TW201937062A - 真空吸著座 - Google Patents

Abstract

一種利用真空壓力來吸著工件(W)的真空吸著座(10)，包括：支撐件(12)，內部有真空通道(20)；波紋管(14)，固接至該支撐件；以及限制件(16)，附接至該波紋管之內側。當該波紋管收縮時，該限制件進入該真空通道。

Description

真空吸著座

本發明係有關於一種用於利用真空壓力來吸著工件的真空吸著座。

在此之前，已知有一種真空吸著座，其係藉由施加真空壓力於吸著座之吸著表面來吸著工件以及運送該工件。例如，在工件被真空吸著座吸著時而被傾斜地保持的情形下，吸著座與工件並沒有緊密接觸，使得真空壓力不能有效地作用於工件。

為了解決此問題，已開發出通過球關節做成可搖擺的吸著座部份或把吸著座本身組配為波紋管的形式使得即使表面傾斜也有可能被可靠地吸著(參考日本新型專利公開號：05-035973)。

不過，在吸著座部分被致能成可搖擺的情形下或在吸著座本身被組構成波紋管之形式的情形下，被吸著座吸著的工件甚至在吸著後仍可搖擺。這造成工件在運送步驟期間搖擺，且因此，這會讓安置工件時有 偏差發生而對運送工件感到焦慮。特別是，在高速運送工件的情形下，工件經受大擺動且有時由於慣性而容易從吸著座掉下。

已做成可解決此類問題的本發明。本發明的目標是要提供一種真空吸著座，其係在即使工件的被吸著表面傾斜時也能夠致能吸著座與工件的緊密接觸，而且藉由使工件在吸著運作後的姿勢穩定也能夠防止工件擺動。

根據本發明的真空吸著座為一種利用真空壓力來吸著工件的真空吸著座，且該真空吸著座包括：內部包括真空通道的支撐件，固接至該支撐件的波紋管，以及附接至該波紋管之內側的限制件，其中在該波紋管收縮時，該限制件進入該真空通道。

根據前述真空吸著座，由於附接至該波紋管的該限制件在該波紋管收縮時進入該支撐件的該真空通道，因此可防止該限制件傾斜，使得該工件的保持姿勢(holding posture)變穩定。

在前述真空吸著座中，內環附接至該波紋管的內壁為較佳。用此組構，可防止該波紋管被擠壓而變平。

此外，最好是，該限制件包括經組構成可插入該真空通道的套筒部與從該套筒部之端部向外延伸的凸緣部，且該凸緣部的前端與該波紋管的內壁卡合。用此組構，有可能用簡單的組構使該限制件附接至該波紋管的內側。此外，在當作工件來吸著及運送包含有流動性之加工產品的袋體或其類似者的情形下，可阻止工件在變形時被吸到真空吸著座內。

在此情形下，最好將該套筒部的另一端部形成為朝向一端變薄的錐面以及將該真空通道的端部形成為直徑擴大的錐面。當該波紋管不 收縮時，該套筒部之該錐面可經由一預定間隙而面向該真空通道之該錐面，且該限制件於軸向可與該支撐件隔開。用此組構，即使在該工件之被吸著表面傾斜的情形下，該波紋管可與工件緊密接觸同時在彎曲時不會有問題。特別是，在該波紋管不收縮的情況下，當該限制件與該支撐件於軸向隔開時，有可能增加該波紋管的彎曲變形自由度。

此外，最好該套筒部設有朝軸向貫穿的垂直孔以及與該垂直孔連通且在該套筒部之側面有開口的水平孔。或者，最好該套筒部設有朝軸向貫穿的垂直孔，該套筒部的外周面設有朝該軸向延伸的狹縫形凹槽，以及該凸緣部設有朝厚度方向貫穿且連接至該凹槽的穿孔。用此組構，用真空壓力可穩定地維持該波紋管收縮的狀態以及該工件被吸著的狀態。

此外，在要求工件上不留下任何吸著痕跡(suction mark)的情形下，最好該凸緣部具有覆蓋該波紋管之下端部的形狀。在此組構下，由於與工件接觸的不是該波紋管而是該限制件，因此工件上不會留下吸著痕跡。

此外，在要求避免工件帶電(electrification)的情形下，最好該限制件由金屬材料或導電樹脂材料形成。用此組構，即使該限制件在與工件接觸時會帶電，仍有可能去除此類帶電。

在根據本發明的真空吸著座中，由於附接至該波紋管的限制件在該波紋管收縮時進入該支撐件的真空通道，因此可防止該限制件傾斜。因此，工件的保持姿勢變穩定，且在工件被吸著及運送時，該工件不會搖擺。

由以下結合附圖的說明可更加明白本發明以上及其他的目標、特徵及優點，其中以示範實施例舉例圖示本發明的較佳具體實施例。

10‧‧‧真空吸著座

12‧‧‧支撐件

14‧‧‧波紋管

16‧‧‧限制件

20‧‧‧真空通道

22‧‧‧錐面

24‧‧‧環形凹槽

26‧‧‧向內凸緣部

28‧‧‧下端部

30a-30d‧‧‧山部

30e‧‧‧傾斜部

32a、32b‧‧‧內環

34‧‧‧套筒部

36‧‧‧凸緣部

38‧‧‧錐面

40‧‧‧垂直孔

42‧‧‧第一水平孔

44‧‧‧第二水平孔

46‧‧‧曲面

48‧‧‧穿孔

50‧‧‧內在空間

52‧‧‧空間

54‧‧‧真空吸著座

56‧‧‧限制件

57‧‧‧套筒部

58‧‧‧凸緣部

58a‧‧‧水平部

58b‧‧‧傾斜部

60‧‧‧真空吸著座

62‧‧‧限制件

64‧‧‧套筒部

68‧‧‧錐面

70‧‧‧垂直孔

72‧‧‧水平孔

80‧‧‧真空吸著座

82‧‧‧限制件

86‧‧‧凸緣部

86a‧‧‧第一凸緣部

86b‧‧‧第二凸緣部

100‧‧‧真空吸著座

102‧‧‧限制件

104‧‧‧套筒部

106‧‧‧垂直孔

108‧‧‧狹縫形凹槽、凹槽

110‧‧‧穿孔

W‧‧‧工件

第1圖圖示根據本發明第一具體實施例之真空吸著座的前視圖；第2圖圖示第1圖之真空吸著座的仰視圖；第3圖圖示第1圖之真空吸著座的縱向剖面圖；第4圖圖示第1圖之真空吸著座處於最大收縮狀態(most contracted state)時的縱向剖面圖；第5圖圖示第1圖之真空吸著座處於與工件緊密接觸之狀態時的縱向剖面圖；第6圖圖示根據本發明第二具體實施例之真空吸著座的縱向剖面圖；第7圖圖示根據本發明第三具體實施例之真空吸著座的縱向剖面圖；第8圖圖示第7圖之真空吸著座處於最大收縮狀態時的縱向剖面圖；第9圖圖示根據本發明第四具體實施例之真空吸著座的縱向剖面圖；第10圖圖示根據本發明第五具體實施例之真空吸著座的縱向剖面圖；第11圖圖示第10圖之真空吸著座處於最大收縮狀態時的縱向剖面圖；以及第12圖為第10圖之真空吸著座之限制件的透視圖。

以下參考附圖，基於數個較佳具體實施例來描述本發明的真空吸著座。

(第一具體實施例)

將參考第1圖至第4圖描述根據本發明第一具體實施例的真空吸著座10。

真空吸著座10用於吸著及運送工件W且附接至運送設備(未圖示)。真空吸著座10包括支撐件12、波紋管14和限制件16。

支撐件12由例如鋁合金等等的金屬材料或樹脂材料形成為圓柱形，且附接至運送設備(未圖示)以使其軸線在垂直方向。支撐件12有垂直貫穿的真空通道20，且真空通道20的下端有直徑向下擴大的錐面22。錐面22的傾斜角度設定為例如15度。在支撐件12的下半部，裝設用於支撐波紋管14的環形凹槽24。

波紋管14例如用有預定彈性之橡膠材料形成為圓柱形，且具有可自由擴大、收縮及彎曲的波紋管組態。波紋管14之上端的厚度很大且徑向向內延伸成凸緣形狀，而且此向內凸緣部26嵌入支撐件12的環形凹槽24。因此，波紋管14附接至支撐件12。波紋管14的下端部28形成為向下傾斜擴大的形狀，且具有變成將會與工件W接觸之部分的前端。

波紋管14的內壁有交替出現的環形山部與環形谷部。在本具體實施例中，存在4個山部30a至30d。內環32a與在第一山部30a、第二山部30b之間的谷部卡合，且另一內環32b與在第二山部30b、第三山部30c之間的谷部卡合。這些內環32a、32b扮演阻止波紋管14被擠壓而變平的角色，且由樹脂材料或高硬度橡膠材料形成為環形。波紋管14可一 體成形地具有對應至內環32a、32b的強化部，以替代內環32a、32b之設置。

限制件16由例如PEEK或其類似者的樹脂材料形成為實質圓柱形。限制件16有圓柱形套筒部34與從套筒部34下端徑向向外延伸的凸緣部36。凸緣部36的前端向上傾斜且與在波紋管14內壁上的第三山部30c、第四山部30d之間的傾斜部30e卡合。因此，限制件16附接至波紋管14。向上凹口的曲面46由凸緣部36之靠近套筒部34的下表面與套筒部34的下端面兩者界定。亦即，曲面46形成於限制件16面向工件W的下表面處。

套筒部34上端部的外周具有朝向其末端的錐面38，且在錐面38處的傾斜角度設定為與真空通道20之錐面22的傾斜角度相向。當波紋管14不收縮時，套筒部34的錐面38面向真空通道20的錐面22且其間有一預定間隙。套筒部34除錐面38之外的外徑與真空通道20除錐面22之外的內徑幾乎相同或稍微小些，使得套筒部34可插入真空通道20。

套筒部34具有朝軸向貫穿的垂直孔40。垂直孔40在套筒部34的上端面有開口，且藉由複數個第一水平孔42而在套筒部34的錐面38上也具有開口。此外，垂直孔40藉由在靠近套筒部34下表面之位置處的複數個第二水平孔44而在套筒部34的側面中設有開口。凸緣部36在周向以規則的間距設有朝厚度方向貫穿的複數個穿孔48。

當波紋管14不收縮時，波紋管14的內在空間50通過套筒部34的第二水平孔44及垂直孔40而與支撐件12的真空通道20連通，且通過套筒部34之錐面38與真空通道20之錐面22之間的間隙也與支撐 件12的真空通道20連通(參考第3圖)。當波紋管14收縮時，波紋管14的內在空間50通過套筒部34的第二水平孔44及垂直孔40而與支撐件12的真空通道20連通(參考第4圖)。

當波紋管14與工件W緊密接觸時，這包括在波紋管14收縮時，界定於波紋管14之下端部28與工件W之間的空間52係通過套筒部34的垂直孔40而與支撐件12的真空通道20連通，且通過凸緣部36的穿孔48和套筒部34的第二水平孔44及垂直孔40，也與支撐件12的真空通道20連通(參考第4圖)。

根據本具體實施例的真空吸著座10基本上用上述方式組配，之後，將參考第4圖及第5圖描述其運作。

當真空吸著座10被運送設備(未圖示)定位在工件W上方之後，使真空吸著座10朝向工件W向下移動。在此，由於工件W有各種表面形狀以及由於工件W本身有被放置成傾斜的情形，所以工件W的被吸著表面經常相對於水平平面傾斜。

在工件W之被吸著表面相對於水平平面呈傾斜的情形下，首先使波紋管14的下端部28中只有其前端的一部分與工件W接觸。然後，當真空吸著座10向下壓向工件W時，波紋管14整體收縮且彎曲成符合工件W之被吸著表面的傾斜度。然後，使波紋管14的下端部28的前端全周與工件W接觸。亦即，波紋管14與工件W緊密接觸(參考第5圖)。當波紋管14與工件W接觸時所產生的衝擊會被波紋管14的彈性吸收。

順帶一提，由於套筒部34的錐面38與真空通道20的錐面22之間有間隙，所以這允許限制件16的軸線(套筒部34的軸線)相對於垂 直方向傾斜，使得在與限制件16附接之波紋管14的彎曲運作期間不會有問題產生。此外，毫無疑問地，波紋管14將會與工件W緊密接觸且在工件W之被吸著表面保持水平的情形下不會彎曲。

真空壓力在支撐件12的真空通道20中連同真空吸著座10的向下移動而一起產生，或在波紋管14與工件W緊密接觸之後產生。當波紋管14與工件W緊密接觸時，真空壓力有效地起作用，且波紋管14進一步收縮，同時使彎曲狀態恢復到原狀。除了波紋管14的收縮之外，限制件16進入支撐件12的真空通道20的同時也會改變姿勢，使得其軸線(或其軸向)接近垂直方向。限制件16之軸線接近垂直方向的主要原因是使套筒部34與真空通道20的內壁接觸而沿著真空通道20的內壁被引導。再者，原因是彈性恢復力驅使波紋管14回到未彎曲形狀以及使工件W的重量朝垂直方向施力於波紋管14。

隨後，在限制件16的軸線與真空通道20的軸線對齊後，限制件16插入支撐件12的真空通道20直到波紋管14變成最大收縮狀態。結果，會進入防止限制件16傾斜的狀態(參考第4圖)。

在處於波紋管14的最大收縮狀態時，波紋管14的內在空間50通過套筒部34的垂直孔40及第二水平孔44而與支撐件12的真空通道20連通。此外，在波紋管14之下端部28與工件W之間的空間52通過套筒部34的垂直孔40而與支撐件12的真空通道20連通，且通過凸緣部36的穿孔48和套筒部34的垂直孔40及第二水平孔44也與支撐件12的真空通道20連通。因此，波紋管14收縮的狀態和工件W被吸著的狀態可藉 由真空壓力的作用穩定地保持。由於工件W在此狀態下運送，所以工件W的保持姿勢穩定，且因此，工件W不搖擺。

順帶一提，可能出現當作工件來吸著及運送包含有流動性之加工產品的袋體或其類似者的情形。在本具體實施例中，由於設有從套筒部34下端徑向向外延伸之凸緣部36的限制件16設置在波紋管14的下端側上，因此可阻止工件在變形時被吸到真空吸著座10內。

根據本具體實施例，即使在工件W之被吸著表面傾斜的情形下，仍有可能彎曲波紋管14而沒有問題，從而，使波紋管14與工件W緊密接觸。此外，當波紋管收縮時，附接至波紋管14的限制件16插入支撐件12的真空通道20，且因此，防止限制件16傾斜，使得工件W的保持姿勢變穩定。順帶一提，在本具體實施例中，除了不會變形的硬工件以外，由於在限制件16面向工件W的下表面處形成曲面46，所以真空吸著座10適於吸著容易變形的袋狀工件之情形。

(第二具體實施例)

接下來，參考第6圖描述根據本發明第二具體實施例的真空吸著座54。第二具體實施例與第一具體實施例不同的地方在於限制件56的組態。順帶一提，在根據第二具體實施例的真空吸著座54中，與前述真空吸著座10相同或等效的組件賦予相同的元件符號且省略彼等的詳細說明。

限制件56有圓柱形套筒部57與從套筒部57下端徑向向外延伸的凸緣部58。凸緣部58有朝水平方向徑向向外延伸的水平部58a與從水平部58a前端向上傾斜延伸的傾斜部58b。水平部58a相對於傾斜部 58b向下突出。凸緣部58卡合於波紋管14從在第三山部30c、第四山部30d之間的傾斜部30e延伸至第四山部30d上方的內壁之一部分。因此，限制件56附接至波紋管14。

套筒部57的下端面與凸緣部58之水平部58a的下表面躺在同一個平面。因此之故，本具體實施例特別適於吸著薄膜或薄工件的情形。

(第三具體實施例)

接下來，參考第7圖及第8圖描述根據本發明第三具體實施例的真空吸著座60。第三具體實施例與第一具體實施例不同的地方在於限制件62的組態。順帶一提，在根據第三具體實施例的真空吸著座60中，與前述真空吸著座10相同或等效的組件賦予相同的元件符號且省略彼等的詳細說明。

限制件62有圓柱形套筒部64與從套筒部64下端徑向向外延伸的凸緣部36。，套筒部64的上端部之外周有朝向一端變薄的錐面68，且在錐面68的傾斜角度經設定成與真空通道20之錐面22的傾斜角度相同。套筒部64中除在該錐面68末端附近之外的外徑係大於支撐件12中除錐面22之外的真空通道20的內徑。

套筒部64的軸向長度比第一具體實施例的套筒部34的軸向長度短。套筒部64有在內部軸向延伸的垂直孔70。垂直孔70延伸到套筒部64的上端以在套筒部64的上端面有開口且藉由複數個水平孔72也在套筒部64的側面中有開口。

當波紋管14不收縮時，限制件62與支撐件12於軸向隔開(參考第7圖)。因此，當波紋管14受壓而與工件W接觸時，波紋管14在其彈性範圍內能夠自由彎曲。

在工件W之被吸著表面相對於水平平面呈傾斜的情形下，當真空吸著座60向下壓向工件W時，波紋管14在整體彎曲且收縮時與工件W緊密接觸。隨後，當真空壓力有效地起作用時，波紋管14進一步收縮同時使彎曲狀態恢復到原狀。除了波紋管14的收縮之外，附接至波紋管14的限制件62也會改變其姿勢，使得它的軸線(或其軸向)接近垂直方向，且限制件62到達使套筒部64之錐面68抵靠真空通道20之錐面22的位置。

然後，在套筒部64之錐面68完全套入真空通道20之錐面22的位置處，波紋管14變為處於最大收縮狀態(參考第8圖)。此時，限制件62的軸線與支撐件12的軸線對齊，且限制件62與支撐件12各自的錐面互相面對面接觸，使得能可靠地防止限制件62傾斜。

當波紋管14與工件W緊密接觸時，這包括在波紋管14收縮時，界定於波紋管14之下端部28與工件W之間的空間52係藉由套筒部64的垂直孔70來與支撐件12的真空通道20連通，且藉由凸緣部36的穿孔48和套筒部64的水平孔72及垂直孔70也與支撐件12的真空通道20連通(參考第8圖)。

根據本具體實施例，由於限制件62在波紋管14不收縮時係於軸向與支撐件12隔開，所以當波紋管14與工件W緊密接觸時，有可能增加波紋管14的彎曲變形自由度。

(第四具體實施例)

接下來，參考第9圖描述根據本發明第四具體實施例的真空吸著座80。第四具體實施例與第一具體實施例不同的地方在於限制件82的組態。順帶一提，在根據第四具體實施例的真空吸著座80中，與前述真空吸著座10相同或等效的組件賦予相同的元件符號且省略彼等的詳細說明。

限制件82由金屬材料或導電樹脂材料形成為實質圓柱形。限制件82有圓柱形套筒部34與從套筒部34下端徑向向外延伸的凸緣部86。凸緣部86在其前端分叉且有向上傾斜的第一凸緣部86a與向下傾斜的第二凸緣部86b。

凸緣部86用以下方式與波紋管14的內壁卡合：第一凸緣部86a及第二凸緣部86b跨坐在波紋管14內壁上的第四山部30d(或第四山部30d放在第一凸緣部86a、第二凸緣部86b之間)。因此，限制件82附接至波紋管14。

第二凸緣部86b的前端向外延伸超過波紋管14之下端部28的前端，且第二凸緣部86b從下側覆蓋波紋管14。亦即，第二凸緣部86b的前端變成與工件W接觸的部分。取決於工件的種類，可改變包括第二凸緣部86b之限制件82的底部形狀(為平面或曲面)。

本具體實施例適於要求在工件上不留下任何吸著痕跡的情形，例如，工件為玻璃板的情形。在使由橡膠材料形成之波紋管14與工件接觸的情形下，橡膠中的油可能流出到被運送到工件的表面上，使得吸著痕跡可能留在工件上。在本具體實施例中，與工件接觸的不是波紋管14而 是限制件82。然後，由於限制件82不是由橡膠材料形成，因此任何吸著痕跡不會留在工件上。在此情形下，適於選擇PEEK樹脂作為限制件82的材料。

此外，本具體實施例適於要求防止工件帶電的情形。限制件82由金屬材料或導電樹脂材料形成，且因此，即使限制件82在與工件接觸時帶電，限制件82的電荷(靜電)會在通過套筒部34插入真空通道20而使限制件82與支撐件12接觸時去除。因此，可防止工件帶電。順帶一提，在本具體實施例中，支撐件12的材料限於金屬材料，然而它可為第一具體實施例的金屬材料或樹脂材料。

根據本具體實施例，不會有吸著痕跡留在工件上。此外，即使限制件82在與工件接觸時帶電，仍有可能去除帶電。

(第五具體實施例)

接下來，參考第10圖至第12圖描述根據本發明第五具體實施例的真空吸著座100。第五具體實施例與第一具體實施例不同的地方在於限制件102的組態。順帶一提，在根據第五具體實施例的真空吸著座100中，與前述真空吸著座10相同或等效的組件賦予相同的元件符號且省略彼等的詳細說明。

限制件102有圓柱形套筒部104與從套筒部104下端徑向向外延伸的凸緣部36。套筒部104的上端部之外周有朝向一端變薄的錐面38，且在錐面38處的傾斜角度經設定成與真空通道20之錐面22的傾斜角度相同。當波紋管14不收縮時，套筒部104的錐面38面向真空通道20的錐面22且其間有一預定間隙。套筒部104中除錐面38之外的外徑與真 空通道20中除錐面22之外的內徑實質相同或稍微小些，使得套筒部104可插入真空通道20。

套筒部104設有朝軸向貫穿的垂直孔106。如第12圖所示，複數個軸向延伸的狹縫形凹槽108係朝周向以規則的間距設在套筒部104的外周表面上。朝厚度方向貫穿的複數個穿孔110設在凸緣部36中，彼等的位置與套筒部104上的凹槽108對齊。亦即，在凸緣部36的各個穿孔110各自連接至套筒部104的凹槽108。

當限制件102的套筒部104插入支撐件12的真空通道20時，該等複數個凹槽108可保證套筒部104與真空通道20的壁面之間有足夠的間隙，使得波紋管14的內在空間50可滿意地保持與真空通道20連通的狀態(參考第11圖)。此外，界定於波紋管14下端部28與工件W之間的空間52藉由套筒部104的垂直孔106而與支撐件12的真空通道20連通。

根據本具體實施例，套筒部104設有垂直孔106且在其外周面上設有數個狹縫形凹槽108，而且凸緣部36設有連接至套筒部104之凹槽108的穿孔110。因此，用真空壓力可穩定地維持波紋管14收縮的狀態以及工件W被吸著的狀態。

本發明的真空吸著座不受限於前述各個具體實施例。當然，本發明可採用各種組態而不脫離本發明的要旨。

Claims (10)

1. 一種利用真空壓力來吸著工件的真空吸著座(10)，該真空吸著座(10)包含：支撐件(12)，內部包括真空通道(20)；波紋管(14)，固接至該支撐件；以及限制件(16)，附接至該波紋管之內側；其中，在該波紋管收縮時，該限制件進入該真空通道。
2. 如申請專利範圍第1項所述之真空吸著座，其中，內環附接至該波紋管的內壁。
3. 如申請專利範圍第1項所述之真空吸著座，其中：該限制件包括經組構成可插入該真空通道的套筒部與從該套筒部之一端部向外延伸的凸緣部；以及該凸緣部的前端與該波紋管的內壁卡合。
4. 如申請專利範圍第3項所述之真空吸著座，其中：該套筒部的另一端部經形成為朝向一端變薄的錐面；以及該真空通道的一端部經形成為直徑擴大的錐面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之真空吸著座，其中，當該波紋管不收縮時，該套筒部之該錐面經由一預定間隙而面向該真空通道之該錐面。
6. 如申請專利範圍第4項所述之真空吸著座，其中，當該波紋管不收縮時，該限制件於軸向與該支撐件隔開。
7. 如申請專利範圍第3項所述之真空吸著座，其中，該套筒部 設有朝軸向貫穿的垂直孔以及與該垂直孔連通且在該套筒部之側面有開口的水平孔。
8. 如申請專利範圍第3項所述之真空吸著座，其中：該套筒部設有朝軸向貫穿的垂直孔；該套筒部的外周面設有朝該軸向延伸的狹縫形凹槽；以及該凸緣部設有朝厚度方向貫穿且連接至該凹槽的穿孔。
9. 如申請專利範圍第3項所述之真空吸著座，其中，該凸緣部具有覆蓋該波紋管之下端部的形狀。
10. 如申請專利範圍第9項所述之真空吸著座，其中，該限制件由金屬材料或導電樹脂材料形成。