特許 7625744 搬送用空圧回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-24

(45)【発行日】2025-02-03

(54)【発明の名称】搬送用空圧回路

(51)【国際特許分類】

   B29C 33/44 20060101AFI20250127BHJP

   B29C 45/40 20060101ALI20250127BHJP

【ＦＩ】

B29C33/44

B29C45/40

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024046334

(22)【出願日】2024-03-22

【審査請求日】2024-08-05

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000138473

【氏名又は名称】株式会社ユーシン精機

(74)【代理人】

【識別番号】110004059

【氏名又は名称】弁理士法人西浦特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】喜田 大貴

【審査官】家城 雅美

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１１０８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０６２７８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１５１０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－０４７８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２４－０３０１９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ３３／４４

Ｂ２９Ｃ ４５／４０

Ｂ２５Ｊ １／００－２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被搬送品を搬送するために搬送ヘッドに設けられた１以上の吸着パッドと、
前記１以上の吸着パッドと真空発生装置の間に配置された配管と、
前記配管の経路中に配置され、前記被搬送品を前記１以上の吸着パッドで吸着する吸着時には前記真空発生装置からの負圧を前記１以上の吸着パッドに供給し、前記１以上の吸着パッドから前記被搬送品を解放する解放時には、前記吸着パッド内を大気に開放するとともに、前記配管の前方配管部分よりも前記真空発生装置側に位置する後方配管部分に前記負圧が閉じ込められた負圧閉じ込め部を形成し、次の搬送動作の吸着時には、前記負圧閉じ込め部内の負圧と前記真空発生装置からの負圧を併用するように配置された２以上の制御弁を有する制御弁機構を備えている搬送用空圧回路であって、
前記制御弁機構は、前記前方配管部分に設けられた３ポート弁と、前記後方配管部分に設けられた２ポート弁を含み、
前記２ポート弁は、前記吸着時には開状態となり、前記解放時には閉状態となるように制御され、
前記３ポート弁は、前記吸着時には前記吸着パッドに前記真空発生装置からの前記負圧を供給する第１の状態となり、前記解放時には前記真空発生装置からの前記負圧の供給を阻止して前記２ポート弁との間に前記負圧閉じ込め部を形成し且つ前記吸着パッド内を大気に開放する第２の状態になるように制御され、前記次の搬送動作の吸着時に前記第２の状態から前記第１の状態となって、前記負圧閉じ込め部内の負圧と前記真空発生装置からの負圧を併用するように制御される搬送用空圧回路。

【請求項2】

被搬送品を搬送するために搬送ヘッドに設けられた１以上の吸着パッドと、
前記１以上の吸着パッドと真空発生装置の間に配置された配管と、
前記配管の経路中に配置され、前記被搬送品を前記１以上の吸着パッドで吸着する吸着時には前記真空発生装置からの負圧を前記１以上の吸着パッドに供給し、前記１以上の吸着パッドから前記被搬送品を解放する解放時には、前記吸着パッド内を大気に開放するとともに、前記配管の前方配管部分よりも前記真空発生装置側に位置する後方配管部分に前記負圧が閉じ込められた負圧閉じ込め部を形成し、次の搬送動作の吸着時には、前記負圧閉じ込め部内の負圧と前記真空発生装置からの負圧を併用するように配置された２以上の制御弁を有する制御弁機構を備えている搬送用空圧回路であって、
前記制御弁機構は、前記後方配管部分の両側に設けられた第１の２ポート弁及び第２の２ポート弁と、前記前方配管部分に設けられた第３の２ポート弁とを備え、
前記第１の２ポート弁及び前記第２の２ポート弁は、前記吸着時にはそれぞれ開状態となり、前記解放時にはそれぞれ閉状態となって前記第１の２ポート弁と前記第２の２ポート弁の間に前記負圧閉じ込め部を形成し、前記次の搬送動作の吸着時には、それぞれ開状態となって前記負圧閉じ込め部内の負圧と前記真空発生装置からの負圧を前記１以上の吸着パッドに供給し、
前記第３の２ポート弁は前記吸着時には前記吸着パッドに前記真空発生装置からの前記負圧を前記吸着パッドに供給できる第１の状態となり、前記解放時には前記吸着パッド内を大気に開放する第２の状態になり、前記次の搬送動作の吸着時までに前記第２の状態から前記第１の状態になるように制御される搬送用空圧回路。

【請求項3】

前記搬送ヘッドには複数の前記吸着パッドが設けられており、
前記配管は前記複数の吸着パッドにそれぞれ接続された複数の分岐配管と、該複数の分岐配管を前記真空発生装置に接続する１本の共通配管とを備えており、
前記複数の分岐配管の少なくとも１本の分岐配管には該少なくとも１本の分岐配管内を大気に解放する追加の３ポート弁が設けられている請求項１または２に記載の搬送用空圧回路。

【請求項4】

請求項１または２に記載の搬送用空圧回路を備えた成形品取出機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、搬送ヘッドに設けられた１以上の吸着パッドに供給する負圧を制御する搬送用空圧回路に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許第４６５３９８４号公報には、成形品（被搬送品）を搬送するためにチャック（搬送ヘッド）に設けられた１以上の吸着パッドと、１以上の吸着パッドと真空発生装置の間に配置された配管と、配管の経路中に配置され、被搬送品を１以上の吸着パッドで吸着する吸着時には真空発生装置からの負圧を１以上の吸着パッドに供給し、１以上の吸着パッドから被搬送品を解放する解放時には配管を大気に開放するように配置された負圧保持バルブ（制御弁）を有する負圧制御部を備えた搬送用空圧回路を有する成形品取出装置が開示されている。この装置では、チャックが待機位置から取出位置に移動している最中にチャックにおける真空圧を発生させ、チャックが取出位置に到達したその時点にチャックの負圧が丁度吸着圧に達するように制御する。従って、チャックが待機位置に復帰した状態から予めチャックにおける負圧を発生させて取出位置到達時点でチャックの負圧を吸着圧に到達させるものに比べ、チャックの取出位置到達時点で丁度吸着圧に達するタイミングで吸着ＯＮ信号を出力するため、圧縮空気の消費量を低減することができるという利点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４６５３９８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の装置で１以上の吸着パッドから被搬送品を解放する際には、負圧保持バルブと真空発生装置を開状態にして、配管内を大気に開放し、配管内の負圧を全て消費している。そして次の吸着動作をする際には、再度配管内を負圧状態にしている。このように従来は、毎回、配管内を負圧状態にするために、多くのエネルギを消費している。このエネルギの消費は、配管の長さが長くなるほど、大きなものとなる。

【0005】

本発明の目的は、従来よりも発生させた負圧を有効に利用してエネルギの消費量を少なくできる搬送用空圧回路を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の搬送用空圧回路は、被搬送品を搬送するために搬送ヘッドに設けられた１以上の吸着パッドと、１以上の吸着パッドと真空発生装置の間に配置された配管と、配管の経路中に配置され、被搬送品を１以上の吸着パッドで吸着する吸着時には真空発生装置からの負圧を１以上の吸着パッドに供給し、１以上の吸着パッドから被搬送品を解放する解放時には、吸着パッド内を大気に開放するとともに、配管の前方配管部分よりも真空発生装置側に位置する後方配管部分に負圧が閉じ込められた負圧閉じ込め部を形成し、次の搬送動作の吸着時には、負圧閉じ込め部内の負圧と真空発生装置からの負圧を併用するように配置された２以上の制御弁を有する制御弁機構を備えている。

【0007】

本発明によれば、吸着時に発生させた負圧の一部を負圧閉じ込め部に保存しておき、次の搬送動作の吸着時に負圧閉じ込め部内の負圧と真空発生装置からの負圧を併用するため、発生した負圧を無駄に捨てることなく、一部再利用するため、エネルギの消費量を従来よりも少なくすることができる。

【0008】

好ましい制御弁機構は、前方配管部分に設けられた３ポート弁と、後方配管部分に設けられた２ポート弁を含み、２ポート弁は、吸着時には開状態となり、解放時には閉状態となるように制御される。そしてこの制御弁機構の３ポート弁は、吸着時には吸着パッドに真空発生装置からの負圧を供給する第１の状態となり、解放時には真空発生装置からの負圧の供給を阻止して２ポート弁との間に負圧閉じ込め部を形成し且つ吸着パッド内を大気に開放する第２の状態になるように制御され、次の搬送動作の吸着時に第２の状態から前記第１の状態となって、負圧閉じ込め部内の負圧と真空発生装置からの負圧を併用するように制御される。この制御弁機構によれば、使用するポート弁を最小限にすることができる。

【0009】

また制御弁機構は、後方配管部分の両側に設けられた第１の２ポート弁及び第２の２ポート弁と、前方配管部分に設けられた第３の２ポート弁とを備えていてもよい。この場合、第１の２ポート弁及び第２の２ポート弁は、吸着時にはそれぞれ開状態となり、解放時にはそれぞれ閉状態となって第１の２ポート弁と第２の２ポート弁の間に負圧閉じ込め部を形成し、次の搬送動作の吸着時には、それぞれ開状態となって負圧閉じ込め部内の負圧と真空発生装置からの負圧を１以上の吸着パッドに供給する。そして第３の２ポート弁は、吸着時には吸着パッドに真空発生装置からの負圧を吸着パッドに供給できる第１の状態となり、解放時には吸着パッド内を大気に開放する第２の状態になり、次の搬送動作の吸着時までに第２の状態から第１の状態になるように制御される。この制御弁機構によれば、第３のポート弁の存在により、第１及び第２の２ポート弁の動作の時間遅れの影響を受けることなく、吸着動作及び負圧閉じ込め動作を実現できる。

【0010】

なお搬送ヘッドには複数の吸着パッドが設けられており、配管は複数の吸着パッドにそれぞれ接続された複数の分岐配管と、該複数の分岐配管を真空発生装置に接続する１本の共通配管とを備えていてもよい。この場合には、複数の分岐配管の少なくとも１本の分岐配管には該少なくとも１本の分岐配管内を大気に解放する追加の３ポート弁を設けてもよい。このようにすると、複数の吸着パッドを個別に解放することができる。

【0011】

本発明の搬送用空圧回路は成形品取出機に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】成形品取出機の取出しヘッド（搬送ヘッド）の吸着パッドに本実施の形態の搬送用空圧回路を適用した例の概略構成図である。

【図2】図１の実施の形態に用いられる搬送用空圧回路の具体例の構成を示す図である。

【図3】１回目の製品取出動作と２回目の製品取出動作における図２の搬送用空圧回路の動作と吸着パッドの吸着圧の変化を経時的に示す図である。

【図4】（Ａ）は負圧閉じ込め部を有しない従来の搬送用空圧回路を用いた場合の吸着圧の変化と、（Ｂ）は負圧閉じ込め部を有する本実施の形態の搬送用空圧回路を用いた場合の吸着圧の変化を、時間軸を一致させて示す図である。

【図5】本発明の第２の実施の形態に用いられる搬送用空圧回路の具体例の構成を示す図である。

【図6】第２の実施の形態の１回目の製品取出動作と２回目の製品取出動作における搬送用空圧回路の動作と吸着パッドの吸着圧の変化を経時的に示す図である。

【図7】変形例を説明するために用いる図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下図面を参照して本発明の搬送用空圧回路及びその制御方法の実施の形態を詳細に説明する。

【0014】

（実施の形態１）
図１は、成形品取出機の取出しヘッド３（搬送ヘッド）の吸着パッド２に本実施の形態の搬送用空圧回路１を適用した例の概略構成図である。搬送用空圧回路１は、被搬送品として成形品を搬送するために取出しヘッド３（搬送ヘッド）に設けられた１以上の吸着パッド２と、１以上の吸着パッド２と真空発生装置４の間に配置された配管５と、配管５の経路中に配置された制御弁機構６とを備えている。制御弁機構６は、後述する第１の２ポート弁７、第２の２ポート弁８及び第３の２ポート弁９を備えている。そして第１の２ポート弁７と第２の２ポート弁８の間には、負圧閉じ込め部１０が形成されている。第３の２ポート弁９との間にある配管５の部分には真空発生装置４が発生した負圧を測定する圧力センサ１１が配置されている。制御装置１２は、圧力センサ１１の出力に基づいて第１の２ポート弁７、第２の２ポート弁８及び第３の２ポート弁９の開閉を制御する制御指令を与える機能と、予め定めた動作シーケンスに基づいて真空発生装置４に動作指令を与える機能と、予め定めた動作シーケンスに基づいて取出しヘッド３の移動を実行する成形品取出機の搬送機構１３に駆動指令を与える機能を備えている。

【0015】

図２は、図１の実施の形態に用いられる搬送用空圧回路１の具体例の構成を示す図である。図２に具体的に示すように、真空発生装置４は、吸気口４Ａと、排気口４Ｂと工場内のポンプで生成した正圧を取り入れる供給口４Ｃと、供給口４Ｃに設けられた電磁弁からなる２ポート弁４Ｄとを備えている。また真空発生装置４の吸気口４Ａに近い配管部分には第１の２ポート弁７が配置され、吸着パッド２の近傍の配管部分には第２の２ポート弁８が配置されている。そして吸着パッド２と第２の２ポート弁８との間には、第３の２ポート弁９が配置されている。本願明細書では、第１の２ポート弁７と第２の２ポート弁８との間の配管部分を後方配管部分と言い、この後方配管部分から吸着パッド２までの間の配管部分を前方配管部分と言う。また本実施の形態では、第１の２ポート弁７（制御弁）と、第２の２ポート弁８（制御弁）と、第３の２ポート弁９（制御弁）によって制御弁機構６が構成されている。

【0016】

２ポート弁４Ｄ，７，８及び９は、ＩＮとＯＵＴの２つのポートを有して、単純に１つの経路を閉じるまたは開く動作を行う。本実施の形態では、第１及び第２の２ポート弁７及び８は、吸着時には開状態となり、解放時には閉状態となるように制御される。本実施の形態で、第３の２ポート弁９は、前方配管部分に接続された分岐管５Ａに設けられている。第３の２ポート弁９は、吸着時には吸着パッド２に真空発生装置４からの負圧を供給する第１の状態となり、解放時には吸着パッド内を大気に開放する第２の状態になるように制御される。

【0017】

図２の状態では、２ポート弁４Ｄ、７及び８のそれぞれの弁体が経路から外れて経路が開いた状態になっており、第３の２ポート弁９の弁体が分岐管５Ａの大気開放口を閉じているので、配管５の内部の空気は、真空発生装置４の吸気口４Ａから排出され、配管内及び吸着パッド２内は負圧になる。本願明細書では、この状態を真空発生装置４から「負圧を供給する」状態と言う。

【0018】

吸着パッド２で成形品（被搬送品）を吸着している状態で搬送を行う。そして所定の搬送位置で吸着パッド２から成形品（被搬送品）を解放する際には、大気開放口を開いて吸着パッド２内を大気に開放する（第２の状態）。第３の２ポート弁９の大気開放動作と実質的に同時に第１の２ポート弁７及び第２の２ポート弁８を閉じるとともに、真空発生装置４内の２ポート弁４Ｄを弁体で閉じて真空発生装置４内への正圧の供給を停止する。真空発生装置４から負圧が供給されている状態（第１の状態）で、第１及び第２の２ポート弁７及び８が閉じられると、第１の２ポート弁７と第２の２ポート弁８との間の負圧閉じ込め部１０内には確実に負圧が閉じ込められた状態になる。後に詳しく説明するように、負圧閉じ込め部１０内に閉じ込められた負圧は、次の搬送動作の吸着時に真空発生装置４から供給される負圧と併用される。すなわち真空発生装置から供給される負圧に負圧閉じ込め部１０内に閉じ込められた負圧が加算されて吸着パッド２に供給される。そのため本実施の形態によれば、吸着時に発生させた負圧の一部を負圧閉じ込め部１０に保存しておき、次の搬送動作の吸着時に負圧閉じ込め部内の負圧と真空発生装置４からの負圧を併用するため、発生した負圧を無駄に捨てることなく、一部再利用するため、エネルギの消費量を従来よりも少なくすることができる。

【0019】

図３には、１回目の製品取出動作と２回目の製品取出動作における図２の搬送用空圧回路１の動作と吸着パッド２の吸着圧の変化を経時的に示してある。なお図３では、データを確実に採取する目的で，測定用の吸着圧センサを吸着パッド２の近傍に配置した。まず吸引動作を開始するために、真空発生装置４により空吸を行いながら、吸着パッド２を成形品に近付ける。吸着パッド２が成形品に密着すると、吸着を開始し、吸着圧（負圧）が上昇する。吸着が飽和状態になっている間（配管内がほぼ真空の状態になっている間）に取出しヘッドが解放位置に移動し、移動が完了すると、制御装置１２から解放指令が出力される。解放指令が出力されると、第１の２ポート弁７及び第２の２ポート弁８が閉じられると共に真空発生装置４が動作を停止し、第３の２ポート弁９の経路が開いた状態になり、吸着パッド２内が大気に開放され、成形品の解放が完了する。なお図３の開放期間中の破線は、第１の２ポート弁７及び第２の２ポート弁８と第３の２ポート弁９を用いない従来の搬送用空圧回路を用いた場合の吸着圧の変化を示している。

【0020】

図３における２回目の製品取出動作の際には、負圧閉じ込め部１０内に閉じ込めた負圧を併用するため、短い時間で負圧が立ち上がる。図３の２回目の製品取出動作の吸引動作開始時の破線は、負圧閉じ込め部を有しない従来の搬送用空圧回路を用いた場合の吸着圧の変化を示している。図４（Ａ）は負圧閉じ込め部を有しない従来の搬送用空圧回路を用いた場合の吸着圧の変化と、図４（Ｂ）は負圧閉じ込め部１０を有する本実施の形態の搬送用空圧回路を用いた場合の吸着圧の変化を、時間軸を一致させて示してある。この図から明らかなように、本実施の形態によれば、２回目の製品取出動作以降は、吸着開始までの時間期間と解放完了までの時間期間が従来よりも大幅に短くなる。

【0021】

（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態に用いられる搬送用空圧回路１´の具体例の構成を示す図である。第２の実施の形態は、図２に示した第１の実施の形態の搬送用空圧回路と比べて、第２の２ポート弁８が無い点ことと、第３の２ポート弁９の代わりに３ポート弁９´を用いている点で、第１の実施の形態と相違する。

【0022】

本実施の形態では、制御弁機構６が、前方配管部分に設けられた３ポート弁９´と、後方配管部分に設けられた２ポート弁７を含んでいる。２ポート弁７は、吸着時には開状態となり、解放時には閉状態となるように制御される。そしてこの制御弁機構６´の３ポート弁９´は、吸着時には吸着パッド２に真空発生装置４からの負圧を供給する第１の状態となり、解放時には真空発生装置４からの負圧の供給を阻止して２ポート弁７との間に負圧閉じ込め部１０を形成し且つ吸着パッド２内を大気に開放する第２の状態になるように制御される。そして次の搬送動作の吸着時に第２の状態から前記第１の状態となって、負圧閉じ込め部１０内の負圧と真空発生装置４からの負圧を併用するように制御される。この制御弁機構６´によれば、使用するポート弁を最小限にすることができる。

【0023】

図６には、図３と同様に、第２の実施の形態の１回目の製品取出動作と２回目の製品取出動作における搬送用空圧回路１´の動作と吸着パッド２の吸着圧の変化を経時的に示してある。図６から判るように、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。

【0024】

（変形例）
図７は、取出しヘッド（搬送用ヘッド）に複数の吸着パッド２１，２２を設ける場合の変形例を示している。図７に示す変形例では、複数の吸着パッド２１，２２が設けられており、配管は複数の吸着パッド２１，２２にそれぞれ接続された複数の分岐配管５１，５２と、この複数の分岐配管５１，５２を真空発生装置４に接続する１本の共通の配管５とを備えている。また変形例では、吸着時の配管５内の圧力を検出する圧力センサ１１を３ポート弁９´よりも吸着パッド側に配置している。そして複数の分岐配管の少なくとも１本の分岐配管５１にはこの分岐配管５１内を大気に開放する追加の３ポート弁１４が設けられている。このようにすると、複数の吸着パッド２１，２２の解放を個別に実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0025】

本発明によれば、吸着時に発生させた負圧の一部を負圧閉じ込め部に保存しておき、次の搬送動作の吸着時に負圧閉じ込め部内の負圧と真空発生装置からの負圧を併用するため、発生した負圧を無駄に捨てることなく、一部再利用するため、エネルギの消費量を従来よりも少なくすることができる。

【符号の説明】

【0026】

１ 搬送用空圧回路
２，２１，２２ 吸着パッド
３ 取出しヘッド（搬送ヘッド）
４ 真空発生装置
４Ｄ ２ポート弁
５ 配管
６ 制御弁機構
７ 第１の２ポート弁
８ 第２の２ポート弁
９ 第３の２ポート弁
９´ ３ポート弁
１０ 負圧閉じ込め部
１１ 圧力センサ
１２ 制御装置
１３ 搬送機構
１４ ３ポート弁
５１，５２ 分岐配管

【要約】

【課題】従来よりも発生させた負圧を有効に利用してエネルギの消費量を少なくできる搬送用空圧回路を提供する。
【解決手段】制御弁機構６´は、前方配管部分に設けられた３ポート弁９´と、後方配管部分に設けられた２ポート弁７を含み、２ポート弁７は、吸着時には開状態となり、解放時には閉状態となるように制御される。そしてこの制御弁機構６´の３ポート弁９´は、吸着時には吸着パッド２に真空発生装置４からの負圧を供給する第１の状態となり、解放時には真空発生装置４からの負圧の供給を阻止して２ポート弁７との間に負圧閉じ込め部１０を形成し且つ吸着パッド２内を大気に開放する第２の状態になるように制御される。次の搬送動作の吸着時に、制御弁機構６´は、第２の状態から第１の状態となって、負圧閉じ込め部１０内の負圧と真空発生装置４からの負圧を併用するように制御される。
【選択図】 図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】