特許 7556718 吸着部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-17

(45)【発行日】2024-09-26

(54)【発明の名称】吸着部材

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20240918BHJP

   B65G 49/06 20060101ALI20240918BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 D

B65G49/06 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020141409

(22)【出願日】2020-08-25

(65)【公開番号】P2022037330

(43)【公開日】2022-03-09

【審査請求日】2023-03-31

(73)【特許権者】

【識別番号】512228587

【氏名又は名称】ムラテックメカトロニクス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】岩▲崎▼ 宏和

(72)【発明者】

【氏名】木村 悦男

【審査官】神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】特開昭４７－０１２１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５１－１３２００２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０３－２９３２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０４－０５１３８７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００７－２７００１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

Ｂ６５Ｇ ４９／０６

Ｂ６５Ｈ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸盤部材と、前記吸盤部材を支持する支持部材とを備え、対象物を包装するラップの表面に吸着する吸着部材であって、
前記吸盤部材は、
筒状の接続部と、
前記接続部の先端部から吸盤状に突出するリップ部と、を備え、
前記支持部材は、
前記接続部に挿入される筒状であり、吸着状態の前記リップ部が形成する吸着平面と面一に配置される先端面と、
前記吸着平面と面一になるように配置され前記先端面を含む先端部から径方向外側に向かって突出し、前記接続部の内周面と前記リップ部の内側面との間に設けられる面取り部を埋める先端つば部と、
前記先端面に開口する吸引口と、を備え、
対象物を包装するラップの表面に吸着した状態において、前記リップ部の前記内側面と前記接続部の先端面と前記先端つば部の吸着面側の面と前記支持部材の先端面とが面一になる
吸着部材。

【請求項2】

前記支持部材は、
前記先端つば部と対向状態で配置され、前記吸盤部材の前記接続部と係合することにより前記支持部材の先端面と前記リップ部の内側面との位置を決定する基端つば部を備える請求項１に記載の吸着部材。

【請求項3】

前記支持部材は、
前記吸引口と連通し、前記吸引口の開口面積よりも流路断面積が大きい吸引路を備える請求項１または２に記載の吸着部材。

【請求項4】

前記支持部材を構成する材料の硬度は、前記吸盤部材を構成する材料の硬度よりも硬い請求項１から３のいずれか一項に記載の吸着部材。

【請求項5】

前記リップ部の前記接続部側の端縁から前記リップ部の先端縁までの前記接続部の管軸方向の距離の３分の２以上の範囲において、前記リップ部の厚みは、均一である
請求項１から４のいずれか一項に記載の吸着部材。

【請求項6】

前記リップ部の厚みは、１．５ｍｍ±０．５ｍｍである
請求項１から５のいずれか一項に記載の吸着部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロボットなどに取り付けられ、対象物の表面に吸着することにより対象物を吸引保持する力を発生させる吸着部材に関する。

【背景技術】

【0002】

搬送対象物を自動もしくは手動で搬送する際に使用される吸着部材において、パッド等と称される吸盤部材の形状、サイズ、材質を適切化することで、ラップで包装された対象物に対しても吸着保持を可能にする技術が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００２－１８４８３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、従来の吸着部材では、吸着部材に直接接触しているラップにシワ、吸着跡、破れ等の不具合が発生する可能性が高い。また、吸着のための真空圧を弱めるとシワなどの発生確率は低下するが、対象物が落下する可能性が高まる。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、対象物の落下の可能性を低下させつつ対象物を包装するラップのシワの発生の可能性を低下させることができる吸着部材の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の１つである吸着部材は、吸盤部材と、前記吸盤部材を支持する支持部材とを備え、対象物の表面に吸着する吸着部材であって、前記吸盤部材は、筒状の接続部と、前記接続部の先端部から吸盤状に突出するリップ部と、を備え、前記支持部材は、前記接続部に挿入される筒状であり、吸着状態の前記リップ部が形成する吸着平面と面一に配置される先端面と、前記吸着平面と面一になるように配置され前記先端面を含む先端部から径方向外側に向かって突出し、前記接続部の内周面と前記リップ部の内側面との間に設けられる面取り部を埋める先端つば部と、前記先端面に開口する吸引口と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、対象物の落下の抑制、および対象物を包装するラップのシワの発生の抑制を両立させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、吸着部材を保持側（Ｚ＋側）から示す斜視図である。

【図2】図２は、吸着部材を吸着側（Ｚ－側）から示す斜視図である。

【図3】図３は、支持部材１２０から吸盤部材を取り外した状態を示す斜視図である。

【図4】図４は、管軸（Ｚ軸）を含む平面で吸盤部材を切断した状態を示す断面図である。

【図5】図５は、管軸（Ｚ軸）を含む平面で支持部材を切断した状態を示す断面図である。

【図6】図６は、吸着部材が対象物に当接し吸着する前の状態を示す断面図である。

【図7】図７は、吸着部材が対象物に当接し吸着した状態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る吸着部材の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を説明するために一例を挙示するものであり、本発明を限定する主旨ではない。例えば、以下の実施の形態において示される形状、構造、材料、構成要素、相対的位置関係、接続状態、数値、数式、方法における各段階の内容、各段階の順序などは、一例であり、以下に記載されていない内容を含む場合がある。また、平行、直交などの幾何学的な表現を用いる場合があるが、これらの表現は、数学的な厳密さを示すものではなく、実質的に許容される誤差、ずれなどが含まれる。また、同時、同一などの表現も、実質的に許容される範囲を含んでいる。

【0010】

また、図面は、本発明を説明するために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる。

【0011】

また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として包括的に説明する場合がある。また、以下に記載する内容の一部は、本発明に関する任意の構成要素として説明している。

【0012】

図１は、吸着部材を保持側（Ｚ＋側）から示す斜視図である。図２は、吸着部材を吸着側（Ｚ－側）から示す斜視図である。図３は、支持部材１２０から吸盤部材を取り外した状態を示す斜視図である。

【0013】

吸着部材１００は、吸盤部材１１０と、支持部材１２０と、を備え、対象物２００（図７参照）に当接した吸盤部材１１０の内側の空気を、支持部材１２０を介して除去することにより対象物２００に吸着する部材である。対象物２００に吸着した吸着部材１００を、ロボット（不図示）などを用いて持ち上げることにより対象物２００を保持し、移動させることができる。また、対象物２００に吸着した吸着部材１００は、吸盤部材１１０の内部に空気を供給することにより対象物２００を開放することができる。

【0014】

図４は、管軸（Ｚ軸）を含む平面で吸盤部材を切断した状態を示す断面図である。吸盤部材１１０は、対象物２００に先端部が当接し、内側の空気が吸引されることにより変形して対象物２００の表面に密着する部材であり、接続部１１１と、リップ部１１２と、を備えている。

【0015】

接続部１１１は、筒状の部材であり、支持部材１２０が内側に締まりばめ状態で挿入されることにより支持部材１２０に支持される部分である。接続部１１１の形状は、筒状であれば特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、接続部１１１は、円筒形状である。具体的には、接続部１１１は、支持部材１２０の外周形状に対応し、内周の径が比較的狭い径小部１１３と、径小部１１３よりも内径が広い径大部１１４とを管軸方向（図中Ｚ軸方向）に連なって備えている。また、径小部１１３のリップ部１１２と反対側（図中Ｚ＋側）には、管軸に対して垂直な係合面１１５が設けられている。係合面１１５は、径小部１１３と径大部１１４との境界部分の段差部である。

【0016】

なお、接続部１１１の締め付け強度を向上させる締め付け部材を嵌め込むために接続部１１１の外周面、特に径大部１１４の外周面の全周に溝を設けても構わない。比較的肉薄である径大部１１４を締め付けることによって、支持部材１２０に対する取付強度を向上させることができ、リップ部１１２に偏った応力などが発生することを抑制できる。

【0017】

リップ部１１２は、対象物２００に吸着する際に対象物２００の表面に沿うように変形し、対象物２００を開放すると元の形状に戻る柔軟性、復元性を備えた部分であり、接続部１１１の先端部（図中Ｚ－側端部）から吸盤状に突出する部分である。リップ部１１２は、接続部１１１の先端部から径方向外側に向かうに従い、徐々に接続部よりも前側（図中Ｚ－側）に傾く形状である。本実施の形態の場合、リップ部１１２は、ドーム形状であり、接続部１１１から先端縁までの距離の３分の２以上の範囲において、リップ部１１２の厚みは、均一である。なお、図４において、リップ部１１２の接続部１１１から先端縁までの距離の３分の２の範囲として範囲Ｌを示している。本実施の形態の場合、リップ部１１２は、リップ部１１２のほぼ全体の厚みが均一である。なお、均一とは、±０．５ｍｍ程度の変化（誤差）を含むものとして記載している。

【0018】

吸盤部材１１０を構成する材料は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、シリコンゴムが採用されており、接続部１１１とリップ部１１２とがシリコンゴムにより一体に成形されている。吸盤部材１１０の特にリップ部１１２の硬度は２０°（ショアＡ）である。リップ部１１２の具体的な厚みは、特に限定されるものではないが、１．５ｍｍ±０．５ｍｍ程度であり、接続部１１１の近傍の厚みが２ｍｍ程度、先端縁の厚みが１ｍｍ程度である。

【0019】

接続部１１１の径小部１１３の内面１１６とリップ部１１２の内側面１１７との間である角部には、面取り部１１８が配置されている。面取り部１１８の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、Ｒ面取り形状である。なお、面取り部１１８の形状は、Ｃ面取り形状、その他の形状であってもよい。

【0020】

図５は、管軸（Ｚ軸）を含む平面で支持部材を切断した状態を示す断面図である。支持部材１２０は、吸盤部材１１０の弾性を利用した締まりばめ状態で吸盤部材１１０の接続部１１１に挿入され、吸盤部材１１０を支持する部材であり、先端面１２１と、先端つば部１２２と、吸引口１２３と、を備えている。支持部材１２０の形状は、リップ部１１２内の空気を吸引できる筒状であれば特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、全体視円筒形状である。支持部材１２０は、基端つば部１２４と、吸引路１２５と、細軸部１２６と、太軸部１２７と、取付部１２８と、回転係合部１２９と、を備えている。

【0021】

支持部材１２０を構成する材料は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、吸盤部材１１０を構成する材料の硬度よりも硬い（高い）材料が採用されている。具体的に支持部材１２０の材料としてはポリアセタールを例示でき、支持部材１２０を構成する材料の硬度は、Ｍ７８（ロックウエル）を例示することができる。

【0022】

先端面１２１は、支持部材１２０吸着側（図中Ｚ－側）の端面であり、図７に示すように、吸着状態のリップ部１１２の内側面１１７が形成する吸着平面と面一に配置される。なおリップ部１１２は、対象物２００の表面形状に追随して変形する柔軟性を備えているため、吸着平面は、吸着部材１００が吸着する対象物２００の表面が理想的な平面の場合形成される。

【0023】

先端つば部１２２は、先端面１２１を含む支持部材１２０の先端部から径方向外側に向かって周方向全体に突出し、吸盤部材１１０の面取り部１１８を埋める環状の部分である。先端つば部１２２の吸着側（図中Ｚ－側）の面は、先端面１２１と面一であり、表面が平面の対象物２００を吸着した際には先端面１２１と同じように吸着平面と面一になる。先端つば部１２２の保持側（図中Ｚ＋側）の面の形状は、吸盤部材１１０の面取り部１１８の形状に一致している。本実施の形態の場合、面取り部１１８はＲ面取り形状であるため、先端つば部１２２の保持側の面の形状は、面取り部１１８を埋めるように面取り部１１８の形状に沿って湾曲している。

【0024】

基端つば部１２４は、管軸方向（図中Ｚ軸方向）において基端つば部１２４と対向状態で配置され、吸盤部材１１０の接続部１１１と係合することにより支持部材１２０の先端面１２１とリップ部１１２の内側面１１７との位置を決定する部分である。本実施の形態の場合、基端つば部１２４は、接続部１１１のリップ部１１２と反対側の保持側に向かって面を向ける係合面１１５に当接状態で係合することにより支持部材１２０と吸盤部材１１０の位置を決定する。基端つば部１２４は、細軸部１２６と太軸部１２７との間の段差部分であり、細軸部１２６の両端部にある先端つば部１２２と基端つば部１２４との間に吸盤部材１１０の径小部１１３が嵌まり込む。

【0025】

吸引口１２３は、先端面１２１に設けられた開口であり、吸引口１２３を通して対象物２００に当接したリップ部１１２内の空気を吸引する。吸引口１２３の数や形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、円形の先端面１２１の中心に一つの円形の吸引口１２３が開口している。

【0026】

吸引路１２５は、真空系に接続され、吸引口１２３と連通することにより、リップ部１１２の内側の空気を吸引する経路である。本実施の形態の場合、吸引路１２５の流路断面積は、吸引口１２３の開口面積よりも大きい。これにより、吸引口１２３からリップ部１１２内の空気を吸引する際の応答や、吸引口１２３を介して空気を吐出する際の応答を早めることができる。

【0027】

取付部１２８は、ロボットに取り付けられる部分である。本実施の形態の場合、外周に雄ネジが設けられており、ロボットに設けられた真空系に連通するネジ穴に取付部１２８をねじ込むことにより吸着部材１００がロボットに取り付けられる。吸着部材１００の取付部１２８をネジ穴にねじ込む際には、回転係合部１２９にレンチなどの工具を係合させて支持部材１２０全体を回転させる。

【0028】

次に、例えばトレイに載置された食品をトレイと共にラップで包装した対象物２００吸着する際の吸着部材１００の動作を説明する。吸着部材１００が吸着する対象物２００の表面は平面であるとする。吸着部材１００は、図６に示すように、対象物２００の表面にリップ部１１２の周縁が当接するようにロボットにより移動する。次に、吸引口１２３および吸引路１２５を介してリップ部１１２内の空気が吸引される。これにより、図７に示すようにリップ部１１２は、吸着部材１００表面状態に追随して吸着平面を形成するように変形する。また、支持部材１２０の先端面１２１も吸着平面内に存在し、対象物２００の表面にあるラップの表面と当接する。さらに、先端つば部１２２の吸着側の面も吸着平面内に存在し、ラップの表面と当接する。また、先端つば部１２２は、リップ部１１２の内側面１１７と先端つば部１２２の吸着面側の面との隙間がほとんど生じないように面取り部１１８を埋めている。

【0029】

以上により、吸着部材１００は、支持部材１２０の先端面１２１、先端つば部１２２、およびリップ部１１２の内側面で形成された隙間のほとんどない平面で対象物２００のラップに吸着するため、対象物２００を持ち上げる際の重力や、持ち上げた状態の対象物２００を移動させる際に発生する慣性力に抗する吸着力を発生させつつ、隙間にラップが吸い込まれラップが伸びてシワが発生すること、およびラップが破損することを抑制できる。

【0030】

また、吸引路１２５の流路断面積が、吸引口１２３よりも大きいため、高い応答性でリップ部１１２と対象物２００との隙間に空気を供給することができ、対象物２００の搬送効率を向上させることができる。

【0031】

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

【0032】

例えば、先端つば部１２２は、吸盤部材１１０の面取り部１１８の表面形状に追随する形状として説明したが、先端つば部１２２は、面取り部１１８に若干食い込むも形状でも構わない。

【産業上の利用可能性】

【0033】

本発明は、ロボットなどにより対象物を吸着保持する際の吸着部材として利用可能である。

【符号の説明】

【0034】

１００ 吸着部材
１１０ 吸盤部材
１１１ 接続部
１１２ リップ部
１１３ 径小部
１１４ 径大部
１１５ 係合面
１１６ 内面
１１７ 内側面
１１８ 面取り部
１２０ 支持部材
１２１ 先端面
１２２ 先端つば部
１２３ 吸引口
１２４ 基端つば部
１２５ 吸引路
１２６ 細軸部
１２７ 太軸部
１２８ 取付部
１２９ 回転係合部
２００ 対象物

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】