JP4291497B2

JP4291497B2 - 吸着パッド

Info

Publication number: JP4291497B2
Application number: JP2000139039A
Authority: JP
Inventors: 穣佐藤; 一成鈴木; 正博穂満; 俊雄中森
Original assignee: Myotoku Ltd
Current assignee: Convum Ltd
Priority date: 2000-05-11
Filing date: 2000-05-11
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2020-05-11
Also published as: JP2001315082A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空発生源に接続され、負圧によってワーク（被吸着物）を吸着し、保持する吸着パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工場等でワーク（被吸着物）を搬送するために、真空発生源に接続された吸着パットが用いられている。図７には、従来の吸着パッドの一例が断面図にて示されている。
【０００３】
この吸着パッド１１０では、真空吸引ポンプ等の真空発生源に、パイプやチューブなどを介して接続される基部１１２と、この基部１１２に一体的に設けられた蛇腹部１１４、及び蛇腹部１１４からさらに一体的に設けられた略円錐状のスカート部１１６を有している。この吸着パッド１１０によってワークを吸着する場合には、スカート部１１６の外縁部１１６Ｔをワーク１００に密着させた状態で真空発生源を作動させ、基部１１２から真空発生源によって吸着パッド１１０内の空気を吸引する。これにより、吸着パッド１１０内が減圧され、スカート部１１６の密着面側に高い吸引力が発生できるようになる。特に、図７に示す吸着パッド１１０では蛇腹部１１４が設けられているため、吸引時に蛇腹部１１４が軸方向に縮むことで、ワークに損傷を与えることなく、大きな吸着力が得られる。
【０００４】
しかし、蛇腹部１１４は軸方向に変形するだけでなく、径方向にも変形してしまうため、ワークを吸着した状態で、スカート部１１６とワークとが一体で基部１１２に対して径方向に移動する。従って、吸着状態でワークの保持位置にずれが生じたり、ワークに作用した力によってワークが不用意に移動したりして作業性が低下することがあった。
【０００５】
このようなワークの位置ずれを防止するためには、例えば蛇腹部１１４の肉厚を厚くして、径方向に変形しないようにすることが考えられる。しかし、蛇腹部１１４の肉厚を厚くすると、軸方向にも変形し難くなるため、より大きな吸引力で吸引する必要が生じる。また、吸着パッド１１０としても重量増になり、製造コストが高くなったり、作業性が低下したりする。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる事実を考慮し、ワークに損傷を与えることなく大きな吸着力で吸着でき、吸着状態でのワークの径方向へのずれを制限できる吸着パッドを得ることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、略筒状に形成され真空発生源に接続される基部と、前記基部と一体的に設けられ基部の軸方向に伸縮可能な蛇腹部と、前記蛇腹部と一体的に設けられたスカート部と、前記基部に設けられ、前記蛇腹部が縮んだ状態で前記スカート部と径方向に対向しスカート部の前記径方向への移動をスカート部と接触して制限する対向部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
この吸着パッドでは、スカート部をワークに密着させた状態で、基部から真空発生源によって吸着パッド内を吸引すると、スカート部内が減圧されるので、ワークを吸着することができる。このとき、蛇腹部が基部の軸方向に縮むことで、ワークに損傷を与えることなく、大きな吸着力で吸着できる。
【０００９】
基部には対向部が設けられており、吸着状態、すなわち蛇腹部が縮んだ状態で、この対向部がスカート部と径方向に対向する。そして、基部に対してスカート部が径方向にずれると、対向部がスカート部と接触するので、このずれが一定範囲に制限される。このため、スカート部に密着して吸着されたワークの径方向へのずれも一定範囲に制限される。
【００１０】
ワークの径方向へのずれを制限するために蛇腹部の肉厚を厚くする必要がないので、吸着パッドの重量増を招かず、製造コストが上昇したり作業性が低下したりすることもない。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記対向部が、前記蛇腹部よりも径方向内側に設けられた内側対向部とされていることを特徴とする。
【００１２】
このように、対向部を蛇腹部よりも径方向内側に設けると、吸着パッドの外形に変化がないので、吸着パッドが設けられた装置（荷役装置等）の構造を変更することなく、本発明の吸着パッドを使用できる。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記内側対向部の径方向内側で取付部材が内側対向部の内周面に接触すると内側対向部の径方向内側への変形が制限される。
取付部材が内側対向部の内周面に接触すると内側対向部の径方向内側への変形が制限されるので、スカート部及びワークの径方向へのずれを確実に防止できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記内側対向部に、この内側対向部の径方向内側と径方向外側とを連通する連通部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
従って、吸着過程において対向部の先端がワークに密着した場合でも、連通部を通して対向部の外側を吸引でき、ワークとスカート部との間を確実に減圧できる。また、吸着を解除する場合でも、連通部を通してワークとスカート部との間に空気を送り込むことで、確実に吸着解除できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記対向部が、前記蛇腹部よりも径方向外側に設けられた外側対向部とされていることを特徴とする。
【００１６】
このように対向部を外側円筒部とした場合であっても、基部に対してスカート部が径方向にずれると、スカート部が外側円筒部に接触して、ずれが一定範囲に制限されため、ワークの径方向へのずれも一定範囲に制限することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の発明において、前記蛇腹部の自然状態で、前記対向部と前記スカート部との径方向の距離が０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下とされていることを特徴とする。
【００１８】
このように、対向部とスカート部との径方向の距離を１ｍｍ以下とすることで、対向部に対するスカート部のずれの量も一定範囲に制限されるので、スカート部に密着して吸着されたワークの径方向へのずれも一定範囲に制限される。
【００１９】
また、この距離を０．５ｍｍ以上とすることで、蛇腹部が縮んで対向部とスカート部とが接近する（対向した状態に近づく）過程で、これらが不用意に接触することが防止される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１〜図３には、本発明の第１実施形態の吸着パッド１０が自然状態（ワークを吸着していない状態）で示されている。また、図３には、吸着パッド１０がワーク１００を吸着した状態で示されている。
【００２１】
吸着パッド１０は、略円筒状に形成された基部１２と、基部１２に一体的に形成された蛇腹部１４、及び蛇腹部１４に一体的に形成さえたスカート部１６を有している。基部１２、蛇腹部１４、スカート部１６及び後述する内側円筒部１８は、ウレタン系のエラストマーやゴム等の弾性材料によって成形されている。な、各図面において、基部１２の軸方向に沿った中心を中心線Ｊで示している。
【００２２】
図３及び図４に示すように、基部１２の内側には、取付部材２０が装着される。取付部材２０の一端側には雄ねじ２２が形成されており、この雄ねじ２２が基部１２から突出している。雄ねじ２２には、ロボットアーム等の荷役装置（図示省略）が取りつけられる。また、取付部材２０には軸方向に沿って吸引孔２４が形成されており、この吸引孔２４を介して、真空ポンプ等の真空発生源により吸着パッド１０内が吸引される。
【００２３】
取付部材２０の他端は、雄ねじ２２よりも大径の円板状に形成された円板部２６とされている。円板部２６は、基部１２の他端側の内面に形成された大径部１２Ｂに内側から接触して、基部１２を補強すると共に、後述する内側円筒部１８の径方向内側への変形を制限している。
【００２４】
蛇腹部１４は、基部１２軸方向他端から、基部１２と一体的に形成されている。図４に示すように、吸着パッド１０内を減圧すると、蛇腹部１４が軸方向に縮む。これにより、ワーク１００を吸着して保持するときに、ワーク１００に損傷を与えることなく、大きな吸着力で吸着できるようになっている。
【００２５】
スカート部１６は、蛇腹部１４から略円錐形状に広がるように形成されている。スカート部１６の内面は密着面２８とされており、スカート部１６の外縁部１６Ｔをワーク１００に接触させて吸着パッド１０内を吸引すると、密着面２８がワーク１００に密着する。
【００２６】
図２に詳細に示すように、密着面２８には、周方向に沿って断面が略矩形状の凹部３０が形成されており、さらに、一定の間隔（中心角）で配置された断面矩形状の複数個の凹部３２が径方向沿って形成されている。このような凹部３０、３２を形成したことで、ワーク１００の表面に油膜や水滴等が付着している場合でも、密着面２８がワーク１００に密着した際、ワーク１００の表面の油膜等が凹部３０、３２に入り込むため、ワークを確実に吸着することができる。なお、凹部３０、３２は、それぞれ幅を０．５ｍｍ以上、深さを０．３ｍｍ以上とすると、凹部３０、３２の断面積が広く確保されるため、ワーク１００の表面に付着した油膜や水滴等付をより確実に排除でき、好ましい。
【００２７】
スカート部１６の密着面２８のうち、凹部３０と凹部３２とに囲まれた領域には微小な凹凸がランダムに形成されており、ＪＩＳＢ０６０１に規定する算術平均粗さ（Ｒａ）で２５〜１００μｍ程度の凹凸面３４とされている。このような表面粗さの凹凸面３４を設けたことで、密着面２８とワーク１００との密着部分での摩擦抵抗が増加し、滑りに対する制動作用が向上するため、ワーク１００を吸着した状態で、ワーク１００がスカート部１６に対して滑って移動することを防止できる。
【００２８】
基部１２の他端からは、スカート部１６に向かう方向に、略円筒状の内側円筒部１８が一体的に延出されている。図３に示すように、吸着パッド１０の自然状態では、内側円筒部１８の外周面１８Ａと、スカート部１６の内周面１６Ｂとの径方向（中心線Ｊと直交する方向）の距離Ｄ１が０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下となるように、内側円筒部１８の外径が決められている。
【００２９】
また、内側円筒部１８の長さＬ１は、図４に示すように吸着状態で内側円筒部１８の先端１８Ｔがワーク１００に接触するが、内側円筒部１８自体がワーク１００に押されて変形することがない（若しくは変形がごくわずかに留まる）ように、所定の長さとされている。そして、吸着状態では、内側円筒部１８の外周面と、スカート部１６の内周面とが対向するようになっている。
【００３０】
内側円筒部１８の内周面１８Ｂには、取付部材２０の円板部２６が接触しており、内側円筒部１８の径方向内側への変形を制限している。
【００３１】
内側円筒部１８の先端には、周方向に所定間隔をあけて、１つ又は複数（本実施形態では４つ）の凹部３６が形成されている。凹部３６は、内側円筒部１８の先端がワーク１００に密着した状態でも、内側円筒部１８の径方向内側と径方向外側とを連通して、空気が流動できるようにしている。
【００３２】
次に、本実施形態の吸着パッド１０の作用を説明する。
【００３３】
吸着パッド１０を使用してワーク１００を吸着し保持するときには、まず、図３に示すように、スカート部１６の外縁部１６Ｔをワーク１００に密着させ、基部１２から真空発生源によって吸着パッド１０内を吸引する。
【００３４】
吸引によって吸着パッド１０内が減圧されるため蛇腹部１４が軸方向に縮み、密着面２８及び内側円筒部１８とワーク１００とが徐々に接近する。
【００３５】
吸引途中で内側円筒部１８の先端１８Ｔがワーク１００に密着するが、内側円筒部１８には凹部３６が形成されており、内側円筒部１８の径方向内側と径方向外側とを空気が流動できるようになっているので、さらに吸着パッド１０内を吸引するとスカート部１６の密着面２８とワーク１００の表面との間の空間が減圧される。そして、密着面２８がワーク１００の表面に密着し、ワーク１００が吸引、保持される。また、蛇腹部１４が縮むことで、ワーク１００に損傷を与えることなく大きな吸着力を発揮して、ワーク１００を吸着できる。
【００３６】
このとき、内側円筒部１８の外周面１８Ａとスカート部１６の内周面１６Ｂとは、所定の間隙をあけて対向する。このため、ワーク１００が基部１２に対して径方向に移動しようとしても、わずかに移動したところで内側円筒部１８の外周面１８Ａとスカート部１６の内周面１６Ｂとが接触し、スカート部１６の移動が一定範囲内に制限される。これにより、ワーク１００の基部１２に対する径方向のずれも一定範囲に制限される。特に、内側円筒部１８の内周面１８Ｂに取付部材２０の円板部２６が接触して内側円筒部１８の径方向内側への変形を制限しているので、内側円筒部１８は径方向内側へ不用意に変形しない。従って、スカート部１６及びワーク１００の径方向へのずれは確実に制限される。
【００３７】
しかも、このようにワーク１００の径方向へのずれを一定範囲に制限するために、蛇腹部１４の肉厚を厚くする必要がないので、真空発生源等の吸引力を高める必要がない。また、吸着パッド１０として重量増を招かないので、製造コストが高くなったり、吸着作業の作業性が低下したりすることもない。
【００３８】
加えて、本実施形態の吸着パッド１０では、内側円筒部１８（対向部）が蛇腹部１４よりも径方向内側に設けられており、吸着パッド１０の外形には変化がない。このため、吸着パッド１０が設けられた荷役装置等の構造を変更することなく、本実施形態の吸着パッド１０を使用できる。
【００３９】
吸着状態を解除する場合には、真空発生源から空気を送りこむ等により、吸着パッド１０内を大気圧に開放する。この場合にも、内側円筒部１８に形成された凹部３０により、スカート部１６とワーク１００との間に確実に空気が流入するので、容易に吸着状態を解除できる。
【００４０】
なお、ワーク１００及びスカート部１６の基部１２に対する径方向のずれを確実に防止するためには、本実施形態のように、内側円筒部１８の外周面１８Ａと、スカート部１６の内周面１６Ｂとの径方向の距離Ｄ１が１ｍｍ以下とされていることが好ましい。すなわち、この距離が１ｍｍ以下の場合には、内側円筒部１８の外周面１８Ａとスカート部１６の内周面１６Ｂとが対向した状態（図４に示す吸引状態）においても、これらの間隙が一定範囲に制限される（一般的には、吸引によってスカート部１６が径方向内側に移動するため、自然状態よりも吸引状態の方がこの間隔は狭くなる）。このため、ワーク１００及びスカート部１６の径方向へのずれをより確実に防止できる。
【００４１】
また、この距離Ｄ１が０．５ｍｍ以上とされていると、吸引過程において内側円筒部１８がワーク１００に徐々に近づくときに基部１２がスカート部１６に対して径方向にわずかにずれていても、内側円筒部１８がスカート部１６に不用意に接触することが防止される。
【００４２】
本発明の連通部としては、内側円筒部１８の先端１８Ｔがワーク１００に密着した状態で、内側円筒部１８の径方向内側と径方向外側とを連通していればよく、例えば、内側円筒部１８を厚み方向に貫通する単なる貫通孔であってもよい。
【００４３】
図５には、本発明の第２実施形態の吸着パッド６０が示されている。以下、第１実施形態と同一の構成要素、部材等については同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
第２実施形態の吸着パッド６０では、第１実施形態の内側円筒部１８は設けられておらず、これに代えて、基部１２の外周面１２Ａから、円板状のフランジ部６２が一体的に延出され、さらにフランジ部６２の外周からスカート部１６に向かって外側円筒部６４が一体的に形成されている。
【００４５】
図６から分かるように、外側円筒部６４の内径は、吸着パッド１０がワーク１００を吸着して保持した状態で、外側円筒部６４の内周面６４Ｂとスカート部１６の外周面１６Ａとの径方向の距離Ｄ２が０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下となるように、所定の形状とされている。
【００４６】
また、外側円筒部６４の長さは、図６に示すように吸着状態で外側円筒部６４の先端６４Ｔがワーク１００に接触するが、外側円筒部６４自体がワーク１００に押されて変形することがない（若しくは変形がごくわずかに留まる）ように、所定の長さとされている。そして、吸着状態では、外側円筒部６４の外周面６４Ａと、スカート部１６の外周面１６Ｂとが対向するようになっている。
【００４７】
上記以外は、第１実施形態の吸着パッド１０と同一構成とされている。
【００４８】
このような構成とされた第２実施形態の吸着パッド６０においても、ワーク１００を吸着し保持するときには第１実施形態の吸着パッド１０と同様、スカート部１６の外縁部１６Ｔをワーク１００に密着させ、基部１２から真空発生源によって吸着パッド６０内を吸引する。蛇腹部１４が軸方向に縮み、密着面２８及び外側円筒部６４とワーク１００とが徐々に接近する。さらに吸着パッド１０内を吸引すると、密着面２８がワーク１００の表面に密着し、ワーク１００が吸引、保持される。また、蛇腹部１４が縮むことで、ワーク１００に損傷を与えることなく大きな吸着力を発揮して、ワーク１００を吸着できる。
【００４９】
また、外側円筒部６４の先端６４Ｔがワーク１００に密着し、外側円筒部６４の内周面６４Ｂとスカート部１６の外周面１６Ａとが所定の間隔をあけて対向するので、スカート部１６の径方向への移動が一体範囲に制限され、ワーク１００の基部１２に対する径方向のずれも一定範囲に制限される。第１実施形態の吸着パッド１０と同様、ワーク１００の径方向へのずれを一定範囲に制限するために、蛇腹部１４の肉厚を厚くする必要がないので、真空発生源等の吸引力を高める必要がない。また、吸着パッド１０として重量増を招かないので、製造コストが高くなったり、吸着作業の作業性が低下したりすることもない。
【００５０】
吸着状態を解除する場合にも、第１実施形態の吸着パッド１０と同様、真空発生源から空気を送りこむ等により、吸着パッド１０内を大気圧に開放し、容易に吸着状態を解除できる。
【００５１】
なお、上記説明では、本発明の対向部の例として、円筒状に形成された内側円筒部１８及び外側円筒部６４を挙げたが、要するに蛇腹部１４が縮んだ状態（ワーク１００にスカート部１６の密着面２８が密着した状態）で、スカート部１６と径方向に対向するようになっていれば、吸着状態でのスカート部１６及びワーク１００の径方向への移動（ずれ）を一定範囲に制限できる。従って、本発明の対向部としては、このような条件を満たしていればよく、例えば基部１２から延出された複数本の棒状部材や壁状部材であってもよい。特に本発明の各実施形態のように対向部を円筒状に形成すると、スカート部１６の全周にわたって対向部が配置されていることになるので、より効果的にスカート部１６及びワーク１００のずれを制限することができる。
【００５２】
また、吸着パッドの用途等によっては、スカート部１６として角錐状のものも使用されることがある。この場合には、本発明の対向部としてもスカート部１６に形状に対応した形状（例えば角筒状）とすればよい。
【００５３】
吸着パッドの全体的形状も、上記したものに限定されない。例えば、蛇腹部１４が基部１２の軸方向一端側（図３における上端側）から延出された形状（従って、基部１２が蛇腹部１４に埋め込まれたようになっている）とされていたり、基部１２の外周面１２Ａが蛇腹部１４の外周面から連続するように基部１２が円錐状に形成されていてもよい。また、蛇腹部１４としても、上記した１段のものだけでなく、さらに多くの段を有するものであってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は上記構成としたので、ワークに損傷を与えることなく大きな吸着力で吸着できると共に、吸着状態でのワークの径方向へのずれを制限できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の吸着パッドを自然状態で示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態の吸着パッドを自然状態で示す底面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の吸着パッドを自然状態で示す図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態の吸着パッドを吸着状態で示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態の吸着パッドを自然状態で示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の吸着パッドを吸着状態で示す断面図である。
【図７】従来の吸着パッドを自然状態で示す断面図である。
【図８】従来の吸着パッドを吸着状態で示す断面図である。
【符号の説明】
１０吸着パッド
１２基部
１４蛇腹部
１６スカート部
１８内側円筒部（対向部）
３６凹部（連通部）
６０吸着パッド
６４外側円筒部（対向部）

Claims

略筒状に形成され真空発生源に接続される基部と、
前記基部と一体的に設けられ基部の軸方向に伸縮可能な蛇腹部と、
前記蛇腹部と一体的に設けられたスカート部と、
前記基部に設けられ、前記蛇腹部が縮んだ状態で前記スカート部と径方向に対向しスカート部の前記径方向への移動をスカート部と接触して制限する対向部と、
を有することを特徴とする吸着パッド。
前記対向部が、前記蛇腹部よりも径方向内側に設けられた内側対向部とされていることを特徴とする請求項１に記載の吸着パッド。
前記内側対向部の径方向内側で取付部材が内側対向部の内周面に接触すると内側対向部の径方向内側への変形が制限される請求項２に記載の吸着パッド。
前記内側対向部に、この内側対向部の径方向内側と径方向外側とを連通する連通部が形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の吸着パッド。
前記対向部が、前記蛇腹部よりも径方向外側に設けられた外側対向部とされていることを特徴とする請求項１に記載の吸着パッド。
前記蛇腹部の自然状態で、前記対向部と前記スカート部との径方向の距離が０．５ｍｍ以上１ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の吸着パッド。