JP2011042006A - 吸着装置及びこの吸着装置を用いた吸着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 バンパなどの湾曲した成形品を確実に吸着することができる吸着装置を提供する。
【解決手段】 シリンダ部材１１と、シリンダ部材１１に嵌挿するピストン部１３と、ピストン部１３から延設され吸引孔１４を形成するピストンロッド１５と、ピストンロッド１５とシリンダ部材１１の先端部との間に嵌合されシリンダ室１０と外部を連通する開口３２を有するロッドカバー１７と、ロッドカバー１７とピストン部１３の間に縮装された弾性部材１８と、ピストンロッド１５の先端に装着されたバキュームカップ１９を備え、ピストン部１３には、エア供給穴２６と、このエア供給穴２６の底部から穿設したエジェクタ孔２７と、このエジェクタ孔２７に連設したエア噴気孔２８と、このエア噴気孔２８の底部と吸引孔１４を連通する連通路２９が設けられ、エジェクタ孔２７の径が連通路２９の径より小さく、連通路２９の径がエア噴気孔２８の径より小さい。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば自動車部品であるバンパなどの湾曲した成形品を移載する際に用いる吸着装置及びこの吸着装置を用いた吸着方法に関する。

従来の吸着装置としては、成形品に対する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トの間にアキュムレータを設置し、アキュムレータ内に真空圧力を備蓄し、真空ポンプを断続運転可能にする構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、吸盤による成形品吸着時における成形品の凹凸などに起因して生じる吸着不良を解消するため、大型吸盤の中に小型吸盤を内装し、大型吸盤と小型吸盤の吸気管を各々設けることにより成形品を吸着保持する構成が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

更に、ピストン部材が内装される円筒部の下方に支持部材を配設し、この支持部材に、ピストンロッドを挿通させるための小径孔と大径孔を設け、ピストンロッドの先端にバキュームカップを取付け、支持部材の側面から大径孔に向けて第１吸引孔を穿設し、ピストンロッドの中心部に、バキュームカップ内に開口する第３吸引孔を設け、大径孔と第３吸引孔を連通する第２吸引孔を設け、ピストン室に連通する大径孔の連通面積に較べて、第３吸引孔に連通する第２吸引孔の連通面積を小さくする構成が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特開２００３−０６２７８１号公報 特開２００３−２２５８８０号公報 特開２００７−２５３２４９号公報

しかし、特許文献１に記載の発明においては、一部の吸着パットが成形品から外れた場合、アキュムレータ内の真空圧力は吸着不良により直ぐに大気圧に近づくため、成形品を吸着している他の吸着パットの吸着力も低下し、成形品が落下する虞があるので、真空ポンプを頻繁に作動させる必要からエネルギー消費量を低減させることができず、真空ポンプが大型化するなどコスト高になるという問題がある。

また、特許文献２に記載の発明においても、可撓性の成形品の場合には成形品の撓みにより吸着不良が発生し、未吸着の吸盤から大気が吸引され続けるため、真空ポンプが能力オーバーとなって正常に吸着している他の吸盤の吸着力が低下し、成形品が落下する虞があるので、真空ポンプを強力なものにする必要から装置が大型化するなどコスト高になるという問題がある。

更に、特許文献３に記載の発明においても、吸引ポンプを使用してピストンを下降端まで移動させ、多数のバキュームカップを同時に前進させてワークを確実に吸着するためには、大型の吸引ポンプを導入する必要があり、コスト高になるという問題がある。

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、バンパなどの湾曲した成形品を確実に吸着することができ、且つ省エネルギーに寄与することができる吸着装置及びこの吸着装置を用いた吸着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、シリンダ室を形成するシリンダ部材と、このシリンダ部材に嵌挿するピストン部と、このピストン部から延設され吸引孔を形成するピストンロッドと、このピストンロッドと前記シリンダ部材の先端部との間に嵌合され前記シリンダ室と外部を連通する開口を有するロッドカバーと、このロッドカバーと前記ピストン部の間に縮装された弾性部材と、前記ピストンロッドの先端に装着された吸着部材を備え、前記ピストン部には、エア供給源に連通するエア供給穴と、このエア供給穴の底部から穿設したエジェクタ孔と、このエジェクタ孔に連設し前記ピストンロッドが臨むシリンダ室と連通するエア噴気孔と、このエア噴気孔の底部と前記吸引孔を連通する連通路が設けられ、前記エジェクタ孔の径が前記連通路の径より小さく、前記連通路の径が前記エア噴気孔の径より小さいものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載の吸着装置を用いた吸着方法であって、吸着装置をワークの近傍に位置決めした状態で、エア供給源に圧縮エアを吸着装置に供給させることにより、吸着部材を前進させると同時に、吸着部材に弱い吸着力を与えてワークに当接させ、その後吸着力を高めてワークを吸着保持するものである。

請求項１に係る発明によれば、真空ポンプではなく圧縮エア吐出ポンプなどのエア供給源を用いるので、一部の吸着部材がワークから外れても、エア供給源が圧縮エアを他の吸着部材に供給し続ければ、他の吸着部材の吸着力に影響を与えることがない。

請求項２に係る発明によれば、ワークを吸着保持する際、吸着部材がワークに当接する時点では吸着力が弱く、その後、吸着力が強まるので、ワークの表面に擦り傷が発生するような不具合が抑制される。

本発明に係る吸着装置の正面図 本発明に係る吸着装置の側面図 本発明に係る吸着装置の一部断面図 図３のＡ−Ａ線断面矢視図 ピストン部の断面拡大図 吸着状態を示す作用説明図

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。本発明に係る吸着装置１は、図１及び図２に示すように、バンパＷの移載装置２に適用される。
移載装置２は、ロボットアーム３の先端に装着され、ロボットアーム３の先端部に、ロボットアーム３の延出方向と直角方向に延設される上下二枚の保持板４ａ、４ｂと、この保持板４ａ、４ｂの間で且つ中央部と両側端部の三箇所に締結される基板５と、各基板５から前方に張り出す支持ロッド６と、各支持ロッド６に螺着される前後二つの移動ブロック７と、各移動ブロック７の一側に配設される支持板８と、この支持板８に締結部材９で取付けられる吸着装置１から構成されている。

そして、中央の支持ロッド６に取り付けられる吸着装置１は、バンパＷの略平面部を吸着するため吸着面がほぼ水平姿勢になるようにされ、両側端部の支持ロッド６に取り付けられる吸着装置１は、バンパＷの湾曲面部を吸着するため、吸着面が内側に傾いた姿勢にされ、いずれも吸着面がバンパＷの表面に正対できるようにセッティングされている。

吸着装置１は、図３と図４に示すように、シリンダ室１０を形成し基端部１１ａに締結部材９を挿通して螺子部材１２で締結したシリンダ部材１１と、シリンダ部材１１に摺動自在に嵌挿するピストン部１３と、ピストン部１３から連設され吸引孔１４を形成するピストンロッド１５と、ピストンロッド１５とシリンダ部材１１の先端部との間に嵌合するロッドカバー１７と、ロッドカバー１７とピストン部１３の間に縮装された弾性部材１８と、ピストンロッド１５の先端に装着されたバキュームカップ１９などからなる。

ピストン部１３は、図５に示すように、シリンダ部材１１に摺動する大径部１３ａと、大径部１３ａより小径でピストンロッド１５を連設する小径部１３ｂから形成されている。シリンダ室１０の下端段部１０ａには、ロッドカバー１７の鍔部３１の前面が係合し、溝部１０ｂには、ロッドカバー１７を固定するＣリング２１が嵌装されている。バキュームカップ１９の基端部には筒体２２が嵌合され、バキュームカップ１９はピストンロッド１５先端の吸引孔１４の内壁面に形成された雌ねじ部１４ａに筒体２２の外周面に形成された雄ねじ部２２ａを螺合させることによりピストンロッド１５の先端に装着されている。そして、吸引孔１４と筒体２２の孔部２３は連通している。

また、シリンダ部材１１の基端部１１ａには、シリンダ室１０に連通するエア供給孔２４が設けられ、エア供給孔２４には圧縮エア吐出ポンプ２５が接続されている。ピストン部１３は、図５に示すように、その基端面に穿設されたエア供給穴２６と、エア供給穴２６の底部から穿設されたエジェクタ孔２７と、エジェクタ孔２７に連設しピストンロッド１５が臨むシリンダ室１０と連通するエア噴気孔２８と、エア噴気孔２８の底部と吸引孔１４を連通する連通路２９を備えている。エジェクタ孔２７の先端は噴出口２７ａとして形成され、エジェクタ孔２７とエア噴気孔２８は小径部１３ｂに同軸で穿設されている。

図４に示すように、ロッドカバー１７のシリンダ室１０側には鍔部３１が形成され、鍔部３１の周縁の円周上には等間隔でシリンダ室１０と外部を連通する開口３２が４つ開けられている。また、ピストン部１３の小径部１３ｂとピストンロッド１５の基端部によって形成される段部３３と鍔部３１との間に弾性部材１８が縮装され、ピストン部１３は常時シリンダ部材１１の基端部１１ａ側に押圧されている。更に、ピストンロッド１５には、ロッドカバー１７に当接してピストンロッド１５の前進端（下降端）を決定する段部３４が形成されている。

エア供給穴２６とエジェクタ孔２７とエア噴気孔２８と連通路２９の径の大小関係は、図５に示すように、エア供給穴２６の径＞エア噴気孔２８の径＞連通路２９の径＞エジェクタ孔２７の径であり、例えばエア供給穴２６の径が３ｍｍ、エア噴気孔２８の径が１．５ｍｍ、連通路２９の径が１ｍｍ、エジェクタ孔２７の径が０．５ｍｍである。このように構成することにより、エジェクタ孔２７先端の噴出口２７ａよりエア噴気孔２８に噴出される高圧のエア流によって吸引孔１４に連通する連通路２９内のエアが誘導吸引されることになる。

以上のように構成された本発明に係る吸着装置１の動作及び吸着装置１を用いた吸着方法について説明する。先ず、図１及び図２に示すように、移載装置２がロボットアーム３により架台４０上に載置されたバンパＷの真上で吸着位置の近傍に位置決めされる。この時、吸着装置１とバンパＷの位置関係は、図３に示す通りであり、ピストンロッド１５は弾性部材１８の作用により後退している。

この状態で、圧縮エア吐出ポンプ２５より圧縮エアがエア供給孔２４に供給されると、圧縮エアがエア供給孔２４からシリンダ室１０に導かれ、圧縮エアがピストン部１３を弾性部材１８の弾発力に抗して押圧し下降させる。すると、図６に示すように、ピストンロッド１５の先端に装着されたバキュームカップ１９も下降してバンパＷの表面に当接した後、更にバキュームカップ１９の弾性変形分下降して下降端に達する。

また、シリンダ室１０に供給された圧縮エアの一部は、ピストン部１３に設けられたエア供給穴２６、エジェクタ孔２７を通って噴出口２７ａより高圧エア流としてエア噴気孔２８に噴出される。これにより、吸引孔１４に連通する連通路２９内のエアが誘導吸引される。エア噴気孔２８に噴出された高圧エア流はシリンダ室１０を通ってロッドカバー１７に開けられた４つの開口３２から外部へ排出される。

吸引孔１４に連通する連通路２９内のエアが誘導吸引されることにより、バンパＷの表面に当接したバキュームカップ１９内が負圧となり、バンパＷを吸着する。バキュームカップ１９がバンパＷの表面に当接した時からバキュームカップ１９の弾性変形分下降して下降端に達するまでは、バキュームカップ１９内のエアは極めて弱い吸引力で吸引されている。これは、ピストンロッド１５が下降端に達するまでは、シリンダ室１０に供給される圧縮エアの殆どがピストン部１３の基端面１３ｃが臨むシリンダ室１０の容積増加に費やされるためである。

ピストンロッド１５が下降端に達すると、シリンダ室１０に供給される圧縮エアは、その全てがピストン部１３に設けられたエア供給穴２６、エジェクタ孔２７を通って噴出口２７ａより高圧エア流としてエア噴気孔２８に噴出される。これにより、吸引孔１４に連通する連通路２９内のエアが強力に誘導吸引され、バキュームカップ１９の吸引力が強まり、バンパＷはしっかりとバキュームカップ１９に吸着され保持されるようになる。

エア噴気孔２８に噴出された高圧エア流はシリンダ室１０を通ってロッドカバー１７に開けられた４つの開口３２から外部へ排出される。吸着装置１がバンパＷを吸着保持する際に、バキュームカップ１９がバンパＷの表面に当接した時からバキュームカップ１９の弾性変形分下降して下降端に達するまでは、極めて弱い吸引力で吸引し、下降端に達してから吸引力が強まるので、バンパＷの表面に擦り傷が発生するような不具合が抑制される。そして、確かな吸着状態を維持してバンパＷはロボットアーム３により他の移載場所に搬送される。

本発明によれば、真空ポンプではなく圧縮エア吐出ポンプなどのエア供給源を用いるので、一部の吸着部材がワークから外れても、エア供給源が圧縮エアを他の吸着部材に供給し続ければ、他の吸着部材の吸着力に影響を与えることがない吸着装置及びこの吸着装置を用いた吸着方法を提供することができる。

１…吸着装置、２…移載装置、３…ロボットアーム、１０…シリンダ室、１１…シリンダ部材、１３…ピストン部、１４…吸引孔、１５…ピストンロッド、１７…ロッドカバー、１８…弾性部材、１９…バキュームカップ、２５…圧縮エア吐出ポンプ、２６…エア供給穴、２７…エジェクタ孔、２７ａ…噴出口、２８…エア噴気孔、２９…連通路、３２…開口、Ｗ…バンパ。

Claims (2)

1. シリンダ室を形成するシリンダ部材と、このシリンダ部材に嵌挿するピストン部と、このピストン部から延設され吸引孔を形成するピストンロッドと、このピストンロッドと前記シリンダ部材の先端部との間に嵌合され前記シリンダ室と外部を連通する開口を有するロッドカバーと、このロッドカバーと前記ピストン部の間に縮装された弾性部材と、前記ピストンロッドの先端に装着された吸着部材を備え、前記ピストン部には、エア供給源に連通するエア供給穴と、このエア供給穴の底部から穿設したエジェクタ孔と、このエジェクタ孔に連設し前記ピストンロッドが臨むシリンダ室と連通するエア噴気孔と、このエア噴気孔の底部と前記吸引孔を連通する連通路が設けられ、前記エジェクタ孔の径が前記連通路の径より小さく、前記連通路の径が前記エア噴気孔の径より小さいことを特徴とする吸着装置。
2. 請求項１記載の吸着装置を用いた吸着方法であって、吸着装置をワークの近傍に位置決めした状態で、エア供給源に圧縮エアを吸着装置に供給させることにより、吸着部材を前進させると同時に、吸着部材に弱い吸着力を与えてワークに当接させ、その後吸着力を高めてワークを吸着保持することを特徴とする吸着方法。