JP4092487B2

JP4092487B2 - 吸着装置

Info

Publication number: JP4092487B2
Application number: JP2003100163A
Authority: JP
Inventors: 節男中村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP2004306169A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着可能面積が相違する二種類以上のワークの供給や搬出等に用いる吸着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から吸着可能面積が相違する二種類以上のワークの供給や搬出のため、多数の小径の吸着パッドをワークハンドに並べて装備し、ワークの大きさに合わせて作動させる吸着パッドを選択する吸着装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
これは、予めワークの大きさや形状を検出若しくは記憶し、ワークを吸着する際に吸着パッド個々に装備した開閉バルブを操作し、ワークの大きさに合った吸着パッドを作動させるようにしたものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１２０３５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、多数の吸着パッド個々に設けた開閉バルブをワーク形状に合わせて開閉制御する制御装置を必要とし、また、作動させる吸着パッドを判別するために、ワークの大きさ若しくは形状を予め検出する検知装置を必要とし、装置が複雑となる不具合があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、二種類以上のワークに適用可能な簡易な吸着装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、負圧によりワークを吸着する吸着パッドと、前記吸着パッドの外周に配置した筒状部材と吸着パッド外周との隙間に空気を流通させ、吸着パッドがワークへ当接した時に生ずる吸着パッドの外方への撓みにより吸着パッド外周が全周で筒状部材に接触したとき生ずる通過空気の圧力変化により、ワークへの当接時に発生する吸着パッドの変形状態を検出する検知手段と、前記吸着パッドと負圧発生源とを連通させる通路に配置され、前記検知手段の圧力変化により吸着パッドの全周の変形が検出されたとき開放作動されて負圧発生源よりの負圧を吸着パッド内に導入する負圧バルブと、により、ワーク吸着面の有無に応じて吸着パッドを選択的に作動するようにした。
【０００８】
【発明の効果】
したがって、本発明では、ワークへの当接時に発生する吸着パッドの変形状態を検出する検知手段により、吸着パッドの全周の変形が検出されたときに、開放作動する負圧バルブを介して吸着パッド内に負圧を導入して、吸着パッドがワーク吸着面の有無に応じて選択的に作動するようにしたため、ワーク形状に合わせて負圧バルブを開閉制御する制御装置やワーク形状を予め検出する検知装置が不要とでき、簡易な吸着装置とすることができる。例えば、この吸着装置をワークハンドに並べて装備する場合には、種々の形状のワークを制御を必要とせずに吸着保持することができる。
しかも、ワークへの当接時に発生する吸着パッドの変形状態を検出する検知手段として、吸着パッドの外周に配置した筒状部材と吸着パッド外周との隙間に空気を流通させ、吸着パッドがワークへ当接した時に生ずる吸着パッドの外方への撓みにより吸着パッド外周が全周で筒状部材に接触したとき生ずる通過空気の圧力変化（この場合には、圧力上昇）により検知するよう構成し、この検知手段の圧力変化により負圧バルブを開方向に作動するため、吸着パッドがその全周でワークに当接したか否かを精度よく検出でき、ワーク形状に正確に対応させて作動させることができる。特に段差のあるワークに対しても精度よく対応可能とできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１〜図７は、本発明を適用した吸着装置の一実施形態を示し、図１は吸着装置の全体構造を示す断面図、図２はバルブ構造の拡大断面図、図３は動作要領を示す説明図、図４〜図７は作動状態を示す断面図である。
【００１１】
図１において、本実施形態の吸着装置１は、内外二重となった小口径パッド２および大口径パッド３と、小口径パッド２内に負圧を供給する負圧通路４と、負圧通路４を分岐して小口径パッド２の外周側の大口径パッド３内に負圧を供給する分岐通路５と、分岐通路５に設けられた負圧バルブ６と、ワークＷへ当接する大口径パッド３の撓み状態を検知して負圧バルブ６を開方向に作動させる検知手段７とから構成している。
【００１２】
前記小口径パッド２は小口径パッド２の取付金具１０に加硫接着等により一体化され、前記大口径パッド３は大口径パッド３の取付金具１１に加硫接着等により一体化され、両パッド２、３は略同一平面状に位置させて夫々の取付金具１０、１１によりワークハンドへの取付ロッド１２先端に固定される。取付ロッド１２には、大口径パッド３の取付金具１１を取囲み覆うカップ部材１３が一体に固定されている。小口径パッド２内には、ワーク吸着時にワークＷに当接してワークＷのそれ以上の接近を規制して小口径パッド２の撓みを規制するストッパ１４が設けられている。前記大口径パッド３は、小口径パッド２を取囲んで位置し、その吸着パッド３の先端は、小口径パッド２の先端より僅かにワークＷ側に突出させて位置する。従って、ワークＷへの接近時には、先ず、大口径パッド３の先端がワークＷに接触し、さらにワークＷに接近させるとき、小口径パッド２の先端がワークＷに接触することとなる。
【００１３】
前記小口径パッド２内に負圧を導入する負圧通路４は、ワークハンドへの取付ロッド１２を貫通して小口径パッド４内に開口する貫通孔で構成され、導入管路１５を介して負圧発生装置１６に接続され、導入管路１５に設けた吸着作動弁１７の開放作動時に、負圧発生装置１６で発生された負圧が導入されるようにしている。
【００１４】
前記分岐通路５は、半径方向穴および大口径吸着パッド３の取付金具１１を貫通し大口径パッド３内であり且つ小口径パッド２の外側に開口する貫通穴により、前記負圧通路４を分岐させて構成する。分岐通路５は、負圧通路４に導入された負圧を分岐して小口径パッド２と大口径パッド３とで囲まれる空間に導入可能としている。
【００１５】
前記負圧バルブ６は、図２に拡大して示すように、大口径パッド３の取付金具１１に外周側からその端面および壁面に前記分岐通路５を開口させるよう設けた段付きのバルブ穴２０に挿入配置される。負圧バルブ６は、前記バルブ穴２０の段付き２１に係合させて配置され、前記分岐通路５を連通させる貫通穴２３を備え、貫通穴２３の端部をバルブシート２４とするシート部材２２と、バルブ穴２０に外周側から挿入され、シート部材２２をバルブ穴２０の段付き２１に押付け固定するプラグ２５とを備える。前記シート部材２２のバルブシート２４に着座可能にバルブ２６が配置され、バルブ２６は、着座時、前記分岐通路５の連通を遮断し、バルブシート２４からの離脱時、前記分岐通路５を連通可能とする。
【００１６】
前記プラグ２５内には、ピストン２７が摺動可能に挿入され、ピストン２７には、シート部材２２の貫通穴２３を貫通して突出する前記バルブ２６のステム２８がピン２９により連結される。前記ピストン２７は、シート部材２２に着座するリターンスプリング３０によりバルブ２６をバルブシート２４に着座させるよう方向に付勢され、ステム２８と連結する背面側にプラグ２５に設けた穴３１を介して後述する検知圧が導入されるとき、前記リターンスプリング３０に抗してバルブ２６をバルブシート２４への着座状態から離脱させるよう作動する。前記リターンスプリング３０のセット力は、検知圧が上昇しない状態で、小口径パッド２内が負圧となってその負圧がバルブ２６の端面を吸引作用する時に、バルブ２６が開放動作するのを防止可能な値に設定される。即ち、セット力が負圧による吸引力より強くなるように設定している。
【００１７】
前記検知手段７は、図１に示すように、ワークＷへ当接する大口径パッド３の撓み状態を検出するカップ部材１３を備える。カップ部材１３の開放端３４は、大口径パッド３の半径方向外方に位置し、大口径パッド３がワークＷに当接して外方へ撓むとき大口径パッド３に接触する。この接触が大口径パッド３とカップ部材１３の開放端３４の全周で行われるとき、大口径パッド３はその全周がワークＷに接触したと判断され、前記接触が全周の一部のみでも接触がなされない場合には、大口径パッド３はその全周がワークＷに接触していないと判断できる。後者の状態は、大口径パッド３に当接するようなワークＷが存在しない、即ち、ワークＷの大きさが小口径パッド２のみに相当するサイズの場合や、ワークＷ表面に段差があって大口径パッド３の一部がワークＷによって撓ませられていない場合がある。
【００１８】
前記大口径パッド３のカップ部材１３開放端３４への接触状態は、カップ部材１３と大口径パッド３の取付金具１１との間に正圧発生装置３５より供給された低圧縮の空気圧（例えば、０．１ＭＰａ程度）の変化に変換され、検知圧として前記負圧バルブ６のピストン２７背面に導入される。前記検知圧は、大口径パッド３とカップ部材１１の開放端３４との接触が、全周でなされる場合には圧力上昇され、一部でも接触しない場合には圧力上昇されない。即ち、大口径パッド３の全周がワークＷに接触して全周が撓み、全周でカップ部材１３の開放端３４に接触した場合にのみ、検知圧を圧力上昇させ、負圧バルブ６を開放して、大口径パッド３内に分岐通路５を介して負圧を導入するようにしている。
【００１９】
前記カップ部材１３は、大口径パッド３との接触後におけるワークＷへの更なる接近による大口径パッド３の撓みを許容するため、カップ部材１３の外周に摺動自在に嵌合し、その先端が大口径パッド３の外周近傍に位置するようスプリング３６により突出付勢された筒状の遮蔽板３７によりカップ部材１３の開放端３４を形成している。従って、筒状の遮蔽板３７は、大口径パッド３がワークＷに当接して撓むとき遮蔽板３７に当接し、さらに大口径パッド３が撓む場合には、スプリング３６に抗して後退移動可能である。
【００２０】
以上の構成の吸着装置１の動作について図３〜図７を利用して以下に説明する。
【００２１】
図３に示すように、本実施形態の吸着装置１においては、（Ａ）図示のように、小口径パッド２と大口径パッド３とを共にワークＷに接触させての吸着作動と、（Ｂ）図示のように、小口径パッド２のみでの吸着作動とを行わせることができる。
【００２２】
先ず、小口径パッド２と大口径パッド３とを共にワークＷに接触させての吸着作動について、図１、図４および図５により説明する。
【００２３】
図１は、ワークハンドにより吸着装置１がワークＷに接近して大口径パッド３の先端がワークＷに接触した状態を示し、正圧発生装置３５より供給された低圧縮の空気は、カップ部材１３と大口径パッド３の取付金具１１との隙間を通過して遮蔽板３７と大口径パッド３との間を通って外気に排出され、検知圧の圧力上昇はなく、負圧バルブ６は閉じて分岐通路５を遮断している。この状態において、吸着作動弁１７を開いて負圧発生装置１６よりの負圧を負圧通路４を経由して小口径パッド２内に導入すると、ワークＷに当接した小口径パッド２内は負圧で満たされてワークＷを吸着するが、負圧バルブ６が閉じているため、負圧は分岐通路５から大口径パッド３内には導入されない。
【００２４】
ワークハンドにより吸着装置１をワークＷに接近させると、図４に示すように、小口径パッド２の先端もワークＷに当接し、大口径パッド３はワークＷにより接近することにより撓み、その外周部分を遮蔽板３７に接触させる。この接触により遮蔽板３７と大口径パッド３との隙間がなくなり、圧縮空気の外気への排出がなくなるため、検知圧は上昇し、負圧バルブ６のピストン２７を押して負圧バルブ６のバルブ２６がバルブシート２４の着座状態を離脱させて負圧バルブ６は開放する。
【００２５】
この状態において、吸着作動弁１７を開いて負圧発生装置１６よりの負圧を負圧通路４を経由して小口径パッド２内に導入すると、ワークＷに当接した小口径パッド２内は負圧で満たされる一方、分岐通路５、負圧バルブ６を経由して大口径パッド３内にも負圧で満たされ、図５に示すように、小口径パッド２および大口径パッド３は夫々ワークＷを吸着する。
【００２６】
ワークＷの吸着により、吸着装置１はワークＷにより一層接近し、小口径パッド２および大口径パット３共に外方向へ撓み、大口径パッド３の外方への撓みは、リターンスプリング３６に抗して遮蔽板３７を押上げて吸収される。
【００２７】
この状態でワークハンドを上昇させれば、大口径パッド３および小口径パッド２の両方の吸着パッドにより吸着したワークＷを持上げ、搬送することができる。この場合のワークＷの重量は、例えば、小口径パッド２の径が６０ｍｍ、大口径パッド３の径が１００ｍｍであれば、４０Ｋｇ程度まで吸着可能であり、小口径パッド２のみでは１４Ｋｇ程度までとなる。
【００２８】
次に、図３（Ｂ）に示すように、小口径パッド２のみを用いてワークＷを吸着する場合について説明する。
【００２９】
この場合においては、小口径パッド２のみがワークＷに当接し、大口径パッド３がワークＷに当接しない。このため、正圧発生装置３５より供給された低圧縮の空気は、大口径パッド３の外周の遮蔽板３７との隙間を経由して大気に排出されるため、検知圧の上昇はなく、負圧バルブ６は閉じた状態に維持される。
【００３０】
従って、専ら小口径パッド２内にのみ負圧供給装置１６よりの負圧が導入され、小口径パッド２のみでワークＷを吸着して搬送することとなる。
【００３１】
図６および図７は、吸着すべき表面に段差があるワークＷを吸着する場合の吸着装置１の作動状態を示したものである。
【００３２】
この場合においては、図６に示すように、ワークＷの段差部分に位置する大口径パッド３の一部のパッド部分がワークＷに接触しない状態となる。従って、図７に示すように、小口径パッド２内に負圧を導入して小口径パッド２によりワークＷを吸着して、ワークハンドをワークＷに接近させても、大口径パッド３のパッド部分の大部分がワークＷにより撓むものであるが、段差が存在する部分に臨むパッド部分は依然としてワークＷにより撓ませられることがない。
【００３３】
従って、正圧発生装置３５より供給された低圧縮の空気は、大口径パッド３の外周の遮蔽板３７との隙間を経由して大気に排出されるため、検知圧の上昇はなく、負圧バルブ６は閉じた状態に維持される。このため、専ら小口径パッド２内にのみ負圧供給装置１６よりの負圧が導入され、小口径パッド２のみでワークＷを吸着して搬送することとなる。
【００３４】
なお、以上の構成および作動は、小口径パッド２と大口径パッド３との一組の吸着装置１の作動について説明しているが、これら組になった大小口径の吸着パッド２、３を、ワークハンドに２個以上を直線状に配列する場合には、幅狭のワークＷと幅広のワークＷとに対応して大口径パッド３が自動的に作動・非作動となって夫々のワークＷを吸着させることができる。また、これに組になった大小口径の吸着パッド２、３をワークＷの夫々の隅部を吸着可能にワークハンドに配列すれば、小口径パッド２同士のみで吸着可能なワークＷと若干それより大型のワークＷとをワークＷに対応して大口径パッド３が自動的に作動・非作動となって夫々のワークＷを吸着させることができる。
【００３５】
また、上記実施形態において、吸着装置１として大口径パッド３と小口径パッド２とが同心に配列されたものを一組として用いるものについて説明したが、図示はしないが、小口径パッド２に大口径パッド３を並べて配置し（この場合には、吸着パッドの大きさに差を設けることは必ずしも必要でない）、常時作動する吸着装置１のみで吸着可能なワークＷと検知手段７および負圧バルブ６を備えた選択的に作動する吸着装置１の両者で吸着可能なワークＷとを吸着させるようにしてもよく、また、これらを２組配置して、幅が異なるワークＷを吸着するようにしてもよく、さらには、内方に常時作動の吸着装置１の吸着パッド２を、外方に選択作動の吸着装置１の吸着パッド３を夫々配置し、大きさの相違するワークＷを吸着させるようにしてもよい。
【００３６】
また、上記実施形態では、常時作動する吸着装置１の吸着パッド２と選択作動の吸着装置１の吸着パッド３とを一組にして用いるものについて説明したが、図示しないが、選択作動の吸着装置１の吸着パッド３のみを一個〜複数個用いてワークＷを吸着するものでもよく、一個〜複数個の常用作動の吸着装置１の吸着パッド２と一個〜複数個の選択作動の吸着装置１の吸着パッド３を組合せるものであってもよい。
【００３７】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００３８】
（ア）ワークＷへの当接時に発生する吸着パッド３の変形状態を検出する検知手段７により、吸着パッド３の全周の変形が検出されたときに、開放作動する負圧バルブ６を介して吸着パッド３内に負圧を導入して、吸着パッド３がワーク吸着面の有無に応じて選択的に作動するようにしたため、ワーク形状に合わせて負圧バルブを開閉制御する制御装置やワーク形状を予め検出する検知装置が不要とでき、簡易な吸着装置１とすることができる。例えば、この吸着装置１をワークハンドに並べて装備する場合には、種々の形状のワークＷを制御を必要とせずに吸着保持することができる。
【００３９】
（イ）また、選択的に作動する吸着装置１としての大口径パッド３の少なくとも一個が、負圧導入時にワークＷを吸着する吸着パッドとしての小口径パッド２を備える常用作動の吸着装置１と組合せて構成されているため、両吸着装置１を分離してワークハンドに装備する場合には、常用作動の吸着装置１としての小口径パッド２のワークＷへの吸着位置を基準として、選択作動の吸着装置１としての大口径パッド３を様々な形状のワークＷに対応してワークハンドに配置することで、吸着できるワークＷの種類を増加させることができる。
【００４０】
（ウ）また、選択的に作動する吸着装置１としての大口径パッド３と前記常用作動の吸着装置１としての小口径パッド２とを、常用作動の吸着装置１の吸着パッドとしての小口径パッド２を内方に含んで選択的に作動する吸着装置１の吸着パッドとしての大口径パッド３を配置すると、ワークＷの平面状の大きさおよび重量に対応した吸着をさせることができる。
【００４１】
（エ）ワークＷへの当接時に発生する吸着パッド３の変形状態を検出する検知手段７として、吸着パッド３の外周に配置した筒状部材（遮蔽板３７）と吸着パッド３外周との隙間に空気を流通させ、吸着パッド３がワークＷへ当接した時に生ずる吸着パッド３の外方への撓みにより吸着パッド３外周が全周で筒状部材３７に接触したとき生ずる通過空気の圧力変化（この場合には、圧力上昇）により検知するよう構成し、この検知手段７の圧力変化により負圧バルブ６を開方向に作動するため、吸着パッド３がその全周でワークＷに当接したか否かを精度よく検出でき、ワーク形状に正確に対応させて作動させることができる。特に段差のあるワークＷに対しても精度よく対応可能とできる。
【００４２】
なお、上記実施形態において、ワークＷへの当接時に発生する吸着パッド３の変形状態を検出する検知手段７として、吸着パッド３の外周に配置した遮蔽板３７と吸着パッド３外周との隙間に低圧縮の空気を流通させ、吸着パッド３がワークＷへ当接した時に生ずる吸着パッド３の外方への撓みにより吸着パッド３外周が全周で遮蔽板３７に接触したとき生ずる通過空気の圧力上昇により検知するよう構成しているが、図示しないが、低圧縮の空気に代えて、負圧を供給し、吸着パッド３外周が全周で遮蔽板３７に接触したとき生ずる負圧値の上昇により検出して、負圧バルブ６を開方向に切換えるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の吸着装置の全体構造を示す断面図。
【図２】同じくバルブ構造の拡大断面図。
【図３】吸着装置の動作要領を（Ａ）、（Ｂ）に分けて示す説明図。
【図４】平面状のワーク吸着面への吸着装置の吸着作動を説明する断面図。
【図５】図４に続く平面状のワーク吸着面への吸着装置の吸着作動を説明する断面図。
【図６】ワーク表面に段差があるワークへの吸着装置の吸着作動を説明する断面図。
【図７】図６に続くワーク表面に段差があるワークへの吸着装置の吸着作動を説明する断面図。
【符号の説明】
Ｗワーク
１吸着装置
２小口径パッド（吸着パッド、常用作動の吸着装置）
３大口径パッド（吸着パッド、選択作動の吸着装置）
６負圧バルブ
７検知手段
１６負圧発生装置、負圧発生源
２４バルブシート
２６バルブ
２７ピストン
２８ステム
３０リターンスプリング
３４開放端
３７筒状部材としての遮蔽板

Claims

負圧によりワークを吸着する吸着パッドと、
前記吸着パッドの外周に配置した筒状部材と吸着パッド外周との隙間に空気を流通させ、吸着パッドがワークへ当接した時に生ずる吸着パッドの外方への撓みにより吸着パッド外周が全周で筒状部材に接触したとき生ずる通過空気の圧力変化により、ワークへの当接時に発生する吸着パッドの変形状態を検出する検知手段と、
前記吸着パッドと負圧発生源とを連通させる通路に配置され、前記検知手段の圧力変化により吸着パッドの全周の変形が検出されたとき開放作動されて負圧発生源よりの負圧を吸着パッド内に導入する負圧バルブと、により構成され、
ワーク吸着面の有無に応じて選択的に作動することを特徴とする吸着装置。
前記選択的に作動する吸着装置は少なくとも一個が、負圧導入時にワークを吸着する吸着パッドを備える常用作動の吸着装置と組合せて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
前記選択的に作動する吸着装置と前記常用作動の吸着装置とは、常用作動の吸着装置の吸着パッドを内方に含んで選択的に作動する吸着装置の吸着パッドを配置したことを特徴とする請求項２に記載の吸着装置。