JP2019005866A - 吸着装置 - Google Patents

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裕一 及川
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Abstract

【課題】吸着パッドの内側の空気を迅速に排出することができる吸着装置を提供する。
【解決手段】吸着装置10は、吸着パッド22と、弁座56と、シール栓26と、ギヤードモータ30とを備える。吸着パッド22は、吸盤の基端部40に軸方向に貫通する貫通路42が形成された構成である。弁座56は、貫通路42と大気空間54とを連通する連通路46の開口周縁部に形成されている。シール栓26は、弁座56から離れて対向配置されている。ギヤードモータ30は、シール栓26と連結されており、シール栓26を弁座56に接触させ弁座56から離す。
【選択図】図2

Description

本発明は、ワークを吸着する吸着パッドを備える吸着装置に関する。
例えば、製造現場では、ワークを搬送したり組み付けたりするために、ワークを吸着パッドで吸着する吸着装置が利用されることがある。このような吸着装置としては、例えば、特許文献1に記載のものがある。
すなわち、特許文献1に記載された吸着装置は、吸着パッドと、吸着パッドと接続された逆止弁とを備える。逆止弁は、弁座とシート弁とを有している。シート弁は、通常、弁座に密着したノーマリクローズとなっている。
この吸着装置では、吸着パッドがワークに押し付けられて弾性変形すると、吸着パッドとワークとの間から押し出された空気が逆止弁に送られて、この逆止弁のシート弁が変形する。そして、シート弁が弁座から離間することで開放し、吸着パッドとワークとの間から押し出された空気が大気空間に放出される。その後、シート弁が弁座に密着して閉止すると、吸着パッドとワークとの間の空間が密閉されて、吸着パッドが引き上げられたときに吸着パッドの内側が負圧になり、吸着パッドがワークを吸着する。
特開2004−58202号公報
しかしながら、特許文献1に記載の吸着装置では、シート弁がノーマリクローズであるため、シート弁が開放するには、シート弁が弁座に密着した状態から変形して、このシート弁が弁座から離間する必要がある。したがって、吸着パッドとワークとの間から押し出された空気が大気空間に放出されるまでに時間を要するため、吸着パッドの内側の空気を迅速に排出することができないという課題がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、吸着パッドの内側の空気を迅速に排出することができる吸着装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項1に記載の吸着装置は、吸盤の基端部に軸方向に貫通する貫通路が形成された吸着パッドと、前記貫通路と大気空間とを連通する連通路の開口周縁部に形成された弁座と、前記弁座から離れて対向配置されたシール栓と、前記シール栓と連結され、前記シール栓を前記弁座に接触させ前記弁座から離す電動アクチュエータと、を備える。
この吸着装置によれば、シール栓は、通常、開放状態にあるノーマリオープンであり、弁座から離れて対向配置されている。したがって、吸着パッドがワークに押し付けられて弾性変形した場合には、吸着パッドとワークとの間から押し出された空気を、貫通路及び連通路等を介して大気空間に迅速に放出することができる。これにより、例えば、シール栓がノーマリクローズである場合に比して、吸着パッドの内側の空気を迅速に排出することができる。
請求項2に記載の吸着装置は、請求項1に記載の吸着装置において、前記シール栓を保持する保持部材をさらに備え、前記電動アクチュエータが、前記保持部材に形成されたネジ孔と螺合されたネジ軸と、前記ネジ軸を回転させる本体部とを有するギヤードモータとされたものである。
この吸着装置によれば、シール栓とギヤードモータとの間には、ネジ軸とネジ孔とによって構成されるボールネジ機構が設けられている。したがって、シール栓が弁座に密着して、シール栓が閉止した状態では、ボールネジ機構のセルフロック機能により、シール栓を閉止した状態に維持することができる。これにより、吸着パッドがワークを吸着している状態において、シール栓の開放を抑制することができるので、吸着パッドの内側を負圧に維持することができる。
また、ギヤードモータを逆転させ、シール栓を弁座から離すことで、吸着パッドの内側の負圧状態を解除でき、吸着パッドをワークから離すことができる。
請求項3に記載の吸着装置は、請求項1に記載の吸着装置において、前記電動アクチュエータが、前記シール栓と連結された可動軸と、前記可動軸を進退動させる本体部とを有する電磁ソレノイドとされたものである。
この吸着装置によれば、シール栓を開閉させるための駆動源として、シール栓と連結された可動軸と、可動軸を進退動させる本体部とを有する電磁ソレノイドが用いられている。したがって、シール栓が弁座に密着して、シール栓が閉止した状態では、本体部が通電されて可動軸が本体部から押し出された状態に保持されるロック動作により、シール栓を閉止した状態に維持することができる。これにより、吸着パッドがワークを吸着している状態において、シール栓の開放を抑制することができるので、吸着パッドの内側を負圧に維持することができる。
また、可動軸を本体部に引き戻して、シール栓を弁座から離すことで、吸着パッドの内側の負圧状態を解除でき、吸着パッドをワークから離すことができる。
以上詳述したように、本発明によれば、吸着パッドの内側の空気を迅速に排出することができる。
吸着ハンドの一例を示す正面図である。 本発明の第一実施形態に係る吸着装置の縦断面図であって、この吸着装置のシール栓が開放された通常状態を示す図である。 本発明の第一実施形態に係る吸着装置の縦断面図であって、この吸着装置のシール栓が閉止された吸着状態を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る吸着装置の縦断面図であって、この吸着装置のシール栓が開放された通常状態を示す図である。 本発明の第二実施形態に係る吸着装置の縦断面図であって、この吸着装置のシール栓が閉止された吸着状態を示す図である。
[吸着ハンドの一例]
はじめに、吸着ハンドの一例について説明する。
図1に示される吸着ハンドHは、ワークWを吸着するためのものであり、一対の吸着装置10(110)と、一対のドライバユニット12と、アタッチメント14とを備える。なお、図1に示される符号10は、以下に説明する本発明の第一実施形態に係る吸着装置を示しており、図1中のカッコ付きの符号110は、後述する本発明の第二実施形態に係る吸着装置を示している。吸着ハンドHには、本発明の第一実施形態に係る吸着装置10及び本発明の第二実施形態に係る吸着装置110のいずれも適用可能である。
一対の吸着装置10(110)は、平行に配置されており、連結板16によって連結されている。一対のドライバユニット12は、一対の吸着装置10(110)のそれぞれに対応して設けられている。この一対のドライバユニット12は、連結板16に搭載されている。アタッチメント14は、一対のドライバユニット12の間において連結板16に固定されている。このアタッチメント14は、例えば、ロボットアームAの先端部に連結される。
[第一実施形態]
次に、本発明の第一実施形態について説明する。
図2に示されるように、本発明の第一実施形態に係る吸着装置10は、吸着パッド22と、弁座部材24と、シール栓26と、保持部材28と、ギヤードモータ30と、第一スイッチ32と、第二スイッチ34と、ケース36とを備える。
吸着パッド22は、吸盤部38と基端部40とを有しており、全体として、先端側が拡開する吸盤状に形成されている。吸着パッド22の基端部40(吸盤の基端部)には、この基端部40の軸方向(吸着パッド22の軸方向)に貫通する貫通路42が形成されている。この貫通路42は、吸着パッド22の吸盤部38の内側空間と連通している。
弁座部材24は、ケース36の底壁部44と吸着パッド22の基端部40との間に設けられている。この弁座部材24は、吸着パッド22と同軸上に配置されている。弁座部材24には、この弁座部材24の軸方向に貫通する連通路46が形成されている。この連通路46は、上述の貫通路42と連通すると共に、貫通路42よりも内径が小さく形成されている。この連通路46は、ケース36の底壁部44に貫通して形成された開口48と連通している。
ケース36の側壁部50には、大気開放穴52が貫通して形成されており、連通路46は、開口48、ケース36の内側空間、及び、大気開放穴52を介して大気空間54と連通している。連通路46における貫通路42と反対側の開口周縁部には、弁座56が形成されている。弁座56は、吸着パッド22側に向かうに従って縮径するテーパ状に形成されている。
シール栓26は、弁座部材24に対する吸着パッド22と反対側に配置されており、ケース36の内側に収容されている。このシール栓26は、例えば、ゴム製であり、先端部が円錐状の円柱体で形成されている。吸着パッド22及び弁座部材24と同軸上に配置されている。このシール栓26は、通常、開放状態にあるノーマリオープンであり、弁座部材24の弁座56から離れて対向配置されている。なお、この場合の通常とは、吸着パッド22がワークWを吸着する前の状態(吸着していない状態)に相当する。
保持部材28は、シール栓26に対する弁座部材24と反対側に配置されており、ケース36の内側に収容されている。この保持部材28は、平盤状の本体部58と、この本体部58からシール栓26側に延びる複数のアーム部60を有しており、この複数のアーム部60でシール栓26を保持している。
ケース36には、保持部材28に対するシール栓26と反対側に位置する中壁部62が設けられており、この中壁部62には、シール栓26に向けて延びる複数のガイド軸64が設けられている。この複数のガイド軸64は、後述するギヤードモータ30のネジ軸68の軸方向に沿って延びている。
この複数のガイド軸64は、保持部材28の本体部58を貫通しており、保持部材28は、複数のガイド軸64によって、ギヤードモータ30のネジ軸68の軸方向に沿って移動可能に支持されている。また、保持部材28の本体部58には、複数のガイド軸64の軸方向に沿って貫通するネジ孔66が形成されている。
ギヤードモータ30は、保持部材28に対するシール栓26と反対側に配置されており、中壁部62に固定された状態でケース36の内側に収容されている。このギヤードモータ30は、吸着パッド22、弁座部材24、及び、シール栓26と同軸上に配置されている。
このギヤードモータ30は、「電動アクチュエータ」の一例であり、ネジ軸68と、ネジ軸68を回転させる本体部70とを有する。ネジ軸68は、本体部70から保持部材28側に延びており、ネジ孔66と螺合されている。このネジ軸68は、ネジ孔66とでボールネジ機構を構成するものであり、保持部材28を介してシール栓26と連結されている。
第一スイッチ32は、ケース36の底壁部44に固定されている。この第一スイッチ32の先端部は、ケース36の底壁部44からケース36の内側に突出されており、保持部材28の本体部58と対向している。第一スイッチ32の先端部には、接触部72が設けられている。
第一スイッチ32は、シール栓26が弁座56に接触して閉止状態にあるときには、接触部72が保持部材28の本体部58に押圧されてスイッチオンになるように配置されている。また、第一スイッチ32は、シール栓26が弁座56から離間して開放状態にあるときには、接触部72が保持部材28の本体部58から離間してスイッチオフになるように配置されている。
第二スイッチ34は、ケース36の中壁部62に固定されている。この第二スイッチ34の先端部は、ケース36の中壁部62からケース36の内側に突出されており、保持部材28の本体部58と対向している。第二スイッチ34の先端部には、接触部74が設けられている。
第二スイッチ34は、シール栓26が弁座56から離間して開放状態にあるときには、接触部74が保持部材28の本体部58に押圧されてスイッチオンになるように配置されている。また、第二スイッチ34は、シール栓26が弁座56に接触して閉止状態にあるときには、接触部74が保持部材28の本体部58から離間してスイッチオフになるように配置されている。
上述の第一スイッチ32及び第二スイッチ34と、ギヤードモータ30は、図1に示されるドライバユニット12に電気的に接続される。ドライバユニット12は、制御回路等を内蔵しており、第一スイッチ32及び第二スイッチ34のスイッチオン・オフに応じて出力される信号に基づいてギヤードモータ30を制御する機能を有する。
また、吸着パッド22の一部又は全部は、圧電ゴムで構成されており、吸盤部38がワークWに押し付けられて変形すると、ドライバユニット12へ電気信号を送る。これにより、吸着パッド22の変形状態が検知される。
次に、本発明の第一実施形態の吸着装置10の動作について説明する。
先ず、吸着装置10の吸着動作について説明する。この吸着装置10では、吸着パッド22がワークWに押し付けられて弾性変形すると、図2に示される吸着パッド22とワークWとの間から押し出された空気が、貫通路42、連通路46、開口48、ケース36の内側空間、及び、大気開放穴52を介して大気空間54に放出される。また、吸着パッド22の吸盤部38がワークWに押し付けられて変形したことは、圧電ゴムからドライバユニット12へ電気信号が送られることで検知される。
その後、ドライバユニット12によってギヤードモータ30が制御され、ギヤードモータ30が作動する。ギヤードモータ30が作動すると、本体部70によってネジ軸68が回転され、このネジ軸68とネジ孔66とによって構成されるボールネジ機構によりネジ軸68の回転が保持部材28の直進運動に変換される。
そして、図3に示されるように、保持部材28が弁座部材24側に押し出されて、保持部材28と共にシール栓26が弁座56側に移動し、シール栓26が弁座56に接触して密着する。このようにシール栓26が弁座56に密着すると、シール栓26が閉止した状態になり、連通路46及び貫通路42が密閉されることで、吸着パッド22とワークWとの間の空間が密閉される。また、吸着パッド22が引き上げられると、吸着パッド22の内側が負圧になり、吸着パッド22がワークWを吸着する。
また、このように、シール栓26が弁座56に密着した状態では、第一スイッチ32の接触部72が保持部材28の本体部58に押圧され、第二スイッチ34の接触部74が保持部材28の本体部58と離間する。そして、この第一スイッチ32のスイッチオン及び第二スイッチ34のスイッチオフに応じた信号がドライバユニット12(図1参照)に出力されると、ギヤードモータ30がドライバユニット12によって停止させられる。これにより、吸着パッド22がワークWに吸着された状態に維持される。
続いて、吸着装置10の吸着解除動作について説明する。この吸着装置10では、ドライバユニット12によってギヤードモータ30が制御され、ギヤードモータ30が上記とは逆向きに作動すると、ギヤードモータ30の本体部70によってネジ軸68が上記とは逆方向に回転される。
そして、ロボットアームA(図1参照)によってワークWが次の工程へ搬送され載置されると、図2に示されるように、保持部材28がギヤードモータ30側に引き寄せられて、保持部材28と共にシール栓26が弁座56と反対側に移動し、シール栓26が弁座56から離れる。このようにシール栓26が弁座56から離れて、シール栓26が弁座56から離れて対向配置された元の位置に戻ると、シール栓26が開放した状態になる。
これにより、吸着パッド22とワークWとの間の空間が、貫通路42、連通路46、開口48、ケース36の内側空間、及び、大気開放穴52を介して大気空間54と連通する。そして、吸着パッド22とワークWとの間の空間に大気空間54からの空気が流入すると共に、吸着パッド22の形状が復元して、吸着パッド22とワークWとの吸着が解除される。
また、このように、シール栓26が弁座56から離間した状態では、第一スイッチ32の接触部72が保持部材28の本体部58と離間し、第二スイッチ34の接触部74が保持部材28の本体部58に押圧される。そして、この第一スイッチ32のスイッチオフ及び第二スイッチ34のスイッチオンに応じた信号がドライバユニット12(図1参照)に出力されると、ギヤードモータ30がドライバユニット12によって停止させられる。
次に、本発明の第一実施形態の作用及び効果について説明する。
以上詳述したように、本発明の第一実施形態に係る吸着装置10によれば、シール栓26は、通常、開放状態にあるノーマリオープンであり、弁座部材24の弁座56から離れて対向配置されている。したがって、吸着パッド22がワークWに押し付けられて弾性変形した場合には、吸着パッド22とワークWとの間から押し出された空気を、貫通路42、連通路46、開口48、ケース36の内側空間、及び、大気開放穴52を介して大気空間54に迅速に放出することができる。これにより、例えば、シール栓26がノーマリクローズである場合に比して、吸着パッド22の内側の空気を迅速に排出することができる。
また、シール栓26とギヤードモータ30との間には、ネジ軸68とネジ孔66とによって構成されるボールネジ機構が設けられている。したがって、シール栓26が弁座56に密着して、シール栓26が閉止した状態では、ボールネジ機構のセルフロック機能により、シール栓26を閉止した状態に維持することができる。これにより、吸着パッド22がワークWを吸着している状態において、シール栓26の開放を抑制することができるので、吸着パッド22の内側を負圧に維持することができる。
また、ギヤードモータ30を逆転させ、シール栓26を弁座56から離すことで、吸着パッド22の内側の負圧状態を解除でき、吸着パッド22をワークWから離すことができる。
さらに、円柱状のシール栓26で弁座56を閉じる構成なので、弁体で弁座56を閉じる構成に比して、経年劣化しにくい。
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について説明する。
図4に示される本発明の第二実施形態に係る吸着装置110は、上述の第一実施形態に係る吸着装置10(図2参照)に対し、次のように構成が変更されている。
つまり、本発明の第二実施形態に係る吸着装置110は、「電動アクチュエータ」の一例として、電磁ソレノイド130を備える。電磁ソレノイド130は、保持部材28に対するシール栓26と反対側に配置されており、ケース36に固定された状態でケース36の内側に収容されている。この電磁ソレノイド130は、可動軸132と、可動軸132を進退動させる本体部134と、引張バネ136とを有する。
可動軸132は、保持部材28を介してシール栓26と連結されている。引張バネ136は、本体部134の後端部と可動軸132の後端部との間に引張状態で設けられており、可動軸132は、通常、引張バネ136により本体部134側に引き込まれた状態となっている。可動軸132が引張バネ136により本体部134側に引き込まれることにより、シール栓26は、通常、開放状態にあるノーマリオープンとされ、弁座部材24の弁座56から離れて対向配置されている。
ケース36の底壁部44には、上述の可動軸132の軸方向に沿って延びるガイド軸138が設けられている。このガイド軸138は、保持部材28の本体部58を貫通しており、保持部材28は、ガイド軸138によって、可動軸132の軸方向に沿って移動可能に支持されている。
また、吸着装置110は、スイッチ140を備える。スイッチ140は、ケース36の底壁部44に固定されている。このスイッチ140の先端部は、ケース36の底壁部44からケース36の内側に突出されており、保持部材28の本体部58と対向している。スイッチ140の先端部には、接触部142が設けられている。
スイッチ140は、シール栓26が弁座56に接触して閉止状態にあるときには、接触部142が保持部材28の本体部58に押圧されてスイッチオンになるように配置されている。また、スイッチ140は、シール栓26が弁座56から離間して開放状態にあるときには、接触部142が保持部材28の本体部58から離間してスイッチオフになるように配置されている。
上述のスイッチ140と、電磁ソレノイド130は、ドライバユニット12(図1参照)に電気的に接続される。本発明の第二実施形態に係る吸着装置110において、上記以外の構成は、第一実施形態に係る吸着装置10(図2参照)と同様である。
次に、本発明の第二実施形態の吸着装置110の動作について説明する。
先ず、吸着装置110の吸着動作について説明する。この吸着装置110では、吸着パッド22がワークWに押し付けられて弾性変形すると、図4に示される吸着パッド22とワークWとの間から押し出された空気が、貫通路42、連通路46、開口48、ケース36の内側空間、及び、大気開放穴52を介して大気空間54に放出される。また、吸着パッド22の吸盤部38がワークWに押し付けられて変形したことは、圧電ゴムからドライバユニット12へ電気信号が送られることで検知される。
その後、ドライバユニット12によって電磁ソレノイド130が制御され、電磁ソレノイド130が作動する。電磁ソレノイド130が作動すると、本体部134によって可動軸132が押し出される。
そして、図5に示されるように、保持部材28が可動軸132によって押し出されて、保持部材28と共にシール栓26が弁座56側に移動し、シール栓26が弁座56に接触して密着する。このようにシール栓26が弁座56に密着すると、シール栓26が閉止した状態になり、連通路46及び貫通路42が密閉されることで、吸着パッド22とワークWとの間の空間が密閉される。また、吸着パッド22が引き上げられると、吸着パッド22の内側が負圧になり、吸着パッド22がワークWを吸着する。
また、このように、シール栓26が弁座56に密着した状態では、スイッチ140の接触部142が保持部材28の本体部58に押圧される。そして、このスイッチ140のスイッチオンに応じた信号がドライバユニット12(図1参照)に出力されると、ドライバユニット12によって、電磁ソレノイド130が作動した状態、すなわち、本体部134が通電された状態に保持される。これにより、吸着パッド22がワークWに吸着された状態に維持される。
続いて、吸着装置110の吸着解除動作について説明する。この吸着装置110では、ドライバユニット12によって電磁ソレノイド130が制御され、電磁ソレノイド130の作動が停止される。電磁ソレノイド130の作動が停止されると、引張バネ136によって可動軸132が本体部134側に引き込まれる。
そして、ロボットアームA(図1参照)によってワークWが次の工程へ搬送され載置されると、図4に示されるように、保持部材28が電磁ソレノイド130側に引き寄せられて、保持部材28と共にシール栓26が弁座56と反対側に移動し、シール栓26が弁座56から離れる。このようにシール栓26が弁座56から離れて、シール栓26が弁座56から離れて対向配置された元の位置に戻ると、シール栓26が開放した状態になる。
これにより、吸着パッド22とワークWとの間の空間が、貫通路42、連通路46、開口48、ケース36の内側空間、及び、大気開放穴52を介して大気空間54と連通する。そして、吸着パッド22とワークWとの間の空間に大気空間54からの空気が流入すると共に、吸着パッド22の形状が復元して、吸着パッド22とワークWとの吸着が解除される。
次に、本発明の第二実施形態の作用及び効果について説明する。
以上詳述したように、本発明の第二実施形態に係る吸着装置110においても、シール栓26は、通常、開放状態にあるノーマリオープンであり、弁座部材24の弁座56から離れて対向配置されている。したがって、吸着パッド22がワークWに押し付けられて弾性変形した場合には、吸着パッド22とワークWとの間から押し出された空気を、貫通路42、連通路46、開口48、ケース36の内側空間、及び、大気開放穴52を介して大気空間54に迅速に放出することができる。これにより、例えば、シール栓26がノーマリクローズである場合に比して、吸着パッド22の内側の空気を迅速に排出することができる。
また、シール栓26を開閉させるための駆動源として、シール栓26と連結された可動軸132と、可動軸132を進退動させる本体部134とを有する電磁ソレノイド130が用いられている。したがって、シール栓26が弁座56に密着して、シール栓26が閉止した状態では、本体部134が通電されて可動軸132が本体部134から押し出された状態に保持されるロック動作により、シール栓26を閉止した状態に維持することができる。これにより、吸着パッド22がワークWを吸着している状態において、シール栓26の開放を抑制することができるので、吸着パッド22の内側を負圧に維持することができる。
また、可動軸132を本体部134に引き戻して、シール栓26を弁座56から離すことで、吸着パッド22の内側の負圧状態を解除でき、吸着パッド22をワークWから離すことができる。
以上、本発明の第一及び第二実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
A…ロボットアーム、H…吸着ハンド、W…ワーク。
10…吸着装置、12…ドライバユニット、14…アタッチメント、16…連結板、22…吸着パッド、24…弁座部材、26…シール栓、28…保持部材、30…ギヤードモータ(電動アクチュエータの一例)、32…第一スイッチ、34…第二スイッチ、36…ケース、38…吸盤部、40…基端部、42…貫通路、44…ケースの底壁部、46…連通路、48…開口、50…ケースの側壁部、52…大気開放穴、54…大気空間、56…弁座、58…保持部材の本体部、60…アーム部、62…ケースの中壁部、64…ガイド軸、66…ネジ孔、68…ネジ軸、70…ギヤードモータの本体部、72…接触部、74…接触部。
110…吸着装置、130…電磁ソレノイド(電動アクチュエータの一例)、132…可動軸、134…電動アクチュエータの本体部、136…引張バネ、138…ガイド軸、140…スイッチ、142…接触部。

Claims (3)

  1. 吸盤の基端部に軸方向に貫通する貫通路が形成された吸着パッドと、
    前記貫通路と大気空間とを連通する連通路の開口周縁部に形成された弁座と、
    前記弁座から離れて対向配置されたシール栓と、
    前記シール栓と連結され、前記シール栓を前記弁座に接触させ前記弁座から離す電動アクチュエータと、
    を備える吸着装置。
  2. 前記シール栓を保持する保持部材をさらに備え、
    前記電動アクチュエータは、前記保持部材に形成されたネジ孔と螺合されたネジ軸と、前記ネジ軸を回転させる本体部とを有するギヤードモータである、
    請求項1に記載の吸着装置。
  3. 前記電動アクチュエータは、前記シール栓と連結された可動軸と、前記可動軸を進退動させる本体部とを有する電磁ソレノイドである、
    請求項1に記載の吸着装置。
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