JP5644611B2 - 吸着ハンド及びシール貼付装置 - Google Patents

Description

本発明は、台紙上に貼り付けられたシールを吸着して台紙から剥がし、吸着したシールをワークに貼り付ける吸着ハンド及びシール貼付装置に関する。

従来、台紙上に並べて貼り付けられたシールを吸着して台紙から剥がし、製品などの所定の位置にシールを貼り付ける装置が知られている。

例えば、円弧状の吸着面でシールを吸着し、吸着盤本体の回転に伴ってシールを製品に貼り付ける貼付装置が知られている。この貼付装置では、円弧状の吸着面に複数の吸引孔が設けられている。

また、台紙上に連続して並列された細長いシールを１枚ずつ剥離させ、ワークの所定位置に貼り付ける貼付装置が知られている。この貼付装置では、円弧状の吸着面に複数の細孔が設けられている。１つの吸引系統が複数の細孔を含み、各吸引系統は個別に吸引動作をすることができる。

特開２００９−１７９３８６号公報 特開２００６−２６４７２３号公報

シールをワークの所定の位置に貼り付ける際、シールを貼り付ける位置の精度を高めるためには、台紙からシールを確実に剥離することが望ましい。円弧状の吸着面にシールを吸着させる場合、特に、吸着面がシールと最初に接触する際に確実にシールを剥離することが望ましい。

しかしながら、円弧状の吸着面に複数の吸引孔が設けられている貼付装置を用いてシールを吸引する場合、吸着面がシールと最初に接触する際にシールと接触していない吸引孔からも空気を吸引してしまうため、吸引力が不足することがある。そのため、吸着面がシールと最初に接触する際にシールを剥離できない場合がある。

一方、複数の吸引系統が個別に吸引動作を行うことができる貼付装置によれば、シールと接触していない部分の吸引孔の吸引動作を停止することにより、シールを確実に剥離することが可能となる。しかしながら、複数の吸引系統を個別に制御するため、装置構成が複雑となる。

そこで、簡易な構成で従来よりも確実にシールを剥離することができる吸着ハンド及びシール貼付装置を提供することを目的とする。

第１の観点では、シール部材を吸引する吸着ハンドであって、第１吸引口と第２吸引口とが設けられ、前記シール部材を吸着させるための円弧状の吸着面と、第１吸引口を吸引路に連通させる第１連通路と、第２吸引口を前記吸引路に連通させる第２連通路と、第１吸引口が前記シール部材と接触し第２吸引口が前記シール部材と接触していない状態において第２連通路を閉じ、第２吸引口が前記シール部材と接触している状態において第２連通路を開く弁と、を備えることを特徴とする吸着ハンドを提供する。
第２の観点では、上記吸着ハンドを備えるシール貼付装置を提供することを目的とする。

開示の吸着ハンド及びシール貼付装置によれば、簡易な構成で従来よりも確実にシールを剥離することができる。

シール貼付装置の一例を示す全体構成図である。 吸着ハンドの一例を示す斜視図である。 第１の実施形態の吸着ハンドの断面図である。 吸着ハンドの内部を示す斜視図である。 （ａ）は、吸着ハンドがシールを吸引し始める状態の断面図であり、（ｂ）は、吸着ハンドがシールを吸引する途中の状態の断面図であり、（ｃ）は、吸着ハンドがシールを完全に吸引した状態の断面図である。 （ａ）は、吸着ハンドがワークにシールを貼り付け始める状態の断面図であり、（ｂ）は、吸着ハンドがワークにシールを貼り付ける途中の状態の断面図であり、（ｃ）は、吸着ハンドがワークにシールを完全に貼り付けた状態の断面図である。 第１の実施形態の弁の形状を説明する断面図である。 （ａ）は、第２の実施形態の吸着ハンドの断面図であり、（ｂ）は、第２の実施形態の吸着ハンドを回転させた状態の断面図である。

＜第１の実施形態＞
まず、図１を参照して、本実施形態のシール貼付装置１０について説明する。図１は、本実施形態のシール貼付装置１０の一例を示す全体構成図である。図１は、搬送機構６０によって移動させられる台紙の上に剥離可能な状態で貼り付けられたシールＳを吸着ハンド２０が吸引し、台紙から剥がす状態を示すものである。図１に示されるように、シール貼付装置１０は、吸着ハンド２０と、搬送機構６０と、移動装置７０と、吸引装置８０と、を備える。

搬送機構６０は、剥離可能な状態で上面にシールＳが貼り付けられた台紙を例えば一定速度で、折り返し部６２において折り返しながら、図１に矢印で示される方向に移動させる。つまり、シールＳは、搬送機構６０により移動させられる台紙の側がシールＳの粘着面となるようにして搬送される。図１には１枚のシールＳのみが示されているが、複数枚のシールＳが等間隔で搬送されてもよい。
吸着ハンド２０は、搬送機構６０によって搬送される台紙上のシールＳを吸引して、シールＳを台紙から剥離する。吸着ハンド２０の詳細な構成については後述する。

移動装置７０は、図示しない駆動機構を備え、吸着ハンド２０を水平方向、鉛直方向に移動させることができる。また、移動装置７０は、吸着ハンド２０の吸着面がシールＳに順次接するように、節点７２を支点として回転方向Ｔの方向に吸着ハンド２０を回転させることができる。移動装置７０は、例えば、ロボットアームである。
吸引装置８０は、吸着ハンド２０と接続されている。吸引装置８０は、吸着ハンド２０の内部の空気を吸引し、シールＳを吸着ハンド２０に吸着させることができる。吸引装置８０は、例えば、真空発生機である。

ここで、図２を参照して、吸着ハンド２０の形状を説明する。図２は、本実施形態の吸着ハンド２０の一例を示す斜視図である。図２に示されるように、吸着ハンド２０は、円弧状の吸着面２２を備える。また、円弧状の吸着面２２には、第１吸引口２４と第２吸引口２６とが形成されている。第１吸引口２４は、円弧状の吸着面２２の一端側（図２の左側）に形成され、第２吸引口２６は、吸着面２２の他端側（図２の右側）に形成されている。
なお、図２に示される例では、第１吸引口２４、第２吸引口２６はそれぞれ３つずつ形成されているが、第１吸引口２４、第２吸引口２６の数は特に限定されるものではない。

次に、図３を参照して、吸着ハンド２０の内部の構造を説明する。図３は、円弧状の吸着面２２に沿った吸着ハンド２０の断面図である。図３に示されるように、吸着ハンド２０は、内部に第１中空部２８と、第２中空部３０と、連通路３２と、吸引路３８と、弁４０と、を備える。
第１中空部２８は、吸着ハンド２０の中心軸Ｘに対して、第１吸引口２４が形成される側（図３の左側）に形成されている。また、第１中空部２８は、第１吸引口２４と連通している。
第２中空部３０は、吸着ハンド２０の中心軸Ｘに対して、第２吸引口２６が形成される側（図３の右側）に形成されている。また、第２中空部３０は、第２吸引口２６と連通している。

連通路３２は、第１連通口３４を介して第１中空部２８と連通している。また、連通路３２は、第２連通口３６を介して第２中空部３０と連通している。
吸引路３８は連通路３２と連通している。また、吸引路３８は、吸引装置８０と接続されている。吸引路３８、連通路３２を介して、第１中空部２８及び第２中空部３０の内部の空気は吸引装置８０により吸引されるため、第１吸引口２４、第２吸引口２６において吸引力が生じる。

弁４０は、第２中空部３０の内部において第２連通口３６が設けられる面を覆うように設けられている。図３に示される例では、弁４０は上端部をピン４２（固定部材）で固定され、図１に示した回転方向Ｔの方向の吸着ハンド２０の回転に伴い、弁４０は図３に矢印で示される方向に、ピン４２を支点として回転する。
第２連通口３６が設けられている面に弁４０が接触することにより、第２連通口３６は弁４０によって閉塞し、閉じた状態となる。また、図３に矢印で示される方向に弁４０が回転することにより、第２連通口３６は開いた状態となる。
また、第２連通口３６が設けられる面には、凹部４４が形成されている。凹部４４は第２連通口３６の下側に形成され、弁４０によって閉塞しうる。

ここで、図４を参照して、第２連通口３６、弁４０、凹部４４の位置関係について説明する。図４は、第２中空部３０の側から見た吸着ハンド２０の内部を示す斜視図である。図４は、弁４０が第２連通口３６を閉塞させた状態を示す。
弁４０の幅（ピン４２と平行な方向の長さ）が第２連通口３６の直径より長く、第２連通口３６を閉塞させることができるものであれば、弁４０の幅は特に限定されるものではない。
また、凹部４４の幅は第２連通口３６よりも長いことが好ましい。凹部４４の幅を長くすることにより、後述するように、第２連通口３６の実効的な面積を小さくすることができるためである。図４に示される例では、凹部４４の幅は弁４０の幅と等しい。

次に、図５を参照して、本実施形態の吸着ハンド２０がシールＳを吸引する際の動作について説明する。図５（ａ）は、吸着ハンド２０がシールＳを吸引し始める状態の断面図である。図５（ｂ）は、吸着ハンド２０がシールＳを吸引する途中の断面図である。図５（ｃ）は、吸着ハンド２０がシールＳを完全に吸引した状態の断面図である。

図５（ａ）に示されるように、搬送機構６０により搬送される台紙上のシールＳの先端が折り返し部６２に達すると、シールＳの剛性により先端が台紙から剥離されて直進する。シールＳのうち折り返し部６２を越えた部分が第１吸引口２４と接触するように、移動装置７０は、吸着ハンド２０を移動させる。この際、弁４０の自重により第２連通口３６が閉じた状態となる。そのため、吸引装置８０の吸引動作により、第１連通口３４、第１中空部２８を介して第１吸引口２４には吸引力が生じるが、第２吸引口２６には吸引力が生じない。
この際、第１吸引口２４に吸引力が生じ、第２吸引口２６には吸引力が生じないような状態であれば、第１吸引口２４と第２吸引口２６との位置関係は特に限定されるものではないが、第１吸引口２４が吸着面２２の端部に形成され、第２吸引口２６が吸着面２２の他の端部に形成されることにより、より安定してシールＳを剥離することができる。

円弧状の吸着面２２に沿って吸着ハンド２０を時計回りに回転させ、図５（ｂ）に示されるように吸着ハンド２０の中心軸Ｘが鉛直方向に達した際、第２連通口３６を介して弁４０が吸引されるため、弁４０により第２連通口３６は閉じた状態のままである。そのため、第１吸引口２４には吸引力が生じているが、第２吸引口２６には吸引力が生じていない。

円弧状の吸着面２２に沿って吸着ハンド２０を更に時計回りに回転させ、図５（ｃ）に示されるように、シールＳが第２吸引口２６と接触するように、移動装置７０は吸着ハンド２０を移動させる。この際、弁４０がピン４２を支点として反時計回りに回転し、第２連通口３６が開いた状態となる。そのため、吸引装置８０の吸引動作により、第１連通口３４、第１中空部２８を介して第１吸引口２４に吸引力が生じ、また、第２連通口３６、第２中空部３０を介して第２吸引口２６にも吸引力が生じる。第１吸引口２４及び第２吸引口２６からの吸引力により、シールＳは、既に吸着面２２に吸着されている部分についてはその吸着が維持され、台紙に貼り付いていた部分については台紙から剥離される。

本実施形態の吸着ハンド２０によれば、図５（ａ）や図５（ｂ）に示されるように、第１吸引口２４がシールＳと接触し、第２吸引口２６がシールＳと接触していない状態において、弁４０により第２連通口３６は閉じた状態となっている。そのため、吸引装置８０による吸引力が第２吸引口２６には生じずに第１吸引口２４に生じるため、シールＳの先端部分を第１吸引口２４が吸引する際の吸引力を高めることができる。
また、図５（ｃ）に示されるように、吸着ハンド２０を回転させることにより、第１吸引口２４だけでなく第２吸引口２６にも吸引力を生じさせることができる。
そのため、簡易な構成で従来よりも確実にシールＳを剥離することが可能となる。

次に、本実施形態の吸着ハンド２０が吸引したシールＳをワーク９０に貼り付ける際の動作について説明する。図５（ｃ）に示されるように吸着ハンド２０が台紙からシールＳを剥離した後、移動装置７０はシールＳを貼り付けるワーク９０の上方に吸着ハンド２０を移動させる。図６（ａ）は、吸着ハンド２０がワーク９０にシールＳを貼り付け始める状態の断面図である。図６（ｂ）は、吸着ハンド２０がワーク９０にシールＳを貼り付ける途中の状態の断面図である。図６（ｃ）は、吸着ハンド２０がワーク９０にシールＳを完全に貼り付けた状態の断面図である。

図６（ａ）に示されるように、第２吸引口２６がシールＳを吸引している側がワーク９０と接触するように、移動装置７０は吸着ハンド２０を移動させる。この際、第２連通口３６は開いた状態となっており、第２吸引口２６には吸引力が生じている。なお、シールＳがワーク９０に粘着する粘着力は第２吸引口２６に生じる吸引力よりも大きい。

続いて、円弧状の吸着面２２に沿って吸着ハンド２０を反時計回りに回転させ、図６（ｂ）に示されるように吸着ハンド２０の中心軸Ｘが鉛直方向に達した際に、弁４０により第２連通口３６は閉じた状態となる。そのため、第１吸引口２４には吸引力が生じているが、第２吸引口２６には吸引力が生じていない。

円弧状の吸着面２２に沿って吸着ハンド２０を更に反時計回りに回転させ、図６（ｃ）に示されるように、シールＳがワーク９０に完全に貼り付けられるように、移動装置７０は吸着ハンド２０を移動させる。
このようにして、吸着ハンド２０が吸引したシールＳは、ワーク９０に貼り付けられる。

シールＳがワーク９０に貼り付けられた後、移動装置７０は搬送機構６０の上方に吸着ハンド２０を移動させ、図５を参照して説明したように、再び吸着ハンド２０がシールＳを吸引するように、移動装置７０が吸着ハンド２０を移動させる。以後、図５を参照して説明したシールＳの剥離動作と、図６を参照して説明したシールＳの貼付動作を繰り返す。

なお、本実施形態では、シールＳの剥離動作とシールＳの貼付動作を行う際、吸引装置８０は吸引路３８を介して吸引動作を続けている。しかしながら、シールＳの粘着力が弱い場合は、図６（ｃ）に示される状態において、第１吸引口２４からの吸引力が強くなり、シールＳがワーク９０に貼り付きにくくなる場合もあり得る。その場合、図６（ｃ）に示されるようにシールＳがワーク９０に完全に貼り付けられた状態で、吸引装置８０が吸引動作を停止することが好ましい。吸引装置８０が吸引動作を停止することにより、シールＳの粘着力が弱い場合においても、シールＳをワーク９０に容易に貼り付けることが可能となる。
また、本実施形態の吸引装置８０は、シールＳの剥離動作と貼付動作に限定されるものではなく、ラベルを剥離、貼付する際にも同様に適用することができる。

また、図５（ｃ）においては、シールＳが第２吸引口２６と接触する状態において、弁４０がピン４２を支点として回転し、第２連通口３６が開いた状態となる例について説明したが、第２連通口３６に生じる吸引力のモーメントよりも弁４０に作用する重力によるモーメントの方が大きくなることにより、第２連通口３６が開いた状態となる。以下、図７を参照して、第２連通口３６に生じる吸引力のモーメントと弁４０に作用する重力によるモーメントについて説明する。

図７は、本実施形態の弁４０の形状を説明する断面図である。図７において、吸着ハンド２０の中心軸Ｘは鉛直方向に対して角度θだけ傾斜している。ここで、第２連通口３６の面積をｓとし、第２連通口３６に作用する単位面積当たりの吸引力をｐとすると、第２連通口３６に生じる吸引力ｆは、ｓ×ｐとなる。
また、弁４０の重心Ｇに作用する重力をＷとすると、重力Ｗのうち弁４０の法線方向成分Ｆは、Ｗ×ｓｉｎθとなる。

ピン４２から弁４０の重心Ｇまでの距離をＬ_１、ピン４２から第２連通口３６までの距離をＬ_２とする。このとき、ピン４２に対する重力ＷのモーメントはＦ×Ｌ_１となり、ピン４２に対する第２連通口３６の吸引力のモーメントは、ｆ×Ｌ_２となる。
したがって、ピン４２に対する第２連通口３６の吸引力のモーメントよりも、ピン４２に対する重力Ｗのモーメントが大きい場合、すなわち、ｆ×Ｌ_２＜Ｆ×Ｌ_１の条件が満たされる場合、吸着ハンド２０の中心軸Ｘが鉛直方向に対して角度θだけ傾斜した状態で、第２連通口３６が開いた状態となる。これは、ピン４２から弁４０の重心Ｇまでの距離Ｌ_１が長くなるように、また、ピン４２から第２連通口３６までの距離Ｌ_２が短くなるようにすることで、吸着ハンド２０を回転させた際に第２連通口３６が開いた状態となりやすいことを意味する。

なお、凹部４４が形成されていない場合、第２連通口３６が形成される面や弁４０の材質などの条件によって、ｆ×Ｌ_２＜Ｆ×Ｌ_１の条件が満たされているにも関わらず、第２連通口３６が弁４０により閉じたままの状態となることがある。これは、第２連通口３６が弁４０によって強く閉じられている場合に、第２連通口３６の実効的な面積が実際の面積ｓよりも大きくなる場合があるためである。
これに対して、本実施形態では、第２連通口３６が設けられる面に凹部４４が形成されることにより、第２連通口３６の実効的な面積が大きくなるのを抑制することができる。これは、凹部４４が形成される部分では、弁４０と凹部４４の底との間に空間が形成されるため、この部分に吸引力が生じるのを抑制することができるためである。

以上説明したように、本実施形態の吸着ハンド２０は、第２中空部３０に設けられた弁４０が吸着ハンド２０の回転に伴い第２連通口３６を開いたり閉じたりすることができるため、簡易な構成で従来よりも確実にシールＳを剥離することが可能となる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態の吸着ハンド２０について説明する。本実施形態の吸着ハンド２０の基本的な構成は、図３を参照して説明した第１の実施形態と同様である。本実施形態の吸着ハンド２０は、弁４０の構成が第１の実施形態とは異なる。以下、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略し、第１の実施形態とは構成が異なる弁４０の構成について、図８を参照して説明する。

図８（ａ）は、本実施形態の吸着ハンド２０の断面図である。図８（ｂ）は、本実施形態の吸着ハンド２０を回転させた状態の断面図である。図８（ａ）に示されるように、本実施形態では、第２中空部３０にボールスプライン軸４６（支持部材）が設けられている。ボールスプライン軸４６は、弁４０が直線状に移動することができるように、弁４０を支持する。
図８（ｂ）に示されるように、第２吸引口２６がシールＳと接触するように吸着ハンド２０を回転させると、弁４０が自重でボールスプライン軸４６に沿って移動し、第２連通口３６が開いた状態となる。

吸着ハンド２０の中心軸Ｘが鉛直方向に対して角度θだけ傾斜している場合、第２連通口３６に生じる吸引力ｆよりも弁４０に作用する重力Ｗのうちボールスプライン軸４６の方向に沿った成分Ｆの方が大きければ、第２連通口３６は開いた状態となる。これは、弁４０の質量を大きくすることで、吸着ハンド２０を回転させた際に第２連通口３６が開いた状態となりやすいことを意味する。

本実施形態のように、吸着ハンド２０の回転に伴い、直線状に移動する弁４０により第２連通口３６を開閉する形態においても、簡易な構成で従来よりも確実にシールＳを剥離することができる。

以上、本発明の吸着ハンド、及び、シール貼付装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
特に、第１吸引口２４がシールＳと接触し第２吸引口２６がシールＳと接触していない状態において、第２連通口３６が閉じた状態となり、かつ、第２吸引口２６がシールＳと接触している状態において、第２連通口３６が開いた状態となるものであれば、弁４０の形状は上述した実施形態以外の形状とすることができる。

（付記）
なお、本発明は、以下の付記に記載されるように構成することができる。

（付記１）
シール部材を吸引する吸着ハンドであって、
第１吸引口と第２吸引口とが設けられ、前記シール部材を吸着させるための円弧状の吸着面と、
第１吸引口を吸引路に連通させる第１連通路と、
第２吸引口を前記吸引路に連通させる第２連通路と、
第１吸引口が前記シール部材と接触し第２吸引口が前記シール部材と接触していない状態において第２連通路を閉じ、第２吸引口が前記シール部材と接触している状態において第２連通路を開く弁と、
を備えることを特徴とする吸着ハンド。

（付記２）
前記弁の一端を固定する固定部材を備え、
前記弁は、前記固定部材を支点として回転することによって第２連通路を開閉する、付記１に記載の吸着ハンド。

（付記３）
直線状に可動な状態で前記弁を支持する支持部材を備え、
前記弁は、直線状に移動することによって第２連通路を開閉する、付記１に記載の吸着ハンド。

（付記４）
第２連通路が閉じた状態において前記弁が接触する内壁面には、凹部が形成されている、付記１乃至３のいずれかに記載の吸着ハンド。

（付記５）
シール部材を吸引してシール部材をワークに貼り付けるためのシール貼付装置であって、
第１吸引口と第２吸引口とが設けられ、前記シール部材を吸着させるための円弧状の吸着面と、第１吸引口を吸引路に連通させる第１連通路と、第２吸引口を前記吸引路に連通させる第２連通路と、第１吸引口が前記シール部材と接触し第２吸引口が前記シール部材と接触していない状態において第２連通路を閉じ、第２吸引口が前記シール部材と接触している状態において第２連通路を開く弁と、を備える吸着ハンドと、
前記吸引路を通して空気を吸引する吸引装置と、
円弧状の前記吸着面に沿って前記シール部材上で前記吸着ハンドを移動させる移動装置と、
を備えることを特徴とするシール貼付装置。

（付記６）
前記移動装置は、前記シール部材を吸引する際、第１吸引口が前記シール部材と接触した後に、第２吸引口が前記シール部材と接触するように、前記吸着ハンドを移動させる、付記５に記載のシール貼付装置。

１０ シール貼付装置
２０ 吸着ハンド
２２ 吸着面
２４ 第１吸引口
２６ 第２吸引口
２８ 第１中空部
３０ 第２中空部
３２ 連通路
３４ 第１連通口
３６ 第２連通口
３８ 吸引路
４０ 弁
４２ ピン
４４ 凹部
４６ ボールスプライン軸
６０ 搬送機構
６２ 折り返し部
７０ 移動装置
７２ 節点
８０ 吸引装置
９０ ワーク
Ｓ シール

Claims (5)

1. シール部材を吸引する吸着ハンドであって、
   第１吸引口と第２吸引口とが設けられ、前記シール部材を吸着させるための円弧状の吸着面と、
   第１吸引口を吸引路に連通させる第１連通路と、
   第２吸引口を前記吸引路に連通させる第２連通路と、
   第１吸引口が前記シール部材と接触し第２吸引口が前記シール部材と接触していない状態において第２連通路を閉じ、第２吸引口が前記シール部材と接触している状態において第２連通路を開く弁と、
   を備えることを特徴とする吸着ハンド。
2. 前記弁の一端を固定する固定部材を備え、
   前記弁は、前記固定部材を支点として回転することによって第２連通路を開閉する、請求項１に記載の吸着ハンド。
3. 直線状に可動な状態で前記弁を支持する支持部材を備え、
   前記弁は、直線状に移動することによって第２連通路を開閉する、請求項１に記載の吸着ハンド。
4. シール部材を吸引してシール部材をワークに貼り付けるためのシール貼付装置であって、
   第１吸引口と第２吸引口とが設けられ、前記シール部材を吸着させるための円弧状の吸着面と、第１吸引口を吸引路に連通させる第１連通路と、第２吸引口を前記吸引路に連通させる第２連通路と、第１吸引口が前記シール部材と接触し第２吸引口が前記シール部材と接触していない状態において第２連通路を閉じ、第２吸引口が前記シール部材と接触している状態において第２連通路を開く弁と、を備える吸着ハンドと、
   前記吸引路を通して空気を吸引する吸引装置と、
   円弧状の前記吸着面に沿って前記シール部材上で前記吸着ハンドを移動させる移動装置と、
   を備えることを特徴とするシール貼付装置。
5. 前記移動装置は、前記シール部材を吸引する際、第１吸引口が前記シール部材と接触した後に、第２吸引口が前記シール部材と接触するように、前記吸着ハンドを移動させる、請求項４に記載のシール貼付装置。
   
   

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