JP5338984B2 - 真空コップアセンブリー - Google Patents

Description

本発明は真空移送システムにおいて物品の把持のために適用される真空コップに係り、特に吸着パッドの除去及び装着が迅速で容易になされるように設計された真空コップアセンブリーに関する。

真空移送システムとは、圧縮空気で真空ポンプを作動して真空コップの内部空気を排出させることにより得られる負圧を用いて物品を把持し、所定の位置に移送させるシステムを言う。このシステムにおいて、前記真空コップは別に提供される管状胴体と結合して真空コップアセンブリーを構成し、前記胴体を介して真空ポンプに接続される。

図１は一般的な真空コップアセンブリー１を例示する。真空コップ２は外向のフランジ４が形成された管状締結具３と、前記フランジ４を取り囲むとともに締結具３の側面に接合されるフレキシブル吸着パッド５とを含む。前記締結具３は金属やプラスチックなどの硬質材で成形され、前記吸着パッド５は接着剤またはインサート成形法による接合方式で締結具３に固定される。

前記真空コップ２とは別に管状胴体６が提供され、真空コップ２の締結具３が胴体６の下端部に結合されることで、真空コップ２と胴体６でなった真空コップアセンブリー１をなす。この際、前記吸着パッド５の内部空間Ｓは胴体６の中央通路７と連通する。したがって、真空ポンプ作動の際、真空コップ２の内部空気が排出されると同時に前記内部空間Ｓに物品の把持のための負圧が形成されるものである。

前記真空コップアセンブリー１または真空コップ２が現在有用に使われることは事実である。しかし、ある期間のうちに使うと、締結具３と吸着パッド５の間に部分的に隙間が生じて外部空気が流入する致命的な現象が発生し、さらに下記のような副次的な問題が発生する。このような問題は前記吸着パッド５の‘接合’固定法によるものであると思われる。

周知のように、吸着パッド５は、シリコン、ウレタン、ゴムなどの可撓性材で製作される。この材料は滑らかな表面に対して接着及び密閉特性に優れて真空吸着パッド用に好適である。しかし、耐磨耗性、耐久性が脆弱な欠点も一緒に持っている。したがって、損傷された吸着パッド５を除去してから新しいものを装着する必要が頻繁に発生する。

ところで、前述したように、前記吸着パッド５は接合式で固定されているため、締結具３からめったに除去されないのはもちろんのこと、易しく装着されることもできない。構造的に見れば、吸着パッド５が損傷されれば、究極に真空コップ２そのものをアセンブリー１から除去しなければならない。これには：
第一、前記締結具３が全然損傷されなかったにもかかわらず除去されるので、それによる経済的損失が発生する問題と；
第二、真空コップ２の除去及び装着が容易でなく、特に配置空間が狭小な場合にはとても難しくなる問題がある。

このような問題は、吸着パッド５に対し、前記のような接合固定法を排除し、ボルトなどによる‘締結’固定法を適用することで解決可能であると思われる。しかし、この場合にも、吸着パッド５の除去及び装着が決して容易であるとは言えない。また、締結部分で物品の荷重によるパッドの変形ないし損傷が発生しやすいので、この方式は真空分野に適しないと判断される。実際に、ボルトなどによる締結固定法は前記のような接合固定法の補完策程度として使われている。

本発明は前述したような従来の真空コップアセンブリーまたは真空コップが有する問題点を合理的に解決することができる方案を提示する。本発明の目的は、真空コップの中でも吸着パッドの除去及び装着が迅速で容易になされる真空コップアセンブリーを提供することである。

本発明の他の目的は、外部空気が流入するおそれがないので、安全に使うことができる真空コップ及びそのアセンブリーを提供することである。本発明のさらに他の目的は、吸着パッドが損傷されるおそれがなく、長期間信頼的に使うことができる真空コップ及びそのアセンブリーを提供することである。

本発明による真空コップアセンブリーは：
内部に上下に伸びる空気排出用第１通路が形成された管状胴体と；
前記胴体の下端部に同心円状に結合され、側面に外向フランジが形成された管状締結具と、上端に前記外向フランジ上に装着される内向フランジが形成されたフレキシブル吸着パッドとを含み、前記吸着パッドの内部空間が前記第１通路と連通している真空コップと；
前記吸着パッドの内向フランジの上面に接触するように配置されるリング部材と、一端が前記胴体に支持されて前記リング部材を弾支して吸着パッドを圧着固定させる弾性部材とを含む上下遊動可能なホルダーと；を含む。

好ましくは、前記胴体の下端部には内部に第２通路を持つ管状ボールジョイントが結合される。そして、前記締結具は前記ボールジョイントのボール部に回動可能に結合され、この際、前記吸着パッドの内部空間は前記第２通路を介して前記第１通路と連通する。

好ましくは、前記ホルダーは前記吸着パッドの内向フランジの上面及び側面に接触するように形成された‘Ｌ’字形部材である。また、前記弾性部材は前記胴体の外部に同心円状に配置されたコイルスプリングであり、より好ましくは、前記コイルスプリングは下側に広くなる円錐状スプリングである

本発明によれば、前記フレキシブル吸着パッドは上下遊動可能なホルダーの弾力による‘圧着’固定法で固定される。真空コップ及びそのアセンブリーの分野でこの方法は相当な利益を提供することになる。その利益としては：
第一、ホルダーを簡単に操作して吸着パッドの固定を解除することができ、よってその吸着パッドの除去及び装着も迅速で容易になされることができる。

第二、締結具と吸着パッドの間が完全に密閉して隙間が生じないので、外部空気が真空コップの内部に流入するおそれがない。

第三、工具が必要なボルトなどの手段を使わないので、作業性に優れるとともに吸着パッドが損傷されるおそれもない。

一方、本発明の好適な実施例において、本発明の真空コップアセンブリーは、ボールジョイントを用いて真空コップが回動することができるようにする。したがって、物品の傾いた表面に対する真空コップの対応力が向上する。

また、‘Ｌ’型ホルダーは吸着パッドの側面を取り囲む形に形成され、吸着パッドがもっと堅固で安全に保存及び維持されることができる。そして、弾性部材として円錐状スプリングはより広い圧力分布を提供することにより、真空コップ及びそのアセンブリーの均衡をはかることができる。

従来の真空コップアセンブリーを例示する図である。 本発明による真空コップアセンブリーの斜視図である。 図２の断面図である。 図３の吸着パッドの除去及び装着を説明する図である。 図３の動作状態を説明する図である。

以上開示したか開示しなかった本発明の特徴及び効果は、添付図面を参照して説明する以下の実施例によってもっと明らかになるであろう。

図２及び図３を参照すれば、本発明による真空コップアセンブリーは符号１０で示される。前記真空コップアセンブリー１０は、管状胴体１１、前記胴体１１の下端部に結合される真空コップ１２、及び前記胴体１１と真空コップ１２の間に配置されるホルダー１３を含んでなる。

前記胴体１１は、内部に上下に伸びる空気排出用第１通路１４を持つ管状部材である。一般的な真空移送システムにおいて、前記通路１４は真空ポンプの吸入ポートに接続され、胴体１１はシステム制御プログラムによって運動するように設計されたロボットアームに連結される。胴体１１の表面には環状突起１５が形成され、これを用いてスプリングまたはその他の機械要素が便利に設置できる。

前記胴体１１の第１通路１４は真空コップ１２の内部空間Ｓと連通しており、このような関係は後述するボールジョイント１６によっても邪魔にならない。

前記胴体１１の下端部には、内部に第２通路１７を持つ管状部材としてボールジョイント１６が結合される。より具体的に、前記ボールジョイント１６は一側の結合端部１８とその反対側のボール部１９を一体的に含むもので、前記結合端部１８が第１通路１４の下側に挿入される方法によって胴体１１に結合される。当然ながら、この際、前記ボール部１９は胴体１１の下方に突出し、前記第２通路１７は胴体１１の第１通路１４と連通する。

本実施例において、前記ボールジョイント１６はただ真空コップ１２が回動できるようにする目的で備えられるものである。したがって、このような目的を有しない他の実施例において、前記ボールジョイント１６及びそれに関連した構成は省略する。その場合、真空コップ１２は前記胴体１１の下端部に直接結合され、この際、真空コップ１２の内部空間Ｓは製１通路１４と直接連通する。

前記真空コップ１２は、外側面に外向フランジ２３が形成された中空リング（ｒｉｎｇ）型締結具２０と、上端に前記外向フランジ２３に装着される内向フランジ２５が形成された吸着パッド２４とを含んでなる。前記締結具２０は胴体１１の下端部に同心円状に結合され、好ましくは前記ボールジョイント１６のボール部１９に回動可能に結合される。

具体的な設計において、前記締結具２０は、ボール部１９の上半球面に対応する形状の内面２１ａを持つ上部構造２１と、ボール部１９の下半球面に対応する形状の内面２２ａを持つ下部構造２２とを含み、両構造２１、２２が互いに対向してボール部１９を収容するように締結される。これにより、前記締結具２０がボール部１９を中心に回動可能に結合されるものである。そして、この際、吸着パッド２４の内部空間Ｓはボールジョイントの第２通路１７を介して胴体１１の第１通路１４と連通する。

図面には前記外向フランジ２３が下部構造２２に形成されているが、設計によっては上部構造２１に形成されることもできる。シリコン、ウレタン、ゴムなどのように、接着特性及び密閉特性に優れた可撓性材で成形された吸着パッド２４が前記締結具２０の外向フランジ２３にかかり、後述するホルダー１３の構造によって‘圧着’方式で前記締結具２０に固定される。

ホルダー１２は、前記装着された内向フランジ２５の上面に接触するように配置されるリング部材２６と、一端が胴体１１に支持されて前記リング部材２６を弾支する上下遊動可能な弾性部材２７とを含む。構造的に見れば、前記吸着パッド２４の内向フランジ２５はリング部材２６と外向フランジ２３の間に位置し、前記リング部材２６に加わる付勢力によって圧着される。このような‘圧着’方式によって、吸着パッド２４が締結具２０に固定されるものである。

具体的な形状において、前記弾性部材２７は好ましくは胴体１１の外部に同心円状に配置されたコイルスプリングであり、より好ましくは下側に広くなる円錐状スプリングである。弾性部材２７としてのコイルスプリングはホルダー１３の上下遊動を易しくする利点を提供する。また、円錐状スプリングは通常のスプリングに比べて広い圧力分布を提供する。

具体的な形状において、前記リング部材２６は内向フランジ２５の上面と側面に接触するように‘Ｌ’字形に設計される。この形状は、内向フランジ２５及び吸着パッド２４が定位置からかってに離脱されることを防止するのに効果的である。また、前記リング部材２６は縁部に形成された上向突起構造２８を持ち、前記コイルスプリング２７はその他端が前記突起構造２８に支持される。この構造はスプリング２７の離脱を防止するための選択である。

図４のように、前記ホルダー１３のリング部材２６をつかんで上方にあげれば（矢印‘Ａ’）、吸着パッド２４の圧着固定が強制的に解除される。この状態で、吸着パッド２４はただ締結具２０にかかっており、吸着パッド２４は可撓性材で成形されたものである。よって、吸着パッド２４をつかんで下方に下げるだけでも（矢印‘Ｂ’）、吸着パッド２４が締結具２０から易しく除去される。

反対に、吸着パッド２４の内向フランジ２５を締結具２０の外向フランジ２３に装着させ（矢印‘Ｃ’）、さらにリング部材２６を放せば、リング部材２６が弾性部材２７によって下降して（矢印‘Ｄ’）図３のような状態になり、吸着パッド２４が‘圧着’式で固定されるものである。このように、本発明の真空コップアセンブリー１０によれば、吸着パッド２４の除去及び装着が迅速で容易になることができる。

図５を参照すれば、真空コップ１２は胴体１１、特にボールジョイント１６のボール部１９を中心に回動する。したがって、物品のどの姿勢や角図にも対応して真空コップ１２の吸着パッド２４を易しくて正確に接触させることができる。

真空コップ１２が物品を把持して移送する途中、真空コップ１２は自重及び物品の荷重によって回動することになる。この際、前記ホルダー１３の弾性部材２７は真空コップ１２の過度な回動を抑制して平衡に至るようにして、安全な作業が遂行されるようにする。この場合にも、弾性部材２７としての円錐状スプリングは広い圧力分布を提供することにより、真空コップ１２がより早く平衡に至るようにする。

１１ 胴体
１２ 真空コップ
１３ ホルダー
１４ 第１通路
１６ ボールジョイント
１７ 第２通路
１９ ボール部
２０ 締結具
２３ 外向フランジ
２４ 吸着パッド
２５ 内向フランジ
２６ リング部材
２７ 弾性部材

Claims (7)

1. 内部に上下に伸びる空気排出用第１通路が形成された管状胴体と；
   前記胴体の下端部に同心円状に結合され、側面に外向フランジが形成された管状締結具と、上端に前記外向フランジ上に装着される内向フランジが形成されたフレキシブル吸着パッドとを含み、前記吸着パッドの内部空間が前記第１通路と連通している真空コップと；
   前記吸着パッドの内向フランジの上面に接触するように配置されるリング部材と、一端が前記胴体に支持されて前記リング部材を弾支して吸着パッドを圧着固定させる弾性部材とを含む上下遊動可能なホルダーと；を含むことを特徴とする、真空コップアセンブリー。
2. 前記胴体の下端部には内部に第２通路を持つ管状ボールジョイントが結合され；前記締結具が前記ボールジョイントのボール部に回動可能に結合され；この際、前記吸着パッドの内部空間は前記第２通路を介して前記第１通路と連通することを特徴とする、請求項１に記載の真空コップアセンブリー。
3. 前記締結具は：前記ボール部の上半球面に対応する形状の内面を持つ上部構造とボール部の下半球面に対応する形状の内面を持つ下部構造とを含み；前記上部構造と下部構造は互いに対向して前記ボール部を収容するように締結され；この際、前記外向フランジは前記上部構造または下部構造に選択的に形成されることを特徴とする、請求項２に記載の真空コップアセンブリー。
4. 前記ホルダーは前記吸着パッドの内向フランジの上面及び側面に接触するように形成された‘Ｌ’字形部材であることを特徴とする、請求項１に記載の真空コップアセンブリー。
5. 前記弾性部材は前記胴体の外部に同心円状に配置されたコイルスプリングであることを特徴とする、請求項１に記載の真空コップアセンブリー。
6. 前記コイルスプリングは下側に広くなる円錐状スプリングであることを特徴とする、請求項５に記載の真空コップアセンブリー。
7. 前記リング部材は縁部に形成された上向突起構造を持ち、前記スプリングはその他端が前記突起構造に支持されることを特徴とする、請求項５に記載の真空コップアセンブリー。

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