(57)【要約】【課題】爆発性雰囲気の生成が予測される火気使用禁止区域内においても使用可能な真空検知スイッチを提供する。【解決手段】検知対象空間となる各真空吸着パッド６の真空吸引空間１０ａに連通する真空検知室１８と大気開放する大気圧室１９との圧力差に応じて摺動変位するピストン１５により、圧縮空気導入ポート２６と圧縮空気出力ポート２８との間の空気通路を開閉する弁体２５を開閉操作する。圧縮空気導入ポート２６には空気圧力源８から圧縮空気が供給され、真空吸引空間１０ａが真空になったときに圧縮空気出力ポート２８から検知信号として圧縮空気を出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検知対象空間が真空であるか否かを検知して検知信号を出力する真空検知スイッチにおいて、
一対のポート間を連通可能な空気通路を有するハウジング内に、検知対象空間の圧力と大気圧との間の圧力差に基づいて動作して上記空気通路を開閉する弁体を設け、
その弁体が上記空気通路を開いたときに、上記両ポートのうち一方のポートから供給した圧縮空気を上記検知信号として他方のポートから出力するようになっていることを特徴とする真空検知スイッチ。
【請求項２】
検知対象空間と連通する真空検知室と大気開放する大気圧室とを隔成するピストンが上記ハウジング内に摺動可能に収容されているとともに、そのピストンが付勢手段をもって大気圧室側に付勢されていて、
真空検知室と大気圧室との圧力差に基づく上記ピストンの摺動変位をもって上記弁体が開閉操作されるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の真空検知スイッチ。
【請求項３】
真空吸着パッドを吸着支持対象物であるワークに押し付けつつその真空吸着パッドの内部空間である真空吸引空間を真空引きし、その真空吸引力によってワークを吸着支持する吸着支持装置において、
上記真空吸引空間を検知対象空間とする請求項１または２に記載の真空検知スイッチを有していることを特徴とする吸着支持装置。
【請求項４】
圧縮空気の導入に基づいて真空吸着パッドの真空吸引空間を真空引きする真空引き手段を備えていて、
真空検知スイッチの一方のポートに上記真空引き手段の上流側の圧縮空気が導入されるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の吸着支持装置。
【請求項５】
真空検知スイッチが真空吸着パッドと一体に設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の吸着支持装置。
【請求項６】
真空検知スイッチが真空吸着パッドと別体に設けられていることを特徴とする請求項３または４に記載の吸着支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知対象空間が真空であるか否かを検知して検知信号を出力する真空検知スイッチおよびその真空検知スイッチを用いた吸着支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば工場内でパネル状のワークを吸着支持する吸着支持装置として、真空吸引力によってワークを吸着可能な真空吸着パッド付きのロボットハンドが用いられている。そして、この種のロボットハンドでは、例えば特許文献１に記載のように、真空吸着パッドにワークが吸着されたか否かを確認するためのリードスイッチを設けている。
【０００３】
特許文献１に記載の真空吸着パッドは、真空吸着パッドの内部空間である真空吸引空間を真空引きするための空気通路が開閉弁によって開閉されるようになっていて、その開閉弁が開いたことをリードスイッチによって検出するようになっている。つまり、開閉弁が開いて真空吸着パッドの真空吸引空間が真空引きされると上記リードスイッチが実質的にＯＮ作動するから、そのリードスイッチが検知信号として出力する電気信号をもって真空吸着パッドがワークを吸着したことを確認できるようになっている。
【特許文献１】特開平１１−１１４８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えばガソリン等の引火性液体を取り扱う工程等では、爆発性雰囲気の生成が予測される火気使用禁止区域内でロボットハンドを動作させる場合がある。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、真空吸着パッドがワークを吸着したことを確認するためのリードスイッチが電気信号を出力するようになっていることから、火気使用禁止区域内で使用する上で好ましくない。
【０００５】
また、火気使用禁止区域外へ設置した圧力センサを真空吸着パッドの真空吸引空間に接続し、その圧力センサをもって真空吸着パッドにワークが吸着されたことを確認することも考えられるが、圧力センサと真空吸着パッドを接続する配管を火気使用禁止区域の内外に跨って配設しなければならない上に、その配管によって圧力損失が生じるため、真空吸着パッドにワークが吸着されたことを確実に確認することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであって、火気使用禁止区域内においても使用可能な真空検知スイッチおよびその真空検知スイッチを用いた吸着支持装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、検知対象空間の圧力と大気圧との間の圧力差に基づいて動作して空気通路を開閉する弁体を設け、その弁体が上記空気通路を開いたときに、検知信号として圧縮空気を出力するようになっていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明によれば、真空検知スイッチの検知信号として圧縮空気を出力するようになっているため、火気使用禁止区域内においても安全に使用可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明のより具体的な実施の形態を示していて、自動車の車体パネルに代表されるようなパネル状のワークＷを真空吸着パッド６によって吸着支持する吸着支持装置として、爆発性雰囲気の生成が予測される火気使用禁止区域内で動作するロボットハンド１を示している。
【００１０】
図１に示すように、ハンドリングロボットにおけるアーム２先端のリスト部３にロボットハンド１が装着されている。このロボットハンド１は、例えば平面視略矩形状のフレーム４を母体として構成されており、そのフレーム４の下面に複数の真空吸着パッド６がそれぞれポスト５を介して装着されている。そして、ハンドリングロボットの動作によって各真空吸着パッド６をワークＷに押し付けつつそれら各真空吸着パッド６を真空引きすることにより、当該各真空吸着パッド６で発生する真空吸引力をもってワークＷがロボットハンド１に吸着支持されることとなる。
【００１１】
なお、ロボットハンド１に吸着支持されたワークＷは、ハンドリングロボットの動作によって所定位置まで搬送され、その搬送先の位置で各真空吸着パッド６を大気開放または各真空吸着パッド６に圧縮空気を導入することにより、ロボットハンド１がワークＷを開放することとなる。
【００１２】
図２は、各真空吸着パッド６の断面とその各真空吸着パッド６を真空引きするための真空引き回路を示す図である。
【００１３】
各真空吸着パッド６は、図２に示すように、他の真空吸着パッド６と並列関係となるように共通の真空引き手段たるエジェクタ７にそれぞれ接続されている。なお、図２では便宜上二つの真空吸着パッド６のみを図示しているが、図示外の真空吸着パッド６も他の真空吸着パッド６と並列関係となるようにエジェクタ７にそれぞれ接続されている。つまり、空気圧力源８からの圧縮空気が電磁弁９を介してエジェクタ７に導入され、そのエジェクタ７による周知のベンチュリ作用をもって互いに並列の関係にある各真空吸着パッド６が一斉にそれぞれ真空引きされることとなる。
【００１４】
各真空吸着パッド６は、例えば可撓性のゴム材料から形成された略スカート状のパッド本体１０と、そのパッド本体１０を一端に支持する略円柱状のホルダ１１と、からそれぞれ構成されている。ホルダ１１の中心部には、当該ホルダ１１の反パッド本体１０側端部に設けられた真空引きポート１２につながる真空引き通路１３が軸方向に沿って形成されていて、その真空引き通路１３がパッド本体１０の内部空間である真空吸引空間１０ａに開口している。
【００１５】
また、各真空吸着パッド６のホルダ１１は、当該ホルダ１１と一体に設けられた真空検知スイッチ１４をそれぞれ有している。換言すれば、各真空検知スイッチ１４は対応する真空吸着パッド６のホルダ１１をハウジングとしてそれぞれ構成されている。この各真空検知スイッチ１４は、対応する真空吸着パッド６の真空吸引空間１０ａを検知対象空間とし、その真空吸引空間１０ａが真空であるか否かを検知して検知信号を出力するようになっている。
【００１６】
図３は真空検知スイッチ１４の詳細を示す説明図であって、図３の（ａ）は真空吸引空間１０ａが真空でない状態、すなわち非真空検知状態の真空検知スイッチ１４を示し、図３の（ｂ）は真空吸引空間１０ａが真空の状態、すなわち真空検知状態の真空検知スイッチ１４を示している。なお、図３の（ａ），（ｂ）では、図２における左側の真空吸着パッド６の真空検知スイッチ１４を図示しているが、他の真空吸着パッド６の真空検知スイッチ１４も同様に構成されている。
【００１７】
真空検知スイッチ１４は、図３の（ａ），（ｂ）に示すように、ホルダ１１のうち真空引き通路１３の径方向一方側に当該ホルダ１１の軸方向へ沿って設けられた空気圧シリンダ１６と、その空気圧シリンダ１６の反パッド本体１０側に対向配置され、空気圧シリンダ１６によって開閉操作される開閉弁１７と、を有している。
【００１８】
空気圧シリンダ１６は、摺動可能なピストン１５をホルダ１１内に収容配置したものであって、そのピストン１５のピストン本体１５ａにより、真空検知室１８と大気圧室１９をそれぞれホルダ１１内に隔成している。すなわち、空気圧シリンダ１６のピストン１５は、真空検知室１８と大気圧室１９との間の圧力差に基づいて摺動変位するようになっている。
【００１９】
真空検知室１８は、ピストン本体１５ａの開閉弁１７側に形成されているとともに、連通路２１をもって真空引き通路１３と連通しており、その連通路２１および真空引き通路１３を介して真空吸引空間１０ａの圧力が真空検知室１８に導入されるようになっている。一方、大気圧室１９は、ピストン本体１５ａの反開閉弁１７側に形成されていて、大気圧導入路２２を介して大気開放されている。なお、大気圧導入路２２のうちホルダ１１の外部に開口する開口端にはサイレンサ２３が設けられている。
【００２０】
また、ピストン本体１５ａの軸方向両側にはロッド部１５ｂが延出していて、そのロッド部１５ｂのうち開閉弁１７側端部に引張りコイルスプリングである付勢手段としてのスプリング２０が係止されている。すなわち、このスプリング２０によってピストン１５が大気圧室１９側に向けて付勢されている。
【００２１】
開閉弁１７は、ホルダ１１に軸方向へ沿って形成された略段付形状の弁孔２４と、その弁孔２４内に収容配置された弁体２５と、を主要素として構成されている。弁孔２４は、その軸方向両側に形成された大径部２４ａ，２４ｂと、それら両大径部２４ａ，２４ｂ同士を接続する小径部２４ｃと、を有している。反空気圧シリンダ１６側の大径部２４ａは通路２７を介してホルダ１１に設けられた圧縮空気導入ポート２６と連通している一方、空気圧シリンダ１６側の大径部２４ｂは通路２９を介してホルダ１１に設けられた圧縮空気出力ポート２８と連通している。言い換えると、弁孔２４と両通路２７，２９によって圧縮空気導入ポート２６と圧縮空気出力ポート２８との間を連通可能な空気通路が構成されている。また、圧縮空気導入ポート２６には、エジェクタ７の上流側の圧縮空気が供給されるようになっている（図２参照。）。
【００２２】
弁体２５は、反空気圧シリンダ１６側の大径部２４ａに配置されており、同じく大径部２４ａ内に配置された略円筒状のガイド部３０によって軸方向で進退移動可能に案内されている。そして、この弁体２５は、大径部２４ａに配置されたバルブスプリング３１によって圧縮空気導入ポート２６と圧縮空気出力ポート２８との間の空気通路を閉じる方向に付勢されている。つまり、図３の（ａ）に示す真空検知スイッチ１４の非真空検知状態では、バルブスプリング３１によって弁孔２４のうち反空気圧シリンダ１６側の大径部２４ａと小径部２４ｃとの間の段状部に弁体２５を押し付け、圧縮空気導入ポート２６と圧縮空気出力ポート２８との間の空気通路を閉じている。
【００２３】
また、ホルダ１１のうち弁孔２４の空気圧シリンダ１６側に室３２が形成されていて、それぞれ空気圧シリンダ１６の軸方向に沿った第１プランジャ３３および第２プランジャ３４が室３２に配置されている。詳細には、第１プランジャ３３の一端部が空気圧シリンダ１６のロッド部１５ｂと対向している一方、第２プランジャ３４の反第１プランジャ３３側端部が弁孔２４に挿入されて弁体２５と対向していて、ピストン１５が真空検知室１８側に摺動変位したときに、弁体２５が両プランジャ３３，３４を介してピストン１５に押圧されるようになっている。なお、両プランジャ３３，３４は、同じく室３２に収容されたリターンスプリング３５によって空気圧シリンダ１６側に付勢されている。換言すれば、弁体２５は、真空吸引室１０ａの圧力と大気圧との間の圧力差に基づいて動作し、圧縮空気導入ポート２６と圧縮空気出力ポート２８との間の空気通路を開閉するようになっている。
【００２４】
さらに、第２プランジャ３４には、一端から大気圧が導入され、他端が第２プランジャ３４のうち弁体２５と対向する端面に開口する大気開放通路３４ａが形成されている。つまり、図３の（ａ）に示す真空検知スイッチ１４の非真空検知状態では、第２プランジャ３４が弁体２５に対して所定の間隔を隔てて対向し、大気開放通路３４ａが弁孔２４のうち空気圧シリンダ１６側の大径部２４ｂに連通するから、圧縮空気出力ポート２８が大気開放されることとなる。
【００２５】
以上のように構成した本実施の形態では、ハンドリングロボットの動作をもって各真空吸着パッド６をワークＷに押し付けつつ、エジェクタ７によって真空吸引空間１０ａを真空引きすると、各真空吸着パッド６の真空吸引力をもってロボットハンド１にワークＷが吸着支持される。このとき、真空吸引空間１０ａに連通する真空検知スイッチ１４の真空検知室１８も真空になることから、図３の（ｂ）に示すように、その真空検知室１８と大気圧室１９との圧力差をもってピストン１５が真空検知室１８側に摺動変位する。そして、そのピストン１５のロッド部１５ｂが両プランジャ３３，３４を介して弁体２５を押圧し、弁体２５がバルブスプリング３１の付勢力に抗して変位することにより、圧縮空気導入ポート２６と圧縮空気出力ポート２８との間の空気通路が開くとともに、第２プランジャ３４の大気開放通路３４ａが弁体２５によって閉蓋される。つまり、圧縮空気導入ポート２６から供給されている圧縮空気が圧縮空気出力ポート２８から検知信号として出力される。
【００２６】
そして、真空検知スイッチ１４から出力された圧縮空気は火気使用禁止区域外に設置された図示外のコントローラに導入され、そのコントローラで圧縮空気を電気信号に変換して所望の制御がなされることとなる。なお、真空検知スイッチ１４から検知信号として出力される圧縮空気をハンドリングロボットの次の動作ステップにおける動力源として用いることも可能である。
【００２７】
したがって、本実施の形態によれば、各真空吸着パッド６の真空検知スイッチ１４が検知信号として圧縮空気を出力し、その圧縮空気をもって各真空吸着パッド６がワークＷを吸着したことを確認できるから、例えばガソリン等の引火性液体を取り扱う工程において、爆発性雰囲気の生成が予測される火気使用禁止区域内でロボットハンド１を動作させることが可能となる。
【００２８】
その上、真空検知スイッチ１４を真空吸着パッド６のホルダ１１と一体に設けているため、真空吸着パッド６の真空吸引空間１０ａと真空検知スイッチ１４とを接続する連通路２１における圧力損失を最小限にでき、ロボットハンド１がワークＷを吸着したことをより確実に確認できるようになる。
【００２９】
さらに、各真空吸着パッド６の動力源となる空気圧力源８からの圧縮空気を真空検知スイッチ１４に導入しているため、真空検知スイッチ１４のための空気圧力源を別に設ける必要がなく、コスト的に有利となるメリットがある。
【００３０】
なお、本実施の形態では、ピストン１５が両プランジャ３３，３４を介して弁体２５を押圧するように構成しているが、ピストン１５が第２プランジャ３４または弁体２５を直接押圧するように構成することも可能であるほか、ピストン１５自体が弁体として機能するように構成することも可能である。
【００３１】
図４は、本発明の第２の実施の形態として、真空検知スイッチ３７を真空吸着パッド３６と別体に設けた例を示す図である。
【００３２】
この図４に示す第２の実施の形態では、単一の真空検知スイッチ３７が各真空吸着パッド３６と並列関係となるようにエジェクタ７に接続されていて、そのエジェクタ７への圧縮空気の導入によって各真空吸着パッド６および真空検知スイッチ３７が一斉に真空引きされるようになっている。つまり、各真空吸着パッド３６にワークＷを吸着したとき、すなわち各真空吸着パッド３６の真空吸引空間１０ａがいずれも真空になったときに真空検知スイッチ３７が検知信号として圧縮空気を出力することとなる。
【００３３】
この真空検知スイッチ３７のハウジング３８は、空気圧シリンダ１６を構成するシリンダチューブ３８ａと開閉弁１７を構成するバルブボディ３８ｂとに分割形成されていて、シリンダチューブ３８ａに設けられた真空引きポート３９がエジェクタ７に接続され、その真空引きポート３９につながる連通路２１が真空検知室１８に開口している。なお、他の部分は上述した第１の実施の形態と同様である。
【００３４】
したがって、この第２の実施の形態においても上述した第１の実施の形態と略同様の効果が得られるほか、ロボットハンド１がワークＷを吸着したことを単一の真空検知スイッチ３７をもって確認することができる上に、各真空吸着パッド３６の構造が簡単になるから、コスト的に有利となるメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態としてロボットハンドを示す図。
【図２】図１における真空吸着パッドの断面とその真空引き回路を示す図。
【図３】図２における真空検知スイッチの詳細を示す説明図であって、同図（ａ）は非真空検知状態の真空検知スイッチを示し、同図（ｂ）は真空検知状態の真空検知スイッチを示している。
【図４】本発明の第２の実施の形態として各真空吸着パッドと真空検知スイッチおよび真空引き回路を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１…ロボットハンド（吸着支持装置）
７…エジェクタ（真空引き手段）
１０ａ…真空吸引空間（検知対象空間）
１１…ホルダ（ハウジング）
１４…真空検知スイッチ
１５…ピストン
１８…真空検知室
１９…大気圧室
２０…スプリング（付勢手段）
２４…弁孔（空気通路）
２６…圧縮空気導入ポート
２７…通路（空気通路）
２８…圧縮空気出力ポート
２９…通路（空気通路）
３８…ハウジング
Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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