特開 2024-83701 吸着パッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024083701

(43)【公開日】2024-06-24

(54)【発明の名称】吸着パッド

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20240617BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197654

(22)【出願日】2022-12-12

(71)【出願人】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 敏教

(72)【発明者】

【氏名】山本 秀平

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707AS01

3C707DS01

3C707FS01

3C707FT06

3C707FT11

3C707FU04

3C707FU06

3C707KV15

3C707KX08

3C707MT04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ワークの吸着の有無を容易に確認する。
【解決手段】吸着パッド１０は、ボデイ１２およびスポンジ部材２０を備え、ボデイは、負圧室１６および負圧室に連通する複数の連絡通路１８を有し、スポンジ部材は、ワークに向かって開口する複数の空洞部２２を有する。空洞部は、連絡通路を介して負圧室に連通し、流路面積を調整する流路調整弁２６が連絡通路に配置される。吸着パッドは、複数の空洞部のうち１つ以上の空洞部の圧力を検出するための圧力検出ポート５０を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボデイおよびスポンジ部材を備えた吸着パッドであって、
ボデイは、負圧室および前記負圧室に連通する複数の連絡通路を有し、前記スポンジ部材は、ワークに向かって開口する複数の空洞部を有し、前記空洞部は、前記連絡通路を介して前記負圧室に連通し、
流路面積を調整する流路調整弁が前記連絡通路に配置され、前記負圧室に真空圧が生成され、かつ、前記空洞部が前記ワークによって塞がれていないときは、前記連絡通路の流路面積が小さくなるように調整され、前記複数の空洞部のうち１つ以上の前記空洞部の圧力を検出するための圧力検出ポートを備える吸着パッド。

【請求項2】

請求項１記載の吸着パッドにおいて、
前記ボデイは、前記スポンジ部材の前記空洞部と連通する検出通路を有する吸着パッド。

【請求項3】

請求項２記載の吸着パッドにおいて、
前記検出通路は、前記ボデイを縦断し、前記検出通路の端部が圧力検出ポートを構成する吸着パッド。

【請求項4】

請求項３記載の吸着パッドにおいて、
前記圧力検出ポートは、前記ボデイの上面の４辺の中央付近に配置される吸着パッド。

【請求項5】

請求項１記載の吸着パッドにおいて、
複数の前記圧力検出ポートに個別に圧力センサが接続される吸着パッド。

【請求項6】

請求項１記載の吸着パッドにおいて、
複数の前記圧力検出ポートにチェック弁を介して共通の圧力センサが接続される吸着パッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空圧を用いてワークを吸着する吸着パッドに関し、特に、ワークの吸着状態を確認することができる吸着パッドに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、多孔質材料から構成されるスポンジ部材をワークに接触させ、スポンジ部材の内側に真空圧を発生させてワークを吸着する吸着パッドが知られている。また、真空圧を吸着パッドに導入する経路における圧力を検出し、ワークの吸着状態を検出する技術も知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、通気性を有する連続気泡スポンジで形成された内側スポンジパッドと、通気性を有しない独立気泡スポンジで形成された外側スポンジパッドとを備えた吸着パッドが記載されている。この吸着パッドがエジェクタに接続される経路には圧力センサが配置され、内側スポンジパッドによるワークの吸着状態と外側スポンジパッドによるワークの吸着状態が順次検出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１７９３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

複数の吸引部（吸着パッド）を備え、様々な大きさのワークを吸着可能な真空吸着装置において、真空発生器から分岐して各吸引部に至る経路のそれぞれにチェック弁（流路調整弁）が配置される場合がある。チェック弁の作用により、ワークを吸着するために必要な真空圧がワークに有効に作用する。多数の吸引用孔部を有する大きなスポンジパッドを使用することによって、様々なサイズのワークを吸着する場合も、同様に、チェック弁を配置するのが望ましい。

【0006】

しかしながら、チェック弁が配置された真空吸着装置において、単純に圧力センサを配置しても、ワークの吸着状態を容易に確認することができない。ワークを吸着していない状態であっても、ワークを吸着した状態であっても、チェック弁の作用により真空圧が維持されるので、圧力センサで検出される圧力に差異がなく、二つの状態を判別することができないからである。

【0007】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、ボデイおよびスポンジ部材を備えた吸着パッドであって、ボデイは、負圧室および負圧室に連通する複数の連絡通路を有し、スポンジ部材は、ワークに向かって開口する複数の空洞部を有し、空洞部は、連絡通路を介して負圧室に連通する。流路面積を調整する流路調整弁が連絡通路に配置され、負圧室に真空圧が生成され、かつ、空洞部がワークによって塞がれていないときは、連絡通路の流路面積が小さくなるように調整される。吸着パッドは、複数の空洞部のうち１つ以上の空洞部の圧力を検出するための圧力検出ポートを備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る吸着パッドは、スポンジ部材の空洞部を負圧室に接続する連絡通路に流路調整弁が配置された構造を有し、スポンジ部材の１つ以上の空洞部の圧力を検出するための圧力検出ポートを備えるので、ワークの吸着の有無を容易に確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る吸着パッドの断面を模式的に示す図である。

【図2】図２は、図１の吸着パッドの流路調整弁について具体的な構造例を示す図である。

【図3】図３は、サイズの小さいワークを吸着したときの図１の吸着パッドの断面を模式的に示す図である。

【図4】図４は、サイズの大きいワークを吸着したときの図１の吸着パッドの断面を模式的に示す図である。

【図5】図５は、図１の吸着パッドにおける圧力検出ポートの配置例を示す図である。

【図6】図６は、本発明の第２実施形態に係る吸着パッドの断面を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る吸着パッド１０について、図１～図５を参照しながら説明する。図１に示されるように、吸着パッド１０は、ボデイ１２およびスポンジ部材２０を含む。以下の説明において、上下の方向に関する言葉を用いたときは、図面上での方向をいうものであって、実際の配置を限定するものではない。

【0012】

ボデイ１２は、下方に開口する箱型のボデイ本体１２ａ、および、ボデイ本体１２ａを下方から覆う厚肉のプレート１２ｂから構成される。ボデイ本体１２ａは、図示しない真空発生器に接続される吸引ポート１４を備える。ボデイ１２は、吸引ポート１４に連通する負圧室１６を内部に有する。プレート１２ｂは、負圧室１６に連通する複数の連絡通路１８を有する。

【0013】

板状のスポンジ部材２０は、接着等の手段により、プレート１２ｂの下面に取り付けられる。スポンジ部材２０は、ワークＷに向かって開口する複数の空洞部２２を有する。スポンジ部材２０の空洞部２２は、プレート１２ｂの連絡通路１８を介して負圧室１６に連通する。スポンジ部材２０は、その下面（底面）２４においてワークＷと接触する。

【0014】

スポンジ部材２０は、半連半独気泡を有する材料から構成され、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンゴム）を発泡成形することによって製造される。スポンジ部材２０は、自然状態から所定量圧縮されるまでは、連続気泡がもつ性質である柔軟性を発揮し、所定量圧縮された後は、独立気泡がもつ性質である気密性を発揮する。

【0015】

スポンジ部材２０は、柔軟性を発揮することにより、ワークＷの表面形状に合わせて変形することができる。飲料容器が包装された段ボール箱等、表面に凹凸を有するワークＷであっても、スポンジ部材２０とワークＷとの間に隙間が生じない。スポンジ部材２０は、ワークＷに密着した上で、気密性を発揮することにより、ワークＷの吸着に必要な真空圧をワークＷに作用せしめる。

【0016】

スポンジ部材２０に上下方向の圧縮力が加わっていないときのスポンジ部材２０の厚さをＴ０とし、スポンジ部材２０に上下方向の圧縮力が加わったときのスポンジ部材２０の厚さをＴとする。スポンジ部材２０の圧縮量（％）は、（Ｔ０－Ｔ）／Ｔ０×１００で定義される。連続気泡と独立気泡の割合にもよるが、スポンジ部材２０は、例えば、圧縮量が少なくとも約７０％になるまで圧縮されると、十分な気密性を発揮する。

【0017】

ボデイ１２の各連絡通路１８の途中に流路調整弁２６が配置される。流路調整弁２６は、ワークＷの吸着状態に応じて、連絡通路１８の流路面積を調整する。空洞部２２がワークＷによって塞がれているとき、連絡通路１８の流路面積は十分に大きくなり、空洞部２２の圧力は、負圧室１６の圧力と同等になる。すなわち、空洞部２２がワークＷによって塞がれているとき、負圧室１６で生成される真空圧と同じ真空圧が空洞部２２にも生成される。空洞部２２がワークＷによって塞がれていないとき、連絡通路１８の流路面積は十分に小さくなり、負圧室１６で高い真空圧が生成される一方、空洞部２２の圧力は大気圧とほぼ等しくなる。

【0018】

流路調整弁２６の具体的な構造例が図２に示されている。流路調整弁２６は、第１継手部材２８、第２継手部材３２および弁体３６を含む。筒状の弁体３６は、筒状の第１継手部材２８の内部に配置され、第１継手部材２８に対して上下方向に変位可能である。第１継手部材２８は、弁体３６の頭部３８が当接可能なテーパ状のシート部３０を備える。筒状の第２継手部材３２は、第１継手部材２８に連結固定される。第２継手部材３２には、弁体３６の下端と当接可能なストッパ３４が取り付けられる。弁体３６は、ストッパ３４に当接することで下方への変位が規制される。

【0019】

弁体３６の頭部３８は、中央にオリフィス４０を有し、オリフィス４０は、弁体３６の内側空間４４と連通する。弁体３６の側壁は、複数の開口部４２を有し、複数の開口部４２は、弁体３６の内側空間４４と連通する。開口部４２の面積は、オリフィス４０の面積よりも十分に大きい。弁体３６の内側空間４４は、下端において、第２継手部材３２の内部空間と連通する。弁体３６を下方に付勢するスプリング４６が第１継手部材２８と弁体３６との間に配置される。

【0020】

弁体３６の頭部３８が第１継手部材２８のシート部３０から離間した状態では、シート部３０より上方の第１継手部材２８の内部空間は、弁体３６のオリフィス４０および複数の開口部４２を介して弁体３６の内側空間４４と連通する。弁体３６の頭部３８が第１継手部材２８のシート部３０に当接した状態では、シート部３０より上方の第１継手部材２８の内部空間は、弁体３６のオリフィス４０のみを介して弁体３６の内側空間４４と連通する。

【0021】

空洞部２２がワークＷによって塞がれていない状態で、負圧室１６に真空圧が生成されると、弁体３６のオリフィス４０を下方から上方に向かってエアが大きな流速で通過する。このため、弁体３６は、オリフィス４０の前後で生じる圧力差により上方に変位し、弁体３６の頭部３８が第１継手部材２８のシート部３０に当接する。弁体３６の頭部３８がシート部３０に当接すると、連絡通路１８の流路面積が小さくなり、オリフィス４０を通過するエアの流速はさらに大きくなる。これにより、弁体３６の頭部３８が第１継手部材２８のシート部３０に当接した状態が確実に維持される。

【0022】

空洞部２２がワークＷによって塞がれると、弁体３６のオリフィス４０を通過するエアの流量が小さくなり、オリフィス４０を通過するエアの流速が低下する。このため、オリフィス４０の前後で生じる圧力差が小さくなり、弁体３６は、スプリング４６の付勢力により下方に変位し、弁体３６の頭部３８が第１継手部材２８のシート部３０から離れる。弁体３６の頭部３８がシート部３０から離れると、連絡通路１８の流路面積が大きくなる。

【0023】

吸着パッド１０は、様々なサイズのワークＷを吸着することができる。ワークＷがスポンジ部材２０の底面２４の一部のみに接触する小さいサイズであって、スポンジ部材２０の空洞部２２の一部が大気に開放された状態であっても、ボデイ１２の負圧室１６の圧力は上昇しない。すなわち、ワークＷによって塞がれない空洞部２２が存在しても、流路調整弁２６の作用により、負圧室１６で生成される真空圧は低下しない。

【0024】

ボデイ１２は、スポンジ部材２０の所定の空洞部２２の圧力を検出するための検出通路４８を有する。検出通路４８は、１つ以上の選択された空洞部２２に対応して、空洞部２２ごとに配置される。検出通路４８は、負圧室１６を縦断してボデイ１２の上面から下面まで延び、検出通路４８の下端は、空洞部２２と連通する。各検出通路４８の上端は、圧力検出ポート５０を構成する。各圧力検出ポート５０に個別に圧力センサ５２が接続される。選択された空洞部２２の圧力は、圧力センサ５２によって検出される。

【0025】

複数の空洞部２２のうちいずれの空洞部２２に対応して検出通路４８を配置するかは、吸着対象であるワークＷのサイズを考慮して決められる。所定サイズのワークＷがスポンジ部材２０に接触したとき、ワークＷによって塞がれる１つ以上の空洞部２２、および、ワークＷによって塞がれない１つ以上の空洞部２２に対応して、検出通路４８が配置される。単純な図面を用いて本発明の原理を説明するため、図１には、３つの空洞部２２ａ～２２ｃが示されている。これらの空洞部のうち、空洞部２２ａおよび空洞部２２ｃに対応して、検出通路４８および圧力センサ５２が配置されている。

【0026】

次に、本実施形態に係る吸着パッド１０がワークＷを吸着する作用について説明する。吸着パッド１０は、例えば、搬送装置（図示せず）に取り付けられて使用される。

【0027】

床面等に置かれたワークＷを吸着して所定の場所まで搬送する指令がＰＬＣ等の上位コントローラ（図示せず）から出されると、搬送装置が駆動され、吸着パッド１０がワークＷに接触する。これと同時に、あるいは、これに先立って、負圧室１６のエアが真空発生器に向かって吸引ポート１４から吸引される。スポンジ部材２０のすべての空洞部２２が大気に開放されているが、流路調整弁２６により、連絡通路１８の流路面積が小さく絞られているので、負圧室１６で高い真空圧が容易に生成される。

【0028】

サイズの小さいワークＷ１がスポンジ部材２０の底面２４の一部に接触すると、スポンジ部材２０の空洞部２２の一部がワークＷ１によって塞がれる。図３に基づいて説明すれば、空洞部２２ａおよび空洞部２２ｂは、ワークＷ１によって塞がれ、空洞部２２ｃは、ワークＷ１によって塞がれない。ワークＷ１によって塞がれた空洞部２２ａ、２２ｂは、流路調整弁２６により流路面積が十分に大きくなった連絡通路１８を介して、負圧室１６に連通する。このため、負圧室１６で生成される真空圧がそのまま空洞部２２ａ、２２ｂに及び、空洞部２２ａ、２２ｂと接するワークＷ１の上面部分に作用する。ワークＷ１によって塞がれない空洞部２２ｃは、流路面積が小さく絞られた連絡通路１８を介して負圧室１６に連通しているので、負圧室１６で生成される真空圧は低下しない。

【0029】

負圧室１６で生成される真空圧によって、ワークＷ１に上向きの力（リフト力）が作用する。大気圧と負圧室１６の圧力との差分をΔＰとし、ワークＷ１によって塞がれる空洞部２２の総断面積をＳとすると、リフト力は、ΔＰ・Ｓで表わされる。一方、ワークＷ１に作用する下向きの力は、ワークＷ１の重量をＷとし、スポンジ部材２０の圧縮に伴う反発力をＦとすると、（Ｗ＋Ｆ）で表わされる。反発力Ｆは、スポンジ部材２０の圧縮量に応じて変化する。スポンジ部材２０が所定量圧縮されたところで、ΔＰ・Ｓ＝Ｗ＋Ｆが成立する。すなわち、ワークＷ１に作用する上下方向の力が釣り合い、ワークＷ１は、吸着パッド１０に安定的に保持される。

【0030】

サイズの大きいワークＷ２がスポンジ部材２０の底面２４全体に接触すると、スポンジ部材２０のすべての空洞部２２がワークＷ２によって塞がれる。図４に基づいて説明すれば、空洞部２２ａ～２２ｃは、流路調整弁２６により流路面積が十分に大きくなった連絡通路１８を介して負圧室１６に連通し、空洞部２２ａ～２２ｃと接するワークＷ２の上面部分に真空圧が作用する。サイズの小さいワークＷ１の場合と同様に、ワークＷ２に作用する上下方向の力が釣り合うことで、ワークＷ２が吸着パッド１０に安定的に保持される。

【0031】

次に、本実施形態に係る吸着パッド１０によりワークＷの吸着状態を確認する方法について説明する。

【0032】

スポンジ部材２０の底面２４の一部のみに接触するサイズのワークＷ１が吸着されている場合、少なくとも１つの圧力センサ５２で真空圧が検出され、残りの圧力センサ５２で大気圧が検出される。図３に基づいて説明すれば、ワークＷ１によって塞がれた空洞部２２ａに対応する圧力センサ５２は、真空圧を示し、ワークＷ１によって塞がれない空洞部２２ｃに対応する圧力センサ５２は、大気圧を示す。一方、ワークＷ１が吸着されていない場合は、これらの圧力センサ５２で大気圧が検出される。したがって、各圧力センサ５２で検出される圧力を監視すれば、ワークＷ１が吸着されているか否かを判別することができる。

【0033】

スポンジ部材２０の底面２４全体に接触するサイズのワークＷ２が吸着されている場合、すべての圧力センサ５２で真空圧が検出される。図４に基づいて説明すれば、ワークＷ２によって塞がれた空洞部２２ａおよび空洞部２２ｃに対応する圧力センサ５２は、いずれも真空圧を示す。一方、ワークＷ２が吸着されていない場合は、これらの圧力センサ５２で大気圧が検出される。したがって、各圧力センサ５２で検出される圧力を監視すれば、ワークＷ２が吸着されているか否かを判別することができる。

【0034】

複数の圧力検出ポート５０を効率良く配置すれば、ワークＷの吸着状態を精度よく確認することができる。４つの圧力検出ポート５０がボデイ１２の上面の４辺の中央付近に配置された例が図５に示されている。特にサイズの小さいワークＷ１がスポンジ部材２０の底面２４に接触する位置にばらつきがあっても、これら４つの圧力検出ポート５０に対応する４つの空洞部２２のうち少なくとも１つは、スポンジ部材２０によって塞がれる蓋然性が高い。すなわち、スポンジ部材２０に対するワークＷの吸着位置の精度が低くても、ワークＷが吸着されているか否かを容易に確認できる。

【0035】

本実施形態に係る吸着パッド１０は、ワークＷの吸着状態に応じて連絡通路１８の流路面積を調整する流路調整弁２６を備える。このため、負圧室１６で生成される真空圧を低下させることなく、空洞部２２と接するワークＷの上面に作用させることができる。また、スポンジ部材２０の１つ以上の空洞部２２の圧力を検出するための圧力検出ポート５０を備えるので、ワークＷの吸着の有無を容易に確認することができる。

【0036】

本実施形態では、検出通路４８は、負圧室１６を縦断してボデイ１２の上面から下面まで延びているが、検出通路は空洞部２２と連通していればよく、検出通路の配置はこれに限られない。例えば、流路調整弁２６よりも下方の位置で連絡通路１８から検出通路を分岐させ、負圧室１６内を通過させずにボデイ１２の側面に開口させてもよい。

【0037】

また、本実施形態では、流路調整弁２６がすべての連絡通路１８に配置されているが、流路調整弁２６が一部の連絡通路１８に配置されなくてもよい。例えば、ワークＷのサイズに関わらずワークＷによって塞がれる蓋然性が高い空洞部２２に対応する連絡通路１８については、流路調整弁２６を配置しなくてもよい。この場合、圧力検出ポート５０を有する検出通路４８は、流路調整弁２６が配置されない１つの空洞部２２のみに対応して配置されてもよい。

【0038】

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る吸着パッド６０について、図６を参照しながら説明する。なお、第１実施形態に係る吸着パッド１０と同一または同等の構成要素には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0039】

ボデイ１２の検出通路４８は、複数の選択された空洞部２２に対応して、空洞部２２ごとに配置される。各検出通路４８の上端は、圧力検出ポート５０を構成する。各圧力検出ポート５０は、チェック弁６２を介して共通流路６４に接続され、共通流路６４に単一の圧力センサ６６が接続されている。すなわち、複数の圧力検出ポート５０にチェック弁６２を介して共通の圧力センサ６６が接続されている。

【0040】

複数の選択された空洞部２２のうち少なくとも１つの空洞部２２がワークＷによって塞がれると、該空洞部２２に真空圧が発生し、該真空圧が圧力センサ６６で検出される。一方、複数の選択された空洞部２２がワークＷによって塞がれない場合、圧力センサ６６で検出される圧力は、大気圧のままである。したがって、圧力センサ６６で検出される圧力を監視すれば、ワークＷが吸着されているか否かを判別することができる。

【0041】

本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0042】

１０、６０…吸着パッド １２…ボデイ
１６…負圧室 １８…連絡通路
２０…スポンジ部材 ２２…空洞部
２６…流路調整弁 ５０…圧力検出ポート
５２、６６…圧力センサ ６２…チェック弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】