JP2011505265A - 運搬処理ロボットのための吸引カップを備えるコンパクトツール - Google Patents

Abstract

本発明は、熱可塑性樹脂材料のタイプの適切な材料から形成されたコンパクトユニットの形態の本体(１)を備えるツールに関するものである。本体(１)は、できる限り吸引カップ(２)に近接して真空発生器を配置するよう構成されている。本体１は、カートリッジ(３)の形態の真空発生器を収容するための穴であって、真空チャンバを規定し、かつカートリッジ(３)の入口に対応する側において圧縮空気供給部と連通しており、かつ他側において、すなわち、カートリッジ(３)の出口に対応する側において、消音器の形態の膨張チャンバ(３９)と連通している穴と、一つ以上のキャビティおよび／または開口部を備える、真空チャンバ(４４)と吸引カップ(２)との間に非常見に次回内部経路と、を備えている。

Description

本発明は、産業製造物のための、例えばそれら産業製造物の箱詰めを目的とした、ロボットに関連付けられる吸引カップタイプの保持ツールに関連するものである。

今日、特定の物品箱詰め機械に使用されるツールは支持部材から構成され、一般的に、それは吸引カップが分配されており、かつ支持部材がマニプレーティングロボット(manipulating robot)のアームの端部に固定されている。

吸引カップは、フレキシブルなパイプによって、箱詰め機械の支持構造にあるいはロボットに配置された単一の真空発生器へと連結されている。

現在のロボットは、扱われる製品、例えばサシェまたはポーチなどの容積に対してツールが非常に重いため、扱われるものの本体荷重に対してエネルギー過剰となっている。

さらに「軽量」でありかつ一般的に非常に高速であるロボットは存在しているが、それらロボットは、第一に、使用されるツールの重量が原因となって、第二に、その加速度および移動能力の速度が原因となって、その処理能力の限りでは役立てることができない。

この動作の速度はむしろ問題となり得る加速を生じるという欠点があり、その加速は、システムを保持しそれによって吸引カップが製品を保持するために使用されることに関していくぶん不適合なものとなっている。

製品におけるグリップの効率は吸引カップの効率にもっぱら依存しており、かつその効率は、特に吸引カップのそれぞれにおける吸引力および漏出防止のレベルに左右される。

吸引カップの一つがその製品から外れたとき、他の吸引カップの吸引はすべてが不十分なものとなり、そして製品一群がばらばらとなってしまう。

真空発生器からある程度距離をおいて配置された吸引カップは、さまざまな長さに変化可能なフレキシブルなパイプを介して圧力降下(pressure drop)を提供される。加えて、パイプおよび結合具は、種々のロボットのアームとの接触時に特に接合部において磨耗されるようになり、その結果、損傷されかつ吸引力の損失に関連する事故が引き起こされるようになる。

例えば特許文献１に開示されているような吸引カップデバイスは、保持されかつ吸引力の損失の発生からの保護のために、処理される製品とその吸引カップとの間の接続を可能にするよう構成されて設けられている。

こうした種類のデバイスは、例えば、ガラスのシート運搬のために使用されるが、特に、高速で処理するロボットに適しかつパッケージのための把持ヘッドとして機能するようには構成されていない。

米国特許第3 716 307号明細書

本発明に基づくツールは、吸引カップ供給経路を単純化し、かつ損失の可能性の比率を低減するものである。この経路の単純化は、さらに、真空発生器と吸引カップとの間の圧力降下を著しく低減することを可能にする。

本発明のツールは、重量によるシャープな形状に基づく利点を有しており、かつ適切なサイズおよび重量の(数十または数百グラムの重さの)製品の高速処理のために、軽量でありかつ非常に高速なロボットを使用可能とする。

本発明のツールを使用することによって、ロボットは、ツールおよび箱詰めされる製品よりなる５から６ｋｇ未満の相対的に低い全荷重のものを扱うようになる。

このツールは、例えば箱詰め効率を向上させ、特に事故の可能性を完全に除去し得ないまでもそれを低減させる。

相対的に軽量な製品の保持に関連する効率を改善するために、本発明に基づくツールは、高速タイプのロボットに関連付けられ、かつ適切な軽量材料からなるコンパクトブロックの形態の本体からなり、当該コンパクトブロックは、
− カートリッジの形態の真空発生器を収納するための穴であって、当該穴が真空チャンバを形成し、かつカートリッジの入口が開放されている圧縮空気流入チャンバと、空気が流出するカートリッジの出口において消音器の機能を果たす膨張チャンバとの間においてカートリッジによって液密状態で延在している、穴と、
− 真空チャンバと吸引カップとを接続する内部経路であって、この接続が(一つまたは複数の)オリフィスおよび／または(一つまたは複数の)キャビティからなる、内部経路と、
− その中にカートリッジが収容される細長部と、
− 真空チャンバと接触する少なくとも一つの側方突出部であって、突出部が吸引カップを収容し、その軸線がカートリッジの軸線に対して平行するようになっている、少なくとも一つの側方突出部と、
を備えている。

本発明の第一実施形態によれば、ツールは、ブロックの形態の本体の形態のものであい、ブロックは、いくつかの本体を備える取り付け部に設置可能なように構成されており、当該本体は、対で垂直に配置され、吸引カップを有しかつ取り付け部の下側に位置する突出部における取り付け部に結合されており、当該取り付け部は、膨張チャンバを形成する穿孔されたキャップにカバーされており、このキャップは、防音材として機能するフォームタイプの材料を含む。

本発明のツールは全体的に見るとさらにコンパクトな形態のものであってもよい。

したがって、本発明の他の実施形態によれば、ツールは、樹脂、または複合材、あるいは熱可塑性材の材料から形成される一体的型本体の形態のものであり、本体は、あらかじめ層状に形成されたものからなされてもよく、かつ結合によって組み立てられており、本質的に、
− 真空チャンバと、これらチャンバを本体の上に取り付けられた吸引カップと接続する経路と、
− 圧縮空気を伴う種々のカートリッジのすべてを供給するための全体的な供給チャンバと、
− カートリッジに共通する膨張チャンバであって、当該カートリッジは隣接しておりかつ互いに平行しており、かつ吸引カップがカートリッジに直交するように、本体の下側に接合されている、膨張チャンバと、
を備えている。

層の形態のこのデザインは、当該ツールの複数のモデルが、さまざまな多数の吸引カップおよびカートリッジを提供すると同時に、単一のカートリッジから供給される複数の吸引カップの任意の変更を実施することができるようにするために、単純な方法で製造可能であることを意味している。

本発明の好ましい実施形態によれば、上記ブロックは穴の中に収容された四つカートリッジを備えており、これら穴の軸線は、同一平面状に位置させられて互いに平行となっており、かつ吸引カップも全部で四つとなっており、そのそれぞれが一つのカートリッジによって互いから独立して供給されており、それら吸引カップは、カートリッジの軸線の平面に直交する二つの平行な平面において中央に配置されており、それぞれの吸引カップ平面は、例えば、吸引カップをそれぞれ供給するカートリッジの中間平板に位置させられている。

さらに本発明の好ましい実施形態において、さまざまなカートリッジを収容するこれらの穴は、共通の圧縮空気流入チャンバへ向かって片側が開放されており、その圧縮空気は、他側において、つまり排気側において、カートリッジの上流部分に供給されており、穴はそれぞれ、それら穴の中に、対応するカートリッジを固定するためにプラグによって閉じられ、そのプラグは半径方向に開口を有しており、その開口は、各カートリッジから圧縮空気が流出することによるノイズを弱めることのできる適切な材料が並べられた共通の膨張チャンバへと開放されている。

以下、参照番号が付与された後述の記載および図面を用いて本発明についてより詳細に説明する。

吸引カップとその真空発生器とを備え、発生器がカートリッジの形態をしている基本的なブロックからなる簡単化されたツールの機能図の形態の図面である。 吸引カップに真空状態をもたらすために使用される一般的なカートリッジを示す図において、カートリッジが、半分が外面図でありかつもう半分が長手方向断面図となっている状態の図である。 コンパクトヘッドを形成するためにいくつかの基本的なブロックからなるコンパクトツールの一つの可能な実施形態を示す斜視図において、当該ヘッドが例えばマニプレーティングロボットアーム(図示せず)に設置されている状態を示す図である。 例えば樹脂から形成された、本発明に基づくさらにコンパクトなツールの他の実施形態の斜視図である。 図４に示されたツールの正面図である。 カートリッジの軸線を通過する垂直平面における図５の縦断面図である。 ツールを構成する一体的な本体のさまざまな構造を示す、図５の７−７における４つの部分断面図である。

図１には、基本的なツールとして見なし得るツールを示す。このツールは、
− 熱可塑性あるいは樹脂タイプの軽量材料のコンパクトブロックからなる本体１であって、ブロックが、機械加工によってかつ／または成形および機械加工によって形成されたものである、本体１と、
− 本体１に固定される少なくとも一つの吸引カップ２と、
− カートリッジ３の形態の真空発生器と、
を備えており、上記本体は、連通状態でカートリッジ３と吸引カップ２とを位置させる穴を備えている。

これらの穴は、カートリッジ３を含む真空チャンバ４を構成する一方で、チャンバ４を吸引カップ２に直接的に接続させるオリフィスまたはキャビティ５の形態の、極端に短い内部経路(internal circuit)を構成する。

真空チャンバ４は、カートリッジ３によって液密状態で、カートリッジ３の入口と出口との間に延在しており、その入口は開口６を形成し、かつその出口はノズル７の形態のものである。

この開口６は圧縮空気流入チャンバ８と連通しており、かつノズル７は膨張チャンバ９へ開放されており、このチャンバ９は、防音器としても機能するフォームタイプの吸収材料(１０)が並べられた穿孔カップの形態のものである。

カートリッジ３は本体１の細長部に収容されており、かつ吸引カップ２はキャビティ５を備える突出部に固定されており、この突出部は、本体１の当該細長部の側部に配置されており；吸引カップ２の軸線１２とカートリッジ３の軸線１３とは平行している。

本体１は、カートリッジ３を含むブロックから構成されかつ吸引カップ２が設けられており、本体１は、例えばマニプレーティングロボットのアーム１４の端部に対して突出部１１にてネジ１５を使用して固定されてもよい基本的なツールを形成する。

突出部１１は、キャビティ５の端部を閉じるプラグ１６をさらに備えている。

図２には吸引カップ２を提供するカートリッジ３をより詳細に示す。このカートリッジは、二つの真空ステージを有するタイプのものであり、開口６とノズル７との間におけるシリンダの形態のものであり、当該シリンダは、二組のオリフィス１７および１８を備えており、各組のオリフィスが真空の一つのステージに対応している。

このタイプのカートリッジ３は、二つの吸引カップ２を提供することも可能であり、さらに必要であれば、真空チャンバ４にすべてが接続されたその突出部を介して、星型構造で配置される。

図３には、複数の本体１からなるコンパクトなツールの製造の一つの可能な方法が示されており、つまり、本体のそれぞれが一つの吸引カップ２を備え、かつこの吸引カップが単一のカートリッジ３によって提供される。

さまざまな本体１が、ロボットのアーム(図示せず)において取り付けプレート２１によって固定され得る取り付け部２０に組み合わせられる。この取り付けプレート２１は、本体１の上部より高い位置に配置されており、かつねじ切りされたボルト軸部の形態の支持部材２２によって取り付け部２０に接続されている。

この取り付け部２０は、屈曲された金属シートの形態のものでありかつ穿孔を有しており、その穿孔を介して本体１の上側細長部を通過可能とし、突出部１１と協働するネジ２５を用いて、これら本体１の上側細長部を取り付け部に組み付け可能とする。

各本体１への圧縮空気流入口が、取り付け部２０の下側に配置されており、これら多様な流入口は、互いに結合されており、かつ、例えば取り付け部２０の端部の一方に配置された、ホース２６を介して共通の流入口から供給される。

また、取り付け部２０は、種々の吸引カップ２における真空状態をモニタリングするための機器を支持するように機能してもよい。二つの真空スイッチ(vacuostats)２７が図示されており；これらはホース２８によって本体１のさまざまな真空チャンバ４にそれぞれ接続されている。

本体１の上部は、対応するカートリッジ３のノズル７を露出しており、このノズル７は膨張チャンバ２９内に配置されており、このチャンバ２９はキャップ３０によって区切られており、キャップ３０の役割は図１に示されるようにチャンバ９のキャップの役割と同一である。

このキャップ３０は、穿孔されており、かつさまざまな出口７のノイズを吸収する防音材として機能するフォーム材料１０を含んでおり、出口７を介してカートリッジ３を通過する圧縮空気が流出する。

図４には、いくつかの吸引カップ２を備える特にコンパクトなツールの他の実施形態が示されており、このツールは、一体的な本体１からなる特別な特徴を有している。

この本体１は、樹脂、複合材、熱可塑性材などの軽量材料からなるブロックの形態のものであり、それは、製品を保持するために必要な機器のすべてと組み合わされかつ効果的にこの機器を操作するために必要な機器のすべてと組み合わせられるように構成されており、ブロックへの内部経路、特に極端に短い経路を用いてさまざまな部分が互いに連結されている。

吸引カップ２は、本体１の底面３１に配置されており、かつこの本体１は、直接的にさまざまな吸引カップ２を供給する(好ましくはカートリッジのそれぞれがひとつのみの吸引カップ２を供給する)カートリッジの形態のいくつかの真空発生器を含んでいる。

したがって図４において本体は、より詳細には、４つのカートリッジに連結された４つの吸引カップ２とともに示されている。これらカートリッジには、本体１の背面３２の付近に延在する単一のパイプ２６によって圧縮空気が供給される。

カートリッジは、図２に示されるものと同じである；これらカートリッジは、後述する隠された穴の中に収容されており、それは本体１の前部３３において開放されている。これらの４つの穴は、４つのプラグ３４によって前部３３において閉じられている。

本体１の上部は、圧縮空気膨張チャンバ３９を形成する同時にその全量が整列されたフォーム材料１０によって消音器として機能する開放キャビティが備えられている。このチャンバ３９は、プラグ３４を介してさまざまなカートリッジの出口に連通されている。

本体１は、複合材、熱可塑性材、または樹脂から形成される。それは、計画された構造の形状に基づく三つあるいは四つの、その肝要な部分をなすアセンブリからなり、それに関しては次の図に詳細を示す。上記肝要な部分は互いに組み合わされかつ、互いに、一体的な本体１を形成する。

本体１を形成するために層構造を使用するこの計画によって、いかなるパイプまたは複数の結合部を備えることなく、コンパクトであり、軽量であり、かつ非常に均衡の取れたツールを実現することができる。

本体１の中央部は一つの層Ｓｃまたは一対の層Ｓｃ１およびＳｃ２から構成されてもよく、それは、
− カートリッジ３の真空チャンバ４４を構成する穴と、
− 圧縮空気供給チャンバの構成と、
− これら真空チャンバ４４を、一方で吸引カップ２に対して、他方では膨張チャンバ３９に対して接続する種々の経路と、
を備える。層Ｓｃ１およびＳｃ２との間の境界を含む平面は、カートリッジ３のための穴の軸線上の平面に対応する。

本体１の下部を構成する層Ｓｉは、吸引カップ２を取り付けるために必要な構成要素であり、各吸引カップ２に対して真空チャンバ４４を接続するために使用される構成要素の継続部である。

本体１の上部を構成する層Ｓｓは、膨張チャンバ３９の周囲に形成されている。層Ｓｉ、Ｓｃ、Ｓｓは、整列された二つまたは三つの垂直オリフィス４０を備えており、これらオリフィス４０は、カートリッジ３同士の間に配置され、かつロボットアームに本体１を取り付けることを可能にする(図示せず)。

図５には、プラグ３４と吸引カップ２とを備える本体１の前部３３を示す；特に、部分６−６および部分７−７を図６および図７にそれぞれ詳細に示す。

図６は、図５に示されたカートリッジ(３)を通る横断面の正面図である。本体１は、以下の構成、すなわち、
− 本体１の下面３１における吸引カップ２と、
− 本体１の上部における膨張チャンバ３９と、
− 吸引カップ２と膨張チャンバ３９との間の中央部において：その中にカートリッジ３が収容されるチャンバ４４として機能する穴と、
を備える一体形態のものである。

チャンバ４４のこの穴は、垂直となっている吸引カップ２に対して水平となっており、この吸引カップは、例えば、各ペアが、図５に示されるように吸引カップ２を供給する二つのカートリッジ３同士の間に延在する垂直中間平板に配置されるように、対で構成されている。

チャンバ４４の穴は、圧縮空気が到達するチャンバ４８と、穴を閉じるプラグ３４との間に延在している。カートリッジ３は、液密様式で、チャンバ４８とプラグ３４との間に延在しており、プラグは、カートリッジを真空チャンバ４４へと固定するネジプラグである。

プラグ３４は、カートリッジ３のノズル７のハウジングの端部において半径方向に配置された穴５０を有する。これら穴５０は、本体１において、二つのカートリッジ３の間に形成されたオリフィス５１を介して膨張チャンバ３９と連通するカートリッジ３のノズル７を位置づける。

さらに図６を参照すると、カートリッジ３の真空チャンバ３３と吸引カップ２との間の接続をもたらす経路の構造が示されている。

チャンバ４４と吸引カップ２との間の、本体１の厚さの範囲内に、キャビティおよびオリフィスまたは穴が存在する。図６で見ることができるキャビティ５２および５３は、前方および後方吸引カップ２をそれぞれ供給するよう機能する。これらキャビティは図７にも示されており；これらキャビティは、二つのカートリッジの各群の下側に、かつこれらカートリッジが供給する二つの吸引カップにわたって延在している。これらキャビティ５２および５３は、チャンバ４４の下から引き出されるオリフィス５４と、本体１の底面３１において吸引カップ２と連通するオリフィス５５との間の接続をもたらすものである。

オリフィス５４は、これらオリフィス５４と協働するカートリッジ３の垂直中間平板において配置される一方で、オリフィス５５は、吸引カップを供給する二つのカートリッジ３同士の間で、吸引カップ２の中間平板において配置される。

図７には、さまざまな点にもたらされた断面を備える本体１の、一般的な構造の平面図の概要を示す。

本体１の左手部分における第１の断面は、膨張チャンバ３９と、チャンバ３９と連通するプラグ３４の穴５０を位置させるオリフィス５１とを示す。

第２の断面は、カートリッジ３の軸線４３を通過し、本体１を経た水平断面である。このカートリッジ３は、圧縮空気流入チャンバ４８とプラグ３４に設けられた穴５０との間に延在する。上述したように、プラグ３４は、本体１内へネジによって挿入され、かつその穴の内部において液密様式でカートリッジ３を固定する。

第３の断面は、対応する真空チャンバ４４とキャビティ５２との間の接続をもたらすオリフィス５４を示しており、このキャビティは、対応する吸引カップ２のオリフィス５と連通するオリフィス５４を位置させるものである。

図の右側にある第４の断面は、破線で示された二つの吸引カップ２のキャビティ５２および５３とオリフィス５５とを示す。

カートリッジ３同士の間において本体１を垂直に通過するオリフィス４０は、図７にも示されており、これらオリフィス４０は、マニプレーティングロボットに本体を取り付け可能にする。

１ 本体
２ 吸引カップ
３ カートリッジ
４ 真空チャンバ
５ キャビティ
６ 開口
７ ノズル
８ 圧縮空気流入チャンバ
９ 膨張チャンバ
１０ フォーム材料
１１ 突出部
１２ 吸引カップの軸線
１３ カートリッジの軸線
１４ 産業用ロボットのアーム
１５ ネジ
１６ プラグ
１７，１８ オリフィス
２０ 取り付け部
２１ 取り付けプレート
２２ 支持部材
２５ ネジ
２６ ホース
２７ 真空スイッチ
２８ ホース
２９ 膨張チャンバ
３０ キャップ
３１ 底面
３２ 背面
３３ 前部
３４ プラグ
３９ チャンバ
４０ オリフィス
４３ カートリッジの軸線
４４ 圧縮空気流入チャンバ
４８ チャンバ
５０ 穴
５１ オリフィス
５２，５３ キャビティ
５４，５５ オリフィス
Ｓｃ１，Ｓｃ２，Ｓｉ ，Ｓｓ 層

Claims (3)

1. 一つのあるいは複数の吸引カップを使用して相対的に軽量の製造物を保持するためのツールであって、
   前記ツールは、高速タイプのマニプレーティングロボットと連結されるものであり、
   前記ツールは、熱可塑性材、複合材、または樹脂タイプの適切な材料からなるコンパクトブロックの形態の本体(１)から構成され、前記ブロックは、真空発生器と前記吸引カップ(２)とを連携させるように、かつ前記真空発生器と前記吸引カップ(２)との間に非常に短い内部経路を設けるために構成されており、
   前記本体(１)は：
   − 一方において、カートリッジ(３)の形態の前記真空発生器を収容するための穴であって、それぞれの穴が、真空チャンバ(４４)を構成しており、かつ液密様式で、圧縮空気流入チャンバ(４８)と、前記カートリッジ(３)の出口側において消音器として機能する膨張チャンバ(３９)との間で、対応するカートリッジ(３)を経て延在するようになっている、穴と、
   − 他方において、前記真空チャンバ(４４)と、対応する前記吸引カップ(２)とを接続する前記内部経路であって、前記経路が、複数のオリフィスおよび／またはキャビティ(５２ないし５５)から構成されている、内部経路と、
   を具備してなり、かつ、
   前記本体(１)は、
   あらかじめ形成され、かつその後に組み立てられ、かつ、前記真空チャンバ(４４)と、前記チャンバと前記本体(１)に接合されている前記吸引カップ(２)とに互いに結合された前記オリフィスおよび／またはキャビティと、を具備してなる複数の層と、
   種々の前記カートリッジ(３)、および前記カートリッジ(３)と共通の前記膨張チャンバ(３９)のすべてを提供するための全体的な供給チャンバ(４８)と、
   からなり、
   前記カートリッジ(３)は、隣接して配置されかつ互いに対して平行しており、かつ、
   前記吸引カップ(２)は、前記カートリッジ(３)に直交するように、前記本体(１)の下側に接合されていることを特徴とするツール。
2. 前記本体(１)は、穴の中に収容された四つのカートリッジ(３)を具備してなり、複数の穴の軸線は、同一平面に位置させられて互いに平行しており、かつ、前記吸引カップ(２)も全部で四つ存在しており、そのそれぞれが、ひとつのカートリッジによって互いから独立的に提供されており、前記吸引カップ(２)の軸線は、前記カートリッジ(３)の前記軸線の平面に直交していることを特徴とする請求項１に記載のツール。
3. 種々の前記カートリッジ(３)を収容するよう構成されたそれぞれの穴のために、半径方向に配置されたオリフィス(５０)が設けられたプラグ(３４)からなる閉鎖部材を具備してなり、前記オリフィスは、前記共通の膨張チャンバ(３９)へと開放されており、前記チャンバ(３９)には、各カートリッジ(３)から出る圧縮空気の流出によるノイズを弱めることができる防音性フォームタイプの適切な材料が並べられていることを特徴とする請求項１に記載のツール。

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