WO2017154881A1

WO2017154881A1 - 吸着装置

Info

Publication number: WO2017154881A1
Application number: PCT/JP2017/008948
Authority: WO
Inventors: 剛野本; 明宏浮田
Original assignee: 住友重機械工業株式会社
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2017-03-07
Publication date: 2017-09-14
Also published as: JP2017159411A; TW201731749A

Abstract

吸着装置１は、吸着面１ａに設けられた吸着孔２５を有する複数の真空吸着部２によってワークＷを吸着面１ａに真空吸着させる装置であって、真空吸着部２は、吸着孔２５に連通された吸引室２７と、吸引室２７を画成する底壁面２７ａに設けられた凹部３１と、凹部３１を画成する傾斜壁面３１ａ上に開口する吸引口３２ａを有し、吸引室２７を負圧室４３に連通させる吸引孔３２と、吸引口３２ａを開閉可能な開閉弁部２９と、を備え、開閉弁部２９は、凹部３１の外側の位置において底壁面２７ａに対して固定される基部２９ａと、基部２９ａから凹部３１の吸引口３２ａ側に延出し傾斜壁面３１ａから離間した状態で配置される可動片部２９ｂと、を有し、基部２９ａと可動片部２９ｂとが平板状に一体に形成されている。

Description

吸着装置

　本発明は、吸着装置に関するものである。

　従来、この分野の技術として、下記特許文献１に記載の吸着装置が知られている。この装置では、ワーク吸着面の吸着孔を真空吸引する吸引孔の上面に板バネ状の弁体を設け、弁体を折り曲げることによって真空吸引方向と反対方向に付勢しておく。吸着孔が開放された状態において真空吸引されると、真空吸引によって生じる流体力によって弁体が真空吸引方向に変位して吸引孔を塞ぐ。一方、吸着孔が閉塞された状態において真空吸引されると弁体が付勢力によって吸引孔から離隔する。これによりワークで閉塞された吸着孔からのみ真空吸引し、これ以外の吸着孔からの真空吸引を遮断することができる。

特開2004-55707号公報

　この吸着装置において上記の弁体を製作する場合には、薄板の曲げ加工が必要である。この場合、薄板曲げ加工の欠点であるスプリングバック現象により、弁体を設計通りの角度に曲げるためには特有の技術が必要であり手間がかかる。また、曲げ加工による材料の硬度の変化等にも起因して、弁体に製造上のバラツキが発生し易い。このように弁のバラツキが発生すると、設計通りの開閉特性を示さない弁が存在し、吸着装置の意図したとおりの機能が得られなくなる場合もある。

　このような課題に鑑み、本発明は、吸引孔を開閉する弁の製造上のバラツキを抑制する吸着装置を提供することを目的とする。

　本発明の一態様に係る吸着装置は、吸着面に設けられた吸着孔を有する複数の真空吸着部によってワークを吸着面に真空吸着させる吸着装置であって、真空吸着部は、吸着孔に連通された吸引室と、吸引室を画成する吸引室壁面に設けられた凹部と、凹部を画成する凹部壁面上に開口する吸引口を有し、吸引室を吸引力発生部に連通させる吸引孔と、吸引口を開閉可能な開閉弁部と、を備え、開閉弁部は、凹部の外側の位置において吸引室壁面に対して固定される基部と、基部から凹部の吸引口側に延出し凹部壁面から離間した状態で配置される可動片部と、を有し、基部と可動片部とが平板状に一体に形成されている。

　この吸着装置では、複数の真空吸着部のうち、吸着孔がワークに当接する真空吸着部では、吸着孔、吸引室、及び吸引孔を通じて、吸引力発生部による吸引力によりワークが吸着面に吸着する。その一方、吸着孔がワークに当接しない真空吸着部では、吸着孔及び吸引室を通じて吸引孔に空気が流れ込む。この空気の流動に起因して開閉弁部の可動片部には吸引口に引き寄せられる力が作用し、その結果、吸引室壁面に対して固定された基部に対し可動片部が凹部の吸引口側に折れ曲がり、当該吸引口を塞ぐように凹部壁面に接触する。そうすると、当該真空吸着部においては、吸引口が塞がれ、吸着孔からの空気の流入は停止する。以上により、ワークに当接する吸着孔からのみ真空吸引し、これ以外の吸着孔からの真空吸引を遮断することが自動的に実行される。そして、上記の吸引口を開閉可能とする開閉弁部においては、基部と可動片部とが平板状に一体に形成されている。よって、開閉弁部の製作では曲げ加工が不要であり、吸引孔を開閉する弁の製造上のバラツキを抑制することができる。

　また、凹部壁面は、吸引室壁面に対し鈍角の角部を成して交差する傾斜面を含み、開閉弁部の基部と可動片部との境界線が角部に沿って存在するようにしてもよい。この構成によれば、開閉弁部の基部に対し可動片部が傾斜面に接触する位置まで比較的小さい角度で折れ曲がり吸引口を塞ぐ。すなわち、基部に対する可動片部の折れ曲がり角度が比較的小さいので、折れ曲がりの繰り返しによる開閉弁部の破損や開閉特性の劣化の可能性を低減することができる。

　具体的な構成として、本発明の一態様に係る吸着装置は、吸着面と複数の吸着孔とを有する吸着盤と、吸着盤から見て吸着面とは反対側に配置され、吸着盤に対面する盤面上に複数の凹部がそれぞれ吸着孔に対面する位置に形成されている吸引盤と、吸引盤の盤面上に固定された平板状の部材であり、凹部に対応する位置にそれぞれ形成された複数の開閉弁部を有する開閉弁部形成板と、を更に備えるようにしてもよい。

　また、凹部壁面、及び可動片部の凹部壁面側の面のうち少なくとも何れか一方には、他方との密着性を高めるためのコーティングが施されていることとしてもよい。この構成によれば、凹部壁面と可動片部との密着性が向上するので吸引口への空気の漏洩の可能性が低減される。

　本発明によれば、吸引孔を開閉する弁体の製造上のバラツキを抑制する吸着装置を提供することができる。

実施形態に係る吸着装置の分解斜視図である。吸着装置の１つの真空吸着部を示す断面図である。１組の開閉弁部２９及び凹部３１を上から見た平面図である。（ａ），（ｂ）は、吸着装置の一組の開閉弁部及び凹部を示す分解斜視図である。吸着装置の真空吸着部の一つにおいて、開閉弁部が閉じた状態を示す断面図である。（ａ）～（ｄ）は、開閉弁部の変形例を示す図である。

　以下、図面を参照しつつ本発明に係る吸着装置の実施形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る吸着装置１の分解斜視図である。以下、「上方」、「下方」、「上面」、「下面」など、上下の概念を持つ語を用いる場合には、図１における状態の上下に対応させるものとする。吸着装置１は、ワークＷを吸着面１ａに真空吸着させて一時的に保持する装置である。ワークＷの例としては、例えばプリント基板が挙げられる。この種のプリント基板には、厚み方向に貫通する貫通孔が形成されている場合もある。

　図１に示されるように、吸着装置１は、吸着盤３と、弁プレート９と、吸引盤１１と、台座部１３と、が上記の順で上下方向に積層されて構成されている。吸着盤３は、吸着板５及びその下方に重ねられたスペーサ板７で構成されている。吸着板５、スペーサ板７、弁プレート９、吸引盤１１、台座部１３は、いずれも金属製であり、積層された状態で互いにボルト等（図示せず）で締結される。

　また、吸着装置１は、吸着面１ａの面方向に沿って二次元的に配列された複数の真空吸着部２を備えている。図２は、複数のうちの１つの真空吸着部２を示す断面図である。これらの真空吸着部２がそれぞれワークＷを下方に吸引することにより、ワークＷは吸着面１ａに真空吸着される。真空吸着部２は、ワークＷを吸引するための吸引流路４を備えており、吸引流路４は、互いに連通された吸着孔２５、吸引室２７、凹部３１、吸引孔３２を有している。

　更に、吸着装置１は、複数の各真空吸着部２の吸引孔３２が連通する負圧室４３（吸引力発生部）を備えている。負圧室４３は、台座部１３の上面に設けられた凹部１３ａと吸引盤１１の下盤面とで挟まれた空間として構成される。台座部１３には、上記負圧室４３を外部に連通させる接続孔１３ｂが設けられており、この接続孔１３ｂに対して真空ポンプ等を含む減圧装置が接続される。そして、減圧装置が負圧室４３内の空気を吸引することで、負圧室４３内が負圧になり、各々の吸引流路４を通じて各真空吸着部２内の空気が負圧室４３側に排出され、各々の真空吸着部２が吸引力を発揮する。このように、負圧室４３は各真空吸着部２に対して吸引力を付与する吸引力発生部として機能する。

　以下、図１～図４を参照しながら真空吸着部２が備える各構成要素について更に説明する。吸着孔２５は、吸着面１ａに設けられており、吸着板５を上下方向に貫通するように形成されている。吸着板５には、複数の吸着孔２５が穿孔され、当該複数の吸着孔２５が吸着面１ａの面方向に二次元的に配列されている。

　吸引室２７は、吸着孔２５の下方において吸着孔２５よりも大径に設けられている。吸引室２７は、スペーサ板７を上下方向に貫通するように形成された貫通孔７ａの内周壁面と、吸着板５の下面と、吸引盤１１の上盤面１１ａと、で囲まれた円柱形状の空間である。スペーサ板７には、吸着孔２５よりも大径の貫通孔７ａが、吸着孔２５に対応する配置で穿孔されている。

　凹部３１は、吸引室２７の底壁面２７ａ（吸引室壁面）に設けられている。底壁面２７ａは、吸引室２７を画成する内壁面の一部であり、吸引盤１１の上盤面１１ａの一部でもある。凹部３１を画成する内壁面は、傾斜壁面３１ａ（凹部壁面）を含んでいる。傾斜壁面３１ａは、底壁面２７ａに対し鈍角（例えば、１６０～１７９°）の角部３１ｃを成して交差している。吸引盤１１の上盤面１１ａには、複数の上記凹部３１が貫通孔７ａに対応する配置で切削加工により形成されている。

　吸引孔３２は、凹部３１の傾斜壁面３１ａに設けられており、当該傾斜壁面３１ａ上に開口する吸引口３２ａを含んでいる。吸引孔３２は、各凹部３１の上記傾斜壁面３１ａから吸引盤１１の下盤面まで上下方向に貫通するように形成されている。

　また、真空吸着部２は、吸引口３２ａを開閉可能な開閉弁部２９を有している。図３は、１組の開閉弁部２９及び凹部３１を上から見た図であり、図４（ａ），図４（ｂ）は、その分解斜視図である。図３及び図４に示されるように、開閉弁部２９は、一体の板状に形成された部位であり、底壁面２７ａに対して固定される基部２９ａと、基部２９ａに対して可動である板状の可動片部２９ｂとを有する。開閉弁部２９は、全体として底壁面２７ａに平行な平板状を成しており、基部２９ａ及び可動片部２９ｂも底壁面２７ａに平行な平面に沿って存在している。基部２９ａは、凹部３１の外側の位置において底壁面２７ａに対して固定される部分である。可動片部２９ｂは、基部２９ａから凹部３１の吸引口３２ａ側に向けて延出する部分である。可動片部２９ｂは、傾斜壁面３１ａから上方に離間した状態で配置されており、基部２９ａを介して底壁面２７ａに片持ちで支持された状態である。

　開閉弁部２９は、金属薄板である弁プレート９（開閉弁部形成板）に対して打ち抜き加工が施されることにより形成される。各々の上記凹部３１に対応する位置において、弁プレート９には、板厚方向に貫通する湾曲形状のスリット３０が打ち抜かれて形成されている。スリット３０の打ち抜き加工には、例えば、ターレットパンチプレスが用いられる。このスリット３０の内側に囲まれたスプーン型の部位が可動片部２９ｂであり、スリット３０の外側の部位が基部２９ａである。スリット３０の端部同士を結ぶ直線が、基部２９ａと可動片部２９ｂとの境界線３０ａである。上記のような打ち抜き加工が、弁プレート９の各凹部３１に対応する位置ごとに施されることで、各凹部３１に対応する複数の開閉弁部２９が形成される。なお、弁プレート９がスペーサ板７と吸引盤１１との間に挟まれ上盤面１１ａ上に強固に固定されることにより、開閉弁部２９の基部２９ａが、底壁面２７ａに対して強固に固定される。

　開閉弁部２９の可動片部２９ｂが下方への外力を受けると、図４（ｂ）及び図５に示されるように、境界線３０ａを折り目として、基部２９ａに対して可動片部２９ｂが面外方向に弾性的に折れ曲がることができる。そして上記外力を取り除くと、可動片部２９ｂは、弾性的な復元力によって底壁面２７ａと平行な姿勢に戻る。すなわち、可動片部２９ｂは、傾斜壁面３１ａに近接離間する方向に可逆的に変位する。また、上記の境界線３０ａは、傾斜壁面３１ａと底壁面２７ａとの角部３１ｃに沿って位置している。この構成により、開閉弁部２９の可動片部２９ｂが境界線３０ａを折り目として下方に折れ曲がり、可動片部２９ｂが傾斜壁面３１ａ上に密着することができる。ここで、可動片部２９ｂの幅及び長さが適切に設定されることで、傾斜壁面３１ａ上に折れ曲がった可動片部２９ｂが傾斜壁面３１ａ上の吸引口３２ａを完全に塞ぐようになっている。このように、可動片部２９ｂが吸引口３２ａを完全に塞ぐことにより、負圧室４３からの吸引力は吸着孔２５に伝達されなくなる。

　可動片部２９ｂの下面には、傾斜壁面３１ａとの密着性を高めるためのコーティングが施されてもよい。この場合、例えば、弁プレート９の下面全体にコーティングが施されてもよい。なお、開閉弁部２９が形成されている部分も含めて弁プレート９が平板状であるので、弁プレート９の下面全体のコーティング処理も容易である。上記のコーティングの存在により、傾斜壁面３１ａと可動片部２９ｂとの密着性が向上するので吸引口３２ａを通じた空気の漏洩の可能性が低減される。なお、同様の作用効果を奏するためには、傾斜壁面３１ａにコーティングを施してもよい。または、可動片部２９ｂの下面と傾斜壁面３１ａとの双方にコーティングを施してもよい。上記のようなコーティングの例としては、例えば、ウレタンコーティングが挙げられる。

　続いて、開閉弁部２９の機能について説明する。吸着装置１を種々の形状・サイズのワークに対して適用しようとすれば、図１に示されるように、一部の真空吸着部２のみがワークＷに当接し、他の真空吸着部２がワークＷに当接しないといった状況が生じ得る。ワークＷに当接する真空吸着部２においては、負圧室４３からの吸引力が、吸引孔３２、凹部３１、スリット３０、吸引室２７及び吸着孔２５を通じて、ワークＷを吸着面１ａに真空吸着させる。

　その一方、ワークＷに当接しない真空吸着部２においては、空気が吸着孔２５から吸引室２７、スリット３０、凹部３１及び吸引孔３２を通じて負圧室４３に流れ込む。このとき、開閉弁部２９の可動片部２９ｂは、流動する空気で下方に押されて折れ曲がり吸引口３２ａを塞ぐ。そして、図５に示されるように、可動片部２９ｂは、吸引孔３２を通じて負圧室４３側から吸引されることで、傾斜壁面３１ａに押し付けられ、吸引口３２ａを塞いだ状態を維持するので、吸着孔２５からの空気の流入は停止する。

　続いて、上述の吸着装置１による作用効果について説明する。

　この吸着装置１では、吸着孔２５がワークＷに当接した真空吸着部２ではワークＷが吸着面１ａに吸着する一方で、吸着孔２５がワークＷに当接しない真空吸着部２では、開閉弁部２９作用によりの吸引口３２ａが塞がれ、吸着孔２５からの空気の流入は停止する。これにより、吸着装置１では、ワークＷに当接する吸着孔２５からのみ真空吸引が行われ、これ以外の吸着孔２５からの真空吸引は自動的に遮断される。従って、吸着孔２５の一部のみを覆うような形状のワークＷを使用する場合にも、何らの設定を行うことなく、自動的に、ワークＷに覆われた吸着孔２５のみで、ワークＷが吸引される。よって、吸着装置１を種々の形状・サイズのワークに対して適用することができる。特に、図１に示されるように、ワークＷが貫通孔を有するプリント基板等である場合は、上記貫通孔の存在によって、ワークＷに当接しない吸着孔２５が不規則に表れやすいため、吸着装置１への適用が特に好ましい。

　そして、上記の吸引口３２ａを開閉可能とする開閉弁部２９においては、基部２９ａと可動片部２９ｂとが平板状に一体に形成されている。よって、開閉弁部２９の製作では曲げ加工が不要であるので、スプリングバック現象に起因する可動片部２９ｂの変形特性のバラツキも小さく抑えられ、弁の製造上のバラツキを抑制することができる。また、凹部３１は、例えば、ＮＣ加工技術等を用いた切削加工により、吸引盤１１の上盤面１１ａ上に高い精度で形成することができる。このように、開閉弁部２９及び凹部３１の製造上のバラツキが抑えられるので、開閉弁部２９による開閉特性のバラツキが抑えられ、安定した動作が得られる。また、開閉弁部２９が形成された部分を含めて弁プレート９が平板であるので、メンテナンス性も優れている。

　また、開閉弁部２９の可動片部２９ｂを受ける傾斜壁面３１ａは、吸引室２７の底壁面２７ａに対して鈍角の角部３１ｃで交差する傾斜面である。この構成により、開閉弁部２９の基部２９ａに対して可動片部２９ｂが比較的小さい角度で折れ曲がることになる。すなわち、基部２９ａに対する可動片部２９ｂの折れ曲がり角度が比較的小さいので、折れ曲がりの繰り返しによる開閉弁部２９の破損や開閉特性の劣化の可能性を低減することができる。

　本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。また、上述した実施形態に記載されている技術的事項を利用して、以下のような実施例の変形例を構成することも可能である。各実施形態の構成を適宜組み合わせて使用してもよい。

　例えば、実施形態では、積層された吸着板５とスペーサ板７とで吸着盤３が形成されているが、吸着孔２５と吸引室２７とが形成された吸着盤３が一体で形成されてもよい。また、実施形態では、１枚の弁プレート９に対して複数の開閉弁部２９を二次元的に配列させて形成しているが、開閉弁部２９の構成はこれに限定されない。例えば、図６（ａ）に示されるように、開閉弁部６１を一次元に連結してなる１枚の平板状部材５１を準備し、連結された基部２９ａを上盤面１１ａにビス止め等で固定してもよい。また、複数の開閉弁部を連結して形成することも必須ではなく、図６（ｂ）に示されるように、１個の平板状の開閉弁部６２をそれぞれ上盤面１１ａにビス止め等で固定してもよい。

　また、開閉弁部の可動片部２９ｂの形状はスプーン形には限定されず、吸引口３２ａを塞ぐものであればどのような形状であってもよい。例えば、図６（ｃ）に示される開閉弁部６３のように、Ｕ字状のスリット５５で切り取られる可動片部２９ｂを採用してもよい。また、図６（ｄ）に示されるように、短冊状の開閉弁部６４を採用してもよい。また、基部２９ａを上盤面１１ａに固定する方法として、例えば、押さえ部材５７を介して基部２９ａを上盤面１１ａにビス止めしてもよい。なお、図６において、実施形態で説明した構成要素と同一又は同等の構成要素については、図面に同一の符号を付して重複する説明を省略する。

　本発明は、吸着面に設けられた吸着孔を有する複数の真空吸着部によってワークを上記吸着面に真空吸着させる吸着装置に関するものであり、吸引孔を開閉する弁体の製造上のバラツキを抑制するものである。

　１…吸着装置、１ａ…吸着面、２…真空吸着部、３…吸着盤、９…弁プレート（開閉弁部形成板）、１１…吸引盤、１１ａ…上盤面、２５…吸着孔、２７…吸引室、２７ａ…底壁面（吸引室壁面）、２９,６１,６２,６３,６４…開閉弁部、２９ａ…基部、２９ｂ…可動片部、３１…凹部、３１ａ…傾斜壁面（凹部壁面，傾斜面）、３１ｃ…角部、３２…吸引孔、３２ａ…吸引口、４３…負圧室（吸引力発生部）、Ｗ…ワーク。

Claims

　吸着面に設けられた吸着孔を有する複数の真空吸着部によってワークを前記吸着面に真空吸着させる吸着装置であって、
　前記真空吸着部は、
　前記吸着孔に連通された吸引室と、
　前記吸引室を画成する吸引室壁面に設けられた凹部と、
　前記凹部を画成する凹部壁面上に開口する吸引口を有し、前記吸引室を吸引力発生部に連通させる吸引孔と、
　前記吸引口を開閉可能な開閉弁部と、を備え、
　前記開閉弁部は、
　前記凹部の外側の位置において前記吸引室壁面に対して固定される基部と、
　前記基部から前記凹部の前記吸引口側に延出し前記凹部壁面から離間した状態で配置される可動片部と、を有し、
　前記基部と前記可動片部とが平板状に一体に形成されている、吸着装置。
　前記凹部壁面は、前記吸引室壁面に対し鈍角の角部を成して交差する傾斜面を含み、
　前記開閉弁部の前記基部と前記可動片部との境界線が前記角部に沿って存在する、請求項１に記載の吸着装置。
　前記吸着面と複数の前記吸着孔とを有する吸着盤と、
　前記吸着盤から見て前記吸着面とは反対側に配置され、前記吸着盤に対面する盤面上に複数の前記凹部がそれぞれ前記吸着孔に対面する位置に形成されている吸引盤と、
　前記吸引盤の前記盤面上に固定された平板状の部材であり、前記凹部に対応する位置にそれぞれ形成された複数の前記開閉弁部を有する開閉弁部形成板と、を更に備える、請求項１又は２に記載の吸着装置。
　前記凹部壁面、及び前記可動片部の前記凹部壁面側の面のうち少なくとも何れか一方には、他方との密着性を高めるためのコーティングが施されている、請求項１～３の何れか１項に記載の吸着装置。