JP2010240778A - フレキシブル吸着ハンドとフレキシブル吸着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が単純で、重量、サイズが小さく、様々な形状のワークに適用できるフレキシブル吸着ハンドとフレキシブル吸着方法を提供する。
【解決手段】搬送ロボットのハンド取付部１１に取付けられワークの外面に沿って変形可能なフレキシブル支持部材１３と、フレキシブル支持部材１３に互いに間隔を隔てて取付けられワークを真空吸着する複数の真空吸着パッド１４と、各真空吸着パッド１４に連通されその内部を減圧しワーク１の外面に沿って変形可能な真空減圧チューブ１５と、各真空吸着パッド１４又は各真空減圧チューブ１５に取付けられた複数の落下防止弁１６とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、ワークを把持し搬送するためのフレキシブル吸着ハンドとフレキシブル吸着方法に関する。

物品を把持・移送するために用いられる吸着パッド利用のシステムにおいて、図１の従来技術に示すように、吸着パッド１０１は金属パイプなどからなるフレーム１０２等に設けられていることが一般的である。しかしながら、吸着パッド１０１はワークの平面部へ当接させる必要があるため、ワーク面の様々な凹凸部や傾斜に対応するためには、その都度ワークの形状に適した配置の吸着パッドを有する搬送装置に交換しなければならなかった。

そこで、この問題を解決するために、例えば特許文献１が既に提案されている。

図２は、特許文献１の吸着盤２０１を取り付けた搬送装置の模式図である。この図において、２０１は吸着盤、２０２は保持フレーム、２０３はワークである。
特許文献１は、吸着盤２０１が保持フレーム２０２に複数設けられており、上述した様々な形状のワーク２０３を吸着盤２０１で吸着し搬送できるように、搬送装置の吸着盤２０１の位置や傾きを変更できるようになっている。

また、別の解決策として、例えば特許文献２が既に提案されている。

図３は、特許文献２の吸着盤を取り付けた搬送装置の模式図である。この図において、３０１はエンドエフェクタ、３０２は真空パッド、３０３は吸着パッド、３０４はワーク、３０５が流量調節弁である。
特許文献２は、ロボットやホイストなどに取り付けられているエンドエフェクタにおいて、吸着パッド３０３が上下に自由に動くことができる真空パッド３０２の先端部に取り付けられており、その真空パッド３０２に首振り機構が備えられ、任意所望の方向に首振りすることができるため、様々な形状のワーク３０４を吸着パッド３０３で吸着し搬送できるように構成されている。また、真空パッド３０２に流量調節弁３０５が設けられているため、複数の吸着パッド３０３のうち一部の吸着パッド３０３がワークに吸着できなかったとしてもエアーが流入して他の吸着している真空パッド３０２の吸着力が低下することを防ぐことができる。

特開平７−２０６２１１号公報 特開平９−２８５９８６号公報

しかし、特許文献１の吸着盤を取り付けた搬送装置では、ワークがいびつで凹凸がかなりある場合には吸着盤が備えられている保持フレームとワークが接触してしまい、ワークをうまく吸着することができないため使用することができない。

また、特許文献２のエンドフェスタでは、真空パッドの長さをワークの形状に合わせて調節することができるため、大きな凹凸や傾斜があっても様々な形状のワークに対して使用することができるが、エンドフェスタの構造が複雑になり、重量やサイズが大きくなってしまう。

本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、構造が単純で、重量、サイズが小さく、様々な形状のワークに適用できるフレキシブル吸着ハンドとフレキシブル吸着方法を提供することにある。

本発明によれば、ワークを把持し搬送するためのフレキシブル吸着ハンドであって、
搬送ロボットのハンド取付部に取付けられワークの外面に沿って変形可能なフレキシブル支持部材と、
該フレキシブル支持部材に互いに間隔を隔てて取付けられワークを真空吸着する複数の真空吸着パッドと、
該各真空吸着パッドに連通されその内部を減圧しワークの外面に沿って変形可能な真空減圧チューブと、
該各真空吸着パッド又は各真空減圧チューブに取付けられた複数の落下防止弁と、を備えたことを特徴とするフレキシブル吸着ハンドが提供される。

本発明の実施形態によれば、前記フレキシブル支持部材は、可撓性のひも状部材、又は平面状の枠内に取付けられた網状支持部材である。

また、前記落下防止弁は、ワークが真空吸着パッドに接触時に真空減圧用の流路を開き、ワークが真空吸着パッドから離脱時に前記流路を閉じるようになっている。

また、本発明によれば、ワークを把持し搬送するためのフレキシブル吸着方法であって、
搬送ロボットのハンド取付部に取付けられた変形可能なフレキシブル支持部材を、ワークの外面に沿って倣わせ、
該フレキシブル支持部材に互いに間隔を隔てて取付けられた複数の真空吸着パッドをそれぞれ真空減圧チューブと落下防止弁を介して減圧し、
各落下防止弁を、ワークが真空吸着パッドに接触時に真空減圧用の流路を開き、ワークが真空吸着パッドから離脱時に前記流路を閉じることにより、真空吸着パッドによりワークを真空吸着する、ことを特徴とするフレキシブル吸着方法が提供される。

上記本発明の装置及び方法によれば、真空吸着パッドが取り付けられているフレキシブル支持部材と、真空吸着パッドに連通しその内部を減圧する真空減圧チューブがワークの外面に沿って変形可能であるため、大きな凹凸や傾斜があるような様々な形状のワークにも対応することができる。

さらに、上記本発明の装置及び方法によれば、フレキシブル吸着ハンドは構造が単純であるため、サイズが小さくかつ軽量なハンドとすることができる。

また、本発明の実施形態によれば、フレキシブル支持部材が可撓性のひも状部材であるため、複雑な倣い機構が必要なく、様々なワークに適用可能である。また、フレキシブル支持部材が平面状の枠内に取り付けられた網状支持部材であるため、傾斜のある平面をもつワークに対しても適用することができる。

また、各真空吸着パッド又は各真空減圧チューブに複数の落下防止弁が取付けられており、その落下防止弁は、ワークが真空吸着パッドに接触時に真空減圧用の流路を開き、ワークが真空吸着パッドから離脱時に前記流路を閉じるようになっているので、複数の真空吸着パッドのうち一部の真空吸着パッドがワークに吸着できなかったとしてもエアーが流入して他の吸着している真空パッドの吸着力が低下することを防ぐことができる。

従来技術を説明する図である。 特許文献１の従来技術を説明する図である。 特許文献２の従来技術を説明する図である。 本願発明の全体構成図である。 本願発明のフレキシブル吸着ハンドの第１実施形態である。 本願発明のフレキシブル吸着ハンドの第２実施形態における斜視図である。 本願発明のフレキシブル吸着ハンドの第２実施形態を下から見た図である。 本願発明のフレキシブル吸着ハンドの第３実施形態における斜視図（Ａ）とＡ−Ａにおける断面図（Ｂ）である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図４は、本発明のフレキシブル吸着ハンドを備えたワーク搬送装置の全体構成図である。
この図において、１はワーク、２は搬送ロボット、４はハンド制御部、５はロボット制御部、６は総括処理部、７はロボット制御装置、１０は本発明の真空吸着ハンド、１１はハンド取付部である。
ロボット制御装置７はロボット制御部５と総括処理部６からなる。

ワーク１は、軽量の被搬送物である。ワーク１の表面は凹凸があっても傾斜があってもよい。また、ワーク１は、単品でも複数でもよい。
この図において、ワーク１は、搬送ロボット２と同じ高さの床の上に置かれているが、所定の台の上に載せてもよい。なお、台上のワーク１は、単品に限定されず、隣接して複数をバラ積みしてもよい。台は、固定されている必要はなく、例えばコンベア装置等であってもよい。

搬送ロボット２は、例えば多関節３次元ロボットであり、フレキシブル吸着ハンド１０を所定のワーキングエリア内で６自由度の位置及び姿勢を制御できるようになっている。なお、搬送ロボット２は、多関節３次元ロボットに限定されず、その他のロボットであってもよい。
フレキシブル吸着ハンド１０は、搬送ロボット２のハンド取付部１１に取り付けられており、搬送するワーク１の外面を吸着して、１つずつ持ち上げ、別の位置まで搬送するようになっている。

ハンド制御部４は、総括処理部６から受信する把持指令９ａに応じてフレキシブル吸着ハンド１０に制御信号を出力し、フレキシブル吸着ハンド１０から作動状態を示す作動信号を受信してこれを総括処理部６へ送信する。
なおハンド制御部４は必須ではなくこれを省略し、その機能を総括処理部６に含ませてもよい。

ロボット制御部５は、総括処理部６から受信したワーク１の位置と姿勢に基づき、搬送ロボット２を制御し、フレキシブル吸着ハンド１０によりワーク１の外面を吸着して、１つずつ持ち上げ、別の位置まで保持して搬送する。

総括処理部６は、本発明の箱状ワーク認識装置１０から受信したワークの作動信号をロボット制御部５に送信する。
ロボット制御部５と総括処理部６は、この例ではＰＣ（コンピュータ）である。なお、ロボット制御部５と総括処理部６を同一のＰＣで構成しても、それぞれ独立のＰＣで構成してもよい。

図５は本願発明のフレキシブル吸着ハンドの第１実施形態の構成図である。この図において、本発明のフレキシブル吸着ハンド１０は、搬送ロボット２のハンド取付部１１に取付けられており、ロボット取付フランジ１２、フレキシブル支持部材１３、真空吸着パッド１４、真空減圧チューブ１５、落下防止弁１６からなる。

ロボット取付フランジ１２は、搬送ロボット２のハンド取付部１１に取り付けられ、搬送ロボット２により所定のワーキングエリア内で６自由度の位置及び姿勢が制御される。

フレキシブル支持部材１３は、ロボット取付フランジ１２に取付けられており、ワーク１の外面に沿って変形可能なひも状支持部材からできている。ひも状支持部材は、可撓性のひも状部材であればどんなものでもよい。例えば、チェーン、ホース、ワイヤ等が使用できる。

真空吸着パッド１４はフレキシブル支持部材１３に互いに間隔を隔てて取付けられており、ワーク１の外面を真空吸着する。真空吸着パッド１４は単数でもよいが、複数あったほうがワークを吸着できる効率も上がり、力も分散されるため、望ましい。

真空減圧チューブ１５はワーク１外面に沿って変形可能なチューブ状部材から出来ており、複数の真空減圧チューブ分岐枝１５ａを通して各真空吸着パッド１４に連通され、その内部を減圧している。真空減圧チューブ１５は単数でも複数でもよい。また、真空減圧チューブ１５はロボット取付フランジ１２に取り付けられており、フレキシブル支持部材１３に沿って可撓性に変形することができる。

落下防止弁１６は各真空吸着パッド１４又は各真空減圧チューブ１５に取付けられており、ワーク１が真空吸着パッド１４に接触時に真空減圧用の流路を開き、ワーク１が真空吸着パッド１４から離脱時に前記流路を閉じるようになっている。これにより、ワーク１が真空吸着パッド１４から一部離脱しても、落下防止弁１６が真空系を閉じるため、離脱した真空吸着パッド１４からエアーが漏れることはない。それにより、一部の真空吸着パッド１４がワーク１に吸着できなくても、吸着していない真空吸着パッドからエアーが流入して真空排気系が増圧し、他の吸着している真空吸着パッド１４の吸着力が弱まるという事態を防ぐことができる。

図６は本願発明のフレキシブル吸着ハンドの第２実施形態における斜視図である。また、図７は本願発明のフレキシブル吸着ハンドの第２実施形態を下から見た図である。

本願発明の第２実施形態は、これらの図において、本発明のフレキシブル吸着ハンド１０は、搬送ロボット２のハンド取付部１１に取付けられており、ロボット取付フランジ１２、フレキシブル支持部材１３、真空吸着パッド１４、真空減圧チューブ１５、落下防止弁１６、吊り部材１７、枠１８からなる。

フレキシブル支持部材１３は、平面状の枠８内に取付けられ、ワーク１の外面に沿って変形可能な網状支持部材であり、可撓性のある柔軟な網状支持部材であればどんなものでもよい。例えば、チェーン、ゴム、ワイヤ等が使用できる。

真空吸着パッド１４はフレキシブル支持部材１３に互いに間隔を隔てて取付けられており、ワーク１の外面を真空吸着する。真空吸着パッド１４は、複数が望ましい。

真空減圧チューブ１５は平面状の枠１８内に取付けられ、ワーク１の外面に沿って変形可能な網状支持部材であり、複数の真空減圧チューブ分岐枝１５ａを通して各真空吸着パッド１４に連通され、その内部を減圧している。可撓性のある柔軟な網状支持部材であればどんなものでもよい。例えば、チェーン、ゴム、ワイヤ等が使用できる。また、真空減圧連絡チューブ１５ｂは一端がロボット取付フランジ１２に、他端が枠１８に取り付けられており、枠８と真空減圧チューブ１５を通じて真空吸着パッドに至る真空系を減圧することができる。

なお、ロボット取付フランジ１２、および落下防止弁１６は第１実施形態と同様である。

図８は本願発明のフレキシブル吸着ハンドの第３実施形態における斜視図（Ａ）とＡ−Ａにおける断面図（Ｂ）である。

本願発明の第３実施形態は、この図において、本発明のフレキシブル吸着ハンド１０は、搬送ロボット２のハンド取付部１１に取付けられており、ロボット取付フランジ１２、フレキシブル支持部材１３、真空吸着パッド１４、真空減圧チューブ１５、落下防止弁１６、枠１８、フレーム１９からなる。

フレーム１９は、一端がロボット取付フランジ１２に、他端が枠８に取付けられており、枠８をロボット取付フランジ１２に固定している。フレーム１９は枠８が固定できれば、１つでも複数でもよい。また、この図では真空減圧連絡チューブ１５ｂをフレーム内に収めた形状をしているが、フレームの外面に沿わせて固定してもよい。

なお、その他の点については第２実施形態と同様である。

上述した本発明の装置及び方法によれば、フレキシブル支持部材１３が可撓性のある柔軟なひも状支持部材、または網状支持部材から出来ており、ワーク１の外面に沿って変形可能であるため、複雑な倣い機構が必要なく、大きな凹凸や傾斜があるような様々な形状のワークにも対応することができる。

また、上記本発明の装置及び方法によれば、フレキシブル吸着ハンド１０は構造が単純であるため、サイズが小さくかつ軽量なハンドとすることができる。

さらに、上記本発明の装置及び方法によれば、フレキシブル支持部材が平面状の枠内に取り付けられた網状支持部材であるため、傾斜のある平面をもつワークに対しても適用することができる。

また、各真空吸着パッド又は各真空減圧チューブに複数の落下防止弁が取付けられており、その落下防止弁は、ワークが真空吸着パッドに接触時に真空減圧用の流路を開き、ワークが真空吸着パッドから離脱時に前記流路を閉じるようになっているので、複数の真空吸着パッドのうち一部の真空吸着パッドがワークに吸着できなかったとしてもエアーが流入して他の吸着している真空パッドの吸着力が低下することを防ぐことができる。
一方、真空減圧用の流路を閉じ、リーク弁を開けることで、ワークから真空吸着パッドを取り外すことができる。

なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

２ 搬送ロボット
１０ フレキシブル吸着ハンド
１１ ハンド取付部
１２ ロボット取付フランジ
１３ フレキシブル支持部材
１４ 真空吸着パッド
１５ 真空減圧チューブ
１５ａ 真空減圧チューブ分岐枝
１５ｂ 真空減圧連絡チューブ
１６ 落下防止弁
１７ 吊り部材
１８ 枠
１９ フレーム

Claims (4)

1. ワークを把持し搬送するためのフレキシブル吸着ハンドであって、
   搬送ロボットのハンド取付部に取付けられワークの外面に沿って変形可能なフレキシブル支持部材と、
   該フレキシブル支持部材に互いに間隔を隔てて取付けられワークを真空吸着する複数の真空吸着パッドと、
   該各真空吸着パッドに連通されその内部を減圧しワークの外面に沿って変形可能な真空減圧チューブと、
   該各真空吸着パッド又は各真空減圧チューブに取付けられた複数の落下防止弁と、を備えたことを特徴とするフレキシブル吸着ハンド。
2. 前記フレキシブル支持部材は、可撓性のひも状部材、又は平面状の枠内に取付けられた網状支持部材である、ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル吸着ハンド。
3. 前記落下防止弁は、ワークが真空吸着パッドに接触時に真空減圧用の流路を開き、ワークが真空吸着パッドから離脱時に前記流路を閉じるようになっている、ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル吸着ハンド。
4. ワークを把持し搬送するためのフレキシブル吸着方法であって、
   搬送ロボットのハンド取付部に取付けられた変形可能なフレキシブル支持部材を、ワークの外面に沿って倣わせ、
   該フレキシブル支持部材に互いに間隔を隔てて取付けられた複数の真空吸着パッドをそれぞれ真空減圧チューブと落下防止弁を介して減圧し、
   各落下防止弁を、ワークが真空吸着パッドに接触時に真空減圧用の流路を開き、ワークが真空吸着パッドから離脱時に前記流路を閉じることにより、真空吸着パッドによりワークを真空吸着する、ことを特徴とするフレキシブル吸着方法。

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