JP2021001068A - 吸引搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 通気性を有するワークを、上下に積み重ねられた状態から１枚ずつ保持しながら搬送する際に、ワークの２枚取りを防止できる吸引搬送装置を提供すること。【解決手段】 ワークの上面を吸引して保持する吸引保持部と、吸引保持部を上下方向および水平方向に移動させる搬送部とを備え、吸引保持部は、ワークの外周部を保持する外周保持部と、外周保持部よりも内側を保持する内側保持部を備え、内側保持部は、ワークの表面に沿って吹き出した気流により負圧を生じさせて当該ワークを引き寄せるベルヌーイチャックが備えられ、積み重ねられたワークの外周側面側から内側に向かってエアを吹き付け、ベルヌーイチャックから吹き出した気流の分散方向を偏らせる偏向ブロー部を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、所定の寸法に成形または裁断された通気性を有するワークを、上下に積み重ねられた状態から１枚ずつ保持しながら搬送する搬送装置に関する。

紙、薄い金属板、金属箔、プリプレグ等の薄板（シート材）を多数重ねた状態から１枚ずつ保持しながら搬送する技術として、複数の吸盤（バキュームパッド）を一定の間隔で配置し、吸盤でシート材を吸引保持する技術が知られている。

このとき、積層された多数の中から１枚目のシート材を取り上げる際の２枚取りを防止するために、シート材の側面に抵抗体やブラシを接触させ、２枚目以下のシート材を引き離す技術が提案されている（例えば、特許文献１，３）。

また、シート材の中央部よりも端部や外周部を先に持ち上げて、シート材を湾曲させながら全体を持ち上げる技術も提案されている（例えば、特許文献２，３）。

実開平５−６４１４８号公報 実開昭５３−１０４５８６号公報 特開平４−２２３９４７号公報

通気性を有するシート材（以下、ワークと呼ぶ）は、上下に積み重ねられた状態から１枚ずつ保持して持ち上げる際、バキュームパッドによる吸引力により最上部の１枚のみを吸引保持しようとしても、２枚目のワークにも吸引力が及びやすい。つまり、２枚取りと呼ばれる不具合が頻繁に発生する。

この様な現象を解消するために、ワークの側面に抵抗体やブラシ等を押し当てると、ワークの側面にキズが生じるおそれがある。

一方、ワークを湾曲させながらワーク全体を持ち上げる構成の場合、保持機構が複雑になり、レイアウトやコスト面でデメリットが生じる。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、通気性を有するワークを上下に積み重ねられた状態から１枚ずつ保持しながら搬送する際に、複雑な機構を必要とせず、簡素な構成でワークの２枚取りを防止できる吸引搬送装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
通気性を有するワークを、上下に積み重ねられた状態から１枚ずつ保持しながら搬送する搬送装置であって、
ワークの上面を吸引して保持する吸引保持部と、
吸引保持部を上下方向および水平方向に移動させる搬送部とを備え、
吸引保持部は、ワークの外周部を保持する外周保持部と、外周保持部よりも内側を保持する内側保持部を備え、
内側保持部は、ワークの表面に沿って吹き出した気流により負圧を生じさせて当該ワークを引き寄せるベルヌーイチャックが備えられ、
積み重ねられたワークの外周側面側から内側に向かってエアを吹き付け、ベルヌーイチャックから吹き出した気流の分散方向を偏らせる偏向ブロー部を備えたことを特徴とする。

この様な構成の吸引搬送装置によれば、ベルヌーイチャックから吹き出した気流が、偏向ブロー部から吹き出したエアとぶつかり、気流の分散方向に偏りが生じる。そして、気流一部が、積層された最上部のワークの上面から２枚目のワークへと浸透し、ワーク同士が分離しやすい状態となる。

通気性を有するワークを上下に積み重ねられた状態から１枚ずつ保持しながら搬送する際に、複雑な機構を必要とせず、簡素な構成でワークの２枚取りを防止できる。

本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。 本発明を具現化する形態の一例の要部を示す平面図である。 本発明を具現化する形態の一例の要部を示す断面図である。 本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図を用いながら説明する。

なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向と表現し、ＸＹ平面に垂直な方向（つまり、重力方向）をＺ方向と表現する。また、Ｚ方向は、重力に逆らう方向を上、重力がはたらく方向を下と表現する。また、Ｚ方向を中心軸として回転する方向をθ方向と呼ぶ。なお、ＸＹ方向は縦横と表現することがある。

図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図１には、本発明に係る吸引搬送装置１の概略図が示されている。

吸引搬送装置１は、通気性を有するワークＷ（以下、単にワークＷと呼ぶ）を、上下に積み重ねられた状態から１枚ずつ保持しながら搬送するものである。

吸引搬送装置１は、ワーク載置台Ｈ、吸引保持部２、搬送部３、偏向ブロー部４等を備えている。

ワーク載置台Ｈは、ワークＷを上下に積み重ねた状態で下面側から支えるものである。
具体的には、ワーク載置台Ｈは、集積台Ｈ１、位置規制部Ｈ２、集積台昇降機Ｈ３等を備えている。

集積台Ｈ１は、ワークＷを下面側から支えるものであり、集積台Ｈ１の上面は水平状態で配置されている。なお集積台Ｈ１は、パレットやトレイなどとも呼ばれる。

位置規制部Ｈ２は、集積台Ｈ１に積み重ねられたワークＷが滑り落ちたり傾いて倒れたりしないように、水平方向の位置ずれを制限するものである。
具体的には、位置規制部Ｈ２は、ワークＷの外縁よりやや外側に配置されており、円形や矩形、略Ｌ字形等の水平断面形状を有しつつＺ方向に所定長さを有する（ワークＷの積み上げ高さまで延びる）部材が、集積台Ｈ１に取り付けられた構成をしている。

集積台昇降機Ｈ３は、集積台Ｈ１を水平状態で保持しつつ、集積台Ｈ１の高さを調節する（つまり、昇降させる）ものである。具体的には、集積台昇降機Ｈ３は、パンタグラフのような折り畳み可動式の支持部材と、当該支持部材の角度を変えるボールネジや回転モータＭなどを備えて構成されている。

折り畳み可動式の支持部材は、一端が回動可能に装置フレーム１ｆに取り付けられており、反対側の他端が集積台Ｈ１に取り付けられている。そして、回転モータＭは、後述する制御部９にて回転数や回転角度の制御が行われる。

ワーク載置台Ｈは、この様な構成をしているため、搬出されてゆくワークＷの枚数に応じて回転モータの制御を行うことで、集積台Ｈ１上に積み重ねられたワーク群Ｗｓの最上面の高さ（つまり、吸引搬送部２との距離）が一定の範囲内に保たれるように、集積台Ｈ１を下方から上方に徐々に上昇させることができる。

吸引保持部２は、ワークＷの上面を吸引して保持するものである。

図２は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。図２には、これから吸引保持部２でワークＷを吸引保持しようとする状態が示されている。また、図２には、吸引保持部２等に接続されたエア源（Ａｉｒ）や真空源（Ｖａｃ）の配管系統や、エア等の流入出方向等が矢印で示されている。

具体的には、吸引保持部２は、外周保持部２１と内側保持部２２とを備えている。

外周保持部２１は、ワークＷの外周部を保持するものである。
具体的には、外周保持部２１は、内周保持部２２の吸引によりワークＷを持ち上げた際に垂れ下がる外周部を、所定の姿勢を保ちつつ支えるように補助的に吸引保持するとともに、ワークＷを持ち上げたり水平移動させたりする際に、水平方向に位置ずれするのを防ぐものである。より具体的には、外周保持部２１は、ワークＷの外周部を上面側から負圧吸引する真空パッドを備えている。真空パッドは、硬質または柔軟な樹脂やゴム、シリコン等を材料とする、円錐形や円柱形、長円形状、ベローズタイプの部材で構成されており、切換バルブや圧力調整器等（不図示）を介して真空源（真空ポンプ等の負圧発生手段）に接続されている。

内側保持部２２は、外周保持部２１よりも内側を保持するものである。
具体的には、内側保持部２２は、ベルヌーイチャックを備えている。
ベルヌーイチャックは、ワークＷの表面に沿って吹き出した気流により負圧を生じさせてワークＷを引き寄せるものである。ベルヌーイチャックは、切換バルブや圧力調整器等（不図示）を介してエア源（圧縮空気供給手段）に接続されている。

搬送部３は、吸引保持部２を上下方向（Ｚ方向）および水平方向（ＸＹ方向）に移動させるものである。
具体的には、搬送部３は、吸引保持部２をワークＷの受取位置（集積台Ｈ１の上方）へ移動させたり、ワークＷを吸引保持部２で保持したまま所定の受渡位置（例えば、集積台Ｈ１から離れた場所）へ移動させたりするものである。
より具体的には、搬送部３は、回転昇降部３０、アーム部３１等を備えている。

回転昇降部３０は、吸引保持部２の高さを変更したり、吸引保持部２を受取位置と受渡位置との間で往復移動（詳しくは、θ方向に揺動）させたりするものである。具体的には、回転昇降部３０は、加工制御部９から出力される制御信号に基づいて駆動制御される。

アーム部３１は、回転昇降部３０の可動部と吸引保持部２のフレーム２ｆとを連結するものである。なお図１には、回転昇降部３０の本体部が装置フレーム等に取り付けられている構成が例示されている。

偏向ブロー部４は、内側保持部２２のベルヌーイチャックから吹き出した気流Ａｆの分散方向を偏らせるものである。
具体的には、偏向ブロー部４は、エアＡｂを吹き出す吹出口を備え、積み重ねられたワークＷの外周側面側から内側に向かってエアＡｂを吹き付けるよう、吹出口が配置されている。なお、吹出口は、装置フレーム等（不図示）に取り付けられており、切換バルブや圧力調整器等（不図示）を介してエア源（圧縮空気供給手段）に接続されている。

図３は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す平面図である。図３には、吸引保持部２を下から見上げたときの各部の配置および気流の流れ等が図示されている。

もし、偏向ブロー部４からエアＡｂが吹き出していなければ、図３（ａ）に示す様に、ベルヌーイチャックからワークＷの表面に沿って吹き出した気流は、破線Ａｚで示す様に概ね同心円状に吹き出される。

しかし、実際には偏向ブロー部４からエアＡｂが吹き出しているので、図３（ｂ）に示す様に、偏向ブロー部４からエアＡｂとぶつかり、実線Ａｆで示す様に分散方向が偏って流れる。このとき、ベルヌーイチャックからワークＷの表面に沿って吹き出した気流Ａｆは、偏向ブロー部４から吹き出したエアＡｂとぶつかり、分散方向が水平方向に偏るだけでなく、上下方向にも偏りが生じる。

図４は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す断面図である。図４には、ワークＷの表面や内部を流れるエアや気流のイメージが図示されている。

つまり、ぶつかり合ったエアＡｂや気流Ａｆの一部は、ワークＷの上面から内部下方に入り込み、ワークＷの複数枚に行き亘る（浸透するとも言う）。そのため、上下に積み重ねられたワークＷは、複数枚に浸透した気流Ａｆでほぐされ、分離しやすくなる。

この様な構成をしているため、本発明に係る吸引搬送装置１は、通気性を有するワークＷを上下に積み重ねられた状態から１枚ずつ保持しながら搬送する際に、複雑な機構を必要とせず、簡素な構成でワークＷの２枚取りを防止できる。

［別の形態］
本発明に係る吸引搬送装置１は、上記構成に加え、制御部９を備えた構成とすることが好ましい。

制御部９は、吸引保持部２、搬送部３、偏向ブロー部４、ワーク載置台Ｈ等の各部を制御するものである。
具体的には、制御部９は、例えば、以下の様な機能や役割を担っている。
１）外周保持部２１に作用させる吸引力の作動／停止（具体的には、バルブ切り替え）
２）内側保持部２２から吹き出させるエアの作動／停止（具体的には、バルブ切り替え）
３）搬送部３の回転昇降部３０の上下動作および回転動作（具体的には、サーボモータ等の回転制御）
４）偏向ブロー部４の吹き出すエアＡｂの作動／停止（具体的には、バルブ切り替え）
５）ワーク載置台Ｈの高さ調節（具体的には回転モータＭの回転制御）
６）各部の動作を連携させながら時系列に制御

より具体的には、制御部９は、コンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ、制御用コントローラなど（ハードウェア）と、その実行プログラム（ソフトウェア）で構成されており、信号入出力手段やデータ通信手段などを介して各部を制御することができる。

図５は、本発明を具現化する形態の一例におけるフロー図である。
特に、制御部９は、吸引保持部２のベルヌーイチャック（つまり、内側保持部２２）に供給するエアの作動／停止と、偏向ブロー部４からワークＷに吹き付けるエアＡｂの作動／停止と、搬送部３を制御し、以下の様に各部を制御する構成が好ましい。

まず、搬送部３を制御し、ワークＷが積層された載置台Ｈの高さを調節し、最上部のワークＷを所定の高さに設定する（ステップｓ１０）。

そして、搬送部３を制御し、吸引保持部２をワークＷとは離隔した位置に設定された上方待機位置へ移動させる（ステップｓ１１）。

そして、吸引保持部２を、ワークＷとは離隔した位置に設定された上方待機位置から、ワークＷと近づく位置に向かって移動させる際に、吸引保持部２のベルヌーイチャックにエアを供給させると共に、偏向ブロー部４からワークＷに吹き付けるエアＡｂを停止状態から作動状態（つまり、偏向ブローをＯＦＦからＯＮ）に切り替える（ステップｓ１２）（各部の位置は、図２参照）。

そして、吸引保持部２を、ワークＷに近づけ、ワーク受取位置にてワークＷを吸引保持する（ステップｓ１３）（各部の位置は、図４参照）。

そして、吸引保持部２を集積台Ｈ１の上方に遠ざけ、偏向ブロー部４からワークＷに吹き付けるエアＡｂを作動状態から停止状態（つまり、偏向ブローをＯＮからＯＦＦ）に切り替える（ステップｓ１４）（各部の位置は、図１参照）。

そして、ワークＷの受渡位置（不図示）まで、吸引保持部２を水平方向および上下方向に移動させる（ステップｓ１５）。

そして、吸引保持部２のベルヌーイチャック（つまり、内周保持部２２）のエア供給を停止し、ワークの保持を解除する（ステップｓ１６）。

そして、次のワークＷを保持するかどうか判定し（ステップｓ１７）、保持する場合は、上述のステップｓ１１〜ｓ１７を繰り返す。一方、次に保持するワークが無い場合は、一連の動作を終了する。

［変形例］
なお上述では、吸引保持部２の外周保持部２１がワークの外周部の６箇所に備えられた構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、吸引保持部２の外周保持部２１の個数は、ワークＷの寸法や重量等に基づいて適宜設定されれば良く、四隅に１つずつ配置しただけでも良いし、密に（例えば、１０箇所以上）配置しても良い。

なお上述では、吸引保持部２の内周保持部２２が２つ備えられた構成を例示した。しかし、本発明を具現化する上で、吸引保持部２の内周保持部２２の個数は、ワークＷの寸法や厚み、重量等に基づいて適宜設定されれば良く、１箇所でも良いし、３箇所以上であっても良い。

なお上述では、搬送部３として回転昇降部３０、アーム部３１等を備え、吸引保持部２の高さを変更したり、吸引保持部２を受取位置と受渡位置との間で往復移動（詳しくは、θ方向に揺動）させたりする構成を例示した。しかし、搬送部３は、ＸＹＺ方向に独立して所定の速度で移動し、所定の場所で静止できるアクチュエータを備えた構成としても良い。

［ワークについて］
本発明に係る吸引搬送装置１は、ワークＷとして、カーボンファイバーを織ったシートを吸引保持するのに好適である。この様なシートは、外力に対する反発力が強く、さほど柔軟性が無い（つまり、硬い）ので、外周部を大きく湾曲させることができない。また、キズが付きやすく脆い材料でもあるため、ワークの側面に抵抗体や硬質のブラシ等を接触させることを避けられていた。しかし、本発明に係る吸引搬送装置１であれば、カーボンファイバーにキズを付けたりファイバー片の欠落を防ぎつつ、ベルヌーイチャックや真空ベローズで上面を吸引保持することができるだけでなく、織り込まれカーボンファイバーの隙間からエア等が浸透するため、１枚ずつ分離しやすくなるので好ましい。

また、吸引搬送装置１は、ワークＷとして、シート状の燒結金属（つまり、燒結金属をシート状に成形したもの）を吸引保持するのに好適である。この材料は、一度湾曲させてしまうと割れたり、元の状態に復元しないおそれがある。さらに、湾曲させたときに金属片がこぼれ落ちるため、持ち上げる際に湾曲させることができない。また、ワークの側面に抵抗体や硬質のブラシ等を接触させると、金属片がこぼれ落ちてしまうため、ワーク側面への過度の接触も避けられていた。しかし、本発明に係る吸引搬送装置１であれば、金属片の欠落やシート全体の変形を防ぎつつ、ベルヌーイチャックや真空ベローズで上面を吸引保持することができるだけでなく、金属粒子の隙間からエア等が浸透するため、１枚ずつ分離しやすくなるので好ましい。

また、吸引搬送装置１は、ワークＷとして、シート状の多孔質樹脂を吸引保持するのに好適である。この材料は、キズが付きやすく脆い材料でもあるため、ワークの側面に抵抗体や硬質のブラシ等を接触させると、樹脂片がこぼれ落ちてしまうため、ワーク側面への過度の接触も避けられていた。しかし、本発明に係る吸引搬送装置１であれば、キズを付けたり樹脂片の欠落を防ぎつつ、ベルヌーイチャックや真空ベローズで上面を吸引保持することができるだけでなく、多孔質の隙間からエア等が浸透するため、１枚ずつ分離しやすくなるので好ましい。

また、吸引搬送装置１は、ワークＷとして、紙を吸引保持するのに好適である。紙は、キズが付きやすく破れやすい材料でもあるため、ワークの側面に抵抗体や硬質のブラシ等を接触させることを避けられていた。しかし、本発明に係る吸引搬送装置１であれば、紙にキズを付けたり破ったりすることなく、ベルヌーイチャックや真空ベローズで上面を吸引保持することができるだけでなく、材料の内部にエア等が浸透するため、１枚ずつ分離しやすくなる。

なお、吸引搬送装置１は、ワークＷとして、長細い繊維を織ったシート状の布地やシート状の不織布等の吸引保持にも用いることができる。この様な布地は、ベルヌーイチャックや真空ベローズで上面を吸引保持することができるだけでなく、織り込まれた繊維や絡み合った繊維の隙間からエア等が浸透するため、１枚ずつ分離しやすくなる。

１ 吸引搬送装置
２ 吸引保持部
３ 搬送部
４ 偏向ブロー部
９ 制御部
２１ 外周保持部
２２ 内周保持部
３０ 回転昇降部
３１ アーム部
Ｗ ワーク
Ｗｓ ワーク群（上下に積み重ねられたワーク）
Ｈ ワーク載置台
Ａｂ 偏向ブロー部から吹き付けるエア
Ａｆ ベルヌーイチャックから吹き出した気流（偏向ブローＯＮ時）
Ａｚ ベルヌーイチャックから吹き出した気流（偏向ブローＯＦＦ時）
Ｈ１ 集積台
Ｈ２ 位置規制部
Ｈ３ 集積台昇降機
Ｍ モータ

Claims (8)

1. 通気性を有するワークを、上下に積み重ねられた状態から１枚ずつ保持しながら搬送する搬送装置であって、
   前記ワークを上下に積み重ねた状態で下面側から支えるワーク載置台と、
   前記ワークの上面を吸引して保持する吸引保持部と、
   前記吸引保持部を上下方向および水平方向に移動させる搬送部とを備え、
   前記吸引保持部は、前記ワークの外周部を保持する外周保持部と、前記外周保持部よりも内側を保持する内側保持部を備え、
   前記内側保持部は、前記ワークの表面に沿って吹き出した気流により負圧を生じさせて当該ワークを引き寄せるベルヌーイチャックが備えられ、
   積み重ねられた前記ワークの外周側面側から内側に向かってエアを吹き付け、前記ベルヌーイチャックから吹き出した前記気流の分散方向を偏らせる偏向ブロー部を備えた
   ことを特徴とする、吸引搬送装置。
2. 前記吸引保持部のベルヌーイチャックに供給するエアの作動／停止と、前記偏向ブロー部から前記ワークに吹き付ける前記エアの作動／停止と、前記搬送部を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記吸引保持部を、前記ワークとは離隔した位置に設定された上方待機位置から、前記ワークと近づく位置に向かって移動させる際に、前記偏向ブロー部から前記ワークに吹き付ける前記エアを停止状態から作動状態に切り替える
   ことを特徴とする、請求項１に記載の吸着搬送装置。
3. 前記通気性を有するワークが、カーボンファイバーを織ったシートである
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の吸着搬送装置。
4. 前記通気性を有するワークが、シート状の燒結金属である
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の吸着搬送装置。
5. 前記通気性を有するワークが、シート状の多孔質樹脂である
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の吸着搬送装置。
6. 前記通気性を有するワークが、紙である
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の吸着搬送装置。
7. 前記通気性を有するワークが、長細い繊維を織ったシート状の布地である
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の吸着搬送装置。
8. 前記通気性を有するワークが、シート状の不織布である
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の吸着搬送装置。

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