JP5934514B2 - 真空吸着ヘッドを有する物品供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、真空吸着ヘッドを有する物品供給装置に関する。

真空吸着によって物品を吸着して所定位置に供給する物品供給装置の一例が特許文献１に記載されている。それは、パーツフィーダから供給される物品としてのプロジェクションボルトを抵抗溶接機の可動電極と固定電極との間に供給するボルト供給装置である。この装置は、エアシリンダによって水平に進退するピストンロッドを備え、その先端部にボルトを保持する保持部が設けられている。この保持部は下方に開口した凹部を備え、この凹部にボルトを真空吸着するようになっている。

すなわち、上記ピストンロッドの先端部には、真空引き及びエア噴出を行なうためのホースが接続され、このホースに真空ポンプとエアコンプレッサとが切換弁を介して接続されている。ボルトの供給にあたっては、真空ポンプがホースに接続され、パーツフィーダから送られたボルトの頭部が真空吸着によって上記凹部に保持される。ピストンロッドの前進によってボルトが抵抗溶接機の可動電極と固定電極との間に移動すると、真空ポンプからエアコンプレッサへの切換えがなされて上記凹部に圧縮エアが送られる。これにより、ボルトが真空吸着ヘッドから離れる。

特開平０７−１９６１４６号公報

物品の真空吸着における問題の一つは、真空吸着ヘッドに真空ポンプをホースによって接続しただけでは、物品を真空吸着したときに、その物品まわりのゴミや物品に付着した金属粉等の異物が真空ポンプに吸い込まれるということである。従って、真空ポンプの異物吸い込みを防止するために、異物を除去するフィルタを真空吸着のためのエア回路に設ける必要がある。さらに、そのフィルタの管理（目詰まり防止）が必要になる結果、メンテナンス工数が増えるという問題がある。

また、真空吸着による物品の供給においては別の問題がある。すなわち、物品を吸着した真空吸着ヘッドが所定位置に移動したときは、その物品を真空吸着ヘッドから離すために、真空吸着を速やかに解除する必要がある。しかし、上記従来技術のように、真空吸着ヘッドに圧縮エアを送るには別にエアコンプレッサが必要になる。しかも、物品の供給先への移動に同期して真空ポンプからエアコンプレッサにエア回路を切り換える必要があり、制御が複雑になる。

そこで、本願は、真空吸着を利用した物品供給装置において、物品を真空吸着するときの異物吸込み問題を解消し、さらに、エア回路の切り換えを要することなく、物品を真空吸着ヘッドから速やかに切り離すことができる物品供給装置を提供する。

本発明では、上記異物吸込みの問題を解消するために、真空吸着ヘッドの物品を吸着するヘッド本体にエア吸引口とエア排出口を設け、圧縮エアをエア排出口側に向かって噴出することにより、物品をエア吸引口側に真空吸着するようにした。

また、本発明では、エア回路切り換えの問題を解消するために、物品が所定位置に移動すると同時に真空吸着ヘッドへの圧縮エアの供給が機械的に遮断されるようにした。

すなわち、ここに提示する物品供給装置は、上述の真空吸着ヘッドを備え、フィーダから供給される物品を該真空吸着ヘッドで吸着して所定位置に供給するものであり、
上記真空吸着ヘッドは、一端に物品を真空吸着するためのエア吸引口が開口し他端にエア排出口が開口した筒状のヘッド本体と、
上記ヘッド本体に接続され、上記エア吸引口にエア負圧を生ずるように、圧縮エアを上記エア排出口側に向かって噴出させるノズルとを備えている。

この真空吸着ヘッドにおいては、圧縮エアがヘッド本体のエア排出口側に向かって噴出されるから、エア吸引口にエア負圧を生じて物品が真空吸着される。圧縮エアをエア排出口側に向かって噴出させることによって物品を真空吸着するから、物品と共にエア吸引口に吸い込まれる異物はエア排出口から排出され、異物吸込みの問題はなくなり、フィルタは不要になる。

上記ヘッド本体は、直管状であっても、曲管状であってもよい。また、上記ノズルは、上記ヘッド本体の外壁に接続してもよく、或いは、上記ヘッド本体内に配置してもよい。

ノズルをヘッド本体の外壁に接続するケースでは、圧縮エアをエア排出口側へ向かって噴出させるエア噴出孔をヘッド本体の内壁に設けることになる。ノズルをヘッド本体内に配置するケースでは、ロッド状のノズルをヘッド本体内に該ヘッド本体の軸方向に配置し、このノズルの側壁に圧縮エアをエア排出口側に向かって噴出させるエア噴出孔を設けることになる。後者のノズルをヘッド本体内に配置するケースの方が、真空吸着ヘッドの小型化に有利になり、真空吸着ヘッドを移動させるときの周辺機器との干渉を避け易い。

そうして、上記物品供給装置は、
前端にシールブッシュを有し、内部に圧縮エアが供給される圧縮エア管と、
軸方向に延びるエア通路を有し、上記圧縮エア管に挿入され上記シールブッシュに通された中空ロッドと、
上記中空ロッドを進退させる駆動装置とを備え、
上記中空ロッドの外壁に、上記圧縮エア管内の圧縮エアを上記エア通路に導入するエア導入口が開口しており、
上記真空吸着ヘッドは、上記ノズルが上記中空ロッドの前端に接続され、該中空ロッドのエア通路から圧縮エアが上記ノズルに供給され、
上記真空吸着ヘッドが上記中空ロッドと共に上記所定位置に向かって所定距離前進したときに、上記中空ロッドのエア導入口が上記圧縮エア管前端のシールブッシュで閉塞される。

従って、上記圧縮エア管に圧縮エアが供給されると、その圧縮エアは、中空ロッドのエア導入口からエア通路に導入され、このエア通路から真空吸着ヘッドに供給される。これにより、真空吸着ヘッドにおいては、圧縮エアがヘッド本体のエア通路にエア排出口へ向かって噴出されるから、エア吸引口にエア負圧を生じて物品が真空吸着される。物品を所定位置に供給すべく真空吸着ヘッドが所定距離前進すると、中空ロッドのエア導入口が圧縮エア管前端のシールブッシュで閉塞される。これにより、圧縮エア管から中空ロッドへの圧縮エアの導入が途絶え、ヘッド本体のエア排出口へ向けた圧縮エアの噴出が止まる。圧縮エアの噴出が止まると直ぐに、ヘッド本体のエア吸引口ではエア負圧がなくなるため、物品の真空吸着が速やかに解除される。

以上のように、本発明に係る物品供給装置によれば、真空吸着ヘッドについては、エア吸引口とエア排出口とを有する筒状のヘッド本体にノズルを接続し、圧縮エアをエア排出口側に向かって噴出させるようにしたから、エア吸引口にエア負圧を生じて物品を真空吸着することが可能になるとともに、物品と共にエア吸引口に吸い込まれる異物はエア排出口から排出されるから、異物吸込みの問題はなくなり、フィルタは不要になる。

また、本発明に係る物品供給装置では、中空ロッドの外壁にエア導入口を設け、このエア導入口から圧縮エア管内の圧縮エアを中空ロッドのエア通路に導入し、この中空ロッドから真空吸着ヘッドに真空吸着用の圧縮エアを供給するとともに、物品を真空吸着した真空吸着ヘッドが所定距離前進すると、中空ロッドのエア導入口が圧縮エア管前端のシールブッシュで閉塞されて真空吸着ヘッドへの圧縮エアの供給が停止するようにしたから、真空吸着ヘッドが所定位置に到達すると同時に、エア回路の切り換えを要することなく、物品の真空吸着が速やかに解除することができる。

本発明に係るナット供給装置の斜視図である。 同装置のナット供給前の状態を示す側面図である。 同装置でナットを供給した状態を示す側面図である。 同装置の分解斜視図である。 ナット、ヘッド本体、ノズル及び中空ロッドの関係を示す側面図である。 真空吸着ヘッドを中空ロッドに接続した状態を示す断面図である。 ヘッド本体をエア排出口側から視た正面図である。 ナット供給装置を一部断面にし一部省略して示す側面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は物品供給装置としてのナット供給装置１を示す。図２及び図３に示すように、ナット供給装置１は、ナットフィーダとしてのシュート２から送られる溶接ナットＮを供給ヘッド３で受け、下部電極４の上に支持されたワークＷの上に供給する。本実施形態では、所定位置としてのナットＮの供給先は、ワークＷのナットＮを溶接する部位である。このナット供給先は供給ヘッド３によるナット受け位置よりも位置が低い。本実施形態のナットＮは袋ナットであり、ナット供給先のワークＷを貫通する下部電極４のピン１０に嵌まる。このナットＮとワークＷとは、上部電極５と下部電極４とで挟まれ通電することによって溶接される。

ナット供給装置１は、概略的に説明すると、ナットＮを真空吸着する真空吸着ヘッド６を備え、この真空吸着ヘッド６は中空ロッド７の前端に接続されている。中空ロッド７は、図４に示すように、駆動装置としてのエアシリンダ８のピストンロッド１１に結合されている。この中空ロッド７の進退により、真空吸着ヘッド６が供給ヘッド３によるナット受け位置と上記ナット供給先とを往復する。

中空ロッド７はピストンロッド１１と共に圧縮エア管９に挿入されている。この圧縮エア管９の前端に供給ヘッド３が結合されている。真空吸着ヘッド６は、圧縮エアを利用してナットＮを真空吸着する。その圧縮エアは、エアコンプレッサから圧縮エア管９に供給され、この圧縮エア管９から中空ロッド７を通して真空吸着ヘッド６に供給される。

なお、圧縮エア管９はホルダ１２に保持され、ナット供給装置１はホルダ１２を介して支柱等に支持される。

＜真空吸着ヘッド＞
図５に示すように、真空吸着ヘッド６は、ヘッド本体１５と、このヘッド本体１５に接続された圧縮エアを噴出するノズル１６とを備えている。

ヘッド本体１５は、図６に示すように、前端（一端）にエア吸引口１７が開口し、後端（他端）にエア排出口１８が開口した筒状に形成されている。ヘッド本体１５の中間部位には、ねじ孔２１を中央に有する中間壁２２が設けられている。中間壁２２には、図７に示すように、周方向に間隔をおいて複数の貫通孔２３が設けられている。ヘッド本体１５のエア吸引口１７側の内周壁には、エア吸引口１７に向かった段部が設けられている。ナットＮは、真空吸着されたとき、そのフランジＦが段部で受けられ、頭部Ｈが段部より奥の方に嵌まった状態になる。

ノズル１６は、ヘッド本体１５のエア排出口１８側に挿入されていて、前端部が上記中間壁２２のねじ孔２１にねじ止めされている。このノズル１６は、ロッド状のものであって軸方向に延びるエア孔２５を有し、ヘッド本体１５内において該ヘッド本体１５の軸方向に配置され、ノズル１６の後端にエア流入口が開口している。エア孔２５の前端側は閉塞されていて、ノズル１６の側壁にエア噴出孔２６が設けられている。

エア噴出孔２６は、ヘッド本体１５内に位置し、圧縮エアがエア排出口１８側に向かって噴出するように、ノズル１６の前端側から後端側に向かって傾斜している。ノズル１６の側壁の外面には、エア噴出孔２６から噴出する圧縮エアをエア排出口１８に向かって案内すべく、エア噴出孔２６の開口部からエア排出口１８側に向かって延びる案内溝２７が設けられている。また、ノズル１６の前端部にはヘッド本体１５に結合するためのねじ２８が設けられ、後端部には、中空ロッド７に接続するためのねじ２９が設けられている。

従って、真空吸着ヘッド６においては、ノズル１６から圧縮エアがエア排出口１８側に向かって噴出することによって、ヘッド本体１５内にはエア吸引孔１７側からエア排出口１８側に向かうエア流れを生ずる。その結果、エア吸引口１７にエア負圧を生じ、ナットＮをエア吸引口１７側に真空吸着することができる。物品と共にエア吸引口１７に吸い込まれる異物はエア排出口１８から排出される。

＜中空ロッド及び圧縮エア管＞
中空ロッド７は、図６に示すように、軸方向に延びるエア通路３１を有し、前端がノズル１６の後端部にねじ結合されてエア通路３１がノズル１６のエア孔２５に通じている。中空ロッド７の後端はエアシリンダ８のピストンロッド１１にねじ結合されていて、エア通路３１の後端は閉塞されている。中空ロッド７の外壁の後端部には、圧縮エア管９から圧縮エアを中空ロッド７のエア通路３１に導入するためのエア導入口３２が開口している。

圧縮エア管９の外壁には、図４に示すように、圧縮エアの導入口３３が開口し、この導入口３３に図１に示す継手３４が結合されている。この継手３４にエアコンプレッサから圧縮エアを供給するエアホースが接続される。圧縮エア管９は、前端が供給ヘッド３に結合され、後端はエアシリンダ８に結合されて閉じられている。

図８に示すように、圧縮エア管９の前端部にはシールブッシュ３３が嵌められ、中空ロッド７はシールブッシュ３３に通されている。中空ロッド７のシールブッシュ３３より前方に突出した前端に真空吸着ヘッド６が接続されている。中空ロッド７のエア導入口３２は、真空吸着ヘッド６が中空ロッド７と共にナット供給先に向かって所定距離前進したときに、圧縮エア管９の前端のシールブッシュ３３で閉塞されるように位置付けられている。本実施形態では、真空吸着ヘッド６がナット供給先への到達地点から１０ｍｍ手前で、中空ロッド７のエア導入口３２がシールブッシュ３３で閉塞される。

＜その他＞
供給ヘッド３の前面には観音開きドア３５が設けられ、このドア３５はスプリングにて閉方向に付勢されている。

＜ナットの供給動作＞
図２に示すように、エアシリンダ８が真空吸着ヘッド６を供給ヘッド３のナット受け位置よりも後退させると、シュート２のナットＮがナット受け位置に落下する。エアコンプレッサの圧縮エアを圧縮エア管９に供給した状態にし、エアシリンダ８によって真空吸着ヘッド６を中空ロッド７と共に前進させる。これにより、ナットＮが真空吸着ヘッド６のヘッド本体１５にエア吸引口１７側から嵌まり、真空吸着された状態になる。

すなわち、圧縮エア管９内の圧縮エアは中空ロッド７のエア導入口３２から中空ロッド７のエア通路３１に導入され、この中空ロッド７から真空吸着ヘッド６のノズル１６に供給される。この圧縮エアがノズル１６のエア噴出孔２６からヘッド本体１５のエア排出口１８側に向かって噴出することにより、エア吸引口１７にエア負圧が作用し、ナットＮが真空吸着される。

ナットＮを真空吸着した真空吸着ヘッド６は供給ヘッド３のドア３５を押し開いて前進していく。図３に示すように、真空吸着ヘッド６がナット供給先（下部電極４の上に支持されたワークＷの上）の直前まで前進すると、図８に示すように、中空ロッド７のエア導入口３２がシールブッシュ３３で閉塞された状態になる。これにより、ノズル１６からの圧縮エアの噴出が停止するから、ヘッド本体１５のエア吸引口１７にはエア負圧を生じなくなり、ナットＮの真空吸着が速やかに解除される。従って、真空吸着ヘッド６がワークＷの上に到達すると、ナットＮは直ちにヘッド本体１５から脱落して下部電極４のピン１０に嵌まる。

上記実施形態は、物品としてナットＮを採用したケースであるが、本発明はナット以外の物品の真空吸着及び供給にも適用することができる。

例えば、本発明に係る真空吸着ヘッドは、プレス用ワーク搬送装置、その他の搬送装置にも適用することができる。その場合、搬送用ハンドないし搬送用ロッドの先端に本発明に係る真空吸着ヘッドを取り付けることになる。

また、真空吸着ヘッドに対する圧縮エアの供給・停止には、上記実施形態のような中空ロッド７とシールブッシュ３３とを組み合わせてなる機械的手段によらず、ソレノイドバルブを利用してもよい。例えば、真空吸着ヘッドに圧縮エアを供給するエア配管に、圧縮エアの供給位置とその供給停止位置とに切換え可能なソレノイドバルブを設け、このソレノイドバルブで圧縮エアの供給・停止を電気的に切り換え制御することができる。

１ ナット供給装置（物品供給装置）
２ シュート（フィーダ）
３ 供給ヘッド
６ 真空吸着ヘッド
７ 中空ロッド
８ エアシリンダ（駆動装置）
９ 圧縮エア管
１５ ヘッド本体
１６ ノズル
１７ エア吸引口
１８ エア排出口
２６ エア噴出孔
３１ エア通路
３２ エア導入口
３３ シールブッシュ

Claims (2)

1. 真空吸着ヘッドを備え、フィーダから供給される物品を該真空吸着ヘッドで吸着して所定位置に供給する物品供給装置であって、
   上記真空吸着ヘッドは、一端に物品を真空吸着するためのエア吸引口が開口し他端にエア排出口が開口した筒状のヘッド本体と、該ヘッド本体に接続され、上記エア吸引口にエア負圧を生ずるように、圧縮エアを上記エア排出口側に向かって噴出させるノズルとを備え、さらに、
   前端にシールブッシュを有し、内部に圧縮エアが供給される圧縮エア管と、
   軸方向に延びるエア通路を有し、上記圧縮エア管に挿入され、上記シールブッシュに通された中空ロッドと、
   上記中空ロッドを上記所定位置に向かって進退させる駆動装置とを備え、
   上記中空ロッドの外壁に、上記圧縮エア管内の圧縮エアを上記エア通路に導入するエア導入口が開口しており、
   上記真空吸着ヘッドは、上記ノズルが上記中空ロッドの前端に接続され、該中空ロッドのエア通路から圧縮エアが上記ノズルに供給され、
   上記真空吸着ヘッドが上記中空ロッドと共に上記所定位置に向かって所定距離前進したときに、上記中空ロッドのエア導入口が上記圧縮エア管前端のシールブッシュで閉塞されることを特徴とする物品供給装置。
2. 請求項１において、
   上記ノズルは、ロッド状であって、上記ヘッド本体内に該ヘッド本体の軸方向に配置され、このノズルの側壁に圧縮エアを上記エア排出口側に向かって噴出させるエア噴出孔が設けられていることを特徴とする物品供給装置。

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