JP3671690B2 - 吸着パッドおよびその吸着パッドを用いた吸着ハンド - Google Patents
吸着パッドおよびその吸着パッドを用いた吸着ハンド Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空引きによる負圧吸引力を利用した吸着パッドとその吸着パッドを用いた吸着ハンドに関し、特に板状ワーク等の搬送に際して吸着すべきワークの有無を感知する機能を吸着パッド自体にもたせて、その吸着すべきワークが存在しない場合には該当する吸着パッドの吸着動作を自律的に停止させるようにした吸着パッドとその吸着パッドを用いた吸着ハンドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多種多様な形状の板材（ワーク）を取り扱うレーザ溶接あるいはプレス加工等の加工ラインでは、その板材の搬出入に際して共通の吸着式ハンドを備えたハンドリングロボットが使用される。この吸着式ロボットハンドは、ハンド本体たるフレームに多数の吸着パッド（バキュームカップ）を配設しておき、これらの吸着パッドを搬送対象となるワーク上面に押し付けることでそのワークを吸着支持した上で、ロボット自体の搬送動作により所定位置まで搬送するものである。
【０００３】
そして、ワークの大きさや形状の違いにかかわらず吸着式ロボットハンドを共通して使用するために、それぞれのワークの形状に合わせた位置に複数個ずつの吸着パッドをグループ分けして配置するとともに、各吸着パッドの真空引き系統を吸着パッドのグループごとに分け、搬送すべきワークの種類に応じて該当するグループの吸着パッドを選択して使用するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の吸着式ロボットハンドの構造では、例えば搬送対象となるワークの種類が追加された場合や、特定のワークが穴あき形状のものに変更になったような場合には、その都度吸着パッドの配置を変更しなければならず、吸着式ロボットハンドの汎用性の面で必ずしも十分ではない。その上、上記の吸着パッドのグループ分だけ真空引き系統が分かれていることになり、その真空引き系統の細分化に伴って配線，配管系統がかさむほか、吸着パッドの選択切り換えのための回路構成も複雑化することとなって好ましくない。
【０００５】
また、ワークの種別に応じて吸着パッドを選択的に切り換える構造のものとして、例えば特開平７−１２４６６５号公報に示されているように、各吸着パッドの近傍に下方のワークの有無を検出するセンサを配置するとともに、各吸着パッドに選択用カムとカム駆動用モータとを連係，連設して、上記センサの検出結果に基づきモータを回転させ、特定の吸着パッドを非作用位置に順次上昇させて使用吸着パッドを選択可能としたものも提案されている。
【０００６】
しかしながら、この構造においても汎用性の面で必ずしも十分でないばかりでなく、吸着パッドの選択切り換えのためのカムやモータあるいはセンサを必要とするために、その機械的構造や回路構成が一段と複雑にならざるを得なくなる。
【０００７】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、きわめて簡単な構成で所期の目的を達成することができるようにした吸着パッドとその吸着パッドを用いた吸着ハンドを提供しようとするものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、板状ワーク等の搬送に際して、吸着すべきワークの有無を感知する機能を吸着パッド自体にもたせて、その吸着すべきワークが存在しない場合には該当する吸着パッドの吸着動作を自律的に停止させるようにした吸着パッドとその吸着パッドを用いた吸着ハンドとを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ホルダと、このホルダの一端部に装着された可撓性を有するパッド本体と、パッド本体の内部空間であるパッド吸着室に臨むようにホルダにスライド可能に内挿され、細孔をもって常時大気開放された大気圧室と真空感知室とにホルダ内を隔離形成しているスプールと、真空感知室に収容されてスプールをパッド本体側に向けて付勢している弾性体と、パッド吸着室と真空感知室とを連通している連通孔とを備えている。
【００１０】
そして、外部真空引きによる真空吸引力が真空感知室に作用しない状態ではパッド吸着室と真空感知室とが連通孔によって連通されている一方、外部真空引きによる真空感知室の真空吸引力が弾性体の付勢力に勝ったときには、上記弾性体の付勢力に抗してスライド変位するスプールが、大気圧室に連通する細孔により速度制限されながら連通孔によるパッド吸着室と真空感知室との連通を遮断するものであることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記スプールのうち真空感知室に臨む受圧面積よりもパッド吸着室に臨む受圧面積の方が大きく設定されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明における弾性体の付勢力が調整可能となっていることを特徴としている。
【００１３】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明における大気圧室を大気開放している細孔の大気開放度合が調整可能となっていることを特徴としている。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、搬送母機に装着されて、複数の吸着パッドにより搬送対象となるワークを吸着支持した上で、搬送母機自体の動きによりそのワークを搬送する吸着ハンドであって、ハンド本体には請求項１〜４のいずれかに記載の発明における吸着パッドが複数個設けられていることを特徴としている。
【００１５】
したがって、請求項１に記載の発明では、真空感知室に真空吸引力が作用していない状態ではスプールが弾性体によってパッド本体側に付勢されているだけであり、真空感知室とパッド吸着室とは連通孔によって相互に連通している。
【００１６】
そして、吸着パッドが吸着支持すべきワークが存在しないにもかかわらず吸着パッドを吸着動作させた場合には、真空感知室に真空吸引力が作用し、この真空感知室と連通孔を介して連通しているパッド吸着室もまた圧力平衡して負圧になろうとするものの、パッド吸着室は吸着すべきワークが存在しないために大気開放されたままであり、しかもパッド吸着室には連通孔による応答遅れがあるため、真空感知室の負圧力の方がパッド吸着室のそれよりも大きくなる。これにより、その真空感知室の負圧力が、スプールを付勢している弾性体の力に打ち勝つようになり、スプールは弾性体の力に抗してスライド変位する。このスプールのスライド変位をもって連通孔による真空感知室とパッド吸着室との連通が遮断され、結果として吸着パッド室は吸着すべきワークの不存在を理由に吸着力を発生しなくなる。
【００１７】
一方、吸着パッドをその吸着支持すべきワークに押し付けた上で真空感知室に真空吸引力を作用させた場合には、この真空感知室と連通孔を介して連通しているパッド吸着室もまた圧力平衡して負圧になる。その一方、スプールには弾性体の付勢力が常に作用しているため、スプールはパッド吸着室に向けて付勢されたままであり、連通孔による真空感知室とパッド吸着室との連通が遮断されることはない。これにより、真空感知室と同等の負圧がパッド吸着室に作用し、パッド本体はワークを吸着し続けることになる。
【００１８】
この場合、請求項２に記載の発明のように、真空感知室に臨んでいるスプールの受圧面積よりもパッド吸着室に臨んでいるスプールの受圧面積の方が大きく設定されていると、上記のスプールの作動信頼性が一段と向上することになる。
【００１９】
すなわち、請求項１，２に記載の発明では、吸着パッドに吸着動作を行わせた場合、吸着すべきワークが存在しない場合にはそのワークの不存在を吸着パッド自体が感知して吸着力を発生せず、ワークの存在を感知した場合のみワークを吸着支持することになる。
【００２０】
ここで、上記のようにワークの有無に応じて吸着力を発生するか否かはスプールのスライド動作に依存し、さらにそのスプールのスライド動作の速さすなわち感度はスプールを付勢している弾性体の付勢力に依存する。
【００２１】
そこで、請求項３に記載の発明では、スプールを付勢している弾性体の力をアジャストスクリュー等により可変調整することでスプールの感度を調整する。
【００２２】
同様に、上記スプールの感度は、スプール自体を付勢している弾性体の力のみならず、スプールによって隔離形成されている大気圧室を大気開放している細孔の大気開放度合にも依存する。
【００２３】
そこで、請求項４に記載の発明では、例えば大気圧室を大気開放している細孔に設けられた開度調整弁を調整して大気圧室の大気開放度合を可変調整することでスプールの感度調整を行う。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明では、ハンド本体に設けられた複数の吸着パッドのそれぞれが上記請求項１〜４のいずれかに記載の発明における吸着パッドの機能を有しているものである。したがって、形状が異なる複数種類のワークの吸着に単一の吸着ハンドを共用した場合、ワークの形状が特定されていないまま各吸着パッドをワークに押し付けたとしても、そのワークに対応しない部分の吸着パッドは自律的に吸着力の発生を停止し、結果としてそのワークに対応する部分の吸着パッドのみによって該ワークが吸着支持される。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、吸着パッド自体が相手側となる吸着支持すべきワークの有無を感知する機能を有していて、吸着パッドを押し当てたときにワークが存在しない場合には自律的に吸着力の発生を停止し、ワークが存在する場合のみこれを吸着するものであるから、ワークの有無を検知するためのセンサが不要であり、また吸着すべきワークが存在しない場合には吸着力の発生を停止してしまうので、エネルギーの無駄が少ないという効果がある。
【００２６】
特に請求項２に記載の発明のように、真空感知室に臨んでいるスプールの受圧面積よりもパッド吸着室に臨んでいるスプールの受圧面積の方を大きく設定することにより、スプールの作動信頼性が一段と向上する効果がある。
【００２７】
また、請求項３，４の記載によれば、スプールを付勢している弾性体の力を調整する手段もしくは大気圧室を大気開放している細孔の大気開放度合を調整する手段を備えていて、これらの調整によって、スプールのスライド動作時の感度ひいては連通孔による真空感知室とパッド吸着室との連通を遮断するタイミングを微調整することができるため、請求項１に記載の発明と同様の効果に加えて、吸着パッドの作動信頼性が一段と向上する効果がある。
【００２８】
請求項５に記載の発明によれば、吸着ハンドを形成している複数の吸着パッドのそれぞれが請求項１〜４に記載の発明と同等の機能を備えているため、複数種類のワークの吸着に単一の吸着ハンドを共用する場合であっても、各吸着パッドの配置をそれぞれのワークの形状に合わせて配置する必要はなくランダムに配置しておくだけでよいことから、吸着すべきワークの新規追加や形状変更があったとしてもハンドそのものの改変の必要はなく、吸着ハンドの汎用性が飛躍的に向上する。
【００２９】
また、複数の吸着パッドに対して真空引き系統は少なくとも一系統で足りることから、配線，配管系のほか制御回路を含めた全体の構成を大幅に簡素化できる効果がある。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１〜３は本発明の好ましい実施の形態を示しており、特に図２，３は吸着ハンドたるロボットハンド３の全体構成を、図１は吸着パッド５そのものの構成をそれぞれ示している。
【００３１】
図２，３に示すように、搬送母機であるハンドリングロボットのアーム１の先端のリスト部２には吸着ハンドたるロボットハンド３が装着されている。このロボットハンド３は、ハンド本体たる略井桁状のフレーム４を中心として形成されていて、このフレーム４の下面には多数の吸着パッド５が整列されて等ピッチで配置されている。より詳しくは、フレーム４には多数の支持ロッド６がブラケット７を介して上下動可能に支持されていて、各支持ロッド６の先端に圧縮コイルスプリング８を介してそれぞれに図１に示す吸着パッド５が装着されている。これら多数の吸着パッド５の吸着面はその全てが同一平面上に位置するように設定されていて、各々の吸着パッド５は支持ロッド６とともに所定ストロークの範囲内で上下動可能となっている。
【００３２】
上記の各吸着パッド５は、図１に示すように、中空段付軸状のホルダ９の下端に浅皿状もしくはカップ状のゴム製のパッド本体１０を嵌合保持させたものであって、ホルダ９内には有底状をなす中空段付軸状のスプール１１が上下動可能に内挿されている。より詳しくは、ホルダ９は、その上半部側の小径内周面９ａと下半部側の大径内周面９ｂとを備えていて、スプール１１のうち小径軸部１１ａが小径内周面９ａに、大径フランジ部１１ｂが大径内周面９ｂにそれぞれ嵌合している。
【００３３】
また、ホルダ９の上端にはアジャストスクリュー１２ａを兼ねた連結ロッド１２がロックナット１３を介して螺合結合されており、連結ロッド１２は上記支持ロッド６にロックナット６ａを介して連結されている。また、この連結ロッド１２とスプール１１の上端面および小径内周面９ａとによって真空感知室１４が隔離形成されているとともに、スプール１１の小径軸部１１ａと大径フランジ部１１ｂおよび大径内周面９ｂとによって大気圧室１５が隔離形成されている。すなわち、上記段付軸状のスプール１１は、ホルダ９およびパッド本体１０内を、上から順に真空感知室１４、大気圧室１５およびスプール１１の下方のパッド本体１０の内部空間であるところのパッド吸着室１６とにそれぞれ隔離形成している。そして、上記スプール１１のうち真空感知室１４に臨む受圧面積よりもパッド吸着室１６に臨む受圧面積の方が大きく設定されている。
【００３４】
上記真空感知室１４には連結ロッド１２に形成された通気孔１７が開口していて、後述するようにこの通気孔１７を通して真空感知室１４に真空吸引力が作用するようになっている。また、真空感知室１４内にはスプール１１と連結ロッド１２との間に縮設されるかたちで弾性体たる圧縮コイルスプリング１８が配設されており、この圧縮コイルスプリング１８をもってスプール１１が常時下方に付勢されているとともに、真空感知室１４とパッド吸着室１６とは複数の連通孔１９，２０をもって相互に連通している。
【００３５】
前記大気圧室１５は細孔としての複数の大気開放通路２１，２２をもって大気開放されるようになっているものの、一方の大気開放通路２１には、大気圧室１５側が負圧となったとき外部から大気の導入を許容する逆止弁２３が設けられていて、他方の大気開放通路２２には開度調整弁２４が設けられている。この開度調整弁２４はアジャストスクリュー２５の回転操作によりその開度を調整した上でロックナット２６によりその設定開度を保持するもので、少なくとも全閉状態とすることだけはないものとする。
【００３６】
そして、上記複数の吸着パッド５は、図４に示すように、共通の真空発生回路２７に対して並列に接続されており、各吸着パッド５に一斉に真空吸引力が作用するようになっている。より詳しくは、空気圧力源２８からの圧縮空気が導入される真空発生回路２７は、フィルタ２９、圧力調整弁３０、電磁弁３１、エジェクタ３２およびフィルタ３３等を備えていて、圧縮空気が導入されるエジェクタ３２のベンチュリ作用によって真空吸引力（負圧）が発生し、その真空吸引力が互いに並列関係にある各吸着パッド５の真空感知室１４に一斉に作用することになる。
【００３７】
したがって、本実施の形態によれば、図３に示すように、例えば図示外のワーク置台上に三種類のワークＷａ〜Ｗｃのうちのいずれがランダムに投入され（ただし、ワークＷａのみが穴あき形状となっている）、これらのワークＷａ〜Ｗｃのうちのいずれかを共通のロボットハンド３にて吸着支持した上で所定位置まで搬送するものとすると、いずれかのワークがワーク置台上に投入されて位置決めされたことを条件に、ロボットハンド３をワークの真上まで移動させた上でそのロボットハンド３を下降させて各吸着パッド５をワークに押し付ける。そして、吸着パッド５をワークに押し付けたのちに各吸着パッド５に真空吸引力を作用させる。
【００３８】
ここで、各吸着パッド５は、図４に示した真空発生回路２７からの真空吸引力が導入されていない状態では、図１に示すように、スプール１１が圧縮コイルスプリング１８によってパッド本体１０側に押し下げられており、真空感知室１４とパッド吸着室１６とは連通孔１９，２０によって相互に連通しているとともに、大気圧室１５は一方の大気開放通路２２によって大気開放されている。
【００３９】
そして、前述したように、各吸着パッド５をワークＷに押し付けた上で（ただし、ワークＷが存在する部分に対応しない吸着パッド５についてはワークＷに押し付けられることはない）図４の電磁弁３１の切換動作により各吸着パッド５の真空感知室１４に真空吸引力を作用させると、上記のようにワークＷが存在しない部分に位置することになった吸着パッド５については、真空感知室１４と連通孔１９，２０を介して連通しているパッド吸着室１６もまた圧力平衡して負圧になろうとするものの、パッド吸着室１６は吸着すべきワークＷが存在しないために大気開放されたままであり、しかもパッド吸着室１６には連通孔１９，２０による応答遅れがあるため、真空感知室１４の負圧の方がパッド吸着室１６のそれよりも大きくなる。そのため、真空感知室１４の負圧力が、スプール１１を下方に付勢している圧縮コイルスプリング１８の力に打ち勝つようになり、図５に示すように、やがてスプール１１は圧縮コイルスプリング１８の力に抗して上昇変位する。
【００４０】
このスプール１１の上昇変位をもって該スプール１１が連通孔１９，２０の開口面を塞ぐことから、連通孔１９，２０による真空感知室１４とパッド吸着室１６との連通が遮断され、結果として吸着パッド室１６は吸着すべきワークＷが存在しないために吸着力を発生しなくなる。
【００４１】
すなわち、ワークＷが存在しない部分の吸着パッド５は、真空感知室１４のみに真空吸引力が作用している図５の状態を保持し、連通孔１９，２０およびパッド吸着室１６を介して大気を吸引し続けることはないため、真空エネルギロスも最小限におさえることができる。
【００４２】
ここで、上記スプール１１が上昇変位して連通孔１９，２０を閉塞するタイミングすなわちスプール１１の感度は、圧縮コイルスプリング１８の力と大気圧室１５内の大気の追い出し易さである大気開放通路２２の開度に依存することから、予めアジャストスクリュー１２ａを兼ねた連結ロッド１２を回転操作して圧縮コイルスプリング１８のばね力を調整し、併せて図１の開度調整弁２４にて大気開放通路２２の開度を調整する。
【００４３】
また、図６に示すように、ワークＷに対して吸着パッド５におけるパッド本体１０の全面が押し付けられないままでもそのパッド本体１０の一部のみがワークＷに押し付けられた場合には、図５と同様に、パッド吸着室１６が完全密閉空間とならないために、スプール１１の上昇変位によって真空感知室１４とパッド吸着室１６との連通孔１９，２０による連通が遮断される。
【００４４】
これに対して、図７に示すように、吸着パッド５におけるパッド本体１０の全面がワークＷに押し付けられた場合には、真空感知室１４に真空吸引力が作用すると、その真空感知室１４と連通孔１９，２０を介して連通しているパッド吸着室１６もまた圧力平衡して負圧になる。その一方、真空感知室１４に臨んでいるスプール１１の受圧面積よりもパッド吸着室１６に臨んでいるスプール１１の受圧面積の方が大きく、しかもスプール１１には圧縮コイルスプリング１８の付勢力が常に作用しているため、スプール１１はパッド吸着室１６側に向けて押し下げられたままであり、真空感知室１４とパッド吸着室１６とは連通孔１９，２０によって連通されたままとなる。そのため、真空感知室１４内と同等の真空吸引力がパッド吸着室１６にも作用し、パッド本体１０はワークＷを完全に吸着してこの状態を自己保持する。
【００４５】
このように、本実施の形態における一つ一つの吸着パッド５は、吸着すべきワークＷが存在しない場合にはそのワークＷの不存在を吸着パッド５自体が感知して吸着力を発生せず、ワークＷの存在を感知した場合のみワークＷを吸着支持してその状態を自己保持することになる。
【００４６】
より詳しくは、図３に示すように、三種類のワークＷａ〜Ｗｃのうちどの種類のワークＷがワーク置台上に投入されているかわからない状態でロボットハンド３の吸着パッド５をワークＷに押し付けた上で真空吸引動作をさせた場合、例えばＡ種のワークＷａの場合にはそのＡ種のワークＷａに対してパッド本体１０の全面が密着した吸着パッド５のみがワークＷａを吸着支持し、そのワークＷａに対してパッド本体１０の一部のみが密着したにすぎない吸着パッド５やワークＷａに密着しなかった吸着パッド５については前述したようにパッド吸着室１６に真空吸引力が発生せず、ワークＷａを吸着しない。
【００４７】
これらのことは他の種類のワークＷｂ，Ｗｃについても全く同様である。
【００４８】
以上の関係を図２，３に示したロボットハンド３を模式化した図８〜１０に基づいて説明すると、図８のようにいずれかのワークＷについて三つの吸着パッド５Ｂ〜５Ｄが完全密着し、二つの吸着パッド５Ａ，５Ｅが不完全密着し、かつ一つの吸着パッド５ＦがワークＷに密着しなかった場合には、前述したように三つの吸着パッド５Ｂ〜５ＤがワークＷを吸着し、それ以外の三つの吸着パッド５Ａ，５Ｅ，５Ｆは自律的に吸着力を発生しなくなる。
【００４９】
したがって、各吸着パッド５Ａ〜５Ｆが単一の真空発生回路２７を共有してはいても、三つの吸着パッド５Ａ，５Ｅ，５Ｆが吸着力を発生しないために、エネルギロスもなければ、その三つの吸着パッド５Ａ，５Ｅ，５ＦがワークＷを吸着していないことによって、有効に機能している残る三つの吸着パッド５Ｂ〜５Ｄの真空吸引力が低下するようなこともない。
【００５０】
同様に、図９に示すように、三つの吸着パッド５Ｄ〜５ＦがワークＷに完全密着し、一つの吸着パッド５Ｃが不完全密着し、かつ二つの吸着パッド５Ａ，５ＢがワークＷに密着しなかった場合には、三つの吸着パッド５Ｄ〜５ＦのみがワークＷを吸着し、それ以外の吸着パッド５Ａ，５Ｂ，５Ｃは自律的に吸着力を発生しない。
【００５１】
さらに、図１０に示すように、二つの吸着パッド５Ｃ，５ＤがワークＷに完全密着し、一つの吸着パッド５ＥがワークＷに不完全密着し、残る三つの吸着パッド５Ａ，５Ｂ，５ＦがワークＷに密着しなかった場合には、二つの吸着パッド５Ｃ，５ＤのみがワークＷを吸着し、それ以外の吸着パッド５Ａ，５Ｂ，５Ｅ，５Ｆは全て自律的に吸着力を発生しない。
【００５２】
なお、各吸着パッド５（５Ａ〜５Ｆ）は、真空発生回路２７における電磁弁３０を切り換えて圧縮空気をそれぞれの真空感知室１４に導入することでそれまでの吸着支持していたワークＷを直ちに解放することになる。そして、真空感知室１４に圧縮空気が導入されるとスプール１１は図１中下方に押圧され、大気圧室１５に逆止弁２３を介して速やかに大気を導入し、そのスプール１１は下方に移動して初期状態に復帰する。
【００５３】
また、一つのロボットハンド３に使用される吸着パッド５の数が多い場合には、真空発生回路２７は必ずしも一つである必要はなく、真空発生回路２７を二つあるいは三つとして吸着パッド５を真空発生回路２７ごとに数グループに分けてもよい。
【００５４】
ここで、上記と同様のことを従来周知の吸着パッドで実現しようとすると、図１１〜１３に示すように、吸着すべきワークＷの種類、大きさ等に応じて各吸着パッド５０の位置を予め設定しておき、図示外のセンサ等にて該当するワークＷの存在を検知してから該当する真空発生回路２７の電磁弁３０を切換作動させて、そのグループの吸着パッド５０のみを吸引動作させる必要がある。
【００５５】
すなわち、図１１の場合には、Ａグループの吸着パッド５０のみに吸着力を発生させ、それ以外の吸着パッド５０は休止させ、同様に、図１２の場合にはＡ，Ｂグループの吸着パッド５０のみ吸着力を発生させ、それ以外の吸着パッド５０は休止させる。同様に、図１３の場合には、Ｃグループの吸着パッド５０のみに吸着力を発生させ、それ以外は休止させることになる。
【００５６】
このように本実施の形態の吸着パッド５およびロボットハンド３によれば、各吸着パッド５自体が吸着すべきワークの有無を感知し、ワークが存在しない場合には自律的に吸引力を発生しなくなることから、各吸着パッド５を所定のピッチでランダムに配置さえしておけば、ワークの有無を検知することなく、どのような形状のワークであっても吸着支持することができ、吸着支持すべきワークの追加や形状変更等にも柔軟に対応することができることはもちろんのこと、真空引き系統もシンプルな構成で済み、ロボットハンド３としてきわめて汎用性の高いものとなる。その上、万が一特定の吸着パッド５が破損して、たとえ吸着支持すべきワークに押し付けたとしてもパッド吸着室１６が所定の負圧とならない場合には、吸着パッド５は自律的に真空吸引力を発生しなくなり、真空エネルギの無駄を伴うことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図で、図２に示す吸着ハンドに用いられる吸着パッドの拡大断面図。
【図２】本発明の実施の形態を示す図で、吸着ハンドの全体構成を示す斜視図。
【図３】図２に示す吸着ハンドにおける吸着パッドの配置を示す平面説明図。
【図４】図１に示す吸着パッドの真空引き系統の回路説明図。
【図５】図１に示す吸着パッドがワークに密着せずに吸着しなかったときの断面説明図。
【図６】図１に示す吸着パッドがワークに不完全密着状態となって吸着しなかったときの断面説明図。
【図７】図１に示す吸着パッドがワークを完全吸着したときの断面説明図。
【図８】図２，３に示す吸着ハンドを簡略化したときの作動説明図。
【図９】図２，３に示す吸着ハンドを簡略化したときの作動説明図。
【図１０】図２，３に示す吸着ハンドを簡略化したときの作動説明図。
【図１１】従来の吸着ハンドの作動説明図。
【図１２】従来の吸着ハンドの作動説明図。
【図１３】従来の吸着ハンドの作動説明図。
【符号の説明】
３…ロボットハンド（吸着ハンド）
４…フレーム（ハンド本体）
５，５Ａ〜５Ｆ…吸着パッド
９…ホルダ
１０…パッド本体
１１…スプール
１４…真空感知室
１５…大気圧室
１６…パッド吸着室
１８…圧縮コイルスプリング（弾性体）
１９，２０…連通孔
２１，２２…大気開放通路（細孔）
２４…開度調整弁
２７…真空発生回路
３２…エジュクタ
Ｗ，Ｗａ，Ｗｂ．Ｗｃ…ワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空引きによる負圧吸引力を利用した吸着パッドとその吸着パッドを用いた吸着ハンドに関し、特に板状ワーク等の搬送に際して吸着すべきワークの有無を感知する機能を吸着パッド自体にもたせて、その吸着すべきワークが存在しない場合には該当する吸着パッドの吸着動作を自律的に停止させるようにした吸着パッドとその吸着パッドを用いた吸着ハンドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
多種多様な形状の板材（ワーク）を取り扱うレーザ溶接あるいはプレス加工等の加工ラインでは、その板材の搬出入に際して共通の吸着式ハンドを備えたハンドリングロボットが使用される。この吸着式ロボットハンドは、ハンド本体たるフレームに多数の吸着パッド（バキュームカップ）を配設しておき、これらの吸着パッドを搬送対象となるワーク上面に押し付けることでそのワークを吸着支持した上で、ロボット自体の搬送動作により所定位置まで搬送するものである。
【０００３】
そして、ワークの大きさや形状の違いにかかわらず吸着式ロボットハンドを共通して使用するために、それぞれのワークの形状に合わせた位置に複数個ずつの吸着パッドをグループ分けして配置するとともに、各吸着パッドの真空引き系統を吸着パッドのグループごとに分け、搬送すべきワークの種類に応じて該当するグループの吸着パッドを選択して使用するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の吸着式ロボットハンドの構造では、例えば搬送対象となるワークの種類が追加された場合や、特定のワークが穴あき形状のものに変更になったような場合には、その都度吸着パッドの配置を変更しなければならず、吸着式ロボットハンドの汎用性の面で必ずしも十分ではない。その上、上記の吸着パッドのグループ分だけ真空引き系統が分かれていることになり、その真空引き系統の細分化に伴って配線，配管系統がかさむほか、吸着パッドの選択切り換えのための回路構成も複雑化することとなって好ましくない。
【０００５】
また、ワークの種別に応じて吸着パッドを選択的に切り換える構造のものとして、例えば特開平７−１２４６６５号公報に示されているように、各吸着パッドの近傍に下方のワークの有無を検出するセンサを配置するとともに、各吸着パッドに選択用カムとカム駆動用モータとを連係，連設して、上記センサの検出結果に基づきモータを回転させ、特定の吸着パッドを非作用位置に順次上昇させて使用吸着パッドを選択可能としたものも提案されている。
【０００６】
しかしながら、この構造においても汎用性の面で必ずしも十分でないばかりでなく、吸着パッドの選択切り換えのためのカムやモータあるいはセンサを必要とするために、その機械的構造や回路構成が一段と複雑にならざるを得なくなる。
【０００７】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、きわめて簡単な構成で所期の目的を達成することができるようにした吸着パッドとその吸着パッドを用いた吸着ハンドを提供しようとするものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、板状ワーク等の搬送に際して、吸着すべきワークの有無を感知する機能を吸着パッド自体にもたせて、その吸着すべきワークが存在しない場合には該当する吸着パッドの吸着動作を自律的に停止させるようにした吸着パッドとその吸着パッドを用いた吸着ハンドとを提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ホルダと、このホルダの一端部に装着された可撓性を有するパッド本体と、パッド本体の内部空間であるパッド吸着室に臨むようにホルダにスライド可能に内挿され、細孔をもって常時大気開放された大気圧室と真空感知室とにホルダ内を隔離形成しているスプールと、真空感知室に収容されてスプールをパッド本体側に向けて付勢している弾性体と、パッド吸着室と真空感知室とを連通している連通孔とを備えている。
【００１０】
そして、外部真空引きによる真空吸引力が真空感知室に作用しない状態ではパッド吸着室と真空感知室とが連通孔によって連通されている一方、外部真空引きによる真空感知室の真空吸引力が弾性体の付勢力に勝ったときには、上記弾性体の付勢力に抗してスライド変位するスプールが、大気圧室に連通する細孔により速度制限されながら連通孔によるパッド吸着室と真空感知室との連通を遮断するものであることを特徴としている。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、前記スプールのうち真空感知室に臨む受圧面積よりもパッド吸着室に臨む受圧面積の方が大きく設定されていることを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明における弾性体の付勢力が調整可能となっていることを特徴としている。
【００１３】
さらに、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明における大気圧室を大気開放している細孔の大気開放度合が調整可能となっていることを特徴としている。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、搬送母機に装着されて、複数の吸着パッドにより搬送対象となるワークを吸着支持した上で、搬送母機自体の動きによりそのワークを搬送する吸着ハンドであって、ハンド本体には請求項１〜４のいずれかに記載の発明における吸着パッドが複数個設けられていることを特徴としている。
【００１５】
したがって、請求項１に記載の発明では、真空感知室に真空吸引力が作用していない状態ではスプールが弾性体によってパッド本体側に付勢されているだけであり、真空感知室とパッド吸着室とは連通孔によって相互に連通している。
【００１６】
そして、吸着パッドが吸着支持すべきワークが存在しないにもかかわらず吸着パッドを吸着動作させた場合には、真空感知室に真空吸引力が作用し、この真空感知室と連通孔を介して連通しているパッド吸着室もまた圧力平衡して負圧になろうとするものの、パッド吸着室は吸着すべきワークが存在しないために大気開放されたままであり、しかもパッド吸着室には連通孔による応答遅れがあるため、真空感知室の負圧力の方がパッド吸着室のそれよりも大きくなる。これにより、その真空感知室の負圧力が、スプールを付勢している弾性体の力に打ち勝つようになり、スプールは弾性体の力に抗してスライド変位する。このスプールのスライド変位をもって連通孔による真空感知室とパッド吸着室との連通が遮断され、結果として吸着パッド室は吸着すべきワークの不存在を理由に吸着力を発生しなくなる。
【００１７】
一方、吸着パッドをその吸着支持すべきワークに押し付けた上で真空感知室に真空吸引力を作用させた場合には、この真空感知室と連通孔を介して連通しているパッド吸着室もまた圧力平衡して負圧になる。その一方、スプールには弾性体の付勢力が常に作用しているため、スプールはパッド吸着室に向けて付勢されたままであり、連通孔による真空感知室とパッド吸着室との連通が遮断されることはない。これにより、真空感知室と同等の負圧がパッド吸着室に作用し、パッド本体はワークを吸着し続けることになる。
【００１８】
この場合、請求項２に記載の発明のように、真空感知室に臨んでいるスプールの受圧面積よりもパッド吸着室に臨んでいるスプールの受圧面積の方が大きく設定されていると、上記のスプールの作動信頼性が一段と向上することになる。
【００１９】
すなわち、請求項１，２に記載の発明では、吸着パッドに吸着動作を行わせた場合、吸着すべきワークが存在しない場合にはそのワークの不存在を吸着パッド自体が感知して吸着力を発生せず、ワークの存在を感知した場合のみワークを吸着支持することになる。
【００２０】
ここで、上記のようにワークの有無に応じて吸着力を発生するか否かはスプールのスライド動作に依存し、さらにそのスプールのスライド動作の速さすなわち感度はスプールを付勢している弾性体の付勢力に依存する。
【００２１】
そこで、請求項３に記載の発明では、スプールを付勢している弾性体の力をアジャストスクリュー等により可変調整することでスプールの感度を調整する。
【００２２】
同様に、上記スプールの感度は、スプール自体を付勢している弾性体の力のみならず、スプールによって隔離形成されている大気圧室を大気開放している細孔の大気開放度合にも依存する。
【００２３】
そこで、請求項４に記載の発明では、例えば大気圧室を大気開放している細孔に設けられた開度調整弁を調整して大気圧室の大気開放度合を可変調整することでスプールの感度調整を行う。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明では、ハンド本体に設けられた複数の吸着パッドのそれぞれが上記請求項１〜４のいずれかに記載の発明における吸着パッドの機能を有しているものである。したがって、形状が異なる複数種類のワークの吸着に単一の吸着ハンドを共用した場合、ワークの形状が特定されていないまま各吸着パッドをワークに押し付けたとしても、そのワークに対応しない部分の吸着パッドは自律的に吸着力の発生を停止し、結果としてそのワークに対応する部分の吸着パッドのみによって該ワークが吸着支持される。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、吸着パッド自体が相手側となる吸着支持すべきワークの有無を感知する機能を有していて、吸着パッドを押し当てたときにワークが存在しない場合には自律的に吸着力の発生を停止し、ワークが存在する場合のみこれを吸着するものであるから、ワークの有無を検知するためのセンサが不要であり、また吸着すべきワークが存在しない場合には吸着力の発生を停止してしまうので、エネルギーの無駄が少ないという効果がある。
【００２６】
特に請求項２に記載の発明のように、真空感知室に臨んでいるスプールの受圧面積よりもパッド吸着室に臨んでいるスプールの受圧面積の方を大きく設定することにより、スプールの作動信頼性が一段と向上する効果がある。
【００２７】
また、請求項３，４の記載によれば、スプールを付勢している弾性体の力を調整する手段もしくは大気圧室を大気開放している細孔の大気開放度合を調整する手段を備えていて、これらの調整によって、スプールのスライド動作時の感度ひいては連通孔による真空感知室とパッド吸着室との連通を遮断するタイミングを微調整することができるため、請求項１に記載の発明と同様の効果に加えて、吸着パッドの作動信頼性が一段と向上する効果がある。
【００２８】
請求項５に記載の発明によれば、吸着ハンドを形成している複数の吸着パッドのそれぞれが請求項１〜４に記載の発明と同等の機能を備えているため、複数種類のワークの吸着に単一の吸着ハンドを共用する場合であっても、各吸着パッドの配置をそれぞれのワークの形状に合わせて配置する必要はなくランダムに配置しておくだけでよいことから、吸着すべきワークの新規追加や形状変更があったとしてもハンドそのものの改変の必要はなく、吸着ハンドの汎用性が飛躍的に向上する。
【００２９】
また、複数の吸着パッドに対して真空引き系統は少なくとも一系統で足りることから、配線，配管系のほか制御回路を含めた全体の構成を大幅に簡素化できる効果がある。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１〜３は本発明の好ましい実施の形態を示しており、特に図２，３は吸着ハンドたるロボットハンド３の全体構成を、図１は吸着パッド５そのものの構成をそれぞれ示している。
【００３１】
図２，３に示すように、搬送母機であるハンドリングロボットのアーム１の先端のリスト部２には吸着ハンドたるロボットハンド３が装着されている。このロボットハンド３は、ハンド本体たる略井桁状のフレーム４を中心として形成されていて、このフレーム４の下面には多数の吸着パッド５が整列されて等ピッチで配置されている。より詳しくは、フレーム４には多数の支持ロッド６がブラケット７を介して上下動可能に支持されていて、各支持ロッド６の先端に圧縮コイルスプリング８を介してそれぞれに図１に示す吸着パッド５が装着されている。これら多数の吸着パッド５の吸着面はその全てが同一平面上に位置するように設定されていて、各々の吸着パッド５は支持ロッド６とともに所定ストロークの範囲内で上下動可能となっている。
【００３２】
上記の各吸着パッド５は、図１に示すように、中空段付軸状のホルダ９の下端に浅皿状もしくはカップ状のゴム製のパッド本体１０を嵌合保持させたものであって、ホルダ９内には有底状をなす中空段付軸状のスプール１１が上下動可能に内挿されている。より詳しくは、ホルダ９は、その上半部側の小径内周面９ａと下半部側の大径内周面９ｂとを備えていて、スプール１１のうち小径軸部１１ａが小径内周面９ａに、大径フランジ部１１ｂが大径内周面９ｂにそれぞれ嵌合している。
【００３３】
また、ホルダ９の上端にはアジャストスクリュー１２ａを兼ねた連結ロッド１２がロックナット１３を介して螺合結合されており、連結ロッド１２は上記支持ロッド６にロックナット６ａを介して連結されている。また、この連結ロッド１２とスプール１１の上端面および小径内周面９ａとによって真空感知室１４が隔離形成されているとともに、スプール１１の小径軸部１１ａと大径フランジ部１１ｂおよび大径内周面９ｂとによって大気圧室１５が隔離形成されている。すなわち、上記段付軸状のスプール１１は、ホルダ９およびパッド本体１０内を、上から順に真空感知室１４、大気圧室１５およびスプール１１の下方のパッド本体１０の内部空間であるところのパッド吸着室１６とにそれぞれ隔離形成している。そして、上記スプール１１のうち真空感知室１４に臨む受圧面積よりもパッド吸着室１６に臨む受圧面積の方が大きく設定されている。
【００３４】
上記真空感知室１４には連結ロッド１２に形成された通気孔１７が開口していて、後述するようにこの通気孔１７を通して真空感知室１４に真空吸引力が作用するようになっている。また、真空感知室１４内にはスプール１１と連結ロッド１２との間に縮設されるかたちで弾性体たる圧縮コイルスプリング１８が配設されており、この圧縮コイルスプリング１８をもってスプール１１が常時下方に付勢されているとともに、真空感知室１４とパッド吸着室１６とは複数の連通孔１９，２０をもって相互に連通している。
【００３５】
前記大気圧室１５は細孔としての複数の大気開放通路２１，２２をもって大気開放されるようになっているものの、一方の大気開放通路２１には、大気圧室１５側が負圧となったとき外部から大気の導入を許容する逆止弁２３が設けられていて、他方の大気開放通路２２には開度調整弁２４が設けられている。この開度調整弁２４はアジャストスクリュー２５の回転操作によりその開度を調整した上でロックナット２６によりその設定開度を保持するもので、少なくとも全閉状態とすることだけはないものとする。
【００３６】
そして、上記複数の吸着パッド５は、図４に示すように、共通の真空発生回路２７に対して並列に接続されており、各吸着パッド５に一斉に真空吸引力が作用するようになっている。より詳しくは、空気圧力源２８からの圧縮空気が導入される真空発生回路２７は、フィルタ２９、圧力調整弁３０、電磁弁３１、エジェクタ３２およびフィルタ３３等を備えていて、圧縮空気が導入されるエジェクタ３２のベンチュリ作用によって真空吸引力（負圧）が発生し、その真空吸引力が互いに並列関係にある各吸着パッド５の真空感知室１４に一斉に作用することになる。
【００３７】
したがって、本実施の形態によれば、図３に示すように、例えば図示外のワーク置台上に三種類のワークＷａ〜Ｗｃのうちのいずれがランダムに投入され（ただし、ワークＷａのみが穴あき形状となっている）、これらのワークＷａ〜Ｗｃのうちのいずれかを共通のロボットハンド３にて吸着支持した上で所定位置まで搬送するものとすると、いずれかのワークがワーク置台上に投入されて位置決めされたことを条件に、ロボットハンド３をワークの真上まで移動させた上でそのロボットハンド３を下降させて各吸着パッド５をワークに押し付ける。そして、吸着パッド５をワークに押し付けたのちに各吸着パッド５に真空吸引力を作用させる。
【００３８】
ここで、各吸着パッド５は、図４に示した真空発生回路２７からの真空吸引力が導入されていない状態では、図１に示すように、スプール１１が圧縮コイルスプリング１８によってパッド本体１０側に押し下げられており、真空感知室１４とパッド吸着室１６とは連通孔１９，２０によって相互に連通しているとともに、大気圧室１５は一方の大気開放通路２２によって大気開放されている。
【００３９】
そして、前述したように、各吸着パッド５をワークＷに押し付けた上で（ただし、ワークＷが存在する部分に対応しない吸着パッド５についてはワークＷに押し付けられることはない）図４の電磁弁３１の切換動作により各吸着パッド５の真空感知室１４に真空吸引力を作用させると、上記のようにワークＷが存在しない部分に位置することになった吸着パッド５については、真空感知室１４と連通孔１９，２０を介して連通しているパッド吸着室１６もまた圧力平衡して負圧になろうとするものの、パッド吸着室１６は吸着すべきワークＷが存在しないために大気開放されたままであり、しかもパッド吸着室１６には連通孔１９，２０による応答遅れがあるため、真空感知室１４の負圧の方がパッド吸着室１６のそれよりも大きくなる。そのため、真空感知室１４の負圧力が、スプール１１を下方に付勢している圧縮コイルスプリング１８の力に打ち勝つようになり、図５に示すように、やがてスプール１１は圧縮コイルスプリング１８の力に抗して上昇変位する。
【００４０】
このスプール１１の上昇変位をもって該スプール１１が連通孔１９，２０の開口面を塞ぐことから、連通孔１９，２０による真空感知室１４とパッド吸着室１６との連通が遮断され、結果として吸着パッド室１６は吸着すべきワークＷが存在しないために吸着力を発生しなくなる。
【００４１】
すなわち、ワークＷが存在しない部分の吸着パッド５は、真空感知室１４のみに真空吸引力が作用している図５の状態を保持し、連通孔１９，２０およびパッド吸着室１６を介して大気を吸引し続けることはないため、真空エネルギロスも最小限におさえることができる。
【００４２】
ここで、上記スプール１１が上昇変位して連通孔１９，２０を閉塞するタイミングすなわちスプール１１の感度は、圧縮コイルスプリング１８の力と大気圧室１５内の大気の追い出し易さである大気開放通路２２の開度に依存することから、予めアジャストスクリュー１２ａを兼ねた連結ロッド１２を回転操作して圧縮コイルスプリング１８のばね力を調整し、併せて図１の開度調整弁２４にて大気開放通路２２の開度を調整する。
【００４３】
また、図６に示すように、ワークＷに対して吸着パッド５におけるパッド本体１０の全面が押し付けられないままでもそのパッド本体１０の一部のみがワークＷに押し付けられた場合には、図５と同様に、パッド吸着室１６が完全密閉空間とならないために、スプール１１の上昇変位によって真空感知室１４とパッド吸着室１６との連通孔１９，２０による連通が遮断される。
【００４４】
これに対して、図７に示すように、吸着パッド５におけるパッド本体１０の全面がワークＷに押し付けられた場合には、真空感知室１４に真空吸引力が作用すると、その真空感知室１４と連通孔１９，２０を介して連通しているパッド吸着室１６もまた圧力平衡して負圧になる。その一方、真空感知室１４に臨んでいるスプール１１の受圧面積よりもパッド吸着室１６に臨んでいるスプール１１の受圧面積の方が大きく、しかもスプール１１には圧縮コイルスプリング１８の付勢力が常に作用しているため、スプール１１はパッド吸着室１６側に向けて押し下げられたままであり、真空感知室１４とパッド吸着室１６とは連通孔１９，２０によって連通されたままとなる。そのため、真空感知室１４内と同等の真空吸引力がパッド吸着室１６にも作用し、パッド本体１０はワークＷを完全に吸着してこの状態を自己保持する。
【００４５】
このように、本実施の形態における一つ一つの吸着パッド５は、吸着すべきワークＷが存在しない場合にはそのワークＷの不存在を吸着パッド５自体が感知して吸着力を発生せず、ワークＷの存在を感知した場合のみワークＷを吸着支持してその状態を自己保持することになる。
【００４６】
より詳しくは、図３に示すように、三種類のワークＷａ〜Ｗｃのうちどの種類のワークＷがワーク置台上に投入されているかわからない状態でロボットハンド３の吸着パッド５をワークＷに押し付けた上で真空吸引動作をさせた場合、例えばＡ種のワークＷａの場合にはそのＡ種のワークＷａに対してパッド本体１０の全面が密着した吸着パッド５のみがワークＷａを吸着支持し、そのワークＷａに対してパッド本体１０の一部のみが密着したにすぎない吸着パッド５やワークＷａに密着しなかった吸着パッド５については前述したようにパッド吸着室１６に真空吸引力が発生せず、ワークＷａを吸着しない。
【００４７】
これらのことは他の種類のワークＷｂ，Ｗｃについても全く同様である。
【００４８】
以上の関係を図２，３に示したロボットハンド３を模式化した図８〜１０に基づいて説明すると、図８のようにいずれかのワークＷについて三つの吸着パッド５Ｂ〜５Ｄが完全密着し、二つの吸着パッド５Ａ，５Ｅが不完全密着し、かつ一つの吸着パッド５ＦがワークＷに密着しなかった場合には、前述したように三つの吸着パッド５Ｂ〜５ＤがワークＷを吸着し、それ以外の三つの吸着パッド５Ａ，５Ｅ，５Ｆは自律的に吸着力を発生しなくなる。
【００４９】
したがって、各吸着パッド５Ａ〜５Ｆが単一の真空発生回路２７を共有してはいても、三つの吸着パッド５Ａ，５Ｅ，５Ｆが吸着力を発生しないために、エネルギロスもなければ、その三つの吸着パッド５Ａ，５Ｅ，５ＦがワークＷを吸着していないことによって、有効に機能している残る三つの吸着パッド５Ｂ〜５Ｄの真空吸引力が低下するようなこともない。
【００５０】
同様に、図９に示すように、三つの吸着パッド５Ｄ〜５ＦがワークＷに完全密着し、一つの吸着パッド５Ｃが不完全密着し、かつ二つの吸着パッド５Ａ，５ＢがワークＷに密着しなかった場合には、三つの吸着パッド５Ｄ〜５ＦのみがワークＷを吸着し、それ以外の吸着パッド５Ａ，５Ｂ，５Ｃは自律的に吸着力を発生しない。
【００５１】
さらに、図１０に示すように、二つの吸着パッド５Ｃ，５ＤがワークＷに完全密着し、一つの吸着パッド５ＥがワークＷに不完全密着し、残る三つの吸着パッド５Ａ，５Ｂ，５ＦがワークＷに密着しなかった場合には、二つの吸着パッド５Ｃ，５ＤのみがワークＷを吸着し、それ以外の吸着パッド５Ａ，５Ｂ，５Ｅ，５Ｆは全て自律的に吸着力を発生しない。
【００５２】
なお、各吸着パッド５（５Ａ〜５Ｆ）は、真空発生回路２７における電磁弁３０を切り換えて圧縮空気をそれぞれの真空感知室１４に導入することでそれまでの吸着支持していたワークＷを直ちに解放することになる。そして、真空感知室１４に圧縮空気が導入されるとスプール１１は図１中下方に押圧され、大気圧室１５に逆止弁２３を介して速やかに大気を導入し、そのスプール１１は下方に移動して初期状態に復帰する。
【００５３】
また、一つのロボットハンド３に使用される吸着パッド５の数が多い場合には、真空発生回路２７は必ずしも一つである必要はなく、真空発生回路２７を二つあるいは三つとして吸着パッド５を真空発生回路２７ごとに数グループに分けてもよい。
【００５４】
ここで、上記と同様のことを従来周知の吸着パッドで実現しようとすると、図１１〜１３に示すように、吸着すべきワークＷの種類、大きさ等に応じて各吸着パッド５０の位置を予め設定しておき、図示外のセンサ等にて該当するワークＷの存在を検知してから該当する真空発生回路２７の電磁弁３０を切換作動させて、そのグループの吸着パッド５０のみを吸引動作させる必要がある。
【００５５】
すなわち、図１１の場合には、Ａグループの吸着パッド５０のみに吸着力を発生させ、それ以外の吸着パッド５０は休止させ、同様に、図１２の場合にはＡ，Ｂグループの吸着パッド５０のみ吸着力を発生させ、それ以外の吸着パッド５０は休止させる。同様に、図１３の場合には、Ｃグループの吸着パッド５０のみに吸着力を発生させ、それ以外は休止させることになる。
【００５６】
このように本実施の形態の吸着パッド５およびロボットハンド３によれば、各吸着パッド５自体が吸着すべきワークの有無を感知し、ワークが存在しない場合には自律的に吸引力を発生しなくなることから、各吸着パッド５を所定のピッチでランダムに配置さえしておけば、ワークの有無を検知することなく、どのような形状のワークであっても吸着支持することができ、吸着支持すべきワークの追加や形状変更等にも柔軟に対応することができることはもちろんのこと、真空引き系統もシンプルな構成で済み、ロボットハンド３としてきわめて汎用性の高いものとなる。その上、万が一特定の吸着パッド５が破損して、たとえ吸着支持すべきワークに押し付けたとしてもパッド吸着室１６が所定の負圧とならない場合には、吸着パッド５は自律的に真空吸引力を発生しなくなり、真空エネルギの無駄を伴うことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す図で、図２に示す吸着ハンドに用いられる吸着パッドの拡大断面図。
【図２】本発明の実施の形態を示す図で、吸着ハンドの全体構成を示す斜視図。
【図３】図２に示す吸着ハンドにおける吸着パッドの配置を示す平面説明図。
【図４】図１に示す吸着パッドの真空引き系統の回路説明図。
【図５】図１に示す吸着パッドがワークに密着せずに吸着しなかったときの断面説明図。
【図６】図１に示す吸着パッドがワークに不完全密着状態となって吸着しなかったときの断面説明図。
【図７】図１に示す吸着パッドがワークを完全吸着したときの断面説明図。
【図８】図２，３に示す吸着ハンドを簡略化したときの作動説明図。
【図９】図２，３に示す吸着ハンドを簡略化したときの作動説明図。
【図１０】図２，３に示す吸着ハンドを簡略化したときの作動説明図。
【図１１】従来の吸着ハンドの作動説明図。
【図１２】従来の吸着ハンドの作動説明図。
【図１３】従来の吸着ハンドの作動説明図。
【符号の説明】
３…ロボットハンド（吸着ハンド）
４…フレーム（ハンド本体）
５，５Ａ〜５Ｆ…吸着パッド
９…ホルダ
１０…パッド本体
１１…スプール
１４…真空感知室
１５…大気圧室
１６…パッド吸着室
１８…圧縮コイルスプリング（弾性体）
１９，２０…連通孔
２１，２２…大気開放通路（細孔）
２４…開度調整弁
２７…真空発生回路
３２…エジュクタ
Ｗ，Ｗａ，Ｗｂ．Ｗｃ…ワーク
Claims (5)
- ホルダと、
このホルダの一端部に装着された可撓性を有するパッド本体と、
パッド本体の内部空間であるパッド吸着室に臨むようにホルダにスライド可能に内挿され、細孔をもって常時大気開放された大気圧室と真空感知室とにホルダ内を隔離形成しているスプールと、
真空感知室に収容されてスプールをパッド本体側に向けて付勢している弾性体と、
パッド吸着室と真空感知室とを連通している連通孔と、
を備えていて、
外部真空引きによる真空吸引力が真空感知室に作用しない状態ではパッド吸着室と真空感知室とが連通孔によって連通されている一方、外部真空引きによる真空感知室の真空吸引力が弾性体の付勢力に勝ったときには、上記弾性体の付勢力に抗してスライド変位するスプールが、大気圧室に連通する細孔により速度制限されながら連通孔によるパッド吸着室と真空感知室との連通を遮断するものであることを特徴とする吸着パッド。 - 前記スプールのうち真空感知室に臨む受圧面積よりもパッド吸着室に臨む受圧面積の方が大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の吸着パッド。
- 前記弾性体の付勢力が調整可能となっていることを特徴とする請求項１または２に記載の記載の吸着パッド。
- 前記大気圧室を大気開放している細孔の大気解放度合が調整可能となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸着パッド。
- 搬送母機に装着されて、複数の吸着パッドにより搬送対象となるワークを吸着支持した上で、搬送母機自体の動きによりそのワークを搬送する吸着ハンドであって、
ハンド本体には請求項１〜４のいずれかに記載の吸着パッドが複数個設けられていることを特徴とする吸着ハンド。
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