JP4673332B2 - 物品吸着装置 - Google Patents

Description

本発明は、減圧手段の吸引力により物品を吸着する物品吸着装置において、減圧手段による吸着準備を迅速かつ確実に行うことができる物品吸着装置に関する。

従来、ガラス板、金属板、木製仕上げ板のような表面が平坦に仕上げられている部材を持ち上げ、移動し、運搬を迅速に行うことができる装置として、吸引作用を行う作動室の減圧手段側の第１弁孔および該作動室の物品を吸着する吸着部材側の第２弁孔のそれぞれに空気漏れ出し手段を設けた物品吸着装置が開示されている（特許文献１の図１参照）。

この物品吸着装置にあっては、弁座に空気漏れ出し手段が設けられているため減圧手段の動作により第１弁孔に弁体が位置しているときであっても、空気漏れ出し手段による一部の空気の流通により物品の吸着を開始させることができるため、減圧手段を作動させて吸着準備が完了した後にあっては迅速に物品を吸着させることができる。
特開２００４−１１４２２０号公報

しかしながら、前述の物品吸着装置にあっては、減圧手段による吸着準備時において、第２弁孔に当接している弁体を減圧手段による空気の吸引により第１弁孔側に引き寄せなければならないため、一つの減圧手段に複数の物品吸着装置を連結した場合や減圧手段の吸引能力が小さい場合には、弁体を第１弁孔に引き寄せるまでに長時間を要して物品吸着装置の吸着準備を迅速に行うことができなかったり、弁体を第１弁孔に引き寄せることができず、物品の吸着準備状態にならなかったりという問題点があった。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものである。

請求項１に係る発明は、本体と、この本体に接続され空気の吸引を行う減圧手段と、前記本体に設けられ前記減圧手段に接続させて空気の吸引作用を行う作動室と、この作動室内の前記減圧手段に接続される部位に開口した第1弁孔と、前記作動室内の前記第1弁孔と反対側に開口した第２弁孔と、前記作動室内に移動自在に設けられ前記第１弁孔と前記第２弁孔とに選択的に位置する弁体と、前記作動室内に設けられ前記弁体を前記第２弁孔に向かって付勢する弾性部材と、前記本体に接続され前記第２弁孔の外側に設けて物品を吸着する吸着部材と、
前記第１弁孔に設けられ前記弁体が当接したときに一部の空気が流通する第１空気漏れ出し手段と、前記第２弁孔に設けられ前記弁体が当接したときに一部の空気が流通する第２空気漏れ出し手段とを備え、前記作動室の内壁には前記第２弁孔側から前記第１弁孔側に向かって螺旋状の溝が設けられている物品吸着装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の物品吸着装置において、既存の吸着部材に接続させた接続部材の途中を切断し、本体の第２弁孔側に、前記吸着部材に接続させた一方の接続部材を連結し、前記本体の第１弁孔側に、前記切断させた他方の接続部材を連結させたものである。

請求項３に係る発明は、請求項１記載の物品吸着装置において、本体に、減圧手段による物品の吸着有無を検出する検出手段を設けたものである。

請求項４に係る発明は、請求項１記載の物品吸着装置において、本体は、透明な部材で形成されており、前記本体を通して外部から弁体が目視可能であるものである。

請求項１に記載の物品吸着装置によれば、作動室の内壁には第２弁孔側から第１弁孔側に向かって螺旋状の溝が設けられているため、この螺旋状の溝に沿って吸引される空気に渦流を発生させることができ、減圧手段の作動開始時にあっては、作動室内の弁体の第1弁孔側の空間において、減圧手段による空気の吸引により生じた負圧と、螺旋状の溝により発生した空気の渦流による負圧（空気の流れが速まることにより生ずる静圧の降下）とが相俟って、第２弁孔に位置している弁体を第１弁孔側に迅速かつ確実に引き寄せて移動させることができ、物品吸着装置の吸着準備を迅速かつ確実に行うことができる。

請求項２に記載の物品吸着装置によれば、既存の吸着部材に接続させた接続部材の途中を切断し、本体の第２弁孔側に、吸着部材に接続させた一方の接続部材を連結し、本体の第１弁孔側に、切断させた他方の接続部材を連結させたため、既存の吸着ユニットを簡便に物品吸着装置として利用することができる。

請求項３に記載の物品吸着装置によれば、本体に、減圧手段による物品の吸着有無を検出する検出手段を設けたため、この検出された物品の吸着有無の情報を利用することができる。

請求項４に記載の物品吸着装置によれば、本体は、透明な部材で形成されているため、外部から弁体を目視することができ、弁体が第1弁孔または第２弁孔に位置しているかを視認することにより、該物品吸着装置の物品の吸引動作の有無を簡易に確認することができる。

本発明の一実施例を、図１〜４に基づき説明する。図１においてＡは物品吸着装置であり、物品吸着装置Ａは、概略的に、本体１と、減圧手段２と、作動室３と、第1弁孔４と、第２弁孔５と、弁体６と、弾性部材７と、吸着部材８と、第１空気漏れ出し手段４１と、第２空気漏れ出し手段５１と、螺旋状の溝９とにより構成されている。

この物品吸着装置Ａは、例えば、図３に示すように、テーブルやコンベア等の載置台１０上に載置された物品ｂを吸着保持するものであり、吸着ユニットＷに一個または複数個が取り付けられる。

本体１は、例えば、吸着ユニットＷのフレーム１１に取り付けられ、前後左右および上下方向に移動自在となるように支承されるものであり、図１に示したように、一端には減圧手段２が、他端には吸着部材８が接続されている。なお、この本体１は、該本体１を通して外部から弁体６（後述）が目視可能となるように、透明な部材で形成することもできる。透明な部材としては、例えば、アクリルなどの透明な合成樹脂やガラスなどの材料が用いられる。

減圧手段２は、本体１に接続され空気の吸引を行うものであり、例えば、油回転ポンプなどの空気を吸引する吸引部材１４と、この吸引部材１４と本体１とを接続する配管１２と、配管１２の中途に設けられたバルブ１３（図３参照）とで構成されている。

作動室３は、本体１に設けられ減圧手段２に接続させて空気の吸引作用を行うものであり、内部に弁体６および弾性部材７が配置されている。

第1弁孔４は、作動室３内の減圧手段２に接続されている部位に開口する弁孔であり、この第１弁孔４の周縁部には弁体６が当接する弁座４ａが設けられている。

第２弁孔５は、作動室３内の第1弁孔４と反対側に開口した弁孔であり、この第２弁孔５の周縁部には弁体６が当接する弁座５ａが設けられている。

弁体６は、図１に示したように、作動室３内に移動自在に設けられ第１弁孔４と第２弁孔５とに選択的に位置して減圧手段２により吸引した空気の流れを調整するものであり、一般的には球状に形成されているが、板状、円柱状、角柱状などの形状に形成してもよい。また、弁体６は充実体または中空体のどちらでもよいが、移動の容易さを考慮すると好ましくは中空体が用いられる。弁体６の材質は、摩耗を低減できる点では鋼、ステンレスなどの金属材料やガラス等を用いることもできるが、移動の容易さ（軽さ）の点ではナイロン、ジュラゴン、アクリルなどの合成樹脂材料を用いることもでき、用途により適宜選択することができる。

弾性部材７は、作動室３内に設けられ弁体６を第２弁孔５に向かって付勢するものであり、例えばコイルスプリングなどの弾性体が用いられ、減圧手段２の作動開始時（図４（ａ）参照）あるいは物品ｂの吸着時（図４（ｄ）参照）には弾性部材７により弁体６を第２弁孔５側に付勢させている。この弾性部材７は、減圧手段２による空気の吸引力より弱い付勢力、すなわち、前述の吸引力より弱いばね力に調整されており、弁体６は、減圧手段２による空気の吸引力が作動室３に働くことにより吸引され、弾性部材７の付勢力に抗して第１弁孔４側に引き寄せられて弁座４ａに当接する。

吸着部材８は、本体１に接続され第２弁孔５の外側に設けて物品ｂを吸着するものであって、第２弁孔５の下側において該第２弁孔５を囲むようにカップ状に設けて物品ｂの吸引室１５を形成し、吸着部材８に物品ｂが当接したときに第２弁孔５への外気の流入を防止するものである。この吸着部材８は、物品ｂへの密着性が良好となるようにゴムやスポンジ、発泡ウレタン等の可撓性あるいは弾力性を有する素材により形成され、該物品ｂの表面に多少の凹凸があっても吸着力を発揮できるように形成されるが、例えばガラス板などのように表面が滑らかで平らな物品を吸着したりする場合には、弾力性の小さい硬質の材料を用い、物品ｂとの接触面を予め研磨して平滑に形成してから用いることもできる。また、この吸着部材８は異なるサイズや形状などのものと交換できるように着脱自在に設けてもよい。

第１空気漏れ出し手段４１は、第１弁孔４に設けられ弁体６が当接したときに一部の空気を流通させるものであり、第２空気漏れ出し手段５１は、第２弁孔５に設けられ弁体６が当接したときに一部の空気を流通させるものであって、第１空気漏れ出し手段４１および第２空気漏れ出し手段５１の空気の流通量は、両者共に減圧手段２による空気の吸引量よりも少なくなるように設けられている。ここで、一部の空気とは、減圧手段２による空気の吸引力を低下させる等の悪影響を与えない程度のわずかな量の空気をいう。

この第１空気漏れ出し手段４１および第２空気漏れ出し手段５１は、例えば、図２（ａ）、（ｂ）に示したように、弁座４ａ、５ａの一箇所または複数箇所に溝を設けて弁体６が当接しても一部の空気が流通し得るようにしたり、図２（ｃ）に示したように、中空の弁体６に細孔６ａを穿設して一部の空気を流通させるようにしたりしてもよく、いずれの場合であっても、減圧手段２と作動室３とが、あるいは、作動室３と吸引室１５とが、この第１空気漏れ出し手段４１および第２空気漏れ出し手段５１を介して一部の空気を流通させるように形成されていればよい。なお、上述した第２空気漏れ出し手段５１の空気の流通量は、いかなる吸着条件下でも吸着保持に支障がない空気の流通量を確保するため、第１空気漏れ出し手段４１の空気の流通量よりも大きくなるように形成されている。なお、図２（ａ）、（ｃ）においては、第１弁孔４と第２弁孔５の要部をそれぞれ左右に分けて概略的に表している。

また、作動室３の内壁３ａには、図１に示したように、第２弁孔５側から第１弁孔４側に向かって螺旋状の溝９が設けられており、減圧手段２により吸引した空気がこの螺旋状の溝９に沿って流れることで作動室３内に渦流を発生させることができる。この螺旋状の溝９は、作動室３内において、吸引した空気が第１弁孔４と第２弁孔５とを通る中心軸の回りを回転しながら渦流となって第１弁孔４に向かって吸引できるものであればよく、例えば、作動室３の内壁３ａに断面がコの字状になるように穿設したり（図１参照）、図示していないが、Ｖ字状や半円状に形成したりしてもよい。また、螺旋状の溝９の本数は１条に限られず、複数条であってもかまわない（図１では２条を例示）。

図１において２０は、本体１の適所に設けた検出手段であり、減圧手段２による物品ｂの吸着有無を検出するもので、例えば、作動室３において第１弁孔４付近に配設して、該第１弁孔４側に弁体６が所定の時間位置していることをこの検出手段２０が検知したときに、物品ｂは吸着されていないものと判断して、図示してない制御手段等に信号を送信するようにしてもよい。

また、本体１における第２弁孔５には、作動室３内へのゴミ等の異物の侵入を防止する除去部材２１が取り付けられている。この除去部材２１には、図１に示したような多数の空気の通孔２２が設けられた網体など、あるいは、図示してないが、スポンジなどの合成樹脂等による多孔質体などが用いられ、作動室３内への異物の混入を防止して、この異物の詰まりに起因する弁体６の動作不良を防止することができる。

次に、上述したように構成される本発明の物品吸着装置Ａの作用について、図３に示したように、載置台１０に載置された物品ｂに、上方から吸着部材８を当接させて吸着する場合を例にとって説明する。

まず、減圧手段２を作動させない作動開始前の状態においては、図１および図４（ａ）に示したように、弁体６は、該弁体６の自重およびコイルスプリング等の弾性部材７により下方に押し下げられて第２弁孔５の弁座５ａに当接している。

そして、物品ｂが吸着部材８に当接していない状態において減圧手段２を作動させると、まず、図４（ａ）に示したように、作動室３内の空気が吸引され、この吸引により作動室３内にあっては減圧手段２側である第１弁孔４側の方が第２弁孔５側に比べて圧力がより低くなり、弁体６の下側よりも弁体６の上側の方が低い圧力（負圧）になるため、減圧手段２による空気の吸引力が弾性部材７の付勢力よりも大きくなると弁体６は弾性部材７の付勢力に抗して上昇する。そして、図４（ｂ）に示したように、弁体６が弁座５ａから離間すると多量の空気が第２弁孔５を介して作動室３内に流入し、引き続き減圧手段２による吸引が行われる。

このとき、作動室３の内壁３ａには、図１に示したように、第２弁孔５側から第１弁孔４側に向かって螺旋状の溝９が設けられているため、第２弁孔５を介して吸着部材８側から作動室３内に流入した空気が該作動室３を通過する際に、作動室３の内壁３ａに設けられた螺旋状の溝９に沿って流れようとし、第１弁孔４に向かって流れる空気は次第に回転して渦流となり、上昇するにつれて該渦流の回転が速められて作動室３の上部にあっては空気の流れは高速になる。

したがって、空気の流れが速まることにより生ずる静圧の降下現象は、空気の流れがより速い作動室３内の上部ほど顕著になり、弁体６の上側は、該弁体６の下側に比べてより低い圧力（負圧）になるため、上述した減圧手段による空気の吸引による負圧と、この渦流により生じた負圧とが相俟って、弁体６を第１弁孔４側に迅速かつ確実に引き寄せて移動させることができる。つまり、一つの減圧手段２に複数の物品吸着装置Ａを連結した場合や減圧手段２の吸引能力が小さい場合など空気の吸引力が弱いときであっても、弁体６を第１弁孔４に迅速かつ確実に引き寄せて、物品吸着装置Ａの吸着準備を迅速かつ確実に行うことができる。

そして、図４（ｃ）に示したように、弁体６が第１弁孔４側に引き寄せられて弁座４ａに当接すると物品吸着装置の吸着準備が完了する。なお、この吸着準備状態にあっては、 弁体６が弁座４ａに当接して吸着部材８からの空気の吸引を阻止しようとするが、第１弁孔４には第１空気漏れ出し手段４１が設けられているため、弁体６が弁座４ａに当接している状態であっても一部の空気、すなわち、減圧手段２による空気の吸引力を低下させる等の悪影響を与えない程度のわずかな量の空気が、この第１弁孔４から吸引されている。

したがって、吸着準備が完了したこの物品吸着装置Ａの吸着部材８を、図４（ｄ）に示したように、物品ｂの表面に当接させると、吸着部材８の開口部が塞がれ、第１空気漏れ出し手段４１を介した空気の吸引により作動室３および吸引室１５の圧力が低下する。

そして、弁体６の上側の圧力と作動室３および吸引室１５の圧力とが近似してくると弾性部材７の付勢力により弁体６が弁座４ａから離間して一気に空気が吸引され、作動室３および吸引室１５の圧力が急激に低下し、物品ｂが吸着部材８により吸着保持されるため、吸着ユニットＷにより該物品ｂを持ち上げたり移動させたりすることが可能となる。このとき、弁体６は弾性部材７の付勢力により第２弁孔５の位置まで押し戻されるが、弁体６が弁座５ａに当接している状態であっても第２空気漏れ出し手段５１により空気の流通が確保されているため、吸引室１５内の空気の吸引が引き続き行われており、物品ｂの吸着を保持することができる。

そして、吸着保持した物品ｂを他の処理機等へ移送した後に吸着を解除する場合にあっては、物品ｂを載置台１０（図３参照）等に載置させ、減圧手段２の減圧動作を解除させるべく、減圧手段２を停止させたり、バルブ１３を切り替えたりして作動室３内に空気を送気して大気圧に戻すことにより吸着を解除し、物品ｂを吸着部材８から分離することができる。

ところで、上述した実施例の物品吸着装置Ａは、図３に示したように、複数のものを吸着ユニットＷに取り付けて用いてもよく、全ての物品吸着装置Ａが物品ｂの表面に当接していない状態であっても、物品ｂが吸着していない物品吸着装置Ａにあっては、弁体６が弁座４ａに当接しているため、第１空気漏れ出し手段４１を介した一部の空気の漏れ出し以外には空気の吸引はほとんどなく、減圧手段２の真空度の低下による吸引力の低下等の悪影響を与えるのを防止することができる。

なお、減圧手段２の作動開始前に物品ｂを吸着部材８に当接させた後、減圧手段２の作動を開始させて物品ｂの吸着を行ってもよい。しかしながら、減圧手段２を構成する吸引部材１４や配管１２内の圧力を十分に低下させるのに時間を要するため、物品吸着装置Ａの使用前に予め減圧手段２を作動させて吸着準備を完了させておくのが好ましい。更に、物品の吸着時には弁体６が弾性部材７により第２弁孔５側に付勢されているため、物品ｂを吸着する方向が横向きや上向き等の任意角度であっても第１弁孔４側に戻ることがなく、物品吸着装置Ａを使用することができ、同様の作用効果を発揮することができる。

次に、本発明の他の実施例について図５に基づき説明する。Ａは本発明の他の実施例に係る物品吸着装置であり、物品吸着装置Ａは、既存の吸着部材８ａに接続させたホースなどの接続部材３０の途中を切断し、本体１の第２弁孔５側に、吸着部材８ａに接続させた一方の接続部材３０ａを連結し、本体１の第１弁孔４側に、切断させた他方の接続部材３０ｂを連結させ、既存の吸着ユニットを利用できるようにしたものである。

すなわち、既存の吸着部材８ａのエアホースなどの接続部材３０の適所３０ｃを切断し、例えば、吸着部材８ａが接続されている接続部材３０ａの端部にねじ等の止着部材３１を取り付け、この止着部材３１を本体１の取付部１ａに取り付けると共に、切断された他方の接続部材３０ｂの端部に止着部材３２を取り付け、この止着部材３２を本体１の取付部１ｂに取り付けることで、既存の吸着ユニットを簡便に物品吸着装置Ａとして利用することができる。

なお、本実施例にあっては、既存の吸着ユニットをねじ等の止着部材３１、３２により本体１に取り付けるため、止着部材３１、３２を本体１から取り外したときに第１弁孔４または第２弁孔５から例えば圧縮空気を本体１内に吹き込むことにより除去部材２１に付着したゴミ等の異物を簡便に除去することができる。

本発明の物品吸着装置の一実施例を示した縦断面図である。 図１の弁孔の要部を示す図であり、図２（ａ）は空気漏れ出し手段の例を、図２（ｂ）は図２（ａ）の弁孔を作動室側から見た図を、図２（ｃ）は中空の弁体に細孔を設けた図をそれぞれ示している。 図１の物品吸着装置を複数個設けた状態を示す図である。 図１の物品吸着状態の各工程を示す略縦断面図であり、図４（ａ）は減圧手段の作動開始時の図を、図４（ｂ）は吸着準備途中の図を、図４（ｃ）は吸着準備完了後の図を、図４（ｄ）は物品吸着時の図をそれぞれ示している。 図１の物品吸着装置の他の吸着部材の装着例を示した縦断面図である。

符号の説明

Ａ 物品吸着装置
１ 本体
２ 減圧手段
３ 作動室
４ 第１弁孔
４１ 第１空気漏れ出し手段
５ 第２弁孔
５１ 第２空気漏れ出し手段
６ 弁体
７ 弾性部材
８ 吸着部材
９ 螺旋状の溝

Claims (4)

1. 本体と、
   この本体に接続され空気の吸引を行う減圧手段と、
   前記本体に設けられ前記減圧手段に接続させて空気の吸引作用を行う作動室と、
   この作動室内の前記減圧手段に接続される部位に開口した第1弁孔と、
   前記作動室内の前記第1弁孔と反対側に開口した第２弁孔と、
   前記作動室内に移動自在に設けられ前記第１弁孔と前記第２弁孔とに選択的に位置する弁体と、
   前記作動室内に設けられ前記弁体を前記第２弁孔に向かって付勢する弾性部材と、
   前記本体に接続され前記第２弁孔の外側に設けて物品を吸着する吸着部材と、
   前記第１弁孔に設けられ前記弁体が当接したときに一部の空気が流通する第１空気漏れ出し手段と、
   前記第２弁孔に設けられ前記弁体が当接したときに一部の空気が流通する第２空気漏れ出し手段とを備え、
   前記作動室の内壁には前記第２弁孔側から前記第１弁孔側に向かって螺旋状の溝が設けられていることを特徴とする物品吸着装置。
2. 既存の吸着部材に接続させた接続部材の途中を切断し、本体の第２弁孔側に、前記吸着部材に接続させた一方の接続部材を連結し、前記本体の第１弁孔側に、前記切断させた他方の接続部材を連結させたことを特徴とする請求項１記載の物品吸着装置。
3. 本体に、減圧手段による物品の吸着有無を検出する検出手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の物品吸着装置。
4. 本体は、透明な部材で形成されており、前記本体を通して外部から弁体が目視可能であることを特徴とする請求項１記載の物品吸着装置。

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