JPH06305608A - ワーク吸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワーク１枚当りの重量が軽量であってもワー
クの吸着枚数を正確に判定し、しかもワーク吸着の際の
高荷重による押圧にも十分に耐えるようにする。 【構成】 吸着手段１３が取付けられた第２の支持ベー
ス１２を弾性体１５を介して第１の支持ベース１１に吊
下げ、弾性体１５の弾性変形量を所定値内に制限するス
トッパ手段２１を設ける。弾性体１５の弾性変形量を弾
性変形量検知手段３１により検知し、判定手段４５によ
って弾性変形量検知手段３１からの出力信号と予め設定
された設定値とを比較し、吸着手段１３に吸着されたワ
ーク５の枚数の良否を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワークの吸着枚数を正
確に判定することが可能なワーク吸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワーク搬送時のワークずれや脱落を防止
し、安定したワーク搬送を実現可能にしたリフティング
マグネットの一例として、特公平４−３８６７９号公報
が知られている。このように、吸着力を高めた可動ヨー
ク型リフティングマグネットを利用することにより、搬
送時におけるワークの吸着が確実となり、ワークのロボ
ット等による自動搬送が実現可能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電磁マ
グネットを利用した自動搬送の場合は、ワークが薄板で
あると電磁マグネットの磁気のためワークを２枚同時に
吸着してしまうという問題がある。また、薄板状のワー
クの表面に油が付着している場合は、ワーク同士が密着
しマグネットの磁気がなくともワークを２枚同時に吊上
げてしまうという問題がある。したがって、ワークの２
枚吸着現象は電磁マグネットによる吸着に限られず、負
圧を利用したバキュームカップの吸着時にも生じる。

【０００４】このように、ワークを２枚同時に吸着し、
たとえばプレス成形機へ供給することは、極めて危険で
あるため、２枚同時吸着は確実に防止する必要がある。
これに対処するために、従来ではつぎのような対策がと
られている。

【０００５】従来では、ワークの２枚同時吸着を防止す
るために、ワークの吸着後、一旦ワークを秤の上に載せ
て重量を測定することが行われているが、この方法の場
合はワークの秤への載せ替えが生じるので、ワーク搬送
にロスタイムが生じるという問題がある。一方、電磁マ
グネットと搬送手段としてのロボットとを連結する部分
に、ワークの重量を計測する荷重計を取付けることも考
えられているが、つぎの問題が存在する。

【０００６】電磁マグネット等の吸着手段を用いた搬送
装置では、ワークの吸着を行うに際し、ワークの吸着を
確実に行うため吸着手段がワークに押し付けられるが、
このときの押圧力は、搬送装置の種類によって異なる
が、たとえば１００ｋｇを超える場合もある。

【０００７】従来の荷重計は、そのほとんどが歪ゲージ
式荷重計であり、精度も高いことから多用されている
が、過負荷に弱い。そのため、ワークの吸着時の押圧力
を考慮した定格値の大きな荷重計を使用すると、ワーク
の１枚当りの重量が数１００ｇという低荷重領域での感
度が悪くなり、ワークの重量計測に大きなバラツキが生
じる。

【０００８】本発明は、上記の問題に着目し、ワークの
吸着枚数を正確に判定できるとともに、ワーク吸着の際
の高荷重による押圧にも十分に耐えうることが可能なワ
ーク吸着装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明に係るワーク吸着装置は、搬送手段側に取付け
られる第１の支持ベースと、前記第１の支持ベースの下
方に配置される第２の支持ベースと、前記第２の支持ベ
ースに取付けられ、ワークを吸着する吸着手段と、前記
吸着手段が取付けられた第２の支持ベースを第１の支持
ベースに吊下げる弾性体と、前記弾性体の上下方向の弾
性変形量を所定値内に制限するストッパ手段と、前記弾
性体の弾性変形量を検知する弾性変形量検知手段と、前
記弾性変形量検知手段からの出力信号と予め設定された
設定値とを比較し、前記吸着手段に吸着されたワークの
枚数の良否を判定する判定手段と、を具備したものから
成る。

【００１０】

【作用】このように構成されたワーク吸着装置において
は、吸着手段によりワークが吸着されると、ワークの重
量に応じて弾性体が弾性変形する。ここで、ワーク吸着
装置には、ストッパ手段が設けられているので、ワーク
吸着の際に吸着手段がワークに強く押圧されても、弾性
体の弾性変形量は所定値内に制限される。

【００１１】ワーク吸着時の弾性体の弾性変形量は、弾
性変形量検知手段によって検知される。弾性変形量検知
手段からの出力信号は、判定手段によって予め設定され
た設定値と比較される。ここで、弾性変形量検知手段か
らの出力信号が設定値と著しく異なる場合は、吸着手段
によってワークが複数枚吸着されたと判定される。

【００１２】このように、弾性体の弾性変形量はストッ
パ手段によって所定値内に制限されるので、ワークの吸
着の際に吸着手段が過大な荷重によってワークに押圧さ
れても、弾性体の過度の変形が防止され、低荷重領域で
の感度が悪化することはなくなる。したがって、ワーク
が軽量であってもワークの吸着枚数を正確に判定するこ
とが可能となる。

【００１３】

【実施例】以下に、本発明に係るワーク吸着装置の望ま
しい実施例を、図面を参照して説明する。

【００１４】第１実施例 図１ないし図４は、本発明の第１実施例を示しており、
とくに吸着手段として電磁マグネットを用いた場合を示
している。図１において１は、搬送手段としての工業用
ロボットを示している。ロボット１のアームの先端部に
は、１個のワーク吸着装置１０が取付けられている。

【００１５】ワーク吸着装置１０は、四角形の板状部材
からなる第１の支持ベース１１を有している。第１の支
持ベース１１の上面には、取付座１１ａが形成されてい
る。取付座１１ａは、ロボット１のアームの先端部と連
結されている。

【００１６】第１の支持ベース１１の下方には、四角形
の板状部材からなる第２の支持ベース１２が配置されて
いる。第２の支持ベース１２の下部には、ワーク５を吸
着する吸着手段としての電磁マグネット１３が取付けら
れている。本実施例では、第２の支持ベース１２が電磁
マグネット１３の上部と兼用した構成となっているが、
両者を分離した構成としてもよい。

【００１７】電磁マグネット１３が取付けられた第２の
支持ベース１３は、弾性体としての板ばね１５を介して
第１の支持ベース１３に吊下げられている。板ばね１５
は、Ｕ字形をしており、上下方向に弾性変形可能となっ
ている。板ばね１５の一方は、第１の支持ベース１１の
下面に固定されており、板ばね１５の他方は、第２の支
持ベース１２の下面に固定されている。

【００１８】第１の支持ベース１１と第２の支持ベース
１２には、板ばね１５の弾性変形量を所定値内に制限す
るストッパ手段２１が設けられている。ストッパ手段２
１は、第１のストッパ２２と第２のストッパ２３とから
構成されている。第１のストッパ２２は、板ばね１５の
両端部が互に接近する方向に過度に変位するのを阻止す
る機能を有しており、本実施例では板ばね１５を固定す
る固定部材から構成されている。

【００１９】第２のストッパ２３は、板状部材から構成
されている。第２のストッパ２３の一方は、第２の支持
ベース１２の側面に固定されている。第２のストッパ２
３の他方には、Ｌ字状に折り曲げられた折り曲げ部２３
ａが形成されている。折り曲げ部２３ａは、第１の支持
ベース１１の上面と係合可能となっている。第２のスト
ッパ２３は、板ばね１５の両端部が互に離れる方向に過
度に変位するのを阻止する機能を有している。ワーク５
を吊り上げた状態では、第２の支持ベース１２は第１の
支持ベース１１に対して押圧方向に距離Ｈ₁ 、引張り方
向に距離Ｈ₂ だけ移動可能となっている。

【００２０】第２の支持ベース１２には、板ばね１５の
弾性変形量を検知する弾性変形量検知手段としての差動
トランス３１が取付けられている。差動トランス３１
は、コイル部３２とコア部３３とから構成されている。
コイル部３２は、第２の支持ベース１２に固定されてい
る。コア部３３は、コイル部３２と相対移動可能となっ
ており、コア部３３の一方は連結ピン３５を介して第１
の支持ベース１２に連結されている。

【００２１】差動トランス３１は、コイル部３２の１次
コイル３２ａに発振器３０からの１〜１０ＫＨｚの交流
電圧が印加されており、別に設けられた２つの２次コイ
ル３２ｂに誘起電圧を発生する。この誘起電圧は、コイ
ル部３２に対するコア部３３の位置によって変化する。
２つの２次コイル３２ｂに発生する誘起電圧を位相検波
し、整流することによって正負の出力電圧を得ることが
できる。コイル部３２に対してコア部３３が中央にある
ときは、２次コイルの出力電圧は０Ｖとなる。

【００２２】板ばね１５は、電磁マグネット１３にワー
ク５が吸着されていない場合でも、電磁マグネット１３
および第２の支持ベース１２の重量である程度撓むの
で、ワーク５を吸着していない状態でコア部３３がコイ
ル部３２の中央に位置するように調整されている。コイ
ル部３２に対するコア部３３の位置は、第１の支持ベー
ス１１に螺合された連結ピン３５を回転させて連結ピン
３５のねじ込み量を変えることにより調整可能となって
いる。

【００２３】差動トランス３１からの出力信号（交流電
圧）は、整流平滑回路部４１に入力されている。整流平
滑回路部４１では、差動トランス３１からの交流電圧が
直流電圧に変換される。整流平滑回路部４１からの出力
信号は、増幅器４２によって増幅されるようなってい
る。増幅器４２によって増幅された差動トランス３１か
らの出力信号は、判定手段としての比較器４５に入力さ
れている。

【００２４】比較器４５には、設定器４６が接続されて
いる。設定器４６は、１枚のワーク５の重量に相当する
電気信号を比較器４５に入力するようになっている。比
較器４５は、増幅器４２によって増幅された差動トラン
ス３１からの出力信号と設定器４６によって予め設定さ
れた設定値とを比較し、電磁マグネット１３に吸着され
たワーク５の枚数の良否を判定する機能を有している。

【００２５】図４は、板ばね１５の変位量とワーク５の
重量との関係を示している。板ばね１５の弾性変形量と
ワーク５の重量は正比例の関係にあることから、本実施
例では、板ばね１５の弾性変形量を差動トランス３１に
よって間接的に検知し、ワーク５の重量を求めるように
なっている。

【００２６】図４に示すように、ワーク５を吸着しない
状態で板ばね１５によって吊下げられている重量をＷ₀
とした場合、この状態で差動トランス３１からの出力が
ゼロとなるようにコア部３３の位置が調整される。この
状態でのコア部３３の位置をｘ₀ とすると、１枚のワー
ク５を吸着した場合は、板ばね１５によって吊下げられ
ている重量は、Ｗ₀ ＋Ｗ₁ となり、板ばね１５の変位量
はｘ₀ ＋ｘ₁ となる。

【００２７】このように、ワーク５の１枚分の重量に対
する板ばね１５の変位量を把握しておくことにより、差
動トランス３１によって間接的に検知される板ばね１５
の変位量から電磁マグネット１３に吸着されたワーク５
の重量（枚数）を求めることが可能となる。比較器４５
は、電磁マグネット１３が２枚以上のワーク５を検出し
ていると判断した場合には、ゲート部４６に異常信号を
出力するようになっている。

【００２８】ゲート部４６には、シーケンサ（シーケン
ス制御装置）４７からの信号が入力されるようになって
いる。シーケンサ４７は、ワーク５の２枚検出のタイミ
ングを制御するものであり、ワーク５を吸着し少し持ち
上げた時、またはワーク５の持ち上げ上昇端において、
ゲート部４６に出力信号を出力するようになっている。

【００２９】ゲート部４６は、比較器４５から２枚吸着
した旨の信号とシーケンサ４７からの検知タイミング信
号との双方が入力された場合にのみ、搬送手段としての
ロボット１にワークの２枚吸着の旨の信号を出力するよ
うになっている。

【００３０】なお、板ばね１５の弾性変形量を１ｍｍ程
度に設定し、板ばね１５の１ｍｍの変位量をワーク５の
１０〜１５枚分の重量に相当するように設定すれば、搬
送時におけるワーク吸着装置１０の若干の傾きや、差動
トランス３１による板ばね１５の変位量を検出する際の
機械の揺れによる測定誤差を無視することが可能とな
る。また、ワーク５のサイズ変更に伴うワーク５の重量
の変化に対しても十分に対応可能となる。

【００３１】つぎに、第１実施例における作用について
説明する。ロボット１は、予め教示された通りに動作
し、ワーク５を特定の場所から別の場所に搬送する。電
磁マグネット１３によりワーク５を吸着する際には、ワ
ーク５の吸着を確実に行うために電磁マグネット１３が
強い力でワーク５に押しつけられる。

【００３２】電磁マグネット１３が強い力でワーク５に
押しつけられると、板ばね１５の両端部が互に接近する
方向に弾性変形するが、第１の支持ベース１１と第２の
支持ベース１２との間には、第１のストッパ２２が位置
しているので、板ばね１５の弾性変形量が一定値になる
と、第１のストッパ２２を構成する固定部材同士が当接
し、板ばね１５の過度の変位が阻止される。

【００３３】電磁マグネット１３の励磁によりワーク５
が吸着されると、ロボット１によってワーク吸着装置１
１が持上げられる。この状態では、電磁マグネット１３
が取付けられた第２の支持ベース１２が板ばね１５を介
して第１の支持ベース１１に吊下げられた状態となる。
電磁マグネット１３には、ワーク５が吸着されているの
で、板ばね１５の弾性変形量はワーク５を吸着していな
い場合に比べてワーク５の重量だけ増加する。

【００３４】板ばね１５の弾性変形量は、差動トランス
３１によって間接的に検知されているので、差動トラン
ス３１からの出力信号の変化から電磁マグネット１３に
吸着されたワーク５の重量を把握することが可能とな
る。比較器４５では、増幅器４２によって増幅された差
動トランス３１からの出力信号と、設定器４６によって
予め設定された設定値とを比較し、電磁マグネット１３
に吸着されたワーク５が１枚であるか２枚以上であるか
否かの判定が行われる。

【００３５】比較器４５によりワーク５の２枚吸着であ
る旨が判定された場合は、ゲート部４６に異常信号が出
力される。ここで、シーケンサ４７からも検知タイミン
グ信号がゲート部４６に出力されている場合は、ゲート
部４６からロボット１の制御部に異常信号が出力され、
ワーク５の搬送動作が中止される。その後、一旦電磁マ
グネット１３を無励時にしてワーク５を釈放し、再度ワ
ーク５の吸着動作が行われる。

【００３６】なお、複数枚のワーク５を吸着した場合
は、ロボット１により第１の支持ベース１１を持ち上げ
る際に板ばね１５の両端部が互に離れる方向に過度に変
位するおそれがあるが、第２の支持ベース１２には第１
の支持ベース１１の上面と係合可能な第２のストッパ２
３が設けられているので、板ばね１５の過度の変形が阻
止される。

【００３７】第２実施例 図５ないし図７は、本発明の第２実施例を示している。
第２実施例が第１実施例と異なるところは、複数のワー
ク吸着装置によってワークを吸着する構成であり、その
他の部分は第１実施例に準じるので、準じる部分に第１
実施例と同一の符号を付すことにより準じる部分の説明
を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

【００３８】第１実施例においては、ロボット１に１個
のワーク吸着装置１０が取付けられていたが、本実施例
では、ロボット１に取付けアーム５０を介して２つのワ
ーク吸着装置１０が取付けられている。第１の支持ベー
ス１１は、ねじ部１１ｂを介してロボット１のアームの
先端部に連結されている。

【００３９】第２の支持ベース１２の下端には、ねじ部
１２ｂが形成されている。ねじ部１２ｂには、吸着手段
としての電磁マグネット１３が取付けられるようになっ
ている。第１の支持ベース１１の外周面には、第２のス
トッパ２３と係合可能な鍔部１１ｃが形成されている。

【００４０】第１の支持ベース１１と第２の支持ベース
１２との間には、弾性体としての板ばね５５が２つ配置
されている。第１実施例では、板ばね１５はＵ字形とな
っていたが、平坦な板状部材から構成されている。各板
ばね１５は、円周方向に等間隔に配置されている。各板
ばね１５は、一方が第１のストッパ２２を介して第１の
支持ベース１１に固定されており、他方が別の第１のス
トッパ２２を介して第２の支持ベース１２に固定されて
いる。

【００４１】各第１のストッパ２２は、板ばね５５が押
圧方向に一定量変位した場合は、第１の支持ベース１１
および第２の支持ベース１２と当接し、板ばね５５が過
度に変位するのを阻止する機能を有している。第２の支
持ベース１２に形成された第２のストッパ２３は、第１
の支持ベース１１の鍔部１１ｃと係合することにより、
板ばね５５の引張り方向の過度の変位を阻止するように
なっている。

【００４２】第１の支持ベース１１には、板ばね５５の
弾性変形量を検知する弾性変形量検知手段としての差動
トランス３１が設けられている。本実施例では、差動ト
ランス３１を第１の支持ベース１１側に設けているが、
第１実施例のように第２の支持ベース１２側に設ける構
成としてもよい。

【００４３】差動トランス３１は、３つの板ばね５５が
配置される円の中心に位置している。これにより、差動
トランス３１は３つの板ばね５５の平均たわみ量を検出
することが可能となっている。本実施例では、ロボット
１のアームに２つのワーク吸着装置１０が取付けられて
いるので、図３の制御回路が２つ必要であり、２つのワ
ーク吸着装置１０が共に１枚のワーク５を吸着したと判
定したときのみ、ワーク５のロボット１による搬送が可
能となる。

【００４４】このように構成された第２実施例において
は、複数のワーク吸着装置１０を有しているので、薄板
でかつ長尺のワークの搬送が可能となる。また、３つの
板ばね５５を円周方向に一定の間隔で配置しているの
で、ワーク５に対する偏心と傾きに対して強くなり、３
つの板ばね５５の平均たわみ量を差動トランス３１で検
知することができる。したがって、ワークの吸着枚数判
定精度を安定したものとすることができる。

【００４５】上記各実施例においては、吸着手段として
電磁マグネット１３を用いた構成を示したが、電磁マグ
ネットに限定されるものではなく、負圧による吸引力を
利用したバキュームパッドを用いた構成としてもよい。
したがって、ワーク５は磁性体でなくともよく、非磁性
体で油の付着によってワーク同士が密着した場合の２枚
吸着も判定可能となる。

【００４６】各実施例に示したワーク吸着装置１０は、
ワークの２枚吸着を検出することを目的としているが、
ワーク吸着装置１０はつぎの機能も発揮する。ワーク５
のロボット１による搬送途中において、搬送時の加速度
が大きすぎると、ワーク吸着装置１０からワーク５が落
下するおそれがあるが、ワーク５に作用する荷重を板ば
ね１５、５５の変位量から把握することが可能であるの
で、差動トランス３１からの出力信号をロボット１の制
御装置に入力することで、ワーク５の搬送速度をワーク
５が吸着手段から脱落しない程度の速度に抑えることも
可能となる。

【００４７】また、ワーク５の２枚吸着の有無をワーク
の重量に基づいて判定しているので、搬送の途中でワー
ク５がワーク吸着装置１０から脱落してしまった場合で
も、ワークの吸着の有無を検知することが可能となり、
適切な対応をとることができる。このように、ワーク吸
着装置１０は、ワーク５の２枚吸着検出だけでなく、ワ
ーク５の搬送行程の全般にわたってワーク５の搬送異常
の有無を監視する機能も有する。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、つぎの効果が得られ
る。

【００４９】（１）吸着手段が取付けられた第２の支持
ベースを弾性体を介して第１の支持ベースに吊下げ、弾
性体の弾性変形量を弾性変形量検知手段により検知し、
判定手段により弾性変形量検知手段からの出力信号と予
め設定された設定値とを比較し、吸着手段に吸着された
ワークの枚数の良否を判定するようにしたので、ワーク
の磁性体または非磁性体にかかわらずワークの吸着枚数
を正確に判定することができる。

【００５０】（２）弾性体の弾性変形量を所定値内に制
限するストッパ手段を設けるようにしたので、ワークを
確実に吸着するためにワーク吸着装置を高荷重でワーク
に押しつけても、弾性体の過度の変形が阻止される。こ
れにより、定格荷重の大きな検知手段を使用する必要が
なくなり、低荷重領域での感度が悪くなるという問題も
解消される。したがって、ワークの吸着時における押圧
力が大であっても、軽量のワークの吸着枚数を正確に判
定することができる。

【００５１】（３）ワークの吸着枚数を吸着手段に吸着
されたワークの重量に基づいて判定しているので、ワー
クの吸着の有無や吸着の程度も判定可能となり、ワーク
の落下等の搬送異常を判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るワーク吸着装置の概
略構成図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１の装置の制御ブロック図である。

【図４】図１の装置におけるワークの荷重と弾性体の変
位量との関係を示す特性図である。

【図５】本発明の第２実施例に係るワーク吸着装置の概
略構成を示す断面図である。

【図６】図５のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。

【図７】図５のワーク吸着装置によるワークの搬送状態
を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 搬送手段 ５ ワーク １０ ワーク吸着装置 １１ 第１の支持ベース １２ 第２の支持ベース １３ 吸着手段 １５ 弾性体 ２１ ストッパ手段 ３１ 弾性変形量検知手段 ４５ 判定手段 ５５ 弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６５Ｇ 59/04 7456−3Ｆ 61/00 7456−3Ｆ Ｂ６５Ｈ 3/08 ３５０ Ｂ 8712−3Ｆ (72)発明者 丹羽 英夫 愛知県名古屋市瑞穂区牛巻町６番10号 三 明電機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送手段側に取付けられる第１の支持ベ
   ースと、 前記第１の支持ベースの下方に配置される第２の支持ベ
   ースと、 前記第２の支持ベースに取付けられ、ワークを吸着する
   吸着手段と、 前記吸着手段が取付けられた第２の支持ベースを第１の
   支持ベースに吊下げる弾性体と、 前記弾性体の上下方向の弾性変形量を所定値内に制限す
   るストッパ手段と、 前記弾性体の弾性変形量を検知する弾性変形量検知手段
   と、 前記弾性変形量検知手段からの出力信号と予め設定され
   た設定値とを比較し、前記吸着手段に吸着されたワーク
   の枚数の良否を判定する判定手段と、を具備したことを
   特徴とするワーク吸着装置。