JP4043324B2 - 磁性体部分を有するワークの保持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ディスクブレーキのディスクパッドなどのように、磁性体部分を有するワークの取り扱いに適したワークの保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のディスクブレーキに使用するディスクパッドは、バックプレートに摩擦材を張付したものである。バックプレートは、通常は鋼鉄製が使用されている。摩擦材は、繊維材、充填材、結合材等を混合した粉末状原料を、加圧・加熱して成形される。ディスクブレーキは、このディスクパッドを金属製のディスクロータに圧接し、そのときの摩擦力によって、自動車の制動をする。
【０００３】
このようなディスクパッドは、上記のように鋼鉄製のバックプレートに摩擦材を張付する工程や、張付した後、摩擦面を研磨し、摩擦面の両側に傾斜面を形成し、塗装、刻印等の幾つかの工程を経由する。通常、ディスクパッドは、コンベアに載せられてこれらの加工工程を順次経由していく。
【０００４】
コンベア上に載せられたディスクパッド（ワーク）は、一定の方向を向いて搬送されるが、加工工程によっては別の方向に向きを変えたり、コンベア上から別のコンベアや加工場所に移動することがある。このような場合、従来からロボットアームでワークを保持し、持ち上げて移動させることが行われてきた。
【０００５】
このようなロボットアームのワーク保持部としては、たとえば、特開平８−１１０７７号（特許文献１）に開示されたエアーシリンダでワークを挟んで保持するというものがある。又は特開平７−１７１７８３号（特許文献２）のように、エアーシリンダに代えて電磁石を用いてワークを挟んで保持するというものがある。しかし、ディスクパッドの側面は、円弧状になっていたり、凹凸があるなど形状が多様であり、エアーシリンダーやこれに代わる電磁石等を用いて両側面を挟む構造では、挟みにくい。
【０００６】
そこで、ディスクパッドが鋼鉄製で、しかも平面部分の多いバックプレートを有しているのに着目し、電磁石による保持が考えられた。ワークを保持するときに、電磁石のコイルに通電して磁力でチャックし、移動後に通電を停止して磁力を消してアンチャックすることができる。このような電磁石を用いた保持装置としては、特開平７−２４７４３号（特許文献３）に記載のものが知られている。
【０００７】
図５は、特許文献３に記載のロボットアームのワーク保持部に電磁石を用いた場合の模式図である。ワーク１としてのディスクパッドは、鋼鉄製のバックプレート１ａに摩擦材１ｂを張り付けている。
【０００８】
把持部の主要部を構成する電磁石２は、鉄心２ａにコイル２ｂを巻いたもので、コイル２ｂには電源３とスイッチ４が接続されている。コイル２ｂの中心軸ａは、バックプレート１ａに対して垂直になっていて、電磁石２の一方の磁極でワーク１のバックップレート１ａの被保持面１ｃを吸着してワーク１を保持する構成となっている。
【０００９】
この電磁石２は図示しないロボットアームの先端に取り付けられていて、ロボットアームに設けられたボールジョイント等の回転中心Ｏを中心に半径Ｌの球面内を回動可能となっている。そして、ワーク１の被保持面１ｃと電磁石２の吸着面２ｃ（磁極の面）とを平行にして接近させ、磁力でワーク１を吸着し、通常のロボットアームの動きによって、ワーク１を所定の位置まで移動し、スイッチ４をオフにして消磁してアンチャックする。
【００１０】
しかし、上記の電磁石２を用いた方法では、バックプレート１ａの被保持面１ｃは基本的には平面であるが、突起物のあるものや、堀り込み部分のあるものもあり、電磁石２の磁極である吸着面１ｃの大きさの吸着平面を確保できず、ワークによっては、十分な吸着力を得られない場合がある。
【００１１】
また、ワーク１の被保持面１ｃも、ワークの種類により角度が異なり、ワーク１の被保持面１ｃに合わせて電磁石２の吸着面２ｃを平行にする必要がある。しかし、図５の電磁石２では、ロボットアームの回転中心Ｏ点を中心として回動して電磁石２の吸着面２ｃの向きを変更するので、電磁石２全体がワーク１から離れたところに移動してしまう。そのため、ロボットアームにより再度電磁石２の位置を修正しなければならない。さらに、ロボットアームの位置が変更されると、吸着面２ｃの角度も又変わるので、ロボットアームと電磁石２を繰り返し調整して目的の位置に移動しなければならず、調整に時間が掛かる。
【００１２】
これに対し、電磁石のコイルの中心軸ａをワークに対してほぼ平行に配置したマグネットハンドとして、特開２０００−２６３４８５号（特許文献４）が知られている。これは、２枚の鉄製の吸着板を対向配置し、下部を非磁性体の連結部材によって連結し、吸着板の中央間に電磁石を挟み、吸着板の下面に形成された逆Ｖ字の吸着面に、主として円筒形状のコアを吸着するものである。この構成において、逆Ｖ字の吸着面を平面とし、吸着板の先端面積を小さくすることで、ディスクパッドなどの平らな被保持面を吸着させることが可能となる。また、上下にスライド自在な爪や多数のピンを設けることで、多様な形状のワークを吸着可能としている。
【特許文献１】
特開平８−１１０７７号
【特許文献２】
特開平７−１７１７８３号
【特許文献３】
特開平７−２４７４３号
【特許文献４】
特開２０００−２６３４８５号
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献３，４に記載されたものは、ヒステリシスの関係から、電磁石への通電を停止しても、磁気は完全には消磁せずに残留磁気が残る。そのため、アンチャックできなかったり、遅れたりして、タクトタイムを短縮化することができない。
また、特許文献４に記載のものは、多様な形状のワークを吸着可能ではあるが、爪やピンは固定されていないので、ワークが吸着板の真下になければ、吸着できない。等の問題があった。
【００１４】
本発明は、このような問題の解決を図ったもので、磁性体部分を有するワークの保持装置であって、小さな面積で大きな吸着力が確保でき、ワークが吸着面の真下になくてもワークの被保持面に合わせて吸着面の角度を合わせることができ、しかも、電磁石の位置をほとんど移動しなくてよいワークの保持装置を提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の磁性体部分を有するワークの保持装置は、ワークの被保持面とほぼ平行な中心軸を有するコイルを備えた電磁石と、該電磁石の両極に固定された中間板と、該中間板に穿設された空気流路と、前記中間板に取り付けられ、先端面をワークの平らな被保持面と平行になるように取付位置を調整可能な磁性体の吸着板と、該吸着板に穿設された空気流路とを有し、前記吸着板の取付位置が変化しても前記中間板に穿設された空気流路と吸着板に穿設された空気流路とが常に接続されることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を、図面を用いて説明する。図１は、本発明のワークの保持装置１０（以下「保持装置」と略す）の概略構成を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。図２は、保持装置１０の要部斜視図である。これらの図において、ワーク１は、磁性体部分としての鋼鉄製のバックプレート１ａに摩擦材１ｂを貼付したもので、長手方向の１側面を下にして、バックプレート１ａと摩擦材１ｂのエッジで斜めに傾斜した状態で立って、搬送装置５の搬送面上に配列された状態で搬送されてくる。
【００１８】
保持装置１０は、電磁石１１の両端に鋼鉄などの強磁性体からなる中間板１２，１２を固定し、その外側に強磁性体の吸着板１３，１３を取り付けている。電磁石１１のコイル１１ａの中心軸ａは、ワーク１の被保持面１ｃとほぼ平行にしている。電磁石１１は、基部１４に固定され、基部１４は図示しないロボットアームに３次元の位置と向きとを変更可能に支持されている。電磁石１１には、図１に示すように電源３とスイッチ４が接続され、図示しないコンピュータ等によって制御される。
【００１９】
基部１４にはＵ字型の空気流路１４ａが形成され、Ｕ字の中央部にコンプレッサなどからの配管１５が接続される。基部１４の空気流路１４ａの先端は、中間板１２，１２に穿設された空気流路１２ａに接続される。中間板１２の空気流路１２ａは、吸着板１３，１３に形成された空気流路１３ａに接続され、空気流路１３ａは、吸着板１３の先端面１３ｂのほぼ中央に開口している。したがって、図示しないコンプレッサから配管１５を通して圧縮空気が送られると、吸着板１３の先端面１３ｂから圧縮空気が吹き出すようになっている。
【００２０】
図３は中間板１２の図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。ただし、図面が複雑になることから、後述する雌ネジ孔１２ｂは、（ｃ）にのみ記載し、（ａ），（ｂ）では省略している。
【００２１】
中間板１２はほぼ正方形の板で、電磁石１１の磁極に接着等により固定されている。そして、上面に開口する空気流路１２ａは、板の内部を通り、ほぼ中央で直角に曲がって正面に横長の穴となって開口している。また、一方の対角線上に一対の雌ネジ孔１２ｂが穿設されている。これは吸着板１３を固定するための雌ネジ孔である。
【００２２】
図４は吸着板１３の図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。ただし、図３と同じ理由から、後述する長孔１３ｃは、（ａ）にのみ記載し、（ｂ），（ｃ）では省略している。
【００２３】
吸着板１３は、下端の先端面１３ｂが傾斜面となった台形で、空気流路１３ａは、正面の中央やや上に開口し、板の内部を下方に進み、先端面１３ｂのほぼ中央に開口している。先端面１３ｂを傾斜面としたのは、ワーク１の形状の関係であり、ワーク１が別の形状であれば、先端面１３ｂの傾斜角度等も別のものとなる。
【００２４】
保持装置１０が図１（ｂ）に示すように搬送装置５の搬送面とほぼ平行になったとき、吸着板１３の先端面１３ｂが、傾斜しているワーク１の被保持面１ｃと平行になるように吸着板１３は中間板１２に固定される。そのために、吸着板１３には２つの円弧状の長孔１３ｃ，１３ｃが穿設されている。この長孔１３ｃにビスを通し、中間板１２の雌ネジ孔１２ｂに軽くねじ込み、先端面１３ｂがワーク１の被保持面１ｃと平行になるようにして、ビスを締め付ける。吸着板１３がこのように中間板１２に対して調整可能になっているので、中間板１２の空気流路１２の端部が横長の穴となって、吸着板１３がどの位置で固定されても空気流路１２ａ，１３ａが接続されるようにしている。
【００２５】
本発明の保持装置１０では、このように先端面１３ｂの角度を吸着板１３の取付角度として調整可能である。吸着板１３の回動中心は長孔１３ｃ，１３ｃの中間にあり、これはワーク１のすぐ近くにあるので、吸着板１３の取り付け位置を変えるだけで先端面１３ｂを、多様な形状をしたワークの被保持面１ｃに合わせて平行にすることができる。その際、保持装置１０全体は移動しなくてよいか、僅かに移動するだけでよい。そのため、先端面１３ｂの位置の調整が非常に簡単にできるようになった。
【００２６】
吸着板１３の位置決めがされると、ロボットアームは保持装置１０を移動して図１（ｂ）に示すようにワーク１に近づけ、スイッチ４をオンにして吸着板１３を磁化し、先端面１３ｂがワーク１を磁力で吸着する。先端面１３ｂは比較的小面積なので、この面積分の平らな面を被保持面１ｃ上に画定するのは容易である。また、吸着板１３は電磁石１１のＮ，Ｓ両極に固定されているので、ワーク１は電磁石１１のＮ，Ｓ両極で吸着されることになり一方の磁極で吸着するのと比べて強力に吸着できる。また、２つの吸着板１３は離れているので、ワーク１は２カ所で保持されることになり、捻りや回転モーメントに対して強くなり、安定した保持ができる。
【００２７】
ワーク１を吸着した保持装置１０は、ロボットアームにより立体空間内を移動し、予め決められた所定の位置に運ばれる。ワーク１も保持装置１０と共に移動し、次の工程の所定位置へと搬送される。こうしてワーク１が所定の位置に移動したら、スイッチ４をオフにする。これによってコイル１１ａへの通電が絶たれ、電磁石１１は消磁するが、残留磁気によりワーク１のアンチャックがうまく行かない。そこで、スイッチ４をオフにした後、配管１５を通じて高圧のエアーを空気流路１４ａに送り込み、これを空気流路１２ａ、空気流路１３ａを経由して先端面１３ｂの開口から勢いよく吹き出す。この吹き出し圧によってワーク１を先端面１３ｂから離反させ、アンチャックを補助する。ワーク１は確実にアンチャックされ、タクトタイムを短くすることができる。
【００２８】
上記実施例では、電磁石１１に直接吸着板１３を取り付けてもよい。しかし、吸着板１３がその取付位置をワーク１の形状に合わせて変更するので、基部１４側の空気流路１４ａと、吸着板１３側の空気流路１３ａとの接続構造が複雑になる。そこで、この実施例では電磁石１１に中間板１２を固定し、これに吸着板１３を摺動自在に接続している。したがって、基部の空気流路１４ａと吸着板１３の空気流路１３ａとをフレキシブルな管路等で接続する構成とすれば、中間板１２は省略してもよい。
【００２９】
また、この実施例では、離反手段として空気流路１２ａ，１３ａを設け、高圧のエアーを吹き出してアンチャックの補助をしたが、離反手段として、吸着板１３の先端など適当な場所にソレノイドやエアーシリンダ等を取り付け、コイルへの通電を停止したときソレノイドやエアーシリンダを作動させてアンチャックを補助するようにしてもよい。その場合、中間板１２，１２を省略して電磁石１１の両極に直接吸着板１３，１３を取り付けることができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明によれば、ワークの被保持面とほぼ平行な中心軸を有するコイルを備えた電磁石と、該電磁石の両極に設けられ両先端面にワークの平らな被保持面を吸着可能な磁性体の吸着板とを有するので、小さな吸着面積で大きな保持力を得ることができ、安定してワークを保持できるようになった。
【００３１】
また、上記吸着板が電磁石への固定位置を調整可能な構成なので、吸着面の角度を変更しても電磁石の位置をほとんど移動しなくてよくなり、吸着面の調整が容易にできるようになる。また、ワークの位置も吸着面の真下に限定されることがない。
【００３２】
ワークのアンチャックを補助する離反手段を設ければ、アンチャックが確実で容易にできるようになり、タクトタイムを短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワークの保持装置の概略構成を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】ワークの保持装置の要部斜視図である。
【図３】中間板の図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図４】吸着板の図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。
【図５】ロボットアームのワーク保持部に電磁石を用いた場合の模式図である。
【符号の説明】
ａ （コイルの）中心軸
１ ワーク
１１ 電磁石
１１ａ コイル
１２ 中間板
１２ａ 空気流路
１３ 吸着板
１３ａ 空気流路

Claims (1)

1. ワークの被保持面とほぼ平行な中心軸を有するコイルを備えた電磁石と、該電磁石の両極に固定された磁性体の中間板と、該中間板に穿設された空気流路と、前記中間板に取り付けられ、先端面をワークの平らな被保持面と平行になるように取付位置を調整可能な磁性体の吸着板と、該吸着板に穿設されて前記先端面に開口する空気流路とを有し、前記吸着板の取付位置が変化しても前記中間板に穿設された空気流路と吸着板に穿設された空気流路とが常に接続されることを特徴とする磁性体部分を有するワークの保持装置。

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