JP4095978B2

JP4095978B2 - 吸着保持装置

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Publication number: JP4095978B2
Application number: JP2004120373A
Authority: JP
Inventors: 稔山崎; 節男中村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2021-12-12
Also published as: JP2004202690A

Description

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を備える吸着保持装置に関し、特に板状ワーク等の搬送および保持に際して吸着すべきワークの形状に応じて吸着パッドの角度が変化する吸着保持装置に関するものである。

従来から負圧吸引力を利用した吸着パッドを備えた吸着保持装置は提案されている（特許文献１参照）。

これは、ホルダ内に、真空感知室と大気圧室およびパッド吸着室とに隔離形成するスプールを配置し、ワークが存在しないにもかかわらず吸着パッドを吸引動作させたとき、真空感知室の負圧によってスプールを上昇させ、真空感知室とパッド吸着室とを連通している連通孔を遮断してパッド吸着室には真空吸引力が作用しないようにしている。この構成により、吸着パッドそのものにワークの有無を検知する機能をもたせ、ワークが存在しない場合には吸着パッド自体が自律的に吸引動作を停止するようにしたものである。
特開２０００−７９５８９号公報

しかしながら、上記従来例では、吸着パッドそのものが支持ロッド先端のホルダに一体的に固定されているため、吸着パッドに正対する平面を備えるワークは確実に吸着するものの吸着パッドに対して傾斜した面を備えるワークを吸着することができず、また、無理に吸着させた場合にはワークの姿勢を変化させ、ワーク投入位置の受けゲージ等に精度よく投入できない不具合があった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、吸着パッドに対して傾斜した面を備えるワークを姿勢変化させることなく確実に吸着保持可能な吸着保持装置を提供することを目的とする。

本発明は、円筒体内に摺動自在に内蔵したピストンの一方にシリンダ室を形成すると共
に他方に前記ピストンをシリンダ室側に付勢する弾性体を備えたシリンダ装置と、前記円筒体と同軸上に配置した球状のコマと、前記円筒体の軸心に直交し、前記コマの中心を含む面に近接したコマの球面の環状部分に球面接触する球面座を備えて、円筒体に固定した固定の球面ガイドと、前記固定の球面ガイドに対して前記直交面を挟んで対抗するコマの球面の環状部分に球面接触する球面座を備えて、前記シリンダ装置のピストンにより固定の球面ガイドに対して接近離脱方向に移動可能に円筒体に保持された可動の球面ガイドと、からなる揺動拘束手段を備え、負圧を導入することによりワークを吸着する吸着パッドを前記固定の球面ガイドの環状の球面座より外方に露出する前記コマ部分に固定して保持させると共に、前記円筒体を支持部材に保持させて構成され、前記吸着パッドへの空圧源からの負圧導入時には、前記弾性体によりピストンを介して可動の球面ガイドを固定の球面ガイドに接近する方向に付勢して両球面ガイドの球面座により球状のコマの揺動を拘束する拘束状態とし、前記シリンダ装置のシリンダ室への前記空圧源からの圧縮空気導入時には、ピストンにより可動の球面ガイドを固定の球面ガイドから離反する方向に前記弾性体に抗して移動させて球状のコマの揺動を許容する拘束解除状態とすることを特徴とする。

したがって、本発明では、支持部材に対して揺動可能に保持され、ワークへの接触時にワーク形状に追従して揺動する吸着パッドと、ワークに接触した吸着パッドを吸着作動させる吸着作動手段と、吸着作動手段の作動時に前記吸着パッドの揺動を拘束する拘束手段とを備えるため、吸着パッドをワーク形状に倣って揺動した揺動位置に拘束・保持でき、ワーク姿勢を治具台等にセットされた姿勢そのままに搬送でき、移載できる。したがって、ワークの形状を問わずに搬送、移載が可能である。

以下、本発明の吸着保持装置を一実施形態に基づいて説明する。図１〜図５は、本発明を適用した吸着保持装置の第１実施形態を示し、図１は出限状態の吸着保持装置を示す正面図、図２は戻り限状態の吸着保持装置を示す正面図、図３は吸着保持装置の拘束手段の断面図、図４はロック手段および空圧回路を示す図、図５はロック手段および空圧回路の作動状態を示す図である。

図１において、吸着保持装置１は、スライド軸５を伸縮自在にガイドし且つスライド軸５をロック可能なロック機構１０を内蔵するスライドガイド６と、スライドガイド６を貫通するスライド軸５の先端に取付けた揺動拘束機構４０と、揺動拘束機構４０に保持された吸着パッド３とを備える。吸着パッド３にはホース１８を介して後述する空圧回路８から負圧若しくは圧縮空気が供給可能であり、前記ロック機構１０および揺動拘束機構４０にはホース１９を介して後述する空圧回路８から負圧若しくは圧縮空気が供給可能である。スライドガイド６のガイドチューブ１１の揺動拘束機構４０側の端部は段付１１Ａを介して小径化され、ブラケット２のプレート２Ａに設けた穴２Ｂに小径化部分が挿入され、挿入端にナット１１Ｂをねじ込んでブラケット２に固定されている。

スライド軸５にはコイル状のスプリング７を周囲に配置し、コイルスプリング７は揺動拘束機構４０および吸着パッド３を進出方向に付勢している。図１はスプリング７により進出方向に付勢されてスライド軸５の上端のストッパ５Ａがスライドガイド６の上端に当接した吸着パッド３の出限状態を示し、図２はスライド軸５がスプリング７に抗して後退位置に移動された吸着パッド３の戻り限状態を示している。

前記揺動拘束機構４０は、図３に示すように、吸着パッド３に固定した球状のコマ４１と、コマ４１を吸着パッド３側から支持する固定の球面ガイド４２と、球面ガイド４２とは逆側からコマ４１を支持する可動の球面ガイド４３とを備える。可動の球面ガイド４３はスプリング４４によりコマ４１側に付勢され、スプリング４４に対抗してコマ４１からの離反方向に作動するシリンダ４５を備える。

前記コマ４１は、吸着パッド３の背面にボルト３Ａを介して固定され、吸着パッド３内に負圧を導入する通路４１Ａを中央部に貫通させて備える。コマ４１の外周は球面に形成され、前記固定と可動の球面ガイド４２、４３に支持されている。可動の球面ガイド４３がスプリング４４により付勢されている状態では、両球面ガイド４２、４３にロックされて吸着パッド３の揺動移動を拘束する。また、可動の球面ガイド４２、４３がシリンダ４５により離反方向に付勢されている状態では、両球面ガイド４２、４３間での移動が許容されて吸着パッド３の揺動を許容する。

前記シリンダ４５は吸着パッド３側で、前記固定の球面ガイド４２を外周ネジ４２Ａにより固定保持し、可動の球面ガイド４３を内周穴４５Ａに軸方向移動可能に支持する。またスライド軸５側は、円筒体４５Ｂに形成され、その開口端はスライド軸５に連結された端蓋４６により閉塞している。円筒体４５Ｂの内周には、リング状のピストン４７が摺動可能に挿入され、ピストン４７の内周には端蓋４６に摺動状態で嵌合するボス４７Ａを形成している。ピストン４７の内周側と前記可動の球面ガイド４３とは、球面ガイド４３から軸方向に伸びる円筒部材４３Ａを介して連結され、ピストン４７と球面ガイド４３とは一体に移動する。

前記円筒部材４３Ａは、円筒体４５Ｂから内方に延びるフランジ４５Ｃの先端に摺動自在に嵌合し、円筒体４５Ｂおよびフランジ４５Ｃと、円筒部材４３Ａおよびピストン４７とでシリンダ室４５Ｄを形成する。ピストン４７と端蓋４６との間には前記スプリング４４が介挿され、スプリング４４はピストン４７を吸着パッド３側に付勢している。端蓋４６に軸方向に設けた穴４６Ａは、ピストン４７および円筒部材４３Ａの内周、前記コマ４１の通路４１Ａを介して、スライド軸５の貫通孔５Ｂと吸着パッド３内とを連通させている。また、前記穴４６Ａは、スライド軸５内に形成された貫通孔５Ｂおよび貫通孔５Ｂに連結されるホース１８を介して空圧回路８へ接続している。

揺動拘束機構４０は、シリンダ室４５Ｄに孔４５Ｅを介して、前記ロック機構１０と同期して後述する空圧回路１９等から作動流体が導入される。シリンダ室４５Ｄに作動流体が導入されていないときには、スプリング４４の付勢力がピストン４７、円筒部材４３Ａを介して可動の球面ガイド４３に作用する。この場合には、固定の球面ガイド４２との間でコマ４１をロック保持し、吸着パッド３は揺動移動を拘束され、その揺動位置が保持された拘束状態となる。また、シリンダ室４５Ｄに作動流体を導入したときには、作動流体によりスプリング４４に対抗してピストン４７を吸着パッド３と反対側に付勢し、円筒部材４３Ａを介して可動の球面ガイド４３を固定の球面ガイド４２から遠ざける。この場合には、コマ４１の回動が許容され、吸着パッド３は、例えば、図示の断面位置、２点線位置等に首振り方向に揺動が可能な保持解除状態となる。

前記吸着パッド３は、また、コマ４１に固定される基部３Ｂ側に比較してリング状となった先端３Ｃ側が軟らかい素材が使用され、吸着時に相手であるパネル等のワークをキズ付けないようにしている。この吸着パッド３は、その素材に一般的にオイルシールやオーリング等に用いられる耐油性のポリマーゴムであるニトリルゴム（ＮＢＲ）を用いる。得られる硬度が基部３Ｂ側と先端３Ｃ側とで相違するように、ポリマーベースに含有カーボンの質・量をパッドの先端３Ｃ側と基端３Ｂ側とで相違させて、両者を一体として加硫成形する。加硫成形工程においては先端３Ｃ側と基端３Ｂ側とが同一系統のポリマーであるため、容易に化学的に結合し一体となる。このようにして、吸着パッド３は先端３Ｃ側で柔軟性が高く、基端３Ｂ側で剛性の高い性質を持つものとなる。

なお、吸着パッド３の材質としては、上記ものに限定されるものではなく、他のゴム材料で形成してもよく、必要とする硬さが先端３Ｃ側と基端３Ｂ側とで異ならせることができればよい。その吸着パッド３の硬度としては、プラスチックやゴム材料に用いられるスプリング式硬さ試験機「デュロメータ」に基づくデュロメータ硬度ＨＤＡによれば、先端側で「４０〜５０」、それ以外の基端側を含む各部分で「６０〜７０」の硬度のものが望ましい。

次に、図４により吸着パッド３のスライドガイド６および空圧回路８の詳細を説明する。図４に示すスライドガイド６は、取付けブラケット２の先端のプレート２Ａに対して、取付けフランジ６Ａにより固定される点で、図１および図２に示す取付け方法とは若干相違しているが機能的には図１および図２に示すものと同等である。前記スライドガイド６には、スライド軸５を摺動可能に保持するガイドチューブ１１と、ガイドチューブ１１周囲に嵌合してガイドチューブ１１回りに筒状の空間を形成するシリンダ１２とが設けられる。ガイドチューブ１１とシリンダ１２との間の筒状空間内には、ガイドチューブ１１外周面およびシリンダ１２内周面に摺動自在に嵌合して一方を空圧回路８からのホース１９が連結されるシリンダ室１３に形成するロックスリーブ１４が挿入される。また、ロックスリーブ１４とシリンダ１２とに着座してロックスリーブ１４をシリンダ室１３側に後退させるスプリング１５が挿入される。

前記ロックスリーブ１４の内周面には、スプリング１５側から軸方向に離れるにつれて径が増加するテーパ状のロック面１４Ａを形成している。ロックスリーブ１４がスプリング１５の付勢力によりシリンダ室１３側の後退位置にあるとき、ロックスリーブ１４のロック面１４Ａの小径部分に対面して、ガイドチューブ１１の内外面を貫通する貫通穴を配置している。貫通穴には前記ロック面１４Ａに接触する球体１６が挿入されている。球体１６の内周側はブレーキシュー１７を介してスライド軸５と接触するようになっている。これらシリンダ１２、ロックスリーブ１４、スプリング１５、球体１６、および、ブレーキシュー１７は、ロック機構（ロック手段）１０を構成する。なお、スプリング１５を収容する空間は小穴を介して大気へ開放されている。

ロック機構１０は、ロック解除手段として機能するシリンダ室１３に圧縮空気が供給されない場合には、ロックスリーブ１４がスプリング１５の付勢力によりシリンダ室１３側の後退位置に位置する。この後退位置では、テーパ状のロック面１４Ａにより球体１６を半径方向内方に押圧してブレーキシュー１７をスライド軸５に押圧してスライド軸５の摺動移動を拘束する。

前記シリンダ室１３に流体が供給された場合には、ロックスリーブ１４はスプリング１５の付勢力に抗してシリンダ室１３側とは反対の前進位置に移動する。この前進位置では、テーパ状のロック面１４Ａを球体１６から後退させて球体１６の半径方向外方への移動を許容し、ブレーキシュー１７のスライド軸５への押圧を解除してスライド軸５の摺動移動を可能とする。

前記空圧回路８は、フィルタ２１、圧力調整弁２２、第１の電磁弁２３、第２の電磁弁２４、エジェクタ２５、および、ベンチュリ２６等を備える。第１の電磁弁２３は第１の切換え位置で、空圧源２０よりの圧縮空気を共通の空圧回路１９Ａから並列に接続された各シリンダ室１３および揺動拘束機構４０のシリンダ室４５Ｄに供給すると共に第２の電磁弁２４へ通じる通路を大気開放する。第１の電磁弁２３は、また、ソレノイドが作動した第２の切換え位置では、空圧源２０よりの圧縮空気を第２の電磁弁２４に供給すると共に各シリンダ１３を共通の空圧回路１９Ａを経由して大気開放する。

第２の電磁弁２４は、第１の切換え位置で、第１の電磁弁２３を経由した圧縮空気をエジェクタ２５経由で共通の空圧回路１８Ａから並列に接続された吸着パッド３へ供給する。また、ソレノイドが作動した第２の切換え位置では、ベンチュリ２６に圧縮空気を供給してベンチュリ作用によって負圧を発生させ、この負圧を共通の空圧回路１８Ａから並列接続の吸着パッド３へ供給する。前記エジェクタ２５は、所定量の空気が吸着パッド３へ供給された場合に、その供給を停止するよう機能する。

第１、２の電磁弁２３、２４は、第１の電磁弁２３が第１の切換え位置にある場合には、ロック機構１０（および、揺動拘束機構４０）の作動を解除して吸着パッド３はスライド軸５と共に進退可能（および、吸着パッド３を揺動可能）とする。第１の電磁弁が２３第２の切換え位置に切換えられると、ロック機構１０が作動して吸着パッド３の進退移動および揺動移動を拘束する一方、第２の電磁弁２４の切換え位置に応じて吸着パッド３に正圧もしくは負圧を供給するように作動する。前記第２の電磁弁２４とベンチュリ２６とは吸着作動手段として機能する。

図５は、吸着パッド３がワークに接触した状態において、第１、２の電磁弁２３、２４が共に第２の切換え位置に切換わった際の作動状態を示す。ロック機構１０のロックスリーブ１４はシリンダ室１３内が大気開放されるため、スライド軸５の移動を拘束するロック状態となる（および、揺動拘束機構４０は、吸着パッド３の揺動を拘束するロック状態となる）。空圧源２０よりの圧縮空気は第１、第２電磁弁２３、２４を介してベンチュリ２６に供給され、発生した負圧を各吸着パッド３に供給するようにしている。

以上の構成の吸着保持装置１の作動を、車両組立工程においてワークとしてのルーフ組立体Ｒをボデーメイン組立ラインに搬送するために上記した吸着保持装置１を複数用いて構成した図６〜図９に示すロボットハンドＨの作動とともに、以下に説明する。

図６〜図８では、ロボットアームＭに連結される梯子状のベースＨＢが示され、ベースＨＢの周囲の６ヶ所にブラケット２が固定され、各ブラケット２には本実施の態様に構成した吸着保持装置１をスライド軸５を上下方向に配置して取付けている。

前記各吸着保持装置１においては、ワークを吸着保持するに先立ち、ロック機構１０および揺動拘束機構４０に作動流体としての圧縮空気を供給する。ロック機構１０は解除され、スライド軸５がスプリング７により先端位置に保持される。揺動拘束機構４０はシリンダ室４５Ｄに圧縮空気が供給されることによりピストン４７がスプリング４４に抗して移動し、可動の球面ガイド４３はコマ４１の球面に緩く接触するかコマ４１の球面から若干離反する。コマ４１は両球面ガイド４２、４３の間で回転摺動可能な拘束解除状態となる。

この状態において、ロボットハンドＨによりブラケット２を移動して吸着パッド３をワークに対面させ、次いで、吸着パッド３の先端側をワークに接触させる。この先端３Ｃ側は、柔軟性が高く軟らかい硬さに形成されているため、ワークへの接触時にワークに凹みや傷を付けることが防止される。

ワークに接触した吸着パッド３は拘束解除状態となっているため、ワークの接触面の傾斜に追従して揺動し、リング状となった先端３Ｃ側の全周がワークに接触する。続いて、他の吸着パッド３の先端３Ｃ側のリング状部分全周がワークに接触するまで、ブラケット２がワーク側に移動され、この移動はスプリング７を撓ませてスライド軸５がスライドガイド６との接触位置を移動させることで吸収される。

全ての吸着パッド３がワークに接触した段階で、ロック機構１０および揺動拘束機構４０への作動流体の供給を停止して大気圧とする。スライドガイド６はロック機構１０を作動させてスライド軸５の移動をロックし、揺動拘束機構４０はピストン４７がスプリング４４に付勢され、可動の球面ガイド４３が固定の球面ガイド４２の方向にスプリング４４により付勢される。コマ４１の回動は拘束され、吸着パッド３はワーク表面に先端側リング状の先端３Ｃ部を接触させた拘束状態に維持される。

次いで、吸着パッド３に、スライド軸５の貫通孔５Ｂ、端蓋４６の穴４６Ａ、ピストン４７および円筒部材４３Ａの内周、コマ４１の通路４１Ａを介して負圧を導入すると、ワークは吸着パッド３に吸着されて搬送可能となる。

吸着パッド３の先端３Ｃ側のリング状部分がワーク形状に倣って揺動した揺動位置に保持され、吸着パッド３のスライド位置もワーク形状に倣ってスライド軸５がスライドした位置にロック機構１０によりロックされている。ワーク姿勢は、治具台等にセットされた姿勢そのままに搬送され、移載される。吸着パッド３の先端３Ｃ側のリング状部分は、軟らかく柔軟に形成されているため、ワークへの当接時にも、ワークに凹みや傷を付けることを防止できる。

図６〜図８は、ルーフ組立体Ｒを保持した状態を示している。このルーフ組立体Ｒは、ワゴンタイプの車両に適用されるものであり、前後方向寸法が大きく、しかも、上面の曲率が比較的小さいものが示されている。このルーフ組立体Ｒを保持する吸着保持装置１は、各吸着パッド３がルーフ組立体Ｒの表面に倣って揺動して吸着パッド３の先端３Ｃ側の全面が無理なく接触した状態で保持状態に維持され、また、スライド軸５はルーフ組立体Ｒの表面形状に倣って移動された伸縮位置においてロック機構１０にロックされている。

図９は、ボデーメイン組立ラインにおいて、上記した図６〜図８で示すルーフ組立体Ｒが搬送され、ボデーサイド組立体ＢＳにセットされた状態を示し、ボデーサイド組立体ＢＳのフランジＢＳＦ上にルーフ組立体ＲのフランジＲＦを重ね合わせて両フランジＢＳＦ、ＲＦ同士をスポット等により溶接して固定する。この溶接に先立ち、ルーフ組立体Ｒはボデーサイド組立体ＢＳに対して位置決めする必要がある。この位置決め方法としては、両組立体Ｒ、ＢＳのフランジＢＳＦ、ＲＦ同士を下部から位置決めゲージで行うことも考えられるが、フランジＢＳＦ、ＲＦ同士はスポット溶接ガンにより溶接される部分であり、溶接ガンと干渉する位置決めゲージは利用できない。しかしながら、本実施態様の吸着保持装置１を備えるロボットハンドＨでは、ルーフ組立体Ｒの吸着保持状態のまま、ロボットアームＭによる位置決め機能によってロボットハンドＨを位置決めすることができる。

図１０〜図１２では、同じロボットハンドＨに、図６〜図９とは異なるルーフ組立体Ｒを、同じく６ヶ所に配置した本実施の態様に構成した吸着保持装置１により保持した状態を示している。このルーフ組立体Ｒは、セダンタイプの車両に適用されるものであり、前後方向寸法が小さく、しかも、上面の曲率が比較的大きいものが示されている。このルーフ組立体Ｒを保持する吸着保持装置１は、前方の４ヶ所の各吸着パッド３がルーフ組立体Ｒの表面に倣って揺動して吸着パッド３の先端３Ｃ側の全面が無理なく接触した状態で保持状態に維持され、また、スライド軸５はルーフ組立体Ｒの表面形状に倣って移動された伸縮位置においてロック機構１０にロックされている。

このように、ワークの大きさや曲率が相違しても、ワークの表面に沿って吸着パッド３が揺動し、ワークの表面形状に倣ってスライド軸５がスライド移動し、各状態で吸着パッド３は揺動位置に保持され、スライド軸５はロック機構１０によりスライド位置でロックされるため、ワークの形状を問わずに搬送、移載が可能である。また、吸着パッド３の先端３Ｃ側のリング状部分が軟らかい柔軟性のあるものに形成しているため、ワークに凹みや傷を付けることもない。

図１３では、特願平９−２３２９７８号（特開平１０−２３６３５２号）で提案した車体のボデーサイド組立・搬送に適用する吸着保持装置に係わるものである。

この組立方法は、搬送装置Ｔにより移動する移動体ＴＳ上に設けた位置決め手段Ｇ１〜Ｇ３によりサイドシルの下端を位置決め支持し、ルーフレール側は位置決め手段Ｇ４、Ｇ５により保持し、ボデーサイドＢＳを起立させた状態で搬送する。搬送の各工程において、フロントインナ、ホイールハウス、リヤピラーインナ等が装着され、溶接ロボットによる溶接等により固定される。

移動体ＴＳ上に位置決めされたボデーサイドＢＳは、サイドシルおよびフロントドアオープニングの各フランジは各位置決め手段Ｇ１〜Ｇ５の図示しない鋸歯状の位置決め部材により、種類の相違するボデーサイドＢＳにも対応するよう汎用化されている。また、位置決め手段Ｇ３に、フェンダパネルＦＰに吸着パッド３が当接しフェンダパネルＦＰを吸着して位置決めする吸着保持装置１がフェンダパネルＦＰと交差して配置され、ブラケットＢＲを介して固定されている。

吸着保持装置１は、吸着パッド３をスライド軸５と共にスプリング７により伸長させ、揺動拘束機構４０によって吸着パッド３の先端３Ｃ全周をフェンダパネルＦＰ表面に接触させ、接触した段階でロック機構１０および揺動拘束機構４０への作動流体の供給を停止して大気圧とする。スライドガイド６はロック機構１０を作動させてスライド軸５の移動をロックし、揺動拘束機構４０は吸着パッド３の揺動を規制する保持状態に維持される。

この状態のボデーサイドＢＳは、各位置決め手段Ｇ１〜Ｇ５により起立された状態で位置決めされ、吸着保持装置１によりフェンダパネルＦＰが振れ止めされた状態で位置決めされる。フェンダパネルＦＰは、車種が相違すれば形状も表面の曲率も相違する。吸着保持装置１は車種が相違する場合においても、その相違する形状および表面の曲率に沿って吸着パッド３を進退および揺動させて、フェンダ表面を吸着パッド３により吸着保持し、その振れを止めることができる。

以上説明したボデーサイドＢＳの組立方法において、フェンダの振れ止め、位置決めに吸着保持装置１を適用する場合について説明しているが、図示しないが、他の部位、例えば、ルーフレール側の位置決め部分Ｇ４、Ｇ５に対して吸着保持装置１を適用することもできる。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）支持部材としての取付けブラケット２等に対して揺動可能に保持され、ワークへの接触時にワーク形状に追従して揺動する吸着パッド３と、ワークに接触した吸着パッド３を吸着作動させる吸着作動手段としての空圧回路８と、吸着作動手段としての空圧回路８の作動時に前記吸着パッド３の揺動を拘束する拘束手段４０とを備えるため、吸着パッド３をワーク形状に倣って揺動した揺動位置に拘束・保持でき、ワーク姿勢を治具台等にセットされた姿勢そのままに搬送でき、移載できる。したがって、ワークの形状を問わずに搬送、移載が可能である。

（イ）拘束手段４０として、球体状のコマ４１とコマ４１を収容保持する球面ガイド４２、４３とを備え、いずれか一方の部材４１〜４３を吸着パッド３に固定するとともに他方の部材４１〜４３を支持部材２に固定し、コマ４１と球面ガイド４２、４３との接触状態を変化させることにより両者間の相対的な揺動移動を許容または拘束するよう構成している。具体的には、球面ガイド４２、４３を、固定の球面ガイド４２と可動の球面ガイド４３として両者により前記コマ４１を収容保持し、可動の球面ガイド４３を固定の球面ガイド４２から離間移動させて両者間の相対的な揺動移動を許容し、可動の球面ガイド４３を固定の球面ガイド４２に接近移動させて両者間の相対的な揺動移動を拘束するよう構成した。このため、拘束方向の付勢力としてスプリング４４等を利用することができ、また、許容方向への移動手段として外部から制御可能なアクチュエータ４５、４７等を利用することができる。

（ウ）支持部材として、吸着パッド３とともに拘束手段４０を所定の範囲だけ進退移動可能に保持するスライド軸５と、前記所定の範囲内で前進位置方向へ付勢する付勢手段７と、前記吸着作動手段８の作動時に前記吸着パット３の進退移動を拘束するロック手段１０とから構成したため、一度ワークを吸着した後は、ワークの位置が持ち上げ時の反動や搬送時の振動によっても移動せず吸着姿勢が保持され、ワークの損傷を防止できる。しかも、吸着したワークの吸着位置が移動しないため、ワークの移載、治具内セット時にワークの位置決め精度の向上が図れる。

（エ）ロック手段１０として、第１位置でスライド軸５を外周から拘束し、第２位置でこの拘束を解除するロックスリーブ１４と、ロックスリーブ１４を第１位置に付勢するスプリング１５と、ロックスリーブ１４をスプリング１５に対抗して第２位置に移動させるロック解除手段１３とから構成したため、吸着パッド３を保持するスライド軸５は圧縮空気などの外部動力が供給されない場合にロック機構１０により移動を阻止するものであるため、吸着パッド３の吸着のための作動タイミングと、ロック解除手段１３の作動タイミングとがずれており、空圧源８からの動力を有効に利用できる。

（オ）吸着保持装置１の複数個を並列に配置することにより、夫々の吸着パッド３によりワークを吸着するとき各々の吸着パッド３は各々が対向するワークの形状に応じた進退位置に位置されており、この状態で夫々ロック手段１０により進退しないよう拘束されるため、ワークの搬送時、受け治具への移載時、治具からの抜き出し時のいずれの場合にもワーク姿勢が変化しないため、治具類との干渉による破損が防止でき、しかも、その位置決め精度も向上できる。

さらに、各々の吸着パッド３がワークの形状に応じた進退位置に拘束されるため、供給されるワーク形状を限定せずに吸着保持できて様々なワーク形状に対応可能であり、近年のＦＭＳ化設備などの汎用化設備に応用でき、従来の様に各車種に応じた専用の保持装置を車種数の分だけ準備して高価なハンドチェンジ用部品を取付けて車種対応する様な設備投資が不要になる。

（カ）吸着保持装置１を、起立して搬送装置Ｔに保持されるワークに対して交差方向からワークを吸着保持するよう配置することにより、ワークの形状や表面の曲率が変化しても、対応して吸着パッド３のスライド位置および揺動位置が変更されて位置決め保持し、ワークの振れを確実に抑制できる。

本発明の第１の実施の態様を示す吸着保持装置を示す正面図。図１における戻り限状態の吸着保持装置を示す正面図。吸着パッドの揺動拘束機構の断面図。図１に示すロック手段および空圧回路を示す図。図４の作動状態を示す図。吸着保持装置の適用例を示す正面図。同じく図６に示す適用例の平面図。同じく図７のＡ−Ａ線に沿う断面図。図６ないし図８に示す吸着保持装置の適用例によるルーフ組立体の位置決め状態を示す断面図。吸着保持装置の別の適用例を示す正面図。同じく図１０に示す適用例の平面図。同じく図１１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。吸着保持装置のさらに別の適用例を示す正面図。

符号の説明

Ｍロボットアーム（マニピュレータ）
１吸着保持装置
２取付けブラケット（支持部材）
３吸着パッド
５スライド軸
６スライドガイド
７スプリング（付勢手段）
８空圧回路
１０ロック機構（ロック手段）
１３シリンダ室（ロック解除手段）
１４ロックスリーブ
１５スプリング
１６球体
１７ブレーキシュー
２３第１の電磁弁
２４第２の電磁弁（吸着作動手段）
２６ベンチュリ（吸着作動手段）
４０揺動拘束機構（拘束手段）
４１コマ
４２固定の球面ガイド
４３可動の球面ガイド
４４スプリング
４５シリンダ
４７ピストン

Claims

円筒体内に摺動自在に内蔵したピストンの一方にシリンダ室を形成すると共に他方に前記ピストンをシリンダ室側に付勢する弾性体を備えたシリンダ装置と、
前記円筒体と同軸上に配置した球状のコマと、前記円筒体の軸心に直交し、前記コマの中心を含む面に近接したコマの球面の環状部分に球面接触する球面座を備えて、円筒体に固定した固定の球面ガイドと、前記固定の球面ガイドに対して前記直交面を挟んで対抗するコマの球面の環状部分に球面接触する球面座を備えて、前記シリンダ装置のピストンにより固定の球面ガイドに対して接近離脱方向に移動可能に円筒体に保持された可動の球面ガイドと、からなる揺動拘束手段を備え、
負圧を導入することによりワークを吸着する吸着パッドを前記固定の球面ガイドの環状の球面座より外方に露出する前記コマ部分に固定して保持させると共に、前記円筒体を支持部材に保持させて構成され、
前記吸着パッドへの空圧源からの負圧導入時には、前記弾性体によりピストンを介して可動の球面ガイドを固定の球面ガイドに接近する方向に付勢して両球面ガイドの球面座により球状のコマの揺動を拘束する拘束状態とし、
前記シリンダ装置のシリンダ室への前記空圧源からの圧縮空気導入時には、ピストンにより可動の球面ガイドを固定の球面ガイドから離反する方向に前記弾性体に抗して移動させて球状のコマの揺動を許容する拘束解除状態とすることを特徴とする吸着保持装置。
前記支持部材は、前記吸着パッドとともに拘束手段を所定の範囲だけ進退移動可能に保持するスライド軸と、前記所定の範囲内で前進位置方向へ付勢する付勢手段と、前記吸着作動手段の作動時に前記吸着パットの進退移動を拘束するロック手段とから構成したことを特徴とする請求項１に記載の吸着保持装置。
前記ロック手段は、第１位置でスライド軸を外周から拘束し、第２位置でこの拘束を解除するロックスリーブと、ロックスリーブを第１位置に付勢するスプリングと、ロックスリーブをスプリングに対抗して第２位置に移動させるロック解除手段とから構成したことを特徴とする請求項２に記載の吸着保持装置。
前記吸着保持装置は、複数個が並列に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の吸着保持装置。
前記吸着保持装置のスライド軸は、搬送装置に起立させた状態で保持されるワークの側面に対して交差する方向となるよう搬送装置に配置されて、前記スライド軸の先端の揺動拘束手段および吸着パッドをワーク側面に対して接近離反する方向に進退移動可能としており、前記スライド軸により先端の吸着パッドを進退させてワーク側面を吸着保持可能としていることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか一つに記載の吸着保持装置。