JP2007105813A - 可撓性ワークの吸着把持装置及び吸着把持方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大きな吸引力を必要とせずに可撓性ワークを吸着把持することができる可撓性ワークの吸着把持方法を提供する。
【解決手段】 可撓性ワークを吸着把持する方法であって、４つの吸着手段４，５，６，７をバンパーＷに所定圧で押し当てながら各吸着手段４，５，６，７を構成する複数の吸着部材２１，２２，２３，２４，２５の管路３２から空気を吸引する押圧吸引工程ＳＰ１と、押圧吸引工程ＳＰ１における吸着部材２１，２２，２３，２４，２５の管路３２内圧力を計測して制御部６０に送信する圧力信号送信工程ＳＰ２と、圧力信号送信工程ＳＰ２で計測された管路３２内圧力よりバンパーＷの吸着状態が吸着手段４，５，６，７毎に適正か否かを判定する吸着状態判定工程ＳＰ３と、吸着状態判定工程ＳＰ３で各吸着手段４，５，６，７による吸着が適正であると判定された場合にバンパーＷを吸着把持して移載するワーク移載工程ＳＰ４からなる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、変形し易い成形品などの可撓性ワークを吸着把持するための可撓性ワークの吸着把持装置及び吸着把持方法に関する。

従来、成形品の吸着装置としては、吸着効率を下げることなく、真空源のエネルギー消費量を低減させるため、真空ポンプと吸着パッドの間にアキュムレータを設け、アキュムレータに真空圧力を備蓄し、真空ポンプを断続運転可能にする成形品吸着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、吸盤による成形品吸着時に、成形品の吸着面の凹凸などに起因して吸着不良が生じる場合がある。これを解消するために、大型吸盤の中に小型吸盤を装着すると共に、大型吸盤と小型吸盤に個別の吸気系を設け、大型吸盤と小型吸盤のいずれか一方の吸着面から空気漏れが生じても、大型吸盤と小型吸盤が補完し合って吸着力を維持する吸着搬送用吸盤が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−６２７８１号公報 特開２００３−２２５８８０号公報

しかし、特許文献１に記載された成形品吸着装置においては、吸着時の成形品の撓みや吸着パッドと成形品の間に塵が噛み込むことなどにより、一部の吸着パッドが成形品を吸着できなかった場合に再吸着を試みるものの、アキュムレータの真空圧力は吸着不良によって直ちに大気圧に近づくため、真空ポンプを頻繁に作動させる必要があり、真空源のエネルギー消費量を低減させることが難しい。
また、特許文献２に記載された吸着搬送用吸盤においは、可撓性のある成形品の場合、吸着時の成形品の撓みにより吸着不良が発生し、大型吸盤と小型吸盤が補完し合っても必要な吸着力を維持することができず、成形品を吸着把持するために強力な真空ポンプが必要となるため、真空源のエネルギー消費量を低減させることは難しいという問題がある。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大きな吸引力を必要とせずに可撓性ワークを吸着把持することができる可撓性ワークの吸着把持装置及び吸着把持方法を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、可撓性ワークを吸着把持する装置であって、搬送手段の先端に配設された支持ロッドにワークの左右対称な位置を吸着支持する複数の吸着手段を設け、この吸着手段は複数の吸着部材からなり、この吸着部材は前記支持ロッドに支持された基端部と、この基端部に接続された管路と、この管路に接続された弁座部と、この弁座部に接続された弁部と、この弁部に接続された吸着カプラにより構成され、前記弁座部は前記管路に連通する開孔と、この開孔の先端に形成された弁座を有し、前記弁部は前記開孔に連通する弁体孔と、この弁体孔に収納され前記弁座に当接・離間する弁体を有し、この弁体が前記弁座に当接した状態でも前記開孔と前記弁体孔を連通させる小径の挿通孔を前記弁座部に設けたものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の可撓性ワークの吸着把持装置において、前記吸着部材の基端部に接続される配管は吸着手段毎に統合され、これら統合された配管内の圧力は圧力計測手段により計測され、この圧力計測手段の計測結果に基づいて制御手段が、「ワーク吸着良」、「ワーク再吸着」又は「ワーク吸着不良」の信号を出力するものである。

請求項３に係る発明は、可撓性ワークを吸着把持する方法であって、複数の吸着手段をワークに所定圧で押し当てながら各吸着手段を構成する複数の吸着部材の管路から空気を吸引する押圧吸引工程と、この押圧吸引工程における前記吸着部材の管路内圧力を計測して制御部に送信する圧力信号送信工程と、この圧力信号送信工程で計測された管路内圧力よりワークの吸着状態が吸着手段毎に適正か否かを判定する吸着状態判定工程と、この吸着状態判定工程で各吸着手段による吸着が適正であると判定された場合にワークを吸着把持して移載するワーク移載工程からなるものである。

請求項１に係る発明によれば、ワーク吸着動作時には、弁体が弁座に当接した状態で開孔と弁体孔を連通させる小径の挿通孔のみで空気が吸引されるので、大きな吸引力を必要とせず、真空ポンプの小型化が図られ、装置全体の小型化及びコスト低減が可能となる。

請求項２に係る発明によれば、吸着手段毎に配管内の圧力が圧力計測手段により計測され、この圧力計測手段の計測結果に基づいて制御手段が、「ワーク吸着良」、「ワーク再吸着」又は「ワーク吸着不良」の信号を出力するので、ワークの移載動作を続行するか否かの判定が的確にできる。

請求項３に係る発明によれば、各吸着手段を構成する複数の吸着部材の管路内圧力によりワークの吸着状態が適正か否かが吸着手段毎に判定されるので、ワークを確実に吸着把持して迅速に移載することができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る可撓性ワークの吸着把持装置の正面図、図２は同じく平面図、図３は同じく側面図、図４は吸着部材の断面図と一部断面の正面図、図５は空気回路図、図６は本発明の動作手順を示すフローチャートである。

本発明に係る可撓性ワークの吸着把持装置は、図１乃至図３に示すように、ロボットアーム１の先端に鉤形の取付ステー２を介して取付ブラケット３が螺着され、この取付ブラケット３にワーク（バンパー）Ｗの左右対称な位置を夫々吸着する４つの吸着手段４，５，６，７を支持する支持ロッド８を取り付けて構成されている。
そして、吸着手段４と吸着手段５は、ロボットアーム１を中心にして対称に構成され、吸着手段６と吸着手段７も、ロボットアーム１を中心にして対称に構成されている。

吸着手段４，５，６，７により吸着されるバンパーＷの位置とは、吸着手段４が吸着するバンパー前面左Ａ、吸着手段５が吸着するバンパー前面右Ｂ、吸着手段６が吸着するバンパー底面左Ｃ、吸着手段７が吸着するバンパー底面右Ｄの４箇所である。

また、支持ロッド８は、取付ブラケット３に挿通された第１支持ロッド１０と、第１支持ロッド１０の両端に装着したスライド部材１１，１１に挿通された第１支持ロッド１０と直交する第２支持ロッド１２，１２と、取付ブラケット３を中心として第１支持ロッド１０の対称な位置に装着したスライド部材１３，１３に挿通された第１支持ロッド１０及び第２支持ロッド１２と直交する第３支持ロッド１４，１４からなる。

第２支持ロッド１２，１２の先端にも２つのスライド部材１５，１６，１５，１６が挿通され、第３支持ロッド１４，１４の先端にもスライド部材１７，１７が挿通されている。これらのスライド部材１１，１３，１５，１６，１７は、各支持ロッド１０，１２，１４に摺動自在に嵌装され、所望な位置でボルト１１ａ，１３ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａにより位置決めされている。

吸着手段４，５は、３つの吸着部材２１，２２，２３からなり、吸着手段６，７は、２つの吸着部材２４，２５からなる。吸着部材２１は、その基端部３１をスライド部材１５の支持ステー１５ｂに挿通させ、締結ボルト１５ｃで支持ステー１５ｂに固定されている。吸着部材２２，２３も、その基端部３１をスライド部材１６の支持ステー１６ｂに挿通させ、締結ボルト１６ｃで支持ステー１６ｂに固定されている。同様に、吸着部材２４，２５も、その基端部３１をスライド部材１７の支持ステー１７ｂに挿通させ、締結ボルト１７ｃで支持ステー１７ｂに固定されている。

これらの吸着部材２１，２２，２３，２４，２５は、図４に示すように、前記した基端部３１と、基端部３１に接続された管路３２と、管路３２に螺着された弁座部３３と、弁座部３３に螺着された弁部３４と、弁部３４に螺着された吸着カプラ３５により構成されている。弁座部３３は、管路３２に連通する開孔３６と、開孔３６の端部にテーパ状に形成された弁座３７を有する。弁部３４は、開孔３６に連通する弁体孔３８と、弁体孔３８に収納されて弁座３７に当接・離間する球状の弁体３９を有する。吸着カプラ３５は、弁部３４に螺着された基筒部３５ａと、基筒部３５ａに圧入された吸盤部３５ｂからなる。

また、弁体３９が弁座３７に当接した状態でも、開孔３６と弁体孔３８を常時連通させる小径の挿通孔４０を弁座部３３に設けている。挿通孔４０は、開孔３６と垂直に形成した第１挿通孔４０ａと、開孔３６と平行に形成した第２挿通孔４０ｂからなる。なお、４１は弁体３９を弁体孔３８内に保持するためのすのこ状の支持板、４２はシール部材、４３は第１挿通孔４０ａを塞ぐめくら螺子である。

また、ロボットアーム１の先端上面には圧力計測部４５が設置され、図５に示すように、圧力計測部４５には４つの圧力計４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄが設けられている。
圧力計４５ａは、バンパー前面左Ａを吸着する吸着手段４の３つの吸着部材２１，２２，２３の各管路３２に連通する配管５１，５２，５３を統合した配管５６に接続されている。圧力計４５ｂは、バンパー前面右Ｂを吸着する吸着手段５の３つの吸着部材２１，２２，２３の各管路３２に連通する配管５１，５２，５３を統合した配管５６に接続されている。圧力計４５ｃは、バンパー底面左Ｃを吸着する吸着手段６の２つの吸着部材２４，２５の各管路３２に連通する配管５４，５５を統合した配管５７に接続されている。圧力計４５ｄは、バンパー底面右Ｄを吸着する吸着手段７の２つの吸着部材２４，２５の各管路３２に連通する配管５４，５５を統合した配管５７に接続されている。

更に、圧力計４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄは、圧力計４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの圧力信号に基づいて各吸着手段４，５，６，７によるバンパーＷに対する吸着状態の良否判定などを行う制御部６０に接続されている。また、吸着部材２１，２２，２３，２４，２５の各管路３２は、配管（不図示）により真空ポンプ（不図示）に接続されている。

以上のように構成された本発明に係る可撓性ワークの吸着把持装置の動作及び可撓性ワークの吸着把持方法について、図６に示すフローチャートにより説明する。先ず、ステップＳＰ１において、吸着手段４，５，６，７が、ロボットアーム１によりバンパーＷの吸着位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを一定圧で押し付けながら、吸着部材２１，２２，２３，２４，２５の各管路３２から真空ポンプで空気を吸引し、バンパーＷを吸着カプラ３５で吸着する（押圧吸引工程）。

この時、各吸着部材２１，２２，２３，２４，２５の弁体３９は、真空ポンプの吸引力により弁座３７に当接し、開孔３６と弁体孔３８が連通状態になるのを阻止している。しかし、吸着カプラ３５内の空気は、弁体孔３８から第２挿通孔４０ｂと第１挿通孔４０ａを経て開孔３６に至る経路のみで吸引され、バンパーＷを吸着把持することができる。このため、大きな吸引力を必要としないので、小型の真空ポンプが使用可能となり、装置の小型化及びコスト低減が図られる。

更に、吸着カプラ３５内の圧力が一定の負圧以下になると、弁体３９が弁座３７から離間する。すると、吸着カプラ３５内の圧力は急激に低下し、各吸着部材２１，２２，２３，２４，２５がバンパーＷの吸着位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを吸着把持する。

次いで、ステップＳＰ２において、圧力計４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄが、吸着手段４，５，６，７の各配管５６，５６，５７，５７内の圧力を計測し、その計測結果（圧力信号）を制御部６０に送信する（圧力信号送信工程）。

次いで、ステップＳＰ３において、圧力計４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの圧力信号に基づいて各吸着手段４，５，６，７の吸着状態の良否が制御部６０により判定される（吸着状態判定工程）。即ち、吸着手段４の吸着部材２１，２２，２３のうち吸着不良が１つ以下か否か、吸着手段５の吸着部材２１，２２，２３のうち吸着不良が１つ以下か否か、吸着手段６の吸着部材２４，２５のうち吸着不良が１つ以下か否か、吸着手段７の吸着部材２４，２５のうち吸着不良が１つ以下か否かが、夫々判定される。このように判定するのは、吸着手段４，５，６，７の何れもが、吸着不良１つ以下であれば、バンパーＷを移載するに充分な吸着力を有するよう設定されているからである。

そして、吸着手段４，５，６，７の何れもが、吸着不良１つ以下（「ワーク吸着良」）であると判定された場合には、ステップＳＰ４へ進んでバンパーＷを吸着把持して移載作業を開始する（ワーク移載工程）。一方、少なくとも吸着手段４，５，６，７の何れかが、吸着不良２つ以上（「ワーク再吸着」）であると判定された場合には、ステップＳＰ５へ進む。

例えば、バンパーＷの前面左Ａを吸着把持する吸着手段４の吸着部材２１，２２，２３の何れか１つが、吸着時のバンパーＷに対する押圧によりバンパーＷが変形して吸着不良になった場合でも、弁体３９が真空ポンプの吸引力により弁座３７に当接し続け、大気は弁体孔３８から小径の第２挿通孔４０ｂと第１挿通孔４０ａを経て開孔３６に至る経路のみで吸引されるので、大きな吸引力を必要としない。

そして、大気が弁体孔３８から小径の第２挿通孔４０ｂと第１挿通孔４０ａを経て開孔３６に至る経路のみで吸引される際の圧力変化を、圧力計４５ａが捉えることによって、吸着部材２１，２２，２３のうち吸着不良が何箇所であるかが制御部６０で判定される。

ステップＳＰ５では、吸着動作のうち、ロボットアーム１によるバンパーＷへの押圧動作を停止し、各吸着部材２１，２２，２３，２４，２５の管路３２を介して吸着カプラ３５内の空気を吸引することのみ行う。このような動作により、バンパーＷの変形が修復されると共に、吸着不良の吸着部材では、吸着カプラ３５内の空気が弁体孔３８から小径の第２挿通孔４０ｂと第１挿通孔４０ａを経て開孔３６に至る経路で吸引さるため、再吸着することができる。

更に、ステップＳＰ６において、ステップＳＰ２と同様に、圧力計４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄが、吸着手段４，５，６，７の各配管５６，５６，５７，５７内の圧力を計測し、その計測結果（圧力信号）を制御部６０に送信する（圧力信号送信工程）。

次いで、ステップＳＰ７において、ステップＳＰ３と同様に、圧力計４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄの圧力信号に基づいて各吸着手段４，５，６，７の吸着状態の良否が制御部６０により判定される（吸着状態判定工程）。吸着手段４，５，６，７の何れもが、吸着不良１つ以下（「ワーク吸着良」）であると判定された場合には、ステップＳＰ４へ進んでバンパーＷを吸着把持して移載作業を開始する（ワーク移載工程）。一方、少なくとも吸着手段４，５，６，７の何れかが、吸着不良２つ以上（「ワーク吸着不良」）であると判定された場合には、ステップＳＰ８へ進んで警報を発してロボットによるバンパーＷの移載動作を停止する。

本発明は、ワーク吸着動作時に、大きな吸引力を必要とせず、真空ポンプの小型化が図れ、装置全体の小型化及びコスト低減が可能となり、適用の拡大が期待される。また、各吸着手段を構成する複数の吸着部材の管路内圧力によりワークの吸着状態の良否が吸着手段毎に判定されるので、ワークを確実に吸着把持して迅速に移載することができるので、適用分野が広がる。

本発明に係る可撓性ワークの吸着把持装置の正面図 本発明に係る可撓性ワークの吸着把持装置の平面図 本発明に係る可撓性ワークの吸着把持装置の側面図 吸着部材を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部断面の正面図 空気回路図 本発明の動作手順を示すフローチャート

符号の説明

１…ロボットアーム（搬送手段）、４，５，６，７…吸着手段、８…支持ロッド、２１，２２，２３，２４，２５…吸着部材、３１…基端部、３２…管路、３３…弁座部、３４…弁部、３５…吸着カプラ、３６…開孔、３７…弁座、３８…弁体孔、３９…弁体、４０…挿通孔、４０ａ…第１挿通孔、４０ｂ…第２挿通孔、４５…圧力計測部（圧力計測手段）、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ…圧力計、６０…制御部（制御手段）、Ｗ…バンパー（ワーク）。

Claims (3)

1. 可撓性ワークを吸着把持する装置であって、搬送手段の先端に配設された支持ロッドにワークの左右対称な位置を吸着支持する複数の吸着手段を設け、この吸着手段は複数の吸着部材からなり、この吸着部材は前記支持ロッドに支持された基端部と、この基端部に接続された管路と、この管路に接続された弁座部と、この弁座部に接続された弁部と、この弁部に接続された吸着カプラにより構成され、前記弁座部は前記管路に連通する開孔と、この開孔の先端に形成された弁座を有し、前記弁部は前記開孔に連通する弁体孔と、この弁体孔に収納され前記弁座に当接・離間する弁体を有し、この弁体が前記弁座に当接した状態でも前記開孔と前記弁体孔を連通させる小径の挿通孔を前記弁座部に設けたことを特徴とする可撓性ワークの吸着把持装置。
2. 前記吸着部材の基端部に接続される配管は吸着手段毎に統合され、これら統合された配管内の圧力は圧力計測手段により計測され、この圧力計測手段の計測結果に基づいて制御手段が、「ワーク吸着良」、「ワーク再吸着」又は「ワーク吸着不良」の信号を出力する請求項１記載の可撓性ワークの吸着把持装置。
3. 可撓性ワークを吸着把持する方法であって、複数の吸着手段をワークに所定圧で押し当てながら各吸着手段を構成する複数の吸着部材の管路から空気を吸引する押圧吸引工程と、この押圧吸引工程における前記吸着部材の管路内圧力を計測して制御部に送信する圧力信号送信工程と、この圧力信号送信工程で計測された管路内圧力よりワークの吸着状態が吸着手段毎に適正か否かを判定する吸着状態判定工程と、この吸着状態判定工程で各吸着手段による吸着が適正であると判定された場合にワークを吸着把持して移載するワーク移載工程からなることを特徴とする可撓性ワークの吸着把持方法。