JP3176392B2 - 搬送用ハンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多様な形態（大きさ，
形，表面硬さ，及び強度等）の荷物を自在に搬送するた
めのハンドに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 従来のハンドは、例えば図９〜図１２
に示されるようなものがある。まず図９に示す真空パッ
ド利用方法がある。椀形のパッド１０１が中央の小穴１
０２を介して、外部真空源への配管１０４に結合されて
いる。吸着被搬送物体１０３を大気圧とパッド内真空圧
力差で吸着させる。その吸着力は大気圧と真空圧力差と
パッド１の吸着面積とにより設定される。この単純な原
理を実際に利用する条件として、パッド１０１の物体１
０３との接触面が平坦で且つ滑らかなことが必須条件で
ある。

【０００３】この条件が満足された場合以外、この吸着
原理を利用する搬送動作を実現させることは困難であ
る。一般に荷物の形態はこのような単純な要件を満すこ
との出来ないものが多数あり、したがって、搬送の際，
制約を受け被搬送物をこの吸着原理での多様な被搬送物
の搬送は困難である。

【０００４】 図１０はこの制約条件を少し改善したも
のである。被搬送物は真空吸着箱１０７にソフトで、且
つ弾力性の強いシール材１０６を内周辺に取付け、箱１
０７の上部のやゝ中央にポート１０８を設け、且つ吊具
１０９に連絡した通路を介して外部真空源（図示せず）
へ結合する配管１０８を設けたものである。

【０００５】 これは箱体１０７が荷物の荷重や大きさ
に合せて如何様にも設計し得るので、比較的荷物の形態
に対する自由度があり、シール材１０６として適切な材
料，形状を選べば、図９の方式のものより若干適用範囲
が拡大化される。

【０００６】 更に対荷物への適用効果を高めた公知例
として、図１１の如く可撓性シート利用の方式がある
（特開昭６１−１８６３９号公報）。この方式の機能構
成としては、真空パッドに似た構成で、被搬送物１１４
を可撓性シート状の薄材１１１をもって上部から包み込
む様な接触状態を作る。この方式では、広い面タッチを
構成させることができる。そして、うまく被搬送物１１
４の上部に覆いかぶさった状態が出せると真空源への配
管１１２を介して、被搬送物１１４上の空気を排外させ
吊具１１３をもってハンドリングする。

【０００７】しかしこの方式では面状の薄材１１１は被
搬送物１１４の固体を包む際、風呂敷の如くコ−ナ−部
に大きなシワが生じ、真空引きの作用に有害な流体通路
が創成されること、被搬送物１１４が隣同志接触し合う
状態でパレタイズされた積層状の集約体では、隣同志の
荷物にまたがった荷物へも被搬送作用が一部及ぼされる
等の欠点が生ずる。この方式はかかる欠点を有している
が、箱状荷物や丸いボ−ル等の単体のハンドリングに応
用可能である。

【０００８】 さらに別の公知例として図１２の如く面
状吸着面の一部が真空吸着にとって不具合となるキズ等
がある場合、そのキズ面に対応する部分の吸着パッド区
域を吸着作用より除外し、他の真空可能な部分のみを利
用して、吸着パッドの真空圧を構成させる多数パッド方
式のものもある（特開昭５２−５９４７８号公報）。

【０００９】 この原理は、図１０に示した方式に類似
のものを複数体合させたものである。図１２の場合には
４ケのゴムシール箱が構成された吸着箱１１５があり、
その箱のやゝ中央上部に真空源１１６がある。そして、
配管１１７を介して適当に外部へ連結されている。この
吸着箱１１７は物理的にハンドリングするため、ハンド
とそのハンドの移動用アームに連結する金具１１８が設
けられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】叙上の従来技術の問題
点に鑑み、大きさ，形，表面硬さ，或いは強度等種々の
異った条件をもった荷物の搬送に対し、これらを自在に
搬送できるハンドを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１）吸着チャック本体
と、吸着チャック本体の周縁下部に設けられ、吸着チャ
ック本体の中心に向って内向きに設けた多数のエヤ導通
用のエヤポ−トを有する環状のエヤ配管と、該エヤ配管
の外側に向けて互に極めて小さい間隔を以て円周方向に
配設された多数の中空フレキシブル細管とからなり、前
記中空フレキシブル細管にはその長手方向に間隔を置
き、かつ荷物と接する側に設けた複数個のエヤ給排気ポ
ートを有し、前記吸着チャック本体内を切換制御弁を介
し空圧源及び真空圧源と接続した。

【００１２】（２）吸着チャック本体と、吸着チャック
本体の周縁下部に設けられ、吸着チャック本体の中心に
向って内向きに設けた多数のエヤ導通用のエヤポートを
有する環状の外側のエヤ配管と、該外側のエヤ配管より
内側位置で前記吸着チャック本体に設けた取付壁面の下
部に、前記外側のエヤ配管と同心的に設けられ、前記外
側のエヤ配管と同様に吸着チャックの本体の内側に向っ
て内向きに設けた多数のエヤ導通用のエヤポートを有す
るもう一本の環状の内側のエヤ配管と、前記吸着チャッ
ク本体内にあって、前記内側のエヤ配管で仕切られた内
側の中心室及び外側の外周室と、前記外側と内側のエヤ
配管にエヤ配管の外側に向けて互に極めて小さい間隔を
以て円周方向に配設された多数の中空フレキシブル細管
とからなり、前記中空フレキシブル細管にはその長手方
向に間隔を置き、かつ荷物と接する側に設けた複数個の
エヤ給排気ポートを有し、前記吸着チャック本体内の中
心室と外周室とを仕切る取付壁面には中心室と外周室を
接続するスロットルバルブを有し、前記吸着チャック本
体内の前記中心室を切換制御弁を介し空圧源及び真空圧
源と接続した。

【００１３】（３）上記（１）又は（２）記載の吸着チ
ャックの複数個を、それぞれ支持ア−ムを介してヘッド
のまわりに枢着して搬送用ハンドを構成した。

【００１４】（４）上記（３）記載の搬送用ハンドをそ
れぞれ支持台を介して、移動ベ−ス上に移動可能に支持
した。

【００１５】

【実施例】図１以下を参照して説明する。図１の例では
吸着部は各３個づつの吸着チャックＡが１ユニットとな
り、計２つのユニットで構成されている。各吸着チャッ
クＡはその吸着チャック本体１が支持ア−ム３の一端に
枢着保持されている。その他端はヘッド４に支持され回
動自在に取付けられている。回動自在度はある程度の範
囲に限定される。ヘッド４はフォ−クア−ム５に支持さ
れ、揺動モ−タ１１で揺動操作が出来る。各フォ−クア
−ム５の頂部は回転自在にセットされている。更にその
回転部７は支持台６に保持され、且つ支持台６は移動ベ
−ス８上を横に滑動可能である。

【００１６】滑動機構は駆動モ−タ１０，１０′による
独立駆動方式とし、スクリュ−９，９′で各々所望位置
に支持台６を動かすことが可能である。エヤ配管１２は
各吸着チャックＡに連結され、切換制御弁１３を介し圧
縮空気源１５及び真空圧源１４へ接続されている。又吸
着チャック本体１の外周と内周には吸着搬送する荷物と
密着し、シ−ル効果を高めるため、多数の中空フレキシ
ブル細管２が円周上に間隔を置いて配置されている。

【００１７】図２で吸着チャックＡの構成をより詳細に
説明する。吸着チャックＡは吸着チャック本体１に太い
環状のエヤ配管１７，１７′を同心的に外と内に有し、
各エヤ配管１７，１７′には内向き、即ち吸着チャック
Ａの中心に向うエヤ導通用のエヤポ−ト１８，１８′が
円周上に間隔を置いて多数設けられ、吸着チャックＡの
内部に構成される室即ち中心室１′と外周室１″に内圧
を導入可能にしている。この環状のエヤ配管１７，１
７′には、外側に向け極めて少ない隙間を以て円周上に
配設した多数の中空フレキシブル細管２が取付けられて
いる。又内側のエヤ配管１７′の取付壁にはオリフィス
効果を有するスロットルバルブ１９を配し、これにより
中心・外周両室１′，１″に差圧が発生する構成となっ
ている。

【００１８】吸着チャックＡは内と外の環状のエヤ配管
１７，１７′によって中心室１′と外周室１″に仕切ら
れている。中心室１′と外周室１″には、エヤ配管１２
から切換制御弁１３を介して吸着作用に必要な内圧を発
生させることが出来る様になっている。内圧はエヤ給・
排気ポ−ト２０に通ずる位置に圧力センサ２１を設け、
その通路から得られる圧力を測定し圧力信号を発信出来
るようになっている。

【００１９】図３に更にシ−ル効果を高めるための細部
構造を示す。荷物表面の凹凸を確実にシ−ルし吸着圧力
を保持するための構成として、まず多数のシ−ル用の中
空フレキシブル細管２には下面に多数のエア給排気ポ−
ト２′を設け、該エア給排気ポ−ト２′を介し圧縮空気
源１５よりのエヤ−及び真空圧源１４へエヤを導く。又
中空フレキシブル細管２の付け根には薄膜２２が取付け
られ、常時、中空フレキシブル細管２の上面に接触して
いる。又太いエヤ配管１７には中心室１′或いは外周室
１″の空気圧を常時導入出来る様エヤポ−ト１８を設け
ている。このエヤ配管１７の下部には弾性体よりなるシ
−ル兼クッション材２３が設けられ、これにより吸着作
用時のシ−ル及び吸着クッション効果をもたせている。

【００２０】図４にこれらの主要制御系統図を示す。各
吸着チャックＡを中心に右側にエヤ系、左側に信号処理
系を示す。まずエヤ系についてエヤ配管２５を介して、
制御弁２６に結合させてエキサイトした状態では、切換
制御弁１３の圧力源側の配管系２４の圧力を吸着チャッ
クＡの内側へ供給する様にし、スプリングリタ−ン時に
は吸着チャックＡの内圧を大気中へ解放させ、エヤ配管
２４はブロックする。圧縮空気源１５，真空圧源１４の
両空気源を６ケの吸着チャックＡ・・・側へ供給・制御
するには、制御弁２６を設けている。中立状態では両空
気源１４，１５はブロック。エキサイテングＳ1 に通電
時には、エヤ配管１２に真空圧源１４を通過させ、圧縮
空気源１５はブロックする。エキサイテングＳ2 に通電
時にはその逆とする。これらのスイッチングはスイッチ
１３′で制御する。この制御は自動又は手動で行えるも
のとする。

【００２１】本発明の作用について図４でまず説明す
る。本発明の要点の一つは、中空フレキシブル細管２を
利用した吸着作用に必要なシ−ル効果を具備させた点に
ある。今荷物に吸着チャックＡを接近させる場合、シー
ル兼クッション材２３を荷物に接着させる。この操作時
には切換制御弁１３のソレノイドに通電させ、空気圧源
１５の圧力を配管２４を介し供給し、且つ切換制御弁１
３もエキサイトする。したがって吸着チャックＡ内での
中心室１′に圧力空気が供給され、環状のエヤ配管１
７，１７′を介し中空フレキシブル細管２の内部にも圧
力空気が流入し、中空フレキシブル細管２を荷物との接
着面より浮上させる。したがって、この状態で中空フレ
キシブル細管２は管内圧力のため荷物と接触した状態で
外側に延び、いわゆるホバ−クラフトのスカ−トの如き
流体状況を呈する。

【００２２】次に切換制御弁１３を切り替えＳ1 をエキ
サイトする。今度は真空圧源１４にエヤ配管１２は連結
され、空気圧は大気より低くなる。その結果吸着チャッ
クＡ内の中心室及び外周室１′，１″の内圧は低下し、
中心室１′の内圧は外周室１″の内圧よりストロットル
バルブ１９の作用もありまず低くなる。そのため最初は
中心室１′のシ−ル効果としてシ−ル兼クッション材２
３と中空フレキシブル細管２のシ−ル効果が始まる。中
空フレキシブル細管２のシ−ル効果は図５のａ図よりｂ
図の様に荷物の凹凸面を含む荷物表面にはりつくと共
に、中空フレキシブル細管２同志のスキマをもその変形
によりシ−ルされて全体として極めて良好なシ−ル効果
を発揮する。更に外周室１″のシ−ル効果は時間的に遅
れて同様なシ−ル効果を生ずる。

【００２３】したがって、まず吸着チャックＡの中心域
側の圧力シ−ルが完成し、続いてその外周域のシ−ル効
果が発生すると共に、これら両域で若干の圧力差でシ−
ル効果を創生する。

【００２４】このようにシ−ルすることで吸着作用が確
実になると共に、荷物表面での真空圧作用による吸着力
に対応する表面応力の分布化にも寄与する。この効果は
シ−ル効果を高めるのは勿論であるが、例えば水分を含
んだ段ボ−ル箱の表面材が強度的に低下しても中心部と
外周部の２段の圧力分布の拡大化によりソフトにタッチ
するので、強度の弱った段ボ−ル箱のハンドリングに効
果的である。

【００２５】図６で中空フレキシブル細管２の効果をよ
り詳細に説明する。シ−ル効果を得るための吸着チャッ
クＡの外周面及びその中心室１′の周辺面でのシ−ルに
より中心室１′及び外周室１″の真空効果を得ることが
できる。そして対荷物表面との間で生ずる吸着力分布は
図６のα，βの如き曲線で示され、ゆるやかな応力分布
状態にさせることができる。例えば図９のγで示す様な
一様な分布では荷物持上げ時に表皮はがれが誘起され、
特に段ボ−ル材が水分を含んでいる時はその表皮はがれ
の問題が生ずるが、図６の如きゆるやかな分布状態によ
り、この問題を緩和することができる。

【００２６】 図７及び図８は本発明の応用例を示すも
ので、図７（ａ）は荷物のコーナ角部を吸着することが
出来る事例、図７（ｂ）は表面、図７（ｃ）は四角い箱
の稜線をはさんだ表面と側面を同時に吸着搬送すると共
に引き起し回転させ得る操作を、又図８（ａ）は大きな
球体を、図８（ｂ）は中心室１′を使用して小さい球体
を搬送している状態を示す。

【００２７】なお以上の説明では、吸着チャックＡは中
心室１′と外周室１″との２室構造のものについて説明
したが、吸着チャック本体１内を１室のみにしたもので
も吸着効果の点で２室型に比べ劣るが、用途によっては
差しつかえない。

【００２８】

【効果】吸着チャック本体１の周縁と内側、あるいは周
縁のみに環状のエヤ配管を有し、このエヤ配管に多数の
中空フレキシブル細管を配設した。そして吸着チャック
本体内を空圧源と真空圧源に切換接続可能にしたので、
最初空圧で中空フレキシブル細管を被吸着面によくなじ
ませ、次に真空圧で吸着するようにしたので、表面に凹
凸のある段ボ−ル箱までも具合よく吸着することが可能
となった。

【００２９】又内外２室型とし、両室をスロットルバル
ブで流通させることによって、内と外の圧に段差でき、
さらにより良く被吸着面となじみ、良好な吸着性を確保
することができる。

【００３０】以上のような吸着チャックを複数個ユユッ
ト化することによって、段ボ−ル箱等の２面或いは３面
の合する角部でも立体的かつ平等に吸着でき、その搬送
を安全かつ効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る搬送用ハンドの斜視図。

【図２】吸着チャックの断面図。

【図３】細管部の説明図で、図３（ａ）は断面図、図３
（ｂ）は図３のｂ矢視図、図３（ｃ）は同じく図３のｃ
矢視図。

【図４】本発明搬送ハンドの制御系統図。

【図５】細管の空気吹出時と、真空作用時の説明図。

【図６】吸着チャックの中央部と周辺部の圧力分布図。

【図７】本発明吸着チャックの応用例。

【図８】同じく本発明の吸着チャックの応用例。

【図９】公知の搬送用ハンドの第１例。

【図１０】同じく第２例。

【図１１】同じく第３例。

【図１２】同じく第４例。

【符号の説明】

Ａ 吸着チャック １ 吸着チャック本体 ２ 中空フレキシブル細管 ２´ エヤ給排気ポート ３ 支持ア−ム ４ ヘッド ５ フォ−クア−ム ６ 支持台 ７ 回転部 ８ 移動ベ−ス ９ スクリュ− 10,10′ 駆動モ−タ １１ 揺動モ−タ １２ エヤ配管 １３ 切換制御弁 １４ 真空圧源 １５ 圧縮空気源 17,17′ （環状の）エヤ配管 18,18′ エヤポ−ト １９ スロットルバルブ ２０ エヤ給・排気ポ−ト ２１ 圧力センサ− ２２ 薄膜 ２３ シ−ル兼クッション材 ２４ エヤ配管 ２５ エヤ配管 ２６ 制御弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 15/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着チャック本体と、 吸着チャック本体の周縁下部に設けられ、吸着チャック
   本体の中心に向って内向きに設けた多数のエヤ導通用の
   エヤポ−トを有する環状のエヤ配管と、 該エヤ配管の外側に向けて互に極めて小さい間隔を以て
   円周方向に配設された多数の中空フレキシブル細管とか
   らなり、 前記中空フレキシブル細管にはその長手方向に間隔を置
   き、かつ荷物と接する側に設けた複数個のエヤ給排気ポ
   ートを有し、 前記吸着チャック本体内を切換制御弁を介し空圧源及び
   真空圧源と接続したことを特徴とする吸着チャック。
2. 【請求項２】 吸着チャック本体と、 吸着チャック本体の周縁下部に設けられ、吸着チャック
   本体の中心に向って内向きに設けた多数のエヤ導通用の
   エヤポートを有する環状の外側のエヤ配管と、 該外側のエヤ配管より内側位置で前記吸着チャック本体
   に設けた取付壁面の下部に、前記外側のエヤ配管と同心
   的に設けられ、前記外側のエヤ配管と同様に吸着チャッ
   クの本体の内側に向って内向きに設けた多数のエヤ導通
   用のエヤポートを有するもう一本の環状の内側のエヤ配
   管と、 前記吸着チャック本体内にあって、前記内側のエヤ配管
   で仕切られた内側の中心室及び外側の外周室と、 前記外側と内側のエヤ配管にエヤ配管の外側に向けて互
   に極めて小さい間隔を以て円周方向に配設された多数の
   中空フレキシブル細管とからなり、 前記中空フレキシブル細管にはその長手方向に間隔を置
   き、かつ荷物と接する側に設けた複数個のエヤ給排気ポ
   ートを有し、 前記吸着チャック本体内の中心室と外周室とを仕切る取
   付壁面には中心室と外周室を接続するスロットルバルブ
   を有し、 前記吸着チャック本体内の前記中心室を切換制御弁を介
   し空圧源及び真空圧源と接続したことを特徴とする吸着
   チャック。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の吸着チャ
   ックの複数個を、それぞれ支持ア−ムを介してヘッドの
   まわりに枢着して構成した吸着ユニットよりなる搬送用
   ハンド。
4. 【請求項４】 請求項３記載の搬送用ハンドをそれぞれ
   支持台を介して、移動ベ−ス上に移動可能に支持したこ
   とを特徴とする搬送用ハンド。