JP2018176325A - ワーク吸着システム - Google Patents

Abstract

【課題】可及的にシンプルな構成で、三次元形状のワークの吸着性能に優れたワーク吸着システムを提供する。【解決手段】一つの負圧発生装置１と、二以上のチャンバー２、および、それぞれのチャンバー２内に収容されていて第一付勢部材４の付勢力に抗して往復動する弁体３から構成される遮断バルブ５と、弁体３に係合し、第二付勢部材８の付勢力に抗して往復動する可動子７ａを備えたアクチュエータ７と、チャンバー２に連通している吸着パッド６Ａ，６Ｂとを備え、負圧発生装置１と、それぞれのチャンバー２内の弁体３で区画された負圧発生装置側空間２ｂと、が共通の第一流路９Ａにて流体連通し、吸着パッド６Ａ，６Ｂと、チャンバー２内の弁体３で区画された吸着パッド側空間２ａと、が第二流路９Ｂ，９Ｃにて流体連通し、アクチュエータ７が作動していない状態では可動子７ａは第二付勢部材８にて中立位置に位置決めされているワーク吸着システム１０である。【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの搬送もしくは移載に際して該ワークを吸着するワーク吸着システムに関するものである。

工場等にて様々なワークを搬送したり移載するに当たり、ワークを吸着してワークを直接搬送等したり、ワークを吸着して搬送ベルトに移載等する方法が適用される。

ワークの吸着パッドには多様な形態があるが、その一例が特許文献１に開示されている。具体的には、ホルダ内に真空感知室と大気圧室およびパッド吸着室とに隔離形成するスプールを配置し、ワークが存在しないにもかかわらず吸着パッドを吸引動作させたときは真空感知室の負圧によってスプールを上昇させ、真空感知室とパッド吸着室とを連通している連通孔を遮断し、以降は真空感知室のみに真空吸引力が作用している状態を自己保持してパッド吸着室に真空吸引力を作用させない吸着パッドである。

特開２０００−７９５８９号公報

特許文献１に記載の吸着パッドによれば、吸着パッドそのものにワークの有無を検知する機能をもたせ、ワークが存在しない場合には吸着パッド自体が自律的に吸引動作を停止することができるとしている。しかしながら、この吸着パッドは内部構造が複雑であり、上記する作用を実際に奏することができるか否かが不明であり、信頼性に疑問が残る。

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、可及的にシンプルな構成で、三次元形状のワークの吸着性能に優れたワーク吸着システムを提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明によるワーク吸着システムは、一つの負圧発生装置と、二以上のチャンバー、および、それぞれの該チャンバー内に収容されていて第一付勢部材の付勢力に抗して往復動する弁体から構成される遮断バルブと、それぞれの弁体に係合し、第二付勢部材の付勢力に抗して往復動する可動子を備えたアクチュエータと、それぞれのチャンバーに連通している吸着パッドと、を備え、前記負圧発生装置と、それぞれの前記チャンバー内の前記弁体で区画された負圧発生装置側空間と、が共通の第一流路にて流体連通しており、前記吸着パッドと、前記チャンバー内の前記弁体で区画された吸着パッド側空間と、が第二流路にて流体連通しており、前記アクチュエータが作動していない状態では、前記可動子は前記第二付勢部材にて中立位置に位置決めされているものである。

本発明のワーク吸着システムは、複数の吸着パッドがそれぞれ固有の遮断バルブに流体連通していて、各遮断バルブを構成する各弁体が共通のアクチュエータを構成する可動子に係合して往復動する構成を有しているシステムにおいて、ワークを正常に吸着している吸着パッドに連通する遮断バルブでは弁体が遮断バルブを開状態とし、エア漏れ等に起因してワークを正常に吸着していない吸着パッドに連通する遮断バルブでは弁体が遮断バルブを閉状態とすることで異常な吸着パッドによるシステム全体への影響を防止するものである。

また、本発明のシステムでは、一つの負圧発生装置にて二以上の吸着パッドの吸引動作をおこなうことから、吸着パッドごとに負圧発生装置を備えたシステムに比して構成が格段にシンプルとなり、システム製作コストも安価になる。

本発明のシステムは、三次元形状のワークをその吸着対象とするべく、二以上の吸着パッドを備えており、各吸着パッドは第二流路を介してそれぞれ固有の遮断バルブに流体連通している。

遮断バルブは、チャンバーと、該チャンバー内に収容されている弁体と、から構成されている。より具体的には、弁体は弁と該弁に固定された竿から構成され、チャンバー内に弁と竿の一部が収容され、竿の他部はチャンバー外に張り出しており、この竿の張り出した領域にアクチュエータが係合している。また、弁もしくは竿にばね等の第一付勢部材が取り付けられていて、負圧発生装置が作動していないときには弁体を構成する弁がチャンバーの内部（たとえば中央位置等）に存在していて、遮断バルブを開状態に維持するようになっている。

チャンバー内は弁体にて二つの空間に区分けされており、吸着パッドと第二流路を介して流体連通する空間が吸着パッド側空間であり、負圧発生装置と第一流路を介して流体連通する空間が負圧発生装置側空間である。

負圧発生装置やアクチュエータを作動させない状態では、アクチュエータを構成する可動子は第二付勢部材にて中立位置に位置決めされている。そして、この可動子が中立位置にある際に、チャンバー内では弁体を構成する弁がチャンバーの内部に存在しており、したがって、遮断バルブが開状態となっている。

真空ポンプ等からなる負圧発生装置を作動するとともに、アクチュエータを作動させることにより、第一付勢部材に抗して弁体がチャンバーと第一流路の境界まで移動し、アクチュエータを構成する可動子は第二付勢部材に抗して弁体と同方向に移動する結果、遮断バルブが強制的に閉じた状態とされる。

全ての吸着パッドにエア漏れ等の異常がない場合は、チャンバー内の二つの空間、すなわち、吸着パッド側空間と負圧発生装置側空間は同じ圧力になることから、アクチュエータの作動を停止して可動子の推力を止めると、可動子は第二付勢部材の付勢力にて開状態の際の中立位置に戻り、当該中立位置で位置決めされる。

このように、各吸着パッドに固有の遮断バルブを設け、各遮断バルブを構成する各チャンバー内で往復動する各弁体に共通のアクチュエータを係合させた構成を適用することで、特許文献１のような検知手段等を不要としながら、ワークの吸着を確実におこなうことが可能になる。

一方、たとえば複数の吸着パッドの中で一つの吸着パッドがエア漏れ等の異常でワークを吸着していない場合、各遮断バルブが強制的に閉じた状態とされることは正常な状態と同じであるが、アクチュエータの作動を停止して可動子の推力を止めた際に、エア漏れなくワークを吸着している吸着パッドに通じる遮断バルブでは、吸着パッド側空間と負圧発生装置側空間は同じ圧力であることから、可動子は第二付勢部材の付勢力にて開状態の際の中立位置に戻り、これに応じて弁もチャンバーの内部に移動して遮断バルブは開いた状態となる。対して、エア漏れ等の異常でワークを吸着していない吸着パッドに通じる遮断バルブでは、吸着パッド側空間はエア漏れに起因して大気圧雰囲気となっているのに対して、負圧発生装置側空間は負圧のままであり、したがって、可動子の推力を止めても依然として遮断バルブは閉じた状態を維持する。

このように、エア漏れ等に起因してワークを正常に吸着していない吸着パッドに連通する遮断バルブでは弁体を構成する弁が遮断バルブを閉状態に維持することで異常な吸着パッドによるシステム全体への影響を防止することが可能になる。

以上の説明から理解できるように、本発明のワーク吸着システムによれば、複数の吸着パッドがそれぞれ固有の遮断バルブに流体連通していて、各遮断バルブを構成する各弁体が共通のアクチュエータを構成する可動子に係合して往復動する構成を有しているシステムを適用することにより、ワークを正常に吸着している吸着パッドに連通する遮断バルブでは弁体が遮断バルブを開状態とし、エア漏れ等に起因してワークを正常に吸着していない吸着パッドに連通する遮断バルブでは弁体が遮断バルブを閉状態とすることで異常な吸着パッドによるシステム全体への影響を防止することができる。

本発明のワーク吸着システムを構成する全ての吸着パッドが正常にワークを吸着している状態を説明した模式図である。 図１に続いて全ての吸着パッドが正常にワークを吸着している状態を説明した模式図である。 図２に続いて全ての吸着パッドが正常にワークを吸着している状態を説明した模式図である。 本発明のワーク吸着システムを構成する一部の吸着パッドがエア漏れに起因してワークを正常に吸着していない状態を説明した模式図である。 図４に続いて一部の吸着パッドがワークを正常に吸着していない状態を説明した模式図である。 図５に続いて一部の吸着パッドがワークを正常に吸着していない状態を説明した模式図である。

以下、図面を参照して本発明のワーク吸着システムの実施の形態を説明する。なお、図示するワーク吸着システムは、二つの吸着パッドとこれらに固有の二つの遮断バルブから構成されるものであるが、吸着パッドおよび遮断バルブの基数が図示例以外の形態であってもよいことは勿論のことであり、たとえば、五つの吸着パッドとこれらに固有の五つの遮断バルブと一つの負圧発生装置および一つのアクチュエータから構成されるワーク吸着システムなどであってもよい。

（ワーク吸着システムの実施の形態）
図１〜３はその順に本発明のワーク吸着システムを構成する全ての吸着パッドが正常にワークを吸着している状態を説明した模式図であり、図４〜６はその順に本発明のワーク吸着システムを構成する一部の吸着パッドがエア漏れに起因してワークを正常に吸着していない状態を説明した模式図である。

図示するワーク吸着システム１０は、一つの負圧発生装置１と、二つの遮断バルブ５と、アクチュエータ７と、それぞれの遮断バルブ５に連通している吸着パッド６Ａ，６Ｂと、から大略構成されている。

遮断バルブ５は、チャンバー２と、チャンバー２内に収容されている弁体３とから構成されており、弁体３は弁３ａと弁３ａに固定された竿３ｂから構成され、チャンバー２内には弁体３のうちの弁３ａと竿３ｂの一部が収容され、竿３ｂの他部はチャンバー２外に張り出しており、この竿３ｂの張り出した領域の端部に間隔を置いて二つの係合鍔３ｃが装着されている。

チャンバー２内において、弁体３を構成する弁３ａは、ばねからなる第一付勢部材４に装着されており、弁３ａは第一付勢部材４の付勢力に抗してチャンバー２内で往復動自在となっていて、システム１０の内部系統に対してチャンバー２を開いた状態と閉じた状態にできる。

負圧発生装置１と、二つの遮断バルブ５を構成するチャンバー２の負圧発生装置側空間２ｂは、真空バルブ９Ａａを途中に備えた第一流路９Ａにて流体連通しており、負圧発生装置１から延びる第一流路９Ａは、その途中位置で分岐して各負圧発生装置側空間２ｂに通じている。

アクチュエータ７は往復動する可動子７ａを備え、可動子７ａの端部には係合フランジ７ｂが装着されており、この係合フランジ７ｂの端部が、各遮断バルブ５を構成する各弁体３の二つの係合鍔３ｃ間に係合自在に嵌り込んでいる。

また、可動子７ａはばねからなる第二付勢部材８に装着されており、アクチュエータ７が作動していない状態において、可動子７ａは第二付勢部材８にて中立位置に位置決めされている。

一方、二つの吸着パッド６Ａ，６Ｂはそれぞれ第二流路９Ｂ，９Ｃを介して固有の遮断バルブ５を構成するチャンバー２の吸着パッド側空間２ａに流体連通している。

図１で示すように、三次元形状のワークＷを二つの吸着パッド６Ａ，６Ｂがともにエア漏れ等することなくチャックしている状態において、負圧発生装置１を作動させ、真空バルブ９Ａａを開くことにより、システム１０を構成するチャンバー２や第一流路９Ａ内等は負圧吸引される（Ｘ１方向）。

システム１０内の負圧吸引とともに、図２で示すようにアクチュエータ７を作動して可動子７ａを中立位置から移動させることにより（Ｙ１方向）、係合フランジ７ｂが係合鍔３ｃと係合して弁体３を同方向に移動させ、チャンバー２内においては弁３ａが第一付勢部材４の付勢力に抗して吸引側（Ｙ２方向）に移動してチャンバー２と第一流路９Ａの流体連通を強制的に遮断する。

ここで、図３で示すようにアクチュエータ７の推力を停止すると、吸着パッド６Ａ，６Ｂがともにエア漏れなくワークＷを吸着していることから、チャンバー２内では吸着パッド側空間２ａと負圧発生装置側空間２ｂはともに同じ圧力雰囲気となり、推力停止された可動子７ａが当初の中立位置に戻る際に各弁３ａも各チャンバー２の内部に移動して遮断バルブ５が開いた状態となる。

一方、図４で示すように、一方の吸着パッド６Ａがエア漏れに起因してワークＷを吸着していない場合、負圧発生装置１を作動させて真空バルブ９Ａａを開くと、図５で示すように各チャンバー２内において弁３ａが第一付勢部材４の付勢力に抗して吸引側（Ｙ２方向）に移動してチャンバー２と第一流路９Ａの流通を強制的に遮断することは図２と同様であるが、図６で示すように、アクチュエータ７の作動を停止して可動子７ａの推力を止めた際に、エア漏れなくワークＷを吸着している吸着パッド６Ｂに通じる遮断バルブ５では、吸着パッド側空間２ａと負圧発生装置側空間２ｂは同じ圧力雰囲気であることから、可動子７ａは第二付勢部材８の付勢力にて開状態の際の中立位置に戻り、当該中立位置で位置決めされる。この可動子７ａの中立位置への移動に応じて弁３ａはチャンバー２の内部に移動し、チャンバー２は開いた状態となる。

これに対し、エア漏れ等の異常でワークＷを吸着していない吸着パッド６Ａに通じる遮断バルブ５では、吸着パッド側空間２ａはエア漏れに起因して大気圧雰囲気となっているのに対して、負圧発生装置側空間２ｂは負圧のままであり、したがって、可動子７ａの推力を止めても依然として遮断バルブ５は閉じた状態を維持する。

このように、エア漏れ等に起因してワークＷを正常に吸着していない吸着パッド６Ａに連通する遮断バルブ５では弁体３を構成する弁３ａが遮断バルブ５を閉状態に維持することで異常な吸着パッド６Ａによるシステム１０全体への影響を防止することが可能になる。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

１…負圧発生装置、２…チャンバー、２ａ…吸着パッド側空間、２ｂ…負圧発生装置側空間、３…弁体、３ａ…弁、３ｂ…竿、３ｃ…係合鍔、４…第一付勢部材、５…遮断バルブ、６Ａ，６Ｂ…吸着パッド、７…アクチュエータ、７ａ…可動子、７ｂ…係合フランジ、８…第二付勢部材、９Ａ…第一流路、９Ａａ…真空バルブ、９Ｂ，９Ｃ…第二流路、１０…ワーク吸着システム（システム）、Ｗ…ワーク

Claims (1)

1. 一つの負圧発生装置と、
   二以上のチャンバー、および、それぞれの該チャンバー内に収容されていて第一付勢部材の付勢力に抗して往復動する弁体から構成される遮断バルブと、
   それぞれの弁体に係合し、第二付勢部材の付勢力に抗して往復動する可動子を備えたアクチュエータと、
   それぞれのチャンバーに連通している吸着パッドと、を備え、
   前記負圧発生装置と、それぞれの前記チャンバー内の前記弁体で区画された負圧発生装置側空間と、が共通の第一流路にて流体連通しており、
   前記吸着パッドと、前記チャンバー内の前記弁体で区画された吸着パッド側空間と、が第二流路にて流体連通しており、
   前記アクチュエータが作動していない状態では、前記可動子は前記第二付勢部材にて中立位置に位置決めされている、ワーク吸着システム。

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