JP2018024084A - 吸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の姿勢に配置される被吸着体を吸着するとともに、より確実に吸着解除する。
【解決手段】被吸着体を一方向の吸引力により吸着する吸着部５と、該吸着部５により吸着されている被吸着体を、吸引力とは逆方向に押圧して吸着状態を解除する押圧部６とを備え、該押圧部６が、吸引力の方向に沿って進退可能に設けられて被吸着体を押圧する押圧部材９ａと、該押圧部材９ａを進退させる駆動部１２とを備える吸着装置１を提供する。
【選択図】図２

Description

本発明は、吸着装置に関するものである。

従来、上方に開口する円筒状の蛇腹部を有する吸着パッドの内側に固定されたピンを有し、ガラス板のような平坦な被吸着体の下方に配置されてこれを吸着する吸着装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この吸着装置は、吸着パッドの開口端に配置された円環状のパッドを被吸着体の下面に密着させた状態で、蛇腹部を伸張させることにより、吸着パッドの内圧を負圧に変化させて被吸着体を吸着状態とする一方、蛇腹部を収縮させて、吸着パッドの内圧を外気圧に近づけながら、ピンによって被吸着体を上方に押すことにより、吸着を解除するものである。

特開２００７−２４５２４３号公報

しかしながら、特許文献１の吸着装置では、被吸着体に吸着する吸着パッドと該吸着パッドの内部に配置されるピンとが、下端において相互に固定されているため、当該下端をロボットアームの動作によって下降させるだけで、どのようにして吸着パッドの上端とピンの上端とを相対移動させることができるのか不明である。また、ピンの上端に被吸着体を載せて支持した状態から吸着パッドを吸着させる必要があり、限られた姿勢に配置された被吸着体しか吸着することができないという不都合がある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、任意の姿勢に配置される被吸着体を吸着するとともに、より確実に吸着解除することができる吸着装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、被吸着体を一方向の吸引力により吸着する吸着部と、該吸着部により吸着されている前記被吸着体を、前記吸引力とは逆方向に押圧して吸着状態を解除する押圧部とを備え、該押圧部が、前記吸引力の方向に沿って進退可能に設けられて前記被吸着体を押圧する押圧部材と、該押圧部材を進退させる駆動部とを備える吸着装置を提供する。

本態様によれば、被吸着体を吸着する際には、吸着部を被吸着体に近接させて一方向の吸引力を作用させることにより被吸着体を吸引して吸着することができる。また、被吸着体の吸着状態を解除する際には、押圧部によって吸引力の方向とは逆方向に被吸着体を押圧することにより、吸引力が残留していても被吸着体を吸着部から強制的に引き離して吸着状態をより確実に解除することができる。この場合において、吸着部および押圧部を被吸着体の姿勢に合わせて配置することができ、任意の姿勢に配置される被吸着体を吸着することができる。

上記態様においては、前記吸着部が、前記被吸着体に密着させられる環状の吸着パッドと、該吸着パッドの内側を減圧する減圧手段とを備え、前記押圧部材が、前記吸着パッドの内側に配置されていてもよい。
このようにすることで、被吸着体を吸着する際には、環状の吸着パッドを被吸着体に密着させ、吸着パッドの内側を減圧手段によって減圧することにより圧力差によって被吸着体を吸着することができる。そして、被吸着体の吸着状態を解除する際には、吸着パッドの内部において押圧部材を前進させて被吸着体を吸着パッドから引き離す方向に押圧することにより、吸着状態をより確実に解除することができる。

また、上記態様においては、前記被吸着体が磁性材料からなり、前記吸着部が、前記被吸着体を磁力により吸着してもよい。
このようにすることで、磁性材料からなる被吸着体を吸着する際には、吸着部を被吸着体に近接させて、吸着部の発生する磁力による一方向の吸引力を被吸着体に作用させることにより、被吸着体を磁力により吸引して吸着することができる。また、被吸着体の吸着状態を解除する際には、押圧部によって吸引力の方向とは逆方向に被吸着体を押圧することにより、磁力による吸引力が残留していても被吸着体を吸着部から強制的に引き離して吸着状態をより確実に解除することができる。

また、上記態様においては、前記吸着部が環状に形成され、前記押圧部材が前記吸着部の内側に配置されていてもよい。
このようにすることで、被吸着体を吸着する際には、環状の吸着部を被吸着体に近接させて磁力を作用させることにより磁力によって被吸着体を吸着することができる。そして、被吸着体の吸着状態を解除する際には、環状の吸着部の内部において押圧部材を前進させて被吸着体を吸着部から引き離す方向に押圧することにより、磁力を断ち切って吸着状態をより確実に解除することができる。

また、上記態様においては、前記押圧部材が、前記吸着部の外側の該吸着部を挟む少なくとも２箇所において、前記被吸着体を押圧するように配置されていてもよい。
このようにすることで、吸着部により吸着されている箇所を挟む２箇所以上において被吸着体が吸引力とは逆方向に押されるので、押圧力を分散させることができるとともに、吸着が解除される際の被吸着体の姿勢を安定して維持することができる。

また、上記態様においては、前記押圧部材が、前記吸着部を貫通可能かつ前記被吸着体より小さい内径寸法の貫通孔を備え、前記駆動部が、前記吸着部を前記貫通孔内に引っ込めた位置と前記貫通孔内から突出させた位置との間で前記押圧部材を進退させてもよい。

このようにすることで、駆動部により吸着部を貫通孔から突出させた位置に押圧部材を配置して吸着部により被吸着体を吸着させ、駆動部により吸着部を貫通孔内に引っ込めた位置に押圧部材を移動させることにより、吸着パッドに吸着された被吸着体に押圧部材を突き当てて被吸着体を吸着パッドから引き離す方向に押圧し、吸着状態をより確実に解除することができる。

また、上記態様においては、前記吸着部が複数設けられ、前記押圧部が前記吸着部毎に独立して駆動可能に設けられていてもよい。
このようにすることで、異なる吸着部に吸着されている被吸着体を別個に押圧して異なる位置あるいはタイミングで吸着状態を解除することができる。

また、上記態様においては、前記吸着部が複数設けられ、前記押圧部材が複数の前記吸着部に吸着されている複数の前記被吸着体を押圧可能に設けられていてもよい。
このようにすることで、異なる吸着部に吸着されている異なる被吸着体を共通の押圧部材によって押圧して吸着状態を同時に解除することができる。これにより押圧部材の数を減らし、吸着装置を簡易に構成することができる。

また、上記態様においては、前記駆動部が、前記押圧部材の移動量を調節可能であってもよい。
このようにすることで、押圧部材を過不足ない移動量で前進させて、押圧部材を押し出し過ぎることによる吸着状態の解除時における周辺装置との干渉や、押し出し不足による吸着状態の不十分な解除を防止することができる。

また、上記態様においては、前記駆動部が、前記押圧部材の移動速度を調節可能であってもよい。
このようにすることで、押圧部材を過不足ない移動速度で前進させて、遅過ぎることによる被吸着体の吸着状態の解除に要する時間の増加や、早過ぎることによる被吸着体の飛散を防止することができる。

また、上記態様においては、前記吸着部による吸引の停止と前記押圧部による押圧開始のタイミングを調節する制御部を備えていてもよい。
このようにすることで、被吸着体の吸着状態の解除時における吸着部による吸引の停止と押圧部による押圧開始のタイミングが制御部により調節され、吸着部による吸着特性に対応して、吸着状態を適正に解除することができる。

本発明によれば、任意の姿勢に配置される被吸着体を吸着するとともに、より確実に吸着解除することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る吸着装置を示す正面図である。 図１の吸着装置を示す、一部を破断した全体構成図である。 図１の吸着装置によりワークを吸着した状態を示す正面図である。 図３の吸着装置を示す、一部を破断した全体構成図である。 図１の吸着装置によるワークの吸着状態を解除した状態を示す一部を破断した全体構成図である。 図１の吸着装置の第１の変形例を示す正面図である。 図１の吸着装置の第２の変形例を示す正面図である。 図７の吸着装置を示す、一部を破断した全体構成図である。 図７の吸着装置によるワークの吸着状態を解除した状態を一側面から見た全体構成図である。 図９の吸着装置を他の側面から見た、一部を判断した全体構成図である。 図１の吸着装置の第３の変形例を示す正面図である。 図１１の吸着装置を示す一部を破断した全体構成図である。 図１の吸着装置の第４の変形例を示す、一部を破断した全体構成図である。 図１３の吸着装置によるワークの吸着状態を解除した状態を示す一部を破断した全体構成図である。

本発明の一実施形態に係る吸着装置１について、図面を参照しながら以下に説明する。
本実施形態に係る吸着装置１は、例えば、ロボットのアーム（図示略）の先端に取り付けられて、ハンドリングするワーク（被吸着体）Ａを吸着し、ロボットの動作によって搬送し、所定の場所で吸着状態を解除することにより解放するために使用される装置である。本実施形態においては、射出成形機（図示略）によって成形された樹脂成形品をワークＡとする場合を説明する。

吸着装置１は、図１から図４に示されるように、本体部２と該本体部２をロボットに取り付けるための取付部３とを備えている。本体部２は、略中央に配置され、樹脂成形の際に形成されるスプルーＢを把持するために開閉可能なスプルーチャック４と、該スプルーチャック４を中心にして複数配置された吸着部５と、吸着部５毎に、吸着部５を挟んで両側に配置された押圧部６とを備えている。図中３ａはボルト等によってロボットに取り付けるための孔である。

図１に示される例では、吸着部５はスプルーチャック４を挟む位置に２箇所備えられている。各吸着部５は、例えば、円環状の吸着パッド７と、該吸着パッド７内部を減圧する減圧手段８とを備えている。吸着パッド７は、ワークＡの表面に密着させられる密着面７ａを備える弾性変形可能なゴム等の材料からなっている。減圧手段８は、吸着パッド７の内側に接続する配管８ａと、該配管８ａの基端側に接続された吸引ポンプ８ｂと、配管８ａ内を減圧状態と大気圧状態とに切り替えるバルブ８ｃとを備えている。

押圧部６は、例えば、エアシリンダ９と該エアシリンダ９に配管１０を経由して空気圧を供給する空気圧源１１と、該空気圧源１１からの空気圧の供給をオン、オフに切り替えるバルブ（駆動部）１２とを備えている。
エアシリンダ９は、図４に示されるように、吸着パッド７の密着面７ａを含む平面よりも本体部２側に引っ込んだ位置と、図５に示されるように、吸着パッド７の密着面７ａを含む平面より本体部２とは反対側に突出した位置との間で進退させられるピストンロッド（押圧部材）９ａを備えている。エアシリンダ９は、空気圧を供給することによりピストンロッド９ａを突出させ、空気圧を停止することにより、例えば、内蔵された図示しないバネによってピストンロッド９ａを引っ込める方向に移動させるようになっている。

バルブ８ｃ，１２には制御部１３が接続されており、制御部１３から送られてくる指令信号によって、吸着部５による吸引と押圧部６による押圧のタイミングが調節されるようになっている。例えば、吸着部５による強い吸着状態のまま押圧部６による押圧が行われたのでは、ワークＡに負荷がかかるため、制御部１３は、吸着部５による吸引を停止した後の所定のタイミングで押圧部６による押圧動作を開始させるように制御するようになっている。

このように構成された本実施形態に係る吸着装置１の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る吸着装置１を用いてワークＡを吸着し、ロボットの動作によってワークＡを搬送し、所望の位置においてワークＡの吸着状態を解除して解放するには、ロボットを作動させて吸着装置１の本体部２を移動させ、本体部２をワークＡの取り出し位置に配置する。
このとき、制御部１３は、２つのバルブ８ｃ，１２を制御して、エアシリンダ９のピストンロッド９ａが引っ込んだ状態に設定し、吸着部５の配管８ａ内を大気圧状態に設定している。

ワークＡが樹脂成形品である場合に、射出成形機から吸着装置１にワークＡが引き渡される際には、射出成形機によって、ワークＡとスプルーＢおよびランナーＣとがゲートによって切り離された状態で引き渡されるので、図３に鎖線で示されるように、スプルーＢおよびランナーＣはスプルーチャック４によって把持され、ランナーＣから切り離されたワークＡは吸着部５によって吸着されることとなる。

次いで、ロボットの作動によって本体部２に設けられた吸着部５の吸着パッド７の密着面７ａをワークＡの表面に十分に近接させる。この状態で、制御部１３がバルブ８ｃを開放し吸引ポンプ８ｂによって吸着部５の配管８ａ内の空気を吸引することにより、吸着パッド７の内側を減圧状態にして、図４に示されるように、ワークＡを吸着パッド７の密着面７ａに吸着させる。これにより、ワークＡを射出成形機から取り出すことができる。

そして、ロボットを動作させることによって、吸着装置１によって吸着したワークＡを所望の搬送先まで搬送する。その後、制御部１３によってバルブ８ｃを制御して配管８ａ内の減圧状態を大気圧状態に切り替えるとともに、バルブ１２を制御して、空気圧源１１からの空気圧をエアシリンダ９に供給することにより、図５に示されるように、ピストンロッド９ａを突出させる。

これにより、突出したピストンロッド９ａの先端が、吸着パッド７に吸着状態に配置されているワークＡの表面に突き当たって、これを吸引力とは逆方向に押圧するので、吸着パッド７とワークＡとの間に隙間が形成されて吸着状態が解除され、ワークＡを搬送先に正確に解放することができる。また、このとき、ピストンロッド９ａによる押圧に先立って吸着部５による吸引を停止しているので、吸着部５による吸引力が低減されており、ピストンロッド９ａによる押圧によって、ワークＡに過大な負荷がかかることを防止することができる。

また、本実施形態に係る吸着装置１によれば、吸着パッド７を挟む位置に配置されている２箇所のピストンロッド９ａによって、ワークＡを押圧するので、吸着部５による吸引力が残っている状態で吸着状態を解除しても、ワークＡの姿勢を安定して維持することができるという利点がある。これにより、吸着装置１による吸着状態を解除されたワークＡが、残留している吸引力に引っ張られて、予期せぬ方向に落下したり、予期せぬ姿勢で搬送先に解放されたりすることを防止することができる。

また、本実施形態に係る吸着装置１によれば、吸着部５と押圧部６とが独立して作動可能なので、ワークＡを吸着する際のワークＡの姿勢には制限がなく、任意の姿勢のワークＡを吸着することができるとともに、ワークＡを任意の姿勢で解放することができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、吸着部５として、円環状の吸着パッド７内を減圧することによりワークＡを吸着することとしたが、これに代えて、ワークＡが磁性材料からなる場合には、吸着部５として、磁力を発生する永久磁石または電磁石等の磁石１５を採用してもよい。この場合には、吸着部５を構成する磁石１５は、環状である必要はなく、図６に示されるように円板状、あるいは他の任意の形状であってもよい。

吸着部５を電磁石により構成すれば、磁力の発生および停止を切り替えて、空気圧と同様にして、吸引力のオンオフと押圧部６による押圧のタイミングを適正に調整することができる。

また、本実施形態においては、２つの吸着部５と２組の押圧部６を有する場合を例示したが、これに代えて、他の任意の個数の吸着部５と押圧部６とを有することにしてもよい。また、各吸着部５により吸着されたワークＡを解放する押圧部６は、吸着部５毎にオンオフのタイミングを異ならせることにしてもよい。このようにすることで、同時に吸着した複数のワークＡをロボットで搬送しながら、異なる搬送先に別々に解放することができる。

また、本実施形態においては、吸着部５毎に、吸着されたワークＡを押圧する押圧部６をそれぞれ設けたが、これに代えて、図７から図１０に示されるように、複数の吸着部５に吸着された複数のワークＡを１組の押圧部６によって同時に押し出すことにしてもよい。図７から図１０に示される例では、４つの吸着部５に吸着された４つのワークＡを１組の押圧部６によって同時に押し出している。

各エアシリンダ９のピストンロッド９ａの先端には、ワークＡの配列方向に延びて、複数のワークＡに跨るように配置された帯板状部材１６が固定されており、エアシリンダ９のピストンロッド９ａを押し出すと、帯板状部材１６が全てのワークＡを同時に押圧するようになっている。
これにより、ワークＡの数が多くても押圧部６の数を減らすことができ、吸着装置１を簡易かつ低コストで構成することができるという利点がある。

また、このようにすることで、ピストンロッド９ａの先端の狭い領域で押されていた図１から図６の吸着装置１と比較して、帯板状部材１６によって比較的広い領域でワークＡを安定して押すことができるという利点もある。

また、本実施形態においては、円環状の吸着パッド７の外側に、吸着パッド７を挟んだ両側に押圧部６を配置したが、これに代えて、図１１および図１２に示されるように、円環状の吸着パッド７の内側においてピストンロッド９ａを進退させるように構成してもよい。このようにすることで、さらに簡易に構成することができる。なお、図１２に示されるように、吸着パッド７内を減圧状態にして吸着する場合の他、円環状の吸着パッド７を永久磁石または電磁石等の磁石１５として磁力による吸引力を発生させる場合に適用してもよい。

また、本実施形態においては、押圧部６としてエアシリンダ９からなるものを例示したが、これに代えて、ピストンロッド９ａのような押圧部材を進退させる任意の駆動源（駆動部）を採用してもよい。例えば、モータ（図示略）により駆動される直動機構（図示略）を採用すれば、モータの回転量および回転速度によってピストンロッド９ａの移動量および移動速度を調節することができる。

直動機構としては、ボールネジ機構、カム機構、クランク機構をサーボモータと組み合わせた機構あるいはリニアモータを挙げることができる。
微細なワークＡをコンベア上やワークＡが丁度収まる形状のトレイ上に解放する等の場合、ピストンロッド９ａの突出量や突出速度の調節が重要である。

突出量が小さ過ぎると吸引力が残っている場合や静電気の影響によってワークＡが吸着装置１から離脱せず、適正な位置に解放することができないという不都合がある。一方、突出量が大き過ぎるとトレイやコンベアとの干渉が懸念され、ワークＡの損傷等が発生する虞がある。モータの回転量を調整することで、ピストンロッド９ａの突出量を適正に調整して、上記不都合の発生を防止することができる。

また、ピストンロッド９ａの突出速度が遅過ぎると、動作時間が長くなってタクトタイムに影響を与え、生産性が低下するという不都合がある。一方、突出速度が速過ぎると、押圧されたワークＡが飛散して所望の位置に解放できなくなるという不都合がある。モータの回転速度を調整することで、ピストンロッド９ａの突出速度を適正に調整して、上記不都合の発生を防止することができる。

また、本実施形態においては、バルブ８ｃ，１２に接続された制御部１３から送られてくる指令信号によって、吸着部５による吸引と押圧部６による押圧のタイミングを調節することとしたが、複数の吸着部５および押圧部６毎に、タイミングを調節することにしてもよい。射出成形機の金型のキャビティ内で成形されたワークＡを取り出す際に、ワークＡがキャビティから分離される際の特性がキャビティ毎に異なる場合がある。僅かに特性の異なるワークＡに対してキャビティ毎に吸引開始や押圧開始のタイミングを調整することにより、安定した連続運転が可能となる。

また、図７に示す例においては、２つのエアシリンダ９のピストンロッド９ａの先端にそれぞれ取り付けた帯板状部材１６によって複数のワークＡを同時に押圧して、吸着部５から離脱させているが、帯板状部材１６に代えて、図１３および図１４に示されるように、吸着パッド７を板厚方向に貫通可能かつワークＡより小さい内径寸法の貫通孔１８を備える平板部材（押圧部材）１７を採用してもよい。

この場合には、ピストンロッド９ａを引っ込めることにより、貫通孔１８に吸着パッド７を貫通させて、平板部材１７を本体部２と吸着パッド７の先端との間に配置した状態で、吸着パッド７の先端にワークＡを吸着する。そして、ピストンロッド９ａを突出させることにより、ピストンロッド９ａの先端に設けた平板部材１７によって吸着パッド７に吸着されているワークＡの表面を押圧して、ワークＡの吸着状態を解除することができる。

１ 吸着装置
５ 吸着部
６ 押圧部
７ 吸着パッド
８ 減圧手段
９ａ ピストンロッド（押圧部材）
１２ バルブ（駆動部）
１３ 制御部
１５ 磁石（吸着部）
１７ 平板部材（押圧部材）
Ａ ワーク（被吸着体）

Claims (11)

1. 被吸着体を一方向の吸引力により吸着する吸着部と、
   該吸着部により吸着されている前記被吸着体を、前記吸引力とは逆方向に押圧して吸着状態を解除する押圧部とを備え、
   該押圧部が、前記吸引力の方向に沿って進退可能に設けられて前記被吸着体を押圧する押圧部材と、該押圧部材を進退させる駆動部とを備える吸着装置。
2. 前記吸着部が、前記被吸着体に密着させられる環状の吸着パッドと、該吸着パッドの内側を減圧する減圧手段とを備え、
   前記押圧部材が、前記吸着パッドの内側に配置されている請求項１に記載の吸着装置。
3. 前記被吸着体が磁性材料からなり、
   前記吸着部が、前記被吸着体を磁力により吸着する請求項１に記載の吸着装置。
4. 前記吸着部が環状に形成され、
   前記押圧部材が前記吸着部の内側に配置されている請求項３に記載の吸着装置。
5. 前記押圧部材が、前記吸着部の外側の該吸着部を挟む少なくとも２箇所において、前記被吸着体を押圧するように配置されている請求項１または請求項３に記載の吸着装置。
6. 前記押圧部材が、前記吸着部を貫通可能かつ前記被吸着体より小さい内径寸法の貫通孔を備え、
   前記駆動部が、前記吸着部を前記貫通孔内に引っ込めた位置と前記貫通孔内から突出させた位置との間で前記押圧部材を進退させる請求項１または請求項３に記載の吸着装置。
7. 前記吸着部が複数設けられ、
   前記押圧部が前記吸着部毎に独立して駆動可能に設けられている請求項１から請求項６のいずれかに記載の吸着装置。
8. 前記吸着部が複数設けられ、
   前記押圧部材が複数の前記吸着部に吸着されている複数の前記被吸着体を押圧可能に設けられている請求項１または請求項３に記載の吸着装置。
9. 前記駆動部が、前記押圧部材の移動量を調節可能である請求項１から請求項８のいずれかに記載の吸着装置。
10. 前記駆動部が、前記押圧部材の移動速度を調節可能である請求項１から請求項９のいずれかに記載の吸着装置。
11. 前記吸着部による吸引の停止と前記押圧部による押圧開始のタイミングを調節する制御部を備える請求項１から請求項１０のいずれかに記載の吸着装置。
    
    
    

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