JP2009083017A

JP2009083017A - ワーク吸着保持装置

Info

Publication number: JP2009083017A
Application number: JP2007253756A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Hamamoto; 吉彦濱本
Original assignee: Hiroshima Opt Corp; Kyocera Display Corp
Current assignee: Hiroshima Opt Corp; Kyocera Display Corp
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】少量の圧縮空気にてワークの吸着および解放を行うことができるようにしたエアシリンダ方式によるワーク吸着保持装置を提供する。
【解決手段】吸着パット１が接続される空気室１０Ａと大気に開放の空気室１０Ｂを有する第１エアシリンダ１０と、それぞれ電磁切換弁４０に接続される空気室２０Ａ，２０Ｂを有する第２エアシリンダ２０の各ピストン１１，２１をピストンロッド１２を介して相互に連結し、ワークＷの吸着時には、電磁切換弁４０により空気室２０Ａをコンプレッサ３０に接続し、空気室２０Ｂを大気に開放してピストン１１を矢印Ａ方向に移動させて第１空気室１０Ａ内を負圧とし、ワークＷの解放時には、電磁切換弁４０により空気室２０Ｂをコンプレッサ３０に接続し、空気室２０Ａを大気に開放して、ピストン１１を矢印Ｂ方向に移動させて第１空気室１０Ａ内を大気圧に戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、被搬送物であるワークの表面に当接する吸着パットを有し、吸着パット内を負圧（真空）としてワークを吸着保持するワーク吸着保持装置に関するものである。

ワーク吸着保持装置は多くの分野で利用されているが、液晶表示装置の分野では液晶セル（ワーク）の工程間搬送などに用いられている。吸着パッドにてワークを吸着するには真空状態が必要とされるが、真空を得る方法には大別して、真空ポンプによる方法と、エジェクタによる方法とが知られている。

しかしながら、真空ポンプによる方法では、吸着保持装置の稼働中、常時真空ポンプを運転しておく必要があり、吸着時にのみ運転させるいわゆるアンロード運転ができないため、消費電力の点で問題がある。

また、別の問題として、真空ポンプは水分を非常に嫌う。真空ポンプ中に水分が混入すると真空度の低下や故障の原因となるため、真空ポンプを使用する場合には、その使用環境を整備しなければならない、と言った煩わしさがある。

これに対して、エジェクタによれば、コンプレッサから供給される圧縮空気により手軽に真空が得られる。しかしながら、この場合においても、吸着保持装置の稼働中、常時コンプレッサを運転しておく必要があり、真空ポンプと同様に消費電力の点で問題がある。

また、１台のコンプレッサに対して多数のエジェクタを接続して各エジェクタで真空を得る場合、例えばすべてのエジェクタがワークを吸着すると、圧縮空気の使用量が増大し、コンプレッサから導かれる配管内の圧力が低下し、ワーク吸着力が低下することがあり、信頼性の面でも問題が生ずる。

なお、特許文献１には、真空ポンプによる吸着機能とエジェクタによる吸着機能の両方を備え、真空ポンプがダウンした場合に、エジェクタを動作させるワーク吸着保持装置が提案されている。

特開２００４−２００４４０号公報

したがって、本発明の課題は、真空ポンプ方式、エジェクタ方式のいずれでもなく、少量の圧縮空気にてワークの吸着および解放を行うことができるようにしたエアシリンダ方式によるワーク吸着保持装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被搬送物であるワークの表面に吸着パットを当接させ、上記吸着パット内を負圧として上記ワークを吸着保持するワーク吸着保持装置において、同軸的に配置される第１および第２の２つのエアシリンダと、圧縮空気供給源と、電磁切換弁とを含み、上記第１エアシリンダ内の第１ピストンと上記第２エアシリンダ内の第２ピストンとが同一のピストンロッドを介して相互に連結されており、上記第１エアシリンダ内の反ピストンロッド挿通側の第１空気室に所定の配管を介して上記吸着パッドが接続され、上記第１エアシリンダ内のピストンロッド挿通側の第２空気室が大気に開放されているとともに、上記第２エアシリンダ内のピストンロッド挿通側の第３空気室と反ピストンロッド挿通側の第４空気室とが上記電磁切換弁に接続され、上記電磁切換弁には、上記第３空気室を上記圧縮空気供給源に接続し上記第４空気室を大気に開放する第１切換位置と、上記第３空気室と上記第４空気室をともに大気に開放する第２切換位置と、上記第４空気室を上記圧縮空気供給源に接続し上記第３空気室を大気に開放する第３切換位置とが設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、上記第３空気室と上記電磁切換弁との間には、上記第３空気室内の空気圧をほぼ一定に保つレギュレータが介装されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２において、上記第４空気室と上記電磁切換弁との間には、空気の流通速度を調整するスピードコントローラが介装されていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項において、上記第１エアシリンダと上記第２エアシリンダとの間には、上記ピストンロッドに作用し、上記電磁切換弁が上記第２切換位置に切り換えられる際に、上記第１ピストンを所定の初期位置に位置決めするばね手段が設けられていることを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明は、請求項４において、上記ばね手段として、上記第１エアシリンダと上記ピストンロッドに設けられている鍔との間に介装された圧縮ばねが用いられることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、上記電磁切換弁を第１切換位置に切り換えて、上記圧縮空気供給源より上記第３空気室に圧縮空気を供給し上記第４空気室を大気に開放して、上記第２ピストンを介して上記第１ピストンを上記第１空気室内の容積を拡大する方向に移動させ、上記第１空気室内に負圧を発生させることにより、上記吸着パッドにてワークを負圧吸着することができる。また、上記電磁切換弁を第３切換位置に切り換えて、上記圧縮空気供給源より上記第４空気室に圧縮空気を供給し上記第３空気室を大気に開放して、上記第２ピストンを介して上記第１ピストンを上記第１空気室内の容積を縮小する方向に移動させ、上記第１空気室内を陽圧とすることにより、上記吸着パッドからワークを解放することができる。いずれの場合も、上記第２シリンダに対する圧縮空気の供給量は、上記第２ピストン（上記第１ピストン）を所定ストローク移動可能とするだけの分量でよい。

上記第３空気室と上記電磁切換弁との間に上記第３空気室内の空気圧をほぼ一定に保つレギュレータを介装する請求項２に記載の発明によれば、上記圧縮空気供給源より上記第３空気室に圧縮空気を供給し続けることなく、上記第３空気室内の圧力をほぼ一定に保つことができる。

上記第４空気室と上記電磁切換弁との間に空気の流通速度を調整するスピードコントローラを介装する請求項３に記載の発明によれば、ピストンの移動速度、特に上記第１空気室内を陽圧する際の速度を適正に制御することができる。

上記第１エアシリンダと上記第２エアシリンダとの間に、上記ピストンロッドに作用し、上記電磁切換弁が上記第２切換位置に切り換えられる際に、上記第１ピストンを所定の初期位置に位置決めするばね手段を設ける請求項４に記載の発明によれば、上記第２エアシリンダの第３空気室と第４空気室とがともに大気に開放される際、上記第１ピストンを自動的に初期位置にもたらすことができる。

また、上記ばね手段として、上記第１エアシリンダと上記ピストンロッドに設けられている鍔との間に介装された圧縮ばねを用いる請求項５に記載の発明によれば、上記電磁切換弁を第３切換位置に切り換えて、上記圧縮空気供給源より上記第４空気室に圧縮空気を供給し上記第３空気室を大気に開放して、上記第２ピストンを介して上記第１ピストンを上記第１空気室内の容積を縮小させる際、上記圧縮ばねが自然状態よりも圧縮されたことをもって上記第１空気室内が陽圧になったことを知ることができる。

次に、図１および図２により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図１は本発明のワーク吸着保持装置の構成を示す模式図で、図２（ａ）〜（ｃ）はワーク吸着保持装置の動作説明図である。

図１に示すように、このワーク吸着保持装置は、吸着パッド１内を負圧としてワークＷを吸着保持するため、基本的な構成として、第１および第２の２つのエアシリンダ１０，２０と、圧縮空気供給源３０と、電磁切換弁４０とを備えている。

なお、吸着パッド１には、ゴム材などにより吸盤状に形成されたものが好ましく採用されるが、カップ状に形成されたものでもよい。ワークＷには、吸着パッド１が密着される平滑面を有する物品、例えばガラス板や、ガラス板を基材とする液晶セル（液晶パネル）などが予定される。また、圧縮空気供給源３０にはコンプレッサが用いられ、以下の説明において、圧縮空気供給源をコンプレッサと言うことがある

第１エアシリンダ１０と第２エアシリンダ２０は同軸的に配置され、第１エアシリンダ１０内のピストン１１（請求項１の第１ピストン）と第２エアシリンダ２０内のピストン２１（請求項１の第２ピストン）とが、同一のピストンロッド１２を介して相互に連結されている。

第１エアシリンダ１０内はピストン１１により、第１および第２の２つの空気室１０Ａ，１０Ｂに区画されているが、このうちの反ピストンロッド挿通側（図１において左側）の第１空気室１０Ａ（請求項１の第１空気室）には、所定の配管を介して吸着パッド１が接続され、ピストンロッド挿通側（図１において右側）の第２空気室１０Ｂ（請求項１の第２空気室）は大気に開放されている。

第２エアシリンダ２０内もピストン２１により、第１および第２の２つの空気室２０Ａ，２０Ｂに区画されているが、このうちのピストンロッド挿通側（図１において左側）の第１空気室２０Ａ（請求項１の第３空気室）は、空気圧調整用のレギュレータ５０を介して電磁切替弁４０に接続され、反ピストンロッド挿通側（図１において右側）の第２空気室２０Ｂ（請求項１の第４空気室）は、空気の流通速度を調整するスピードコントローラ６０を介して電磁切替弁４０に接続されている。

レギュレータ５０は、第２エアシリンダ２０の第１空気室２０Ａ内の圧力を所定の圧力に保つリリーフ機能を有する圧力制御弁５１と、圧力制御弁５１に並列に接続された逆止弁５２とを備え、スピードコントローラ６０は、可変流量絞り弁６１と、可変流量絞り弁６１に並列に接続された逆止弁６２とを備えた構成であってよい。

電磁切替弁４０は、第１ないし第３の３つの切換位置Ｓ１〜Ｓ３を備え、第１切換位置Ｓ１では、第２エアシリンダ２０の第１空気室２０Ａをコンプレッサ３０に接続し、第２エアシリンダ２０の第２空気室２０Ｂを大気に開放する。

第２切換位置Ｓ２では、第２エアシリンダ２０の第１空気室２０Ａと第２空気室２０Ｂをともに大気に開放する。第３切換位置Ｓ３では、第２エアシリンダ２０の第２空気室２０Ｂをコンプレッサ３０に接続し、第１空気室２０Ａを大気に開放する。

また、第１シリンダ１０と第２シリンダ２０の間におけるピストンロッド１２の中間部分には鍔１３が固着されており、この実施形態では、鍔１３と第１シリンダ１０の端部との間に、ピストン１１を第１シリンダ１０の第２空気室１０Ｂ側に向けて付勢する圧縮ばね１４が介装されている。

次に、図２（ａ）〜（ｃ）を併せて参照して、このワーク吸着保持装置の動作について説明する。

まず、ワークＷを吸着しない初期状態（待機状態）のとき、電磁切換弁４０は第２切換位置Ｓ２に切り換えられ、図２（ａ）に示すように、第２シリンダ２０の第１空気室２０Ａ，第２空気室２０Ｂはともに大気に開放され、これにより、圧縮ばね１４が自然状態にまで伸び、第１シリンダ１０のピストン１１が初期位置に位置決めされる。

なお、ピストン１１が初期位置にあるときの第１シリンダ１０の第１空気室１０Ａ，第２空気室１０Ｂの各容積をＱａ，Ｑｂとし、第２シリンダ２０の第１空気室２０Ａ，第２空気室２０Ｂの各容積をＱｃ，Ｑｄとする。

ワークＷを吸着するには、図示しない搬送手段（もしくは昇降手段）などにより、図２（ｂ）に示すように、吸着パッド１をワークＷに押し付けて密着させ、第１シリンダ１０の第１空気室１０Ａを大気と遮断する。

そして、電磁切換弁４０を第１切換位置Ｓ１として、コンプレッサ３０からレギュレータ５０を介して第２シリンダ２０の第１空気室２０Ａ内に圧縮空気を供給するとともに、第２シリンダ２０の第２空気室２０Ｂを大気に開放する。

これにより、図２（ｂ）に示すように、ピストン２１とともにピストン１１が、第１シリンダ１０の第１空気室１０Ａ内の容積を大きくする矢印Ａ方向（図１，図２において右方向）に移動する。

このときのピストン１１，２１の移動にともなう容積変化量をＱｅとすれば、第１シリンダ１０の第１空気室１０Ａ内の容積はＱａ＋Ｑｅ，第２空気室１０Ｂ内の容積はＱｂ−Ｑｅ、第２シリンダ２０の第１空気室２０Ａ内の容積はＱｃ＋Ｑｅ，第２空気室２０Ｂ内の容積はＱｄ−Ｑｅとなり、第１シリンダ１０の第１空気室１０Ａ内が負圧となり、吸着パッド１にワークＷが負圧吸着される。

吸着時の負圧は、第２シリンダ２０の第１空気室２０Ａ内に送り込む空気圧によって制御されるが、この実施形態では、レギュレータ５０により第１空気室２０Ａ内の空気圧が所定の圧力に保持されるため、必要な空気の供給が完了したら、コンプレッサ３０の運転を休止してアンロード運転状態とすることもできる。

なお、吸着パッド１の吸着面に空気のリークのおそれがある場合には、ピストン１１の矢印Ａ方向の移動ストロークを大きめにすればよい。

ワークＷを所定位置にまで搬送したのち、負圧吸着を解いて、吸着パッド１からワークＷを解放するには、電磁切換弁４０を第３切換位置Ｓ３として、図２（ｃ）に示すように、コンプレッサ３０からスピードコントローラ６０を介して第２シリンダ２０の第２空気室２０Ｂ内に圧縮空気を供給するとともに、第２シリンダ２０の第１空気室２０Ａを大気に開放する。

これにより、ピストン２１とともにピストン１１が、第１シリンダ１０の第１空気室１０Ａ内の容積を小さくする矢印Ｂ方向（図１，図２においてにおいて左方向）に移動することになる。この移動距離は、圧縮ばね１４が自然状態から縮む所定距離とする。

このときのピストン１１，２１の移動にともなう容積変化量をＱｆ（Ｑｆ＞Ｑｅ）とすれば、第１シリンダ１０の第１空気室１０Ａ内の容積はＱａ−Ｑｆ，第２空気室１０Ｂ内の容積はＱｂ＋Ｑｆ、第２シリンダ２０の第１空気室２０Ａ内の容積はＱｃ−Ｑｆ，第２空気室２０Ｂ内の容積はＱｄ＋Ｑｆとなり、第１シリンダ１０の第１空気室１０Ａ内にＱａ−Ｑｆによる陽圧が戻り、ワークＷの吸着が解除される。

なお、第１空気室１０Ａ内を陽圧化するピストン１１の移動速度は、スピードコントローラ６０によって選択することができる。また、ユーザーは圧縮ばね１４が縮められたことをもって第１空気室１０Ａ内が陽圧化されたことを認識することができる。

ワークＷの吸着解除後、電磁切換弁４０が第２切換位置Ｓ２に切り換えられ、図２（ａ）に示す初期状態に戻され、第２シリンダ２０の第１空気室２０Ａ，第２空気室２０Ｂがともに大気に開放され、第２シリンダ２０はフリーとなり、第１シリンダ１０のピストン１１は圧縮ばね１４により初期状態に戻される。

なお、上記実施形態では、ピストン１１の初期位置を決めるためのばね手段として圧縮ばね１４を用いているが、変形例として、鍔１３と第２シリンダ２０の端部との間に引っ張りばねを介装してもよい。

以上説明したように、本発明によれば、真空ポンプやエジェクタが不要であり、圧縮空気供給源としてのコンプレッサがあれば、ワークの負圧吸着を実現できる。また、一定少量の空気消費で吸着可能であるため、１台のコンプレッサに複数台の本発明によるワーク吸着保持装置を接続し、そのすべてを同時に運転したとしても、圧力低下などの問題は生じない。

本発明のワーク吸着保持装置の構成を示す模式図。上記ワーク吸着保持装置の動作説明図。

符号の説明

１吸着パッド
１０第１シリンダ
１０Ａ第１空気室
１０Ｂ第２空気室
１１ピストン
１２ピストンロッド
１３鍔
１４圧縮ばね
２０第２シリンダ
２０Ａ第１空気室
２０Ｂ第２空気室
２１ピストン
３０圧縮空気供給源（コンプレッサ）
４０電磁切換弁
５０レギュレータ
６０スピードコントローラ
Ｗワーク

Claims

被搬送物であるワークの表面に吸着パットを当接させ、上記吸着パット内を負圧として上記ワークを吸着保持するワーク吸着保持装置において、
同軸的に配置される第１および第２の２つのエアシリンダと、圧縮空気供給源と、電磁切換弁とを含み、上記第１エアシリンダ内の第１ピストンと上記第２エアシリンダ内の第２ピストンとが同一のピストンロッドを介して相互に連結されており、
上記第１エアシリンダ内の反ピストンロッド挿通側の第１空気室に所定の配管を介して上記吸着パッドが接続され、上記第１エアシリンダ内のピストンロッド挿通側の第２空気室が大気に開放されているとともに、上記第２エアシリンダ内のピストンロッド挿通側の第３空気室と反ピストンロッド挿通側の第４空気室とが上記電磁切換弁に接続され、
上記電磁切換弁には、上記第３空気室を上記圧縮空気供給源に接続し上記第４空気室を大気に開放する第１切換位置と、上記第３空気室と上記第４空気室をともに大気に開放する第２切換位置と、上記第４空気室を上記圧縮空気供給源に接続し上記第３空気室を大気に開放する第３切換位置とが設けられていることを特徴とするワーク吸着保持装置。
上記第３空気室と上記電磁切換弁との間には、上記第３空気室内の空気圧をほぼ一定に保つレギュレータが介装されていることを特徴とする請求項１に記載のワーク吸着保持装置。
上記第４空気室と上記電磁切換弁との間には、空気の流通速度を調整するスピードコントローラが介装されていることを特徴とする請求項１または２に記載のワーク吸着保持装置。
上記第１エアシリンダと上記第２エアシリンダとの間には、上記ピストンロッドに作用し、上記電磁切換弁が上記第２切換位置に切り換えられる際に、上記第１ピストンを所定の初期位置に位置決めするばね手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のワーク吸着保持装置。
上記ばね手段として、上記第１エアシリンダと上記ピストンロッドに設けられている鍔との間に介装された圧縮ばねが用いられることを特徴とする請求項４に記載のワーク吸着保持装置。