(57)【要約】【課題】  エアの消費量が少なく、高速にチャック及びアンチャックでき、かつチャック力を安定して長時間確保できる負圧チャック装置を提供する。【解決手段】  負圧チャック装置１は、一端が開放された保持部２と、該保持部内で移動可能に支持された可動体３とからなり、該保持部と可動体とで第１〜第４の４つの空間Ａ1〜Ａ4を設け、第１と第２の２つの密閉空間Ａ1，Ａ2に加圧気体を供給することで可動体を移動させることにより、第４の密閉空間Ａ4の内圧を変化させることで、保持部の開放された一端で部品６を吸引力によってチャック、アンチャックできるようにしている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ベースとなる一端が開放した筒状体の保持部と、
前記保持部内で移動可能に支持された可動体と、
を備えていて、部品に密着し、部品との間に形成される密閉空間を減少及び増加して部品をチャック及びチャックから開放する負圧チャック装置において、
前記保持部と前記可動体とが、
高圧気体を注入排出可能な密閉された第１の空間と、
前記第１の空間に前記可動体を介して隣接し、前記第１の空間とは別の高圧気体を注入排出可能にした密閉された第２の空間と、
前記第２の空間に前記保持部の隔壁を介して隣接し、常時大気に開放した第３の空間と、
前記第３の空間に前記可動体を介して隣接し、部品と前記保持部及び前記可動体とで形成される密閉空間である第４の空間と、
を形成していることを特徴とする負圧チャック装置。
【請求項２】
前記第４の空間が前記保持部の一方の端面に形成され、前記保持部の一方の端面が弾性体を有していることを特徴とする請求項１に記載の負圧チャック装置。
【請求項３】
前記保持部内で前記可動体が一方の端面に移動したとき、前記第４の空間の体積が略ゼロになることを特徴とする請求項１又は２に記載の負圧チャック装置。
【請求項４】
前記第１の空間の体積は、前記第３の空間の体積より大きいことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の負圧チャック装置。
【請求項５】
前記第２の空間の体積は、前記第４の空間の体積より大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の負圧チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負圧を利用して部品をチャックする負圧チャック装置に関し、特に自動組立工程や物品の搬送・移載工程等において利用される。
【背景技術】
【０００２】
従来の負圧チャック装置は、図３に示すようにパイプ１１と弾性体１２とよりなる保持部１０と部品２０との間の空間Ｓとエジェクタ等よりなる減圧装置３０とを接続し、保持部１０と部品２０間の空間Ｓを減圧することにより保持部１０に部品２０を吸着して、保持部１０を固定したロボット（図示せず）等を使用して部品Ｂを搬送し、所定の位置で保持部１０と部品２０間の空間Ｓを大気開放することで、部品２０の吸着保持を解除していた。（特許文献１参照）
【０００３】
しかしながら、この従来の負圧チャック装置では、エジェクタ等の減圧装置３０で減圧するのに多くの高圧エアを使用しており、エアを無駄遣いしていた。
【０００４】
また、従来技術として特許文献２による真空把持部材も知られている。この真空把持部材では、大気連通孔をもつ空間（第１室）と真空発生空間（第２室）間にピストンを配置しているが、このピストンの動作は、ワークを把持するために把持部を下降させるためでり、ピストン動作によって新らたな負圧を発生するものではなく、真空発生空間に負圧を発生するための真空発生手段を必要とするものであり、上記した従来技術の域を出ないものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１６７１号公報
【特許文献２】特開平１１−１２３６８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エアの消費量が少なく、高速にチャック及びアンチャックができ、しかもチャック力を安定して長時間確保できる負圧チャック装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載の負圧チャック装置を提供する。
請求項１に記載の負圧チャック装置は、一端が開放された筒状体の保持部と、この保持部内で移動可能に支持された可動体とからなり、この保持部と可動体とで第１〜第４の４つの空間を設け、第１と第２の２つの密閉空間に加圧気体を供給することで可動体を移動させることにより、保持部の開放された一端で部品をチャック、アンチャックできるようにしたものである。これにより、エアの消費量が少なく、かつ高速にチャック、アンチャックすることが可能となる。
【０００８】
請求項２の負圧チャック装置は、第４の空間を保持部の一方の端面に形成し、この保持部端面が弾性体を有しているものであり、これにより、確実に部品をチャックできるようになる。
請求項３の負圧チャック装置は、保持部内で可動体が一方の端面に移動したときに、第４の空間の体積が略ゼロになるようにしたものであり、これにより、可動体の微小な移動で大きな吸着力を発生させることができる。
【０００９】
請求項４の負圧チャック装置は、第１の空間の体積を第３の空間の体積より大きくしたものであり、これにより、部品と保持部間で微少漏れが発生しても第２の空間に供給する圧力気体により圧力バランスがとれるように可動体が移動して、第４の空間の圧力が一定に保たれ、吸着力を一定にすることができる。
請求項５の負圧チャック装置は、第２の空間の体積を第４の空間の体積より大きくしたものであり、これにより、第１の空間に圧力気体を供給し、第２の空間を大気開放することで可動体が移動し、第４の空間の内容積が小さくなり、内圧が上がることで確実に部品をアンチャックすることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面に従って本発明の実施の形態の負圧チャック装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態の負圧チャック装置の縦断面図である。本発明の負圧チャック装置１は、基本的に負圧チャック装置１のベースとなる一端が開放され、他端が閉鎖された筒状体の保持部２と、この保持部２内に移動可能に支持された可動体３とから構成されている。
【００１１】
保持部２は、第１シリンダ体２１、第２シリンダ体２２、隔壁２３及び閉鎖体２４よりなる。第１シリンダ体２１と第２シリンダ体２２とは、連結されていて、この連結部に隔壁２３が設けられている。保持部２の他端に相当する第１シリンダ体２１の一端は、閉鎖体２４により閉鎖されており、保持部の一端に相当する第２シリンダ体２２の一端には、開口２２ａが形成されている。また、隔壁２３にも、可動体３を摺動可能に支持するための貫通孔２３ａが形成されている。
【００１２】
可動体３は、第１ピストン体３１と第２ピストン体３２とを連結したものからなり、主に第１ピストン体３１が第１シリンダ体２１内に摺動可能に収容され、第２ピストン体３２が第２シリンダ体２２内に摺動可能に収容されている。
第１ピストン体３１は、大径部分３１ａと小径部分３１ｂとよりなり、小径部分３１ｂが隔壁２３の貫通孔２３ａ内に摺動可能に挿入されている。一方、第２ピストン体３２は、大径部分３２ａと、この大径部分の上側に設けられた小径部分３２ｂと、大径部分３２ａの下側に設けられたロッド体３２ｃとよりなり、ロッド体３２ｃが第２シリンダ体２２の開口２２ａ内に突入できるようになっている。第１ピストン体３１と第２ピストン体３２とは、互いの小径部分３１ｂ，３２ｂで取り外し可能に結合されている。
なお、上記説明においては、保持部２及び可動体３は、製作の容易性から複数の部材の組み合せにより構成されているものとして説明しているが、これらを適宜一体化して形成してもよいものである。
【００１３】
保持部２の第１シリンダ体２１内には、第１シリンダ体２１、第１ピストン体３１及び閉鎖体２４によって区画される第１の空間Ａ1と、第１シリンダ体２１、第１ピストン体３１及び隔壁２３によって区画される第２の空間Ａ2とが形成されている。第１の空間Ａ1は、第１シリンダ体２１の上部側面に設けられた第１の吸排気口２１ａを介して外部機器に連通しており、また第２の空間Ａ2は、第１シリンダ体２１の下部側面に設けられた第２の吸排気口２１ｂを介して外部機器に連通していて、それぞれ高圧気体の注入、排出が可能となっている。
【００１４】
保持部２の第２シリンダ体２２内には、第２シリンダ体２２、第２ピストン体３２及び隔壁２３によって区画される第３の空間Ａ3と、第２シリンダ体２２、第２ピストン体３２及びチャックされる部品６とによって区画される第４の空間Ａ4とが形成されている。第３の空間Ａ3は、第２シリンダ体２２の上部側面に形成された第３の吸排気口２２ｂを介して大気に開放されている。第４の空間Ａ4は、チャックされる部品６によって密閉空間が形成され、第２ピストン体３２の上昇により第４の空間Ａ4の容積が拡大することで内圧が低下し、チャック力が生じるようになっている。
なお、第１の空間Ａ1の体積は、第３の空間Ａ3の体積より大きく形成され、また第２の空間Ａ2の体積は、第４の空間Ａ4の体積より大きく形成されている。更に、第２ピストン体３２が最下点（第２シリンダ２２の端面）に達したとき、第４の空間Ａ4の体積が略ゼロになるように形成されている。
【００１５】
第１ピストン体３１の大径部分３１ａ外周には、Ｏリング５が嵌合され、第１の空間Ａ1と第２の空間Ａ2とがシールされている。同様に第２ピストン体３２の大径部分３２ａ外周にも、Ｏリング５が嵌合され、第３の空間Ａ3と第４の空間Ａ4とがシールされている。また隔壁２３の貫通孔２３ａの内周面にも、Ｏリング５が嵌合され、第２の空間Ａ2と第３の空間Ａ3とがシールされている。
更に、保持部２の開放された一端である第２シリンダ体２２の端面は、弾性体４を有している。弾性体４の略中央には、第２シリンダ体２２の開口２２ａに連通する穴４ａが形成されていて、かつ弾性体４の開放端にはラッパ状のフレア部４ｂが形成されている。
【００１６】
上記構成よりなる本実施形態の負圧チャック装置１の作動について、図２に従って説明する。
まず、図２（ａ）ヘッド下降時に示すように、第１の空間Ａ1に第１の吸排気口２１ａから圧力気体を供給し、第２の空間Ａ2の第２の吸排気口２１ｂを大気開放し、第１ピストン体（可動体３）３１を一方端に移動し、弾性体４のフレア部４ｂを部品６に接触させる。この場合、第１の空間Ａ1に供給される気体の圧力Ｐ1＝０．４MPaであり、この圧力Ｐ1によって生じる力をＦ1とし、第２の空間Ａ2から排出される気体の圧力Ｐ2＝０．０MPaであり、この圧力Ｐ2によって生じる力をＦ2とすると、Ｐ1＞Ｐ2よりＦ1＞Ｆ2となり、第１ピストン体（可動体３）３１には下降方向に力（Ｆ1−Ｆ2）がかかる。
【００１７】
次に、図２（ｂ）バキューム時に示すように、第１の空間Ａ1の第１の吸排気口２１ａを大気開放し、第２の空間Ａ2に第２の吸排気口２１ｂから圧力気体を供給して、第１ピストン体（可動体３）３１を上昇して、第４の空間Ａ4を減圧し、保持部（弾性体４）２に部品６を吸着保持させる。この場合、第２の空間Ａ2に供給される気体の圧力を例えばＰ2＝０．４MPaとし、圧力Ｐ2によって生じる力をＦ2とし、第１の空間Ａ1から排出される気体の圧力Ｐ1＝０．０MPaであり、圧力Ｐ1によって生じる力をＦ1とすると、Ｐ2＞Ｐ1よりＦ2＞Ｆ1となり、第１ピストン体（可動体３）３１には上昇方向に力（Ｆ2−Ｆ1）がかかる。これにより、第４の空間Ａ4の容積が拡張し、内圧が減少することによって部品６の吸着力が発生し、部品６を保持する。このときに、部品１０と弾性体４のフレア部４ｂとの接触部からの内部気体の漏れにより、外部から空気が流れ込むと第４の空間Ａ4内の内圧が高まり、一時的に上方へ力が発生するが、第１シリンダ体２１が自己修正して、第２ピストン体３２のロッド体３２ｃが上方に動き、第４の空間Ａ4内の圧力が一定になるまで動く。これが連続して起き、空気の漏れを吸収できる。
【００１８】
負圧チャック装置１の保持部２が部品６を吸着保持した状態で、保持部２を固定したロボット等により部品６を組付位置に搬送する。
次に図２（ｃ）バキューム切り時に示されるように、第２の空間Ａ2の第２の吸排気口２１ｂを大気開放し、第１の空間Ａ1に第１の吸排気口２１ａから圧力気体を供給することにより、第１ピストン体（可動体３）３１を移動させ、第４の空間Ａ4の内容積を小さくし、内圧を高めることで、部品６にかかる吸引力（バキューム力）が開放され、部品６のチャックが解除され、部品６の組み付けが行われる。この場合、図２（ａ）と同様にＦ1＞Ｆ2となって、第１ピストン体（可動体３）３１には下降方向に力（Ｆ1−Ｆ2）がかかる。可動体３が下降することによって、第４の空間Ａ4の内容積が小さくなり、内圧が高くなって正圧状態になることで吸引力が開放される。
【００１９】
なお、動作の説明においては、保持部２と可動体３との摩擦力（抵抗力）Ｋ、第１〜第４の空間Ａ1〜Ａ4の各内部容積Ｖや有効断面積Ｓ、及び部品６とフレア部４ｂの接触部からの空気の漏れ流量Ｑ、漏れ時間ｔ等については、無視した形で説明しているが、実際の設計においては、これらを考慮して計算し、可動体３にかかる力Ｆ及びバキューム力を算出して、保持部２及び可動体３の寸法及び供給気体圧力Ｐが定められるものである。
【００２０】
なお、上記実施形態では、第２ピストン体３２が最下点に達したとき、ロッド体３２ｃの先端が、弾性体４の穴４ａの底面に達するようにしているが、第２ピストン体３２が最下点に達したとき、ロッド体３２ｃの先端が、第２シリンダ体２２の開口２２ａの底面までしか達しないようにしてもよい。
【００２１】
以上説明したように、本発明では、吸着力（吸引力）を発生する第４の空間の容積を可変にし、吸着面（部品と弾性体との接触部）での微少の空気漏れによる第４の空間の内圧上昇を圧力バランス補正する体積変化により、吸着力低下を防止できるようになり、これにより、第４の空間の体積を小さくしても吸着力が低下せず安定した吸着力を確保でき、高速チャック、アンチャックが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態の負圧チャック装置の縦断面図である。
【図２】本発明の負圧チャック装置の動作（ａ），（ｂ），（ｃ）を説明する図である。
【図３】従来の負圧チャック装置の説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    負圧チャック装置
２    保持部
２１    第１シリンダ体
２２    第２シリンダ体
２３    隔壁
２４    閉鎖体
３    可動体
３１    第１ピストン体
３２    第２ピストン体
４    弾性体
５    Ｏリング
６    部品
Ａ1〜Ａ4    第１〜第４の空間
【図１】
2006192519.tif 000003
【図２】
2006192519.tif 000004
【図３】
2006192519.tif 000005