JP2016097496A - 吸着保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 種々のワークを安定した姿勢で保持することができる吸着保持装置を提供する。
【解決手段】 吸着保持装置１は、支持体１０に吸引ノズル１５が装着され、吸引ノズル１５の下端部に軟質な吸着部２１が設けられている。支持体１０の下部には、吸着部２１を囲むように袋体２５が設けられており、袋体２５の内部に粒状体２７が収納されている。吸着保持装置１をワーク３０に押し付けると、ワーク３０の中央部が吸着部２１に吸着される。袋体２５はワーク３０に倣う形状に変形した状態で、袋体２５の内部が減圧され、粒状体２７が凝集して袋体２５が硬化状態となる。ワーク３０は硬化した袋体２５に支えられ、吸着部２１で吸着されて安定した姿勢で持ち上げられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、操作部品などのワークの装着に使用される吸着保持装置に係り、特に種々の形状の部品を安定した姿勢で保持することができる吸着保持装置に関する

特許文献１と特許文献２にワークを吸着して保持する吸着保持装置に関する発明が記載されている。

特許文献１に記載された吸着保持装置は、吸引口が形成されたケーシングに分散板が設けられ、分散板の下側にバッグが保持されている。バッグは、通気性のシートで形成され、その内部に多数の粒子が収納されている。

この吸着保持装置は、建築用資材であるタイルを吸着して保持することを目的としている。バッグをタイルの表面に押し付けて、吸引口から空気を吸引すると、シート内の粒子が移動し、バッグの表面がタイルの表面の凹凸形状に倣うようになり、これにより、タイルを持ち上げて運搬することが可能になる。

特許文献２に記載された吸着保持装置は、固定部材の下部に形状自在パットが取り付けられている。形状自在パッドは、リング状に形成された中空バッグに粒体が収納されたものである。前記固定部材には、リング状の形状自在パッドで囲まれた領域の空気を吸引するチューブと、形状自在パッドの内部の空気を吸引するチューブとが取り付けられている。

この吸着保持装置は、形状自在パッドをワークに押し付けて、形状自在パッドで囲まれた領域を減圧するとともに、形状自在パッドの内部を減圧することで、ワークを吸着して保持できるようになる。

特許第４２５４７４９号公報 特開２０１１−１８３５３６号公報

特許文献１に記載された吸着保持装置は、バッグを通気性としておくことで、建築資材であるタイルのようにバックよりも面積の大きなものをバッグ全体の吸引力で保持するものである。そのため、バッグよりも小さい面積の部品などを吸着保持することができず、使用可能なワークが限定される。

特許文献２に記載された吸着保持装置は、リング状の形状自在パッドで囲まれた領域の空気を吸引し、この領域の負圧によって、ワークを形状自在パッドに吸い付けて保持するものである。したがって、形状自在パッドで囲まれた空間を全て覆うことのできるワークしか吸着することができず、広い面積のワークには対応できるが、小型の部品などを吸着保持することはできない。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、種々の形状と大きさのワークを安定した姿勢で保持することができる吸着保持装置を提供することを目的としている。

本発明は、ワークを吸着可能な吸着部と、前記吸着部の周囲に配置された袋体と、前記袋体に収納された複数の粒状体と、前記吸着部と前記袋体を支持する支持体と、前記吸着部に開口する吸引口から空気を吸引する第１の吸引路と、前記袋体内の空気を吸引する第２の吸引路とが設けられており、
前記吸着部の寸法が、前記袋体の対向間隔よりも小さく、前記吸着部が、前記袋体の先端部よりも前記支持体側に後退した位置に配置されていることを特徴とするものである。

本発明の吸着保持装置は、前記吸着部が変形部を有し、前記変形部に前記吸引口が開口しているものが好ましい。

本発明の吸着保持装置は、前記袋体が、前記吸着部を囲むリング状に配置されている。
または、前記袋体は、前記吸着部を挟む位置に独立して配置されているものである。

本発明の吸着保持装置は、前記袋体が、非通気性のシート材料で形成されていることが好ましい。

本発明の吸着保持装置は、前記支持体に凹部が形成されて、前記袋体の内部空間が前記凹部に連通しており、前記粒状体が、前記袋体の内部から前記凹部の内部にかけて収納されていることが好ましい。

本発明は、ワークが吸着部で吸着されるとともに、吸着部の周囲において、または吸着部を挟む複数箇所において、ワークが袋体で支えられる。このとき袋体の内部の多数の粒状体が負圧により凝集させられるので、袋体がワークの形状に倣った状態で硬化するようになり、ワークが安定した姿勢で支えられるようになる。

ワークは、吸着部で吸着されるとともに、硬化した袋体で支えられるものであり、従来例のように袋体で囲まれた領域の負圧でワークを吸着させる方式ではないため、ワークがどのような形状でどのような大きさのものであっても、安定した姿勢で吸着保持されるようになる。

本発明の第１の実施の形態の吸着保持装置を示す斜視図、 図１に示す吸着保持装置の縦断面図、 図１に示す吸着保持装置でワークを吸着保持した状態を示す縦断面図、 本発明の第２の実施の形態の吸着保持装置を示す斜視図、 本発明の第３の実施の形態の吸着保持装置を示す斜視図、

図１ないし図３に示す本発明の第１の実施の形態の吸着保持装置１は、ワークを保持して機器本体に装着するためのものである。例えばワークは、車載用電子機器の操作パネルに装着される操作ノブであり、吸着保持装置１でワークが吸着保持され、操作パネルに形成された装着部にワークが押し込まれて装着される。

吸着保持装置１は、金属製または合成樹脂製の支持体１０を有している。図２と図３に示すように、支持体１０には、中央部に上下に貫通するノズル穴１１が開口している。支持体１０には、下向きに解放された凹部１２が形成されている。凹部１２はノズル穴１１の周囲全周を囲むように連続して形成されている。支持体１０の側部には、前記凹部１２に連通する吸引穴１３が複数箇所に形成されている。

支持体１０のノズル穴１１に吸引ノズル１５が装着されている。吸引ノズル１５は金属製であり、その中心部に上下に貫通する吸引穴１５ａが開口している。吸引ノズル１５の上端にソケット部１５ｂが開口し、ソケット部１５ｂが吸引穴１５ａに連通している。ソケット部１５ｂに吸引管１６が接続されており、吸引穴１５ａと吸引管１６によって、第１の吸引路が構成されている。

前記支持体１０に形成された複数の吸引穴１３のそれぞれに吸引管１７が接続されている。吸引穴１３と吸引管１７によって第２の吸引路が構成されている。

吸着保持装置１に図示しない吸引ポンプが設けられており、吸引管１６と吸引管１７は切換えバルブを介して吸引ポンプに接続されている。前記切換えバルブが解放状態に切換えられると、吸引管１６と吸引管１７とが同時に吸引ポンプに接続され、支持体１０の凹部１２の内部が減圧され、吸引ノズル１５に形成された吸引穴１５ａから空気が吸引される。

図２に示すように、吸引ノズル１５の下端部に吸着部２１が取り付けられている。吸着部２１は合成ゴムなどの変形可能な弾性材料で形成されている。吸着部２１は、基部装着部２１ａが吸引ノズル１５の下端部の周囲に密着して装着されている。吸着部２１の下部は変形部２１ｂであり、変形部２１ｂの内側に吸引口２１ｃが形成されて、吸引口２１ｃが吸引ノズル１５の吸引穴１５ａと連通している。変形部２１ｂはいわゆる蛇腹形状であり、図２における上下方向と左右方向に自由に変形可能である。吸引口２１ｃは、変形部２１ｂの下端部に開口している。

支持体１０の下部に袋体２５が取り付けられている。袋体２５は、弾性伸縮性を有する非通気性のシート材料２６で形成されている。図１に示すように、袋体２５は吸着部２１の周囲全周を囲むリング形状に形成されており、内部は空洞である。シート材料２６の上端部２６ａが支持体１０に密着して固定されており、その結果、袋体２５の内部と、支持体１０の凹部１２とが連通している。袋体２５では、シート材料２５の内部に多数の粒状体２７が収納されている。粒状体２７は合成樹脂材料で形成されており、形状はどのようなものであってもよいが、好ましくは球形状である。

本明細書での吸着部２１の寸法は、変形部２１ｂの下端での吸引口２１ｃの開口寸法φを意味している。この開口寸法は、袋体２５の対向間隔Ｗよりも小さく形成されている。前記対向間隔Ｗは、吸引口２１ｃの開口端と同じ高さ位置における袋体２５の対向間隔を意味している。図１ないし図３に示す第１の実施の形態の吸着保持装置１は、袋体２５が円環状に形成されているため、前記対向間隔Ｗは袋体２５の円環形状の内径と同じである。また、変形部２１ｂの下端、すなわち吸引口２１ｃの開口部は、袋体２５の先端部２５ａよりも、支持体１０に向けて寸法Ｌだけ後退した位置にある。

次に、前記吸着保持装置１を使用した吸着保持動作を説明する。
図３に示すワーク３０は、車載用電子機器の操作パネルに装着される操作ノブである。ワーク３０は、操作面となる前面３０ａと操作パネルへの装着方向に向く裏面３０ｂとが平行ではない。

図３には、方向を示す基準として互いに直交するＸ方向とＹ方向が示されている。吸着保持装置１が、ワークホルダに保持されているワーク３０を吸着保持するときの進退方向、およびワーク３０を操作パネルへ装着するときの進退方向はＹ方向である。

ワーク３０は、その裏面３０ｂがＸ方向と平行な水平面Ｈに沿う姿勢でワークホルダに保持されており、ワーク３０は、図３の姿勢を維持したまま吸着保持装置１に保持され、そのままの姿勢で操作パネルに装着されることが好ましい。ワーク３０を図３に示す姿勢で保持できるようにすると、吸着保持装置１をＹ方向へ進退動作させるだけで、ワーク３０を正しい姿勢で操作パネルへ装着でき、例えばワーク３０の裏面３０ｂから延び出るフック突起３１，３１を、操作パネルに設けられた装着部に掛止させることが可能になる。

袋体２５の内部が減圧されていないときは、袋体２５の内部の粒状体２７が自由に動くことができ、しかも袋体２５を構成しているシート材料２６が柔軟性を有しているため、袋体２５はその外形を自由に変化させることが可能である。図３に示すように、吸着保持装置１をＹ方向へ沿って前進させて袋体２５をワーク３０に押し付けると、袋体２５は内部で粒状体２７が自由に動き、その外形がワーク３０の表面形状に倣うように変形する。さらに吸着保持装置１を前進させることで、吸着部２１の変形部２１ｂが変形させられた状態で吸引口２１ｃがワーク３０の前面３０ａに密着させられる。

吸着保持装置１をワーク３０に押し付けながら、切換えバルブを動作させて、吸引管１６と吸引管１７を吸引ポンプに接続させて吸引を開始すると、吸着部２１の吸引口２１ｃ内の負圧によってワーク３０の前面３０ａが吸着され、ほぼ同時に袋体２５の内部が減圧され、袋体２５を構成するシート材料２６がやや収縮した状態で粒状体２７が凝集し、袋体２５は図３に示す変形形状を維持したまま硬化させられる。

吸着保持装置１をワークホルダから離すべく、Ｙ方向に沿って後退させると、ワーク３０の前面３０ａの中央部が吸着部２１の吸引力Ｆで吸引され、前面３０ａの複数の領域Ｓが、変形して硬化した袋体２５で支えられながら持ち上げられる。ワーク３０は裏面３０ｂが水平面Ｈと平行な姿勢を維持したまま持ち上げられる。操作パネルに対向する位置に至った吸着保持装置１をＹ方向に沿って前進させると、ワーク３０は、裏面３０ｂが水平な姿勢を維持しフック部３１がＹ方向に向けられた姿勢で操作パネルの装着部に挿入され、さらに硬化した袋体２５でワーク３０が押し付けられて、フック部３１が操作パネルに掛止される。

その後、切換えバルブを動作させ、吸引管１６と吸引管１７による吸引を終了して吸着部２１の吸引口２１ｃ内および袋体２５の内部の圧力を大気圧に戻し、吸着保持装置１をＹ方向に沿って後退させると、吸着保持装置１がワーク３０から離れる。

前記吸着保持装置１は、吸着部２１の周囲に袋体２５が位置し、吸着部２１が袋体２５の先端部２５ａよりも高さＬだけ後退した位置にあるため、ワーク３０が吸着部２１の吸引口２１ｃに接触したときに、袋体２５の一部がワークの形状に倣って変形する。その後は、吸着部２１による吸着力Ｆでワークが吸着されるとともに、ワーク３０の形状に倣った状態で袋体２５が硬化し、硬化した袋体２５によってワーク３０が支えられるため、ワーク３０は安定した姿勢で吸着保持装置１に吸着されて保持される。さらに吸着部２１が変形部２１ｂを有していると、ワーク３０がどのような形状であっても、吸引口２１ｃとワーク３０とを密着させることが可能になる。

ワーク３０は、吸着部２１で吸着されたときに袋体２５が変形するものであれば、どのような形状でどのような大きさのものであっても適合させることができる。

図３に示すように、支持体１０には、上方に向けて窪む凹部１２が形成されて、袋体２５の内部と凹部１２の内部の双方にわたって粒状体２７が収納されているため、粒状体２７が存在している領域の体積が、袋体２５の内容積よりもさらに広くなっている。したがって、吸引管１７の吸引によって凹部１２の内部と袋体２５の内部の双方が減圧され、粒状体２７が上方向へ移動して凝集するときに、粒状体２７が動ける領域が広くなり、その分だけ袋体２５がワーク３０の形状に合わせて自由に動けるようになる。よって、袋体２５がワーク３０の形状に倣いやすくなる。そのためには、凹部１２の内容積が、袋体２５の内容積の０．３倍以上であることが好ましく、さらには０．５倍以上であることが好ましい。

図４は本発明の第２の実施の形態の吸着保持装置１０１を示している。
この吸着保持装置１０１は、袋体１２５が複数に分割されており、袋体１２５が吸着部２１を囲むように配置されている。この構造は、袋体１２５に当接する部分の凹凸寸法の変化が激しい形状のワークを吸着保持するのに適している。

本発明の吸着保持装置は、中央部に位置する吸着部２１でワークが吸着され、その周囲に位置する袋体２５，１２５が変形し硬化してワーク３０を支える構造であるため、図４に示すように、袋体１２５を複数に独立させることができ、個々の袋体１２５の大きさ（断面積）を変えたり、高さを変えることも可能である。また袋体１２５の数もワークに応じて任意に変えることが可能である。

例えば、図５に示す第３の実施の形態の吸着保持装置１０１Ａでは、袋体１２５が２個設けられている。そのため、長尺状のワーク３０Ａを吸着保持しやすくなっている。この場合のワーク３０Ａは、吸着部２１で吸着された状態で、両側の袋体１２５が共に変形できる直径または幅寸法を有していればよい。

１ 吸着保持装置
１０ 支持体
１２ 凹部
１３ 吸引穴
１５ 吸引ノズル
１６，１７ 吸引管
２１ 吸着部
２１ｂ 変形部
２１ｃ 吸引口
２５ 袋体
２６ シート材料
２７ 粒状体
３０ ワーク
１０１，１０１Ａ 吸着保持装置
１２５ 袋体

Claims (6)

1. ワークを吸着可能な吸着部と、前記吸着部の周囲に配置された袋体と、前記袋体に収納された複数の粒状体と、前記吸着部と前記袋体を支持する支持体と、前記吸着部に開口する吸引口から空気を吸引する第１の吸引路と、前記袋体内の空気を吸引する第２の吸引路とが設けられており、
   前記吸着部の寸法が、前記袋体の対向間隔よりも小さく、前記吸着部が、前記袋体の先端部よりも前記支持体側に後退した位置に配置されていることを特徴とする吸着保持装置。
2. 前記吸着部が変形部を有し、前記変形部に前記吸引口が開口している請求項１記載の吸着保持装置。
3. 前記袋体は、前記吸着部を囲むリング状に配置されている請求項１または２記載の吸着保持装置。
4. 前記袋体は、前記吸着部を挟む位置に独立して配置されている請求項１または２記載の吸着保持装置。
5. 前記袋体は、非通気性のシート材料で形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の吸着保持装置。
6. 前記支持体に凹部が形成されて、前記袋体の内部空間が前記凹部に連通しており、前記粒状体が、前記袋体の内部から前記凹部の内部にかけて収納されている請求項１ないし５のいずれかに記載の吸着保持装置。

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