外周部（２１）に対して中央部が窪んでいることを特徴とする吸着盤。
2. 前記吸着盤本体（１）の他方側の面の中心には軸部（４）が設けられており、該軸部（４）には係合部（５）が設けられていることを特徴とする請求項１記載の吸着盤。
3. 前記吸着盤本体（１）の外周端に、取り外し具（６）が、連結部（７）を介して設けられており、前記取り外し具（６）が、一方側へ突出する支点部（６１）と、前記吸着盤本体（１）の中心の反対方向へ延びる力点部（６２）とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の吸着盤。
4. 前記吸着盤本体（１）が熱可塑性ポリアミド樹脂からなり、前記ゲル層（２）がウレタンゲルからなるものであって、前記吸着盤本体（１）のゲル層（２）との接合面（１１）には凹凸が形成してあり、かつ熱可塑性ポリアミド樹脂が有するアミド基と、ウレタンゲルが有するイソシアネート基とが結合していることを特徴とする請求項１、２または３記載の吸着盤。

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