JPS62215117A - 負圧吸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、壁面に吸着支持され、その壁面に沿って移動
する壁面移動ロボットや、不定形物資を負圧吸着して搬
送する吸着搬送装置等に用いられる負圧吸着装置に関す
るもので、特に、垂直な吸着面に吸着支持させるのに適
した負圧吸着装置に関するものである。

（従来の技術） 負圧吸着装置は、気密に形成された吸着カップの開放端
面を、壁面や搬送物等の吸着面に密着させ、真空ポンプ
等によりその吸着カップの内部を負圧化することによっ
て、その吸着面に吸着させるようにしたものである。壁
面移動ロボットの場合には、その吸着力によってロボッ
ト本体が支持される。また、搬送装置の場合には、その
吸着力によって搬送物が支持される。

従来は、このような負圧吸着装置の吸着カップはゴム等
の弾性材料によって形成されるものとし、その吸着カッ
プによって、吸着力と荷重支持力との両方を得るように
していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、そのようなものでは、吸着カップに矛盾
する特性が要求されることになる。すなわち、十分な吸
着力が得られるようにするためには、凹凸のある吸着面
や湾曲した吸着面にも密着させることができるようにす
るために、吸着カップはできる限り柔軟なものとするこ
とが必要となる。一方、大きな荷重が支持されるように
するためには、せん断力や曲げモーメントに十分耐える
ことができるだけの剛性が必要となる。特に、垂直な壁
面に沿って移動する壁面移動ロボット等の場合には、そ
の荷重が吸着力に直交する方向に作用するために、吸着
カップが柔軟なものであると、ロボット本体が傾いてし
まう。また、そのような壁面移動ロボットの場合には、
その吸着カップが壁面に沿って摺動するので、その吸着
カップには耐摩耗性も求められることになる。

このようなことから、従来は、その吸着カップは密着性
及び荷重支持性がともに不十分なものとなってしまい、
その負圧吸着装置の適用範囲が限られてしまうという問
題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、凹凸等のある吸着面にも十分な吸着力
をもって吸着させることができるとともに、荷重を確実
に支持することのできる負圧吸着装置を得ることである
。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、負圧吸着装置
を剛性フレームと吸着カップとによって構成するように
している。そのフレームは、吸着面に圧接される支持脚
を備えている。

また、吸着カップは、そのフレームに気密に、かつ進退
可能に取り付けられている。そして、その吸着カップは
、少なくともその先端のシール部が、柔軟な材料によっ
て形成されている。

（作用） このように構成することにより、吸着カップの先端のシ
ール部を吸着面に密着させて、その内部の空気を吸引す
ると、吸着カップはその内部の負圧により収縮する。し
たがって、フレームがその吸着力によって引き付けられ
、その支持脚が吸着面に圧接される。こうして、フレー
ムに作用する荷重は、その支持脚によって支持されるよ
うになる。

そして、吸着カップの先端のシール部は柔軟なものとさ
れているので、吸着面に凹凸等がある場合にも、完全に
密着させることができる。

したがって、高い吸着力が得られるようになる。

すなわち、このように構成することにより、吸着面に密
着して気密を保つ部位と荷重を吸着面に伝達する部位と
が分離されることになり、密着性及び荷重支持性をとも
に高めることが可能となる。

（実施例） 以乍、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

図中、第１〜４図は、本発明による負圧吸着装置の一実
施例を、それぞれ異なる作動状態で示す縦断面図である
。

これらの図から明らかなように、この負圧吸着装置ｌは
、円筒状の剛性フレーム２と円筒状の吸着カップ３とを
備えている。フレーム２は、先端面が開口したもので、
その側面によって支持脚４が形成されている。支持脚４
の先端には、摩擦係数が高く、耐摩耗性を有する材料か
らなるフレーム支持部材５が取り付けられている。また
、フレーム２の基端面をなす基板６には、吸気ロアが設
けられている。その吸気ロアには、導管８を介して真空
ポンプ９が接続されるようになっている。

吸着カップ３は、両端面が開口したベローズ１０と、そ
の先端に取り付けられた柔軟なシールリング１１とによ
って構成されている。そのシールリング１１は、気密性
の高いもので、垂直壁面等の吸着面１２に密着させ得る
ものとされている。すなわち、このシールリング１１に
よって、吸着カップ３のシール部が形成されている。ベ
ローズ１０の基端側は、フレーム２の基板６に、吸気ロ
アを取り囲むようにして気密に取り付けられている。こ
うして、吸着カップ３の内部空間１３が負圧化されるよ
うになっている。

ベローズ１０は、比較的小さなばね力をもって、伸長す
る方向に付勢されている。それによって、吸着カップ３
は、第１図に示されているように吸着面１２から離れて
いるときには、フレーム２の支持脚４より長く、その先
端の支持部材５よりも外方に突出するようにされている
。また、第３図に示されているように吸着面１２に接し
、内部空間１３が負圧となったときには、容易に収縮す
るようにされている。こうして、吸着カップ３は、フレ
ーム２に対して進退可能とされている。

このように構成された負圧吸着装置ｌを吸着面１２に吸
着させるときには、第２図に示されているように、吸着
カップ３の先端のシールリング１１を吸着面１２に接触
させ、ベローズ１０のばね力によってその吸着面１２に
押し付ける。すると、柔軟なシールリング１１は、変形
しながらその吸着面１２に密着する。それによって、吸
着カップ３の内部空間１３が密閉される。そこで、真空
ポンプ９を作動させ、その内部空間１３内の空気を吸引
する。すると、その内部空間１３内が負圧化され、その
負圧度が急速に高まっていく。そして、その負圧により
、フレーム２が吸着面１２に向けて引き付けられ、ベロ
ーズ１０が収縮する。こうして、第３図に示されている
ように、フレーム２の支持脚４の先端のフレーム支持部
材５が吸着面１２に接触する状態となる。

第３図の状態では、フレーム２の支持脚４は、吸着カッ
プ３の内部の負圧による吸引力とベローズ１０のばね力
との差に相当する力でもって、吸着面１２に圧接される
。すなわち、吸着カップ３による吸着力は、フレーム２
の支持脚４から支持部材５を通して吸着面１２に作用す
る力と、吸着カップ３の先端のシールリング１１から吸
着面１２に作用するベローズｌＯのばね力とに分割され
ることになる。この場合、ベローズ１０のばね力は、シ
ールリング１１と吸着面１２との間のシール状態が確保
できるものでありさえすればよいので、十分に小さな力
とすることができる。したがって、吸着カップ３による
吸着力は、はとんどが支持部材５を吸着面１２に押し付
ける力となる。

こうして、摩擦係数の大きい支持部材５が大きな力でも
って吸着面１２に押圧されるので、その間に大きな摩擦
力が働くようになり、吸着面１２が垂直なものであって
も、フレーム２がその位置で保持されるようになる。そ
して、フレーム２及びその支持脚４は剛性の高いものと
されているので、フレーム２に作用する荷重はすべてそ
の支持部材５に伝えられる。したかって、フレーム２が
壁面移動ロボットの支持部とされ、せん断力や曲げモー
メントを受けるときにも、それらの力はほとんどすべて
がフレーム支持部材５を通して吸着面１２に伝えられる
ようになる。

その結果、吸着カップ３に荷重支持力を持たせる必要は
なくなる。また、耐摩耗性も、フレーム支持部材５に持
たせればよいことになる。したがって、吸着カップ３の
先端のシールリング１１には、その特性として、吸着面
１２に気密に密着させ得る柔軟性のみが求められること
になり、例えば油や水を含有したスポンジ状のシール材
などを用いることも可能となる。

そして、そのように柔軟なシール材を用いることにより
、ビルの外壁面のように凹凸があったり塵等が付着した
りしているような吸着面１２にも、確実に吸着カップ３
を吸着させることができるようになる。

また、吸着カップ３のベローズ１０にも十分な伸縮性を
持たせることができるので、第１図のように吸着待機状
態では吸着カップ３の先端をフレーム２の支持脚４から
大きく外方に突出させておくことにより、第４図に示さ
れているように、負圧吸着装置ｌが吸着面１２に対して
傾斜して接近した場合にも、ベローズ１０が容易にその
方向を変え、その先端のシールリング１１が吸着面１２
に密着して、吸着力を発揮するようになる。

第５図は、本発明による負圧吸着装置の他の実施例を示
す縦断面図である。

この実施例では、吸着カップ３は、両端が開口した硬質
の円筒体１４と、その先端に取り付けられた柔軟なシー
ルリング１１とによって形成されている。したがって、
この実施例においても、シールリング１１によって吸着
カッｆ３のシール部が構成されている。円筒体１４は、
フレーム２の支持脚４に設けられた嵌合部１５に摺動自
在に嵌合されて支持されている。その円筒体１４の列周
面と嵌合部１５の内周面との間は、気密にシールされて
いる。そして、その円筒体１４は、フレーム２の支持脚
４との間に設けられた弱いばね１６によって、外方に向
けて付勢されている。こうして、吸着カップ３は、吸着
面１２から離れた吸着待機状態では、その先端のシール
リング１１がフレーム２の支持脚４の先端のフレーム支
持部材５より外方に突出し、シールリング１１が吸着面
１２に密着して内部空間１３が負圧化されたときには、
フレーム２内に引っ込められるようにされている。すな
わち、吸着カップ３は、フレーム２に対して進退可能と
されている。

このような負圧吸着装置１においても、吸着カップ３の
シールリング１１を吸着面１２に密着させ、内部空間１
３内の空気を吸い出すと、その負圧によってフレーム２
が吸着面１２側へ引き寄せられ、支持脚４の先端の支持
部材５が吸着面１２に圧接される。したがって、第１〜
４図の実施例と同様に、荷重はフレーム２の支持脚４に
よって支持され、吸着面１２に対する密着性は吸着カッ
プ３のシールリング１１によって確保されるようになる
。

このような負圧吸着装置１によれば、吸着カップ３内の
負圧を相当高くしても円筒体１４が破損する恐れはない
ので、強力な真空ポンプ９を用いることができるように
なり、大荷重用の負圧吸着装置として適したものとなる
。

第６図は、未発明による負圧吸着装置の更に異なる実施
例を示す縦断面図である。

この実施例では、吸着カップ３は、従来のものと同様の
形状のものとされ、全体がゴム等の弾性材によって形成
されている。ただし、その吸着カップ３は、より柔軟性
を有するものとされている。しかも、その先端部１７は
薄肉のものとされている。こうして、その先端部１７に
よって吸着カップ３のシール部が構成されている。そし
て、吸着面１２から離れた吸着待機状態にあるときには
、その吸着カップ３の先端部１７が、フレーム２の支持
脚４の先端の支持部材５より外方に突出するようにされ
ている。吸着カップ３の先端部１７が吸着面１２に密着
し、内部空間１３が負圧化されたときには、吸着カップ
３が変形し、フレーム２内に引っ込められる。したがっ
て、その吸着カップ３は、フレーム２に対して進退可能
なものとなっている。

このような負圧吸着装置ｌにおいても、以上の実施例と
同様に、荷重の支持力はフレーム２の支持脚４によって
確保され、吸着面１２に対する密着性は吸着カップ３に
よって確保されることは明らかであろう。そして、この
ように゛構成することにより、その構造を極めて単純化
することができる。

なお、上記実施例においては、フレーム２の支持脚４が
円筒形フレーム２の側面、すなわち円筒面によって構成
されるものとしているが、その支持脚４は、フレーム２
の基板６から突出する複数本の柱状のものとすることも
できる。

その場合、第５図の実施例のようなものでは、円筒体１
４の基端面を、吸気口が設けられた端壁によって密閉し
、その吸気口から内部空間１３内の空気を吸引するよう
にすればよい。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、吸着
カップが発生する吸着力によって、剛性フレームの支持
脚を吸着面に圧接させるようにしているので、荷重支持
力及び耐摩耗性はそのフレームの支持脚に受は持たせる
ことができる。したがって、吸着カップの先端のシール
部は十分に柔軟なものとして、吸着面に対する高度な気
密性を確保させることができる。こうして、強力な吸着
力発生機能と、高い剛性及び耐摩耗性が求められる荷重
支持機能とを、ともに具備する負圧吸着装置を得るとと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による負圧吸着装置の一実施例を、吸
着面から離れた状態で示す縦断面図、 第２図は、その負圧吸着装置が吸着面に接した状態を示
す縦断面図、 第３図は、その負圧吸着装置が吸着面に吸着された状態
を示す縦断面図、 第４図は、その負圧吸着装置が傾斜した吸着面に接した
状態を示す縦断面図、 第５図は、本発明による負圧吸着装置の他の実施例を示
す縦断面図、 第６図は、本発明による負圧吸着装置の更に異なる実施
例を示す縦断面図である。 ■・・・負圧吸着装置　　　　　２・・・フレーム３・
・・吸着カップ　　　　　　４・・・支持脚５・・・フ
レーム支持部材　　　９・・・真空ポンプ１１・・・シ
ールリング（シール部） １２・・・吸着面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 吸着面に圧接されることにより荷重を支持する支持脚が
   設けられた剛性フレームと、 そのフレームに気密に、かつ進退可能に取り付けられ、
   先端が前記吸着面に密着させ得る柔軟なシール部とされ
   ていて、内部を負圧化することにより吸着力を発生する
   吸着カップと、を備えてなる、負圧吸着装置。