JP6103318B2 - ロックブロックを用いたロッド部材ロッキング装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸方向移動可能に配置されたロッド部材の固定および解除のために適切に使用できるロッキング装置に関する。

図１は通常の真空移送システムに適用される吸着装置を示す。この装置１０は、真空チャンバー１１に連結された複数のレベル補正器１３を含むが、各レベル補正器１３は、一端がチャンバー１１の接続部１２に挿入されるパイプ型ロッド部材１４と、前記ロッド部材１４の他端に接続される吸着パッド１５と、ロッド部材１４の外部に同軸的に配置され、接続部１２とパッド１５との間に延設されるスプリング１６とを含む。

この構造において、前記ロッド部材１４は、軸方向移動が可能であり、これにより対象物Ｐの表面が全体的に平らでない状態でも各パッド１５が最適のレベルで対象物の表面に対応接触することができる。問題は、対象物Ｐが持ち上げられた状態でも、前記ロッド部材１４は遊動可能な状態にあることである。例えば、このような状態で、前記ロッド部材１４を固定するロック手段が要求されるのである。

一例として、図２は特許文献１に開示された「ロッド部材のエアロッキング装置」を示す。この装置２０は、前記ロック手段としていわゆるチャック（ｃｈｕｃｋ）構造を用いたものである。ここで、前記チャック２１はロッド部材２７に外嵌されるシリンダーボディ２２の上側に複数のジョー（ｊａｗ）２３が形成されて構成される。前記ボディ２２がその下部に提供されるピストン２５またはスプリング２４の圧力によってスライド移動する間に、上側のジョー２３がハウジング２６の内壁の干渉を受けて強くなった圧力によってロッド部材２７をロックするように設計されている。

開示されたロッキング装置２０は、ロッド部材２７のロックおよび解除を可能とするという観点で有用である。ところが、前記スライドメカニズムによって、例えば、

１）互いに面接している各要素、すなわち、ハウジング２６−チャック２１−ロッド部材２７などのロッキング要素間で直接的な摩擦および摩耗が激しく発生する問題や、

２）それにより、実際にロッド部材２７のロックが円滑かつ迅速に行われない問題などがある。

他の例として、図３は特許文献２に開示された「ロックメカニズム（ＬＯＣＫ ＭＥＣＨＡＮＩＳＭ）」を示す。この構造３０は、いわゆる楔型メカニズムであって：

ロッド部材３１を取り囲んだハウジング３２の内部空間に、

往復可能なピストン３３、

前記ピストン３３の一側にスプリング３４で支持されたボール３５のリテーナー３６、

前記リテーナー３６の外側に同軸的に配置され、前記ピストン３３の一側に接触して支持される傾斜リング３７、および

前記傾斜リング３７の外側に同軸的に配置され、その一端がハウジング３２の内側壁に接触して、ピストン３３による傾斜リング３７の移動を弾力的に支持する外側スプリング３８；などの要素が順次組み立てられて構成される。

この構造３０は、ピストン３３によって移動する楔型リング要素３６、３７がボール３５を加圧することによりロッド部材３１をロックするという点において、上述したスライド方式の問題を解決することができると考えられる。ところが、これは、ロッキング要素の構成が複雑で、各要素の適正配置および組立が難しいという問題がある。

すなわち、この構造３０では、ピストン３３をベースとして、ロッキング要素、すなわち、リテーナー３６、ボール３５、内側スプリング３４、傾斜リング３７、外側スプリング３８などを各定位置に順次配置および組立しなければならないが、

１）その構成が複雑であるのはもちろんのこと、

２）幾ら熟練した技術者であっても、前記ハウジング３２の狭い空間内で各要素３３〜３８の組立作業を正確かつ迅速に行うことは非常に難しく、

３）逆に、分解するときにも各要素３３〜３８の取り扱いが非常に厄介で不便であるなどの問題がある。

一方、この構造３０では、ロッド部材３１のロックまたは解除時に前記リテーナー３６が一定の範囲で移動するが、これは、

１）前記リテーナー３６および傾斜リング３７がそれぞれピストン３３を支持基盤として組み立てられること、

２）前記リテーナー３６が別途に内側スプリング３４によって支持されること、

３）前記傾斜リング３７の内面が全体的に傾いたこと、

４）前記傾斜リング３７を支持するスプリング３８が傾斜リング３７の外側に配置され、ハウジング３２の内側壁に接触および支持されることなど、複合的原因に起因することであって、これにより、結果としてロック作用が安定的に行われないという問題もある。

韓国特許第１０−０８８３８８２号公報 米国特許第６１７８８７０号明細書

本発明は、前述した従来の技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、楔型メカニズムを適用するが、ロックブロックを利用することにより、構成が簡単で組立／分解が簡便に行われるロッド部材ロッキング装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、ロッド部材に対するロック作用が安定的に実現および維持できるロッド部材ロッキング装置を提供することにある。

本発明のロッド部材ロッキング装置は、内部に垂直ホールが設けられたボディと、それぞれ別個に備えられ、前記ホールに一列に配置されるリング状のロッド部材ロッキング手段およびピストンとを含んでなり、ロッド部材が前記ロッキング手段と前記ピストンを通過して軸方向移動可能に配置されてなる。

具体的に、前記ロッキング手段は、ロッド部材をロックするための要素が一体に組み立てられた状態で提供される一つの単位モジュールであって、

内壁の一側に、その内径が漸次小さくなるようにする傾斜面が形成され、楔型空間を有するアウターリングと、

前記アウターリングの空間に同軸的に配置され、前記傾斜面に対応する加圧手段を収容するインナーリングと、

前記アウターリングの空間内におけるインナーリングの反対側に設置され、 前記アウターリングと前記インナーリングとを弾力的に連結するスプリングとを含むロックブロックである。

この構造において、前記ピストンが運動してロックブロックのアウターリングを移動させ、移動方向に応じて前記傾斜面が加圧手段に対して接触または離隔しながら、前記加圧手段がロッド部材の表面を加圧または解除することにより、ロッド部材がロックまたは解除されるようにする。

好ましくは、前記加圧手段はボール、ローラーまたはリングである。

前記ピストンと前記ロックブロックは、一つのロッド部材に対して一対として備えられ、対称に装着できる。好ましくは、この際、各対のピストンおよびロックブロックは、その中央に形成された圧縮空気供給流路を共同で利用するように設計される。

本発明のロッキング装置によれば、ロッド部材ロッキング手段を構成するアウターリング、インナーリング、加圧手段、スプリングなどのロッキング要素が一体にモジュール化されてロックブロックとして提供される。勿論、これらの要素は、モジュール化されたロックブロックによって一度に結合または分離されて組立および分解される。よって、本発明の装置は、従来の技術に比べて、装置の構成が単純でその組立および分解が容易であるという効果がある。

一方、前記ロックブロックは、リテーナーおよび傾斜リングなどがピストンに依って組立および支持される従来のロック構造とは異なり、アウターリングの内部でアウターリングとインナーリングとが直接スプリングで連結される構造を持っており、一体として独立にボディの内部に装着される。よって、本発明のロッキング装置によれば、ロッド部材ロック作用が安定的に実現および維持できるという効果がある。

一般に使用されるレベル補正器を示す図である。 従来のロッド部材ロッキング装置を示す図である。 従来の他のロッド部材ロッキング装置を示す図である。 本発明の一実施例に係るロッキング装置の断面図である。 図４に適用されたロックブロックの斜視図である。 図５のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図４に適用されたピストンの斜視図である。 図４のロッキング装置の動作を説明するための図である。 本発明の他の実施例に係るロッキング装置の断面図である。 図９のロッキング装置の動作を説明するための図である。

上述した或いは上述していない本発明のロッド部材ロッキング装置（以下、「ロッキング装置」という。）の特徴および効果は、添付図面を参照して説明する実施例の記載からさらに明白になるであろう。各実施例において、機能的に同一の要素に対しては同一の符号を付する。

図４を参照すると、本発明の一実施例に係るロッキング装置が符号「１００」で表示されている。前記ロッキング装置１００は、内部に垂直ホール１１１が設けられたボディ１１０と、 前記ホール１１１の内部に一列に配置されるリング状のロックブロック１２０およびピストン１３０とを含んでなり、ロッド部材１４０が前記ロックブロック１２０と前記ピストン１３０を通過して軸方向（Ｘ−Ｘ）移動可能に配置される。

以下、図４〜図７を参照して、前述した各構成要素１１０、１２０、１３０、１４０について詳細に説明する。

前記ボディ１１０は、内部の中央に垂直の貫通ホール１１１が設けられたものであって、ブラケット１１２またはホルダーを媒介としてロボットシステムに連結される。前記ボディ１１０は、その外壁を貫通して内側のホール１１１に連結される流路１１３を含むが、前記流路１１３は、ピストン１３０の一面１３１に延長されることにより、流路１１３を介して供給された圧縮空気の圧力を受けてピストン１３０が移動できるように設計されている。

図面において、前記ボディ１１０は、閉塞部１１５を含めて３ピースからなるが、前記ロックブロック１２０とピストン１３０を適切に内蔵する限り、図示とは異なる形態であっても構わない。符号「１１４」は、前記ピストン１３０の移動範囲を制限するためにおディ１１０の内壁に形成された係止部である

前記ロックブロック１２０は、ロッド部材１４０をロックするための要素を含む規格化されたモジュールである。具体的に、前記ロックブロック１２０は、

内壁の一側に、その内径が漸次小さくなるようにする傾斜面１２２が形成され、楔型内部空間Ｓ１を有するアウターリング１２１と、

前記傾斜面１２２に対応する加圧手段１２４を収容するインナーリング１２３と、

前記アウターリング１２１の内部空間に配置され、アウターリング１２１とインナーリング１２３とを弾力的に連結するスプリング１２５とを含んでなる。

勿論、前記アウターリング１２１とインナーリング１２３は、互いに異なる口径をもって同軸的に配置される。このとき、図示の如く、前記アウターリング１２１の上端部１２１ａがインナーリング１２３の上端部に比べて突出し、前記インナーリング１２３の下端部１２３ａがアウターリング１２１の下端部に比べて突出するが、この端部１２１ａ、１２３ａの構成は、ボディ１１０の内部でインナーリング１２３の固定性およびアウターリング１２１の移動性を確保するために最適であると判断される。

本実施例において、前記加圧手段１２４は、インナーリング１２３の装着溝に、一部突出するように収容されたボール（ｂａｌｌ）である。但し、他の実施例において、この加圧手段１２４はローラーまたはリング部材であってもよい。前記加圧手段１２４は、ロックブロック１２０の空間Ｓ１の内部に位置し、軸方向に移動するアウターリング１２１によって前記傾斜面１２２に対応して接触するか或いは傾斜面１２２から離隔する。

前記ロックブロック１２０は、多数のロッキング要素、すなわち、アウターリング１２１、インナーリング１２３、加圧手段１２４、スプリング１２５などを一体に含む一つのモジュールであって、ボディ１１０のホール１１１の内部に挿入されるか或いはロッド部材１４０に外嵌される。このとき、インナーリング１２３の下端部１２３ａはボディ１１０の下側閉塞部１１５に係止される。アウターリング１２１の上端部１２１ａに対面してピストン１３０が提供される。

前記ピストン１３０は、ロッド部材１４０に沿って軸方向（Ｘ−Ｘ）移動可能に装着され、その移動範囲はボディ１１０の内壁の係止部１１４によって制限される。このピストン１３０は、前記ボディ１１０の外部から流路１１３を介してホール１１１の内部へ供給される圧縮空気の圧力によって一定の範囲を移動し、これに対応して配置されたロックブロック１２０のアウターリング１２１をプッシュして動作させる。

具体的に、前記ピストン１３０の流路１１３側の一面１３１は、縁部が拡張されたフランジ形態であり、前記ピストン１３０のロックブロック１２０側の他面１３２は、前記一面１３１に比べて幅の狭い突出形態で形成され、前記アウターリング１２１の端部１２１ａ面に接触している。移動中に、前記フランジ形態の一面１３１が係止部１１４に係止される。この構造は、空気圧によるピストン１３０の移動性および安定性、アウターリング１２１に対する対応性を向上させることに効果的である。但し、本発明は前記ピストン１３０の形態に限定されるものではない。

前記ピストン１３０の移動によってロックブロック１２０が動作するが、例えば、ピストン１３０と係止部１１４との間の空間Ｓ２に空気が充填された場合または真空が形成された場合には、その空気圧によってピストン１３０の移動が難しくなることがある。このため、前記ピストン１３０のロックブロック１２０側の他面１３２には、ピストン１３０とボディ１１０との間の空間Ｓ２とロックブロック１２０の内部空間Ｓ１とを連通させる空気通路１３５が形成される。

図面において、前記通路１３５は、前記ピストン１３０の他面１３２側の端部に形成された溝である。すなわち、前記ピストン１３０のロックブロック１２０側の他面１３２とアウターリング１２１の端部１２１ａとは互いに面接しているが、この通路１３５を経由して、前記空間Ｓ２は、ロックブロック１２０の空間Ｓ１を経由し、外部との連通が可能になる。前記通路１３５は溝であると図示および説明したが、その以外にもホールなどの形態にも設計変更が可能である。

一方、ピストン１３０にはパッキン１３３が備えられるが、ここで、前記パッキン１３３は、ピストン１３０の表面に備えられ、ボディ１１０とピストン１３０との間をシールするように構成される。この構成は、ロッド部材１４０にパッキンを備える従来の一般な方法に比べて、ロッド部材１４０の自由な移動およびパッキン１３３の耐久性を保障するという利点がある。特に、この構造は、微細粉塵の多い環境でも本発明の前記ロッキング装置１００が適切に使用できるようにする。

前記ロッド部材１４０は、ロックブロック１２０のピストン１３０を通過して軸方向（Ｘ−Ｘ）移動可能に配置されるものであって、その形態は特に限定されない。但し、本発明の装置１００が通常の真空移送システムでよく使用されるレベル補正器のロッド部材（図１の符号「１４」参照）に適用されることを前提にして提案されたことを勘案すると、前記ロッド部材１４０はパイプ型ロッドである。

本発明に係るロッキング装置１００の構造において、前記ピストン１３０が運動してロックブロック１２０のアウターリング１２１を移動させ、その運動または移動方向に応じて傾斜面１２２が加圧手段１２４を接触−加圧または離隔−解除することにより、前記ロックブロック１２０がロッド部材１４０をロックまたは解除するように作用する。本実施例において、前記ピストン１３０が運動方向およびそれによるロッド部材１４０の「ロック」または「解除」は圧縮空気の供給有無によって決定される。

また、本実施例では、圧縮空気の供給およびその空気圧によるピストン１３０の一方向の移動がロッド部材１４０の「解除」に作用し、圧縮空気の遮断およびスプリング１２５の引張力によるピストン１３０の反対方向の移動がロッド部材１４０の「ロック」に作用するように設計されている。但し、他の実施例では、逆に、ロッド部材１４０の「ロック」が圧縮空気の供給に依存し、「解除」がスプリング１２５の圧縮に依存するように変更してもよい。このような設計の変更は流路１１３、スプリング１２５または傾斜面１２２などの要素の位置を適切に変えることにより可能であろう。

この「解除」状態で、前記ロッド部材１４０は軸方向（Ｘ−Ｘ）移動が自由である。

この「ロック」状態で、ロッド部材１４０は軸方向（Ｘ−Ｘ）移動が不可能である。勿論、前記圧縮空気が供給されると、ロッド部材１４０は再び図８の移動可能な状態になる。よって、圧縮空気を供給および遮断することにより、ロッド部材１４０のレベルを適切に調節することができる。

上述した実施例のロッキング装置１００は一つのロックブロック１２０を利用する装置である。ところが、それだけではロッキングパワーが足りない場合もある。このような場合であれば、複数のブロックブロック１２０を利用することが必要である。このとき、複数のブロックブロック１２０が一列に並んで配置される場合、理論上、かなり多くの数で適用できるが、この場合、各ロックブロックに対して個別流路を提供しなければならない困難さがある。

図９を参照すると、本発明の他の実施例に係るロッキング装置が符号「１００ａ」で表示されている。前記ロッキング装置１００ａにおいて、ピストン１３０、１３０ａとロックブロック１２０、１２０ａは一つのロッド部材１４０に対して上下の両方向に一対として離隔して設けられ、対称に配置および装着される。この際、各対のピストン１３０、１３０ａおよびロックブロック１２０、１２０ａはその中央に設けられた圧縮空気流路１１３を共同で利用するように設計される。

すなわち、単一の流路１１３を介して供給された圧縮空気が、対向して配置された両側のピストン１３０、１３０ａに同時に作用するようにするのである。

ここで、各ピストン１３０、１３０ａおよび各ロックブロック１２０、１２０ａは互いに同じ構造を有するので、前記ピストン１３０ａおよびロックブロック１２０ａに対する具体的な説明は省略する。但し、本実施例において、両ピストン１３０、１３０ａの対向端部は互いに重なり合うように形成され、その重なり合った部分にピストンパッキン１３４が備えられるが、前記パッキン１３３と同様に、この構造もパッキンの耐久性および気密性に効果的である。

この「解除」状態で、前記ロッド部材１４０は軸方向（Ｘ−Ｘ）移動が自由である。

この「ロッキング」状態で、ロッド部材１４０はその軸方向移動が不可能になる。特に、本実施例では、ロッド部材のロッキングのために上下に対称に配置された２つのロックブロック１２０、１２０ａが適用される。よって、前記ロッキング装置１００ａは、特に両方向のロッキングまたは大きいパワーを必要とする場合に非常に適切に使用できる。

１００、１００ａ ロッキング装置
１１０ ボディ
１１１ ホール
１１２ ブラケット
１１３ 流路
１１４ 係止部
１１５ 閉塞部
１２０、１２０ａ ロックブロック
１２１ アウターリング
１２１ａ 端部
１２２ 傾斜面
１２３ インナーリング
１２３ａ 端部
１２４ 加圧手段
１２５ スプリング
１３０、１３０ａ ピストン
１３１ 一面
１３２ 他面
１３３、１３４ パッキン
１３５ 通路
１４０ ロッド部材
Ｓ１、Ｓ２ 空間

Claims (9)

1. 内部に垂直ホールが設けられたボディと、それぞれ別個に備えられ、前記ホールに一列に配置されるリング状のロッキング手段およびピストンとを含んでなり、ロッド部材が前記ロッキング手段と前記ピストンを通過して軸方向移動可能に配置されるロッド部材ロッキング装置において、
   前記ロッキング手段は、前記ロッド部材をロックするための要素が一体に組み立てられた状態で提供される一つの単位モジュールであって、内壁の一側に、内径が漸次小さくなるようにする傾斜面が形成され、楔型空間を有するアウターリングと；前記アウターリングの空間に同軸的に配置され、前記傾斜面に対応する加圧手段を収容するインナーリングと；前記アウターリングの空間内における前記インナーリングの反対側に設置され、前記アウターリングと前記インナーリングとを弾力的に連結するスプリングと；を含むロックブロックであり、
   前記ピストンが運動して前記アウターリングを移動させ、その移動方向に応じて前記傾斜面が前記加圧手段に対して接触または離隔しながら、前記加圧手段が前記ロッド部材の表面を加圧または解除することにより、前記ロッド部材がロックまたは解除されるようにし、
   前記ボディは、外壁を貫通して内側のホールに連結される流路を含み、前記ピストンは、前記流路を介して前記ホールの内部へ供給される圧縮空気の圧力によって運動するものであり、
   前記ピストンは、前記流路側の一面が縁部の拡張されたフランジ形態であり、前記ロックブロック側の他面が前記一面に比べて幅の狭い突出形態で形成されて前記アウターリングの端部面に接触していることを特徴とする、ロッド部材ロッキング装置。
2. 前記ロッド部材ロッキング装置は、一つの前記ロッド部材に対して同じ構造の前記ピストンと前記ロックブロックが両方向に各１対として備えられ、対称に装着されたことを特徴とする、請求項１に記載のロッド部材ロッキング装置。
3. 前記ボディは、外壁を貫通して内側のホールに連結される流路を含み、前記ピストンは、前記流路を介して前記ホールの内部へ供給される圧縮空気の圧力によって運動することを特徴とする、請求項１または２に記載のロッド部材ロッキング装置。
4. 前記加圧手段はボール、ローラーまたはリングであることを特徴とする、請求項１または２に記載のロッド部材ロッキング装置。
5. 前記ロックブロックは前記ボディのホール内に挿着され、
   この際、前記インナーリングの下端部が前記ボディの下側閉塞部に係止され、前記アウターリングの上端部に対面して前記ピストンが提供されることを特徴とする、請求項１または２に記載のロッド部材ロッキング装置。
6. 前記ボディの内壁には、フランジ形態の前記一面に対応して前記ピストンの移動範囲を制限する係止部が形成され、
   前記ピストンは、前記他面に、前記ピストンと前記係止部との間の空間が前記ロックブロックの空間と連通するようにする空気通路が形成されたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載のロッド部材ロッキング装置。
7. 前記通路は、前記アウターリングと接触する前記ピストンの他面側の端部面に形成された溝であることを特徴とする、請求項６に記載のロッド部材ロッキング装置。
8. 前記ピストンは、表面にパッキンが備えられ、該パッキングが前記ボディと前記ピストンとの間をシールすることを特徴とする、請求項１または２に記載のロッド部材ロッキング装置。
9. 前記ロッド部材はパイプ型ロッド部材であることを特徴とする、請求項１または２に記載のロッド部材ロッキング装置。