JP2015077655A - 真空吸着パッド - Google Patents

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Kenji Hayashi
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Abstract

【課題】コンクリート、モルタル、タイル壁の凹凸面においては、少流量真空ポンプでは真空漏れが多く、壁面への吸着力を確保することが困難との課題があった。【解決手段】真空吸着パッドにおいて、真空室を形成する周縁部の真空シール壁は、壁高が所定高で接面側のシール外縁部が傘状に広がり、その断面は鋭角に設けられた内シール壁と、該内シール壁より所定数ミリ高さは低く、接面側に平坦な所定幅を備え、平坦部が該内シール壁の外縁部を接面側に付勢し、外周部に設けられた外シール壁との二重構造のシール壁とした。また、該内シール壁と該外シール壁の間に、保水弾性体を設け、液体シール壁の形成構造を備えた。【選択図】図8

Description

本発明は、凹凸面に吸着する真空吸着パッドに関するものである。
凹凸面への吸着において、真空吸着パッドの接面シールは被吸着面の凹凸に完全には沿うことは出来ず、被吸着面と接面シールとの隙間により真空漏れが大きく、吸着力を得難いとの課題があった。
被吸着面の凹凸切替わり部に鋭角な落ち込みがある凹凸面では、真空漏れは一層大きく、吸着力維持が困難であった。
特に、数リットルから十数リットル程度の少流量真空ポンプの場合、凹凸の隙間を塞ぎ、吸着力を維持する接面シール構造を持つ真空吸着パッドは見当たらず、吸着力を発揮する吸着パッドの出現が待たれていた。
そのため、様々な接面シール材や形状の考案が試みられてきた。
被吸着面が凹凸である場合の真空吸着パッドの接面シールの発明開示としては、接面シール部とそれを保持する保持部との硬度切換えを特徴とした特許第3236698号広報(特開平06-307200号広報)や特開2010−201536号広報があり、低硬度接面シール材を利用した発明開示に特開平10−299757号広報や特開2008−238306号広報があり、接面シール壁の形状や構造を特徴とした発明開示に特開平05−263817号広報や特開平2004−034195号広報がある。
特許第3236698号広報(特開平06-307200号広報)では、円盤状をなす支持板と、該支持板の下面に形成され、内部に吸着空間を有する略円筒状のリング状壁部と、前記支持板中央に取り付けられ、前記吸着空間に連通する吸着パイプとを備えた吸着パッド構造において、前記リング状壁部の支持板側略3分の2をショアC硬度35乃至25の軟質弾性部材で、接地面側略3分の1をショアC硬度15乃至10の軟質弾性部材で形成して重ね合わせ、かつ吸着空間がすり鉢形状となるよう、支持板側に向かって肉厚として構成されている。
特開2010−201536号広報では、蛇腹状のスカート部の一端部に、このスカート部内を真空にする真空装置からのパイプが接続された基部が気密的に設けられ、蛇腹状のスカート部内の大径部に、少なくとも一つ以上の貫通穴が形成された円板状の固定板が設けられ、蛇腹状のスカート部の大径部からなる他端部に、他端部と当接するとともに、少なくとも一つ以上の貫通穴が形成された軟質ゴムよりなる円板状のエッジホルダが設けられ、エッジホルダと固定板とが一体的に形成されるとともに、エッジホルダの外装面には、エッジホルダよりも軟らかい軟質ゴムより形成されて平面上のワークの板面に当接する環状のエッジ部が気密的に設けられている。
特開平10−299757号広報では、吸着する波板との間を負圧とする吸引孔を有する支持部材のスカート部に取り付けられ、波板と接するクッション材がシリコーン系弾性発泡体からなり、アスカーC型硬度計での、圧縮率50%のときの硬度が1〜20であり、該シリコーン系弾性発泡体の表面層が独立気泡構造または独立気泡構造と連続気泡構造とが混在した構造とされる。
特開2008−238306号広報では、真空吸着パッドにおいて、上記シール部材は、高分子ゲルで形成されるとともに、被吸着面側先端に向かって先細りとし、断面形状において、上記先端の角度が鋭角であり、かつ、この先端を、パッド基板に固定したシール部材固定部の幅方向中心よりも外側に位置させた。
特開平2004−034195号広報では、吸着パッドの吸着面の外周側と内周側に大径パッドと、小径パッドを同心円状に設け、一方のパッドの吸着部の材質を独立気泡含有スポンジゴム製とし、他方の吸着部を蛇腹式として、それぞれ別々の真空系統にて吸引させるようにし、さらに、板状ワークの吸着面と蛇腹式パッド4の吸着面までの間隔が、独立気泡含有スポンジゴムからなるスポンジパッドの吸着面までの間隔よりも小とした。
特許第3236698号広報(特開平06-307200号広報)
特開2010−201536号広報
特開平10−299757号広報
特開平05−263817号広報
特開平2004−034195号広報
特開2008−238306号広報
低硬度弾性体の接面シール材は、吸着した時には被吸着面の凹凸に沿い易く真空漏れは少ないが、一方で吸着する時に接面シール材を被吸着面に押し付ける力が弱く、被吸着面の凹凸に沿い難いとの課題がある。
吸着する時に被吸着面への付勢力を高める為に、接面シールの硬度を上げれば、その反力で凹凸面の隙間を塞ぎきれず、真空漏れが多いとの課題があった。
特に、凹凸面の凹凸切替わり部に鋭角な落ち込みがある場合には、この傾向は一層顕著であり、少流量真空ポンプでは吸着が困難との課題があった。
本考案では、数リットル〜十数リットル程度の少流量真空ポンプあっても、被吸着面の凹凸面での鋭角な隙間を塞ぎ、吸着力に優れた真空吸着パッドを提供する。
請求項1に係る発明では、パッド基板の内側に真空源に連通する真空引き孔と、該基板の周縁部に真空室形成のため設けられたシール壁とを備え、接面時に被吸着面に吸着する吸着パッドにおいて、前記シール壁が5〜30度程度の低硬度の軟性弾性体で接面先端部断面が鋭角の内シール壁と、該内シール壁を取り囲み、該内シール壁の外側に、該内シール壁よりも壁高が所定数ミリ低く、接面部が平坦に設けられた35〜50度程度の中硬度の軟質弾性体の外シール壁との二重シール壁構造を備えたことを特徴とする。
請求項2に係る発明では、前記内シール壁は前記吸着パッド基板から所定高で被吸着面側に傘状に広がり設けられている事を特徴とする。
請求項3に係る発明では、前記外シール壁の接面側平坦部は、吸着時に、前記内シール壁の傘状に広がった接面周縁部の背面を接面側に付勢する所定高に設けられた事を特徴とする。
請求項4に係る発明では、前記内シール壁の外側側面に備えられた前記外シール壁の外径は、該内シール壁の接面周縁部の外径より所定長大きく設けられ、接面吸着時には該外シール壁の接面平坦部が該内シール壁の傘状に広がった接面周縁部の背面を押し、被吸着面側に付勢するとともに、該外シール壁の接面平坦部も被吸着面へ付勢され吸着する事を特徴とする。
請求項5に係る発明では、前記内シール壁の傘状に開いた部分が当接する該外シール壁の一部を切り欠き、他残余の接面部は平坦に設けられている事を特徴とする。
請求項6に係る発明では、前記内シール壁と前記外シール壁の間に、該内シール壁を取り囲み設けられたリング状の保水弾性体を設け、保水弾性体からの液体が該内シール壁と該外シール壁との間を通り、被吸着凹凸面に流入し、液体シール壁を形成する事を特徴とする。
請求項7に係る発明では、前記保水弾性体に連通する液体供給手段を設け、接面時の該保水弾性体の収縮作用による液体流出と、離面時の該保水弾性体の膨張作用による液体吸水を連続的に行い、液体シール壁の連続的な形成作用を備える事を特徴とする。
請求項1に係る発明によれば、シール壁高が高い前記内シール壁は前記外シール壁より先に被吸着面に接し、該内シール壁は硬度が低く低反発であるため、凹凸面においても容易に接面し吸着することが出来る。凹凸面と該内シール壁エッジの隙間は、流入する大気が該内シール壁エッジを隙間を塞ぐ方向に作用し、該シール壁内の真空度は高まり吸着力は高まる。
該内シール壁内の真空度の高まりにより、被吸着面逆側の前記吸着パッド基板から付勢された中硬度の該外シール壁も凹凸面に付勢され、面で接面することにより凹凸面の隙間を塞ぎ、少ない真空流入によっても凹凸面に吸着する。
該外シール壁は弾性反発力が高く、圧縮されて被吸着面と前記吸着パッド基板との間を反発力と真空付勢力が均衡する所定高に保ち、低硬度で柔らかい前記内シール壁にかかる過剰な力を防ぐことが出来る。また、前記外シール壁は前記内シール壁の外周に該内シール壁を囲んでリング状に設けられ、低硬度の該内シール壁を外側から保護することが出来る。
性質と構造が異なるこの二重シール構造は、前記内シール壁を前記外シール壁が保護しながら、隙間を塞ぎ真空漏れを2重に防ぐことができる。
請求項2に係る発明によれば、前記内シール壁はその接面周縁部が傘状に広がって設けられているため、被吸着面とは平行でなく傾いて接面した場合にも該内シール壁が内側に巻き込まれることが無く、安定した形状で吸着することができる。
安定した接面姿勢は、接面においての吸着力を高めることができる。
請求項3に係る発明によれば、前記外シール壁の接面平坦部が、前記内シール壁の接面外周部を接面付勢するため、硬度が低く柔軟な該内シール壁の接面外周部は該外シール壁の接面平坦部により凹凸面に付勢され、面の凹凸切替わり部の鋭角な落ち込み部の隙間も柔らかい該内シール壁により塞ぎ真空漏れを防ぐことができる。
請求項4に係る発明によれば、前記外シール壁の接面平坦部は、前記内シール壁の接面周縁部に当接し該接面外周部を面方向に付勢し凹凸面への密着性を高めるとともに、該外シール壁の接面平坦部自体も凹凸面に面で付勢される。
シール壁は真空室側では該内シール壁と該外シール壁が重なり合った2層構造を備え、また外側方向には該内シール壁に接して該外シール壁を備える2重構造のシール壁として設けられ、面の凹凸切替わり部の鋭角な落ち込み部の隙間も塞ぐ該内シール壁の役割と、面で接面し凹凸面の隙間を塞ぐ2重の構造により真空漏れ防ぐことができる。
請求項5に係る発明によれば、前記内シール壁の傘の開いた周縁部が当接する該外シール壁の一部を切り欠いて、該外シール壁の残りの接面部は平坦に設けられている事を特徴とする。この切り欠きにより前記内シール壁を付勢する前記外シール壁の高さを調節でき、該内シール壁への付勢力を変化させることにより、凹凸面への密着性と該内シール壁の耐久性を調整することができる。
請求項6に係る発明によれば、前記外シール壁と前記内シール壁との間で水等の流動性液体からなる被吸着面に接する第三のシール壁を形成する事ができる。液体シール壁は連続体の弾性体では塞ぎきれない凹凸面の凹凸切替わり部の鋭角な隙間を、液体が付着することにより塞ぎ真空漏れを防ぐことができる。
請求項7に係る発明によれば、液体供給手段により前記液体シール壁を形成する液体は連続的に供給されるため、該液体シール壁を連続的して形成できる。
図1は真空吸着パッドの構造の説明例の外観図である。 図2は請求項1に係る説明への断面図である。(実施例1) 図3は請求項1に係る説明への断面図である。(実施例2) 図4は請求項2から4に係る説明への断面図である。(実施例3) 図5は請求項2から4に係る説明への断面図である。(実施例4) 図6は請求項2から4に係る説明への断面図である。(実施例5) 図7は請求項5または6に係る説明への断面図である。(実施例6) 図8は請求項5または6に係る説明への断面図である。(実施例7)
請求項に従って実施例を説明する。
図1は、本発明の請求項を説明するために図示された真空吸着パッド例の側面外観図である。また、図2から8は、図1の略中央部分での側面断面図である。
図1に例示する真空吸着パッドは、真空生成源に連通する真空継手1と、真空継手が螺設される基板支持棒2と、基板2−1の接面側周縁部に設けられた内シール壁3、及び外シール壁4とから構成される。
図2は請求項1の実施例1を説明するものである。
図2において、基板支持棒2に穿設された真空連通孔2−2を備える基板2−1の接面側周縁部には、真空室8を囲んで、シール保持具6、シール保持・高さストッパー7と基板2−1との間に内シール壁4が挾着される。内シール壁4は硬度5〜30度程度の低硬度軟質弾性体であり、内シール壁4を囲んで設けられる外シール壁3は硬度35〜50度程度の中硬度軟質弾性体で設けられる。
また、図2に示す様に、内シール壁4の壁高は外シール壁3の壁高より0.5から2.5mm程度高く設けられている。真空連通孔2−2からの真空引きにより、接面した内シール壁4は、接面反発力が低いため容易に凹凸面にも真空吸着することができる。内シール壁4の吸着により真空室8が形成され接面方向に付勢された前記基板2−1は、外シール壁3を背面から凹凸面に付勢し吸着させるべく作用する。シール壁4と外シール壁3は真空吸着により圧縮され、前記基板2−1は吸着力と反力とが均衡するストッパー7の所定高まで沈み込み吸着姿勢を維持する。
中硬度の前記外シール壁3は、低硬度の前記内シール壁4を外周側から保護し、また極端な圧縮力が該内シール壁4にかかることをストッパー7と共同で防ぎ、また接面平坦部の面全体が凹凸面に接することで真空漏れを防ぐ働きをしている。柔らかく凹凸に沿い易い前記内シール壁4と強靭な前記外シール壁3とが隣接し備えられ、各々の特徴を生かした働きをする構成に設けられている。
実施例1において、内シール壁4の接面先端の周縁部エッジ断面に0.3R以内の丸みを備えたものが、図3に例示する実施例2である。前記内シール壁の硬度に合わせて図3に示す様に丸みを備えたシール壁とすることもできる。
図4は請求項2から4に係る実施例である。
図4において、前記内シール壁4の接面周縁部が傘状に外側に広がって設けられていることを除き、実施例1と同一構造に設けられている。前記内シール壁4は接面周縁部が傘状に広がって設けられているため、被吸着面に対し傾いて接面した場合にも該内シール壁4の接面周縁部は内側に巻き込まれることが無く、安定した形状で吸着することができる。
また、前記外シール壁3の接面平坦部は、前記内シール壁4の傘状に広がった接面周縁部の接面逆方向の背面に当接し設けられているため、接面吸着時には該外シール壁3の接面平坦部が該内シール壁4の接面周縁部を背面から付勢し、凹凸面での密着性を高めることが出来る。
また、前記内シール壁4の側面に外接する前記外シール壁3の外径は、前記内シール壁4の広がった周縁部の外径より所定長大きく設けられ、接面吸着時には、該外シール壁3は該内シール壁4の接面側に広がった傘状の周縁部を接面付勢するとともに、自らの接面平坦部をも接面付勢される構造に設けられている。
尚、前記内シール壁4の傘状に開いた周縁部の先端が鋭角であれば、0.5mm以下程度の微細な隙間による流入空気流であっても、内シール壁4の周縁部先端の鋭角膜は流入空気流に吸引付勢され、凹凸面の凹凸切替わり部の鋭角な落ち込みの隙間を塞ぐことができ、吸着力を高めることが出来る。
図5も請求項2から4に係る実施例であり、図4の接面方向に傘状に広がった前記内シール壁4の周縁部エッジ断面が鋭角状に限らないことを示す図である。実施例3と同様に、前記内シール壁4はその接面周縁部が傘状に広がって設けられているため、被吸着面とは平行でなく傾いて接面した場合にも該内シール壁4の接面周縁部は内側に巻き込まれることが無く、安定した形状で吸着することができる。
また、前記外シール壁3の接面平坦部は、前記内シール壁4の傘状に開いた接面反対方向の背面に当接し設けられているため、接面吸着時には該外シール壁3の接面平坦部が該内シール壁4の接面周縁部を背面から付勢し、凹凸面での密着性を高める様に設けられている。
また、前記内シール壁4の側面に外接する前記外シール壁3の外径は、前記内シール壁4の広がった接面周縁部の外径より大きいため、接面吸着時には、該外シール壁3は該内シール壁4の接面側に広がった傘状の周縁部を接面付勢するとともに、自らの接面平坦部をも接面付勢される構造に設けられている。
この構造により凹凸面の凹凸切替わり部の鋭角な落ち込みの隙間を塞ぎ、吸着力を高めることが出来る。
図6は請求項5に係る実施例であり、前記内シール壁4の傘状に広がった接面周縁部に当接する前記外シール壁3の平坦部の一部を切り欠き設けられている。
この切り欠きは基板2−1方向への高さを変更することにより、接面吸着時に前記外シール壁3の平坦部が前記内シール壁4の傘状に広がった接面周縁部を付勢する接面押し付け力を調整することができる。
この付勢力を調整することにより、接面時の密着性を維持しながら前記内シール壁4の接面角度を調整できる。
また、前記内シール壁4の傘状に広がった周縁部の先端が鋭角であれば、0.5mm以下程度の微細な隙間による流入空気流であっても、内シール壁4の周縁部先端の鋭角膜は流入空気流に吸引付勢され隙間を塞ぐことができる。
図7は請求項6及び7に係る実施例である。
前記内シール壁4の外側側面と前記外シール壁3との間に、所定幅、所定高の水等の流動液体を含水できるリング状の保水弾性体5を備える。
前記外シール壁3の側面内側や内シール壁4の外側側面に、所定の切り欠きを設け、切り欠きに前記保水弾性体5を挿着しても良い。
また、前記内シール壁4の外側側面と前記外シール壁3の内側側面とは、所定幅の隙間を保ち設けられ、前記保水弾性体5と前記パッド基板2−1に至る迄のリング状の隙間を液体流入溝5-2とし、前記保水弾性体5と前記外シール壁3の接面平坦部に至る迄のリング状の隙間を液体流出孔5−3として設けられる。
更に、液体を供給する手段として設けられた前記液体流入溝5−2と、前記パッド基板2−1の該液体流入溝5−2が当接する位置には、所定個数の液体供給孔5−1が穿設された構造を備えて設けられる。
また、前記内シール壁4及び前記外シール壁3は不透液性の弾性体であり、前記保水弾性体5は透水性且つ保水性の弾性素材であり、前記液体供給孔5−1から注入された液体は前記液体流入溝5−2を流れ、前記保水弾性体5で吸水され保水される。
吸着パッドの接面吸着時には、前記内シール壁4及び前記外シール壁3の圧縮に伴い前記保水弾性体5は収縮し、包含する液体を前記液体流出溝5−3に排出する。
排出された液体は、前記液体流出溝5−3を伝わり前記内シール壁4及び前記外シール壁3接する被吸着面上に達し、真空漏れを塞ぐ液体からなるシール壁を形成することができる。
液体の真空シール壁は、液体自体が凹凸面の不連続な凹凸形状に沿うため、弾性体のシール壁が塞ぎきれない凹凸切替わり部の鋭角な落ち込みの0.5mm以下程度の微細な隙間を塞ぎ真空漏れを防ぐことができる。
吸着パッドが離面した場合には、前記内シール壁4及び前記外シール壁3の膨張に伴い前記保水弾性体5も膨張し、排水により低下した圧力を取り戻すために前記液体流入溝5−2からの液体を吸水し保水することができる。
吸着パッドの接面吸着時と離面時における前記内シール壁4及び前記外シール壁3の収縮と膨張の作用は、前記内シール壁4と前記外シール壁3とに挟持される前記保水弾性体5を収縮と膨張させ、該保水弾性体5の吸水と排水機能を行わせる。
前記保水弾性体5の収縮後の膨張による圧力低下と毛細管作用を利用した連続的な給排水の作用は、連続的に液体シール壁を形成する機能として作用している。
尚、前記液体流出溝5−3に薄い膜からなる排水逆止弁を設けても良い。
図8は請求項6及び7に係る実施例である。
図8において、前記内シール壁4が傘状に外側に広がって設けられていることを除き、実施例6と同一構造に設けられている。
前記内シール壁4はその接面周縁部が傘状に広がって設けられているため、被吸着面に傾いて接面した場合にも該内シール壁4の接面周縁部は内側に巻き込まれることが無く、被吸着面との間に隙間を生じることなく、安定した形状で吸着することができる。
また、接面吸着時には前記内シール壁4の周縁部の傘状に開いた壁膜の上部を伝った液体シールは、凹凸面の0.5mm以下程度の微細な隙間に流入空気流により入り込み、0.5mm以下程度の微細な隙間を塞ぎ真空漏れを防ぐことができる。
また、前記内シール壁4の傘状に開いた周縁部の先端が鋭角であれば、0.5mm以下程度の微細な隙間による流入空気流であっても、内シール壁4の周縁部先端の鋭角膜は流入空気流に吸引付勢され隙間を塞ぐことができる。
図8の実施例においては、上記の前記周縁部の先端鋭角膜の遮蔽作用と、前記液体シールの遮蔽作用の2種の真空漏れ遮蔽作用により0.5mm以下程度の微細な隙間も塞ぐことができ、少流量真空ポンプであっても真空吸着力を高めることができる。
凹凸著しいコンクリート面やタイル面等へ吸着作用する真空吸着パッド。
1 真空継手
2 基板支持棒
2-1 パッド基板
2-2 真空連通孔
3 外シール壁
3-1 外シール切り欠き
4 内シール壁
5 保水弾性体
5-1 液体供給孔
5-2 液体流入溝
5-3 液体流出孔
6 シール保持具
7 シール保持・高さストッパー

Claims (7)

  1. パッド基板の内側に真空源に連通する真空引き孔と、該パッド基板の周縁部に真空室形成のため設けられたシール壁とを備え、接面時に被吸着面に吸着する吸着パッドにおいて、前記シール壁が低硬度軟性弾性体で接面先端部断面が鋭角の内シール壁と、該内シール壁を取り囲み、該内シール壁の外側側面に、該内シール壁よりも壁高が数ミリ低く、接面部が平坦に設けられた中硬度軟質弾性体の外シール壁とを備えた事を特徴とする真空吸着パッド。
  2. 前記内シール壁は前記基板から所定高で被吸着面方向へ傘状に広げ設けられたことを特徴とする請求項1に記載の真空吸着パッド。
  3. 前記外シール壁の接面側平坦部は、吸着時に、前記内シール壁の傘状に広がった接面周縁部の背面を接面側に付勢する所定高に設けられた事を特徴とする請求項2に記載の真空吸着パッド。
  4. 前記内シール壁の外側側面に備えられた前記外シール壁の外径は、該内シール壁の接面周縁部の外径より所定長大きく設けられた事を特徴とする請求項3に記載の真空吸着パッド。
  5. 前記外シール壁は、前記内シール壁の傘の開いた部分に当接する該外シール内壁接面側の一部を切り欠き、他残余の接面部は平坦に設けられている事を特徴とする請求項2から4のいずれかに記載の真空吸着パッド。
  6. 前記内シール壁と前記外シール壁の間に、該内シール壁を取り囲み設けられたリング状の保水弾性体を設け、保水弾性体からの液体が該内シール壁と該外シール壁との間を通り、被吸着凹凸面に流入する事を特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の真空吸着パッド。
  7. 前記保水弾性体に連通する液体供給手段を設け、連続液体供給とした事を特徴とする請求項6に記載の真空吸着パッド。
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