JP4490449B2 - ワーク吸着搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ加工設備等で板状等のワークを吸着搬送する際に使用するワーク吸着搬送装置に関する。

従来、レーザ加工設備等においては、板状等のワークを吸着搬送する際に、真空パッド等を利用したワーク吸着搬送装置が使用されている。

しかし従来のワーク吸着搬送装置では複雑で細かい形状のワークをうまく吸着できないことが多かった。また吸着したワークを、既に積層されているワークの山のすぐ横などといった入り組んだ場所に搬送しようとする際には、吸着ヘッドがワークの山などに干渉してうまく搬送できないといった問題が生じていた。

そこで本発明は上記事情に鑑み、複雑で細かい形状のワークでも好適に吸着することができ、また入り組んだ場所にもワークを好適に搬送することのできるワーク吸着搬送装置を提供することを目的とする。

即ち本発明のうち第１の発明は、少なくとも水平方向に移動駆動自在に設けられた第１のフレームを有し、前記第１のフレームに第２のフレームを昇降自在に設け、
前記第２のフレームに、吊下フレームを上下方向に伸びた第１の回転軸を中心に回転位置決め自在に設け、
該吊下フレームに複数のアームを、上下方向に伸びた第２の回転軸を中心に回転位置決め自在にそれぞれ設け、
前記各アームに、吸着ヘッドを、該アーム上を該アームに沿って水平方向に移動駆動位置決め自在に設け、
前記吸着ヘッドは、
ヘッド本体（５１）、
前記ヘッド本体（５１）に設けられた複数の吸着手段（５５）、
前記各吸着手段（５５）に設けられ、前記ヘッド本体（５１）に対して軸心方向に、他の吸着手段（５５）とは独立した形で移動自在に支持された棒状のスライド部（５６）、
前記各スライド部（５６）の先端に、対象物（７０）の非吸着状態で互いに隣接する形で密集配置された吸着部（５７）、
前記各吸着部（５７）に接続されたエア吸引手段（５６、６０、６２、６３）、及び、
前記エア吸引手段（５６、６０、６２、６３）に設けられ、各吸着部（５７）に対するエアの吸引動作を個別的にオン／オフ制御可能な吸引断続制御手段（６５）、を有する。

また本発明のうち第２の発明は、第１の発明において、前記棒状のスライド部（５６）は、内部にエア流路（５６ｃ）が形成された形で中空管状に形成されており、前記エア流路（５６ｃ）は、前記各吸着部（５７）からエアを吸引する前記エア吸引手段（５６、６０、６２、６３）の一部を構成する。

また本発明のうち第３の発明は、第１の発明において、前記各吸着部（５７）は前記棒状のスライド部（５６）に対して全方向に回動自在に支持されている。

また本発明のうち第４の発明は、第１の発明において、前記ヘッド本体（５１）には、該ヘッド本体（５１）の移動手段（５２）が設けられている。

また本発明のうち第５の発明は、第１の発明において、前記各吸着部（５７）はそれぞれの吸着部（５７）をカバーするカバー手段（５９）を有しており、前記カバー手段（５９）のヘッド本体（５１）側には、テーパ部（５９ａ）が形成されている。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

以上の構成により第１の発明では、吸着ヘッドが、互いに隣接し密集した吸着部を有しており、これら吸着部のそれぞれにエア吸引手段が接続されているので、個々の吸着部によりワークの吸着が独立して行えるようになっている。従って、吸着の対象物が、複雑で細かいワークであり、しかも吸着ヘッドのうちいくつかの吸着部が該ワークの細かい部位からはみ出していたとしても、このワーク上にはみ出さずに位置している残りの吸着部を介してワークの吸着が有効に行えるので、該ワークを問題なく吸着することができる。つまり本発明によると、複雑で細かい形状のワークでも好適に吸着することができる。また吸着したワークを、既に積層されているワークの山のすぐ横などといった入り組んだ場所に搬送しようとする際には、ワークを吸着していない吸着手段が移動途中で他のワークの山などの障害物に当たるようなことがあるが、各吸着手段のスライド部は他の吸着手段とは独立して移動自在となっているので、障害物に当たった吸着手段は当たった状態で移動を停止する一方で、ワークを吸着している吸着手段は支障なく移動し、吸着していた前記ワークを搬送すべき位置まで問題なく搬送することができる。このように本発明では、入り組んだ場所にもワークを好適に搬送することができる。更に、本発明では、例えばいくつかの吸着手段がワークからはみ出すような場合には、ワークからはみ出した吸着手段に関してのみ、吸引断続制御手段を介して該吸着手段の吸着部に対するエアの吸引動作をオフとし該吸着部における吸着状態を断つようにする。これにより、ワークに対して有効な吸着力を発生できない吸着手段まで作動させて無駄なエネルギーを消費するようなことを避け、エネルギーの節約が実現する。更に、吸着手段で塵埃などワーク以外のものを吸着吸引してしまうといった不都合を排除できるので好都合である。

また本発明のうち第２の発明では、第１の発明による効果に加えて、スライド部がエア吸引手段の一部を兼ねるので、その分、部材の節約ができ好都合である。また吸着部には、スライド部以外に別の配管等が施されないので、このような配管がワーク等と干渉するようなこともなく好都合である。

また本発明のうち第３の発明では、例えばプレス加工等により凹凸の形成されたようなワーク（図示せず）でも、その凹凸のある表面に対して各吸着部を適宜回動させることにより整合させ、これら吸着部と該ワークとの間で有効な吸着力を発生させることができる。従って、第１の発明による効果に加えて、凹凸の形成されたようなワークの吸着が可能となり便利である。

また本発明のうち第４の発明では、移動手段によりヘッド本体を移動させることにより、複雑なワークの形状に合わせて、該ワークにおける好適な吸着位置に吸着ヘッドを移動させることができるので、第１の発明による効果に加えて、より複雑なワークの吸着が可能となり好都合である。

また本発明のうち第５の発明では、第１の発明による効果に加えて、カバー手段により複数の吸着部どうしがぶつかって破損するようなことを防止する。また、吸着部において吸引力を発生させている際に外部の塵埃等を不用意に吸引してしまうことを防止する。また、隣り合う吸着部どうしでの互いの位置が軸心方向にずれた後、ヘッド本体側を移動させることで、ずれたうちの一方の吸着部をそのスライド部を介して移動させ、前記隣り合う吸着部どうしの位置を再び揃えるような場合には、一方のカバー手段の端側が他方のカバー手段のテーパ部に当たり、このテーパ形状に沿って滑り移動するので、カバー手段どうしのひっかかりが防止され好都合である。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。図１はレーザ加工設備全体を模式的に示した斜視図、図２はパレタイジングロボットを示した側断面図、図３は図２のＩ矢視図、図４は図２のII矢視図（一部断面図）、図５は吊下フレーム及びヘッドユニット等を示した斜視図、図６はヘッドユニットの１つを詳細にを示した側面図（一部断面図）、図７は図６のIII矢視図（一部断面図）、図８はヘッドユニットを上から見た図（一部断面図）、図９はヘッドフレームのヘッド支持部だけを示した平面図、図１０は吸着ヘッド集合体を下から見た図、図１１は吸着ヘッド集合体により加工済ワークを吸着している様子を示した斜視図、図１２は搬送してきた加工済ワークをパレット上に受け渡している様子を示した斜視図、図１３は吸着ヘッド集合体により加工済ワークを吸着しようとしている様子を示した側面図、図１４は搬送してきた加工済ワークをパレット上に受け渡している様子を示した側面図、図１５は４つの吸着ヘッド集合体の位置決め可能範囲を示した模式平面図、図１６乃至図２２は４つの吸着ヘッド集合体の位置決めパターンの例を示した模式平面図である。

レーザ加工設備１は、図１に示すように、多数の板状の素材ワーク７０Ａを積層貯蔵し、これら積層貯蔵された多数の素材ワーク７０Ａの中から加工すべき素材ワーク７０Ａを適宜取り出すことのできる公知の素材ストッカ２を有しており、素材ストッカ２の側方（図１の紙面右側）には、レーザ光を利用して上述した素材ワーク７０Ａを切断加工することのできる公知のレーザ加工機３が２台設けられている（レーザ加工機３の台数は２台でなくてもよい）。２台のレーザ加工機３、３の更に側方（図１の紙面右側）にはレーザ加工機３で切断加工されてできた加工済ワーク７０を載置することのできる公知の仕分け台５が２台設けられている（この仕分け台５の台数も２台でなくてもよい）。なお、これら素材ストッカ２、レーザ加工機３、３、仕分け台５、５は水平な所定の搬送方向（図の矢印Ａ、Ｂ方向）に一列に並んで配置されている。

これら素材ストッカ２、レーザ加工機３、３、仕分け台５、５の上方には前記搬送方向（図の矢印Ａ、Ｂ方向）に伸延した形のガイドレール６が、これら素材ストッカ２、レーザ加工機３、３、仕分け台５、５の相互間を連絡する形で設置されており、ガイドレール６には搬送ロボット７が、該ガイドレール６に沿って前記搬送方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動駆動自在に設けられている。この搬送ロボット７は公知のものであり、真空パッド等を介して素材ワーク７０Ａを素材ストッカ２から各レーザ加工機３に搬送自在であり、またフォーク等を介して加工済ワーク７０を各レーザ加工機３から各仕分け台５に搬送自在となっている。

一方、２台の仕分け台５、５の更に側方（図１の紙面右側、従って図の矢印Ｂ側）には、公知のワークストッカ９が前記搬送方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に沿って整列配置された形で複数台（本実施例では４台であるがこの台数は４台でなくてもよい）設けられている。各ワークストッカ９上には、複数の加工済ワーク７０を積層して載置すると共に、多数の加工済ワーク７０を積層してできたワーク山７００を並べて載置することのできる板状のパレット１０が着脱自在に設置されている。上述した仕分け台５、５及び複数のワークストッカ９の上方には、図１に示すように前記搬送方向（図の矢印Ａ、Ｂ方向）に伸延した形の平行な一対のガイドレール１１、１１が、適宜な支持部材１１ａ、１１ａを介して、上述した仕分け台５、５及び複数のワークストッカ９の相互間を連絡する形で設置されている。これらガイドレール１１、１１には、パレタイジングロボット２０が設けられている。

パレタイジングロボット２０は、図２乃至図４（但し図４ではガイドレール１１、１１等を省略している。）に示すように前記ガイドレール１１、１１に懸架された形の懸架フレーム２１を有しており、該懸架フレーム２１はガイドレール１１、１１に沿って前記搬送方向（矢印Ａ、Ｂ方向）に移動自在になっている。懸架フレーム２１にはモータ２２ａ及び該モータ２２ａによって回転駆動されるギア２２ｂ、２２ｂ等からなる走行駆動装置２２が設けられており、また前記支持部材１１ａにはガイドレール１１、１１に沿った形でラック１１ｂ、１１ｂが設けられている。走行駆動装置２２の各ギア２２ｂは各ラック１１ｂに噛合している。

懸架フレーム２１には平行な一対の移動用レール２３、２３が、前記搬送方向（矢印Ａ、Ｂ方向）とは直角な水平方向である図の矢印Ｃ、Ｄ方向に伸延形成されている。これら移動用レール２３、２３には、第１フレーム２５が懸架されて設けられており、該第１フレーム２５は移動用レール２３、２３に沿って矢印Ｃ、Ｄ方向に移動自在になっている。第１フレーム２５には、図４に示すようにモータ２６ａ及び該モータ２６ａによって回転駆動されるギア２６ｂ等からなる移動駆動装置２６が設けられており、また前記懸架フレーム２１には、移動用レール２３に沿った形でラック２３ａが設けられている。移動駆動装置２６のギア２６ａはラック２３ａに噛合している。

第１フレーム２５には，図２に示すように上下に貫通した形の複数のガイド穴２５ａが形成されており（本実施例では図３に示すように４つ形成されている）、各ガイド穴２５ａには、図２及び図３に示すように、上下に伸延したロッド２７が摺動自在に挿嵌されている。これらロッド２７の下端側には第２フレーム２９が接続されており、従ってこの第２フレーム２９は第１フレーム２５に対して上下方向（図の矢印Ｅ、Ｆ方向）に移動自在となっている。なお第１フレーム２５と第２フレーム２９の間には、図２乃至図４に示すように、空気圧シリンダ装置であるバランサ２８（本実施例では２つ）が設けられており、このバランサ２８によって第２フレーム２９側の荷重が第１フレーム２５において支持されている。また第２フレーム２９には、図２或いは図３に示すように上方に伸延した棒状のネジ部材３０（本実施例では２本）が、第１フレーム２５を貫通した形で設けられており、第１フレーム２５にはナット部材３１（本実施例では２個）が該第１フレーム２５に対して上下方向にのみ固定した形で設けられている。これら各ナット部材３１はそれぞれ前記各ネジ部材３０にボールネジ装置を構成する形で螺嵌されている。

更に第１フレーム２５には、モータ３２ａを有し、該モータ３２ａからの動力により前記各ナット部材３１を回転駆動自在なナット駆動装置３２が設けられている。更に第２フレーム２９には、該第２フレーム２９より下方（矢印Ｆ方向）に突出する形で上下方向に伸延した軸３３が、上下に伸びた回転軸ＣＴ１を中心に矢印Ｒ１、Ｒ２方向に軸回転自在に設けられており、該軸３３の下端側には吊下フレーム３５が吊下され設けられている。なお第２フレーム２９と軸３３の間には回転駆動装置３６が設けられている。回転駆動装置３６は、図２に示すように第２フレーム２９側に設けられたモータ３６ａ及び、該モータ３６ａによってベルト等を介して回転駆動されるプーリ３６ｂ等からなリ、このプーリ３６ｂは軸３３に固設されている。そしてプーリ３６ｂの回転により軸３３が矢印Ｒ１、Ｒ２方向に回転駆動され得るようになっている。

本実施例の吊下フレーム３５は、図２及び図５に示すように基本的に略水平な板状であると共に、その平面形状は略十字型をしている。吊下フレーム３５のうち十字型の４つの腕部先端付近に相当する各端部３５ａにはヘッドユニット４５がそれぞれ設けられている（吊下フレーム３５の形状は任意であり、ヘッドユニット４５の数は１つ以上であればいくつでもよい）。各ヘッドユニット４５は、図５、図６、図８に示すように、端部３５ａの下側に固定されたブラケット４６を有しており、ブラケット４６には水平で略直状なアーム４７が上下方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）に伸びた回転軸ＣＴ２を中心に図の矢印Ｓ、Ｔ方向に旋回自在に枢着されている。なおブラケット４６部分には駆動モータ４９が設けられており、この駆動モータ４９の出力軸４９ａ側は、前記回転軸ＣＴ２と同心状に配置されかつ前記アーム４７に接続されている。

アーム４７にはスライド用レール５０、５０が、該アーム４７に沿って、該アーム４７の伸延方向である図の矢印Ｐ、Ｑ方向（水平な方向）に伸延して設けられており、このスライド用レール５０、５０を介して吸着ヘッド５８が設けられている。吸着ヘッド５８はヘッドフレーム５１を、上述したスライド用レール５０、５０に沿って矢印Ｐ、Ｑ方向にスライド移動自在に有している（なお図５では簡単のためスライド用レール５０は省略し、ヘッドフレーム５１等も簡略化して直方体の形で示している）。ヘッドフレーム５１には、モータ５２ａ及び該モータ５２ａによって回転駆動されるギア５２ｂ等からなるスライド駆動装置５２が設けられており、アーム４７には、該アーム４７に沿ってラック４７ａが設けられている。このラック４７ａにはスライド駆動装置５２のギア５２ｂが噛合している。

またヘッドフレーム５１には、図６、図７、図９に示すように、水平板状となったヘッド支持部５３が形成されており、ヘッド支持部５３には、上下に伸延したブシュ５３ａ等を介して複数の吸着セット５５（本実施例では１９個であるが、この個数は複数であれば１９個に限定されない）が支持されている。なお１つのヘッド支持部５３に支持されている複数の吸着セット５５は１まとまりとして吸着ヘッド集合体５５０を構成している。各吸着セット５５は上下に伸延した棒状の管体５６を有しており、この管体５６が、上述したようにブシュ５３ａ等を介してヘッド支持部５３に貫通されている。即ち、管体５６はヘッド支持部５３に対して上下方向（矢印Ｅ、Ｆ方向）にスライド移動自在となっている。管体５６の上端付近には前記ブシュ５３ａ等を通過できない大きさのストッパ５６ａが設けられており、このストッパ５６ａが、ヘッド支持部５３上に係止された形で管体５６は該ヘッド支持部５３に支持されている。

管体５６の下端には、図６、図７、図１０、図１１に示すように、笠形状の真空パッドであるパッド５７が下方（矢印Ｆ方向）を向いて設けられており、また管体５６の下端付近には、下方に開口した略円筒型のパッド保護部材５９（図１１では簡単のためパッド保護部材５９は、一部の吸着セット５５についてのみ二点鎖線で示している）が前記パッド５７の側方周囲を覆い保護する形で設けられている。パッド保護部材５９はその上側部分が、上方に細くなるテーパ状のテーパ部５９ａとなっている。なお、パッド５７内は管体５６の内部であるエア流路５６ｃ（図６）と該管体５６の下端を介して接続連通しており、管体５６の上端側には継手５６ｂを介して伸縮自在なスパイラルチューブ等からなるチューブ６０（各図面では簡単のため一点鎖線等の直線で示す）が、これらエア流路５６ａとチューブ６０の内部が連通する形で接続されている。

またヘッドフレーム５１には、図６乃至図８に示すように、前記ヘッド支持部５３の上方に、該ヘッド支持部５３と上下に対向した形で水平な板状のチューブ支持部６１が形成されており、各吸着セット５５のチューブ６０の端部はこのチューブ支持部６１に適宜な継手６１ａ（図７では省略）を介して接続支持されている。これにより多数のチューブ６０のからまりは防止されている。なお、各チューブ６０には上述した継手６１ａを介して更に別のチューブ等からなる気圧伝達部材６２がそれぞれ接続されており、これら気圧伝達部材６２の先は真空ポンプ６３に接続されている（気圧伝達部材６２及び真空ポンプ６３は図６でのみ示す）。また各気圧伝達部材６２の途中には、図６に示すように、該気圧伝達部材６２の内部を開閉自在なバルブ６５が設けられており、各バルブ６５は図示しない所定のバルブ駆動装置等により選択的に駆動自在となっている。以上のように構成された複数の吸着セット５５からなる吸着ヘッド集合体５５０は、図１０に示すようにこれらのパッド５７が円形の輪郭をなす形で互いに隣接して密集配置されている。

レーザ加工設備１及びパレタイジングロボット２０は以上のように構成されているので、該レーザ加工設備１では次のようにワークの加工及び仕分けが進められる。即ち図１に示すように、素材ストッカ２では積層貯蔵していた素材ワーク７０Ａが順次取り出され、取り出された素材ワーク７０Ａが搬送ロボット７によって各レーザ加工機３に順次搬送される。各レーザ加工機３では順次搬送されてきた素材ワーク７０Ａを順次切断加工し、各レーザ加工機３で加工が完了した加工済ワーク７０は搬送ロボット７によって各仕分け台５に順次搬送される。一方、各仕分け台５に搬送された加工済ワーク７０は、パレタイジングロボット２０を介して以下詳述する手順で各ワークストッカ９の各パレット１０上に順次搬送される。

即ちパレタイジングロボット２０は、懸架フレーム２１に設けられた走行駆動装置２２においてモータ２２ａを作動させギア２２ｂ、２２ｂを回転駆動させることにより、これらギア２２ｂ、２２ｂ及びこれらと噛合したラック１１ｂ、１１ｂを介して懸架フレーム２１をガイドレール１１、１１に沿って矢印Ａ方向に移動駆動させ、走行駆動装置２２のブレーキ機能により所望の位置で位置決めさせる。これにより懸架フレーム２１は、仕分け台５上にある、これから搬送すべき加工済ワーク７０に対応した位置（該加工済ワーク７０の上方で矢印Ａ、Ｂ方向に揃った位置）に位置決めされた。

次いで第１フレーム２５に設けられた移動駆動装置２６においてモータ２６ａを作動させギア２６ｂを回転駆動させることにより、該ギア２６ｂ及びこれらと噛合したラック２３ａを介して第１フレーム２５を懸架フレーム２１に対し移動用レール２３に沿って矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動させ、移動駆動装置２６のブレーキ機能により所望の位置で位置決めさせる。これにより第１フレーム２５は、仕分け台５上にある、これから搬送すべき加工済ワーク７０の略真上の位置に位置決めされた。

次いで、４つのヘッドユニット４５の各吸着ヘッド集合体５５０を、例えば図５に示すように目的の加工済ワーク７０の形状に合う形で、まず該加工済ワーク７０の上方で水平な２次元方向で移動位置決めさせる。この移動位置決めは以下説明する（ａ）吊下フレーム３５の回転・位置決め、（ｂ）アーム４７の旋回・位置決め、（ｃ）ヘッドフレーム５１のスライド移動・位置決め、を行うことにより実行される。

（ａ）吊下フレーム３５の回転・位置決め。これはまず、第２フレーム２９と軸３３の間の回転駆動装置３６においてモータ３６ａを作動させこれによりプーリ３６ｂを回転駆動させることにより軸３３を第２フレーム２９に対して回転軸ＣＴ１を中心に図の矢印Ｒ１、Ｒ２方向に回転駆動させるようにする。こうして軸３３の回転により吊下フレーム３５側は第２フレーム２９側に対して図の矢印Ｒ１、Ｒ２方向に回転駆動される。そして吊下フレーム３５側が所望の位置まで回転したところで該吊下フレーム３５側を回転駆動装置３６側のブレーキ機能により停止位置決めさせる。

（ｂ）アーム４７の旋回・位置決め。これは各ヘッドユニット４５において個別に行うようにする。即ち各ヘッドユニット４５において、ブラケット４６に設けられた駆動モータ４９を作動させ出力軸４９ａを介してアーム４７を回転軸ＣＴ２を中心に図の矢印Ｓ、Ｔ方向に旋回駆動させる。このようにしてアーム４７が所望の位置まで旋回したところで駆動モータ４９のブレーキ機能によりアーム４７を停止位置決めさせる。

（ｃ）ヘッドフレーム５１のスライド移動・位置決め。これも各ヘッドユニット４５において個別に行う。即ち各ヘッドユニット４５においてヘッドフレーム５１に設けられたスライド駆動装置５２のモータ５２ａを作動させてギア５２ｂを回転駆動させ、該ギア５２ｂに噛合したラック４７ａを介してヘッドフレーム５１をスライド用レール５０、５０に沿って矢印Ｐ、Ｑ方向にスライド移動させる。こうしてヘッドフレーム５１を所望の位置までスライド移動させたところで駆動装置５２のブレーキ機能によりヘッドフレーム５１を停止位置決めさせる。

以上説明した（ａ）、（ｂ）、（ｃ）をそれぞれ行うことにより、或いは（ａ）、（ｂ）、（ｃ）のうちどれか１つ又は２つを行うことにより、また（ｂ）、（ｃ）を行う場合には４つのうち少なくとも１つのヘッドユニット４５について（ｂ）、（ｃ）を行うことにより、４つのヘッドユニット４５の各吸着ヘッド集合体５５０が、静止している第２フレーム２９側に対し、従って仕分け台５上の加工済ワーク７０に対して、水平な２次元方向に移動位置決めされ、例えば図５に示すようにこれから搬送しようとしている加工済ワーク７０の形状に揃った形で位置決めされた。その後、第１フレーム２５のナット駆動装置３２においてモータ３２ａを作動させ該モータ３２ａにより各ナット部材３１を回転駆動させることにより、これら各ナット部材３１が螺嵌している各ネジ部材３０を下方に駆動する。これにより第２フレーム２９側は、複数のロッド２７及びこれらが挿嵌したガイド穴２５ａを介してガイドされる形で、第１フレーム２５側に対して下方向（図の矢印Ｆ方向）に移動駆動される。

第１フレーム２５側に対する第２フレーム２９側の移動駆動を更に続け、従って４つのヘッドユニット４５の吸着ヘッド集合体５５０を下降させ、図５に示すようにこれら吸着ヘッド集合体５５０の各パッド５７が仕分け台５上の加工済ワーク７０に当接した状態でナット駆動装置３２の作動を停止し第１フレーム２５側に対する第２フレーム２９側の移動を停止させる。なおこの場合、吸着ヘッド集合体５５０の各パッド５７が加工済ワーク７０に当接した後も第１フレーム２５側に対する第２フレーム２９側の下降を多少続けてもよい。例えば、各パッド５７が加工済ワーク７０に当接した後に第１フレーム２５側に対する第２フレーム２９側の下降を続けると、図１３（図１３ではパッド保護部材５９等は省略している）に示すように複数の吸着セット５５を支持しているヘッド支持部５３が下降することになる。しかし、各吸着セット５５は管体５６がスライド移動する形でヘッド支持部５３に対して相対的に上方に移動自在となっており、従ってヘッド支持部５３は各吸着セット５５に対して相対的に下方に移動自在となっている。これにより、複数の吸着セット５５が加工済ワーク７０に当接し、この状態でこれら吸着セット５５が加工済ワーク７０に対して留まっていても、ヘッド支持部５３側はこれら吸着セット５５に対して不用意な力を与えること無くスムーズに下降する。このように第１フレーム２５側に対する第２フレーム２９側の移動量が特に正確でなくても、吸着ヘッド集合体５５０の各パッド５７を加工済ワーク７０に当接させる作業は正確かつ安全に行える。

既に上述したように４つのヘッドユニット４５の各吸着ヘッド集合体５５０が、例えば図５に示すように目的の加工済ワーク７０の形状に揃って位置決めされていたので、上述したようにこれら吸着ヘッド集合体５５０が加工済ワーク７０まで下降されることで、これら吸着ヘッド集合体５５０の多数のパッド５７が、例えば図５に示すように加工済ワーク７０に好適に当接した状態となった。

ところで、本実施例の４つのヘッドユニット４５は、図１５に示すように、各アーム４７の旋回中心である回転軸ＣＴ２が吊下フレーム３５を吊下している軸３３の回転軸ＣＴ１を中心に９０度間隔で同一円周上に配置されており、それぞれのアーム４７の長さは回転軸ＣＴ１、ＣＴ２間の距離よりも少しだけ短くなっている。また、各アーム４７の吸着ヘッド集合体５５０は、該アーム４７の回転軸ＣＴ２付近から該アーム４７の先端付近まで移動自在となっているため、各吸着ヘッド集合体５５０を水平な２次元方向（水平面内）で位置決めできる範囲ＲＦ１〜ＲＦ４は、それぞれの回転軸ＣＴ２を基準にすると例えば図１５の斜線で示すような範囲となる（図１５中の二点鎖線はアーム４７や吸着ヘッド集合体５５０の移動する軌跡を示す）。これに加えて、既に説明したように第２フレーム２９に対する吊下フレーム３５側の回転軸ＣＴ１を中心とした回転移動により各ヘッドユニット４５全体が回転軸ＣＴ１を中心に回転移動するので、回転軸ＣＴ１を基準にした場合の、各吸着ヘッド集合体５５０を水平な２次元方向（水平面内）で位置決めできる範囲ＲＧは、例えば図１５に示すように、回転軸ＣＴ１を中心とした円内の範囲（図１５の一点鎖線で示す）となる。つまり、搬送すべき加工済ワーク７０が、吊下フレーム３５の下方の範囲ＲＧ内にある限りどのような形状であったとしても、この加工済ワーク７０に対する各吸着ヘッド集合体５５０の位置決めは適切に行える。

例えば図１６（図５）や図１８に示すように、各アーム４７の先端を回転軸ＣＴ１付近に集める形で、これらアーム４７の吸着ヘッド集合体５５０を回転軸ＣＴ１付近に移動し位置決めすることにより、回転軸ＣＴ１付近にある小さなコの字型のワーク７０（図１６）や、回転軸ＣＴ１付近にある円形のワーク７０（図１８）に対する吸着ヘッド集合体５５０の位置決めが実現する。また例えば図１７に示すように、図１８の状態より１つの吸着ヘッド集合体５５０（図中紙面下側の吸着ヘッド集合体５５０）を更に回転軸ＣＴ１に近づける形で位置決めすることにより、回転軸ＣＴ１付近の小さな三角形型のワークに対する吸着ヘッド集合体５５０の位置決めが実現する。

また図１９や図２１に示すように、図１８の状態より１つのアーム４７（図中紙面下側のアーム４７）を旋回移動させて回転軸ＣＴ１より遠ざけ、該アーム４７とは別のアーム４７（図中紙面右側のアーム４７）の吸着ヘッド集合体５５０を該アーム４７に沿って移動させ回転軸ＣＴ１より遠ざけることにより、図中紙面左右方向に長細く複雑な形状（長細く突起のある形状）のワーク７０に対する吸着ヘッド集合体５５０の位置決めが実現する。

また図２０に示すように、図１９の状態よりも２つのアーム４７（図中紙面下側及び紙面右側のアーム４７、４７）を旋回移動させて回転軸ＣＴ１より遠ざけることにより図１９での形状よりも更に複雑な形状のワーク７０に対する吸着ヘッド集合体５５０の位置決めが実現する。また図２２に示すように、図１８の状態よりも２つのアーム４７（図中紙面下側及び紙面右側のアーム４７、４７）を旋回移動させて回転軸ＣＴ１より遠ざけることにより図１８での形状よりも図中紙面左右等に大きく複雑な形状のワーク７０に対する吸着ヘッド集合体５５０の位置決めが実現する。その他図示しないが４つの吸着ヘッド集合体５５０を様々なパターンで位置決めして、多種多様な複雑な形状のワークに対する位置決めが実現可能である。

以上のように図５に示すように４つの吸着ヘッド集合体５５０を加工済ワーク７０に位置決めした後、該ワーク７０の吸着を行う。予め、真空ポンプ６３（図６）は作動されており各気圧伝達部材６２のバルブ６５は閉塞状態になっている。そこでワーク７０の吸着を行うため、各気圧伝達部材６２のバルブ６５を駆動して開放状態にする。これにより、気圧伝達部材６２、チューブ６０、管体５６を介して真空ポンプ６３と接続した各パッド５７内が減圧され吸引力が発生する。各パッド５７は図５及び図１３に示すように目的の加工済ワーク７０上に当接しているので、パッド５７とワーク７０の間に吸着力が発生し該ワーク７０を吸着する。なおこの際、図１１に示すように１つの吸着ヘッド集合体５５０の複数のパッド５７には、完全にワーク７０上に位置しているパッド５７（図中で模様をつけて示したパッド５７）と、ワーク７０からはみ出しているパッド５７（完全にワーク７０の外に出ていたり、パッド５７の一部分がワーク７０から外れているパッド５７であり、図中で模様のないもの）があってもよい。即ち、各パッド５７では互いに独立した形で吸引力を発生させるので、ワーク７０からはみ出しているパッド５７ではワーク７０に対する吸着力が有効に発生しないが、これとは無関係に、完全にワーク７０上に位置しているパッド５７においてはパッド５７とワーク７０間に気密性が保たれ吸着力が有効に発生する。従って、吸着ヘッド集合体５５０の全てのパッド５７が完全確実にワーク７０上になくともワーク７０を確実に吸着するのに必要な吸着力を得ることができるので、幅が吸着ヘッド集合体５５０よりも小さなワークや細かく複雑な形状のワークでも吸着力を有効に発生させて問題なくワークを吸着させることができるので好都合である。なおワークの吸着を行う際には、ワーク７０からはみ出ているパッド５７に対応する気圧伝達部材６２においてバルブ６５を駆動して閉鎖状態とする。これによりワーク７０との間で有効な吸着力を発生させられないパッド５７に対して無駄な吸引力を与えずに済みエネルギーを節約できる。また特にワーク７０からはみ出しているパッド５７が、仕分け台５や他のワーク７０など吸着目的のワーク７０以外のものを吸着してしまったり、塵埃を吸引してしまったりといった不都合も回避できるので好都合である。

以上のように加工済ワーク７０を吸着した後、ナット駆動装置３２により第２フレーム２９側を第１フレーム２５側に対して上方向（図の矢印Ｅ方向）に移動駆動させ吸着した加工済ワーク７０を所定の高さまで上昇させる。次いで、走行駆動装置２２により懸架フレーム２１をガイドレール１１、１１に沿って矢印Ｂ方向に移動駆動させてパレタイジングロボット２０を所望の位置（吸着している加工済ワーク７０を受け渡すべきワークストッカ９のパレット１０と矢印Ａ、Ｂ方向において揃った位置）に停止させる。

次いで移動駆動装置２６により第１フレーム２５側を懸架フレーム２１に対し移動用レール２３に沿って矢印Ｃ、Ｄ方向に移動駆動させて、吸着している加工済ワーク７０を所望の位置（該加工済ワーク７０を受け渡すべきパレット１０上の位置の略真上の位置）に移動させ第１フレーム２５側を停止位置決めさせる。更に回転駆動装置３６により軸３３を第２フレーム２９に対して回転軸ＣＴ１を中心に図の矢印Ｒ１、Ｒ２方向に回転駆動させ吊下フレーム３５側を図の矢印Ｒ１、Ｒ２方向に回転駆動させることにより吸着している加工済ワーク７０の向きを所望する方向に調整する。

次いで、ナット駆動装置３２により第２フレーム２９側を第１フレーム２５側に対して下方向（図の矢印Ｆ方向）に移動駆動させ吸着している加工済ワーク７０をパレット１０上に降下させる。更に第２フレーム２９側を第１フレーム２５側に対して下方向に移動駆動させて、吸着しているワーク７０を更に降下させ、図１２（なお図１２では簡単のためパレタイジングロボット２０側は吸着ヘッド集合体５５０及び簡略表示したヘッドフレーム５１だけを示している）或いは図１４（図１４ではパッド保護部材５９等は省略している）に示すように該ワーク７０をパレット１０上の所定の位置（図では既に積層載置されたワーク山７００の上となっているがパレット１０の表面であってもよい）に載置させる。載置の後、各気圧伝達部材６２のバルブ６５を閉鎖し、各パッド５７とワーク７０間の吸着力を解除し該ワーク７０の吸着を解除する。これにより吸着搬送してきたワーク７０はパレット１０上のワーク山７００の上に載置される形で受け渡された。

なおこの際、吸着していた加工済ワーク７０がパレット１０側に載置された後も第１フレーム２５側に対する第２フレーム２９側の下方への移動駆動を多少続けてもよい。加工済ワーク７０がパレット１０側に載置された後に第１フレーム２５側に対する第２フレーム２９側の下方への移動駆動を続けると、図１４（ワーク７０を吸着していた吸着セット５５は図中紙面中央の２本である）に示すように複数の吸着セット５５を支持しているヘッド支持部５３が更に下降することになる。しかし既に説明したようにヘッド支持部５３は各吸着セット５５に対して相対的に下方に移動自在となっているので、各吸着セット５５がワーク７０等に当たってこれ以上下方に移動せず停止している状態でありながらヘッド支持部５３は、これら吸着セット５５により妨げられることなく下降でき、吸着セット５５もヘッド支持部５３等により不用意な力を受けずに済む。つまり第１フレーム２５側に対する第２フレーム２９側の移動量が特に正確でなくても、吸着していた加工済ワーク７０の載置受け渡しは適切に行えるので好都合である。また通常はパレット１０上では複数のワーク７０をワーク山７００として積層載置するため、既にできているワーク山７００の高さによって、その上に載置すべきワーク７０の載置位置（高さレベル）が異なる。しかし本例のパレタイジングロボット２０では、上述したように第１フレーム２５側に対する第２フレーム２９側の移動量が特に正確でなくても、吸着していたワーク７０を所定の載置位置（高さレベル）に載置受け渡しできるので、例えばワーク７０の下降時の上下方向における移動量を常に一定にしておいても、各場合に応じて異なる高さレベルでのワーク７０の載置受け渡しが適切に行える。これにより上下方向における移動量の制御が簡単になり好都合である。

なお、加工済ワーク７０を載置し受け渡す際には、パレット１０上の限られた空間を効率よく利用して多数のワークを仕分ける必要上、例えば図１２及び図１４に示すように、既に有るワーク山７００の横にワーク山７００を作る形で搬送してきたワーク７０を載置し受け渡している。この例では、ワーク７０を吸着していない吸着セット５５（図１４中の紙面左側２本の吸着セット５５）の真下に、既に有る別のワーク山７００が、吸着しているワーク７０を載置すべき載置位置（高さレベル）よりも高くなって存在している。従って、吸着しているワーク７０を下降させる際には、まずワーク７０を吸着していない吸着セット５５（図１４中の紙面左側２本の吸着セット５５）が前記別のワーク山７００の上面に当接する。しかし、そのままワーク７０の下降を続けると、ワーク山７００に当接した吸着セット５５がだけが当接した状態で留まりヘッド支持部５３に対して相対的に上方にスライド移動する。これは１つの吸着ヘッド集合体５５０において各吸着セット５５が独立してヘッド支持部５３に対して相対的に上下に移動自在となっているからである。従って、ワーク山７００に当接した吸着セット５５はヘッド支持部５３側の下降を妨げず、また逆にこれら吸着セット５５はヘッド支持部５３側から不用意な力を受けない。そしてワーク７０を吸着している吸着セット５５は支障なく下降し、該ワーク７０を所定の載置位置に載置し受け渡しできる。このように狭い場所でもワーク７０の受け渡しが好適に行えるようになっている。

ところで、各吸着セット５５におけるパッド保護部材５９は、吸着ヘッド集合体５５０において複数のパッド５７どうしがぶつかって破損するようなことを防止するほか、該パッド５７において吸引力を発生させている際に外部の塵埃等を不用意に吸引してしまうことを防止する働きをなしている。また図１４のように吸着ヘッド集合体５５０において各吸着セット５５の位置が上下方向にずれた後、ヘッド支持部５３側を上昇させることで該ヘッド支持部５３に対して上方に移動していた吸着セット５５が自重で下降し（バネ等を用いて強制的に下降させる構造でもよい）、図６等に示すように全ての吸着セット５５が同じ高さに揃うようになる。ここで、互いに隣接した複数のパッド５７のパッド保護部材５９は、その上部側にテーパ部５９ａを有しているため、隣接するパッド保護部材５９、５９が上下にずれた後に再び同じ高さに戻る際には、上方から下降してくるパッド保護部材５９の下端側が下方に有る隣のパッド保護部材５９のテーパ部５９ａに当たり、このテーパ形状に沿って滑り落ちる。これによりパッド保護部材５９、５９どうしのひかかりが防止され好都合である。

以降、上述したのと同様の手順で、パレタイジングロボット２０を、次に搬送すべきワークが載置されている仕分け台５まで矢印Ａ方向に走行移動させ、懸架フレーム２１に対する第１フレーム２５の矢印Ｃ、Ｄ方向への移動・位置決め及び、（ａ）吊下フレーム３５の回転・位置決め、（ｂ）アーム４７の旋回・位置決め、（ｃ）ヘッドフレーム５１のスライド移動・位置決めにより４つの吸着ヘッド集合体５５０を仕分け台５上の目的の加工済ワーク７０に合わせて位置決めし、第１フレーム２５に対して第２フレーム２９側を下降させることにより各吸着パッド集合体５５０の複数のパッド５７を目的のワークに当接させた後、これらパッド５７によりワークを吸着し、第１フレーム２５に対して第２フレーム２９側を上昇させてパレタイジングロボット２０を、ワークストッカ９まで矢印Ｂ方向に走行移動させ、懸架フレーム２１に対する第１フレーム２５の矢印Ｃ、Ｄ方向への移動・位置決め及び、吊下フレーム３５側の回転・位置決めにより吸着搬送されて来たワークをワークストッカ９のパレット１０上の載置すべき位置に合わせて調整し、第１フレーム２５に対して第２フレーム２９側を下降させることにより吸着しているワークを載置位置に載置しパッド５７による吸着を解除して受け渡しを完了する、といった一連の動作を繰り返すことにより各仕分け台５に順次載置された加工済ワーク７０を順次吸着搬送して各ワークストッカ９のパレット１０上に載置して受け渡す。

既に述べたように本実施例のパレタイジングロボット２０では、（ａ）吊下フレーム３５の回転・位置決め、（ｂ）アーム４７の旋回・位置決め、（ｃ）ヘッドフレーム５１のスライド移動・位置決めにより、複数の吸着ヘッド集合体５５０がそれぞれ水平な２次元方向に移動位置決め自在に設けられているので、複雑な形状のワークに対しても各吸着ヘッド集合体５５０を適切に位置決めでき該ワークを問題なく吸着搬送できる。また、各吸着ヘッド集合体５５０ではパッド５７が互いに隣接する形で設けられた複数の吸着セット５５からなっており、各吸着セット５５のパッド５７で独立して吸引力が発生するので、吸着ヘッド集合体５５０のうちいくつかのパッド５７がワークからはみ出していても残りのパッド５７によりワークを好適に吸着できるので、例えば吸着ヘッド集合体５５０よりも幅が小さいような細かく複雑なワークでも自在に吸着できるので好都合である。

なお上述した例では吸着セット５５において、管体５６とパッド５７の間は固定的に接続されていたが、別の例として管体５６とパッド５７の間を図示しないユニバーサルジョイント等を介して接続し、パッド５７を管体５６に対して全方向（例えば図１１の紙面右隅に示す矢印Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４方向など）に回動自在としてもよい。これにより、例えばプレス加工等により凹凸の形成されたようなワーク（図示せず）でも、その凹凸のある表面に対して各パッド５７を適宜回動させることにより整合させ、これらパッド５７と該ワークとの間で有効な吸着力を発生させることができ、凹凸の形成されたようなワークの吸着搬送が可能となる。

なお上述した実施例では、吸着ヘッド集合体５５０が、軸３３、吊下フレーム３５、回転駆動装置３６、アーム４７、駆動モータ４９、ヘッドフレーム５１、スライド駆動装置５２等からなる水平方向移動機構を介して水平な２次元方向に移動位置決め自在になっているが、前記水平方向移動機構はその他様々な構成が可能である。例えば複数個所に屈曲自在な関節部をもつアームを第２フレーム２９等に設け、このアームの先端側に吸着ヘッド集合体５５０を設置することも可能である。

また上述した実施例では吸着セット５５において管体５６が、ヘッド支持部５３に対して上下方向に移動自在な形でパッド５７を接続支持する部材であり、かつパッド５７に対して真空ポンプ６３側からの減圧を伝達する吸引手段でもあったが、別の例として管体５６の代わりに吸引手段を兼ねない棒状のスライド部材を採用し、該スライド部材に接続されたパッド５７には、真空ポンプ６３側に接続されたチューブ等からなる吸引手段を直接接続してもよい。

なお上述した各例では吸着ヘッドをレーザ加工設備において適用した例となっているが、本発明による吸着ヘッドはレーザ加工設備に限定されず、その他のタイプの工作機械設備において適用することも可能である。

レーザ加工設備全体を模式的に示した斜視図である。 パレタイジングロボットを示した側断面図である。 図２のＩ矢視図である。 図２のII矢視図（一部断面図）である。 吊下フレーム及びヘッドユニット等を示した斜視図である。 ヘッドユニットの１つを詳細にを示した側面図（一部断面図）である。 図６のIII矢視図（一部断面図）である。 ヘッドユニットを上から見た図（一部断面図）である。 ヘッドフレームのヘッド支持部だけを示した平面図である。 吸着ヘッド集合体を下から見た図である。 吸着ヘッド集合体により加工済ワークを吸着している様子を示した斜視図である。 搬送してきた加工済ワークをパレット上に受け渡している様子を示した斜視図である。 吸着ヘッド集合体により加工済ワークを吸着しようとしている様子を示した側面図である。 搬送してきた加工済ワークをパレット上に受け渡している様子を示した側面図である。 ４つの吸着ヘッド集合体の位置決め可能範囲を示した模式平面図である。 ４つの吸着ヘッド集合体の位置決めパターンの例を示した模式平面図である。 ４つの吸着ヘッド集合体の位置決めパターンの例を示した模式平面図である。 ４つの吸着ヘッド集合体の位置決めパターンの例を示した模式平面図である。 ４つの吸着ヘッド集合体の位置決めパターンの例を示した模式平面図である。 ４つの吸着ヘッド集合体の位置決めパターンの例を示した模式平面図である。 ４つの吸着ヘッド集合体の位置決めパターンの例を示した模式平面図である。 ４つの吸着ヘッド集合体の位置決めパターンの例を示した模式平面図である。

符号の説明

５１……ヘッド本体（ヘッドフレーム）
５２……移動手段（スライド駆動装置）
５５……吸着手段（吸着セット）
５６……スライド部（管体）
５６ａ……エア流路
５７……吸着部（パッド）
５８……吸着ヘッド
５９……カバー手段（パッド保護部材）
５９ａ……テーパ部
６０……エア吸引手段（チューブ）
６２……エア吸引手段（気圧伝達部材）
６３……エア吸引手段（真空ポンプ）
６５……吸引断続制御手段（バルブ）
７０……対象物（ワーク）

Claims (5)

1. 少なくとも水平方向に移動駆動自在に設けられた第１のフレームを有し、前記第１のフレームに第２のフレームを昇降自在に設け、
   前記第２のフレームに、吊下フレームを上下方向に伸びた第１の回転軸を中心に回転位置決め自在に設け、
   該吊下フレームに複数のアームを、上下方向に伸びた第２の回転軸を中心に回転位置決め自在にそれぞれ設け、
   前記各アームに、吸着ヘッドを、該アーム上を該アームに沿って水平方向に移動駆動位置決め自在に設け、
   前記吸着ヘッドは、
   ヘッド本体、
   前記ヘッド本体に設けられた複数の吸着手段、
   前記各吸着手段に設けられ、前記ヘッド本体に対して軸心方向に、他の吸着手段とは独立した形で移動自在に支持された棒状のスライド部、
   前記各スライド部の先端に、対象物の非吸着状態で互いに隣接する形で密集配置された吸着部、
   前記各吸着部に接続されたエア吸引手段、及び、
   前記エア吸引手段に設けられ、各吸着部に対するエアの吸引動作を個別的にオン／オフ制御可能な吸引断続制御手段、
   を設けて構成したワーク吸着搬送装置。
   
2. 前記棒状のスライド部は、内部にエア流路が形成された形で中空管状に形成されており、前記エア流路は、前記各吸着部からエアを吸引する前記エア吸引手段の一部を構成することを特徴とする請求項１記載のワーク吸着搬送装置。
3. 前記各吸着部は前記棒状のスライド部に対して全方向に回動自在に支持されていることを特徴とする請求項１記載のワーク吸着搬送装置。
4. 前記ヘッド本体には、該ヘッド本体の移動手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のワーク吸着搬送装置。
5. 前記各吸着部はそれぞれの吸着部をカバーするカバー手段を有しており、前記カバー手段のヘッド本体側には、テーパ部が形成されていること特徴とする請求項１記載のワーク吸着搬送装置。

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