JP4500703B2 - 吸着ノズル装置 - Google Patents

Description

本発明は、物品の吸着搬送に用いられる吸着ノズル装置に関する。

従来技術は、吸着搬送装置のヘッド部に吸着ノズルを取り付け、該吸着ノズルの吸着孔が該吸着ノズルに接続される配管チューブにより切換装置、真空源、切換装置と真空源が一体化されたエジェクタ式真空発生装置、等へと導通されていて、吸着ノズルへの物品の吸着、解放の切換が、遠隔の場所にある切換装置により成されている。

吸着搬送装置のヘッド部は、超高速で稼働するために重量を軽くすることが求められ、物品・被吸着物の吸着、解放の動作・応答に高速化が求められている。これらの吸着、解放の動作の開始時、停止時に配管チューブの経路長の内容積に相当する量の空気が排出されて吸着ノズルに物品が吸着され、同量以上の空気が配管チューブに供給されて後に吸着ノズルから物品が解放される動作モデルであり、吸着ノズルと真空源の間の配管チューブの経路長が動作・応答の高速化を妨げている。即ち、吸着、解放の動作時には配管チューブ内の容積分の空気を排出するのに長い時間を要する、配管チューブ内の真空状態を解除するために空気を供給するのに長い時間を要する。以下の文献には、吸着パッドを取り付けるアダプタユニットをマニホールドユニットに係着させ該マニホールドユニットに真空供給弁部及び電磁弁を配設した吸着用パッド付真空供給ユニットが記載されている。
特開平５−６９３６５号公報

吸着搬送装置のヘッド部に取り付けられる吸着ノズルと該吸着ノズルの吸着、解放を駆動させる切換装置が離れた位置に配置されているために物品・被吸着物の吸着、解放の動作・応答が遅いという問題がある。物品・被吸着物の吸着、解放の動作、応答の高速化のために小型、軽量であり吸着、解放の切換を行う切換装置を吸着ノズルに組み込んだ問題を解決した吸着ノズル装置を提供することである。

本発明は、吸着口を有するノズルヘッドと、前記ノズルヘッドに固着又は一体的に形成されたシリンダと、前記シリンダに固着された供給ユニットとを有し、
前記供給ユニットには切換制御用供給口と真空破壊用供給口と破壊路とが形成され、
前記シリンダには真空路が形成されるとともに、前記シリンダの内部には、前記真空路の導通状態と閉鎖状態とを切替えるとともに、前記破壊路の導通状態と閉鎖状態とを切替える切換装置が形成されており、
前記切換装置は、前記切換制御用供給口から供給された圧縮流体の圧力と第1の弾性体の弾性力によりピストンが往復摺動することによって前記真空路を導通状態と閉鎖状態とに切替えるとともに、前記真空破壊用供給口から供給された正圧流体の圧力と第２の弾性体の弾性力により前記ピストン内部に設けられた弁シールが往復動作することによって前記破壊路を導通状態と閉鎖状態とに切替えることを特徴とする吸着ノズル装置であり、真空路に常に真空が供給されておりノズルヘッドの近傍にある切換装置により導通状態と閉鎖状態とを切り換えるために被吸着物の吸着、解放の動作、応答が高速化されて小型、軽量である。

更に、前記切換装置は、前記ピストンが前記シリンダの内部を往復摺動することによって、前記真空路を導通状態と閉鎖状態とに切換える吸着ノズル装置であり、更に、前記切換装置は、前記弁シールが前記ピストンの内部を往復動作することによって、前記破壊路を導通状態と閉鎖状態とに切替える吸着ノズル装置である。

以下に本発明に係る吸着ノズル装置に関して詳細な説明をする。なお、以下の説明は本発明に係る吸着ノズル装置の一構成を示すものであり記載内容のみに特に限定されるものでない。

本発明に係る吸着ノズル装置は、吸着搬送する吸着ノズルにおいて、吸着口、切換制御用供給口、真空供給口及び真空破壊用供給口が吸着ノズル装置の外周部に開口形成され、並びに、真空路及び／または破壊路の導通・閉鎖を切換えする切換装置が吸着ノズル装置の内部に形成されていて、真空路の導通・閉鎖を切換えする切換装置が切換制御用供給口からの圧縮流体及び第１の弾性体によりシリンダの内部を往復摺動するピストン並びに該ピストンの摺動により真空路及び吸着口の導通・閉鎖を切換えする第１の弁シールより成り、破壊路の導通・閉鎖を切換えする切換装置が真空破壊用供給口からの正圧流体によりピストンと接触開閉して破壊路及び吸着口の導通・閉鎖を切換えする第２の弁シールより成る。好ましい配置は、シリンダの内部にピストンかあり該ピストンの内部に第２の弁シールがあり該第２の弁シール、該ピストン及び該シリンダが同軸にあることである。

前記ノズルヘッド２は、被吸着物の吸着、解放が成される真空、破壊正圧流体を導通する吸着口３の穴が形成されており吸着補助具としての吸着パッド２６が取り付けられることがありまたは吸着パッドを兼ね備えた一体の構造であることもあり、該ノズルヘッド２及びシリンダ７（筐体を兼ねることもある）をネジ固定、圧入、接着、等で固着してもよくまたは該ノズルヘッド及び該シリンダを一体加工してもよい。該ノズルヘッド２は、鉄、真鍮、ステンレス、アルミニウム、等の金属、セラミック、プラスチック、ゴムなどの材料であり円柱形、多角柱形、などの小径な形状であり、好ましくは、外径が５０ｍｍ以下の円柱形である。更に好ましくは、該ノズルヘッドの吸着口にゴム材料による吸着パッドを同時に成形したものである。

前記シリンダ７は、前記ノズルヘッド２と固着または一体であり、内部にはピストン１８が往復摺動する空洞が形成され、周壁の少なくとも一個所に真空路２０が形成され、第１の弁シール６（ゴム、樹脂、Ｏ−リング、弾性体、などより成る）と接触、解放して真空路を開閉する段差部が形成され、供給ユニット１１と固着されて前記空洞を封緘した鉄、真鍮、ステンレス、アルミニウム、等の金属、セラミック、プラスチック、ゴムなどの材料であり円柱形、四角柱などの多角柱形などの形状であり、好ましくは５０ｍｍ以下の円柱形、四角柱形の形状である。更に好ましくは３０ｍｍ以下の円柱形、四角柱形である。

前記ピストン１８は、前記シリンダ７の内部をピストンとして往復移動動作する構造またはジャバラ、ベローズのような鼓動体による鼓動動作をする構造のものである。往復移動動作、鼓動動作により第１の弁シール６を自在に該シリンダ７の段差部に接触、解放して真空路を開閉する。

往復移動動作の場合には供給ユニット１１が第２の摺動用パッキン１６と第１の摺動用パッキン９でシールドされて該供給ユニット１１側で該供給ユニット１１との間にシリンダ室１０が設けられ、シリンダ７との間に第１の弾性体８（スプリング、ゴム、などの弾性体）を包含して真空路２０と第１の弁シール６を導通する真空経路が設けられ、ほぼ中心軸位置で第２の破壊路１７に第２の弁シール１９を押接する第２の弾性体２１（スプリング、ゴム、などの弾性体）による破壊経路が設けられている。鼓動動作による場合は鼓動体がシリンダ７にシール取り付けされていて第１の弁シール、第２の破壊路、第２の弁シール、などが形成されている。

前記供給ユニット１１は、ピストン１８との間のシリンダ室１０に圧縮流体を導通する切換制御経路２２、切換制御用供給口１２を設け、第２の破壊路１７に正圧流体を導通する第１の破壊路１４，真空破壊用供給口１３を設け、該ピストン１８が摺動する第２の摺動用パッキン１６を設け、シリンダ７に固着されている。

ノズルヘッド、シリンダ、ピストン、供給ユニット、などから成る吸着ノズル装置は、真空源からの真空が常に真空路に供給されていて切換制御用供給口からの圧縮流体の制御によりピストンを作動させて第１の弁シールによるシリンダの段差部との接触、解放により真空路および吸着口との導通、閉鎖する。また真空破壊用供給口からの真空破壊用の正圧流体の制御により第２の弁シールを介して吸着口に真空破壊用の正圧流体を供給して真空破壊を行わせる。

即ち、切換制御用供給口１２に圧縮流体を供給すると圧縮流体が切換制御経路２２を通りシリンダ室１０に供給され、該シリンダ室に加わる圧縮流体の力がスプリングＡ８の反発力以上となりピストン１８を摺動し、弁座５及び第１の弁シール６が該ピストン１８と同時に摺動して該第１の弁シール６及びシリンダ７との間に隙間を作り真空路２０と吸着口３を導通する真空経路を構築して吸着口３に被吸着物を真空吸着を行い（図３参照、吸着時の実線、破線による真空経路）切換制御用供給口１２に圧縮流体の供給を停止するとシリンダ室に加わる力がなくなりスプリングＡ８の力によりピストン１８が押し戻されて同時に第１の弁シール６がシリンダ７に押接して真空経路を閉鎖する。また、真空破壊用供給口１３から供給した真空破壊用の正圧流体の力が第２の弾性体２１の力に勝って第２の弁シール１９を押して（解放して）正圧流体を流動させて弁座孔４を通し吸着口３に正圧流体を供給し真空破壊を行い、真空破壊用供給口１３への正圧流体の供給を停止して該第２の弁シール１９が該第２の破壊路１７に常時押接されていることにより真空破壊を停止すると共に吸着時の真空漏れを防いでいる。

このような本発明に係る吸着ノズル装置は、真空路に常時真空が供給されており圧縮流体によるピストンの作動により高速度で被吸着物を吸着口に吸着することができ、正圧流体を真空破壊用供給口に供給することにより真空破壊用の正圧流体を吸着口に供給して被吸着物を高速度で吸着口から解放することができ、被吸着物の吸着、解放の動作、応答が高速であり小型、軽量である。

本発明に係る吸着ノズル装置は、以下の実施例の説明事項に限定されるものでなく、図においては、説明を安易にするためのものであり形状、縮尺、位置、等を特に限定するものでない。

（実施例１）
本発明に係る吸着ノズル装置の一実施態様を説明する。本発明に係る吸着ノズル装置１は、吸着口３の穴を貫通する略円柱状でアルミニウム製のノズルヘッド２（外径がφ１５ｍｍで先端部に吸着パッドを取り付けるためのＭ６のネジが切られている。）が略四角柱状でアルミニウム製のシリンダ７（２０＊２５ｍｍで長さが４０ｍｍの角柱形状）の円柱取付部に嵌合され、該シリンダ７が内部に流体経路の切換装置を有し、並びに、該シリンダ７の該ノズルヘッド２との反対端には切換制御用供給口１２、真空破壊用供給口１３、破壊経路Ａ１４及び切換制御経路２２を有するアルミニウム製の供給ユニット１１がシリンダ７に嵌合されている。（図１参照）

吸着ノズル装置の配管接続の例は（図２参照）、該吸着ノズル装置１の前記真空供給口１５がチューブ配管されてエジェクタ式の真空発生装置（真空源２５）に接続され、前記真空破壊用供給口１３がチューブ配管されて真空破壊制御用電磁弁２４に接続され該真空破壊制御用電磁弁が正圧流体源に接続され、切換制御用供給口１２がチューブ配管されて真空切換制御用電磁弁２３に接続され該真空切換制御用切換弁が圧縮流体源に接続されている。

前記シリンダ７内部の切換装置は、常時供給されている真空供給口１５からの真空を真空路２０及び吸着口３の経路を第１の弁シール６で導通、遮断する機構、並びに、真空破壊用供給口１３からの正圧流体を第１の破壊路１４、第２の破壊路１７及び吸着口３の経路を第２の弁シール１９で導通、遮断する機構より成る。

真空路の前記切換装置は、シリンダ内部を第１の摺動用パッキン９でエアーシールドされて摺動するポリアミド樹脂製のピストン１８（最大部位の径がφ１２ｍｍ）、該ピストン１８の供給ユニット１１側に動作時に圧縮流体が供給される切換制御用供給口１２、切換制御経路２２と導通するシリンダ室１０が設けられ、該ピストンのシリンダ室１０と反対側端に略中心部に弁座孔４を有する弁座５がピストン１８と嵌合され、該弁座５とシリンダ７の接触面にＮＢＲ製のＯリングより成る第１の弁シール６が形成され、シリンダ７とピストン１８の間のスプリングより成る第１の弾性体８によりピストンが供給ユニット１１側に押しつけられて弁座５とシリンダ７が接触状態（図１参照）となり第１の弁シール６で真空路２０と吸着口３の導通を遮断する。切換制御用供給口１２に圧縮流体を供給すると圧縮流体が切換制御経路２２を通りシリンダ室１０に供給され、圧縮流体のシリンダ力がスプリングＡ８の反発力以上となりピストン１８を摺動し、弁座５とシリンダ７の間の第１の弁シール６に隙間を作って真空路２０と吸着口３の導通を解放して吸着口３に被吸着物を真空吸着し（図３参照、吸着時の実線、破線による真空経路）、圧縮流体の供給を停止すると第１の弾性体８の復元力によりピストン１８が押し戻されて第１の弁シール６及びシリンダ７により真空経路が閉鎖される切換装置を有する。

前記ピストン１８の内部には、供給ユニット１１と第２の摺動用パッキン１６でシールドされて摺動する部位、第１の破壊路１４と導通する第２の破壊路１７が形成され、該第２の破壊路１７を開閉するゴム製の第２の弁シール１９、該第２の弁シール１９がスプリング製の第２の弾性体２１により第２の破壊路１７に押しつけられて破壊経路を閉鎖し（図１参照）、破壊経路の開放は真空破壊用供給口１３に供給される正圧流体が第１の破壊路１４、第２の破壊路１７を経由して第２の弾性体２１のスプリング力に抗して第２の弁シール１９を開放するように押して真空破壊用の流体が弁座孔４を通り吸着口３に供給し被吸着物を吸着解放（図４の矢印を参照、真空破壊の実線による正圧流体の経路）し、正圧流体の供給を停止すると第２の弾性体２１により第２の弁シール１９が第２の破壊路１７に押接されて破壊経路を閉鎖する切換装置を有する。

外部の真空切換制御用電磁弁２３で切り換えられた圧縮流体が切換制御用供給口１２に供給、非供給されることによりピストン１８が第１の弾性体８のスプリング力、流体圧力により摺動して弁座５の第１の弁シール６がシリンダ７と接触、開放して真空経路が開閉されて吸着口３に被吸着物の吸着、開放が行われる。吸着口３に被吸着物が密着している場合には、切換制御用供給口１２の正圧流体の供給を停止しても第１の弾性体８により押し戻されたピストン１８が第１の弁シール６とシリンダ７で真空路を閉鎖するために吸着口３内部が負圧状態であり非吸着物の吸着された状態が継続される。この残留継続吸着の状態を解消するために真空破壊制御用電磁弁２４の切換により真空破壊用供給口１３に破壊用の正圧流体を供給して第２の弁シール１９を作動させて弁座孔４を介して吸着口３に流体を供給することにより負圧状態が早急に解消されて被吸着物がノズルヘッド２から開放、脱着される。

外部の真空源からの真空状態が真空供給口１５、真空路２０、第１の弁シール６の近傍まで常時供給されていて該第１の弁シール６の開閉により高速度で吸着口３への被吸着物の吸着、開放を行うことができる。本発明による方法での吸着のスピードは、外部の電磁弁等で真空源を開閉する方法に比べて高速度である。これは、圧縮流体を経路に供給して経路を充満する速度が経路を真空に排気する速度より速いことによるものである。

この様な実施例による吸着ノズルは、真空経路の外部での開閉による被吸着物の吸着、開放のスピードに比べて、外部での圧縮流体の開閉により行うために高速度で切換動作をさせることができる。

本発明に係る吸着ノズル装置は、内部に第１の弁シールによる真空切換機構及び第２の弁シールによる破壊切換機構を組み込んだものであり、被吸着物の吸着、解放の動作、応答が高速化された小型、軽量であり、有用である。

本発明に係る吸着ノズル装置の一実施態様の静止時の状態を示す図である。 本発明に係る吸着ノズル装置の一実施態様の外部接続の配管を示す図である。 本発明に係る吸着ノズル装置の一実施態様の吸着動作時の状態を示す図である。 本発明に係る吸着ノズル装置の一実施態様の真空破壊動作時の状態を示す図である。

１ 吸着ノズル装置
２ ノズルヘッド
３ 吸着口
４ 弁座孔
５ 弁座
６ 第１の弁シール
７ シリンダ
８ 第１の弾性体
９ 第１の摺動用パッキン
１０ シリンダ室
１１ 供給ユニット
１２ 切換制御用供給口
１３ 真空破壊用供給口
１４ 第１の破壊路
１５ 真空供給口
１６ 第２の摺動用パッキン
１７ 第２の破壊路
１８ ピストン
１９ 第２の弁シール
２０ 真空路
２１ 第２の弾性体
２２ 切換制御経路
２３ 真空切換制御用電磁弁
２４ 真空破壊制御用電磁弁
２５ 真空源
２６ 吸着パッド

Claims (3)

1. 吸着口を有するノズルヘッドと、前記ノズルヘッドに固着又は一体的に形成されたシリンダと、前記シリンダに固着された供給ユニットとを有し、
   前記供給ユニットには切換制御用供給口と真空破壊用供給口と破壊路とが形成され、
   前記シリンダには真空路が形成されるとともに、前記シリンダの内部には、前記真空路の導通状態と閉鎖状態とを切替えるとともに、前記破壊路の導通状態と閉鎖状態とを切替える切換装置が形成されており、
   前記切換装置は、前記切換制御用供給口から供給された圧縮流体の圧力と第1の弾性体の弾性力によりピストンが往復摺動することによって前記真空路を導通状態と閉鎖状態とに切替えるとともに、前記真空破壊用供給口から供給された正圧流体の圧力と第２の弾性体の弾性力により前記ピストン内部に設けられた弁シールが往復動作することによって前記破壊路を導通状態と閉鎖状態とに切替えることを特徴とする吸着ノズル装置。
2. 前記切換装置は、前記ピストンが前記シリンダの内部を往復摺動することによって、前記真空路を導通状態と閉鎖状態とに切換える請求項１に記載の吸着ノズル装置。
3. 前記切換装置は、前記弁シールが前記ピストンの内部を往復動作することによって、前記破壊路を導通状態と閉鎖状態とに切替える請求項１または２に記載の吸着ノズル装置。

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