JP2019026434A - ワークの移載装置及びワークの移載方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの移載に要する時間を短縮すること。【解決手段】移載装置１は、載置面上に積層して載置された複数枚のワーク１０を上から順に一枚ずつ取り出す装置であって、ワーク１０の上方に配置され、最上位のワーク１０ａを吸引する非接触式のチャック３０と、チャック３０により吸引されている最上位のワーク１０ａを取り出し方向Ｔに沿って横滑りさせることで取り出す取り出し機構７０とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、載置面上に積層して載置された複数枚のワークを上から順に移載する装置及び方法に関する。

従来、この種の移載装置及び移載方法としては、非接触式のチャックが取り付けられたベース部材と、ベース部材を移動させる移動機構とを備えた装置及び同装置を用いた方法が知られている（例えば特許文献１参照）。同文献１に記載の非接触式のチャックは、所謂ベルヌーイチャックと称されるものであり、チャックの吸着面に設けられた複数の噴射口から高圧のエアが放射状に噴射される。これにより、チャックの吸着面とワークとの隙間から外周側に向けてエアが放出されるとともに、このことに伴って中心部に負圧が発生する。上記チャックでは、この負圧を利用してワークが非接触にて吸引される。

特許文献１に記載の装置では、積層されている複数枚のワークのうち最上位のワークを非接触式のチャックにより吸引した状態で、チャックが取り付けられたベース部材をパラレルメカニズムロボットなどの移動機構により移動させることにより、ワークが移載される。

特開２０１２−１４２４９１号公報

ところで、特許文献１に記載の装置及び方法では、ワークを吸引する非接触式のチャックが取り付けられたベース部材をパラレルメカニズムロボットなどの移動機構により移動させるものである。そのため、最上位のワークの移載が完了した後、移動機構及びベース部材（チャック）が元の吸引位置に戻るまでは、次のワークを吸引することができない。そのため、最上位のワークの移載を開始してから、その直下に位置するワークの移載を開始するまでに要する時間を短縮する上で自ずと限界がある。

本発明の目的は、ワークの移載に要する時間を短縮できるワークの移載装置及びワークの移載方法を提供することにある。

上記目的を達成するためのワークの移載装置は、載置面上に積層して載置された複数枚のワークを上から順に取り出す装置であって、前記ワークの上方に配置され、最上位のワークを吸引する非接触式のチャックと、前記チャックにより吸引されている最上位のワークを取り出し方向に沿って横滑りさせることで取り出す取り出し機構と、を備える。

同構成によれば、載置面上に積層して載置されている複数枚のワークのうち最上位のワークが非接触式のチャックにより吸引される。その後、最上位のワークが取り出し機構により取り出し方向に沿って横滑りされることで取り出される。このように、上記構成によれば、チャックは最上位のワークを吸引するものであり、ワークを取り出す機構がチャックとは別に設けられているため、チャックにより吸引されている最上位のワークを取り出した直後に、その直下に位置するワークをチャックにより吸引することができる。したがって、ワークの移載に要する時間を短縮することができる。

また、上記目的を達成するためのワークの移載方法は、載置面上に積層して載置された複数枚のワークを上から順に取り出す方法であって、非接触式のチャックを用いて最上位のワークを吸引するとともに、前記チャックにより吸引されている最上位のワークを取り出し方向に沿って横滑りさせることで取り出す。

同方法によれば、上記ワークの移載装置による作用効果に準じた作用効果を奏することができる。

本発明によれば、ワークの移載に要する時間を短縮することができる。

ワークの移載装置の一実施形態について、ワークの移載装置の構成を示す平面図。 図１の２−２線に沿った断面図。 （ａ），（ｂ）は、同実施形態のワークの移載装置によるワークの移載途中の状態を時間の流れ順に示す側面図。 （ａ），（ｂ）は、同実施形態のワークの移載装置によるワークの移載途中の状態を時間の流れ順に示す側面図。 図２に対応する図であって、昇降テーブルの天板がベースプレートよりも上方に位置している状態を示す断面図。 変形例の取り出し機構を中心として示す側面図。

以下、図１〜図５を参照して、ワークの移載装置及びワークの移載方法の一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、ワークの移載装置（以下、移載装置１）は、燃料電池のセパレータの素材である金属薄板をワーク１０として移載するものである。移載装置１は、複数枚の積層されたワーク１０が載置されるベースプレート２０、及びベースプレート２０の上方に配置され、最上位のワーク１０ａを吸引する非接触式の複数のチャック３０を備えている。また、移載装置１は、チャック３０により吸引されている最上位のワーク１０ａを所定の取り出し方向Ｔに沿って横滑りさせることで取り出す取り出し機構７０を備えている。

なお、ワーク１０は、例えば０．１ｍｍ程度の厚さのステンレス鋼からなり、平面視長方形状をなしている。
次に、移載装置１の各部の構成について詳細に説明する。

＜ベースプレート２０＞
図１に示すように、ベースプレート２０は、平面視長方形の板状をなしている。なお、以降において、ベースプレート２０の長辺の延びる方向を長手方向Ｌとし、ベースプレート２０の短辺の延びる方向を幅方向Ｗとして説明する。

ベースプレート２０の上面には、各ワーク１０の長手方向が長手方向Ｌに沿うようにして各ワーク１０が載置される。
図１及び図２に示すように、ベースプレート２０の幅方向Ｗの中央部には、上下方向に貫通する平面視略四角形状の２つの貫通孔２２が長手方向Ｌに互いに間隔をおいて設けられている。

＜昇降テーブル２５＞
図１及び図２に示すように、各貫通孔２２の内側には、上下方向に変位可能な昇降テーブル２５が設けられている。昇降テーブル２５は、上下方向に沿って延在する脚部２７と、脚部２７の上端に連結され、ベースプレート２０の貫通孔２２よりも僅かに小さい外形を有する平面視略長方形状の天板２６とを備えている。脚部２７には、脚部２７を上下方向に変位させるアクチュエータ２８が連結されている。アクチュエータ２８の駆動制御は、後述する電子制御装置６０により実行される。

ここで、図２に示すように、昇降テーブル２５の天板２６の上面及びベースプレート２０の上面には支持プレート２３が載置されている。支持プレート２３の長手方向Ｌ及び幅方向Ｗの長さはワーク１０と略同一である。支持プレート２３の上面（載置面）にはワーク１０が載置される。

支持プレート２３は、図５に示すように、昇降テーブル２５の天板２６が上昇する場合に、ワーク１０が自重により変形することを抑制するための十分な厚みを有している。
＜チャック３０＞
図１及び図２に示すように、ベースプレート２０の上方には、幅方向Ｗの中央に位置するとともに長手方向Ｌに沿って延在する平面視長方形板状のチャック取付台４０が設けられている。

チャック取付台４０には、複数（本実施形態では５つ）のチャック３０が、長手方向Ｌに沿って互いに間隔をおいて取り付けられている。５つのチャック３０のうち中央のチャック３０は、上述した２つの貫通孔２２の間に位置している。また、上記中央のチャック３０に隣り合う２つのチャック３０の各々は、貫通孔２２の略中央の直上に位置している。また、両端に位置する２つのチャック３０の各々は、長手方向Ｌにおける貫通孔２２よりも外側に位置している。

図２に示すように、各チャック３０は、所謂ベルヌーイチャックと称されるものであり、チャック取付台４０に取り付けられ、下方に向けて延びる都合４つの取付部３５と、取付部３５の下端に連結された円筒状のチャック本体３１とを備えている。

チャック３０の各取付部３５は、チャック取付台４０を上下に貫通する挿通孔を通じて上方から挿通されたボルト３７、及びチャック取付台４０の下面とチャック本体３１の上面との間に位置するとともにボルト３７が挿通される円筒状のカラー３６とを備えている。各ボルト３７の先端がチャック本体３１の上面に形成された都合４つのボルト孔に螺入されることで、チャック本体３１が各取付部３５を介してチャック取付台４０に連結されている。

チャック本体３１の上面３１ａには、エア配管（図示略）からのエアをチャック本体３１の内部に供給する供給ポート３２が設けられている。
チャック本体３１の下面３１ｂには、円環状の環状溝３３が設けられており、環状溝３３の内周面には、上記供給ポート３２と連通され、高圧のエアを放射状に噴射する複数の噴射口（図示略）が設けられている。

チャック３０においては、吸着面であるチャック本体３１の下面３１ｂに設けられた複数の噴射口から高圧のエアが放射状に噴射される。これにより、チャック本体３１の下面３１ｂとワーク１０との隙間から外周側に向けてエアが放出されるとともに、このことに伴って中心部に負圧が発生する。チャック３０では、この負圧を利用してワーク１０が非接触にて吸引される。

このとき、負圧によりワーク１０がチャック本体３１の下面３１ｂに吸引される力と、ワーク１０の自重とが鉛直方向において釣り合うことによりワーク１０がチャック本体３１に対して非接触にて保持される。非接触式のチャック３０を用いることにより、ワーク１０の取り出し時の変形や汚れ、傷付きなどを抑制することができる。

ここで、従来一般のチャックは、ワーク１０の横滑りを抑制するために、吸着面であるチャック本体の下面の中央部にパッドが設けられている（特許文献１参照）。
これに対して、本実施形態では、上記パッドに相当する部材が設けられていない。これにより、チャック３０により吸引されている最上位のワーク１０ａの取り出しに際して、同ワーク１０ａに対して水平方向の保持力が作用せず、同ワーク１０ａを容易に横滑りさせることが可能となる。

＜規制柱５０＞
図１及び図２に示すように、ベースプレート２０の上面の外周部には、支持プレート２３上に載置された複数のワーク１０の水平方向における位置決めを行うとともに、チャック３０により保持されている最上位のワーク１０ａが取り出し方向Ｔとは異なる方向に横滑りすることを規制する複数の規制柱５０が立設されている。

図１に示すように、複数の規制柱５０は、ベースプレート２０の長手方向Ｌの一方である取り出し方向Ｔのみが開放されるように、「コ」字状にて配置されている。すなわち、ベースプレート２０の長手方向Ｌの一端側（同図の右端側）には、２つの規制柱５０がワーク１０に隣接するとともに幅方向Ｗに互いに間隔をおいて設けられている。また、幅方向Ｗの両側（同図の上側及び下側）には、それぞれ３つの規制柱５０がワーク１０に隣接するとともに長手方向Ｌに互いに間隔をおいて設けられている。

図２に示すように、各規制柱５０は、ベースプレート２０の上面から上方に向けて延びる円柱状の柱状部５１と、柱状部５１から上方に向かって突出する略円錐状の錐状部５２とを有している。柱状部５１のうちベースプレート２０の上面よりも上方に位置する部分の外径は一定とされている。本実施形態では、柱状部５１が上記チャック３０の下面３１ｂよりも上方まで延びている。

＜電子制御装置６０＞
電子制御装置６０は、各昇降テーブル２５の天板２６の高さ位置を変更するために、各アクチュエータ２８の駆動制御を実行する。

電子制御装置６０は、支持プレート２３上に載置されているワーク１０の残数に基づいて、最上位のワーク１０ａとチャック３０の下面３１ｂとの距離が最上位のワーク１０ａを吸引することの可能な所定範囲内になるように、各昇降テーブル２５を上昇させるべく各アクチュエータ２８を駆動する。電子制御装置６０は、例えば移載されたワーク１０の枚数をカウントするとともに、支持プレート２３上に当初載置されていたワーク１０の総枚数から上記移載されたワーク１０の枚数を除算することにより、ワーク１０の残数を導出する。なお、所定枚数（１枚または複数枚）のワーク１０が移載される毎に、昇降テーブル２５の天板２６が所定高さだけ上昇される。

＜取り出し機構７０＞
図２及び図３に示すように、チャック取付台４０の長手方向Ｌの一端部、すなわち取り出し方向Ｔの前端部には、チャック３０により吸引されている最上位のワーク１０ａを水平方向に沿って取り出す取り出し機構７０が設けられている。

取り出し機構７０は、チャック取付台４０に取り付けられ、下方に突出する支持部７２と、支持部７２により回転可能に支持された取り出しローラ７１とを備えている。取り出しローラ７１は、その下面がチャック３０により吸引されているワーク１０ａの上面の高さと一致するように配置されており、電動モータ（図示略）により取り出しローラ７１が回転駆動されることにより、チャック３０により吸引されているワーク１０ａが取り出し方向Ｔ（同図の左方）に向けて取り出される。

取り出し方向Ｔにおける取り出しローラ７１よりも前方には、取り出しローラ７１により取り出されたワーク１０ａを前方に配置されたベルトコンベア８０へ搬送する搬送ローラ部７５が設けられている。本実施形態では、ベルトコンベア８０が搬送ローラ部７５よりも下方に配置されている。

搬送ローラ部７５は、外周面同士が対向配置され、互いに逆方向に回転される上側ローラ７６及び下側ローラ７７を備えている。下側ローラ７７の上面は、取り出しローラ７１の下面よりも下方に位置している。

取り出し方向Ｔにおける取り出しローラ７１と下側ローラ７７との間には、取り出しローラ７１から下側ローラ７７に向かうワーク１０ａの前端が垂れ下がることを規制することでワーク１０ａを搬送ローラ部７５に対して案内するためのガイド部材７８が設けられている。ガイド部材７８の上端は、取り出しローラ７１の下面と下側ローラ７７の上面との間に位置するとともに幅方向Ｗに沿って延在している。

次に、本実施形態の作用について説明する。
支持プレート２３上に積層して載置されている複数枚のワーク１０は、以下のようにしてベルトコンベア８０上に移載される。

すなわち、図３（ａ）に示すように、まず、複数枚のワーク１０のうち最上位のワーク１０ａが各チャック３０により吸引される。吸引されたワーク１０ａは、回転される取り出しローラ７１により取り出し方向Ｔに沿って横滑りしながら取り出される。

続いて、図３（ｂ）に示すように、取り出されたワーク１０ａは、搬送ローラ部７５の上側ローラ７６と下側ローラ７７との間に案内される。
続いて、図４（ａ）に示すように、ワーク１０ａは、搬送ローラ部７５によってベルトコンベア８０上まで搬送され、ベルトコンベア８０により次工程（図示略）へと搬送される。

ここで、図３（ｂ）に示すように、ワーク１０が可撓性を有することから、最上位のワーク１０ａの直下に位置するワーク１０ｂは、最上位のワーク１０ａの取り出しに伴って、取り出し方向Ｔの上流側の部位から順にチャック３０に対向することとなり、同部位が撓みながら吸引されるようになる。

そして、図４（ａ）に示すように、先のワーク１０ａが各チャック３０及び取り出しローラ７１の直下の吸引位置から完全に取り出されると、次のワーク１０ｂ全体が各チャック３０により吸引される。

以降、図３（ｂ）、図４（ａ）、及び図４（ｂ）に示す順にて、ワーク１０の移載が繰り返し実行される。
ところで、ワーク１０の移載が進行すると、支持プレート２３上に載置されているワーク１０の残数が少なくなり、最上位のワーク１０ａとチャック３０の下面３１ｂとの距離が大きくなる。このとき、最上位のワーク１０ａとチャック３０の下面３１ｂとの距離が大きくなるほど、チャック３０によるワーク１０の吸引を安定して行うことが難しくなる。

ここで、本実施形態では、図５に示すように、電子制御装置６０を通じて各アクチュエータ２８が駆動されることにより、昇降テーブル２５の天板２６、すなわち支持プレート２３が上昇されることで最上位のワーク１０ａとチャック３０の下面３１ｂとの距離が前述した所定範囲内に維持される。このため、ワーク１０の残数に関係なくワーク１０の吸引を安定して行うことができる。

以上説明した本実施形態に係るワークの移載装置及びワークの移載方法によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）移載装置１は、ワーク１０の上方に配置され、最上位のワーク１０ａを吸引する非接触式のチャック３０と、チャック３０により吸引されている最上位のワーク１０ａを取り出し方向Ｔに沿って横滑りさせることで取り出す取り出し機構７０とを備える。

こうした構成によれば、支持プレート２３上に積層して載置されている複数枚のワーク１０のうち最上位のワーク１０ａが非接触式のチャック３０により吸引される。その後、最上位のワーク１０ａが取り出し機構７０により取り出し方向Ｔに沿って横滑りされることで取り出される。このように、上記構成によれば、チャック３０は最上位のワーク１０ａを吸引するものであり、ワーク１０を取り出す取り出し機構７０がチャック３０とは別に設けられているため、チャック３０により吸引されている最上位のワーク１０ａを取り出した直後に、その直下に位置するワーク１０ｂをチャック３０により吸引することができる。したがって、ワーク１０の移載に要する時間を短縮することができる。

（２）複数のチャック３０が取り出し方向Ｔにおいて互いに間隔をおいて配置されている。
こうした構成によれば、上記取り出し方向Ｔにおいて互いに間隔をおいて配置された複数のチャック３０によってワーク１０が吸引される。このため、取り出し方向Ｔに対して長い形状のワーク１０であってもチャック３０による吸引を安定して行うことができる。

また、ワーク１０が可撓性を有することから、最上位のワーク１０ａの直下に位置するワーク１０ｂは、最上位のワーク１０ａの取り出しに伴って、取り出し方向Ｔの上流側の部位から順にチャック３０に対向することとなり、同部位が撓みながら吸引されるようになる。

このため、最上位のワーク１０ａの取り出しが完了した直後に当該直下に位置するワーク１０ｂ全体の吸引が完了することとなり、当該ワーク１０ｂの取り出しを早期に開始することが可能となる。したがって、ワーク１０の移載に要する時間の更なる短縮を図ることができる。

（３）ワーク１０の外周側には、支持プレート２３の上面（載置面）とチャック３０の下面３１ｂとの間に位置し、最上位のワーク１０ａが前記取り出し方向Ｔとは異なる方向に横滑りすることを規制する規制柱５０が設けられている。

こうした構成によれば、チャック３０により吸引されている最上位のワーク１０ａが取り出し方向Ｔとは異なる方向に変位することが規制される。このため、ワーク１０を取り出し方向Ｔに沿って確実に取り出すことができる。

（４）最上位のワーク１０ａとチャック３０の下面３１ｂとの距離が最上位のワーク１０ａを吸引することの可能な所定範囲内になるように、支持プレート２３を上昇させる昇降テーブル２５を備えている。

こうした構成によれば、昇降テーブル２５により支持プレート２３が上昇することで最上位のワーク１０ａとチャック３０の下面３１ｂとの距離が上記所定範囲内に維持される。このため、ワーク１０の残数に関係なくワーク１０の吸引を安定して行うことができる。

（５）取り出し機構７０は、最上位のワーク１０ａを水平方向に沿って取り出す取り出しローラ７１を備えている。
こうした構成によれば、チャック３０により吸引されている最上位のワーク１０ａが取り出しローラ７１により水平方向に沿って取り出される。このため、下面が水平になるようにチャック３０を配置すれば足りるため、チャック３０の配置態様を簡単にすることができる。

（６）非接触式のチャック３０を用いて最上位のワーク１０ａを吸引するとともに、チャック３０により吸引されている最上位のワーク１０ａを取り出し方向Ｔに沿って横滑りさせることで取り出すようにした。

こうした構成によれば、上記効果（１）と同様な作用効果を奏することができる。
＜変形例＞
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。

・図６に示すように、取り出し機構９０は、取り出し方向Ｔに沿って延びるガイドレール９１と、ガイドレール９１により取り出し方向Ｔに沿って移動可能に支持され、チャック３０により吸引されている最上位のワーク１０ａを挟持する爪部９３を有する電動チャック９２とを備えるものであってもよい。この場合、取り出し機構としての電動チャック９２が往復移動する距離を短くすることができることから、ワーク１０の移載に要する時間を短縮できる。

・チャック３０により最上位のワーク１０ａが吸引されている状態において、取り出し方向Ｔが下方に位置するようにチャック３０を水平方向に対して傾斜させるようにすれば、ワーク１０の自重による横滑りを利用してワーク１０ａを取り出すことができる。また、この場合、取り出し方向Ｔにおけるワーク１０ａの前方に、ワーク１０ａの横滑りによる取り出しを制御する可動式のストッパを設けるようにすれば、ストッパを開駆動することにより、ワーク１０ａの取り出しタイミングを制御することができる。

・取り出しローラ７１及び搬送ローラ部７５の少なくとも一方を、取り出し方向Ｔに複数設けることもできる。
・取り出しローラ７１及び搬送ローラ部７５の少なくとも一方を、幅方向Ｗに複数設けることもできる。この場合、ワーク１０の幅方向Ｗの両端が取り出しローラ７１や搬送ローラ部７５と接触するように、取り出しローラ７１や搬送ローラ部７５を配置することが、ワーク１０の内側部分、すなわち燃料電池のセパレータの流路が形成される部分と取り出しローラ７１や搬送ローラ部７５との接触を回避する上で好ましい。

・本発明に係る昇降機構は昇降テーブル２５に限定されるものではなく、他に例えば、ベースプレート２０自体を昇降させるものであってもよい。また、チャック取付台４０を昇降させるものであってもよい。要するに、最上位のワーク１０ａとチャック３０の下面との距離が当該最上位のワーク１０ａを吸引することの可能な所定範囲内になるように、支持プレート２３及びチャック３０の下面の少なくとも一方を昇降変位させるものであればよい。

・規制柱５０の数や形状を適宜変更することもできる。また、規制部材は柱状のものに限定されず、例えば壁状をなすものであってもよい。
・規制部材が、チャック取付台４０などのベースプレート２０以外の部材に固定されていてもよい。

・チャック３０を幅方向Ｗに間隔をおいて複数設けるようにしてもよい。
・移載装置１により移載されるワークは燃料電池のセパレータの素材に限定されるものではなく、他の薄板であってもよい。また、樹脂製の薄板であってもよい。

１…移載装置、１０，１０ａ，１０ｂ…ワーク、２０…ベースプレート、２２…貫通孔、２３…支持プレート、２５…昇降テーブル（変位機構）、２６…天板、２７…脚部、２８…アクチュエータ、３０…チャック、３１…チャック本体、３１ａ…上面、３１ｂ…下面、３２…供給ポート、３３…環状溝、３５…取付部、３６…カラー、３７…ボルト、４０…チャック取付台、５０…規制柱、５１…柱状部、５２…錐状部、６０…電子制御装置、７０，９０…取り出し機構、７１…取り出しローラ（アクチュエータ）、７２…支持部、７５…搬送ローラ部、７６…上側ローラ、７７…下側ローラ、７８…ガイド部材、８０…ベルトコンベア、９１…ガイドレール、９２…電動チャック、９３…爪部、Ｌ…長手方向、Ｔ…取り出し方向、Ｗ…幅方向。

Claims (6)

1. 載置面上に積層して載置された複数枚のワークを上から順に取り出す装置であって、
   前記ワークの上方に配置され、最上位のワークを吸引する非接触式のチャックと、
   前記チャックにより吸引されている最上位のワークを取り出し方向に沿って横滑りさせることで取り出す取り出し機構と、を備える、
   ワークの移載装置。
2. 複数の前記チャックが前記取り出し方向において互いに間隔をおいて配置されている、
   請求項１に記載のワークの移載装置。
3. 前記ワークの外周側には、前記載置面と前記チャックの下面との間に位置し、最上位のワークが前記取り出し方向とは異なる方向に横滑りすることを規制する規制部材が設けられている、
   請求項１または請求項２に記載のワークの移載装置。
4. 最上位のワークと前記チャックの下面との距離が当該最上位のワークを吸引することの可能な所定範囲内になるように、前記載置面及び前記チャックの下面の少なくとも一方を昇降変位させる変位機構を備えている、
   請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のワークの移載装置。
5. 前記取り出し機構は、最上位のワークを水平方向に沿って取り出すアクチュエータを備える、
   請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のワークの移載装置。
6. 載置面上に積層して載置された複数枚のワークを上から順に取り出す方法であって、
   非接触式のチャックを用いて最上位のワークを吸引するとともに、前記チャックにより吸引されている最上位のワークを取り出し方向に沿って横滑りさせることで取り出す、
   ワークの移載方法。