(57)【要約】【課題】大型で歪みの大きい加工材料を容易に吸着することができ、且つ加工応力に耐えうる保持力も確保することができる真空吸着装置を提供する。【解決手段】被加工物３０に対して進退可能に設けられ、減圧または粘着によって上記被加工物の表面を係着させる第１の係着部材１５と、この第１の係着部材の周りを囲む如く形成され、上記被加工物における上記第１の係着部材による係着部の外側周囲部分を減圧によって係着させる第２の係着部材１７とを備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に対して進退可能に設けられ、減圧または粘着によって上記被加工物の表面を係着させる第１の係着部材と、この第１の係着部材の周りを囲む如く形成され、上記被加工物における上記第１の係着部材による係着部の外側周囲部分を減圧によって係着させる第２の係着部材と、を備えたことを特徴とする真空吸着装置。
【請求項２】
上記第１の係着部材は、シリンダによって上記進退方向に駆動され、第１排気路を構成する中空のシャフト部材の先端部に固定され、中心部に貫通孔を有する小口径吸着パッドからなり、上記第２の係着部材は、上記シャフト部材の外周面に対して、第２排気路を構成する間隙を介して設けられた大口径吸着パッドからなることを特徴とする請求項１記載の真空吸着装置。
【請求項３】
上記シリンダの進退に連動して上記第２排気路を開閉する第２排気路開閉手段を備え、上記シリンダを上記被加工物に対して進出させたときに上記第２排気路開閉手段が閉成されて上記小口径吸着パッドに上記被加工物の表面を係着させ、上記シリンダを後退させたときに上記第２排気路開閉手段が開成されて上記被加工物の表面を、上記小口径吸着パッドによる係着と協働して上記大口径吸着パッドによって係着させるようにしたことを特徴とする請求項２記載の真空吸着装置。
【請求項４】
上記第１の係着部材は、シリンダによって上記進退方向に駆動されるシャフト部材の先端部に固定された粘着ブロックからなることを特徴とする請求項１記載の真空吸着装置。
【請求項５】
上記第１の係着部材及び上記第２の係着部材を所定温度に加熱するための加熱手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の真空吸着装置。
【請求項６】
上記第２の係着部材を振動させる振動手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の真空吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば加工テーブル上に歪みの大きい被加工物を固定する場合などに好ましく用いることができる真空吸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、変圧器用の絶縁材料等、被加工物が大型の材料で、且つ被加工物の表面に小さな凹凸がある材料を、加工装置によって切断あるいは切削加工等を行う場合、所望の加工精度を得るために、加工装置の加工テーブル部に配置した複数の真空吸着装置等により、被加工物の歪みを矯正した状態で係止し、且つ加工応力に耐え得る係止力によって、加工応力による位置ずれを防止する必要がある。特に、被加工物の表面に小さな凹凸がある材料や凹凸状の撓みを生じる材料などを係止する場合、被加工物との接触部には、弾性体である合成ゴム等が多く使用される。このときの加工応力に耐え得る係止力は、被加工物との接触部である合成ゴム等の開口孔の面積と真空圧力に依存している。
歪みの大きな材料を真空吸着装置により保持するためには、例えば特許文献１のように、構造物を用いて、被加工物を、加工装置の加工テーブルまたは吸着部に押しつけて歪みを矯正した後、真空吸着装置により保持する。あるいは、例えば特許文献２のように、所定範囲で自由に傾くことができる真空吸着装置の吸着部を上昇させることにより、確実に被加工物を吸着させた後吸着部を下降させ、被加工物を加工装置の加工テーブルに押しつけて歪みを矯正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３６８９７号公報（第１頁、図１〜図３）
【特許文献２】特開平１０−８６０８６号公報（第１頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、変圧器用の絶縁材料等、歪みの大きい大型の材料を加工装置によって切断あるいは切削加工等を行う場合、特許文献１のように、構造物を用いて、被加工物を加工装置の加工テーブルまたは吸着部に押しつけて歪みを矯正し、真空吸着装置により保持する方法では、被加工物を加工する際、その構造物が被加工物上に配置したままでは加工の妨げになるため、被加工物上から退避させる必要がある。そのため、加工装置が大型になり、且つ複雑な構造になるという問題点があった。
また、特許文献２のように、所定範囲で自由に傾けることができる真空吸着装置の吸着部を上昇させることにより被加工物を吸着させた場合、加工時に発生する加工応力により吸着部が動き、所望の加工精度が得られないという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構造で、歪みの大きい大型の被加工物であっても確実に係着でき、且つ切断や切削加工等の加工応力にも耐える真空吸着装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る真空吸着装置は、被加工物に対して進退可能に設けられ、減圧または粘着によって上記被加工物の表面を係着させる第１の係着部材と、この第１の係着部材の周りを囲む如く形成され、上記被加工物における上記第１の係着部材による係着部の外側周囲部分を減圧によって係着させる第２の係着部材と、を備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、第１の係着部材と、この第１の係着部材の周りを囲む第２の係着部材による２重の係着手段によって被加工物を係着するようにしたので、被加工物に歪みや撓みなどがあっても確実に係着することができる。このため、被加工物に生じた凹凸などの歪みが矯正され、また切断や切削加工等の加工応力にも耐える係着力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１による真空吸着装置の要部を示す断面図であり、被加工物を係着する前の状態である。
【図２】図１に示された第１の係着部材を上昇させた状態を示す断面図である。
【図３】図２の状態から第１の係着部材が下降され、被加工物を第２の係着部材と共に係着した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２による真空吸着装置の要部を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３による真空吸着装置の要部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による真空吸着装置の要部を示す断面図であり、図は被加工物を吸着する前の、吸着パッドが下降した状態を示している。図において、真空吸着装置１０は、複数の円形の内周面１１ａ、１１ｂ、１１ｃ（１１ａ＜１１ｂ＜１１ｃ）が断面階段状に同軸に形成され、中央部の内周面１１ｂに排気口１１ｄを有する円筒状の台座１１と、この台座１１の中心部を軸方向（図の上下方向）に移動可能に設けられ、外径が台座１１の内周面１１ａに対して間隙を有するように形成された中空のシャフト部材１２と、シャフト部材１２を図の上下方向に進退させるシリンダ装置１３と、シリンダ装置１３の駆動軸１３ａとシャフト部材１２の下端部を連結するように介装され、シャフト部材１２の中空部を排気口１１ｄに連通するための連通路１４ａを有する円柱状のブロック部材１４と、台座１１の内周面１１ｂの下端部近傍の凹所に装着された、ブロック部材１４の外周面と台座１１の内周面１１ｂの間を密閉するＯリング１４ｂを有する。
【００１０】
シャフト部材１２の上端部には、中心部に貫通孔を有する第１の係着部材としての小口径吸着パッド１５が固定されている。小口径吸着パッド１５は合成ゴムからなり、上端の吸着面は周囲が上方に湾曲した皿状に形成され、中心部の貫通孔はシャフト部材１２の中空部に連通する第１排気路Ａを構成している。台座１１の上端部に螺合するリング様の固定部材１６には、上記小口径吸着パッド１５よりも大径の第２の係着部材としての大口径吸着パッド１７が固定されている。
【００１１】
大口径吸着パッド１７は、凡そリング状に形成された合成ゴムからなり、その内径は小口径吸着パッド１５の外径よりも大きく、小口径吸着パッド１５の外周部に対して所定の間隙を介して囲むように同軸に設けられ、上端の吸着面１７ａは周囲が上方に湾曲した皿状に形成されている。固定部材１６は台座１１の内周面１１ａと同一の内径に形成され、その内周面と小口径吸着パッド１５の軸部外周面との間には第２排気路Ｂを構成する空隙部が形成されている。
【００１２】
ブロック部材１４の上端面から、台座１１の内周面１１ａと内周面１１ｂとの段部に至るシャフト部材１２の外周部には、スプリング１８と、リング板状のスプリングガイド１９が設けられ、スプリングガイド１９の上面における上記段部に対向する面には、所定時に第２排気路Ｂを開閉するためのＯリング１９ａが装着されている。なお、スプリングガイド１９はシャフト部材１２に対して摺動可能に設けられるが、シリンダ装置１３の駆動軸１３ａを上昇させたときの小口径吸着パッド１５の最大突出量が一定でも良い場合には、シャフト部材１２に固定されていても良い。また、上記台座１１内面の内周面１１ａと内周面１１ｂとの段部、スプリング１８、スプリングガイド１９、Ｏリング１９ａ、シャフト部材１２、ブロック部材１４、及びシリンダ装置１３によって第２排気路開閉手段を構成している。
【００１３】
また、図１に示すように、小口径吸着パッド１５が下降した状態では、第１排気路Ａと第２排気路Ｂは内周面１１ｂによって形成された中間部の室で連通されている。排気口１１ｄは真空配管２０を介して図示省略している真空ポンプに接続されている。さらに、シャフト部材１２の上部には小口径吸着パッド１５の加熱手段であるヒータ２１が設けられ、台座１１の上端部には大口径吸着パッド１７の加熱手段であるヒータ２２が設けられている。ヒータ２１、２２は、何れも図示省略している温度センサと、温度制御装置によってそれぞれ所望の温度を保持できるように構成されている。
【００１４】
上記のように構成された真空吸着装置１０は、被加工物３０を保持する加工テーブル４０の所定位置に設けられた取付穴４０ａの内部に設置されるように構成されている。なお、真空吸着装置１０の上下方向の位置は、小口径吸着パッド１５及び大口径吸着パッド１７によって被加工物３０を吸着し、小口径吸着パッド１５が下降した状態で、被加工物３０が加工テーブル４０の表面４０ｂと同一平面を形成するように加工テーブル４０に対して固定される。なお、例えば固定部材１６のねじ込み量によって大口径吸着パッド１７の高さを微調整し得るように構成しても良い。また、加工テーブル４０に設ける真空吸着装置１０の数や間隔等は、被加工物３０の大きさや物性等に応じて適宜決められる。
【００１５】
次に、上記のように構成された真空吸着装置の動作について、図１〜図３を参照して説明する。なお、図２は図１に示された第１の係着部材を上昇させた状態を示す断面図、図３は図２の状態から第１の係着部材が下降され、被加工物３０を第２の係着部材と共に係着した状態を示す断面図である。
まず、加工テーブル４０上に被加工物３０、例えば電力用の大型変圧器の絶縁部などに用いられる絶縁紙、プレスボード等、例えば数メートル四方以上といった大型の被加工物３０を載置する。このとき、被加工物３０は、例えば撓み、捩れ、弛み、あるいは載置時の空気の進入等によって歪みが生じ、加工テーブル４０の表面４０ｂとの間に凹凸が生じる。図１の被加工物３０は前記のように生じた凸部が真空吸着装置１０の近傍に存在する場合を模式的に示している。
【００１６】
次に、シリンダ装置１３の駆動軸１３ａを上昇させることにより、スプリング１８の反力でＯリング１９ａが加圧され、図１に示す真空経路である第２排気路Ｂが遮断される。これにより真空ポンプから得られた真空圧力は、第１排気路Ａを通り、小口径吸着パッド１５の中心部の穴を通って周囲の空気を吸引する。シリンダ装置１３の駆動軸１３ａを更に上昇させ、被加工物３０に小口径吸着パッド１５が当接する程度までシャフト部材１２を上昇させることで被加工物３０を小口径吸着パッド１５に対して図２に示すように吸着させることができる。
【００１７】
小口径吸着パッド１５が被加工物３０を吸着した後、真空ポンプによる排気を続けた状態でシリンダ装置１３を下降させると、シリンダ装置１３の下降端直前に、被加工物３０が大口径吸着パッド１７に押し付けられる。このタイミングとほぼ同時に、Ｏリング１９ａがスプリング１８の反力から開放され、遮断されていた第２排気路Ｂが開成される。この動作が行われる直前までは、スプリングガイド１９部まで真空状態にあるため、被加工物３０を図３に示すように大口径吸着パッド１７に対して瞬時に真空吸着させることができる。
【００１８】
上記の第２排気路開閉手段は、シリンダ装置１３の上下駆動と、スプリング１８、Ｏリング１９ａの動作により、第１排気路Ａと第２排気路Ｂの２つの真空経路を切り替える電磁弁の役割を果たしている。また、図３の状態にあるときの小口径吸着パッド１５の吸着面の高さは、加工テーブル４０の上面４０ｂ及び、大口径吸着パッド１７が被加工物３０を真空吸着した状態での吸着面との高さと同一高さになるように配置されていることで、被加工物３０の歪みを矯正することができる。
【００１９】
尚、台座１１に取り付けられた温調機能付きのヒータ２２及びシャフト部材１２に取り付けられた温調機能付きのヒータ２１によって、大口径吸着パッド１７及び小口径吸着パッド１５は、それぞれがある一定の温度以上に保たれる。これは、気温等の温度環境変化の影響によって、吸着パッドの素材である合成ゴムの硬化、つまり弾性特性が低下することを防ぐためであり、吸着部の温度を一定に保つことにより、吸着パッドの素材である合成ゴムの弾性特性が安定する。その結果、安定した吸着状態が得られる。
【００２０】
上記のように、実施の形態１によれば、被加工物３０に対して進退可能に設けられ、減圧によって被加工物３０の表面を係着させる第１の係着部材である小口径吸着パッド１５を中心部に配設し、被加工物３０における小口径吸着パッド１５による係着部の外側周囲部分を減圧によって係着させる第２の係着部材である大口径吸着パッド１７をこの小口径吸着パッド１５の周りを囲む如く、外周部に一体的に配設したので、被加工物３０の歪みが大きい部分を容易に吸着する役割を小口径吸着パッド１５が担い、加工時に発生する加工応力に耐え得る保持力を確保する役割を大口径吸着パッド１７が担うことで、役割が効果的に分担され、被加工物３０に歪みや撓みなどがあっても確実に係着することができる。このため、大型で且つ歪みの大きい被加工物３０を、歪みを矯正した状態で確実に吸着し、また切断や切削加工等の加工応力にも耐える係着力を得ることができる。
【００２１】
また、上記の効果が得られる結果、作業性が格段に改善される。このため、作業時間の短縮、エネルギー消費の節減なども期待することができる。さらに、小口径吸着パッド１５、及び大口径吸着パッド１７を必要に応じて所定温度に加熱することができるヒータ２１、２２を設けるようにしたので、吸着パッドが気温等の温度環境変化の影響で、弾性特性が低下する現象を防ぎ、気温等の温度環境の変化に影響されることなく被加工物表面の凹凸形状に対して常に安定した吸着状態を維持することができる。
【００２２】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２による真空吸着装置の要部を示す断面図である。なお、この実施の形態２は、被加工物を係着する第１の係着部材として、実施の形態１における減圧を利用した小口径吸着パッド１５に代えて、粘着力を利用したシリコーンゲルからなる粘着ブロックを用いるようにしたものである。図において、シャフト部材１２Ａは中実の丸棒状に形成され、その先端部には被加工物３０の表面を係着させるための粘着ブロック１５Ａが固定されている。粘着ブロック１５Ａは、金属材料の表面上にシリコーンゲルの焼付け処理が施されたものである。
【００２３】
なお、実施の形態１の図１におけるスプリング１８、スプリングガイド１９、Ｏリング１９ａなどは省かれ、従って第２排気路開閉手段も省かれている。また、ブロック部材１４Ａは、図１に示す連通路１４ａが省かれている。さらにヒータ２１も省かれている。また、シリンダ装置１３の駆動軸１３ａを下端部まで下降させたときの粘着ブロック１５Ａの上端の位置は、実施の形態１と同様に加工テーブル４０の表面４０ｂと同一のレベルとなるように構成されている。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２４】
上記のように構成された実施の形態２においては、シリンダ装置１３の駆動軸１３ａを上昇させることにより、シャフト部材１２Ａの先端に取り付けられた粘着ブロック１５Ａが上昇し、粘着ブロック１５Ａにおける粘着性のあるシリコーンゲル表面が被加工物３０の表面（裏面）に当接されて係着する。その後、シリンダ装置１３の駆動軸１３ａを下降させることで、被加工物３０が大口径吸着パッド１７に真空吸着される。シリコーンゲルは繰り返し粘着性を維持するものであり、汚れの付着等により粘着性が低下した場合は、水やエタノール等により洗浄することで、その粘着性が回復する。なお、同様の粘着性を有するものであれば、シリコーンゲル以外の材料を用いても差し支えない。この実施の形態２で必要な真空経路は、実施の形態１における第２排気路Ｂに相当する１経路のみである。
【００２５】
上記のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と略同様に大型で且つ歪みの大きい被加工物を、歪みを矯正した状態で確実に係着し、且つ切断及び切削加工等の加工応力にも耐える保持力をも維持することができる。また、構成が簡素となるので安価に提供することも可能となる。また、気温の変化に対しても実施の形態１と同様の作用効果が得られることは勿論である。なお、所望により実施の形態１と同様のヒータ２２を付加することも差し支えない。
【００２６】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３による真空吸着装置の要部を示す断面図である。図において、台座１１の上端部には大口径吸着パッド１７を振動させるための振動手段である振動モータ２３が設けられている。なお、この例では図１に示すヒータ２２は設置されていない。その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２７】
上記のように構成された実施の形態３においては、図示されていない被加工物３０を大口径吸着パッド１７に真空吸着させる際に、振動モータ２３によって大口径吸着パッド１７を振動させるように動作させる。このように、大口径吸着パッド１７を振動させながら被加工物３０に係着させると、単に被加工物３０の表面に押付けるだけの場合に比べて被加工物３０表面の凹凸状態によらず、大口径吸着パッド１７の吸着部が馴染み易くなる。また、２０℃から３０℃程度の温度環境の低下による吸着部の硬化であれば、温度調節機能付きのヒータ２２の効果と同等の効果が得られる。なお、低温環境に備えるために所望により実施の形態１と同様のヒータ２２を付加しても良い。
【００２８】
なお、上記実施の形態１〜３で例示した、例えば小口径吸着パッド１５、粘着ブロック１５Ａ、及び大口径吸着パッド１７の形状や固定構造、第１排気路Ａ及び第２排気路Ｂの形成方法や構造、第２排気路開閉手段の構成、台座１１の構成、ヒータ２１、２２の設置位置などは、何れもこの発明を実施するための一形態に過ぎず、この発明の範囲内で種々の変形や変更が可能であることは言うまでもない。また、加工テーブル４０の形状や構成、被加工物３０の種類や大きさ、用途、あるいは上下関係などについても本書で例示したものに限定されないことは当然である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  真空吸着装置、  １１  台座、  １１ａ、１１ｂ、１１ｃ  内周面、  １１ｄ  排気口、  １２、１２Ａ  シャフト部材、  １３  シリンダ装置、  １３ａ  駆動軸、  １４  ブロック部材、  １４ａ  連通路、  １４ｂ  Ｏリング、  １５  小口径吸着パッド（第１の係着部材）、  １５Ａ  粘着ブロック（第１の係着部材）、  １６  固定部材、  １７  大口径吸着パッド（第２の係着部材）、  １７ａ  吸着面、  １８  スプリング、  １９  スプリングガイド、  １９ａ  Ｏリング、  ２０  真空配管、  ２１、２２  ヒータ、  ２３  振動モータ（振動手段）、  ３０  被加工物、  ４０  加工テーブル、  ４０ａ  取付穴、  ４０ｂ  表面、  Ａ  第１排気路、  Ｂ  第２排気路。
【図１】
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【図２】
2012152861.tif 000004
【図３】
2012152861.tif 000005
【図４】
2012152861.tif 000006
【図５】
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