吸附机构的制作方法

本发明涉及吸附机构，更详细而言，涉及通过对与工件相对的空间部进行减压来吸附工件并使其移动的移动装置的吸附机构。

背景技术：

目前，为了在生产线等中进行搬运或组装，投入使用一种包括机器人臂等机构进行工件的移动的移动装置。在这样的机器人臂等机构的前端，使用很多通过减压来吸附工件的吸附机构。

例如，在专利文献1(参照日本专利特开2019-02417号公报)中，公开了适合于工件为基板的情况的吸附机构。另外，在专利文献2(参照日本专利特开2016-215285号公报)中，公开了适合于移动对象的工件为袋状物的情况的吸附机构。

现有技术文献

专利文献

发明文献1：日本专利特开2019-024127号公报

发明文献2：日本专利特开2016-215285号公报

技术实现要素：

发明要解决的技术问题

特别是在工件的吸附面存在凹凸的情况等下，需要通过在吸附机构设置具有弹性的吸盘，以使由减压引起的吸附力可靠地作用于工件的吸附面。然而，根据本申请发明人的研究，在将具有弹性的吸盘设置于吸附机构的结构中，明显会产生吸盘的变形或更换作业的效率低下等各种技术问题。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明是鉴于上述情况而作出的，其目的在于实现一种吸附机构，上述吸附机构在设置有具有弹性的吸盘的结构中，通过适当地保持吸盘整体的姿势变化，并且提高前端面(前端的、与工件以规定面积接触的面，以下相同)的随动性，以使可靠的吸附力发挥作用，并且能够极容易地进行吸盘的更换作业。

本发明通过以下所记载的解决手段来解决上述技术问题。

本发明提供一种吸附机构，所述吸附机构是通过对设置于与工件相对的位置的空间部进行减压来吸附工件并使所述工件移动的移动装置的吸附机构，其特征是，所述吸附机构包括：主体部，所述主体部具有与真空源连通的所述空间部；以及吸盘，所述吸盘固定于所述主体部，并且构成所述空间部的外周部，所述主体部具有：支承壁，所述支承壁在朝向所述工件的方向上延伸；以及底盘面，所述底盘面与所述吸盘的后端抵接，所述吸盘构成为，使用弹性材料，具有使前端比所述支承壁更向所述工件侧突出的轴向长度，并且形成为沿周向连续的环状，且嵌设于所述支承壁的外周部或内周部，在吸附时与所述工件紧贴而使所述空间部处于密闭状态，在所述主体部安装有固定部，在上述吸盘嵌设于所述支承壁的外周部的结构的情况下，所述固定部通过压接于所述吸盘的外周部来将所述吸盘紧贴于所述支承壁和上述底盘面并进行固定，在所述吸盘嵌设于所述支承壁的内周部的结构的情况下，所述固定部通过压接于上述吸盘的内周部来将所述吸盘紧贴于所述支承壁和所述底盘面并进行固定。

发明效果

根据本发明，实现一种吸附机构，上述吸附机构在设置有具有弹性的吸盘的结构中，通过适当地保持吸盘整体的姿势变化，并且提高前端面的随动性，从而能够以可靠的吸附力发挥作用，并且能够极容易地进行吸盘的更换作业。

附图说明

图1是包括本发明第一实施方式的吸附机构的移动装置的结构图。

图2是表示图1所示的吸附机构的示例的示意图(立体图)。

图3是图2所示的吸附机构的示意图(正面剖视图)。

图4是表示图1所示的吸附机构的另一示例的示意图(正面剖视图)。

图5是表示比较例的吸附机构的示例的示意图(正面剖视图)。

图6是表示比较例的吸附机构的另一示例的示意图(正面剖视图)。

图7是对比较例的吸附机构的技术问题进行说明的说明图。

图8是表示比较例的吸附机构的另一示例的示意图(正面剖视图)。

图9是对比较例的吸附机构的技术问题进行说明的说明图。

图10是表示图1所示的吸附机构的吸盘的另一示例的示意图(正面剖视图)。

图11是表示本发明第二实施方式的吸附机构的示例的示意图(正面剖视图)。

图12是表示图11所示的吸附机构的另一示例的示意图(正面剖视图)。

图13是表示本发明第三实施方式的吸附机构的示例的示意图(立体图)。

具体实施方式

(第一实施方式)

以下，参照附图，对本发明的第一实施方式进行详细说明。图1是包括本发明的第一实施方式的吸附机构的移动装置的结构例。另外，图2是本发明第一实施方式的吸附机构的立体图(示意图)，图3是图2的正面剖视图(示意图)。另外，在用于对实施方式进行说明的全部附图中，对于具有相同功能的构件标注相同的符号，并省略其重复的说明。

首先，吸附机构例如被装备于为了在工业产品的生产线等中进行搬运或组装而通过减压来吸附工件并使其移动的移动装置。作为该移动装置的示例，可以列举搬运机器人、取出机等。

如图1所示，本实施方式的移动装置1包括例如由机器人臂等构成的移动机构12。在该移动机构12的前端配设有吸附机构2、3。此处，吸附机构2、3经由流路16与真空源(减压源)14连接，流路切换阀18设置于流路16。该流路切换阀18起到对使吸附机构2、3处于真空(减压)的位置和使吸附机构2、3处于向大气开放的位置进行切换的作用。由此，通过使在吸附机构2、3中设置于与工件相对的位置的空间部(后述)处于真空即减压状态，能够使工件吸附于该空间部的开口部分。另外，真空源(减压源)14作为一例使用真空泵(减压泵)，但是不限定于此。另外，作为工件的示例，假定具有能吸附的面的产品、或者产品被捆包状态的纸箱容器等。特别是重物的情况下，由于达到数千克达到数十千克，因此需要吸附机构具有可靠的吸附性能。

本申请的发明人专心致力于吸附机构的研究开发，提出了比较例的吸附机构3。图5示出了吸附机构3的结构例。

吸附机构3包括：主体部22，在上述主体部22中，与真空源14连通的空间部20设置于径向的中央区域；吸盘30，上述吸盘30固定于主体部22，并且构成空间部20的外周部(即周壁部)。该空间部20经由流路16与真空源14连通。因此，通过使真空源14工作，能够使空间部20处于真空(减压)状态。

如图5所示，主体部22具有：支承壁26，上述支承壁26在朝向工件w的方向上延伸(即，周面成为与径向正交的方向)；以及底盘面22a，上述底盘面22a与吸盘30的后端30d抵接。

此处，吸盘30具有前端30a比支承壁26更向工件w侧突出的轴向长度，并且形成为沿周向连续的环状，且嵌设于支承壁26的外周部。此时，吸盘30的后端30d成为与底盘面22a抵接的状态。作为一例，吸盘30采用使用了弹性材料的发泡材料或海绵等形成为截面呈矩形。作为具体示例，可以列举橡胶、弹性体或树脂，或者他们的复合材料等。

或者，作为变形例，如图6所示，也可以考虑在主体部22中将支承壁26设置成能够在其内周部嵌设吸盘30的结构。

根据上述比较例(包括变形例)，在进行工件w的吸附时，即使在工件w的吸附面上存在凹凸的情况下，也能够通过弹性来吸收凹凸并使吸盘30紧贴于吸附面，从而使空间部20处于密闭状态。因此，能够将空间部20减压，并且能够通过减压引起的吸附力进行吸盘30的前端30a对工件w的支承，且使空间部20的开口部分20a吸附工件w并使其移动。

另一方面，关于吸附机构3，由于通过空间部20的减压而将工件w按压于吸盘30的前端30a，因此，如图7所示，吸盘30(特别是轴向的中间区域)的内周部30b以从支承壁26的外周部26a背离的方式变形，从而无法进行适当的姿势变化，前端面对工件w的随动性(紧贴性)降低的技术问题变得明显(另外，在图6的变形例的情况下，向径向的相反方向变形)。此外，因移动作业中的振动、与工件w接触时的冲击、或从倾斜方向接触时的作用力等可能会导致吸盘30脱落这样的技术问题也变得明显。

为了解决该技术问题，作为比较例，如图8所示，在主体部22中，对具有在朝向工件w的方向上延伸的两个支承壁26a、26b的结构进行了研究。根据该结构，在以与两个支承壁26a、26b抵接的状态嵌设，因此能够提高吸盘30的防止脱落效果。但是，另一方面，由于没有向径向退避，因此，其结果会产生在与工件w接触时适当的姿势变化受到妨碍，从而导致前端面(吸附面)对工件w的随动性(紧贴性)降低这样的另一技术问题。

为了解决该技术问题，在图5(或图6)所示的配置结构下，对使用粘接剂(包括双面胶带等)将吸盘30的内周部30b与支承壁26的外周部26a(另外，在图6的变形例的情况下为内周部26b)粘接的结构进行了研究。除此以外，还进一步对将吸盘30的后端30d和主体部22粘接的结构进行了研究。根据任一种结构，均能够防止在利用吸附机构3吸附工件w时，吸盘30的内周部30b从支承壁26的外周部26a(内周部26b)背离的变形。另外，还能够提高由振动等而引起的吸盘30的防止脱落效果。此外，在追加了将吸盘30的后端30d、主体部22和吸盘30粘接的结构的情况下，能够进一步提高吸盘30的防止脱落效果。

但是，在采用了这样的结构的情况下，关于吸附机构3，已经明确：当通过空间部20的减压将工件w按压于吸盘30的前端30a时，如图9所示，吸盘30的外周部30c侧区域没有由粘接导致的限制而能够充分地发挥弹性，与此相对，吸盘30的内周部30b侧区域与支承壁26的外周部26a粘接，压缩方向的变形被限制，从而处于无法充分地发挥弹性的状态(另外，在图6的变形例的情况下，外周部30c侧被粘接使得变形被限制)。由于在这样的吸盘30中，弹性性能因径向位置不同而产生差异，因此，存在无法进行适当的姿势变化，前端面对工件w的随动性(紧贴性)降低这样的技术问题。

而且，由于吸盘30是消耗品，因此，在观察到磨损或劣化等状态后，根据需要而进行更换作业。但是，由于吸盘30的内周部30b与支承壁26的外周部26a粘接，因此，在更换时需要剥离粘接剂的作业。因此，由于作业工时增加，停止装置的时间变长，因此，导致生产效率降低的技术问题也变得明显。

为了解决这些技术问题，本申请的发明人进一步专心致力于吸附机构的研究开发，并最终提出了本发明的实施方式的吸附机构2。图2示出了吸附机构2的立体图(示意图)，图3示出了吸附机构2的正面剖视图(示意图)。另外，包括吸附机构2的移动装置的结构图如上述图1所示。

吸附机构3包括：主体部22，在上述主体部22中，与真空源14连通的空间部20设置于径向的中央区域；以及吸盘30，上述吸盘30固定于主体部22，并且构成空间部20的外周部(即周壁部)。该空间部20经由流路16与真空源14连通。因此，通过使真空源14工作，能够使空间部20处于真空(减压)状态。另外，主体部22使用金属材料(例如铝合金、不锈钢合金等)或树脂材料(例如pa、pbt、pom等)来形成于一体(也可以分体)。

另外，主体部22具有：支承壁26，上述支承壁26在朝向工件w的方向上延伸(即，周面成为与径向正交的方向)；以及底盘面22a，上述底盘面22a与吸盘30的后端30d抵接。

此处，吸盘30具有前端30a比支承壁26更向工件w侧突出的轴向长度，并且形成为沿周向连续的环状，且嵌设于支承壁26的外周部。此时，吸盘30的后端30d成为与底盘面22a抵接的状态。作为一例，吸盘30采用使用了弹性材料的发泡材料或海绵等形成为截面呈矩形。作为具体示例，可以列举橡胶、弹性体或树脂，或者他们的复合材料等。另外，截面形状不限定于矩形，可以采用如图10a所示的前端30a和后端30d呈曲面状，或者如图10b所示的以使前端30a向外侧翘曲的方式前端变细的突起状等各种形状。

根据上述结构，与上述的吸附机构3同样地，在进行工件w的吸附时，即使在工件w的吸附面上存在凹凸的情况下，也能够通过弹性来吸收凹凸并使吸盘30紧贴于吸附面，从而使空间部20处于密闭状态。即，能够将空间部20减压，并且能够通过减压引起的吸附力进行吸盘30的前端30a对工件w的支承，并且使空间部20的开口部分20a吸附工件w并使其移动。

此外，作为本实施方式的特征性结构，吸附机构2构成为包括固定部32，上述固定部32通过圧接于吸盘30的外周部30c，以将上述吸盘30紧贴于支承壁26和底盘面22a这两者而对上述吸盘30进行固定。作为一例，固定部32构成为安装于主体部22。

由此，在工件w的吸附时，能够防止如下情况：当通过空间部20的减压来将工件w按压于吸盘30的前端30a时，吸盘30的内周部30b(或者外周部30c)以从支承壁26的外周部26a(或者内周部26b)背离的方式变形，从而无法保持适当的姿势变化，导致前端面的随动性下降。此时，也不需要使用粘接剂来将吸盘30的内周部30b(或外周部30c)与支承壁26的外周部26a(或内周部26b)粘接的结构。因此，能够解决上述的技术问题、即吸盘30的内周部30b侧区域(或外周部30c侧区域)无法因粘接而无法充分地发挥弹性的技术问题、以及在更换吸盘30时需要剥离粘接剂的作业的技术问题中的任一个。

此处，对固定部32的结构例进行说明。本实施方式的固定部32构成为固定带，上述固定带的内径形成为比吸盘30的外径小规定尺寸，并且上述固定带沿着吸盘30的外周部30c压接设置。具体而言，通过使用连续状的形状、例如一个部件、或者将多个部件无间隙地组合，来形成连续的环状(环形状)。但是，不限定于此，也可以使用不连续状的形状、例如使用一个部件并在局部具有切槽的形状(所谓的c字形状等)，或者具有多个部件并以规定的间隙组合而成的形状，来形成不连续的固定带。

上述固定部32通过使螺柱34夹在中间并使用紧固构件40(螺栓或螺钉等)固定于主体部22，以配设于距主体部22(此处是底盘面22a)规定尺寸的位置。由此，由于能够通过固定部32遍及环状的吸盘30的整周(包括几乎整周的情况)的进行按压，因此，能够可靠地固定。另外，此时，能够将固定部32配置于图7所示的容易发生变形的吸盘30的中间区域，因此，能够提高上述变形的抑制效果。而且，在更换吸盘30时，仅需拉拽吸盘30即可将其拆下，仅需压入吸盘30即可将其安装，因此，更换作业极为容易。另外，固定部32和螺柱34使用金属材料(例如铝合金、不锈钢合金等)或树脂材料(例如pa、pbt、pom等)来形成。

另外，通过设置螺柱34，能够实现如下结构：在螺柱34的外周面34a与该外周面34a相对的吸盘的周面(在这种情况下，外周部30c的面)之间设置空间(退避空间36)。在对其作用效果进行说明时，在工件w的吸附时，由于空间部20的减压而将工件w按压于吸盘30的前端30a，因此，吸盘30被压缩而整体地以向径向外侧膨胀的方式变形。假设，在螺柱34与吸盘30的外周部30c接触的情况下，吸盘30的周面(在这种情况下，外周部30c的面)以向径向外侧膨胀的方式的变形被限制，从而变成无法充分地发挥弹性的状态。与此相对，根据上述结构，由于能够使在吸附时以向径向外侧膨胀的方式变形的、吸盘的变形区域向退避空间36退避，因此，变形未受到限制，从而能够充分地发挥弹性。另外，如果使用长度不同的螺柱34，则能够容易地改变固定部32的设置位置。

另外，作为变形例，通过代替螺柱而设置螺旋弹簧等施力构件的结构也能够得到相同的作用效果(未图示)。

这样，根据本实施方式的吸附机构2，通过适当地保持吸盘整体的姿势变化，并且提高前端面的随动性，从而能够发挥可靠的吸附性能。因此，特别是在工件w是重物的情况下，或是在吸附面存在凹凸的产品或容器(例如，纸箱容器等)的情况下，也能够可靠地吸附并使其移动。

接着，图4中示出了吸附机构2的变形例。上述示例是吸盘30沿着支承壁26的外周部设置的情况的结构例，与此相对，上述变形例是吸盘30沿着支承壁26的内周部设置的情况的结构例。

关于吸附机构2，构成为包括固定部32，上述固定部32通过圧接于吸盘30的内周部30b、以将上述吸盘30紧贴于支承壁26和底盘面22a这两者而对上述吸盘30进行固定。作为一例，固定部32构成为安装于主体部22。

另外，固定部32构成为固定带，上述固定带的外径形成为比吸盘的内径大规定尺寸，并且沿着吸盘的内周部30b压接设置。具体而言，通过使用连续状的形状、例如一个部件、或者将多个部件无间隙地组合，来形成连续的环状形状(环形状)。但是，不限定于此，也可以使用不连续状的形状、例如使用一个部件在局部具有切槽的形状(所谓的c字形状等)，或者具有规定间隙地组合多个部件而成的形状，也可以形成不连续的固定带。

上述固定部32通过使螺柱34夹在中间并使用紧固构件40(螺栓或螺钉等)固定于主体部22，以配设于距主体部22(此处是底盘面22a)规定尺寸的位置。

另外，其他的结构和作用效果与上述示例相同，因此省略重复说明。

(第二实施方式)

接着，对本发明的第二实施方式的吸附机构2进行说明。本实施方式的吸附机构2与上述的第一实施方式的基本结构相同，但是特别是在固定部的结构和固定结构中具有不同点。以下，以该不同点为中心对本实施方式进行说明。此处，图11示出了本实施方式的吸附机构2的正面剖视图(示意图)。另外，包括本实施方式的吸附机构2的移动装置1的结构例与图1相同，因此省略图示。

与上述第一实施方式同样地，本实施方式的固定部32构成为固定带，上述固定带的内径形成为比吸盘30的外径小规定尺寸，并且上述固定带沿着吸盘30的外周部30c压接设置。具体而言，通过使用连续状的形状、例如一个部件、或者将多个部件无间隙地组合，来形成连续的环状(环形状)。但是，不限定于此，也可以使用不连续状的形状、例如使用一个部件并在局部具有切槽的形状(所谓的c字形状等)，或者具有多个部件并以规定的间隙组合而成的形状，也可以形成不连续的固定带。

此处，本实施方式的固定部32具有从其外周部向主体部22方向延伸设置的周壁部32a。此外，周壁部32a可以在固定部32的外周整周范围内设置，或者可以部分地设置。

根据上述结构，通过使用紧固构件42(螺栓或螺钉等)来将周壁部32a固定于主体部，能够在距主体部22(此处是底盘面22a)规定尺寸的位置配设固定部32，也能够设置退避空间36。另外，在上述的第一实施方式中，能够省略将固定部32固定于主体部22时所需的螺柱，因此，能够削减部件数量。

此外，作为变形例，也可以如图12所示构成为主体部22与固定部32一体地形成(包括周壁部32a)。由此，能够进一步削减部件数量和组装工时。

另外，其他的结构和作用效果与上述第一实施方式相同，因此省略重复说明。

(第三实施方式)

接着，对本发明的第三实施方式的吸附机构2进行说明。本实施方式的吸附机构2与上述的第一实施方式的基本结构相同，但是特别是在包括多个空间部等的结构中具有不同点。以下，以该不同点为中心对本实施方式进行说明。此处，图13示出了本实施方式的吸附机构2的立体图(示意图)。另外，包括本实施方式的吸附机构2的移动装置1的结构例与图1相同，因此省略图示。

在本实施方式中，构成为在一个主体部22中设置多个(作为一例，两个)空间部20a、20b。相对于各空间部20a、20b分别设置有与上述的支承壁26相同的支承壁26c、26d，并且与上述的吸盘30相同的吸盘30a、30b嵌设于各个支承壁26c、26d。但是，空间部不限定于两个，也可以同样地适用于设置三个以上的结构。

此处，本实施方式的固定部32具有能够将设置于多个空间部20a、20b的多个吸盘30a、30b同时(即，一并)地固定的结构。作为一例，构成为包括沿着吸盘30a的外周部30ac和吸盘30b的外周部30bc压接设置的连续状或不连续状(即，具有切槽的情况等)的固定部(固定带)32a、32b。在本实施方式中，固定部32a、32b使用由形成为大致8字状的一个部件构成的板材。但是，不限定于此，也可以使用多个部件来形成固定部32a、32b。

另外，其他的结构和作用效果与上述第一实施方式和第二实施方式相同，因此省略重复说明。

如上所述，根据本发明的吸附机构，在设置具有弹性的吸盘的结构中，通过适当地保持吸盘整体的姿势变化，并且提高前端面的随动性，能够使可靠的吸附力发挥作用，并且能够极容易地进行吸盘的更换作业。特别是在工件w是重物的情况下，或是在吸附面存在凹凸的产品或容器的情况下，均能够可靠地吸附并使其移动。

另外，本发明不限定于以上说明的实施例，在不脱离本发明的范围内可以进行各种变更。

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