(57)【要約】【課題】小型化が容易で起動時、停止時の慣性が小さく、ワーク取扱い作動を高速に、かつ、正確に行え、作動が俊敏なエア圧利用装置の提供。【解決手段】機体２３に設定した１本の主軸線２６に沿ってスライド軸２４と円筒溝カム２５を配置する。スライド軸２４は上下方向で移動可能であり下端部に吸着ノズル２７（ワーク取扱い部）を備える。円筒溝カム２５とスライド軸２４を作動的に連結するカムフォロア３６は円筒溝カム２５の周面に設けたカム溝３２に一端が案内されると共に、他端が前記機体２３に主軸線方向へ設けた直線ガイド孔４０に案内されている。吸着ノズル２７には、機体２３側のポート２８からエアチャネル３０、スライド軸２４のエア通路２９を通じてエア圧（吸着）が供給される。【選択図】図１
2013094941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体に設定した１本の主軸線に沿ってスライド軸と円筒溝カムが、スライド軸のスライド方向中心軸線と円筒溝カムの回転中心軸線を前記主軸線に一致させ、スライド軸を下方、円筒溝カムを上方として配置され、スライド軸は下端部に吸着ノズルを備え、円筒溝カムが駆動回転されることにより、スライド軸が機体に対して上下に移動する構造であって、スライド軸と機体間にスライド軸の移動方向寸法がスライド軸のストロークよりも大きなエアチャネル空間を設け、機体に設けた外部からのエア圧を受けるポートを前記エアチャネルに連通させるとともに、スライド軸に設けたエア通路の一端を前記のチャネル空間に連通させるとともに他端をノズル開口に連通してあることを特徴としたエア圧利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動組立てラインのローディングユニットなどにおいて使用されるエア圧利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動組立てラインのローディング（部品の搬送組み付けなど）では、ＰＰＵ（ピックアンドプレースユニット）やロボットのアーム先端に吸着ノズルやエアチャックのようなエア圧利用装置を取付けて利用することがある。
例えば、吸着ノズル装置には先端に吸着パッドなどワーク吸着部を備え、これでワークを吸着し、持ち上げ、所定位置に移動させ、次いで下降させ、設定した所定の位置で吸着を解く作動を行って、ワークを目的の位置に配置する。このような作業には、高速かつ繰り返し精度の高いことが要求されるので、エア圧利用装置を移動させるときの慣性も考慮する必要がある。
【０００３】
また、エア圧利用装置には、本体部と先端にワーク取扱い部を備えた移動部を備え、ワーク取扱い部の駆動をエア圧で行うばかりでなく、本体部に対する移動部の駆動をエア圧で行うものが多い。しかし、エアの場合は移動部の上下移動開始時と停止時に圧縮エアの弾性によるエア圧機構独特の揺れがあり、動作が高速になると作動の俊敏さと確実性に不満がある。また、ワーク取扱い部の駆動はエア圧で行うものが多いが、ワーク取扱い部を先端に備えた移動部からエア圧の供給を受ける構造は、移動部を軸方向に貫通させてエア通路を設ける程度のものであり、軸方向からではなく、移動体を案内する機体側から供給されるものが見あたらない。
【０００４】
特許文献１は、その図４にこの出願当時の従来例として、水平ハンドラーの一部であって、本願でいうエア圧利用装置に相当する部分（吸着ノズル装置）を開示している。この部分は、シリンダーＡ１にリニアガイドＡ３を介してガイドＡ４を上下（シリンダーの上下軸方向）に移動可能とし、シリンダーＡ１のピストンロッド下端と前記リニアガイドＡ３とを結合してエア圧によりガイドＡ４を上下に駆動する。ガイドＡ４の下面部に吸引エアによる吸着部が設けられている。
【０００５】
このエア圧利用装置は、シリンダーＡ１やリニアガイドＡ３を介したガイドＡ４及びピストンロッドなどを備え、シリンダーＡ１の軸線（すなわち、ピストンロッドの軸線）とガイドＡ４の軸線および吸着部が上下移動するときの軸線（軌跡）の３本が平行に並置されている。このため、このエア圧利用装置は軸線が並置されている方向に幅が大きくなり、小型化が困難である。また、シリンダーやピストンなどのストローク付与手段が大きくなるのでワーク取扱い部（吸着部）を移動させる起動、停止の際の慣性が大きく、高速かつ正確なピックアップ作業を得にくい。また、シリンダーのピストンロッドはエア圧で駆動されるので、作動の俊敏さに欠けるところがある。
【０００６】
本願に添付の図３は、エア圧を利用する吸着ノズル装置の典型的な構造を示したものである。吸着ノズル装置１は、概略、シリンダー２とピストン３及びピストン３の先端に取付けた吸着ノズル４とからなる。ピストン３はシリンダー２の内部をポート５から供給されるエア圧によって上方の初期位置から下方へ押し下げられ、圧縮ばね６によって初期位置に戻される。ノズル４にはピストンのロッド７の先端部に設けたポート８からエア通路９を経由してエア圧（吸着）が供給される。ポート５とポート８は制御装置１０のコントロール下にある弁装置１１に接続され、一定のアルゴリズムのもとにエア圧が供給・排出される。
ピストン３のロッド７は、ロッド７の軸と平行に配置されたガイド１２によって直線案内される。吸着ノズル装置１は、これを操作するＰ＆Ｐ（ピックアップアンドプレース）側のヘッド１３に取付けられている。
【０００７】
この構造は、ピストン３の駆動がエア圧と圧縮ばねとの協働で行われるため、吸着ノズル４の上端部、下端部での起動・停止時に作動が不安定になりやすい。また、吸着ノズル４用のポート８が高速で上下に移動するロッド７の先端部に形成されているので、ポート８につながるエア圧用のチューブも激しく揺られ、吸着位置を定めるときに位置決めの精度を高めにくい。
【０００８】
特許文献２のワーク搬送装置（１）のスライド部材（６）は、ロッド（８）が軸受（９）により固定ブロック（１０）に昇降可能に組まれ、ロッド（８）の下端に吸着ノズル（７）が取り付けられると共に、ロッド（８）の上端面に駆動カム１１が配置されている。吸着ノズル（７）はさらにホルダ（１５）とノズル（１６）とからなり、ホルダ（１５）とノズル（１６）の間にばねなどによってクッション性が付与されている。
ノズル（１６）に供給される吸着用のエア圧は、ロッド（８）を貫通し、一旦、ホルダ（１５）の外筒（１７）とホルダ本体（１８）間の吸引通路に導入されたのち、ノズル（１６）の吸引通路（３０）に連通されている。
ワーク搬送装置（１）のこのような構造は、ホルダ（１５）に対するノズル（１６）のクッション性を維持するためのものであり、ロッド（８）が昇降する場合に関連する構造ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２１２７８６号公報
【特許文献２】特開２００２−２０５２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
小型化が容易で作動の起動時、停止時の慣性が小さく、かつ、ワークの取扱いにエア圧を用い、また、その作動を高速に、かつ、正確に行え、作動が俊敏なエア圧利用装置の提供。
【発明の効果】
【００１１】
自動組立てラインのローディング作業を高速に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例を一部断面で示した正面図。
【図２】実施例が採用するカムのカム曲線。
【図３】他の実施例の一部を示した（イ）はスライド軸の横断面図、（ロ）は一部を縦断面で示す図。
【図４】従来例を概略で示した正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１において、符号２１は、この出願の発明によるエア圧利用装置（以下、吸着ノズル装置という）である。
吸着ノズル装置２１はＰ＆Ｐ（図示していない）あるいは産業用ロボットのヘッド２２の先端に、この実施例において作動方向を上下として取付けられている。
吸着ノズル装置２１は、機体２３（本体部）とスライド軸２４（移動部）及び円筒溝カム２５を、スライド軸２４を下方、円筒溝カム２５を上方とした配置で備えている。これらは、機体２３に設定した１本の主軸線２６に沿ってスライド軸２４のスライド方向中心軸線と円筒溝カム２５の回転中心軸線を前記主軸線２６に一致させている。
【００１４】
スライド軸２４は機体２３に対して前記主軸線２６に沿って上下方向で移動可能に案内されると共に下端部に吸着ノズル２７を備える。吸着ノズル２７にはスライド軸２４の下部に設けたポート２８からスライド軸２４内部のエア通路２９を通じてエア圧（吸着用）が供給される。ポート２８は機体２３の内部に貫通していてその箇所と対応したスライド軸２４の周面に上下方向に幅広のエアチャネル３０がスライド軸２４を一周して形成されている。エアチャネル３０の上下方向幅ｗは、スライド軸２４の移動にかかわらず、定位置のポート２８側とエア通路２９とが常時連通している大きさである。符号３１はシール材であり、機体２３によるガイド部内面とスライド軸表面との間に配置されている。
【００１５】
円筒溝カム２５は、周面に螺旋状のカム溝３２が形成されたものであって、機体２３の上端部にベアリングを介して軸支され、主軸線２６に沿った回転軸を中心に機体２３の定位置において回転可能に軸支されると共に、破線で示したステッピングモータ３３によって、回転駆動される。符号３４は円筒溝カム２５の受動軸であって、ステッピングモータ３３と連結される。
【００１６】
円筒溝カム２５とスライド軸２４は、ジョイント部３５とカムフォロア３６を介して作動的に結合されている。すなわち、この実施例において、スライド軸２４の上端は円筒溝カム２５の方向へ延びた連結部３７を備え、その上端部にカムフォロア３６が主軸線２６と直行する方向に貫通して配置されている。そして、カムフォロア３６の一端は、円筒溝カム２５のカム溝３２にローラー３８を介して案内され、他端は、ローラー３９を介して、機体２３の周面に設けた直線ガイド孔４０（Ｕ字溝）に案内されている。
直線ガイド孔４０は前記の主軸線２６の方向に形成され、円筒溝カム２５によって定まるスライド軸２４のストロークより十分に長い上下方向寸法を有している。
円筒溝カム２５のカム曲線は図２のようにほぼサインカーブとする。
【００１７】
この吸着ノズル装置２１は次のように作動する。なお、図示していないが、ステッピングモータ３３の駆動・停止やポート２８に対するエア圧の供給などは、従来と同様に制御装置のコントロール下にある。制御装置は吸着ノズル装置２１を取付けたＰ＆Ｐやロボットの作動と関連を持って吸着ノズル装置２１のコントロールを行うこともある。
【００１８】
吸着ノズル２７がワークの直上に位置するようにＰ＆Ｐ（ヘッド２２）により位置決めされる（吸着ノズル２７の先端は上鎖線４１の位置にある）。
ステッピングモータ３３が駆動され、円筒溝カム２５を１８０°回転駆動する。
カムフォロア３６は一端のローラー３８がカム溝３２に案内され、他端のローラー３９が直線ガイド孔４０に案内されて下方へ直線移動する。カムフォロア３６はジョイント部３５を貫通しているので、ジョイント部３５を介してスライド軸２４が下端まで移動し、吸着ノズル２７をワーク上面に接する（下鎖線４２の位置）。このとき、カムフォロア３６は、ローラー３８とカム溝３２の溝壁との摩擦によって円筒溝カム２５からジョイント部３５を回転させるようなモーメントを受けるが、他端部が直線ガイド孔４０に案内されるので、このモーメントが抑えられる。これにより、スライド軸２４が回転負荷を受ける不都合を解消できる。
【００１９】
吸着ノズル２７にエア圧が供給されてワークが吸着されるとステッピングモータ３３は円筒溝カム２５を更に１８０°回転させ、ワークを上方に持ち上げる。エア圧の供給は、機体２３に設けたポート２８からエアチャネル３０、スライド軸２４内部のエア通路２９を通じて行われる。
ついで、Ｐ＆Ｐが作動してワークを設定した位置に搬送し、その位置で円筒溝カム２５が再び１８０°回転され、ワークが目的の位置に配置される。エア圧を解放してワークを解放すると、円筒溝カム２５が更に回転されて吸着ノズル２７の先端が上鎖線４１の位置とされる。エア圧の解放は、供給時と同様にスライド軸２４内部のエア通路２９、エアチャネル３０及び機体２３に設けたポート２８を通じて行われる。すなわち、ポート２８と吸着ノズル２７のノズル口とはエアチャネル３０を介して常時連通している。エア圧の断続は別途外部に配置した弁機構により行われる。
これで、１サイクルのピックアップ作動が終わる。この作動が繰り返される。
【００２０】
この実施例では次の作用効果が発揮される。
機体２３に設定した１本の主軸線２６に沿ってスライド軸２４と円筒溝カム２５が、スライド軸２４のスライド方向中心軸線と円筒溝カム２５の回転中心軸線を前記主軸線２６に一致させて配置されているので、作動時の動力伝達経路にこじれやモーメントが生じにくく、作動を高速化しやすい。また、スライド軸２４の先端が振れるなどの支障が少ないので正確な位置決めができる。
さらに、作動に関連する主たる部材が１本の主軸線２６に沿っているので、横に張り出す部材がなく、機体２３を細く軽量に構成しやすい。このため、起動・停止時の慣性が小さな吸着ノズル装置とすることができる。
さらに、シール材３１を組み込むことで、スライド軸２４と機体２３との間のわずかな隙間によるガタを無くし、繰返し動作の安定性を確保することができる。また、スライド軸２４にエア通路２９を軸方向へ貫通させて設ける必要がないので、前記のカムフォロア３６と共に円筒溝カム２５の配置が容易であり、吸着ノズル装置の構造を簡素に、また、小型化することができる。
【００２１】
円筒溝カム２５のカム曲線は図２のようにほぼサインカーブに近いものとすることができるので、スライド軸２４がストロークの上端位置或いは下端位置にあるときの起動・停止時にショックレスとすることができ、ワークの破損や取り落としなどを防止することができる。また、カムによる上下機構であるため、エア圧による場合のように起動・停止時に不都合なクッション性がなく高速、かつ、正確な繰り返し精度を得られる。
カムフォロア３６は、円筒溝カム２５のカム溝３２に案内される一端部と直線ガイド孔４０に案内される他端部とが一体であるため円筒溝カム２５が回転する際の回転負荷が直線ガイド孔４０との係合で打ち消され、スライド軸２４に回転負荷がかからない。このため、吸着ノズル２７の正確な位置決めを容易に行える。
【００２２】
前記の直線ガイド孔４０に替えて、前記図４の従来例のように、ロッド（７）の回転を止めるために、ロッド（７）と平行にガイド（１２）を配置することもできるが、ガイド（１２）の取付け位置はロッドの先端部となるので、ロッドに作用する回転負荷はロッドの先端すなわち、吸着ノズルにまで及びやすい。また、このような場合にガイド（１２）はロッド（７）の軸心と近く、ガイド（１２）がロッドの回転を抑制する能力は低い。一方、本願の前記実施例では、カムフォロア３６はスライド軸２４の基部に配置することができるので、円筒溝カム２５の回転による影響はスライド軸２４の基部で抑止できる。このため、スライド軸２４に作用する回転負荷があったとしても先端吸着ノズル２７まで影響を与えることが少ない。また、カムフォロア３６の一端（ローラー３８）と他端（ローラー３９）間の距離を大きくとることができるので、スライド軸２４の回転負荷を抑制する能力が高い。
【００２３】
さらに、吸着ノズル２７にエア圧を供給するのに、機体２３側に設けたポート２８とスライド軸２４の内部に位置するエア通路２９とをエアチャネル３０を介して常時連通させる構造としているので、従来のように、吸着ノズル２７の箇所にエアチューブを接続してエアチューブが激しく振動することによる不都合を解消することができる。
【００２４】
図３（イ）（ロ）は他の実施例であって、エア圧利用装置がエアチャック利用の場合である。スライド軸２４の先端には、２ポート式のエアチャック４３が取り付けられ、これにスライド軸２４の２本のエア通路２９ａ，２９ｂの先端が接続される。エア通路２９ａ，２９ｂの基端は、エアチャネル３０ａ，３０ｂを通じてそれぞれのポート２８ａ，２８ｂに連通している。エア通路２９ａ，２９ｂは同図（ロ）に示すように分離して形成されている。この構造によれば、エアチャック４３に供給されるエア圧を通路２９ａ，２９ｂで異ならせたり、通路２９ａ，２９ｂで供給のタイミングを異ならせてフィンガー４４を開閉させたりすることができ、エアチャック４３を多種なワークに対応させることができる。この場合もエアチャック４３へのエア圧供給用の通路がスライド軸２４を貫通しないので、カムフォロア３６と共に円筒溝カム２５の配置が容易である。なお、この構造ではシール材３１は、エアチャネル３０ａ，３０ｂの周囲をそれぞれ取り囲む態様で配置される。
【００２５】
以上、実施例について説明した。
実施例ではエア圧利用装置２１を縦方向に配置したので、部材の配置や作動の方向を上下としたが、説明の都合であって、左右あるいは、その他の方向のときもある。
ジョイント部３５は、説明した実施例のように、スライド軸２４の上端に一体に形成するのではなく、スライド軸２４に取付ける部分と円筒溝カム２５の方向に延びる部分とを有する別部材とすることもできる。
円筒溝カム２５におけるカム溝３２のカム曲線は１８０°でスライド軸２４の１ストロークを行わせるものであってもよく、或いは、円筒溝カム２５の往復回転に対応したものであってもよい。
エアチャネル空間３０は、スライド軸２４の移動方向寸法がスライド軸２４のストロークよりも大きな空間であって、スライド軸２４と機体２３間に設ければよく、スライド軸２４側に設けてもよい。また、エアチャネル空間はスライド軸２４の周面の一部に形成されていても良い。特に、円筒溝カム２５とスライド軸２４とが前記のような回り止め機能を有するカムフォロア３６を介して連動される場合には、上下移動するスライド軸２４が機体３に対して周面方向で回転するということがないから、エアチャネル空間３０が狭くても、エアチャネル空間３０に対してスライド軸２４側のエア通路２９の位置がずれてエア圧を供給できなくなるような事態を避けることができる。実施例のように、スライド軸２４の周面に上下方向に幅広のエアチャネル３０がスライド軸２４を一周して形成されている場合に比べ、スライド軸２４、あるいは機体の強度を維持しやすい。
【符号の説明】
【００２６】
２１  エア圧利用装置
２２  ヘッド（Ｐ＆Ｐ或いはロボットの）
２３  機体
２４  スライド軸
２５  円筒溝カム
２６  主軸線
２７  吸着ノズル
２８，２８ａ，２８ｂ  ポート
２９，２９ａ，２９ｂ  エア通路
３０，３０ａ，３０ｂ  エアチャネル
３１  シール材
３２  カム溝
３３  ステッピングモータ
３４  受動軸
３５  ジョイント部
３６  カムフォロア
３７  連結部
３８  ローラー
３９  ローラー
４０  直線ガイド孔
４１  上鎖線
４２  下鎖線
４３  エアチャック
４４  フィンガー
【図１】
2013094941.tif 000003
【図２】
2013094941.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013094941.tif 000006