JP2014516810A - 真空グリッパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】真空移送システムに適用されるグリッパ装置を提供すること。
【解決手段】本発明の装置は、中央に排出通路を有する胴体の側面下端部から前記排出通路の下端吸入口側につながる供給通路を含む。特に、前記胴体の下部には、前記供給通路の端部にラウンド（Ｒ）を提供して圧縮空気を排出通路において上向きにのみ移動させる案内ガイドが提供される。したがって、圧縮空気の少ない一部でも、下側のパッド部に流れ込む不要な流れが生じず、結果として迅速かつ効率的な対象物の吸着が行われるという効果がある。
【選択図】図４

Description

本発明は、真空グリッパ装置に係り、特に、主に真空移送システムに適用されるグリッパ装置に関する。

真空移送システムとは、高速で供給される圧縮空気を用いてグリッパの内部空間を排気することにより、その空間に真空および負圧を発生させ、その発生した負圧によって対象物が把持されると、ロボットメカニズム（Ｒｏｂｏｔｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を作動させて対象物を所定の位置に移送させる構造のことをいう。本発明は、この種のシステムに適用されるグリッパ装置に関する。

伝統的に、真空グリッパは、中央にホールが設けられた胴体と、内部に排気空間を有するパッドとを含んでなる。前記パッドは胴体の下端部に結合する。この際、前記ホールと排気空間とは互いに連通する。真空移送システムにおいて、前記ホールには真空エジェクター（ｅｊｅｃｔｏｒ）ポンプが連結され、高速の圧縮空気が前記ポンプを通過するとき、前記排気空間内の空気が前記ホールおよびポンプを経由して外部へ排出される。

上述したようなグリッパは、対象物の条件によって単独で、或いは複数の組み合わせで用いられるもので、グリップパワー（ｇｒｉｐ−ｐｏｗｅｒ）が良いという長所がある。ところが、このグリッパを用いるためには、エジェクターポンプを別に備えなければならないので、システムの構築および動作が複雑になる短所がある。

図１は韓国公開特許第２０１１−１９８８１号に開示された「セルピッカー（ｃｅｌｌ−ｐｉｃｋｅｒ）」を示す。前記ピッカーは、中央の供給通路２および前記供給通路２の下部から外方に延長された排出通路３を有する胴体１と、前記胴体１の下部に嵌合され、孔４を介して前記排出通路３に連通する吸着プレート５とを含んでなる。

高速の圧縮空気が供給通路２を介して下向きに供給され、続いて幅の狭い排出通路３を通過するとき、プレート５の内部空間の空気が前記孔４を介して排出通路３に吸入された後、圧縮空気と共に外部へ排出される（矢印○ａ参照）。そうすると、プレート５の内部空間に真空および負圧が発生し、これにより対象物がプレート５の底面に吸着されるのである（矢印○ｂ参照）。

このピッカーにおいて、前記胴体１は真空エジェクターとしての機能を行う。よって、このピッカーを用いることにより、システムの構成を単純化することができるという長所がある。また、上記特許の明細書の記載によれば、前記ピッカーは比較的薄い軽量の対象物、例えば太陽電池の真空グリップに効果的に適用できるのである。ところが、ここには以下の重要な問題がある。

第一に、供給される圧縮空気の少なくとも一部が孔４を介して直接プレート５の内部に流れ込むが、これにより、使用される圧縮空気の量に比べて、得られる真空および負圧が弱い問題、真空到達速度が遅い問題、対象物に対する吸引力が弱い問題などがあり、開示されたピッカーではこれらの問題を解決することが可能な設計が構造的に不可能であると思われる。

第二に、供給される圧縮空気が、出来る限り狭く設計された排出通路３を通過しながらプレート５から排気され、これにより、実際の実現が難しく、不純物により通路が詰まってしまうという問題があり、もし排出通路３を拡張しようとすると、前述した第一の問題がさらに大きくなるので、開示されたピッカー構造ではこの問題も解決することができないと思われる。

図２は米国特許公開ＵＳ２０１０／２５９０５号に開示された「真空グリッパ」（ｖａｃｕｕｍ ｇｒｉｐｐｅｒ）を示す。開示されたグリッパは、前記ピッカーと比較して「ｉｎｌｅｔ」と「ｏｕｔｌｅｔ」が入れ替わっているだけであり、互いに類似した構成を持つ。

高速の圧縮空気が胴体６の下端部外側の狭い供給通路７を介して供給され、続いて中央の排出通路８を上向きに通過するとき、プレート５の内部空間の空気が排出通路８に吸入された後、圧縮空気と共に外部へ排出される（矢印○ｃ参照）。そうすると、プレート５の内部空間Ｓに真空および負圧が発生し、これにより対象物がプレート５の底面に吸着されるのである（矢印○ｄ参照）。

このグリッパにおいて、前記胴体６は、真空エジェクターとしての機能を行う。よって、このグリッパを用いることによりシステム構成を単純化することができるという長所がある。ところが、この構造においても、前記ピッカーと同様に、供給される圧縮空気の少なくとも一部が直接プレート５の内部に流れ込む。

上記特許の明細書の記載によれば、前記供給通路７と排出通路８とが接する胴体６の下端のスリーブ部分をラウンド（Ｒ）処理することにより、圧縮空気は排出通路８を上向きに移動することになる。ところが、圧縮空気流は実際前記ラウンドＲによって拡散するだけであり、一方向、すなわち上向きに完全には誘導されないうえ、前記内部空間Ｓに負圧が形成されてからは不要な逆流空気流（矢印○ｅ参照）が著しく発生する。

したがって、このグリッパにおいても、前述したピッカーの非効率の問題点がそのまま露出するのである。

本発明は、前述した従来の真空グリッパの問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、薄くて軽い対象物の安定な移送に適するように使用できる真空グリッパ装置を提供することにある。本発明の他の目的は、不要な空気流の形成を防止することにより、負圧の発生および対象物の把持を効率的かつ迅速に行うことが可能なグリッパ装置を提供することにある。

本発明のグリッパ装置は、下面の吸入口から内部の排出通路を介して側面または上面の排出口につながる排出ライン、および側面下部の流入口から供給通路を介して前記吸入口側につながる供給ラインを含む胴体と；前記胴体の下部に結合し、中心通孔の縁部が立ち上がり、前記吸入口の内側に同軸的に配置されることにより、前記供給ラインの端部の下部で上向きの傾斜またはラウンドを提供するリング状のエアガイドと；前記ガイドの下部に配置され、内部の排気空間と前記胴体の排出通路とが前記通孔および吸入口を介して互いに連通する吸着パッド部と；を含んでなる。

好ましくは、前記排出通路は、吸入口に比べて拡大した内側空間を有する。一方、前記供給通路は、口径が漸次拡張する形態で形成されるか、或いはこの形態を構成するための内蔵ノズルを含む。

本発明のグリッパ装置によれば、高速の圧縮空気は排出通路を上向きに移動しながら吸入口側に圧力降下を起こし、これによりパッド部の内部空間が排気される。特に、前記ガイドが圧縮空気の方向性を強制的に決定することにより、圧縮空気の少ない一部でも下側のパッド部に向かう不要な流れが生じない。よって、従来のグリッパに比べて、本発明のグリッパ装置は、負圧の発生および対象物の把持を効率的かつ迅速に行うことができるという効果がある。

従来のグリッパの断面図である。 従来の他のグリッパの断面図である。 本発明に係るグリッパ装置の斜視図である。 図３の「Ａ−Ａ」線に沿った断面図である。 本発明に係るグリッパ装置の作用を説明するための図である。

以上記載された、或いは記載されていない本発明の特徴および効果は、以下に添付図面を参照して説明する実施例の記載によってさらに明白になるであろう。図３以下の図面において、本発明のグリッパ装置は符号１００で表示される。

図３および図４を参照すると、本発明に係るグリッパ装置１００は、胴体１０、エアガイド２０および吸着パッド部３０を含んでなる。前記ガイド２０は胴体１０の下部に螺合されており、前記パッド部３０はガイド２０の下部にボルト３４で締結されている。但し、あたりまえであるが、本発明はこのような締結方式に限定されるものではない。
前記胴体１０は圧縮空気の供給ラインと排出ラインを全て含む。
まず、前記排出ラインは、胴体１０の下面の吸入口１１から内部中央の排出通路１２を通過し、続いて側面または上面の排出ポート１３につながる一連のエアラインである。図示の如く、前記排出通路１２は吸入口１１側に比べて漸次拡張した内側空間を有する。
前記供給ラインは、胴体１０の側面下部の流入口１４から側壁供給通路１５を通過し、続いて前記排出ラインの吸入口１１側につながる一連のエアラインである。好ましくは、前記供給通路１５は、口径が漸次拡張する形態で形成されるか、或いはこの形態を構成するために内部に取り付けられた一つ以上のノズル１６を含む。
前記胴体１０において各開口１３、１４の数または位置、各通路１２、１５の形態または口径などは、全体グリッパ装置１００の規模、重さ、対象物の種類などによって様々かつ自由に設計できる。また、前記各通路１２、１５の漸進拡張形態は単位時間当たりの流速と流量を向上させるための設計であって、単純一字型の通路に比べて、グリッパ装置１００における到達可能な真空度および速度を向上させる。
前記ガイド２０は、中心に通孔２１が設けられたリング状の部材であり、前記胴体１０の供給ラインおよび排出ラインと有機的に配置される。具体的に、前記ガイド２０は、通孔２１の縁部が立ち上がり、前記吸入口１１の内側に同軸的に配置されることにより、前記供給ラインの端部の下部で上向きの傾斜またはラウンドＲを提供する。言い換えれば、前記供給ラインは、ガイド２０から提供されたラウンドＲによってその端部が上向きに反り上がって排出通路１２につながるのである。
このようなガイド２０および供給ラインの形態は、空気流の流れを完全に強制するということからみて、図２において単に胴体６の下端のスリーブ部分をラウンド（Ｒ）処理して空気流を拡散させるのとは相当な違いがある。
符号２２は、上側の供給通路１５と下側の排気空間３１とを連通させるためにガイド２０に設けられた小さなホールである。排気は中央の大きなホールである吸入口１１だけでなく、この小さなホール２２を介しても行われるが、これにより、排気の速度および排気による真空レベルが向上するという長所が生ずる。

前記パッド部３０は、内部に排気空間３１を有する通常の吸着パッドであればいずれも適用可能である。前記パッド部３０は、胴体１０およびガイド２０の下部に締結される。この際、内部の排気空間３１と前記胴体１０の排出通路１２とは通孔２１および吸入口１１を介して互いに連通する。符号３４は、前記吸着パッド部３０をガイド２０の下部に締結させるために提供されたボルトである。

本実施例において、前記パッド部３０は、多数の吸着ホール３２が設けられた下部プレート３３を含む。この吸着ホール３２は前記排気空間３１と一体に連結されて一つの空間を形成する。

上述したような吸着プレート３３は、非常に薄くて変形し易い材質の対象物、または少しの損傷も許容されない対象物を安全に吸着させるために適用できる。一方、前記プレート３３は、対象物が直接接触する面であるから、好ましくは、固形化された状態で材質が硬く静電気を起こさないものと知られているＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）またはＰＯＭ（ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂で成形される。

図５を参照すると、本発明の真空グリッパ装置１００は高速の圧縮空気によって作動する。まず、圧縮空気は、胴体１０の流入口１４および供給通路１５から供給され、ガイド２０のラウンドＲにぶつかり、排出通路１２を上向きに経由（矢印○１参照）した後、排出口１３を介して外部へ排出される（矢印○３参照）。

ここで特記すべきことは、前記供給された圧縮空気は胴体１０の下部に結合したガイド２０によって全て排出通路１２を上向きに通過して外部へ排出されることである。すなわち、本発明では、ガイド２０が圧縮空気の方向性を強制的に予め「上向き」に決定することにより、圧縮空気の少ない一部でも、下方に配置されたパッド部３０の内部の排気空間３１を流れる余地がなくなるのである。

このように圧縮空気が供給および排出される過程で、前記排出通路１２の吸入口１１およびホール２２の部分で集中的に圧力降下が発生する。これにより、パッド部３０の排気空間３１内の空気が通孔２１および吸入口１１を介して排出通路１２側に誘引され（矢印○２参照）、排出口１３を介して圧縮空気と共に外部へ排出される（矢印○３参照）。排気の面では吸入口１１を介しての排気が主な作用ではあるが、本実施例では前記ホール２２を介しても同時に排気が行われる。

付け加えると、ホール２２を介しての一次排気空気は圧縮空気に合流され、これにより吸入口１１の部分ではさらに多くの吸入エネルギーが作用する。よって、前記ホール２２はエネルギー効率の面で相当な意味がある。

１００ 真空グリッパ装置
１０ 胴体
１１ 吸入口
１２ 排出通路
１３ 排出口
１４ 流入口
１５ 供給通路
１６ ノズル
２０ エアガイド
２１ 通孔
２２ ホール
３０ 吸着パッド部
３１ 排気空間
３２ 吸着ホール
３３ プレート
３４ ボルト

Claims (5)

1. 下面の吸入口から内部の排出通路を介して側面または上面の排出口につながる排出ライン、および側面下部の流入口から供給通路を介して前記吸入口側につながる供給ラインを含む胴体と；
   前記胴体の下部に結合し、中心通孔の縁部が立ち上がり、前記吸入口の内側に同軸的に配置されることにより、前記供給ラインの端部の下部で上向きの傾斜またはラウンドを提供するリング状のエアガイドと；
   前記ガイドの下部に配置され、内部の排気空間と前記胴体の排出通路とが前記通孔および吸入口を介して互いに連通する吸着パッド部と；を含んでなる、真空グリッパ装置。
2. 前記供給通路は、口径が漸次拡張する形態で形成されるか、或いはこの形態を構成するための内蔵ノズルを含むことを特徴とする、請求項１に記載の真空グリッパ装置。
3. 前記ガイドは、前記供給通路と排気空間とを連通させるホールが設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の真空グリッパ装置。
4. 前記パッド部は多数の吸着ホールが設けられた下部プレートを含み、前記吸着ホールは前記排気空間と一体に連結されて一つの空間を形成することを特徴とする、請求項１に記載の真空グリッパ装置。
5. 前記プレートはＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅ）またはＰＯＭ（ｐｏｌｙｏｘｙｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂で成形されたことを特徴とする、請求項４に記載の真空グリッパ装置。

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