電気吸盤
【課題】汚染物質に曝されまたは汚染物質をかくまう虞のあるねじ山、裂け目、クラック、凹部、平面またはオリフィスが存在せずかつ気密シールされるため、無菌環境またはクリーン環境で使用できる吸盤組立体を提供することにある。
【解決手段】ハウジング内のアクチュエータを備えた吸盤組立体。ハウジングにはフレキシブル吸盤が連結されている。アクチュエータの移動により、フレキシブル吸盤は少なくとも２つの位置の間を移動される。第１位置では、フレキシブル吸盤は大容積位置に移動する。第２位置では、フレキシブル吸盤は少なくとも中立容積位置に移動する。フレキシブル吸盤は、大容積位置では表面をシールし、中立容積位置では表面から解放される。
【解決手段】ハウジング内のアクチュエータを備えた吸盤組立体。ハウジングにはフレキシブル吸盤が連結されている。アクチュエータの移動により、フレキシブル吸盤は少なくとも２つの位置の間を移動される。第１位置では、フレキシブル吸盤は大容積位置に移動する。第２位置では、フレキシブル吸盤は少なくとも中立容積位置に移動する。フレキシブル吸盤は、大容積位置では表面をシールし、中立容積位置では表面から解放される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は吸盤に関し、より詳しくは、電動による押しのけ容積型吸盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸盤は多くの用途に使用されている。通常、吸盤は空気圧開ループ型であり、吸盤を表面上に吸引させる真空が、ベンチュリを介して発生される。空気は、ベンチュリを通って周囲大気中に排出される。これらの形式の吸盤は、これらの意図する目的にとって満足できるものであるが、クリーンルーム環境、無菌環境等で使用される場合には欠点を有している。したがって、これらの形式のシステムは、排出空気からの汚染物質が、製造される製品に大きい衝撃を与える薬品製造、電子部品製造および食品製造での使用には適していない。したがって、開ループ空気圧を使用することなく真空を吸引できる吸盤を得ることが要望されている。また、吸盤は、汚染の危険無くして殺菌、洗浄および検査できるものでなくてはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明によれば、吸盤の内部から空気を吸引しかつ該空気を排出ポートオリフィスを通して周囲大気中に排出する真空発生器が省略される。本発明は、部品と接触すべき吸盤を提供する。吸盤の内容積が増大されると、吸盤内の圧力レベルは大気圧に対して低下し、吸盤内に真空を発生させて部品を持上げる。吸盤の容積はアクチュエータにより制御される。通常、吸盤は、中心位置と、後退位置すなわち大容積位置と、吸盤から部品を放出する中立位置すなわち負容積位置とを有している。本発明の装置には、汚染物質に曝されまたは汚染物質をかくまう虞のあるねじ山、裂け目、クラック、凹部、平面またはオリフィスが存在しない。本発明の装置は気密シールされるため、無菌環境またはクリーン環境で使用できる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、電気吸盤はハウジングを有し、該ハウジング内には電気アクチュエータが設けられている。ハウジングにはフレキシブル吸盤が連結されている。吸盤は、操作すべき部品の表面と係合できる。吸盤はアクチュエータに連結されており、該アクチュエータの移動により、フレキシブル吸盤は大容積位置と、中立容積位置すなわち負容積位置との間で変形される。大容積位置では、フレキシブル吸盤は、表面をシールして吸盤内に真空を発生し、部品を持上げすなわち操作する。中立容積位置すなわち負容積位置では、フレキシブル吸盤は部品の表面から解放される。フレキシブル吸盤はハウジングにシールされる。アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結された３位置ソレノイドで形成できる。アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結された磁気ラッチ型ソレノイドで形成できる。アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結されたリードスクリュウを備えたサーボモータで形成できる。フレキシブル吸盤は、フレキシブル壁を更に有している。フレキシブル壁は、吸盤の変形を可能にする。アクチュエータは、フレキシブル壁に連結される取付け部を有している。吸盤にはカムレバーが連結され、該カムレバーにはアクチュエータが連結される。
【０００５】
本発明の第２態様によれば、空気圧配管をもたない吸盤は、ハウジングと、該ハウジング内の電気アクチュエータとを有している。吸盤はハウジングに固定されている。吸盤は電気アクチュエータに連結されており、該アクチュエータの移動によりフレキシブル吸盤が大容積位置と中立位置または負容積位置との間で移動できる。大容積位置ではフレキシブル吸盤は、操作すべき部品の表面に当接してシールする。中立位置または負容積位置では、フレキシブル吸盤は表面から解放される。アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結された３位置ソレノイドで形成できる。フレキシブル吸盤はフレキシブル壁を有している。アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結された磁気ラッチ型ソレノイドで形成できる。フレキシブル壁は、フレキシブル吸盤の変形を可能にする。電気アクチュエータはフレキシブル壁に連結される。吸盤はハウジングにシールされ、気密シールを形成する。
【０００６】
本発明の第３態様によれば、吸盤はハウジングを有し、該ハウジング内にはアクチュエータが設けられている。フレキシブル吸盤はハウジングに気密シールされている。アクチュエータは吸盤に連結されており、アクチュエータの移動により、フレキシブル吸盤は大容積位置と、中立容積位置すなわち負容積位置との間で変形される。大容積位置では、フレキシブル吸盤は、部品の表面に当接してシールする。中立容積位置すなわち負容積位置では、フレキシブル吸盤は部品の表面から解放される。アクチュエータは、電気的ソレノイドまたはサーボモータで形成できる。アクチュエータは、閉空気圧アクチュエータで形成できる。フレキシブル吸盤はフレキシブル壁を有している。フレキシブル壁は吸盤の変形を可能にする。アクチュエータは、フレキシブル壁に連結される取付け部を有している。カムレバーは吸盤に連結され、アクチュエータはカムレバーに連結されている。
【０００７】
本発明の他の適用領域は、以下の説明から明らかになるであろう。この要約での説明および特定例は例示のみを目的とし、本発明の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付図面は例示のみを目的とし、いかなる意味においても本発明の範囲を制限するものではない。
【０００９】
【図１】マテリアルハンドリング装置に配置された吸盤組立体を示す斜視図である。
【図２】図１の吸盤組立体を示す側面図である。
【図３】図２の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す断面図である。
【図４】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図３と同様な図面である。
【図５】負容積位置にある吸盤組立体を示す、図３と同様な図面である。
【図６】中立位置にある吸盤組立体を示す、図３と同様な図面である。
【図７】大容積位置にある吸盤組立体を示す断面図である。
【図８】中立位置にある本発明の吸盤組立体の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図８と同様な図面である。
【図１０】他の実施形態の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す断面図である。
【図１１】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図１０と同様な図面である。
【図１２】負容積位置にある吸盤組立体を示す、図１０と同様な図面である。
【図１３】他の実施形態の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す断面図である。
【図１４】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図１３と同様な図面である。
【図１５】負容積位置にある吸盤組立体を示す、図１３と同様な図面である。
【図１６】他の実施形態の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す断面図である。
【図１７】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図１６と同様な図面である。
【図１８】他の実施形態の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す断面図である。
【図１９】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図１８と同様な図面である。
【図２０】他の実施形態の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す斜視図である。
【図２１】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図２０と同様な図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照すると、図１には、マテリアルハンドリング装置２０に固定された吸盤組立体１０が示されている。マテリアルハンドリングシステム２０は、全体的にロボットアームとして設計されている。アームは、ベース２２およびスウィングアーム部分２４を有している。スウィングアーム部分２４は、アームをその経路に沿う種々の位置の回りでスウィングできるようにする１対の部材２６、２８を有している。部材２８は回転軸３０を有している。回転軸３０は、回転中に上下にも移動する。回転軸３０にはアーム端エフェクタ３２が連結されている。アーム端エフェクタ３２は、回転軸３０に連結されるブロック３４を有している。また、ブロック３４を通って軸３６が突出している。軸３６には端部材３８が連結されている。また、端部材３８には吸盤組立体１０が固定されている。かくして、マテリアルハンドリング装置２０は、アーム２４を介して、吸盤組立体１０を、吸盤が部品に取付けられる位置から、吸盤が部品から取外される放出位置へと移動させるようにプログラムされている。
【００１１】
図２〜図５を参照すると、吸盤組立体１０が示されている。吸盤組立体１０は、ハウジング５０と、フレキシブル吸盤５２と、取付けリング５４とを有している。ハウジング５０は全体として直円筒状の形状を有するが、例えば正方形、長方形、楕円形等の種々の筒状にすることができる。フレキシブル吸盤５２は、ハウジング５０に対して全体として気密シールされている。取付けリング５４は、全体的にねじ山が形成された複数のボア５６を有している。ハウジング５０からは、電気接続部５８が突出している。
【００１２】
ハウジング５０は、内部チャンバ６４を形成する壁６２を有している。内部チャンバ６４は、貫通ボア６８を備えた取付け面６６を有している。ハウジングチャンバ６４内には、ソレノイド７０が収容されている。ソレノイド７０は一般に３位置型ソレノイドであり、図３に示すようにソレノイド７０内でソレノイドアーマチャ７２を心出しする心出しスプリング７１を有している。ソレノイド７０は、ソレノイドアーマチャ７２を受入れるボア７４を有している。ソレノイドアーマチャ７２は、フレキシブル吸盤５２に連結する取付けアーマチャ部分７５を有している。吸盤５２は、アーマチャの取付け部分７５に接着またはモールド成形されている。ソレノイド７０には、ワイヤハーネスコネクタ５８に接続されたワイヤを介して電力が供給される。ソレノイド７０は、後述のように、一般にオン／オフ態様で作動する。
【００１３】
フレキシブル吸盤５２は、上方の円筒状部分７６および下方の円錐状部分７８を備えた全体として円錐状の形状を有している。上方の円筒状部分７６はハウジング５０を包囲しかつ該ハウジング５０に対して気密シールされている。かくして、吸盤５２およびハウジング５０は、汚染物質および環境作用に対し外部からシールされる。吸盤チャンバ８２とハウジングチャンバ６４との間には、フレキシブル壁８０が配置されている。吸盤リップ８６は、吸盤１０により操作される表面と接触する。フレキシブル壁８０は、図４に示すようにハウジングチャンバ６４内に変形可能である。ソレノイドアーマチャの取付け部分７５は、フレキシブル壁８０に固定されている。
【００１４】
吸盤組立体１０は、図３に示すように、作動時にソレノイド７０内で中立位置にあるソレノイドアーマチャ７２を有している。この状態では、フレキシブル吸盤５２は、操作すべき部品の表面と接触するように位置決めされる。フレキシブル吸盤５２が部品の表面上に配置される。吸盤リップ８６が表面に接触される。ソレノイド７０を付勢して、ソレノイドアーマチャ７２をソレノイドボア７４内に引き上げる。これにより、フレキシブル壁８０が変形して、ハウジングチャンバ６４内に移動される。吸盤チャンバ８２の変形により、その容積は、図４に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ８２内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ８２内に真空を発生させる。したがって、リップ８６は、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。
【００１５】
部品がその所望位置に移動された後、ソレノイド７０の電力が反転される。これにより、ソレノイドアーマチャ７２がその方向を反転し、アーマチャの取付け部分７５をフレキシブル壁８０に抗して押しやる。これにより、フレキシブル壁８０は、図５に示すように吸盤チャンバ８２を出る。これにより、吸盤チャンバ８２内には負の容積が形成され、部品をフレキシブル吸盤５２から押出す。したがって、ソレノイド７０の電流を単に反転させるだけで、吸盤５２が、第１位置（吸盤チャンバ８２の容積位置の増大により吸盤チャンバ８２内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバ８２が負の容積位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤５２により操作すなわち保持されている部品が該吸盤５２から解放される。
【００１６】
吸盤組立体１０は、ソレノイド７０により高速で作動および制御される。吸盤組立体１０には、汚染物質に曝されまたは汚染物質をかくまう虞のあるねじ山、裂け目、クラック、凹部、平面またはオリフィスが全く存在しない。したがって、吸盤組立体１０は、容易に洗浄しかつクリーンにできる。ソレノイド７０は電気により作動されるため、吸盤組立体１０には空気圧配管は不要である。したがって、吸盤組立体１０は、容易に殺菌し、クリーンにしかつ検査できる。かくして吸盤組立体１０は、汚染物質が存在しないことを必要としかつ装置全体の洗浄を必要とする食品加工産業での使用に容易に供することができる。また、本発明の吸盤組立体１０は、クリーンルーム環境並びに薬品および電子部品製造産業でも使用できる。
【００１７】
図６および図７を参照すると、図２〜図５に示したものと同様な吸盤組立体が示されている。両者の吸盤組立体間の相違点はソレノイド７０’にある。ここで、ソレノイド７０’は、該ソレノイド７０’のソレノイド孔を図６に示すように心出しする心出しスプリング７１を備えた２位置ソレノイドである。ソレノイドの残部は、同じ参照番号で示しかつ前述したものと同じである。ソレノイドは次のように作動する。
【００１８】
吸盤組立体は、図６に示すように、作動時にソレノイド７０’内で中立位置にあるソレノイドアーマチャ７２を有している。この状態では、フレキシブル吸盤５２は、操作すべき部品の表面と接触するように位置決めされる。フレキシブル吸盤５２が部品の表面上に配置される。吸盤リップ８６が表面に接触される。フレキシブル吸盤は、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有している。ソレノイド７０’を付勢して、ソレノイドアーマチャ７２をソレノイドボア７４内に引き上げる。これにより、フレキシブル壁８０が変形して、図７に示すようにハウジングチャンバ６４内に移動される。これにより、吸盤チャンバ８２が変形される。吸盤チャンバ８２の変形により、その容積は、図７に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ８２内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ８２内に真空を発生させる。したがって、リップ８６は、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。
【００１９】
部品がその所望位置に移動された後、ソレノイドの電力が遮断される。これにより、ソレノイドアーマチャ７２がスプリング７１によりその方向を反転する。これにより、フレキシブル吸盤５２が、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有するスタート位置に戻される。次に、フレキシブル吸盤５２が部品から取外される。したがって、ソレノイドをオン／オフすることにより、吸盤が第１位置（吸盤チャンバの容積位置の増大により吸盤内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバがそのスタート容積位置、ゼロ容積または中立容積位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤５２により操作すなわち保持されている部品が該吸盤５２から解放される。
【００２０】
図８および図９を参照すると、他の実施形態が示されている。図８および図９の実施形態は、ソレノイドが異なっているが図３および図４の実施形態と同様である。したがって、実質的に同じ機能を有する同じ部品は同じ参照番号で示されている。
【００２１】
この実施形態では、相違点は、ソレノイド１７０が磁気ラッチ型ソレノイドである点にある。したがって、大容積位置では、ソレノイドアーマチャ７２は、後述のように所定位置に磁気的に保持される。ソレノイド１７０はマグネット１７２を有し、一方、ソレノイドアーマチャは環状マグネット１７４を有している。ここではマグネット１７２、１７４が環状すなわちリング状であるとして示されているが、任意形状のマグネットを使用できる。
【００２２】
吸盤組立体１０は、作動時に、図８に示すように付勢位置にあるソレノイドアーマチャ７２を有している。この状態では、フレキシブル吸盤は、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有している。吸盤リップ８６は、部品の表面と接触した状態にある。ソレノイド１７０への給電が除勢されると、ソレノイドマグネット１７２は、磁気吸引力により、ソレノイドアーマチャマグネット１７４をソレノイドボア７４内に吸引する。これにより、フレキシブル壁８０が変形して、ハウジングチャンバ６４内に移動される。したがって、吸盤チャンバ８２が変形される。吸盤チャンバ８２の変形により、その容積は、図９に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ８２内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ８２内に真空を発生させる。したがって、リップ８６は、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。
【００２３】
部品がその所望位置に移動された後、ソレノイド１７０の電力が再び付勢される。これにより、ソレノイドアーマチャ７２がその方向を反転し、フレキシブル吸盤５２をその中立容積位置すなわちスタート容積位置に戻す。したがって、ソレノイド１７０の付勢および除勢を行うことにより、吸盤５２が、第１位置（吸盤チャンバ８２の容積位置の増大により吸盤チャンバ内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバがスタート容積位置、ゼロ容積位置または中立容積位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤により操作すなわち保持されている部品が該吸盤から解放される。
【００２４】
図１０〜図１２を参照すると、他の実施形態が示されている。図１０〜図１２では、ソレノイドがサーボモータで置換されている。しかしながら、図２〜図５の実施形態における部品と同じ機能を有する部位は、図１０〜図１２においても同じ参照番号で示されている。
【００２５】
図１０〜図１２を参照すると、ハウジング５０内にサーボモータ２００が配置されている。サーボモータは、これから延びているねじ軸２０２を有している。ねじ軸２０２は、フレキシブル吸盤５２に連結された取付け部２０４を有している。サーボモータ２００は、該サーボモータへの３つの簡単な入力信号により到達できる、予めプログラムされた３つの位置を有している。信号は、前述のように、スタート容積、ゼロ容積または中立容積位置（図１０）、大容積位置（図１１）および負容積位置（図１２）に対応する。
【００２６】
フレキシブル吸盤は、作動時に、操作すべき部品の表面に接触するように位置決めされる。吸盤リップ８６が表面に接触する。ここで、フレキシブル吸盤５２は、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有している。サーボモータ２００が付勢される。これにより、ねじ軸２０２がサーボモータ２００内に引き上げられる。これにより、フレキシブル壁８０が変形して、ハウジングチャンバ６４内に移動される。したがって、吸盤チャンバ８２が変形される。吸盤チャンバ８２の変形により、その容積は、図１１に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ８２内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ８２内に真空を発生させる。したがって、リップ８６は、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。
【００２７】
部品がその所望位置に移動された後、サーボモータ２００には再び給電される。これにより、軸２０２がその方向を反転し、取付け部２０４をフレキシブル壁８０に抗して押しやる。これにより、フレキシブル壁８０は、図１２に示すように吸盤チャンバ８２を出る。これにより、吸盤チャンバ８２内には負の容積が形成され、部品をフレキシブル吸盤５２から押出す。したがって、サーボモータ２００を単に反転させるだけで、吸盤５２が、第１位置（吸盤チャンバの容積位置の増大により吸盤チャンバ内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバが負の位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤により操作すなわち保持されている部品が該吸盤から解放される。
【００２８】
また、サーボモータ２００には、予めプログラムされた２つの位置をもたせることもできる。この場合、サーボモータは、図１０および図１１に示すように作動する。したがって、吸盤５２は、前述のように、スタート容積、ゼロ容積または中立容積と、大容積との間で作動する。
【００２９】
図１３〜図１５は本発明の他の実施形態を示し、ここには、閉ループ空気圧型のアクチュエータが示されている。
【００３０】
アクチュエータ３００はハウジング３０２を有している。ハウジング３０２は、入口３０６および出口３０８を備えたチャンバ３０４を有している。入口３０６および出口３０８には空気圧ホース３１０が連結されている。ハウジングチャンバ３０４内には、ピストン３１４および該ピストン３１４に取付けられた軸３１６を含むピストン組立体３１２が配置されている。軸３１６の他端部には、吸盤３２０に連結された取付け部３１８が設けられている。シール３２２、３２４が、チャンバ３０４内のピストン組立体３１２をシールしている。ピストン３１４の両側にはスプリング３２６、３２８が配置されている。これらのスプリング３２６、３２８は、アクチュエータ３００内に圧力が存在しないときにピストン３１４を中立位置に維持する。また、スプリング３２６、３２８は、位置間でのピストン３１４の移動を補助する。
【００３１】
吸盤３２０は、ハウジング３０２に対して接合またはモールド成形され、かつ気密シールされている。フレキシブル吸盤３２０は、上方部分３３０および下方部分３３２を備えた全体として円錐状の形状を有している。上方部分３３０はハウジング３０２を包囲しかつ該ハウジングに対して気密シールされている。吸盤チャンバ３３６とハウジングチャンバ３３８との間にはフレキシブル壁３３４が配置されている。吸盤リップ３４０が、吸盤組立体１０により操作すべき表面に接触する。フレキシブル壁３３４は、図１４に示すようにハウジングチャンバ３３８内に変形可能である。変形可能なフレキシブル壁は、吸盤チャンバ３３６内に吸引力を発生させることができる。フレキシブル壁３３４は、取付け部３１８に連結されている。
【００３２】
吸盤組立体１０は、作動時に、図１３に示すように中立位置にあるアクチュエータ３００を有している。ここで、フレキシブル吸盤３２０は、操作すべき部品の表面に接触するように配置される。フレキシブル吸盤３２０は表面上に位置決めされる。吸盤リップ３４０が表面に接触する。ここで、フレキシブル吸盤３２０は、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有している。空気が付勢されて、チャンバ３０４の下方部分内の流体圧力を増大させる。これにより、ピストン３１４が上方に移動し、フレキシブル壁３３４が変形して、ハウジングチャンバ３３８内に移動される。これにより、吸盤チャンバ３３６が変形される。吸盤チャンバ３３６の変形により、その容積は、図１４に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ３３６内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ３３６内に真空を発生させる。したがって、リップ３４０が、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。スプリング３２６がハウジング３０２内で収縮すると、スプリング３２８が伸長する。
【００３３】
部品がその所望位置に移動された後、チャンバ３０４の上方部分内の流体圧力が増大される。これにより、ピストン組立体３１２がその方向を反転し、取付け部３１８をフレキシブル壁３３４に抗して押しやる。これにより、フレキシブル壁３３４は、図１５に示すように吸盤チャンバ３３６を出る。これにより、吸盤チャンバ３３６内には負の容積が形成され、部品をフレキシブル吸盤３２０から押出す。したがって、単に流体圧力を増減させるだけで、吸盤３２０が、第１位置（吸盤チャンバの容積位置の増大により吸盤チャンバ３３６内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバ３３６が負の容積位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤３２０により操作すなわち保持されている部品が該吸盤から解放される。
【００３４】
また、吸盤３２０を、図１３に示す第１位置から図１４に示す第２位置に移動させ、かつ図１３に示す第１位置に戻るように作動させて、前述のような位置間を移動させることができる。
【００３５】
図１６および図１７を参照すると、ここにはパンケーキ型の流体アクチュエータが示されている。アクチュエータ４００は、チャンバ４０４を備えたハウジング４０２を有している。入口４０６および出口４０８は、流体がホース４１０を介してチャンバ４０４内に流入することを可能にしている。チャンバ４０４にはピストン組立体４１２が示されている。ピストン組立体４１２は、ピストン４１４およびピストン軸４１６を有している。ピストン軸４１６は、吸盤３２０に固定される取付け部材４１８を有している。シール４２２、４２４が、チャンバ４０４内のピストン組立体４１２をシールしている。この場合には、アクチュエータを、図１７に示す大容積位置および図１６に示す中立位置すなわちゼロ位置に保持するのに流体圧力が必要とされる。吸盤３２０は、前述の吸盤と同様である。
【００３６】
吸盤組立体１０は、作動時に、図１６に示すように中立位置にある。ここで、フレキシブル吸盤３２０は、操作すべき部品の表面に接触するように配置される。フレキシブル吸盤３２０は表面上に位置決めされる。吸盤リップ３４０が表面に接触する。ここで、フレキシブル吸盤３２０は、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有している。流体圧力は増大され、出口４０８を通ってチャンバ４０４の底部内に流入する。これにより、フレキシブル壁３３４が変形して、ハウジングチャンバ３３８内に移動される。これにより、吸盤チャンバ３３６が変形される。吸盤チャンバ３３６の変形により、その容積は、図１７に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ３３６内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ３３６内に真空を発生させる。したがって、リップ３４０が、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。
【００３７】
部品がその所望位置に移動された後、空気圧力が反転される。これにより、チャンバ４０４の上方部分内の空気圧力が増大され、ピストン組立体４１２を中立位置に戻す。したがって、吸盤３２０は、第１位置（吸盤チャンバの容積位置の増大により吸盤チャンバ３３６内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバ３３６が中立位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤３２０により操作すなわち保持されている部品が該吸盤から解放される。また、ピストン組立体は、フレキシブル壁３３４が吸盤チャンバ３３６から出るように操作される。この場合、前述のように、吸盤チャンバ３３６内には負の容積が形成される。
【００３８】
図１８および図１９には他の実施形態が開示されており、ここには、パンケーキ型単動スプリング戻りシリンダが示されている。この実施形態と図１６および図１７の実施形態との相違は、戻りスプリング４３０が設けられかつ出口４０８が省略されていることである。戻りスプリング４３０は、入口４０６に流入する流体圧力を遮断させ、スプリング４３０が伸長できるようにする。これにより、吸盤３２０が、図１９に示すようにその正圧位置に移動する。かくして、アクチュエータ４００は図１６および図１７のアクチュエータと同様に機能し、スプリングはチャンバの下方部分内の流体圧力に取って代わり、ピストン組立体４１２を上方に移動させ、これにより、吸盤チャンバ３３６は図１９に示すようにその容積が２倍から３倍に増大する。
【００３９】
流体圧力は、再びチャンバ４０４の上方部分内に流入する。これにより、ピストン組立体４１２は、図１８に示す中立位置に戻される。かくして吸盤チャンバ３３６は、フレキシブル吸盤３２０により操作すなわち保持された部品が該吸盤から解放される中立位置に移動される。
【００４０】
図２０および図２１には他の実施形態が示されており、ここでは、吸盤組立体５００がハウジング５０２を有し、該ハウジング５０２はこれに気密シールされた吸盤５０４を備えている。吸盤５０４は、前述のようにしてカムレバー５０６に連結されている。アクチュエータ５１０は、ソレノイド型電気アクチュエータまたは空気圧ロータリアクチュエータで形成できる。いずれの場合でも、アクチュエータ５１０から軸５１２が延びている。軸５１２は１対のストップ５１４、５１６を有し、これらのストップの間に軸５１２の一部が存在する。レバー５０６は、両ストップ５１４、５１６間に嵌合するヨーク５１８を有している。軸５１２はアクチュエータ５１０から出入りして、吸盤５０４を前述のように中立容積位置と正容積位置との間で移動させる。また、別のハウジング（図示せず）がアクチュエータ５１０およびレバー５０６をカバーし、このハウジングは、レバー５０６およびアクチュエータ５１０をシールしかつ保護すべくハウジング５０２に連結されている。
【００４１】
本発明の上記説明は本質の単なる例示であり、したがって、本発明の本旨から逸脱しない種々の変更は本発明に包含されるものである。そのような変更は、本発明の精神および範囲から逸脱しないものと考えるべきである。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 吸盤組立体
５２ フレキシブル吸盤
７０ ソレノイド
７２ ソレノイドアーマチャ
７５ アーマチャの取付け部
８０ フレキシブル壁
８２ 吸盤チャンバ
８６ 吸盤リップ
２０２ ねじ軸
３１４、４１４ ピストン
３１６、４１６ ピストン軸
５１０ アクチュエータ
５０６ カムレバー
【技術分野】
【０００１】
本発明は吸盤に関し、より詳しくは、電動による押しのけ容積型吸盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸盤は多くの用途に使用されている。通常、吸盤は空気圧開ループ型であり、吸盤を表面上に吸引させる真空が、ベンチュリを介して発生される。空気は、ベンチュリを通って周囲大気中に排出される。これらの形式の吸盤は、これらの意図する目的にとって満足できるものであるが、クリーンルーム環境、無菌環境等で使用される場合には欠点を有している。したがって、これらの形式のシステムは、排出空気からの汚染物質が、製造される製品に大きい衝撃を与える薬品製造、電子部品製造および食品製造での使用には適していない。したがって、開ループ空気圧を使用することなく真空を吸引できる吸盤を得ることが要望されている。また、吸盤は、汚染の危険無くして殺菌、洗浄および検査できるものでなくてはならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明によれば、吸盤の内部から空気を吸引しかつ該空気を排出ポートオリフィスを通して周囲大気中に排出する真空発生器が省略される。本発明は、部品と接触すべき吸盤を提供する。吸盤の内容積が増大されると、吸盤内の圧力レベルは大気圧に対して低下し、吸盤内に真空を発生させて部品を持上げる。吸盤の容積はアクチュエータにより制御される。通常、吸盤は、中心位置と、後退位置すなわち大容積位置と、吸盤から部品を放出する中立位置すなわち負容積位置とを有している。本発明の装置には、汚染物質に曝されまたは汚染物質をかくまう虞のあるねじ山、裂け目、クラック、凹部、平面またはオリフィスが存在しない。本発明の装置は気密シールされるため、無菌環境またはクリーン環境で使用できる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様によれば、電気吸盤はハウジングを有し、該ハウジング内には電気アクチュエータが設けられている。ハウジングにはフレキシブル吸盤が連結されている。吸盤は、操作すべき部品の表面と係合できる。吸盤はアクチュエータに連結されており、該アクチュエータの移動により、フレキシブル吸盤は大容積位置と、中立容積位置すなわち負容積位置との間で変形される。大容積位置では、フレキシブル吸盤は、表面をシールして吸盤内に真空を発生し、部品を持上げすなわち操作する。中立容積位置すなわち負容積位置では、フレキシブル吸盤は部品の表面から解放される。フレキシブル吸盤はハウジングにシールされる。アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結された３位置ソレノイドで形成できる。アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結された磁気ラッチ型ソレノイドで形成できる。アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結されたリードスクリュウを備えたサーボモータで形成できる。フレキシブル吸盤は、フレキシブル壁を更に有している。フレキシブル壁は、吸盤の変形を可能にする。アクチュエータは、フレキシブル壁に連結される取付け部を有している。吸盤にはカムレバーが連結され、該カムレバーにはアクチュエータが連結される。
【０００５】
本発明の第２態様によれば、空気圧配管をもたない吸盤は、ハウジングと、該ハウジング内の電気アクチュエータとを有している。吸盤はハウジングに固定されている。吸盤は電気アクチュエータに連結されており、該アクチュエータの移動によりフレキシブル吸盤が大容積位置と中立位置または負容積位置との間で移動できる。大容積位置ではフレキシブル吸盤は、操作すべき部品の表面に当接してシールする。中立位置または負容積位置では、フレキシブル吸盤は表面から解放される。アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結された３位置ソレノイドで形成できる。フレキシブル吸盤はフレキシブル壁を有している。アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結された磁気ラッチ型ソレノイドで形成できる。フレキシブル壁は、フレキシブル吸盤の変形を可能にする。電気アクチュエータはフレキシブル壁に連結される。吸盤はハウジングにシールされ、気密シールを形成する。
【０００６】
本発明の第３態様によれば、吸盤はハウジングを有し、該ハウジング内にはアクチュエータが設けられている。フレキシブル吸盤はハウジングに気密シールされている。アクチュエータは吸盤に連結されており、アクチュエータの移動により、フレキシブル吸盤は大容積位置と、中立容積位置すなわち負容積位置との間で変形される。大容積位置では、フレキシブル吸盤は、部品の表面に当接してシールする。中立容積位置すなわち負容積位置では、フレキシブル吸盤は部品の表面から解放される。アクチュエータは、電気的ソレノイドまたはサーボモータで形成できる。アクチュエータは、閉空気圧アクチュエータで形成できる。フレキシブル吸盤はフレキシブル壁を有している。フレキシブル壁は吸盤の変形を可能にする。アクチュエータは、フレキシブル壁に連結される取付け部を有している。カムレバーは吸盤に連結され、アクチュエータはカムレバーに連結されている。
【０００７】
本発明の他の適用領域は、以下の説明から明らかになるであろう。この要約での説明および特定例は例示のみを目的とし、本発明の範囲を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
添付図面は例示のみを目的とし、いかなる意味においても本発明の範囲を制限するものではない。
【０００９】
【図１】マテリアルハンドリング装置に配置された吸盤組立体を示す斜視図である。
【図２】図１の吸盤組立体を示す側面図である。
【図３】図２の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す断面図である。
【図４】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図３と同様な図面である。
【図５】負容積位置にある吸盤組立体を示す、図３と同様な図面である。
【図６】中立位置にある吸盤組立体を示す、図３と同様な図面である。
【図７】大容積位置にある吸盤組立体を示す断面図である。
【図８】中立位置にある本発明の吸盤組立体の他の実施形態を示す断面図である。
【図９】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図８と同様な図面である。
【図１０】他の実施形態の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す断面図である。
【図１１】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図１０と同様な図面である。
【図１２】負容積位置にある吸盤組立体を示す、図１０と同様な図面である。
【図１３】他の実施形態の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す断面図である。
【図１４】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図１３と同様な図面である。
【図１５】負容積位置にある吸盤組立体を示す、図１３と同様な図面である。
【図１６】他の実施形態の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す断面図である。
【図１７】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図１６と同様な図面である。
【図１８】他の実施形態の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す断面図である。
【図１９】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図１８と同様な図面である。
【図２０】他の実施形態の吸盤組立体が中立位置にあるところを示す斜視図である。
【図２１】大容積位置にある吸盤組立体を示す、図２０と同様な図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照すると、図１には、マテリアルハンドリング装置２０に固定された吸盤組立体１０が示されている。マテリアルハンドリングシステム２０は、全体的にロボットアームとして設計されている。アームは、ベース２２およびスウィングアーム部分２４を有している。スウィングアーム部分２４は、アームをその経路に沿う種々の位置の回りでスウィングできるようにする１対の部材２６、２８を有している。部材２８は回転軸３０を有している。回転軸３０は、回転中に上下にも移動する。回転軸３０にはアーム端エフェクタ３２が連結されている。アーム端エフェクタ３２は、回転軸３０に連結されるブロック３４を有している。また、ブロック３４を通って軸３６が突出している。軸３６には端部材３８が連結されている。また、端部材３８には吸盤組立体１０が固定されている。かくして、マテリアルハンドリング装置２０は、アーム２４を介して、吸盤組立体１０を、吸盤が部品に取付けられる位置から、吸盤が部品から取外される放出位置へと移動させるようにプログラムされている。
【００１１】
図２〜図５を参照すると、吸盤組立体１０が示されている。吸盤組立体１０は、ハウジング５０と、フレキシブル吸盤５２と、取付けリング５４とを有している。ハウジング５０は全体として直円筒状の形状を有するが、例えば正方形、長方形、楕円形等の種々の筒状にすることができる。フレキシブル吸盤５２は、ハウジング５０に対して全体として気密シールされている。取付けリング５４は、全体的にねじ山が形成された複数のボア５６を有している。ハウジング５０からは、電気接続部５８が突出している。
【００１２】
ハウジング５０は、内部チャンバ６４を形成する壁６２を有している。内部チャンバ６４は、貫通ボア６８を備えた取付け面６６を有している。ハウジングチャンバ６４内には、ソレノイド７０が収容されている。ソレノイド７０は一般に３位置型ソレノイドであり、図３に示すようにソレノイド７０内でソレノイドアーマチャ７２を心出しする心出しスプリング７１を有している。ソレノイド７０は、ソレノイドアーマチャ７２を受入れるボア７４を有している。ソレノイドアーマチャ７２は、フレキシブル吸盤５２に連結する取付けアーマチャ部分７５を有している。吸盤５２は、アーマチャの取付け部分７５に接着またはモールド成形されている。ソレノイド７０には、ワイヤハーネスコネクタ５８に接続されたワイヤを介して電力が供給される。ソレノイド７０は、後述のように、一般にオン／オフ態様で作動する。
【００１３】
フレキシブル吸盤５２は、上方の円筒状部分７６および下方の円錐状部分７８を備えた全体として円錐状の形状を有している。上方の円筒状部分７６はハウジング５０を包囲しかつ該ハウジング５０に対して気密シールされている。かくして、吸盤５２およびハウジング５０は、汚染物質および環境作用に対し外部からシールされる。吸盤チャンバ８２とハウジングチャンバ６４との間には、フレキシブル壁８０が配置されている。吸盤リップ８６は、吸盤１０により操作される表面と接触する。フレキシブル壁８０は、図４に示すようにハウジングチャンバ６４内に変形可能である。ソレノイドアーマチャの取付け部分７５は、フレキシブル壁８０に固定されている。
【００１４】
吸盤組立体１０は、図３に示すように、作動時にソレノイド７０内で中立位置にあるソレノイドアーマチャ７２を有している。この状態では、フレキシブル吸盤５２は、操作すべき部品の表面と接触するように位置決めされる。フレキシブル吸盤５２が部品の表面上に配置される。吸盤リップ８６が表面に接触される。ソレノイド７０を付勢して、ソレノイドアーマチャ７２をソレノイドボア７４内に引き上げる。これにより、フレキシブル壁８０が変形して、ハウジングチャンバ６４内に移動される。吸盤チャンバ８２の変形により、その容積は、図４に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ８２内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ８２内に真空を発生させる。したがって、リップ８６は、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。
【００１５】
部品がその所望位置に移動された後、ソレノイド７０の電力が反転される。これにより、ソレノイドアーマチャ７２がその方向を反転し、アーマチャの取付け部分７５をフレキシブル壁８０に抗して押しやる。これにより、フレキシブル壁８０は、図５に示すように吸盤チャンバ８２を出る。これにより、吸盤チャンバ８２内には負の容積が形成され、部品をフレキシブル吸盤５２から押出す。したがって、ソレノイド７０の電流を単に反転させるだけで、吸盤５２が、第１位置（吸盤チャンバ８２の容積位置の増大により吸盤チャンバ８２内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバ８２が負の容積位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤５２により操作すなわち保持されている部品が該吸盤５２から解放される。
【００１６】
吸盤組立体１０は、ソレノイド７０により高速で作動および制御される。吸盤組立体１０には、汚染物質に曝されまたは汚染物質をかくまう虞のあるねじ山、裂け目、クラック、凹部、平面またはオリフィスが全く存在しない。したがって、吸盤組立体１０は、容易に洗浄しかつクリーンにできる。ソレノイド７０は電気により作動されるため、吸盤組立体１０には空気圧配管は不要である。したがって、吸盤組立体１０は、容易に殺菌し、クリーンにしかつ検査できる。かくして吸盤組立体１０は、汚染物質が存在しないことを必要としかつ装置全体の洗浄を必要とする食品加工産業での使用に容易に供することができる。また、本発明の吸盤組立体１０は、クリーンルーム環境並びに薬品および電子部品製造産業でも使用できる。
【００１７】
図６および図７を参照すると、図２〜図５に示したものと同様な吸盤組立体が示されている。両者の吸盤組立体間の相違点はソレノイド７０’にある。ここで、ソレノイド７０’は、該ソレノイド７０’のソレノイド孔を図６に示すように心出しする心出しスプリング７１を備えた２位置ソレノイドである。ソレノイドの残部は、同じ参照番号で示しかつ前述したものと同じである。ソレノイドは次のように作動する。
【００１８】
吸盤組立体は、図６に示すように、作動時にソレノイド７０’内で中立位置にあるソレノイドアーマチャ７２を有している。この状態では、フレキシブル吸盤５２は、操作すべき部品の表面と接触するように位置決めされる。フレキシブル吸盤５２が部品の表面上に配置される。吸盤リップ８６が表面に接触される。フレキシブル吸盤は、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有している。ソレノイド７０’を付勢して、ソレノイドアーマチャ７２をソレノイドボア７４内に引き上げる。これにより、フレキシブル壁８０が変形して、図７に示すようにハウジングチャンバ６４内に移動される。これにより、吸盤チャンバ８２が変形される。吸盤チャンバ８２の変形により、その容積は、図７に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ８２内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ８２内に真空を発生させる。したがって、リップ８６は、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。
【００１９】
部品がその所望位置に移動された後、ソレノイドの電力が遮断される。これにより、ソレノイドアーマチャ７２がスプリング７１によりその方向を反転する。これにより、フレキシブル吸盤５２が、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有するスタート位置に戻される。次に、フレキシブル吸盤５２が部品から取外される。したがって、ソレノイドをオン／オフすることにより、吸盤が第１位置（吸盤チャンバの容積位置の増大により吸盤内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバがそのスタート容積位置、ゼロ容積または中立容積位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤５２により操作すなわち保持されている部品が該吸盤５２から解放される。
【００２０】
図８および図９を参照すると、他の実施形態が示されている。図８および図９の実施形態は、ソレノイドが異なっているが図３および図４の実施形態と同様である。したがって、実質的に同じ機能を有する同じ部品は同じ参照番号で示されている。
【００２１】
この実施形態では、相違点は、ソレノイド１７０が磁気ラッチ型ソレノイドである点にある。したがって、大容積位置では、ソレノイドアーマチャ７２は、後述のように所定位置に磁気的に保持される。ソレノイド１７０はマグネット１７２を有し、一方、ソレノイドアーマチャは環状マグネット１７４を有している。ここではマグネット１７２、１７４が環状すなわちリング状であるとして示されているが、任意形状のマグネットを使用できる。
【００２２】
吸盤組立体１０は、作動時に、図８に示すように付勢位置にあるソレノイドアーマチャ７２を有している。この状態では、フレキシブル吸盤は、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有している。吸盤リップ８６は、部品の表面と接触した状態にある。ソレノイド１７０への給電が除勢されると、ソレノイドマグネット１７２は、磁気吸引力により、ソレノイドアーマチャマグネット１７４をソレノイドボア７４内に吸引する。これにより、フレキシブル壁８０が変形して、ハウジングチャンバ６４内に移動される。したがって、吸盤チャンバ８２が変形される。吸盤チャンバ８２の変形により、その容積は、図９に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ８２内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ８２内に真空を発生させる。したがって、リップ８６は、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。
【００２３】
部品がその所望位置に移動された後、ソレノイド１７０の電力が再び付勢される。これにより、ソレノイドアーマチャ７２がその方向を反転し、フレキシブル吸盤５２をその中立容積位置すなわちスタート容積位置に戻す。したがって、ソレノイド１７０の付勢および除勢を行うことにより、吸盤５２が、第１位置（吸盤チャンバ８２の容積位置の増大により吸盤チャンバ内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバがスタート容積位置、ゼロ容積位置または中立容積位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤により操作すなわち保持されている部品が該吸盤から解放される。
【００２４】
図１０〜図１２を参照すると、他の実施形態が示されている。図１０〜図１２では、ソレノイドがサーボモータで置換されている。しかしながら、図２〜図５の実施形態における部品と同じ機能を有する部位は、図１０〜図１２においても同じ参照番号で示されている。
【００２５】
図１０〜図１２を参照すると、ハウジング５０内にサーボモータ２００が配置されている。サーボモータは、これから延びているねじ軸２０２を有している。ねじ軸２０２は、フレキシブル吸盤５２に連結された取付け部２０４を有している。サーボモータ２００は、該サーボモータへの３つの簡単な入力信号により到達できる、予めプログラムされた３つの位置を有している。信号は、前述のように、スタート容積、ゼロ容積または中立容積位置（図１０）、大容積位置（図１１）および負容積位置（図１２）に対応する。
【００２６】
フレキシブル吸盤は、作動時に、操作すべき部品の表面に接触するように位置決めされる。吸盤リップ８６が表面に接触する。ここで、フレキシブル吸盤５２は、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有している。サーボモータ２００が付勢される。これにより、ねじ軸２０２がサーボモータ２００内に引き上げられる。これにより、フレキシブル壁８０が変形して、ハウジングチャンバ６４内に移動される。したがって、吸盤チャンバ８２が変形される。吸盤チャンバ８２の変形により、その容積は、図１１に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ８２内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ８２内に真空を発生させる。したがって、リップ８６は、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。
【００２７】
部品がその所望位置に移動された後、サーボモータ２００には再び給電される。これにより、軸２０２がその方向を反転し、取付け部２０４をフレキシブル壁８０に抗して押しやる。これにより、フレキシブル壁８０は、図１２に示すように吸盤チャンバ８２を出る。これにより、吸盤チャンバ８２内には負の容積が形成され、部品をフレキシブル吸盤５２から押出す。したがって、サーボモータ２００を単に反転させるだけで、吸盤５２が、第１位置（吸盤チャンバの容積位置の増大により吸盤チャンバ内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバが負の位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤により操作すなわち保持されている部品が該吸盤から解放される。
【００２８】
また、サーボモータ２００には、予めプログラムされた２つの位置をもたせることもできる。この場合、サーボモータは、図１０および図１１に示すように作動する。したがって、吸盤５２は、前述のように、スタート容積、ゼロ容積または中立容積と、大容積との間で作動する。
【００２９】
図１３〜図１５は本発明の他の実施形態を示し、ここには、閉ループ空気圧型のアクチュエータが示されている。
【００３０】
アクチュエータ３００はハウジング３０２を有している。ハウジング３０２は、入口３０６および出口３０８を備えたチャンバ３０４を有している。入口３０６および出口３０８には空気圧ホース３１０が連結されている。ハウジングチャンバ３０４内には、ピストン３１４および該ピストン３１４に取付けられた軸３１６を含むピストン組立体３１２が配置されている。軸３１６の他端部には、吸盤３２０に連結された取付け部３１８が設けられている。シール３２２、３２４が、チャンバ３０４内のピストン組立体３１２をシールしている。ピストン３１４の両側にはスプリング３２６、３２８が配置されている。これらのスプリング３２６、３２８は、アクチュエータ３００内に圧力が存在しないときにピストン３１４を中立位置に維持する。また、スプリング３２６、３２８は、位置間でのピストン３１４の移動を補助する。
【００３１】
吸盤３２０は、ハウジング３０２に対して接合またはモールド成形され、かつ気密シールされている。フレキシブル吸盤３２０は、上方部分３３０および下方部分３３２を備えた全体として円錐状の形状を有している。上方部分３３０はハウジング３０２を包囲しかつ該ハウジングに対して気密シールされている。吸盤チャンバ３３６とハウジングチャンバ３３８との間にはフレキシブル壁３３４が配置されている。吸盤リップ３４０が、吸盤組立体１０により操作すべき表面に接触する。フレキシブル壁３３４は、図１４に示すようにハウジングチャンバ３３８内に変形可能である。変形可能なフレキシブル壁は、吸盤チャンバ３３６内に吸引力を発生させることができる。フレキシブル壁３３４は、取付け部３１８に連結されている。
【００３２】
吸盤組立体１０は、作動時に、図１３に示すように中立位置にあるアクチュエータ３００を有している。ここで、フレキシブル吸盤３２０は、操作すべき部品の表面に接触するように配置される。フレキシブル吸盤３２０は表面上に位置決めされる。吸盤リップ３４０が表面に接触する。ここで、フレキシブル吸盤３２０は、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有している。空気が付勢されて、チャンバ３０４の下方部分内の流体圧力を増大させる。これにより、ピストン３１４が上方に移動し、フレキシブル壁３３４が変形して、ハウジングチャンバ３３８内に移動される。これにより、吸盤チャンバ３３６が変形される。吸盤チャンバ３３６の変形により、その容積は、図１４に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ３３６内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ３３６内に真空を発生させる。したがって、リップ３４０が、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。スプリング３２６がハウジング３０２内で収縮すると、スプリング３２８が伸長する。
【００３３】
部品がその所望位置に移動された後、チャンバ３０４の上方部分内の流体圧力が増大される。これにより、ピストン組立体３１２がその方向を反転し、取付け部３１８をフレキシブル壁３３４に抗して押しやる。これにより、フレキシブル壁３３４は、図１５に示すように吸盤チャンバ３３６を出る。これにより、吸盤チャンバ３３６内には負の容積が形成され、部品をフレキシブル吸盤３２０から押出す。したがって、単に流体圧力を増減させるだけで、吸盤３２０が、第１位置（吸盤チャンバの容積位置の増大により吸盤チャンバ３３６内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバ３３６が負の容積位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤３２０により操作すなわち保持されている部品が該吸盤から解放される。
【００３４】
また、吸盤３２０を、図１３に示す第１位置から図１４に示す第２位置に移動させ、かつ図１３に示す第１位置に戻るように作動させて、前述のような位置間を移動させることができる。
【００３５】
図１６および図１７を参照すると、ここにはパンケーキ型の流体アクチュエータが示されている。アクチュエータ４００は、チャンバ４０４を備えたハウジング４０２を有している。入口４０６および出口４０８は、流体がホース４１０を介してチャンバ４０４内に流入することを可能にしている。チャンバ４０４にはピストン組立体４１２が示されている。ピストン組立体４１２は、ピストン４１４およびピストン軸４１６を有している。ピストン軸４１６は、吸盤３２０に固定される取付け部材４１８を有している。シール４２２、４２４が、チャンバ４０４内のピストン組立体４１２をシールしている。この場合には、アクチュエータを、図１７に示す大容積位置および図１６に示す中立位置すなわちゼロ位置に保持するのに流体圧力が必要とされる。吸盤３２０は、前述の吸盤と同様である。
【００３６】
吸盤組立体１０は、作動時に、図１６に示すように中立位置にある。ここで、フレキシブル吸盤３２０は、操作すべき部品の表面に接触するように配置される。フレキシブル吸盤３２０は表面上に位置決めされる。吸盤リップ３４０が表面に接触する。ここで、フレキシブル吸盤３２０は、スタート容積、ゼロ容積または中立容積を有している。流体圧力は増大され、出口４０８を通ってチャンバ４０４の底部内に流入する。これにより、フレキシブル壁３３４が変形して、ハウジングチャンバ３３８内に移動される。これにより、吸盤チャンバ３３６が変形される。吸盤チャンバ３３６の変形により、その容積は、図１７に示すように２倍から３倍に増大する。これにより、吸盤チャンバ３３６内の圧力レベルは、大気圧に対して低下され、吸盤チャンバ３３６内に真空を発生させる。したがって、リップ３４０が、操作すべき部品の表面を固定しかつシールする。
【００３７】
部品がその所望位置に移動された後、空気圧力が反転される。これにより、チャンバ４０４の上方部分内の空気圧力が増大され、ピストン組立体４１２を中立位置に戻す。したがって、吸盤３２０は、第１位置（吸盤チャンバの容積位置の増大により吸盤チャンバ３３６内の真空が増大する位置）から、第２位置（吸盤チャンバ３３６が中立位置にある位置）へと移動し、フレキシブル吸盤３２０により操作すなわち保持されている部品が該吸盤から解放される。また、ピストン組立体は、フレキシブル壁３３４が吸盤チャンバ３３６から出るように操作される。この場合、前述のように、吸盤チャンバ３３６内には負の容積が形成される。
【００３８】
図１８および図１９には他の実施形態が開示されており、ここには、パンケーキ型単動スプリング戻りシリンダが示されている。この実施形態と図１６および図１７の実施形態との相違は、戻りスプリング４３０が設けられかつ出口４０８が省略されていることである。戻りスプリング４３０は、入口４０６に流入する流体圧力を遮断させ、スプリング４３０が伸長できるようにする。これにより、吸盤３２０が、図１９に示すようにその正圧位置に移動する。かくして、アクチュエータ４００は図１６および図１７のアクチュエータと同様に機能し、スプリングはチャンバの下方部分内の流体圧力に取って代わり、ピストン組立体４１２を上方に移動させ、これにより、吸盤チャンバ３３６は図１９に示すようにその容積が２倍から３倍に増大する。
【００３９】
流体圧力は、再びチャンバ４０４の上方部分内に流入する。これにより、ピストン組立体４１２は、図１８に示す中立位置に戻される。かくして吸盤チャンバ３３６は、フレキシブル吸盤３２０により操作すなわち保持された部品が該吸盤から解放される中立位置に移動される。
【００４０】
図２０および図２１には他の実施形態が示されており、ここでは、吸盤組立体５００がハウジング５０２を有し、該ハウジング５０２はこれに気密シールされた吸盤５０４を備えている。吸盤５０４は、前述のようにしてカムレバー５０６に連結されている。アクチュエータ５１０は、ソレノイド型電気アクチュエータまたは空気圧ロータリアクチュエータで形成できる。いずれの場合でも、アクチュエータ５１０から軸５１２が延びている。軸５１２は１対のストップ５１４、５１６を有し、これらのストップの間に軸５１２の一部が存在する。レバー５０６は、両ストップ５１４、５１６間に嵌合するヨーク５１８を有している。軸５１２はアクチュエータ５１０から出入りして、吸盤５０４を前述のように中立容積位置と正容積位置との間で移動させる。また、別のハウジング（図示せず）がアクチュエータ５１０およびレバー５０６をカバーし、このハウジングは、レバー５０６およびアクチュエータ５１０をシールしかつ保護すべくハウジング５０２に連結されている。
【００４１】
本発明の上記説明は本質の単なる例示であり、したがって、本発明の本旨から逸脱しない種々の変更は本発明に包含されるものである。そのような変更は、本発明の精神および範囲から逸脱しないものと考えるべきである。
【符号の説明】
【００４２】
１０ 吸盤組立体
５２ フレキシブル吸盤
７０ ソレノイド
７２ ソレノイドアーマチャ
７５ アーマチャの取付け部
８０ フレキシブル壁
８２ 吸盤チャンバ
８６ 吸盤リップ
２０２ ねじ軸
３１４、４１４ ピストン
３１６、４１６ ピストン軸
５１０ アクチュエータ
５０６ カムレバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
該ハウジング内のアクチュエータと、
ハウジングと気密シールされたフレキシブル吸盤とを有し、アクチュエータは該吸盤に連結し、少なくとも２つの位置の間を移動し、第１位置ではフレキシブル吸盤が大容積位置に移動して、表面をシールし、第２位置ではフレキシブル吸盤が少なくとも中立容積位置に移動して、表面から解放されることを特徴とする吸盤組立体。
【請求項２】
前記フレキシブル吸盤は表面と係合するリップを有していることを特徴とする請求項１記載の吸盤組立体。
【請求項３】
前記アクチュエータは電気または閉空気圧システムであることを特徴とする請求項１記載の吸盤組立体。
【請求項４】
前記アクチュエータはソレノイドまたはサーボモータであることを特徴とする請求項３記載の吸盤組立体。
【請求項５】
前記アクチュエータは磁気ラッチ型ソレノイドであることを特徴とする請求項４記載の吸盤組立体。
【請求項６】
前記アクチュエータは、吸盤に連結されたソレノイドアーマチャを備えた３位置ソレノイドまたは予めプログラムされた３位置を有するねじ軸を備えたサーボモータであることを特徴とする請求項３記載の吸盤組立体。
【請求項７】
前記アクチュエータは、複動空気圧シリンダ、パンケーキ複動空気圧シリンダ、スプリング戻りパンケーキ空気圧シリンダまたは空気圧ロータリアクチュエータであることを特徴とする請求項３記載の吸盤組立体。
【請求項８】
前記アクチュエータは、フレキシブル吸盤に直接引っ張り力を加えて、フレキシブル吸盤を位置間で移動させる機構を有していることを特徴とする請求項３記載の吸盤組立体。
【請求項９】
前記フレキシブル吸盤は、アクチュエータにより移動されるレバーを有していることを特徴とする請求項３記載の吸盤組立体。
【請求項１０】
前記フレキシブル吸盤は、位置間での移動を可能にする変形可能なフレキシブル壁を有していることを特徴とする請求項１記載の吸盤組立体。
【請求項１１】
ハウジングと、
該ハウジング内の電気アクチュエータと、
ハウジングに連結されたフレキシブル吸盤とを有し、該吸盤が表面と係合でき、吸盤はアクチュエータに連結されており、該アクチュエータの移動によりフレキシブル吸盤が少なくとも２つの位置の間で移動され、第１位置ではフレキシブル吸盤が大容積位置にあって表面をシールし、第２位置ではフレキシブル吸盤が少なくとも中立容積位置にあって表面から解放されることを特徴とする電気吸盤組立体。
【請求項１２】
前記フレキシブル吸盤はハウジングにシールされていることを特徴とする請求項１１記載の電気吸盤組立体。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結されたソレノイドまたはサーボモータであることを特徴とする請求項１１記載の電気吸盤組立体。
【請求項１４】
前記吸盤からはレバーが延びており、該レバーにアクチュエータが連結されていることを特徴とする請求項１１記載の電気吸盤組立体。
【請求項１５】
前記フレキシブル吸盤は、位置間での吸盤の移動を可能にするフレキシブル壁を更に有していることを特徴とする請求項１１記載の電気吸盤組立体。
【請求項１６】
前記アクチュエータはフレキシブル壁に連結されていることを特徴とする請求項１５記載の電気吸盤組立体。
【請求項１７】
前記吸盤は第３位置に移動でき、該第３位置では、吸盤が負容積位置にあって表面から解放されることを特徴とする請求項１１記載の電気吸盤組立体。
【請求項１８】
前記アクチュエータは、吸盤に連結されたソレノイドアーマチャを備えた３位置ソレノイド、または予めプログラムされた３位置を有するねじ軸を備えたサーボモータであることを特徴とする請求項１７記載の吸盤組立体。
【請求項１】
ハウジングと、
該ハウジング内のアクチュエータと、
ハウジングと気密シールされたフレキシブル吸盤とを有し、アクチュエータは該吸盤に連結し、少なくとも２つの位置の間を移動し、第１位置ではフレキシブル吸盤が大容積位置に移動して、表面をシールし、第２位置ではフレキシブル吸盤が少なくとも中立容積位置に移動して、表面から解放されることを特徴とする吸盤組立体。
【請求項２】
前記フレキシブル吸盤は表面と係合するリップを有していることを特徴とする請求項１記載の吸盤組立体。
【請求項３】
前記アクチュエータは電気または閉空気圧システムであることを特徴とする請求項１記載の吸盤組立体。
【請求項４】
前記アクチュエータはソレノイドまたはサーボモータであることを特徴とする請求項３記載の吸盤組立体。
【請求項５】
前記アクチュエータは磁気ラッチ型ソレノイドであることを特徴とする請求項４記載の吸盤組立体。
【請求項６】
前記アクチュエータは、吸盤に連結されたソレノイドアーマチャを備えた３位置ソレノイドまたは予めプログラムされた３位置を有するねじ軸を備えたサーボモータであることを特徴とする請求項３記載の吸盤組立体。
【請求項７】
前記アクチュエータは、複動空気圧シリンダ、パンケーキ複動空気圧シリンダ、スプリング戻りパンケーキ空気圧シリンダまたは空気圧ロータリアクチュエータであることを特徴とする請求項３記載の吸盤組立体。
【請求項８】
前記アクチュエータは、フレキシブル吸盤に直接引っ張り力を加えて、フレキシブル吸盤を位置間で移動させる機構を有していることを特徴とする請求項３記載の吸盤組立体。
【請求項９】
前記フレキシブル吸盤は、アクチュエータにより移動されるレバーを有していることを特徴とする請求項３記載の吸盤組立体。
【請求項１０】
前記フレキシブル吸盤は、位置間での移動を可能にする変形可能なフレキシブル壁を有していることを特徴とする請求項１記載の吸盤組立体。
【請求項１１】
ハウジングと、
該ハウジング内の電気アクチュエータと、
ハウジングに連結されたフレキシブル吸盤とを有し、該吸盤が表面と係合でき、吸盤はアクチュエータに連結されており、該アクチュエータの移動によりフレキシブル吸盤が少なくとも２つの位置の間で移動され、第１位置ではフレキシブル吸盤が大容積位置にあって表面をシールし、第２位置ではフレキシブル吸盤が少なくとも中立容積位置にあって表面から解放されることを特徴とする電気吸盤組立体。
【請求項１２】
前記フレキシブル吸盤はハウジングにシールされていることを特徴とする請求項１１記載の電気吸盤組立体。
【請求項１３】
前記アクチュエータは、フレキシブル吸盤に連結されたソレノイドまたはサーボモータであることを特徴とする請求項１１記載の電気吸盤組立体。
【請求項１４】
前記吸盤からはレバーが延びており、該レバーにアクチュエータが連結されていることを特徴とする請求項１１記載の電気吸盤組立体。
【請求項１５】
前記フレキシブル吸盤は、位置間での吸盤の移動を可能にするフレキシブル壁を更に有していることを特徴とする請求項１１記載の電気吸盤組立体。
【請求項１６】
前記アクチュエータはフレキシブル壁に連結されていることを特徴とする請求項１５記載の電気吸盤組立体。
【請求項１７】
前記吸盤は第３位置に移動でき、該第３位置では、吸盤が負容積位置にあって表面から解放されることを特徴とする請求項１１記載の電気吸盤組立体。
【請求項１８】
前記アクチュエータは、吸盤に連結されたソレノイドアーマチャを備えた３位置ソレノイド、または予めプログラムされた３位置を有するねじ軸を備えたサーボモータであることを特徴とする請求項１７記載の吸盤組立体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−１５９１９５（Ｐ２０１２−１５９１９５Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１９３７６（Ｐ２０１２−１９３７６）
【出願日】平成２４年２月１日（２０１２．２．１）
【出願人】（５０１４６５３６６）デラウエア キャピタル フォーメイション、インコーポレイテッド (7)
【住所又は居所原語表記】５０１ Ｓｉｌｖｅｒｓｉｄｅ Ｒｏａｄ， Ｓｕｉｔｅ ５， Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， Ｄｅｌａｗａｒｅ １９８０９， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９３７６（Ｐ２０１２−１９３７６）
【出願日】平成２４年２月１日（２０１２．２．１）
【出願人】（５０１４６５３６６）デラウエア キャピタル フォーメイション、インコーポレイテッド (7)
【住所又は居所原語表記】５０１ Ｓｉｌｖｅｒｓｉｄｅ Ｒｏａｄ， Ｓｕｉｔｅ ５， Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， Ｄｅｌａｗａｒｅ １９８０９， Ｕ．Ｓ．Ａ．
【Ｆターム（参考）】
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