JPH0413561B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、壁面に吸着支持され、その壁面に沿
つて移動する壁面移動ロボツトや、不定形物資を
負圧吸着して搬送する吸着搬送装置等に用いられ
る負圧吸着装置に関するもので、特に、垂直な吸
着面に吸着させて固定支持するのに適した負圧吸
着装置に関するものである。

（従来の技術） 負圧吸着装置は、気密に形成された吸着カツプ
の開放端面を壁面や搬送物等の吸着面に密着させ
た状態で、真空ポンプ等の真空吸引装置によりそ
の吸着カツプの内部を負圧化することによつて、
その吸着カツプに吸着力を発生させ、その吸着カ
ツプが取り付けられているフレームを吸着面に吸
着固定するようにしたものである。壁面移動ロボ
ツトの場合には、そのような負圧吸着装置が複数
個設けられ、いくつかの負圧吸着装置の吸着力に
よつてフレームであるロボツト本体を固定支持し
た状態で他の負圧吸着装置を移動させた後、その
移動させた負圧吸着装置を壁面に吸着させてロボ
ツト本体を支持し、次いで、最初に壁面に吸着し
ていた負圧吸着装置を移動させる、という手順を
繰り返すことによつて吸着移動される。また、搬
送装置の場合には、そのフレームに取り付けられ
た吸着カツプに搬送物を吸着支持させた状態で、
そのフレームを移動させることによつて搬送物を
搬送する。

従来は、このような負圧吸着装置の吸着カツプ
はゴム等の弾性材料によつて形成されるものと
し、その吸着カツプによつて、吸着力と荷重支持
力との両方を得るようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、そのようなものでは、吸着カツ
プに矛盾する特性が要求されることになる。すな
わち、十分な吸着力が得られるようにするために
は、凹凸のある吸着面や湾曲した吸着面にも密着
させることができるようにするために、吸着カツ
プはできる限り柔軟なものとすることが必要とな
る。一方、大きな荷物が支持されるようにするた
めには、せん断力や曲げモーメントに十分耐える
ことができるだけの剛性が必要となる。特に、垂
直な壁面に沿つて移動する壁面移動ロボツト等の
場合には、その荷重が吸着力に直交する方向に作
用するために、吸着カツプが柔軟なものである
と、ロボツト本体が傾いてしまう。

このようなことから、従来は、その吸着カツプ
は密着性及び荷重支持性がともに不十分なものと
なつてしまい、その負圧吸着装置の適用範囲が限
られてしまうという問題があつた。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたも
のであつて、その目的は、凹凸等のある吸着面に
も十分な吸着力をもつて吸着させることができる
とともに、荷重を確実に支持することのできる負
圧吸着装置を得ることである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、負圧
吸着装置を、フレームに取り付けられる吸着カツ
プとその吸着カツプの外側に配置される剛性支持
脚とによつて構成するようにしている。吸着カツ
プは、その先端が柔軟な材料からなるシール部と
されるとともに、その先端がフレームから離れる
方向に弾力的に付勢されるようになつている。ま
た、支持脚は、自由状態にある吸着カツプよりは
短く、吸着カツプの内部が負圧化されてその吸着
カツプが収縮したときには、その先端が吸着面に
圧接されるだけの長さとされ、フレームに剛性的
に結合されている。そして、その支持脚の先端に
は、吸着面に圧接されることによつてその吸着面
に沿うすべての方向に対して高い摩擦力を発生す
る摩擦部材が取り付けられている。

（作用） このように構成することにより、吸着カツプの
先端のシール部を吸着面に密着させてその内部の
空気を吸引すると、吸着カツプはその内部の負圧
により収縮する。したがって、フレームがその吸
着力によつて吸着面側に引き付けられ、支持脚の
先端が吸着面に圧接される。そして、その支持脚
の先端には摩擦部材が取り付けられているので、
その圧接によつて大きな摩擦力が発生する。その
結果、フレームの吸着面に沿う方向の移動は規制
されるようになる。すなわち、吸着面が垂直の場
合にも、フレームに作用する重力は支持脚によつ
て支持されることになり、吸着カツプには、吸着
面に直交する方向の荷重以外はほとんど作用しな
いことになる。

そして、吸着カツプの先端のシール部は柔軟な
ものとされるので、吸着面に多少の凹凸等があつ
ても、完全に密着させることができる。したがつ
て、高い吸着力を得ることが可能となる。

すなわち、このように構成することにより、吸
着面に密着して気密を保つ部位と荷重を吸着面に
伝達する部位とが分離されることになり、密着性
及び荷重支持性をともに高めることが可能とな
る。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

図中、第１〜４図は、本発明による負圧吸着装
置の一実施例を、それぞれ異なる作動状態で示す
縦断面図である。

これらの図から明らかなように、この負圧吸着
装置１は、剛性材からなる有底円筒状の機体２
と、円筒状の吸着カツプ３とを備えている。機体
２は、先端面が開口したもので、その側壁によつ
て支持脚４が形成されている。その支持脚４の先
端には、摩擦係数が高く、耐摩耗性を有する材料
からなる摩擦部材５が取り付けられている。ま
た、機体２の基端側の円板状の底壁によつてフレ
ーム６が形成されている。したがつて、機体２を
なすフレーム６と支持脚４とは剛性的に結合され
ている。

フレーム６には吸気口７が設けられている。そ
して、その吸気口７には、導管８を介して真空ポ
ンプ９等の真空吸引装置が接続されるようになつ
ている。

吸着カツプ３は、両端面が開口したベローズ１
０と、その先端に取り付けられる柔軟なシールリ
ング１１とによつて構成されている。そのシール
リング１１は、気密性の高いもので、垂直壁面等
の吸着面１２に密着させ得るものとされている。
すなわち、このシールリング１１によつて、吸着
カツプ３のシール部が形成されている。ベローズ
１０の基端側は、機体２のフレーム６に、吸気口
７を取り囲むようにして気密に取り付けられてい
る。こうして、吸着カツプ３の内部空間１３が負
圧化されるようになつている。 ベローズ１０
は、比較的小さなばね力をもつて、伸長する方向
に付勢されている。そして、そのベローズ１０の
伸長時の長さは、機体２の支持脚４よりも長いも
のとされている。したがつて、吸着カツプ３は、
第１図に示されているように吸着面１２から離れ
ているとき、すなわち自由状態にあるときには、
その先端のシールリング１１が支持脚４の先端の
摩擦部材５よりもフレーム６から離れて位置する
ようにされている。すなわち、この負圧吸着装置
１を吸着面１２に接近させたときには、その吸着
カツプ３の先端のシールリング１１が支持脚４の
先端の摩擦部材よりも先に吸着面１２に接するよ
うにされている。また、ベローズ１０を最も収縮
させたときには、その長さが支持脚４より短くな
るようにされている。したがつて、第３図に示さ
れているように吸着面１２に密着させ、内部空間
１３を負圧としたときには、支持脚４の先端の摩
擦部材５が吸着面１２に圧接されるようになつて
いる。こうして、吸着カツプ３の先端は、フレー
ム６に対して進退可能とされている。

次に、このように構成された負圧吸着装置１の
作用について説明する。

この負圧吸着装置１を吸着面１２に吸着させる
ときには、第２図に示されているように、吸着カ
ツプ３の先端のシールリング１１を吸着面１２に
接触させた後、機体２を吸着面１２側に押圧す
る。すると、そのシールリング１１は、ベローズ
１０のばね力によつてその吸着面１２に押し付け
られる。そして、そのシールリング１１は柔軟で
あるので、変形しながらその吸着面１２に密着す
る。それによつて、吸着カツプ３の内部空間１３
が密閉される。

そこで、真空ポンプ９を作動させ、その内部空
間１３内の空気を吸引する。すると、その内部空
間１３内が負圧化され、その負圧度が急速に高ま
つていく。そして、その負圧により、ベローズ１
０が収縮し、フレーム６が吸着面１２に向けて引
き付けられる。こうして、第３図に示されている
ように、機体２の支持脚４の先端に取り付けられ
ている摩擦部材５が吸着面１２に接触する状態と
なる。

第３図の状態では、機体２の支持脚４は、吸着
カツプ３の内部の負圧による吸引力とベローズ１
０のばね力との差に相当する力でもつて、吸着面
１２に押圧される。すなわち、吸着カツプ３によ
る吸着力は、フレーム６及び支持脚４から摩擦部
材５を通して吸着面１２に作用する力と、吸着カ
ツプ３の先端のシールリング１１から吸着面１２
に作用するベローズ１０のばね力とに分割される
ことになる。その場合、ベローズ１０のばね力
は、シールリング１１と吸着面１２との間のシー
ル状態が確保できるだけの大きさがあればよいの
で、十分に小さな力とすることができる。したが
つて、吸着カツプ３による吸着力は、ほとんどが
摩擦部材５を吸着面１２に押し付ける力となる。

こうして、摩擦係数の大きい摩擦部材５が大き
な力でもつて吸着面１２に圧接されるので、その
間に大きな摩擦力が働くようになり、吸着面１２
が垂直なものであつても、機体２はその位置で保
持されるようになる。そして、フレーム６及び支
持脚４は剛性の高いものとされているので、機体
２に作用する荷重はすべてその摩擦部材５に伝え
られる。したがつて、機体２が壁面移動ロボツト
の支持部とされ、せん断力や曲げモーメントを受
けるときにも、それらの力はほとんどすべてが摩
擦部材５を通して吸着面１２に伝えられるように
なる。

また、吸着面１２が垂直な壁面であり、機体２
にロボツト等の重量が加わる場合を考えると、機
体２は、その吸着面１２との下方の接点である摩
擦部材５の下部を中心として回転しようとする。
したがつて、フレーム６は、吸着面１２から離れ
る方向に回転することになる。その結果、ベロー
ズ１０が伸長することになり、その内部空間１３
の容積が増大するので、その空間１３の負圧が更
に高まる。こうして、吸着力がより高められるの
で、その荷重支持性は極めて高いものとなる。

このように、この負圧吸着装置１によれば、吸
着カツプ３に荷重支持力を持たせる必要はなくな
る。また、耐摩耗性も、摩擦部材５に持たせれば
よいことになる。したがつて、吸着カツプ３の先
端のシールリング１１には、その特性として、吸
着面１２に気密に密着させ得る柔軟性のみが求め
られることになり、例えば油や水を含有したスポ
ンジ状のシール材などを用いることも可能とな
る。そして、そのように柔軟なシール材を用いる
ことにより、ビルの外壁面のように多数の小さな
凹凸があつたり塵等が付着したりしているような
吸着面１２にも、確実に吸着カツプ３を吸着させ
ることができるようになる。

また、吸着カツプ３のベローズ１０にも十分な
伸縮性を持たせることができるので、第１図のよ
うに吸着持機状態では吸着カツプ３の先端を機体
２の支持脚４から大きく外方に突出させるように
することにより、第４図に示されているように、
負圧吸着装置１が吸着面１２に対して傾斜して接
近した場合にも、ベローズ１０が容易にその方向
を変え、その先端のシールリング１１が吸着面１
２に密着して、吸着力を発揮するようになる。

第５図は、本発明による負圧吸着装置の他の実
施例を示す縦断面図である。

この実施例では、吸着カツプ３は、両端が開口
した硬質の円筒体１４と、その先端に取り付けら
れた柔軟なシールリング１１とによつて形成され
ている。したがつて、この実施例においても、シ
ールリング１１によつて吸着カツプ３のシール部
が構成されている。円筒体１４は、機体２の支持
脚４に設けられた嵌合部１５に摺動自在に嵌合さ
れて支持されている。その円筒体１４の外周面と
嵌合部１５の内周面との間は、気密にシールされ
ている。そして、その円筒体１４は、支持脚４と
の間に設けられた弱いばね１６によつて、外方、
すなわちフレーム６から離れる方向に向けて弾力
的に付勢されている。こうして、吸着カツプ３
は、吸着面１２から離れた吸着持機状態では、そ
の先端のシールリング１１が支持脚４の先端の摩
擦部材５より外方に突出し、シールリング１１が
吸着面１２に密着して内部空間１３が負圧化され
たときには、機体２内に引っ込められるようにさ
れている。すなわち、吸着カツプ３の先端は、フ
レーム６に対して進退可能とされている。

このような負圧吸着装置１においても、吸着カ
ツプ３のシールリング１１を吸着面１２に密着さ
せ、内部空間１３内の空気を吸い出すと、その負
圧によつてフレーム６が吸着面１２側へ引き寄せ
られ、支持脚４の先端の摩擦部材５が吸着面１２
に圧接される。したがつて、第１〜３図の実施例
と同様に、荷重は機体２の支持脚４によつて支持
され、吸着面１２に対する密着性は吸着カツプ３
のシールリング１１によつて確保されるようにな
る。

このような負圧吸着装置１によれば、吸着カツ
プ３内の負圧を相当高くしても円筒体１４が破損
する恐れはないので、強力な真空ポンプ９を用い
ることも可能となり、大荷重用の負圧吸着装置と
して適したものとなる。

第６図は、本発明による負圧吸着装置の更に異
なる実施例を示す縦断面図である。

この実施例では、吸着カツプ３は、従来のもの
と同様の形状のものとされ、全体がゴム等の弾性
材によつて形成されている。ただし、その吸着カ
ツプ３は、より柔軟性を有するものとされてい
る。しかも、その先端部１７は薄肉のものとされ
ている。こうして、その先端部１７によつて吸着
カツプ３のシール部が構成されている。そして、
吸着面１２から離れた吸着持機状態にあるときに
は、その吸着カツプ３の先端部１７が、フレーム
６に設けられた支持脚４の先端の摩擦部材５より
外方に突出するようにされている。吸着カツプ３
の先端部１７が吸着面１２に密着し、内部空間１
３が負圧化されたときには、吸着カツプ３が変形
し、機体２内に引っ込められる。したがつて、そ
の吸着カツプ３の先端は、フレーム６に対して進
退可能なものとなつている。

このような負圧吸着装置１においても、以上の
実施例と同様に、荷重の支持力は機体２の支持脚
４によつて確保され、吸着面１２に対する密着性
は吸着カツプ３によつて確保されることは明らか
であろう。そして、このように構成することによ
り、その構造を極めて単純化することができる。

なお、上記実施例においては、フレーム６に設
けられる支持脚４を、円筒形機体２の側壁によつ
て構成されるもの、すなわち連続した円筒状のも
のとしているが、その支持脚４は、フレーム６か
ら突出する複数本の柱状のものとすることもでき
る。ただし、その場合にも、第５図の実施例のよ
うなものでは、円筒体１４の基端面とフレーム６
との間は密閉されるようにする必要がある。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、吸着カツプが発生する吸着力によつて、フレ
ームに設けられている支持脚を吸着面に押し付
け、その支持脚の先端に取り付けられている摩擦
部材を吸着面に圧接させるようにしているので、
荷重支持力及び耐摩耗性はその支持脚に受け持た
せることができる。したがつて、吸着カツプ３の
先端のシール部は十分に柔軟なものとして、吸着
面に対する高度な気密性を確保させることができ
る。こうして、強力な吸着力発生機能と、高い剛
性及び耐摩耗性が求められる荷重支持機能とを、
ともに具備する負圧吸着装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による負圧吸着装置の一実施
例を、吸着面から離れた状態で示す縦断面図、第
２図は、その負圧吸着装置が吸着面に接した状態
を示す縦断面図、第３図は、その負圧吸着装置が
吸着面に吸着された状態を示す縦断面図、第４図
は、その負圧吸着装置が傾斜した吸着面に接した
状態を示す縦断面図、第５図は、本発明による負
圧吸着装置の他の実施例を示す縦断面図、第６図
は、本発明による負圧吸着装置の更に異なる実施
例を示す縦断面図である。 １……負圧吸着装置、２……機体、３……吸着
カツプ、４……支持脚、５……摩擦部材、６……
フレーム、９……真空ポンプ（真空吸引装置）、
１１……シールリング（シール部）、１２……吸
着面、１７……吸着カツプの先端部（シール部）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フレームと、そのフレームに取り付けられ、
   先端が吸着面に密着させ得る柔軟なシール部とさ
   れた吸着カツプと、その吸着カツプの内部を負圧
   化し得る真空吸引装置とを備え、 前記吸着カツプの先端を前記吸着面に密着させ
   た状態でその吸着カツプの内部を負圧化すること
   により、前記フレームを前記吸着面に吸着させて
   固定するようにした負圧吸着装置において； 前記吸着カツプの先端が、前記フレームから離
   れる方向に弾力的に付勢されており、 前記フレームの前記吸着カツプより外側の位置
   に、その吸着カツプが自由状態にあるときにはそ
   の吸着カツプの先端から前記フレームまでの距離
   よりも短く、前記吸着カツプの先端を前記吸着面
   に密着させてその内部を負圧化したときには先端
   がその吸着面に圧接される支持脚が、剛性的に設
   けられていて、 その支持脚の先端に、前記吸着面に圧接される
   ことによつてその吸着面に沿うすべての方向に対
   して高い摩擦力を発生する摩擦部材が取り付けら
   れていることを特徴とする、 負圧吸着装置。