JP3967220B2 - 吸着ヘッド及び移載装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸着ヘッド及び移載装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ等のゴム製品を製造する現場では、この成形材料となる合成ゴム（未加硫状態の柔らかいもの）を移載するための装置が設置されている。この場合、この合成ゴムの移載に使用される装置は、移載の対象となる合成ゴムが形状的に一定でないこと、ハンドリング方式では形状が変形してしまうこと、重いこと等々の理由により、吸着方式で合成ゴム（以下、「被吸着体」と言う）を持ち上げるようにしている。
【０００３】
図９は、従来、この種の移載装置において用いられていた吸着ヘッド１００を示している。
なお、一般に吸着ヘッドと言えばその全体がゴムや軟質樹脂で形成された円盤形を呈した、いわゆる吸盤である（特開２００１−２０５５８６号公報等参照）。
しかしながら、上記したように被吸着体Ｗとして不定形状、軟質、重いといった特徴があるため、図９に示した吸着ヘッド１００では、帯テープ状のスポンジを接着剤で３層に張り合わせたうえで、この接着剤層がエンドレスを成す方向（円周方向）でリング形に形成した吸着パッド１０１と、この吸着パッド１０１におけるリング形の片側（図９の上側）をバックアップ的に支持するパッド支持体１０２とを有した構造となっている。
【０００４】
パッド支持体１０２には、吸着パッド１０１のリング形中央にできるセンター開口１０３内をエア吸引可能とするためのエア配管１０４が設けられており、このエア配管１０４を介して真空ポンプ等の吸着装置（図示略）と接続されていた。
このような吸着ヘッド１００であれば、吸着パッド１０１が被吸着体Ｗに当接することによってこの被吸着体Ｗの表面形状に馴染むように自在に変形するので、エア漏れが生じ難く、強力な吸引作用が得られるというものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
被吸着体Ｗが不定形状であるといっても、それがある程度、限られた範囲内でのバラツキであれば、上記した従来のスポンジ式吸着ヘッド１００でも十分な吸引作用を発揮し、特に問題は起こらないものであった。
しかしながら、最近のタイヤ製造事情からすれば、使用する合成ゴム種が多種多様化しており、それに伴ってこの合成ゴム（即ち、被吸着体Ｗ）の外形種としても多種多様に増加する傾向にある。
【０００６】
そのため、このような条件の下で図９に示したスポンジ式吸着ヘッド１００を長期にわたり使用すると、吸着パッド１０１の変形が何度も且つ激しく繰り返されるといったことが起こる。
おそらくはこのことが原因して、吸着パッド１０１を形成しているスポンジの接着剤層が局部的に劣化、剥離、亀裂等を起こすことになり、結果、エア漏れに繋がり、吸引作用の低下や吸着不能といった問題に至ることがあった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、被吸着体の外形などに影響されることなく、確実な吸引作用を発揮することができる吸着ヘッドと、この吸着ヘッドを使用することで被吸着体の確実な移載が可能となる移載装置とを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
すなわち、本発明に係る吸着ヘッド１は、中空リング状の吸着パッド３と、前記吸着パッド３の片側を支持し前記吸着パッド３のセンター開口１０内に開口する吸引孔１３を備えたパッド支持体４と、前記センター開口１０内に設けられた２つのストッパ部材１５，１６と、を有し、前記ストッパ部材１５，１６は、１つは形状がリング形であり、他の１つは形状が角ブロック状であって、前記吸着パッド３が被吸着体Ｗを吸着していないときに、リング形の前記ストッパ部材１５の外周が前記吸着パッド３の内周に接しかついずれの前記ストッパ部材１５，１６も前記センター開口１０内に収容されるように構成されている。
【０００８】
このようなエアバッグ式の吸着パッド３であれば、従来のスポンジ式吸着ヘッド１００よりも自由度の大きな変形が可能であり、被吸着体Ｗに対して当接する面が、被吸着体Ｗの外形に隙間無く馴染んで当接するようになる。これは、たとえ凹凸があるような場合でも同じである。
そのため、被吸着体Ｗとの間でエア漏れは生じないことになり、強力な吸引作用が得られることになる。
また、吸着パッド３における被吸着体Ｗへの当接面は、被吸着体Ｗの外形種が多い場合でも、それぞれの形状に簡単に、また何度でも対応して自在に変形することになるので、長期にわたる使用でもエア漏れなどに繋がるといったこともない。
【０００９】
そのうえ、被吸着体Ｗを開放した後は、吸着パッド３がその内圧を受けて瞬時にもとの形状に戻るため、直ちに次の作業に移ることができる。このことはライン中の連続作業などに適していることを意味する。
これらの構成を採用することで、構造的な簡潔化が図れると共に強い吸引作用が得られるものとなる。
このストッパ部材１５，１６を設けておくと、吸着パッド３を被吸着体Ｗへ当接させ、吸引を開始させたときに、吸着パッド３における肉厚方向の圧縮変形が制限されることになる。そのため、吸着状態とされた被吸着体Ｗが斜めに傾いたり、パッド支持体４にぶつかったりすることがなくなる。
【００１０】
吸着パッド３に対し、その内圧を可変にしておくのが好適である。
これにより、吸着パッド３の硬さを調節できるので、被吸着体Ｗの重さや形状、材質（柔軟性等）に対応させることができる。
吸着パッド３はタイヤチューブにより形成することができる。
これにより構造の簡潔化、製作コストの低廉化が図れる。
一方、本発明に係る移載装置は、本発明の吸着ヘッド１と、この吸着ヘッド１を被吸着体Ｗ）の移載箇所間で移動させるヘッド移動機構２０とを有したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１乃至図４は、本発明に係る吸着ヘッド１の第１実施形態を示しており、図５及び図６はこの第１実施形態の吸着ヘッド１を用いて構成した移載装置２を示している。
なお、吸着ヘッド１の大きさは、被吸着体Ｗの大きさや形状、或いは重さなどによって適宜決定すればよいものであるが、本第１実施形態では、被吸着体Ｗが乗用車用タイヤに用いる合成ゴムとしており、従って、図７に示した作業者Ｍとの比較から概ね推測される程度のものとしてある。
【００１２】
この吸着ヘッド１は、吸着パッド３とパッド支持体４とを有している。
吸着パッド３はエアバッグにより形成されている。
図例の吸着パッド３はリング形を呈したものとしてある。そのため、そのリング形状に沿った周方向内部でエンドレスの中空部６（即ち、エアバッグ）が形成され、この中空部６でエアを充満可能になっている。
そして、この中空部６に対するエアの出し入れをするため、リング形の周方向一部からリング形中央（径方向内方）のセンター開口１０へ向けてバルブ７が突出状に設けられたものとなっている。
【００１３】
このようなリング形を呈した吸着パッド３では、そのリング形の片側面としてセンター開口１０を取り囲むようになる円環状の面が、被吸着体Ｗに対して当接する面３ａとなる。
また、この吸着パッド３は、ゴムなどの弾性材によって形成するのが好適であり、これによって被吸着体Ｗに対して当接させる面３ａに適度の可撓性及び弾性を持たせることができるようになっている。
このような吸着パッド３は、タイヤチューブを利用して形成することができる。
【００１４】
パッド支持体４は、吸着パッド３におけるリング形の片側面（被吸着体Ｗに対して当接させる面３ａとは反対側の面）をバックアップ的に支持するものとして形成されている。
図例のパッド支持体４は円盤型をしたものとしてあり、吸着パッド３を支持する面は、この吸着パッド３の断面方向の外郭ラインに沿って円弧状の凹部面１２として形成されている。勿論、この凹部面１２は、バルブ７の対応位置を除き、全体としてエンドレスのリング形（周溝状）を呈している。
【００１５】
このパッド支持体４には、吸着パッド３におけるセンター開口１０の内部領域に対応してその肉厚を貫通する吸引孔１３が設けられており、この吸引孔１３を介してエア配管１４が設けられている。
そして、このエア配管１４を介して真空ポンプ等の吸引装置（図示略）と接続されている。
そのため、この吸引装置の作動によって吸着パッド３のセンター開口１０内からのエア吸引が可能となり、吸着パッド３が被吸着体Ｗに対して当接されている状態では、このセンター開口１０内で負圧を発生させて被吸着体Ｗに対する吸引作用を生起させるものである。
【００１６】
このパッド支持体４には、吸着パッド３のセンター開口１０内に二種のストッパ部材１５，１６が突出状に設けられている。
このうち一方のストッパ部材１５は、センター開口１０の開口周部に沿って位置付けられており、リング形に形成されている。
また他方のストッパ部材１６は、センター開口１０の中心部に位置付けられており、角ブロック状に形成されている。
これらストッパ部材１５，１６は、いずれも、金属や樹脂等によって形成されたものであって、被吸着体Ｗとの当接程度では変形しない剛性を有している。
【００１７】
なお、これらストッパ部材１５，１６がパッド支持体４から突出する寸法は互いに同等とされており、そのうえで、吸着パッド３がその中空部６にエア充填されて膨れているとき（被吸着体Ｗとの非当接時）には、この吸着パッド３を超えてまで突出することのないような寸法として形成されている。
このようなストッパ部材１５，１６が設けられているため、吸着パッド３を被吸着体Ｗへ当接させ且つ吸引を開始させたときに、吸着パッド３がその肉厚方向で圧縮変形するとしても、この圧縮量がストッパ部材１５，１６の突出量として制限されることになる。
【００１８】
そのため、被吸着体Ｗが斜めに傾いた吸着状態となったり、パッド支持体４にぶつかったりするといったことが防止されるものである。
なお、リング形を呈した方のストッパ部材１５は、吸着パッド３自体が膨らまされる場合にそのセンター開口１０が径小化する方向へ変形するのを防止する作用をも奏することになる。
そのため、センター開口１０の容量的及び開口形状的な確保ができるという利点もある。
【００１９】
このような構成の吸着ヘッド１では、吸着パッド３における被吸着体Ｗに対して当接する面３ａが、被吸着体Ｗの外形に隙間無く馴染んで当接するようになる。そのため、被吸着体Ｗとの間でエア漏れは生じないことになり、強力な吸引作用が得られることになる。
これは、被吸着体Ｗの表面に凹凸があるような場合でも同じである。また、図４に示すように被吸着体Ｗが台形状等に変形しており、その表面が傾斜面となっているような場合でも、この傾斜面に吸着パッド３がフレキシブルに変形しつつ馴染む作用を生起することから、上記作用に変わりはない。
【００２０】
なお、この図４に示すように吸着パッド３が顕著な変形をしている場合、吸着パッド３のセンター開口１０内に設けられたストッパ部材１５，１６が吸着パッド３の厚さ方向の圧縮方向及び径方向内方への変形を制限することから、被吸着体Ｗの吸着姿勢を安定的に保持できていることが判る。
また、吸着パッド３における被吸着体Ｗへの当接面３ａは、被吸着体Ｗの外形種が多い場合でも、それぞれの形状に簡単に、また何度でも対応して自在に変形することになるので、長期にわたる使用でもエア漏れなどに繋がるといったこともない。
【００２１】
図５及び図６から明らかなように、本発明に係る移載装置２は、本発明の吸着ヘッド１と、これを移動させるヘッド移動機構２０とを有したものである。
本実施形態において、ヘッド移動機構２０は多関節ロボットとしてあり、吸着ヘッド１を吊り下げているアーム２１を上下揺動させたり、このアーム２１の支持ポスト２２を傾動させたり、この支持ポスト２２を旋回台２３ごと回転させたりできるものとなっている。
これらの組み合わせ動作としてこのヘッド移動機構２０は、ターンテーブル２５上でパレット２６を介して多数の被吸着体Ｗを段積み状態にした荷体２７から、一つ一つ被吸着体Ｗを取り上げ、これを搬出コンベア２８へ移載するという作業が可能になっている。
【００２２】
なお、ターンテーブル２５上には例えばフォークリフトや荷体２７用のコンベア等で荷体２７が供給され、また空パレット２６が取り出されることになる。
ただ、このヘッド移動機構２０は、上記したような多関節ロボットとすることに限らず、要は、吸着ヘッド１を被吸着体Ｗの移載箇所間で移動させることができればよく、図示は省略するが、例えば上方のガイドレールに沿って前後方向や左右方向へ移動するオーバーヘッド移動台と、このオーバーヘッド移動台に対して昇降する昇降台とを有して、この昇降台に吸着ヘッド１が設けられるといった構造に置換することもできる。
【００２３】
図８は、本発明に係る吸着ヘッド１の第２実施形態を示している。
この第２実施形態の吸着ヘッド１が、上記した第１実施形態と最も異なるところは、吸着パッド３の内圧が可変になっている点にある。
すなわち、吸着パッド３に設けられたバルブ７に対し、延長配管３０を介して減圧弁３１が接続されており、この減圧弁３１を介してエア源３２と接続されたものとなっている。
そのため、吸着パッド３を硬めにしようと思えばエア源３２からのエア補給を行えるし、反対に吸着パッド３を軟らかめにしようと思えば減圧弁３１を開放操作してエア抜きを行えるものである。
【００２４】
このように必要に応じて吸着パッド３の硬軟度調節ができるので、被吸着体Ｗの重さや形状、材質（柔軟性等）に対し、更に柔軟に対応させることができることになる。もちろん減圧弁を使用せず一定圧での吸着も可能である。
ところで、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。
例えば、被吸着体Ｗは何ら限定されるものではない。
これに伴い、吸着パッド３の大きさなども適宜変更可能である。
【００２５】
吸着パッド３は、円形リング形とする他、角形リング形とすることも可能である。また、そもそもリング形にすることが限定されるものではなく、例えば図示は省略するがエアマット状に形成して、そのマット面を貫通する方向で１個又は複数個の吸引孔を設けるようにしたものとしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る吸着ヘッドでは、被吸着体の外形などに影響されることなく、確実な吸引作用を発揮することができる。
また、本発明に係る移載装置では、この吸着ヘッドを使用することで被吸着体の確実な移載が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図２に対応する断面図（側断面図）である。
【図２】 本発明に係る吸着ヘッドの第１実施形態を示した側面図である。
【図３】 図２のＡ−Ａ線矢視図である。
【図４】 第１実施形態の吸着ヘッドを用いて台形状に変形した被吸着体を吸着した状態を示した側断面図である。
【図５】 本発明に係る移載装置を示した平面図である。
【図６】 図５のＢ−Ｂ線拡大矢視図である。
【図７】 第１実施形態の吸着ヘッドにより被吸着体を吸着した状況を示した斜視図である。
【図８】 本発明に係る吸着ヘッドの第２実施形態を示した側断面図である。
【図９】 従来の吸着ヘッドを示した側断面図である。
【符号の説明】
１ 吸着ヘッド
３ 吸着パッド
４ パッド支持体
１０ センター開口
１５ ストッパ部材
１６ ストッパ部材
２０ ヘッド移動機構
Ｗ 被吸着体

Claims (4)

1. 中空リング状の吸着パッド（３）と、
   前記吸着パッド（３）の片側を支持し前記吸着パッド（３）のセンター開口（１０）内に開口する吸引孔（１３）を備えたパッド支持体（４）と、
   前記センター開口（１０）内に設けられた２つのストッパ部材（１５，１６）と、を有し、
   前記ストッパ部材（１５，１６）は、
   １つは形状がリング形であり、他の１つは形状が角ブロック状であって、
   前記吸着パッド（３）が被吸着体（Ｗ）を吸着していないときに、
   リング形の前記ストッパ部材（１５）の外周が前記吸着パッド（３）の内周に接しかついずれの前記ストッパ部材（１５，１６）も前記センター開口（１０）内に収容されるように構成された
   ことを特徴とする吸着ヘッド。
2. 前記吸着パッド（３）に対して内圧が可変になっている
   ことを特徴とする請求項１に記載の吸着ヘッド。
3. 前記吸着パッド（３）はタイヤチューブにより形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着ヘッド。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された吸着ヘッド（１）と、
   この吸着ヘッド（１）を被吸着体（Ｗ）の移載箇所間で移動させるヘッド移動機構（２０）と、を有している
   ことを特徴とする移載装置。

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