JP2002066973A

JP2002066973A - 吸着式ロボットハンド

Info

Publication number: JP2002066973A
Application number: JP2000264092A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kimura; 誠司木村; Masahiko Fukuda; 将彦福田; Satoshi Kumamoto; 聰熊本; Masahiro Kato; 正広加藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】一辺の寸法が数ｍｍ程度の多数の小型電子部
品等を、変形や損傷の危険を伴わずに、一度に且つ確実
に移送することができる吸着式ロボットハンドを提供す
る。【解決手段】本発明の吸着式ロボットハンドは、ケー
シング３と、このケーシング３の前面に取り付けられた
吸着板２から構成される。吸着板２は、公称ろ過精度の
値が５μｍ以上７０μｍ以下の多孔質体からなる。ケー
シング３の内部には、吸着板２の背面側に当たる部分に
減圧室４が形成されるとともに、ケーシング３の背面か
ら減圧室４に到る貫通孔５が形成されている。この貫通
孔５に真空ポンプ６が接続されている。この例では、ワ
ークは、約２ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍのアルミニウム製の
ブロックであり、吸着板２は、７０ｍｍ×４ｍｍ×１ｍ
ｍ、公称ろ過精度４０μｍの銅焼結体である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着式のロボット
ハンドに係り、特に、小型電子部品の組み立てラインに
おいて、数ミリ程度の微小な多数の小型電子部品を一度
に移送する際に適した吸着式ロボットハンドの構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型電子部品の組み立てラインに
おいて微小サイズの小型電子部品を移送する際、通常、
パレットが使用されている。その場合、オペレータが手
作業で小型電子部品を一つずつ掴んでパレットに入れて
いる。従って、このような作業には、時間が掛るととも
に人件費が掛る。また、このような作業を長時間に渡っ
て行うことは、相当な重労働となるので、好ましくな
い。

【０００３】このため、このような作業をロボットを用
いて行う方法が各種提案されている。しかし、ワーク
（小型電子部品）を機械的に掴む方法は、接触によって
ワークを傷付けあるいは変形させる恐れがあるので、好
ましくない。磁力によって吸着する方法は、ワークが強
磁性体である場合のみに限られ、銅やステンレスなどに
は適用できない。更に、ワークが磁気を帯びることが好
ましくない場合にも適用できない。

【０００４】また、ワークを真空吸着する方法も広く使
用されている。しかし、多数のワークを移送する際、ワ
ークを一つずつ吸着するのは効率的ではない。なお、真
空吸着ノズルを多数設けて、同時に多数のワークを吸着
することも考えられるが、各ノズルをワークに対してそ
れぞれ位置合わせすることは容易ではない。

【０００５】この他、多孔質体からなる吸着板を用いた
真空チャックも知られている。このような真空チャック
は、機械加工装置において一辺が数十ミリから数百ミリ
程度の被加工物を吸着して固定する際に使用されてい
る。しかし、多孔質体を用いた真空チャックを、一辺が
数ミリ程度の小型のワークの吸着に適用できるように構
成した例は、これまで知られていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
小型電子部品を移送する際の問題点に鑑み成されたもの
で、本発明の目的は、多数の小型電子部品などを、損傷
や変形の危険を伴わずに、一度に且つ確実に移送するこ
とができる吸着式ロボットハンドを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の吸着式ロボット
ハンドは、多孔質体からなり前面側が吸着面となる吸着
板と、この吸着板の背面側に取り付けられ、この吸着板
の背面側に空間部を形成するとともに、この空間部を外
部の真空減圧手段につなげる経路を備えたケーシングと
からなり、前記吸着板は、前記真空減圧手段による吸気
時に、前記吸着面の少なくとも一部が解放状態にあって
も、前記空間部内が大気圧に対し所定の減圧状態となる
ような絞り効果を有するように形成されていることを特
徴とする。

【０００８】本発明の吸着式ロボットハンドによれば、
前記真空減圧手段による吸気時に、前記吸着面の少なく
とも一部が解放状態にあっても、前記空間部内が大気圧
に対し所定の減圧状態となるような絞り効果を有するよ
うに形成されている吸着板を備えているので、取り扱わ
れるワークのサイズが前記吸着面より小さく、ワークが
吸着面の全体を覆わない状態でも、前記空間部内が大気
圧に対し所定の減圧状態となってワークを吸着して移送
することができる。

【０００９】また、本発明の吸着式ロボットハンドによ
れば、真空吸着を利用しているので、圧力の調整によっ
て吸着力を切り替えることが比較的容易であり、ワーク
の重量に応じて圧力を調整することによって、ワークを
損傷させることなく且つ確実に吸着することができる。

【００１０】更に、本発明の吸着式ロボットハンドによ
れば、サイズ及び形状が異なる複数種類のワークを同時
に吸着することができる。また、吸着板の前面の広い領
域でワークを吸着することができるので、ワークに対す
る位置合わせ精度として高い精度が要求されることはな
い。

【００１１】なお、一辺が数ミリ程度の小型のワークを
一度に多数吸着して移送する場合には、前記吸着板を、
公称ろ過精度の値が５μｍ以上７０μｍ以下の多孔質体
とすることが好ましい。

【００１２】ここで、多孔質体の公称ろ過精度とは、当
該多孔質体をフィルタとして使用した場合のろ過性能を
示す数値であり、当該多孔質体によってろ過することの
できる最小サイズを「μｍ」の単位で表したものであ
る。

【００１３】一辺が数ミリ程度のワークを吸着する場
合、公称ろ過精度の値が５μｍ未満の多孔質体では、圧
力損失が大きくなって単位面積当たりの吸着力が減少す
るので、ワークを搬送する際の振動などに耐えられず、
ワークが落下するおそれがある。更に、公称ろ過精度の
値が５μｍ未満の多孔質体は、多孔質体を所定の形状に
機械加工する際に目詰まりが起こり易く、製作が容易で
はない。一方、公称ろ過精度の値が７０μｍを超える多
孔質体では、ワークのサイズに対応する吸着面内に存在
する気孔の数が少なくなり、ワークの位置あるいは姿勢
によっては、ワークを吸着することができないおそれが
ある。従って、一辺が数ミリ程度のワークを吸着して搬
送するのに十分な吸着力を得るためには、吸着板として
使用される多孔質体の公称ろ過精度の値は、５μｍ〜７
０μｍ程度が適当である。

【００１４】また、上記のように、前記吸着板を、前記
真空減圧手段による吸気時に、前記吸着面の少なくとも
一部が解放状態にあっても前記空間部内が大気圧に対し
所定の減圧状態となるような絞り効果を有するように形
成するためには、前記吸着板の前記吸着面側の一部のみ
を残部より高い絞り効果を有するように形成してもよ
く、さらにまた、この一部の高い絞り効果を有する部分
の公称ろ過精度の値が５μｍ以上７０μｍ以下の多孔質
体としてもよい。

【００１５】このようにすれば、公称ろ過精度との関係
に左右されることなく、吸着板の厚さを任意の厚さに設
定することができるとともに、吸着面内における絞り効
果の独立性、すなわち吸着面の一部のみがワークで覆わ
れたときの周囲からの影響に対する独立性を高めること
ができる。

【００１６】さらに、前記空間部に、実質的に絞り効果
が零の補強部材を設けても良い。このようにすれば、前
記吸収板の変形を防ぐことができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に、本発明による吸着式ロボ
ットハンドの一例（斜視図）を示す。図２に、この吸着
式ロボットハンドの断面図を示す。図中、２は吸着板、
３はケーシング、４は減圧室（減圧可能な空間部）、５
は貫通孔（経路）を表す。

【００１８】この吸着式ロボットハンド１は、ケーシン
グ３と、ケーシング３の前面に取り付けられた吸着板２
から構成されている。吸着板２は、多孔質体からなり、
前面側（図では下側）が吸着面となる。ケーシング３の
内部には、吸着板２の背面側に当たる部分に減圧室４が
形成されている。更に、ケーシング３の内部には、ケー
シング３の背面から減圧室４に到る貫通孔５が形成さ
れ、この貫通孔５に導管を介して真空ポンプ６が接続さ
れている。

【００１９】この例で取り扱われるワーク（被吸着物）
は、アルミニウム（比重２．７ｇ／ｃｍ^３）製のブロッ
クであって、寸法は約２ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍ、重さ
０．０６５ｇ、被吸着面の面積は６ｍｍ^２、吸着面に対
する単位面積当たりの荷重は１．１×１０^−４Ｎ／ｍｍ
^２である。吸着板２は、７０ｍｍ×４ｍｍ×１ｍｍ、公
称ろ過精度４０μｍの銅焼結体である。

【００２０】この時、吸着板２を通過して、貫通孔５を
流れる空気の流量は、約３５Ｎリットル／ｍｉｎであ
り、貫通孔５に接続されている管の直径が、６ｍｍであ
った。このことから、ベルヌーイの定理を用いて計算す
ると、減圧室４と大気との圧力差は、約２５０Ｐａであ
ると推測され、吸着板２に生じる吸引力は、約２．４５
×１０^−４Ｎ／ｍｍ^２であることが分かる。これは、吸
着板２の全面に空気が流ているときの吸引力であるか
ら、ワークが吸着された場合、吸着板２の一部が塞がれ
るため、さらに吸引力は強くなっていると思われる。こ
のように、吸着板２の全面をワークによって塞がなくて
も、一辺数ミリ程度の小さなワークを吸着搬送するため
の十分な吸引力が得られる。

【００２１】なお、ワークの寸法が約４ｍｍ×６ｍｍ×
５ｍｍ（被吸着面の面積２４ｍｍ^２）と被吸着面の面積
が比較的大きい場合には、吸着板２として、公称ろ過精
度７０μｍ程度の銅焼結体を使用することができる。

【００２２】図３に、上記の吸着式ロボットハンド１の
使用方法を示す。ワーク９は、先に述べた様に、寸法約
２ｍｍ×３ｍｍ×４ｍｍのアルミニウム製のブロックで
ある。ワーク９を横一列に並べた後、図３（ａ）に示す
ように、吸着式ロボットハンド１をワーク９の上方に移
動する。次いで、ロボットハンド１を降下させ、吸着板
２がワーク９に接触したところで停止させる。次いで、
吸着板２の背面の減圧室内４（図２）を減圧して、ワー
ク９を吸着板２の前面に吸着する。次いで、図３（ｂ）
に示すように、吸着式ロボットハンド１を上昇させた
後、水平方向に移動する。このようにして、多数のワー
ク９を吸着して一度に移送することができる。

【００２３】図４は、本発明の他の実施の形態を示すも
のであり、吸着坂２の吸着面側の一部が公称ろ過精度の
値が５μｍ以上７０μｍ以下のような高い絞り効果を有
する多孔貫体の薄い層２Ａで形成され、残部の裏側２Ｂ
は実質的に絞り効果を有しない粗い粒子からなる多孔質
体で形成したものである。

【００２４】このようにすれば、実質的に吸着カに影響
するところは吸着面側の薄い層２Ａであるため、この部
分を所定の公称ろ過精度となるように形成すれば、所定
の吸着作用を得ることができ、裏側２Ｂの厚さは、吸着
板２の機械的強度等から任意の厚さに設定することがで
きる。また、このようにすれば、吸着面側の薄い層２Ａ
の厚さを、例えば、Ｏ．１ｍｍのように薄くすることが
可能であるため、吸着面内における絞り効果の独立性、
すなわち吸着面の一部のみがワークで覆われたとき、そ
の周囲のワークで覆われていない部分からの影響をより
狭い範囲に限定することができ、吸着面内における部分
的な絞り効果の独立性を高めることかできる。

【００２５】図５は、本発明のさらに他の実施の形態を
示すものであり、空間部４内に、実質的に絞り効果が零
である粗い粒子の多孔質体からなる補強部材６を設けた
ものである。この補強部材６は、リブのようなものであ
ってもよく、この補強部材６を設けることにより吸着板
２の変形を防ぐことができる。なお、吸着板２は、図２
に示した一層構造及び図４に示した二層構造のいずれで
も良い。

【００２６】

【発明の効果】本発明の吸着式ロボットハンドによれ
ば、一辺が数ミリ程度の小型のワークを一度に多数吸着
して移送することができる。また、本発明の吸着式ロボ
ットハンドによれば、ワークを損傷させることなく且つ
確実に移送することができる。従って、本発明の吸着式
ロボットハンドを、例えば小型電子部品の組み立てライ
ンで使用すれば、作業時間の短縮及び人件費の削減に効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吸着式ロボットハンドの一例を示
す斜視図。

【図２】図１に示した吸着式ロボットハンドの縦方向断
面図。

【図３】図１に示した吸着式ロボットハンドの使用方法
を説明する図、（ａ）はワークを吸着する前の状態を表
し、（ｂ）はワークを吸着した後の状態を表す。

【図４】本発明の他の実施の形態を示す吸着式ロボット
ハンドの縦方向断面図。

【図５】本発明のさらに他の実施の形態を示す吸着式ロ
ボットハンドの縦方向断面図。

【符号の説明】

１・・・吸着式ロボットハンド、２・・・吸着板、３・・・ケーシング、４・・・減圧室、５・・・貫通孔、６・・・真空ポンプ、７・・・補強部材、９・・・ワーク。

フロントページの続き (72)発明者熊本聰静岡県沼津市大岡2068の３株式会社東芝機械マイテック沼津内 (72)発明者加藤正広静岡県沼津市大岡2068の３東芝機械株式会社内Ｆターム(参考） 3F061 AA03 CA01 CB00 CB05 DB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多孔質体からなり、前面側が吸着面とな
る吸着板と、この吸着板の背面側に取り付けられ、この吸着板の背面
側に空間部を形成するとともに、この空間部を外部の真
空減圧手段につなげる経路を備えたケーシングとからな
り、前記吸着板は、前記真空減圧手段による吸気時に、前記
吸着面の少なくとも一部が解放状態にあっても、前記空
間部内が大気圧に対し所定の減圧状態となるような絞り
効果を有するように形成されていることを特徴とする吸
着式ロボットハンド。
【請求項２】前記吸着板は、公称ろ過精度の値が５μ
ｍ以上７０μｍ以下の多孔質体からなることを特徴とす
る請求項１に記載の吸着式ロボットハンド。
【請求項３】前記吸着板は、前記吸着面側の一部が残
部より高い絞り効果を有するように形成されていること
を特徴とする請求項１に記載の吸着式ロボットハンド。
【請求項４】前記空間部に、実質的に絞り効果が零の
補強部材が設けられていることを特徴とする訂求項１、
２または３に記載の吸着式ロボットハンド。