本发明涉及吸引式保持部件及吸引式保持部件的制造方法、吸引式保持装置及输送系统。
背景技术:
以往,在自动输送印刷电路板等时,虽然只要通过吸附垫直接吸引印刷电路板的安装有电子零件的部位就能够保持,但存在着可能使电子零件破损或破坏,吸引保持位置受限制的问题。
另一方面,在印刷电路板中通常存在着多个的螺纹孔(贯通孔),因此如果能够将印刷电路板的贯通孔用于吸引保持,就会成为通用性高的吸引保持方法,但是在一般的吸附垫中,由于贯通孔的空气密封不充分,所以存在有从贯通孔发生空气泄漏,并且不能充分地吸引保持印刷电路板的问题。
因此,作为适用于吸引保持并输送具有上述那样的贯通孔的印刷电路板等的吸附垫,例如提案有包括用于防止真空泄漏的密闭橡胶和以贯通孔为基准的能够定位的导向件兼固定螺丝,并在位于吸附部的范围内即使有孔、毛刺、凹凸、粗糙面也能够吸附的输送用吸附垫(例如,参照专利文献1)。
但是,在现有文献所公开的吸附垫中,为了密封印刷电路板的贯通孔,需要按压贯通孔的外周的平坦面,会限制能够适用的部位。
本发明的目的在于提供一种能够正确地定位和防止空气泄漏发生的吸引式保持部件。
【专利文献1】(日本)专利特开2000-190268号公报
技术实现要素:
作为解决所述课题的方法,本发明涉及的吸引式保持部件是一种用于抵接并吸引保持对象物的吸引式保持部件,在所述对象物的吸引时,具有以堵住所述对象物的凹部或贯通孔的开口部的方式来插入的插入部,并且所述插入部朝着其前端倾斜。
根据本发明,可以提供一种能够正确地定位和防止空气泄漏发生的吸引式保持部件。
附图说明
图1所示是第1实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概略立体图例。
图2所示是图1的a-a线的第1实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例。
图3所示是图1的b-b线的第1实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例。
图4a~图4d所示是说明使用了第1实施方式所涉及的吸引式保持部件的对象物的吸引保持动作的一例,图4a所示是吸引式保持部件的非吸引时的剖视图。
图4b所示是吸引式保持部件与对象物接触并开始真空吸引时的状态的概要剖视图。
图4c所示是吸引式保持部件和对象物的空间成为真空状态而产生吸附力的状态的概略剖视图。
图4d所示是将对象物输送到目标位置之后停止空气吸引,表示对象物因自重而脱落的状态的概略剖视图。
图5所示是图1的a-a线的第2实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例。
图6所示是图1的b-b线的第2实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例。
图7a~图7d所示是说明使用了第2实施方式所涉及的吸引式保持部件的对象物的吸引保持动作的一例,图7a所示是吸引式保持部件的非吸引时的剖视图。
图7b所示是吸引式保持部件与对象物接触并开始真空吸引时的状态的概要剖视图。
图7c所示是吸引式保持部件和对象物的空间成为真空状态而产生吸附力的状态的概略剖视图。
图7d所示是将对象物输送到目标位置之后停止空气吸引,表示对象物因自重而脱落的状态的概略剖视图。
图8所示是第3实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概略立体图例。
图9所示是图1的a-a线的第4实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例。
图10所示是图1的b-b线的第4实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例。
图11所示是使用吸引式保持装置实施吸附力测量试验的状况的一个概要图例。
图12所示是使用吸引式保持装置实施吸附力测量试验的状况的一个照片例。
图13所示是使用吸引式保持装置实施耐久性评估试验的状况的一个概要图例。
图14所示是使用吸引式保持装置实施耐久性评估试验试验的状况的一个照片例。
图15所示是喷墨方式的三维打印机的概要图。
图16是将图15所示三维打印机制作的吸引式保持部件从支撑材料剥离的概要图。
图17所示是立体光固化成型方式的三维打印机的概略图。
具体实施方式
(吸引式保持部件)
本发明的吸引式保持部件是用于与对象物抵接并吸引保持的吸引式保持部件,在吸引所述对象物时,具有以堵住所述对象物的凹部或贯通孔的开口部的方式来插入的插入部,并且所述插入部朝着其前端倾斜,优选具有支撑抵接部、露出开口部、中空部及流路,更进一步的是根据需要具有其他的部份。
所述吸引式保持部件有时也被称为″吸附垫″、″真空垫″。
在现有技术的吸附垫中,为了对作为对象物的印刷电路板的贯通孔进行密封,需要按压对象物的贯通孔的外周的平坦面,从而需要比贯通孔的外周稍大的多余的面积。与此相对,本发明的吸引式保持部件由于在吸引对象物时通过插入部咬入对象物的凹部或贯通孔的开口部的边缘而能够防止空气泄漏,因此不需要现有技术那样的多余的面积,相对于对象物的吸附力是由内压和面积来决定的,所以就能够使支撑抵接部的大小为最小。
因此,本发明的吸引式保持部件是用于与对象物抵接并吸引保持的吸引式保持部件,在所述对象物的吸引时,具有以堵住所述对象物的凹部或贯通孔的开口部的方式来插入的插入部,并且所述插入部通过朝着其前端倾斜,就能够兼顾正确的定位和空气泄漏密封。
本发明的吸引式保持部件只要能够吸引保持对象物,对其形状、大小、材质、构造等就没有特别的限制,可以根据目的来适当地选择。
作为吸引式保持部件的材质,优选弹性材料,作为上述弹性材料,例如可举出丁腈橡胶、硅橡胶、天然橡胶、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、氟橡胶、氯丁橡胶、乙烯丙烯橡胶等。这些既可以以1种来单独使用,也可以对2种以上进行并用。
虽然吸引式保持部件的肖氏d硬度会因吸引式保持部件的大小、形状、橡胶的材质而变化,例如,如果是图1那样的形状,可以选定肖氏d硬度在32以上且40以下的硅酮橡胶。如果吸引式保持部件太硬的话,由于没有弹性就失去了柔软性,有时就会降低吸附并保持对象物的力。另一方面,如果吸引式保持部件过软的话,有时就减少切断空气的流通的按压力。
肖氏d硬度例如可以使用肖氏d硬度计来测量。
作为吸引式保持部件的形状、大小及结构没有特别的限制,可以根据目的进行适当选择。
<对象物>
作为对象物,只要是能够由吸引式保持部件来吸引保持,对于形状、大小、结构、材质等就没有特别限制,可以根据目的来适当地选择,例如可以举出工业用零件、汽车零件等的线圈、垫片、垫圈、带轮、透镜、印刷电路板、玻璃基板、园艺用的罐等。
对象物具有插入吸引式保持部件的插入部的凹部或贯通孔。其中,从对于对象物的吸附力的观点出发,优选为贯通孔。通过将插入部插入凹部或贯通孔的开口部,能够实现正确的定位和防止空气泄漏。
对于贯通孔的形状、大小、数量、结构、配置等,没有特别的限制,可以根据目的适当选择。
作为贯通孔的形状,例如可以举出圆形、椭圆形、长方形、正方形、三角形、四边形、五边形、六边形、七边形、八边形等多边形、随机的不定形等。
对于贯通孔的大小,没有特别限制,可以根据吸引式保持部件的插入部的大小来适当选择。
对于凹部的大小、数量、结构、配置等没有特别的限制,可以根据目的适当选择。
<插入部>
插入部在对象物的吸引时以堵塞对象物的凹部或贯通孔的开口部的方式来插入。插入部以堵塞对象物的凹部或贯通孔的开口部的方式来插入时,流体就不能流通,插入部与凹部或贯通孔的开口部无间隙地抵接。
插入部的形状、大小、构造以及材质没有特别限制,可以根据目的适当选择。
作为插入部的形状,可以根据凹部或贯通孔的形状及大小来适当选定,作为形状,例如可以举出突起状、凸状的大致圆锥台、凸状的大致棱台等。
插入部与吸引式保持部件形成为一体,并优选与吸引式保持部件为相同的材质。
插入部优选的是具有朝向其前端部倾斜,并以逐渐接近插入部的中心线的方式来倾斜的锥面。通过插入部朝向前端来倾斜,就能够同时实现对于对象物的凹部或贯通孔的定位和防止漏气。另外,通过具有朝向插入部的前端以逐渐接近插入部的中心线的方式来倾斜的锥面,在凹部或贯通孔较大的情况下能够将插入部较深地插入,在凹部或贯通孔较小的情况下将插入部较浅地插入,由此能够提高吸引式保持部件相对于凹部或贯通孔的开口部的直径不均的定位以及吸附对象物时的鲁棒性。
另外,本发明的吸引式保持部件由于在吸引对象物时通过插入部咬入对象物的凹部或贯通孔的开口部的边缘而能够防止空气泄漏,因此不需要现有技术那样的用于按压对象物贯通孔外周的平坦面的多余的面积,能够使支撑抵接部的大小为最小。
优选的是插入部以不同的多个倾斜角来倾斜。相对于对象物的凹部或贯通孔的锥角,通过以插入部的前端容易地插入的方式(即相对于凹部或贯通孔的开口部的壁面为较大的角度)来改变插入部的锥面角度,就能够修正凹部或贯通孔与吸引式保持部件的中心轴的位置偏差。
插入部优选具有该插入部的前端侧的第1锥面和插入部的根部侧的第2锥面(以下有时也称为″2级锥形″)。
第1锥面在插入部插入凹部或贯通孔时,与凹部或贯通孔为相似形状的插入部对插入进行引导。例如,当对象物为厚度1.4mm的基板时,第1锥面的锥角优选为10°以上且30°以下,更为优选的是15°以上且25°以下。如果第1锥面的锥角为10°以上且30°以下,就能够没有问题地将吸引式保持部件的插入部插入凹部或贯通孔中。
第2锥面与凹部或贯通孔的开口部的外周壁直接接触,来防止空气从凹部或贯通孔漏出。例如,当对象物为厚度1.4mm的基板时,第2锥面的锥角优选为3°以上且10°以下,更为优选的是4°以上且6°以下。
当第2锥面的锥角为3°以上且10°以下时,贯通孔的密封力适当,且脱离插入部时的阻力小,所以是良好的。
<支撑抵接部>
支撑抵接部被设置在吸引式保持部件中的插入部的外侧,以在对象物吸引时支撑对象物的方式来抵接。″支撑抵接部″有时也被称为″裙部″。
作为支撑抵接部的形状、大小、结构及材质,没有特别限制,可以根据目的适当选择。
支撑抵接部与吸引式保持部件形成为一体,并优选与吸引式保持部件为相同的材质。
优选的是插入部和支撑抵接部形成为一体。通过将插入部和支撑抵接部形成为一体,不会发生空气从连结部位或密接橡胶处泄漏的问题,吸附力的稳定性提高,能够进一步实现一体化带来的成本降低及免维护(作为消耗品来对待)。
当插入部插入到对象物的凹部或贯通孔中时,支撑抵接部与对象物表面抵接,与所述对象物之间就形成了气密空间。形成气密空间后,吸附力得到提高,并能够在吸引保持对象物的状态下来输送。
气密空间通过使真空吸引源动作来吸引空气成为真空空间,来对对象物产生足够的吸附力。
<中空部、露出开口部>
吸引式保持部件被设置在不同于支撑抵接部的方向上,优选具有露出的露出开口部,和与所述露出开口部连通且具有比所述露出开口部的最大直径还要大的最大直径的中空部。
通过具有露出开口部和中空部,就能够与真空吸引源的接头连接,并通过真空吸引源的动作来实现对象物的吸引保持。
当露出开口部的最大直径为x(mm)时,所述中空部的最大直径y优选为1.3x(mm)以上。
具有由满足上述关系的露出开口部(小直径)和中空部(大直径)构成的结构的成形物难以将中空部从模具拔出(但是,如果使用弹性材料,则可以通过使其变形来从模具拔出),通过模具虽然难以成形,但即使是这种复杂的形状,也可以通过使用三维打印机而容易地进行造形。
<流路>
吸引式保持部件优选的是具有与形成在中空部和对象物之间的气密空间连通的流路。
气密空间一侧的流路开口部在支撑抵接部的根部与插入部的根部之间设置为1处以上。气密空间侧的流路开口部优选的是设置在2处以上,并且相对于插入部在周围配置为点对称。由此,特别是初始的吸引就会均匀地进行。
接头一侧的流路开口部(连接部)优选与接头的孔径为一致。由此,由于接头和吸引式保持部件的密接面积大,所以能够确保高气密性。
在接头一侧的流路开口部的正下方,有插入部的根部,这样流路的两个开口部就不能同轴地配置。另外,接头一侧的流路开口部的最外径形成为比插入部的最外径要小。
在这种情况下,流路形成为倒扣(undercut)部,通道模具来形成流路非常困难,但通过使用三维打印机就能够容易地造型。
<其他部分>
作为其他部分,没有特别的限制,可以根据目的适当选择。
(吸引式保持部件的制造方法)
本发明的吸引式保持部件的制造方法是吸引并保持对象物的吸引式保持部件的制造方法,包括确定工序和造型工序,根据需要还可以包括其他工序。
<确定工序>
确定工序是根据插入部所插入的对象物的凹部或贯通孔的形状、大小、结构、数量、配置及凹部或贯通孔的周围状态,以及所述对象物的重量、大小、形状、厚度及材质所选择的至少1种信息来确定吸引式保持部件的造型信息的工序。
作为凹部或贯通孔的信息,可列举出形状、大小(直径、深度)、结构、数量、配置、有无电子零件安装到贯通孔的周围等。
<造型工序>
造型工序是根据所确定的吸引式保持部件的造型信息,通过三维打印机来对吸引式保持部件进行造型的工序。
通过使用三维打印机,即使数量少,也能够以较低的价格,以短时间来制造。另外,通过三维打印机,不仅可以简单地一体地形成来减少零件数量,而且因为不需要考虑模具中的拔出方向,所以就提高了吸引式保持部件内部的空气流路形状的自由度。因此,例如能够使连结支撑抵接部、插入部及中空部的结构部分形成为壁厚,或者能够增大嵌合与真空吸引源连结的接头的中空部的面积,从而能够使吸引式保持部件形成为耐久性更高的结构。
作为三维打印机,没有特别限制,可以根据目的适当选择,例如,可以选择热熔融沉积成型(fdm)、材料喷射方式、粘结剂喷射方式、粉末沉积法、光造型方式等各种方式,但优选的是吸引的面尽量为平滑的方式、以及采用弹性材料来作为造型材料的方式。
作为造型材料可以包含弹性材料、聚合性单体或聚合性低聚物,根据需要还可以包括其他成分。其中,优选的是具有能够由造型材料喷出头喷出的粘度及表面张力等的液体特性的材料,该造型材料喷出头用于造型材料喷射用打印机等。
作为上述弹性材料,例如可举出丁腈橡胶、硅橡胶、天然橡胶、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、氟橡胶、氯丁橡胶、乙烯丙烯橡胶等。这些既可以以1种来单独使用,也可以对2种以上进行并用。
通过三维打印机,由于能够将插入部的形状对应于对象物的凹部或贯通孔的形状来造型,因此即使凹部或贯通孔的开口部是椭圆等的圆形以外的情况也能够对应。另外,由于即使是复杂的结构也能够一体地造型,所以就能够消除成为空气泄漏主要原因的连结部位,提高吸附力的稳定性。
更进一步地,如果使用能够在造型中途切换造型材料的三维打印机,则能够对各部进行造型材料的变更。
另外,在大量且廉价地制造具有相同功能的吸引式保持部件的情况下,也可以采用使用模具而不是三维打印机的方法。
作为三维打印机,优选喷墨方式的三维打印机,或立体光固化成型方式的三维打印机。
喷墨方式的三维打印机采用的是喷墨(材料喷射)方式、或以分配器方式喷出墨水并通过uv光来固化的方式。这些方式因为能够使用多个造型材料,因此对于吸引式保持部件整体不是以相同的组成,而是能够根据各个部分的组成来分布设置。
例如,图15所示的喷墨方式的三维打印机10使用排列有喷墨头的喷头单元,从造型体用液体材料喷射头单元11喷射用于形成吸引式保持部件的液体材料,从支撑体用液体材料喷射头单元12、12喷射用于形成支撑体的液体材料,并通过邻接的紫外线照射机13、13一边对用于形成吸引式保持部件的液体材料及用于形成支撑体的液体材料进行固化,一边进行层叠。
为了将液体材料喷射头单元11、12及紫外线照射机13、造型体17及支撑体18之间的间隙保持为恒定,根据层叠次数,一边降低平台15一边进行层叠。
在所述三维打印机10中,紫外线照射机13、13在向箭头a、b任一方向移动时也使用,并通过随着该紫外线照射所产生的热,使得被层叠的用于形成支撑体的液体材料表面平滑化,其结果是能够提高吸引式保持部件的尺寸稳定性。
造型结束后,如图16所示,将吸引式保持部件17和支撑体18在水平方向上拉伸剥离后,支撑体18被一体地剥离,就能够容易地取出吸引式保持部件17了。
另外,如图17所示,在立体光固化成型方式的三维打印机中,将用于形成吸引式保持部件的液体材料积存在液槽24中,并将通过激光光源21射出的紫外线激光23从激光扫描仪22照射到液槽的表面27,从而在造型台26上制作固化物28。造型台26通过活塞25的动作下降,并通过依次重复该动作,来得到吸引式保持部件。
<其他工序>
作为其他工序,没有特别限制,可根据目的适当选择,例如可列举出支撑材料除去工序、控制工序、清洗工序等。
(吸引式保持装置)
本发明的吸引式保持装置具备至少一个本发明的吸引式保持部件和真空吸引源,根据需要还可以具备其他部件。
作为真空吸引源,没有特别的限制,可以根据目的来进行适当选择,例如,可以列举有真空泵等。
上述吸引式保持装置通过具有多个本发明的吸引式保持部件,即使是面积和重量大的对象物也能够吸引保持,并输送至目的场所。
吸引式保持部件被固定在固定部件上,并通过配管来连结吸引式保持部件的接头和真空泵。在配管的中途设有开关阀(on/off),也可以借助压力调节器等。另外,优选的是,开关阀包括泄漏阀并开放内部压力。
(输送系统)
本发明的输送系统是在吸引并保持对象物的状态下进行输送的输送系统。
具有上述对象保持装置、在至少一个以上的前端具备吸引式保持部件的输送机构,以及控制对象物保持装置和输送机构的动作的控制机构,根据需要还可以具备其他装置。
作为输送机构,例如可以举出多轴机器人、对上下方向及水平方向的直动轴组合而成的机构等。
<控制机构>
在控制机构中存储有输送所需的动作程序,根据动作程序,来执行输送机构的定位动作、图4a~图4d所示的对象物保持装置的吸引动作(吸引的开启/关闭0n/0ff)。另外,输送系统具备真空传感器,能够确定对象物被吸附保持,并能够进行输送动作。
<其它的装置>
作为其他装置,没有特别限制,可以根据目的适当选择。
在此,参照附图对本发明的吸引式保持部件及吸引式保持装置的实施方式进行详细说明。
还有,在各图中,对于相同构成部件赋予相同符号,并且有时会省略其重复的说明。另外,构成部件的数量、位置、形状等也不局限于本实施方式,在实施本发明的时候能够选用适宜的数量、位置、形状等。
<第1实施方式>
图1所示是第1实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概略立体图例,图2所示是图1的a-a线的第1实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例,图3所示是图1的b-b线的第1实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例。
图1至图3所示的第1实施方式所涉及的吸引式保持部件110具有插入部1和支撑抵接部2。在第1实施方式中,对象物具有贯通孔。
吸引式保持部件110是吸引并保持对象物的部件,具有露出开口部6、和与真空吸引源连结的接头(未图示)连接的中空部4、接头一侧的流路开口部(连接部)7、流路5。
吸引式保持部件110由弹性材料构成,作为该弹性材料,使用硅橡胶。
吸引式保持部件110的肖氏d硬度优选为35左右。如果吸引式保持部件110太硬的话,由于没有弹性就失去了柔软性,有时就会降低对象物的吸引保持力。另一方面,如果吸引式保持部件110过软的话,有时就减少切断空气的流通的按压力。
吸引式保持部件110具有露出到外部的露出开口部6,和与露出开口部6连通且具有比露出开口部6的最大直径还要大的最大直径的中空部4。
通过具有露出开口部6和中空部4,就能够与和真空吸引源连结的接头连接,并通过真空吸引源的动作来实现对象物的吸引保持。
如图2所示,当露出开口部的最大直径为x(mm),例如适用于孔径φ4mm~10mm时,作为设计值可以例示1.3x~2.0xmm。
具有由这样的露出开口部6(小直径)和中空部4(大直径)构成的结构的成形物难以将中空部从模具拔出(由弹性材料来形成时可以使其变形后从模具拔出),通过模具虽然难以成形,但即使是这种复杂的形状,使用三维打印机就能够容易地进行造形。
设置有与形成在中空部4和对象物之间的气密空间连通的流路5。
如图4a所示地,气密空间一侧的流路开口部8在支撑抵接部2的根部与插入部1的根部之间设置为1处以上。优选的是设置在2处以上,并且相对于插入部1在周围配置为点对称。特别是初始的吸引会均匀地进行。
如图2所示地,接头一侧的流路开口部7(连接部)优选与接头的孔径为一致。由于接头和吸引式保持部件110的密接面积大,所以能够确保高气密性。
在接头一侧的流路开口部7(连接部)的正下方,有插入部1的根部,这样流路的两个开口部就不能同轴地配置。另外,接头一侧的流路开口部7的最外径z形成为比插入部1的最外径lh小。
在这种情况下,流路形成为倒扣部,通道模具来形成流路非常困难,但通过使用三维打印机就能够容易地造型。
插入部1在对象物的吸引时以堵塞对象物的贯通孔的开口部的方式来插入。
插入部1与吸引式保持部件110形成为一体,并使用与吸引式保持部件110相同的硅橡胶。
插入部1优选的是具有朝向其前端部倾斜,并以逐渐接近插入部的中心线的方式来倾斜的锥面。由于通过插入部来密封的部位为锥形状,所以能够同时实现对贯通孔的定位和防止漏气。另外,通过插入部具有锥面,在贯通孔较大的情况下能够较深地插入,在贯通孔较小的情况下较浅地插入,由此能够提高吸引式保持部件相对于贯通孔的直径不均的定位以及对象物的吸附的鲁棒性。
优选的是插入部1以不同的多个倾斜角来倾斜。相对于对象物的贯通孔的锥角,通过以插入部的前端容易地插入的方式(即相对于贯通孔的开口部的壁面为较大的角度)来改变插入部的锥面角度,就能够修正贯通孔与吸引式保持部件的中心轴的位置偏差。
插入部1优选具有其前端侧的第1锥面和插入部的根部侧的第2锥面(″2级锥形″)。
第1锥面在插入部插入贯通孔时,与贯通孔为相似形状的插入部对插入进行引导。当对象物为厚度1.4mm的基板时,第1锥面的锥角优选为20°左右。如果第1锥面的锥角为20°左右,就能够没有问题地将插入部插入贯通孔。
第2锥面与贯通孔的外周直接接触,来防止空气从贯通孔漏出。当对象物为厚度1.4mm的基板时,第2锥面的锥角优选为5°左右。如果第2锥面的锥角过大时,密封力会减少,另一方面,如果第2锥面的锥角过小时,有时将吸引式保持部件的插入部插入和脱离贯通孔时的阻力就会变大。
由于能够将插入部1的形状对应于对象物的贯通孔的形状来造型,因此即使贯通孔是长径孔等的圆形孔以外的孔也能够对应。另外,由于吸附力的降低对应于对象物的贯通孔的面积,所以能够发挥最大限度的吸附力。因此,对于目标的吸附力,能够使支撑抵接部的大小(圆形的情况下为外径)为最小。
图2中插入部1的根部直径lh与对象物的贯通孔的直径为相似形状,当对象物的厚度为1.4mm、孔径为φ4mm时,插入部1的根部直径lh优选为对象物的贯通孔的直径+0.5mm~0.6mm。还有,根据肖氏d硬度,需要调节最佳值。
支撑抵接部2被设置在吸引式保持部件110中的插入部的外侧,并在对象物对吸引时与该对象物抵接。
作为支撑抵接部2的形状、大小、结构及材质,没有特别限制,可以根据目的适当选择。
支撑抵接部2与吸引式保持部件110形成为一体,并使用与吸引式保持部件110相同的硅橡胶。
优选的是吸引式保持部件110、插入部1和支撑抵接部2形成为一体。通过将吸引式保持部件110、插入部1和支撑抵接部2形成为一体,不会发生空气从连结部位或密接橡胶处泄漏的问题,吸附力的稳定性提高,能够进一步实现一体化带来的成本降低及免维护(作为消耗品来对待)。
优选的是,当插入部插入到对象物的贯通孔中时,前述支撑抵接部与前述对象物表面抵接,与所述对象物之间就形成了气密空间。形成气密空间后,对于对象物的吸附力得到提高,并能够在吸引保持对象物的状态下输送至目标位置。
所述气密空间通过使真空吸引源动作来吸引空气成为真空空间,从而对对象物产生吸附力。
图2中的ds所示的支撑抵接部的厚度虽然取决于材质的特性,但是如果支撑抵接部的厚度薄,则有可能因空气吸引而将支撑抵接部拉入内部,支撑抵接部的厚度较厚时,支撑抵接部的弹力消失,因此优选具有适当的厚度。
图2中由ls表示的支撑抵接部2的外径从要求一个吸引式保持部件所必须的吸附力的观点出发,支撑抵接部的大小需要充分确保由贯通孔的轮廓和支撑抵接部的内径所形成的吸附面积。
这里,图4a~图4d所示是使用第1实施方式的吸引式保持部件及吸引式保持装置的对象物的吸引保持动作的一个概要图例。
图4a所示是第1实施方式的吸引式保持部件及吸引式保持装置在非吸引时的状态,表示的是在吸引式保持部件110与和真空吸引源连结的接头50接合的状态下,开始空气吸引时的空气的流动。图4a中的8是气密空间一侧的流路开口部。
图4b所示的状态是,吸引式保持部件110与对象物表面接触的瞬间,从吸引式保持部件110和作为对象物的基板40之间的间隙流通的空气停止,在图4b中的p的位置开始密封,通过真空吸引源的动作开始真空吸引。
图4c所示是吸引式保持部件110与对象物接触后,通过真空吸引源的动作产生的真空吸引,吸引式保持部件110的插入部1在图4c中q的位置处咬入到基板40的贯通孔32的周壁面,空气的流通被封住了。当插入部1插入到基板40的贯通孔32中时,支撑抵接部2与基板40抵接,与对象物之间形成的空间v变为真空空间,对对象物产生了吸附力。
图4d所示是吸引式保持部件110在吸引并保持基板40的状态下输送至目标位置之后停止空气吸引时,基板40因自重而落下的状态。
<第2实施方式>
图1所示是第2实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概略立体图例,图5所示是图1的a-a线的第2实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例,图6所示是图1的b-b线的第2实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例。另外,在第2实施方式中,对于与已经说明的实施方式相同的结构,标注相同的参照符号并省略其说明。
在图5及图6所示的第2实施方式所涉及的吸引式保持部件120中,与图2及图3所示的第1实施方式的吸引式保持部件110的不同之处在于,变更了插入部1的形状及大小。即,在第2实施方式的吸引式保持部件120中,插入部1具有1级的锥面。另外,作为对象物的基板具有凹部41。另外,在第2实施方式的吸引式保持部件110中,也可以是插入部1具有2级的锥面。
接着,在图7a~图7d中,对使用了第2实施方式所涉及的吸引式保持部件120的对象物的保持动作进行说明。
图7a所示是第2实施方式的吸引式保持部件及吸引式保持装置在非吸引时的状态,表示的是在吸引式保持部件120与和真空吸引源连结的接头50接合的状态下,开始空气吸引时的空气的流动。图7a中的8是气密空间一侧的流路开口部。
图7b所示的状态是,吸引式保持部件120与对象物表面接触的瞬间,从吸引式保持部件110和作为对象物的基板40之间的间隙流通的空气停止,在图7b中的p的位置开始密封,通过真空吸引源的动作开始真空吸引。
图7c所示是吸引式保持部件120与对象物接触后,通过真空吸引源的动作产生的真空吸引,吸引式保持部件120的插入部1在图7c中q的位置处咬入到基板40的凹部41的周壁面,空气的流通被封住了。当插入部1插入到基板40的凹部41中时,支撑抵接部2与基板40抵接,与基板之间形成的空间v变为真空空间,对基板产生了吸附力。
图7d所示是吸引式保持部件120在吸引并保持基板40的状态下输送至目标位置之后停止空气吸引时,基板40因自重而落下的状态。
<第3实施方式>
图8所示是第3实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要图例。另外,在第3实施方式中,对于与已经说明的实施方式相同的结构,标注相同的参照符号并省略其说明。
在图8所示的第3实施方式的吸引式保持部件130中,与图2及图3所示的第1实施方式的吸引式保持部件110的不同之处在于,作为对象物的基板40的贯通孔32为椭圆形状,并将吸引式保持部件130的插入部1的形状对应于贯通孔32的椭圆形状进行了变更。图8中的32a表示产生吸附力的部位。
根据第3实施方式,因为能够根据对象物的贯通孔32的形状将插入部1形成为相似形状来直接密封贯通孔32的外周,所以就能够实现支撑抵接部尺寸的最小化导致的安装面积的有效利用。
在第3实施方式中,因为利用三维打印机进行造型,即使是各种不规则的贯通孔的形状,也能够在短时间内廉价地进行造形。
<第4实施方式>
图1所示是第4实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概略立体图例,图9所示是图1的a-a线的第4实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例,图10所示是图1的b-b线的第4实施方式所涉及的吸引式保持部件的一个概要剖视图例。另外,在第4实施方式中,对于与已经说明的实施方式相同的结构,标注相同的参照符号并省略其说明。
在图9及图10所示的第4实施方式的吸引式保持部件140中,与图2及图3所示的第1实施方式的吸引式保持部件110的不同点在于,将接头一侧的流路开口部7(连接部)的最大直径z形成为比插入部1的最外径lh更大,在用弹性材料来成形吸引式保持部件的情况下,由于能够从模具中拔出中空部4及流路5,所以能够利用模具来成形。
根据该第4实施方式,利用模具,能够廉价地大量生产吸引式保持部件140。
另外,第4实施方式的模具成型后的吸引式保持部件具有的优点是,不存在由三维打印机造形后的造型物那样的微粉状的表面异物。
【实施例】
以下对本发明的实施例进行说明,但本发明并不局限于这些实施例。
(实施例1)
作为造型材料,使用ar-g1l(低硬度硅橡胶、肖氏d硬度35、株式会社keyence制造),并使用喷墨方式的三维打印机(株式会社keyence制造、agilista3200),对图1~图3所示的吸引式保持部件110进行造形。
接着,使用所得到的吸引式保持部件110,如下所述地评价吸附力、耐久性及位置偏离。
<吸附力的测量>
图11及图12所示是能够单独地反复测量吸引式保持部件110的吸附力的吸附力测量装置及使用该吸附力测量装置的吸附力测量方法。
将设置有贯通孔32的基板31固定在一对基础台30、30之间,通过介由接头34连结的张力测试仪(日本电产新宝公司制造、数字测力仪)35的动作,吸引式保持部件110上下移动。
在张力测试仪35的前端安装新的吸引式保持部件110后,将插入部插入到其正下方的被固定的基板31的贯通孔32中,启动真空吸引泵并开始吸引后,通过张力测试仪35反复地测量强制地将吸引式保持部件110直接从基板31拉开时的吸附力。
如表1所示,可以确认,即使反复进行5,000次以上的吸附和强制释放,也能够实现吸附力为目标值的400gf以上。
<耐久性的评价>
图13及图14所示是对作为具有贯通孔32的对象物的印刷电路板40实际地重复进行吸引保持和释放的耐久性评价装置以及使用该耐久性评价装置的耐久性评价方法的图。
使用新的吸引式保持部件110来对作为对象物的印刷电路板40的对角线上的两角处的贯通孔32反复进行空气吸引、吸附、提起、左右振动、基准位置停止、下降、空气停止以及释放的重复动作。在各个吸引式保持部件110中,介由接头34来连接有用于吸引的配管37。
如表1所示,在能够使用500000次以上的状态下结束实验。由此可知能够实现作为目标值的300000次以上。
<位置偏离极限值的测量>
启动图11中的水平方向移动机构38后,使插入部中心朝着x及y的某一方向每次移动±0.05mm,并记录能够进行保持的范围。结果如表1所示。测量结果显示能够从插入部中心保持到±1.05mm的位置偏离(整个宽度为2.1mm)。
如表1所示,根据图1至图3所示的吸引式保持部件110,通过将插入部设为2级锥形状,位置偏离宽度即使是最大的2.1mm,也能够吸引保持并输送,由此可知作为目标值的位置偏离极限值能够达到±0.3mm以上。
表1
本发明的方式可以如下所述。
<1>
一种用于抵接并吸引保持对象物的吸引式保持部件,其特征在于:在所述对象物的吸引时,具有以堵住所述对象物的凹部或贯通孔的开口部的方式来插入的插入部,并且所述插入部朝着其前端倾斜。
<2>
根据<1>所述的吸引式保持部件,所述插入部以不同的多个倾斜角来倾斜。
<3>
根据<1>至<2>中任一项所述的吸引式保持部件,具有露出的露出开口部,和与所述露出开口部连通且具有比所述露出开口部的最大直径还要大的最大直径的中空部。
<4>
根据<3>所述的吸引式保持部件,设置与形成在所述中空部和所述对象物之间的气密空间连通的流路,所述气密空间一侧的流路开口部被配置在插入部的外侧,并且两个流路开口部不在同轴上。
<5>
根据<1>至<4>中任一项所述的吸引式保持部件,所述吸引式保持部件是吸附垫。
<6>
根据<1>至<5>中任一项所述的吸引式保持部件,所述吸引式保持部件通过三维打印机来造型。
<7>
根据<1>至<6>中任一项所述的吸引式保持部件,所述吸引式保持部件是由选自丁腈橡胶、硅橡胶、天然橡胶、聚氨酯树脂、聚氯乙烯树脂、氟橡胶、氯丁二烯橡胶以及乙丙橡胶中的至少1种弹性材料来形成的。
<8>
一种用于抵接并吸引保持对象物的吸引式保持部件的制造方法,其特征在于包括:确定工序,其根据从插入部所插入的所述对象物的凹部或贯通孔的形状、大小、结构、数量、配置,和所述凹部或贯通孔的周围的状态,以及所述对象物的重量、大小、形状、厚度及材质所选择的至少1种信息来确定吸引式保持部件的造型信息,和造型工序,其根据所确定的吸引式保持部件的造型信息,通过三维打印机来对吸引式保持部件造型。
<9>
一种吸引式保持装置,其特征在于:具备至少一个<1>至<7>中任一项所述的吸引式保持部件和真空吸引源。
<10>
一种以吸引保持的状态来输送对象物的输送系统,其特征在于包括:<9>所述的吸引式保持装置,和控制所述吸引式保持装置的动作的控制机构。