JP6400942B2 - 吸着具 - Google Patents

Description

本発明は、真空発生器を介した陰圧により被吸着物を吸着する吸着具に関し、特に、吸着パッドの吸着終了時の伸び代を考慮せずに移動が可能な吸着具に関する。

従来、製箱ラインにおいて箱を移載する場合など、物品（被吸着物）を陰圧にて吸着し、横移動し、目的場所に載置および吸着解除し、再び元に戻る運動を繰り返す吸着ユニットが知られている。

物品に当接し吸着する部分には、ゴム等の柔軟素材による吸着パッド、吸着カップなどと称される部品が用いられ、陰圧が好適に保持されるようにしている（以降では代表して吸着パッドと称することとする）。

ここで、吸着解除に着目すると、陰圧が解除され吸着により縮んでいた吸着パッドが伸びる。すなわち、伸び代長さ分だけ吸着パッドが物品に押し付いている状態となる。したがって、吸着ユニットを初期位置に戻す場合、物品表面をこすらないよう必ずまず伸び代分の上昇が少なくとも必要となる。

吸着ユニットの別の例を図４に示す。これは、フラットシートをマンドレルに沿わせながら押し型に嵌め込みブランクシートを折り上げる際に使用する、マンドレル付き吸着ユニットを示している。シートの折り上げ後には吸着解除して押し型から吸着ユニットを引き上げるが、この例では、吸着パッドの伸び代分が当接したままの引き上げとならざるをえず吸着パッドが摩耗してしまう。

したがって、初めの例では、駆動設計の自由度が損なわれるという問題点があり、次の例では、吸着パッドが摩耗してしまうという問題点があった。

特開２００６−２９７６３６ 特開２００１−０７９９６２ 特開平０９−３２３７１３

本発明は上記に鑑みてなされたものであって、真空発生器を介した陰圧により被吸着物を吸着する吸着具であって、駆動設計の自由度を確保しつつ吸着パッドの摩耗も防止する吸着具を提供することを目的とする。

請求項１に記載の吸着具は、軸を中心に回動するシーソー体と、シーソー体の片側に、回動方向に配向させ延設した、陰圧により被吸着物を吸着する、柔軟素材からなる切頭円錐形の吸着パッドと、軸をはさみ、吸着パッドとは反対方向に配向させてシーソー体に延設した蛇腹体と、蛇腹体の末端をふさぎ、シーソー体の回動とは独立し軸に対して位置を変えない閉止体と、吸着パッドの基端側に設けた第１真空発生器と、蛇腹体の基端側に設けた第２真空発生器と、第１真空発生器および第２真空発生器へ圧縮空気を送気する送気部と、を有し、第１真空発生器および第２真空発生器の作用により、送気部から圧縮空気が送気された場合には、蛇腹体が縮み、吸着パッドが被吸着物に当接して縮み吸着を開始し、圧縮空気が送気されなくなった場合には、吸着パッドが被吸着物を解放すると共に蛇腹体が伸び、吸着パッドが前記縮み分の伸びを超えて被吸着物から離れることを特徴とする。

すなわち、請求項１に係る発明は、圧縮空気のＯＮ／ＯＦＦにより吸着をおこなうと共に、このＯＮ／ＯＦＦをそのまま利用して吸着パッドの伸び代を吸収し、駆動設計の自由度を確保しつつ吸着パッドの摩耗も防止する吸着具を提供することが可能となる。特に、駆動系に圧縮空気を用いるラインである場合にその圧縮空気発生機構を流用でき好適である。

シーソー体は、板体や棒体を採用することができる。その回動角は、吸着具を移動させる基体や被吸着物、その載置面等と干渉しないのであれば、特に限定されない。軸はシーソー体と一体すなわちシーソー体の一部として形成されていてもよく、また、シーソー体にあけられた孔に別途挿通した別体の軸として構成されていてもよい。蛇腹体は広く、陰圧により収縮し、陰圧解除により伸長するのであれば特に限定されず、たとえばバネを内包したゴム状の管体のようなものも含まれるものとする。吸着パッドや蛇腹体の延設方向は、厳密な回動方向（接線方向）である必要はなく、被吸着物の吸着面との関係で適宜傾いていてもよいものとする。閉止体が軸に対して位置を変えない、とは、基体に対してまたは被吸着物に対して実質的に位置を変えないことを意味する。吸着パッドまたは蛇腹体の基端側とは、必ずしも吸着パッドまたは蛇腹体に真空発生器を直づけする必要はなく、気体通路の中途に設けてもよい。圧縮空気が送気されなくなった場合とは、吸着や収縮を維持するほどの真空ないし陰圧でなくなった場合を含み、必ずしも、送気量０である場合に限定されない。送気部は、チューブとする例を挙げることができ、請求項２のようにシーソー体に接続する態様でもよく、また、二股チューブとして第１真空発生器および第２真空発生器に接続するようにしてもよい。使用の態様により、第１真空発生器および第２真空発生器にそれぞれ個々独立して接続されるチューブ（すなわち二本のチューブ）として構成してもよく、送気制御も個別におこなうようにしてもよい。ただし、制御タイミングは別々であっても、実質的に吸着パッドの作動と蛇腹体の動作が同時となるようにするのが好ましい。なお、被吸着物を解放すると共に蛇腹体が伸び、における、共に、とは、必ずしも厳密な同時作動に限らず、時間のずれが含まれてもよいものとする。

請求項２に記載の吸着具は、請求項１に記載の吸着具において、送気部はシーソー体に取り付けられ、シーソー体内部に、第１真空発生器、第２真空発生器、および、送気部を連通する通路を形成したことを特徴とする。

すなわち、請求項２に係る発明は、構成を簡素化することができる。

なお、通路は実質的に気密とすることはいうまでもない。

請求項３に記載の吸着具は、請求項１または２に記載の吸着具において、被吸着物の吸着面の法線方向と、吸着パッドの吸着方向とが一致する位置にて蛇腹体の縮み長さを規制する規制体を設けたことを特徴とする。

すなわち、請求項３に係る発明は、好適な吸着を実現する。

なお、規制体は、シーソー体の回動と独立した閉止体に固定するようにする。

請求項４に記載の吸着具は、請求項１、２または３に記載の吸着具において、シーソー体は軸を軸通させる軸通孔を有し、閉止体は軸に連接されていることを特徴とする。

すなわち、請求項４に係る発明は、閉止体を、吸着具を取り付ける基体等に別途取り付けて独立性を担保するのでなく、軸に取り付けて独立性を確保し、装置構成の簡素化および取扱性を高める。

本発明によれば、真空発生器を介した陰圧により被吸着物を吸着する吸着具であって、駆動設計の自由度を確保しつつ吸着パッドの摩耗も防止する吸着具を提供することができる。

本発明の吸着具において圧縮空気を送気していないときの様子を示した正面図である。点線部分は内部構造を示している。 本発明の吸着具において圧縮空気を送気した場合の物品の非吸着時の様子と吸着時の様子とを示した正面図である。吸着パッドの縮みの有無が生じる。 物品Ｗの載置から水平移動して離脱するまでの様子を示した説明図である。 従来のマンドレル付き吸着ユニットを説明する説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは説明の便宜上、吸着具が、吸着している直方体の物品を水平の物品載置面に載置し、吸着終了して離脱する例を説明する。図１は、本発明の吸着具において圧縮空気を送気していないときの様子を示した正面図である。図２は、本発明の吸着具において圧縮空気を送気したときの場合の物品の非吸着時の様子と吸着時の様子とを示した正面図である。なお、説明の便宜上、適宜構成要素を省略し、また、縮尺比を異ならせて描画している。

吸着具１は、シーソー体１０と、シーソー体１０の片端に形成された吸着部２０と、シーソー体１０の他端に形成された蛇腹部３０と、を主要な構成とし、基体Ｂに取り付けられ移動する。

シーソー体１０は、所定肉厚の板体であって、中心部分に孔１１が形成され、軸１２が挿通されている。軸１２には、取付アーム１２１が備わり基体Ｂへ吸着具１を取り付ける。すなわち、取付アーム１２１を介して軸１２が基体Ｂに固定され、シーソー体１０は基体Ｂに対して軸回動する。

また、シーソー体１０には、エアチューブ１３が取り付けられ、図示しないポンプを介して、圧縮空気を吸着部２０および蛇腹部３０に伝達する。シーソー体１０の内部には気密な中空路１４が形成され、後述の二つの真空発生器にそれぞれ連通させている。これにより、エアチューブ１３からの圧縮空気は同時に伝達されることとなる。

吸着部２０は、ゴム製の切頭円錐形の吸着パッド２１と、吸着パッド２１の基端側に設けた第１真空発生器２２（図では断面を模式的に示している）と、により構成される。第１真空発生器２２はシーソー体１０の片端に埋入させ、中空路１４と連通している。なお、吸着パッド２１は、シーソー体１０の延伸方向（長手方向）と軸１２にそれぞれに略直交するように配向させている。以降では吸着部２０を設けた側をシーソー体１０の表側と称することとする。

蛇腹部３０は、基端側がシーソー体１０に取り付けられた中空の蛇腹体３１と、蛇腹体３１の先端側を閉じ、蛇腹部３０の気密性を担保する閉止板３２と、第２真空発生器３３（図では断面を模式的に示している）と、により構成される。第２真空発生器３３はシーソー体１０に埋入させ、中空路１４と連通している。また、蛇腹部３０は、閉止板３２を取付アーム１２１に取り付ける保持棒３２１も備える。なお、蛇腹体３１の延設方向は、吸着パッド２１の配向方向と正反対としている。すなわち、蛇腹体３１は、図示したように、軸１２をはさみ、シーソー体１０の延伸方向と軸１２にそれぞれに略直交する向きであって、シーソー体１０の裏側に設けている。

蛇腹体３１は、ゴム製であり、その素材性質および形状に基づき、縮んだ際には復元力を発揮する。後述するように、圧縮空気の送出を止めると、吸着パッド２１による吸着が終了するが、このとき蛇腹体３１が伸びて、シーソー体１０の回動により吸着パッド２１が物品Ｗから離れる。なお、蛇腹部３０の配置を吸着部２０と反対としているので、シーソー体１０が回動しても蛇腹部３０は物品載置面と干渉しないという利点も有する。

なお、閉止板３２は、軸１２に実質的に取り付けてあるので、基体Ｂに対して位置が変わらず、シーソー体１０の動きに影響をうけない。すなわち、閉止板３２は、シーソー体１０が回動したときに蛇腹体３１の伸縮を実現する構成部といえる。

なお、閉止板３２は、閉止板３２の法線方向に規制棒３２２を備え、これにより、蛇腹体３１の収縮によるシーソー体１０の回動が物品載置面と平行となる位置にて止まるようにしている。

次に圧縮空気の送出終了時の吸着具１の動きについて説明する。図３は、物品Ｗの載置から水平移動して離脱するまでの様子を示した説明図である。まず物品Ｗが載置される（図３ａ、ｂ）。このとき、吸着具１は物品Ｗを吸着しているが、シーソー体１０の姿勢は水平である。

次に圧縮空気の送出を止める。すると、吸着パッド２１の吸引力がゼロになる。同時に、第２真空発生器３３を介した陰圧により収縮していた蛇腹体３１が復元する。このとき、基体Ｂの位置はそのままに、吸着パッド２１はその伸び代長さを超えて上昇し、物品Ｗから離れる（図３ｃ）。最後に、基体Ｂは物品載置面からの高さを変えることなく、水平移動する（図３ｄ）。

以上の動作は、原理的に、従来のマンドレル付き吸着ユニットの不具合、すなわち、吸着パッドが物品をこすってしまう不具合を解消する動きとなっている。

なお、吸着動作に関しては、吸着具１は、第１真空発生器２２と第２真空発生器３３を別々に設けているので、吸着パッド２１が物品を吸着していなくても蛇腹体３１は収縮する。そして、蛇腹体３１の収縮にともなって吸着パッド２１が下降して物品Ｗに当接し、物品Ｗの吸着が開始される。なお、シーソー体１０は、物品載置面に水平になる位置にて規制棒３２２の規制により回動を停止する。なお、基体Ｂないし軸１２の物品載置面からの高さは、適宜吸着パッド２１の縮み代を考慮して設定すればよい。

以上、本発明の吸着具１によれば、吸着終了後すぐに水平移動も可能とし駆動設計の自由度を確保しつつ吸着パッドの摩耗も防止できる。

なお、本発明の吸着具は上記の態様に限定されない。まず、蛇腹体は、外筒内周に内筒外周が接する入籠型の二重円筒であって、中にバネを収容したものとすることもできる。また、規制棒３２２をこの二重円筒に収容してもよい。もとより、蛇腹体３１を採用する場合にはこの中に規制棒３２２を収容することもできる。また、規制棒に代え、この二重円筒自体によりシーソー体１０の回動を規制してもよい。すなわち、入籠状体となったときの筒自体によりシーソー体１０の回動を規制するようにしてもよい。

また、蛇腹部３０を吸着部２０に比して軸１２に近づけ、吸着部２０の実質的回動量を大きくすることもできる。規制棒３２２の規制位置も、吸着時の吸着パッド２１の縮み代を考慮して決定することもできる。閉止体は蛇腹体の上面として一体的に構成されていてもよい。

真空発生器は、それぞれ、シーソー体１０の外部に露出させてもよい。このとき、エアチューブ１３は、シーソー体１０に取り付けず、中途で二股に分けまたは二本とし、第１真空発生器２２および第２真空発生器３３にそれぞれ直接接続する。二本に分ける場合は、それぞれの真空発生器の能力をより適正化することも可能となる。

また、軸とシーソー体とを一体化することもできる。この場合は、軸の両端に軸受を設け、この軸受から取付アーム１２１を延伸させ基体Ｂに取り付けるようにすることができる。

なお、以上の例では、基体Ｂを吸着具と別構成として説明したが、基体Ｂを含めた吸着具であってもよいことはいうまでもない。吸着ユニットと称することもできる。

本発明は、汎用の吸着・載置モーションについても当然使用することができる。すなわち、基体Ｂの下降→吸着→基体Ｂの上昇→水平移動→基体Ｂの下降→吸着終了→上昇→基体Ｂの水平逆移動→（基体Ｂの下降）にも利用できる。使用の態様により、基体Ｂの上昇量を０または従来より少なくすることができ、近年の省スペース化等の要請に資することも可能である。

１ 吸着具
１０ シーソー体
１１ 孔
１２ 軸
１２１ 取付アーム
１３ エアチューブ
１４ 中空路
２０ 吸着部
２１ 吸着パッド
２２ 第１真空発生器
３０ 蛇腹部
３１ 蛇腹体
３２ 閉止板
３２１ 保持棒
３２２ 規制棒
３３ 第２真空発生器
Ｂ 基体
Ｗ 物品

Claims (4)

1. 軸を中心に回動するシーソー体と、
   シーソー体の片側に、回動方向に配向させ延設した、陰圧により被吸着物を吸着する、柔軟素材からなる切頭円錐形の吸着パッドと、
   軸をはさみ、吸着パッドとは反対方向に配向させてシーソー体に延設した蛇腹体と、
   蛇腹体の末端をふさぎ、シーソー体の回動とは独立し軸に対して位置を変えない閉止体と、
   吸着パッドの基端側に設けた第１真空発生器と、
   蛇腹体の基端側に設けた第２真空発生器と、
   第１真空発生器および第２真空発生器へ圧縮空気を送気する送気部と、
   を有し、
   第１真空発生器および第２真空発生器の作用により、
   送気部から圧縮空気が送気された場合には、蛇腹体が縮み、吸着パッドが被吸着物に当接して縮み吸着を開始し、
   圧縮空気が送気されなくなった場合には、吸着パッドが被吸着物を解放すると共に蛇腹体が伸び、吸着パッドが前記縮み分の伸びを超えて被吸着物から離れることを特徴とする吸着具。
2. 圧力伝達部はシーソー体に取り付けられ、
   シーソー体内部に、蛇腹体、落下防止弁および吸着パッド、並びに、圧力伝達部を連通する通路を形成したことを特徴とする請求項１に記載の吸着具。
3. 被吸着物の吸着面の法線方向と、吸着パッドの吸着方向とが一致する位置にて蛇腹体の縮み長さを規制する規制体を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の吸着具。
4. シーソー体は軸を軸通させる軸通孔を有し、
   閉止体は軸に連接されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の吸着具。
   
   

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