JP2001347432A - 真空吸着装置及びワーク自動装脱着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 保持位置が特定できないどのような形状のワ
ークであっても、また、ワークの個数が特定できなくて
も、しかも、ワークが磁性体であるか否かを問わず、簡
易な構成で高い信頼性で確実に保持すること。 【解決手段】 真空ポンプに接続された真空室１１と、
この真空室１１と連通すべく吸着面１２に開口された多
数の吸着口１３を備えた真空吸着装置１０である。吸着
口１３と真空室１１を連通する通路１４内に抵抗部材１
５を設ける。 【効果】 吸着面に多数の吸着口を開口したので、ワー
クの保持位置が特定できなくても、また、ワークが磁性
体であるか否かを問わず、どのような形状のワークであ
っても、ワークの個数にかかわらず、全てのワークを同
時に吸着することができる。そして、この吸着時、ワー
クによって塞がれない吸着口が存在しても、保持環境が
塵埃等の存在で非清浄な場合でも、高い信頼性で確実に
保持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば平面研削研
磨機の保持金具内に装着された被研削研磨部材（以下、
「ワーク」という。）を真空吸着する装置及びこの真空
吸着装置を備えたワークの自動装脱着装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】例えば図３に示したような平面研削研磨
機１においては、固定若しくは回転／往復運動を行うよ
うに構成された保持金具２に穿たれたワーク装着孔２ａ
（図４参照）に装着されたワーク３を、回転／往復運動
を行う用に構成された上部砥石１ａ及び下部砥石１ｂで
挟持してワーク３の平面研削研磨を行う。

【０００３】そして、一連の研削研磨加工を終えて休止
した平面研削研磨機から加工済みのワークを取り出した
り、また、未加工のワークを装着したりする作業は、従
来から作業者の人力に頼っているのが現状である。

【０００４】そこで、上記したワークの装脱着を自動化
することについて、考慮されているが、以下の理由によ
って未だ実現されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 ワークの形状及び
ワークの個数が一定でない。 ワークが保持金具に対して固定保持されていないた
め、加工後のワーク位置が特定できない。

【０００６】 ワークはセラミックス等の非磁性体の
場合もあり、磁石によるワーク保持ができない場合があ
る。一方、ワークが磁性体である場合であっても、残留
磁気を除去する必要がある場合も存在するので、磁石の
適用には問題がある。 真空吸着保持についても、ワークの位置が特定でき
ないことから、ワークによって閉塞されることのない吸
着口からの外気流入により、吸着口内の圧力をワーク保
持に必要な真空圧力に維持できず、適用するには問題が
ある。

【０００７】なお、特開平１−２４２３４５号や特開平
５−３０５５９２号では、吸着口に遮断弁を設けること
により、ワークによって閉塞されることのない吸着口へ
の外気の流入を阻止して、吸着口内の圧力をワーク保持
に必要な真空圧力に保持できるものが提案されている。

【０００８】しかしながら、特開平１−２４２３４５号
や特開平５−３０５５９２号で提案されたものは、何れ
も全ての吸着口に遮断弁機構を取り付ける必要があるこ
とから、製作コストが高くつくと共に、一つでも弁機構
の動作不良が発生した場合には、ワークの吸着が不可能
になるという欠点がある。特に、ワークの保持環境が塵
埃等の非清浄なる場合には著しく保持機能の安定性（信
頼性）を失う。

【０００９】本発明は、上記した問題点に鑑みてなされ
たものであり、保持位置が特定できないどのような形状
のワークであっても、ワークの個数にかかわらず、しか
も、ワークが磁性体であるか否かを問わず、簡易な構成
で高い信頼性で確実に保持することができる真空吸着装
置及びこの真空吸着装置を備えたワークの自動装脱着装
置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る真空吸着装置は、真空ポンプに接
続された真空室と、この真空室と連通すべく吸着面に開
口された多数の吸着口を連通する通路内に、抵抗部材或
いは吸着口の径の１／１０以下の内径を有する小径孔部
を設けたこととしている。そして、このようにすること
で、保持位置が特定できないどのような形状のワークで
あっても、ワークの個数にかかわらず、しかも、ワーク
が磁性体であるか否かを問わず、簡易な構成で高い信頼
性で確実に保持することができる。

【００１１】また、本発明に係るワーク自動装脱着装置
は、加工機に隣接配置され、一端側に本発明に係る真空
吸着装置を備えたアーム部材の前記一端側を、加工機の
ワーク保持部とこれと離反した場所との間を往復移動が
可能なように構成することとしている。そして、このよ
うにすることで、従来、人力によって行っていた加工機
へのワークの装着作業や脱着作業を自動化することがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る真空吸着装置は、真
空ポンプに接続された真空室と、この真空室と連通すべ
く吸着面に開口された多数の吸着口を備えた真空吸着装
置において、前記吸着口と真空室を連通する通路内に抵
抗部材或いは吸着口の径の１／１０以下の内径を有する
小径孔部を設けたものである。

【００１３】本発明に係る真空吸着装置において、小径
孔部の内径を吸着口の径の１／１０以下としたのは、吸
着時、ワークによって塞がれない吸着口が存在しても、
外気が小径孔部を通過する際の圧力損失によって、ワー
クを吸着保持するのに必要かつ十分なだけの、真空室内
の圧力と外部圧力との差圧を確保するためである。

【００１４】本発明に係る真空吸着装置は、吸着面に多
数の吸着口を開口したので、ワークの保持位置が特定で
きなくても、また、ワークが磁性体であるか否かを問わ
ず、どのような形状のワークであっても、しかも、ワー
クの個数にかかわらず、全てのワークを同時に吸着する
ことができる。そして、この吸着時、ワークによって塞
がれない吸着口が存在しても、外気が抵抗部材や吸着口
の径の１／１０以下の内径を有する小径孔部を通過する
際の圧力損失によって真空室内の圧力はワークを吸着保
持するのに必要かつ十分な外部圧力との差圧を確保する
ことができる。一方、ワークによって外部と遮断された
吸着口では、抵抗部材や前記小径孔部を通過する空気は
０若しくは極めて０に近くなって、抵抗部材や小径孔部
で生じる圧力損失は０若しくは極小となり、当該吸着口
内の圧力は真空室内の圧力とほぼ等しくなってワークの
吸着保持に十分な外部圧力との差圧が生じ、高い信頼性
で確実に保持することができる。

【００１５】また、本発明に係るワーク自動装脱着装置
は、加工機に隣接配置され、一端側に上記した本発明に
係る真空吸着装置を備えたアーム部材の前記一端側を、
加工機のワーク保持部とこれと離反した場所との間を往
復移動が可能なように構成したものである。

【００１６】本発明に係るワーク自動装脱着装置は、一
端側に上記した本発明に係る真空吸着装置を備えたアー
ム部材の前記一端側を、加工機のワーク保持部とこれと
離反した場所との間を往復移動が可能なように構成した
ので、従来、人力によって行っていた加工機へのワーク
の装着作業や脱着作業を自動化することができる。

【００１７】また、本発明に係るワーク自動装脱着装置
において、離反した場所を、加工済みワークの排出場所
と、加工機のワーク保持部と同じ平面形状に形成した未
加工ワーク配置台を備えた未加工ワークの供給場所の２
つとした場合には、全てのワーク装脱着作業を１回の往
復移動で実行できるので、加工機へのワークの装着作業
や脱着作業をより効率的に行うことができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明に係る真空吸着装置及びこの真
空吸着装置を備えた本発明に係るワーク自動装脱着装置
を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。図１は
本発明に係る真空吸着装置の第１実施例の説明図で、
（ａ）は要部縦断面図、（ｂ）は吸着面側から見た図、
図２は本発明に係る真空吸着装置の第２実施例の要部縦
断面図、図３は本発明に係るワーク自動装脱着装置を平
面研削研磨機に隣接配置した場合の図で、（ａ）は概略
平面図、（ｂ）は概略正面図、図４は図３における保持
金具近傍の拡大図で、（ａ）は一部断面して示す正面
図、（ｂ）は平面図である。

【００１９】図１及び図２において、１１は真空ポンプ
（図示せず）に接続された真空吸着ヘッド１９によって
形成された真空室であり、この真空室１１は吸着面１２
に密に開口された多数の吸着口１３と連通し、使用時、
少なくとも１個以上の吸着口１３がワーク３によって閉
塞されるようになっている。なお、この吸着口１３の形
状は、本実施例では円形状のものを示しているが、吸着
しようとするワークの条件（寸法、重量等）によって
は、最密開口面積とするために正六角形状（いわゆるハ
ニカム形状）とすることも考えられる。

【００２０】そして、これら吸着口１３と真空室１１を
連通する各々独立した通路１４内に、図１に示した実施
例では、例えば焼結金属やセラミックス等の多孔質部材
からなる抵抗部材１５を配置している。また、図２に示
した実施例では、この抵抗部材に代えて、吸着口１３の
径の１／１０以下の内径を有する極小径孔を穿ったオリ
フィスプレートのような小径孔部１６を設けている。

【００２１】なお、吸着保持を容易ならしめるために、
図１に示した実施例では、吸着口１３にシリコン等を用
いた吸着盤状の吸着パッド１７を取り付けたものを、ま
た、図２に示した実施例では、吸着口１３と同軸芯とな
る位置に吸着口１３より若干大径の貫通孔を設けたシリ
コンラバー等の弾性体からなる吸着シート１８を吸着面
１２に設けたものを示しているが、これらは必ずしも必
要なものではない。

【００２２】本発明に係る真空吸着装置１０は上記した
構成であり、ワーク３を吸着する際における真空ポンプ
による吸引は、全ての吸着口１３からの外気吸入を生
じ、ワーク３によって塞がれていない吸着口１３内の圧
力は、吸着口１３内の流速が極小なことから外気圧とほ
ぼ等しい値となるが、ワーク３によって塞がれた吸着口
１３では、外気流入が０若しくは０に近似する状態とな
って、該吸着口１３の通路１４に設けた抵抗部材１５若
しくは小径孔部１６を通過する圧力損失も０若しくは０
に近似することから、該吸着口１３内の圧力は真空室１
１内の圧力とほぼ等しい値となる。

【００２３】一方、それぞれ全ての吸着口１３から真空
室１１に至る通路１４に設けらた抵抗部材１５若しくは
小径孔部１６を通過する流速は大きくかつこれらを通過
する際の流体抵抗も大きいので、抵抗部材１５若しくは
小径孔部１６で生じる圧力損失は極めて大きくなり、真
空室１１内ではワーク３の吸着保持に必要な真空圧を維
持できるようになる。

【００２４】以上の理由により、本発明に係る真空吸着
装置１０では、ワーク３によって全ての吸着口１３が塞
がれなかった場合でも、確実にワーク３の吸着保持を行
うことができる。なお、ワーク３の吸着を解除する際に
は、真空ポンプの作動を中止するか、若しくは、真空室
１１に別途開口経路を設けて、この開口経路を大気に開
放することにより、容易に行われる。

【００２５】次に上記した本発明の真空吸着装置１０を
備えた本発明に係るワーク自動装脱着装置を、平面研削
研磨機１のワーク自動装脱着装置として平面研削研磨機
１に隣接配置した場合について説明する。

【００２６】図３及び図４において、２０は平面研削研
磨機１に隣接配置した本発明に係るワーク自動装脱着装
置であり、アーム部材２１と、このアーム部材２１の一
端側に取り付けた上記した構成の本発明の真空吸着装置
１０と、前記アーム部材２１の一端側を、平面研削研磨
機１の加工中心位置Ａとこれと離反した加工済みワーク
収納ボックス２２の中心位置Ｃとの間を往復移動させる
機構２３とで構成されている。

【００２７】このうち、図３に示した実施例では、アー
ム部材２１をワーク３の装脱着アーム２１ａと真空室１
１を形成する真空吸着ヘッド１９の支持アーム２１ｂと
で形成し、また、往復移動機構２３は、装脱着アーム２
１ａの昇降及び旋回機構２３ａと、支持アーム２１ｂの
前後往復機構２３ｂとで構成し、支持アーム２１ｂのの
先端に取り付けた本発明の真空吸着装置１０が、平面研
削研磨機１の加工中心位置Ａ、未加工ワーク配置台５の
中心位置Ｂ、加工済みワーク収納ボックス２２の中心位
置Ｃの間を往復移動するものを示している。

【００２８】以下、図３に示した実施例に基づいて、本
発明に係るワーク自動装脱着装置２０の動作を説明す
る。研削研磨加工を終了した平面研削研磨機１は、上部
砥石１ａを上昇退避させて休止する。この状態で、前後
往復機構２３ｂを作動させて支持アーム２１ｂの先端に
取り付けた真空吸着ヘッド１９を加工中心位置Ａに移動
させる。

【００２９】次に、昇降及び旋回機構２３ａを作動して
装脱着アーム２１ａ及び支持アーム２１ｂを下降させ、
真空吸着装置１０で加工済みのワーク３を先に説明した
ように吸着保持する。その後、昇降及び旋回機構２３ａ
を作動して装脱着アーム２１ａ及び支持アーム２１ｂを
上昇させる。これにより、加工済みのワーク３は真空吸
着装置１０で吸着保持されて保持金具２から取り出され
る。

【００３０】前後往復機構２３ｂを作動させて支持アー
ム２１ｂの先端に取り付けた真空吸着装置１０で吸着保
持した加工済みのワーク３を加工中心位置Ａから未加工
ワーク配置台５の中心位置Ｂ迄後退させた後、昇降及び
旋回機構２３ａを作動して装脱着アーム２１ａ及び支持
アーム２１ｂを旋回させ、加工済みワーク収納ボックス
２２の中心位置Ｃまで移動する。この位置で、真空ポン
プの作動を中止するか、若しくは、真空室１１に別途設
けた開口経路を大気に開放して加工済みワーク３をワー
ク収納ボックス２２に排出する。

【００３１】加工済みワーク３をワーク収納ボックス２
２に排出した後は、平面研削研磨機１が先行のワーク３
の加工中或いは上記した加工済みのワーク３の排出中
に、パーツフィーダ４から平面研削研磨機１の保持金具
２と同じ平面形状に形成された未加工ワーク配置台５の
ワーク配置所定位置に配置されたワーク３上に、昇降及
び旋回機構２３ａの作動により装脱着アーム２１ａを旋
回させることで真空吸着ヘッド１９を位置させる。その
後、昇降及び旋回機構２３ａを作動させて真空吸着ヘッ
ド１９を下降し、真空吸着装置１０で未加工のワーク３
を吸着保持する。

【００３２】未加工のワーク３を吸着保持した後は、再
度昇降及び旋回機構２３ａを作動させて真空吸着ヘッド
１９を上昇させ、その後、前後往復機構２３ｂを作動さ
せて支持アーム２１ｂの先端の未加工のワーク３を吸着
保持した真空吸着ヘッド１９を加工中心位置Ａに移動さ
せる。

【００３３】次に、昇降及び旋回機構２３ａを作動して
装脱着アーム２１ａ及び支持アーム２１ｂを下降させ、
真空吸着装置１０で吸着保持された未加工のワーク３
を、平面研削研磨機１の保持金具２のワーク装着孔２ａ
内に挿入する。挿入後は、真空ポンプの作動を中止する
か、若しくは、真空室１１に別途設けた開口経路を大気
に開放して未加工のワーク３の吸着保持を開放する。こ
れによって、未加工のワーク３の平面研削研磨機１への
セッティングが完了したことになる。

【００３４】未加工のワーク３の平面研削研磨機１への
セッティングが完了した後は、昇降及び旋回機構２３
ａ、前後往復機構２３ｂを順に作動して支持アーム２１
ｂの先端に取り付けた真空吸着装置１０を所定の待機位
置まで移動させ、その後、平面研削研磨機１の上部砥石
１ａを下降させて下部砥石１ｂとで未加工のワーク３を
挟持し、研削研磨加工を開始する。

【００３５】以上説明したように、本発明に係るワーク
自動装脱着装置２０を使用すれば、従来、人力によって
行っていた平面研削研磨機１へのワーク３の装着作業や
脱着作業を全て自動化することができる。そして、図３
に示した実施例のように、加工済みワーク３の排出場所
と、未加工のワーク３の供給場所の２つの場所を連続し
て往復移動するように構成した場合には、平面研削研磨
機１へのワークの装着作業や脱着作業をより効率的に行
うことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る真空
吸着装置は、吸着面に多数の吸着口を開口したので、ワ
ークの保持位置が特定できなくても、また、ワークが磁
性体であるか否かを問わず、どのような形状のワークで
あっても、ワークの個数にかかわらず、全てのワークを
同時に吸着することができる。そして、この吸着時、ワ
ークによって塞がれない吸着口が存在しても、真空室内
の圧力はワークを吸着保持するのに必要かつ十分な外部
圧力との差圧を確保することができるので、ワークによ
って外部と遮断された吸着口では、ワークの吸着保持に
十分な外部圧力との差圧が生じ、高い信頼性で確実に保
持することができる。そして、この吸着保持性能は、保
持環境が塵埃等の存在で非清浄な場合でも何ら問題はな
い。

【００３７】また、本発明に係るワーク自動装脱着装置
は、一端側に上記した本発明に係る真空吸着装置を備え
たアーム部材の前記一端側を、加工機のワーク保持部と
これと離反した場所との間を往復移動が可能なように構
成したので、従来、人力によって行っていた加工機への
ワークの装着作業や脱着作業を自動化することができ
る。そして、その際、離反した場所を、加工済みワーク
の排出場所と、加工機のワーク保持金具と同じ平面形状
をもつ未加工ワーク配置台を備えた未加工ワークの供給
場所の２つとした場合には、加工機へのワークの装着作
業や脱着作業をより効率的に行うことができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る真空吸着装置の第１実施例の説明
図で、（ａ）は要部縦断面図、（ｂ）は吸着面側から見
た図である。

【図２】本発明に係る真空吸着装置の第２実施例の要部
縦断面図である。

【図３】本発明に係るワーク自動装脱着装置を平面研削
研磨機に隣接配置した場合の図で、（ａ）は概略平面
図、（ｂ）は概略正面図である。

【図４】図３における保持金具近傍の拡大図で、（ａ）
は一部断面して示す正面図、（ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１ 平面研削研磨機 ５ 未加工ワーク配置台 １０ 真空吸着装置 １１ 真空室 １２ 吸着面 １３ 吸着口 １４ 通路 １５ 抵抗部材 １６ 小径孔部 ２０ ワーク自動装脱着装置 ２１ アーム部材 ２２ ワーク収納ボックス ２３ 往復移動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 紳司 大阪府大阪市住之江区南港北１丁目７番89 号 日立造船株式会社内 (72)発明者 田宮 勝恒 京都府舞鶴市字余部下1180番地 日立造船 メタルワークス株式会社内 (72)発明者 田宮 勝 兵庫県神戸市中央区上筒井通３丁目１番７ 号 新生実業株式会社内 Ｆターム(参考） 3C007 DS07 DS08 FS01 FT11 GU03 NS09 NS17 3C016 DA05 3C058 AA02 AA07 AB03 CB04 3F061 AA06 AA07 CA01 CB05 DB04 DB06 DC03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空ポンプに接続された真空室と、この
   真空室と連通すべく吸着面に開口された多数の吸着口を
   備えた真空吸着装置において、前記吸着口と真空室を連
   通する通路内に抵抗部材を配置したことを特徴とする真
   空吸着装置。
2. 【請求項２】 抵抗部材に代えて、吸着口の径の１／１
   ０以下の内径を有する小径孔部を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の真空吸着装置。
3. 【請求項３】 加工機に隣接配置され、一端側に請求項
   １又は２記載の真空吸着装置を備えたアーム部材の前記
   一端側を、加工機のワーク保持部とこれと離反した場所
   との間を往復移動が可能なように構成したことを特徴と
   するワーク自動装脱着装置。
4. 【請求項４】 離反した場所は、加工済みワークの排出
   場所と、未加工ワークの供給場所の２つであることを特
   徴とする請求項３記載のワーク自動装脱着装置。
5. 【請求項５】 未加工ワークの供給場所に配置された未
   加工ワーク配置台の平面形状を、加工機のワーク保持部
   と同じ平面形状に形成したことを特徴とする請求項４記
   載のワーク自動装脱着装置。