JPH04503796A - 任意の形の板状加工物の把持及び／又はハンドリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 任意の形の板状加工物の把持及び／又はハンドリング装置この発明は、任意の形 の板状加工物特に打ち抜き孔を有する板部品の把持及び／又はハンドリング装置 に関し、その際真空吸着原理に基づ（装置が吸気管路に接続可能な複数の吸着把 持要素と共に働く。

機器構造のために必要となるような板加工物は、不規則な輪郭、いくつかの空所 及び非常に異なる大きさを備える複雑な形状を有しかつ種々の材料から成り得る 。従って普遍的に有効な把持技術を提供することが困難である。板部品のフレキ シブル生産の枠内で把持技術を普遍性のある取り出し装置に取り入れることがで きなければならない。しかしながら実際にはフレキシブル生産でのすべての不測 の事態に対処するという要求と装入れないそれぞれ数多くの制約が生じる。

従って所定のアクセス条件に制約されない全自動化は従来の技術では不可能であ る。

従来技術から前記問題点のための種々の解決の手がかりが知られているが、しか しこれらの手がかりはすべて働きの限られた解決策にすぎない。例えば欧州特許 第０１３５０９５号明細書には、吸気管路を介して作動可能な個々の吸着把持要 素を備える把持装置が記載されており、この把持装置により特にスタンピング兼 ニブリング機械の自動装入及び取り出しが産業用ロボットを用いながら可能であ る。

更に最近ではドイツ連邦共和国特許出願公開第３７２３７４３号公報により、融 通性に冨む板取り出しを行うことができるような付属装置付き板切断機械からの 取り出し方法が提案され、その際板部品のハンドリングは把持せずに可能である 。ここでは制約は板切断機械からの取り出し経路に関する。なぜならば残材格子 又は窓形端材中の部品を下に向かって導き出すことしかできず、しかしこのこと は大形部品の場合にはしばしば不可能だからである。

従って後者の方法の場合には、加工物の把持又は吊り下げハンドリングの問題に は触れられていない、これに反して第１の方法の場合にはそのつと生産の枠内の 板部品の形又は輪郭が知られていなければならず、かつ残っている吸盤当て面が 過小であってはならない。これに反して多（の用途に対しては、異なる輪郭と多 数の異なる打ち抜き孔とを有する種々の大きさの任意に次々に続く部品を個々に 問題な（把持できるようにすべきである。この問題点は、手持ちの取り出し装置 を板切断機械に付設しなければならないか、又は試験済みの切断機械装置を構造 的にほとんど変更しないようにしたいときに起こる。

この種の要素に対しては公知の真空吸着原理が考慮に値する。例えば専門誌「ベ ルクシュタット　ラント　ベトソー１４１３１１フ巻（１９８４年）、第１０号 、第６４１〜６４６ページには、多数の吸着把持要素から形成されたグリッパを 備えたフレキシブル生産システムが記載され、このグリッパはそこでは普遍的に 使用可能であると説明されている。しかしながら実際にはこの種のグリッパは例 えば６０個の個々に制御可能な吸着把持要素を用いても、機器製造企業の生産多 様性のうちの著しく限られた部品しか取り出すことができないことが判明した。

問題部品は公知の吸着式グリッパを用いては把持及びハンドリングすることがで きない。

それに対してこの発明の課題は、問題部品をも把持することができる装置を提供 することにある。

この課題はこの発明に基づき、比較的小さく構成された多数の吸着保持要素が狭 い格子上に配置され、その際流力作動弁を備えた個々の吸着把持要素は閉じら− 　れた状態で所定の空気量が貫流できるように構成されることにより解決される 。

吸着把持要素により、対辺間隔が２０ｍｍより小さい個々の六角形セルの面を利 用する格子が形成されるのが有利である。その際特に吸着把持要素の面の詰まっ た配置の場合に、区画の１４４ｍｍの対辺間隔において一区画に対して６１個の 占有数が生じ、その際個々の吸着把持要素が直径ｄ＝１６ｍｍを有する。

この発明に基づく装置を用いれば問題部品のいわばめくら把持も可能であること が判明した。このことは一方では吸着把持要素の小形化及び多数化により、また 他方ではグリッパの自己制御的構成により説明することができる。特に把持要素 の作用面の多数の小形セルへの分割により、作動面の支持割合が機能上決定的に 増すことが数学的かつ統計的に証明できる。

グリッパの能力が真空喪失又は把持吸着要素の完全閉鎖により失われることなく 、まず空をつかむことが許されるという特性もめくら把持には欠かせない。

この目的のために流力作動弁が個々の吸着把持要素中に組み込まれるか又は集積 される。流力作動弁の実現のために本来の吸盤の既存の取り付は用部品を利用し 、その際この部品の口金を弁座として用いることが特に簡単であることが判明し た。その際例えば高弾性のプラスチックから成る弁座が目的に応じた表面構造及 び／又は粗さを有するか又は与えられ、それにより付属の封止要素により完全に は閉じられないということが重要である。金属製弁座によりこの封止性を得るこ とも可能である。

従ってこの発明はエラストマーから成る従来用いられた弁座の代わりに、所定の 望ましい欠陥はめ合いを有する安定なプラスチックから成る弁座が用いられるこ とを利用するので極めて簡単である。

既に最近、吸着グリッパのために球の上に可変な貫流流力を与える流力作動弁を 設け、それにより多孔性表面という前提のもとでも弁が開いたままとなることが 専門業界において提案された（シュマルツ社の技術情報「搬送及びハンドリング 技術」参照）６把持しようとする加工物の表面の多孔性が過大な場合に弁が閉じ ると、弁はこの多孔性表面に対して働かなくなる。更に一つの流力作動弁を複数 の吸着把持要素のために共通に使用し、それによりハニカム形が生じることがこ の技術情報で提案されている。それにより特に把持装置の構造的形成に対する自 由度に変更が生じるにすぎない、なぜならば一つの大形の把持要素の支持力は、 一つのハニカムとなるように相互接続された多数の小さい吸着把持要素の支持力 と同程度だからである。この一つの弁が閉じるときには支持力は両方の場合とも 失われる。しかしながら空をつかむ吸着把持要素が真空に著しい影響を与えずそ れにもかかわらずその際作動可能状態にとどまるように、閉じられた弁座での淵 れ空気量を大きくするというこの発明に基づ（提案は、前記技術情報では論じら れていない。

次にこの発明の一層の詳細と長所とを実施態様項に関連して図面により複数の実 施例について説明する。

第１図は、複雑な輪郭と多数の打ち抜き孔及び切り込みを有し問題部品と呼ばれ る板材の平面図を示す。

第２図は、５０ｍｍの直径を有する吸着把持要素の支持面を六角形セルの格子へ 分割した状態を示す。

第３図は、１４４ｍｍの区画を６１個の１６ｍｍ小形セルへ分割した状態を示す 。

第４図は、本発明で用いられる弁付き吸着把持要素の断面図を示す。

第５図は、第４図に示す吸着把持要素により完成された装置全体を示す。

第１図には、問題部品と見なされる板材１が示されている。板材１は不規則な輪 郭２、種々の切り込み３及び／又は打ち抜き孔４を有する。この種の板材は従来 の吸着グリッパ装置を用いてはハンドリングが困難である。

第２図では、この発明において多数の吸着把持要素により、グリッパの支持力が 維持される確率を改善できることを示す、符号１１は５０ｍｍの直径を有する一 つの吸着把持要素の輪郭を示す。この種の吸着把持要素が不規則な切り込み３及 び／又は打ち抜き孔４を有する第１図に示す板材１上に載せられると、切り込み 及び／又は打ち抜き孔に当たりそれによりこの吸着把持要素１１の支持力が失わ れるという確率が大きい。

これとは異なって一つの吸着把持要素１１の輪郭中に、１７ｍｍ又は１６ｍｍの 直径を有する七つの吸着把持要素１２〜１８が組み込まれている。対辺間隔１６ ｍｍを有し個々の吸着把持要素１２〜１８に適合させられた基本的な六角形セル １０が、４８ｍｍの対辺間隔を有するセル１９となるように集成されている限り 、ここでは所要面積がほぼ同じであることが明らかとなる。従って面を利用する 格子寸法を形成することができる。

第３図には、１４４ｍｍの対辺間隔を有する区画２０の中に従来のグリッパ装置 の場合に平均的に用いられている一つの５０ｍｍの吸着把持要素が示されている 。同様に区画２０中に面の詰まった配置で複数の把持要素が配置されている。

多重グリッパ占有面の有効性の確率についての研究により、従来用いられた吸着 把持要素がめくら把持に対しては実際上１ないし２桁過大に選ばれていることが 判明した。特に占有密度が比較的小さいという犠牲を払わなければならないにも かかわらず、１４４ｍｍの対辺間隔を有する区画の中で５０ｍｍの直径と約２０ ｃｍ”の作動面積とを有する吸着把持要素１１の代わりに、１６ｍｍの直径とそ れぞれ約２ｃｍ”の作動面積とを有する６１個の吸着把持要素１２〜１８を設け た方が有効である。第２図から、板材の中に１ｍｍ”の大きさの一つの孔が存在 する場合に７個の吸着把持要素１２〜１８があれば、そのうち一つが無効となっ てもなお６Ｘ２ｃｍ”　＝１２ｃｍ”の作動面積が存在することが明らかとなる 。これに反して吸着把持要素１１の作動面積はこの場合ゼロであるａ１６ｍｍの 直径を有する６１個の吸着把持要素が分かり易くするために１４４ｍｍの直径に 拡大された一つの吸盤と比較されるときに、この効果が第３図において一層強（ 現れる。複数の１ｍｍ”の大きさの孔が存在する場合でさえ支持能力はまだ保証 されている。

第４図では、吸着把持要素３０が本来の吸盤３１から成り、この吸盤の後ろ側部 分３３は袋ナツトとして構成された結合要素３８を介して取り付は用部品の主部 ３４と結合されている６部分３３．３４は流力作動弁３５を形成する。流力作動 弁３５はそれ自体知られているように弁座３６と弁座３６へ向かって押す封止要 素例えば球３７とから成る。従来の技術の場合には通常弁座３６がエラストマー のパツキンを備える。第３図の場合には弁座３６は球３７に対し、例えば表面構 造及び／又は表面粗さにより実現される欠陥はめ合いを有する。それにより弁３ ５が閉じられた場合にも弁座は完全に閉じることはできず、むしろ所定の空気量 が貫流することになる。格子３２は吸盤３１を流力作動弁３５から分離する。

第５図では、把持装置４０が主として中間に設けられた封止要素４３．４４を備 える二つの板４１．４２から構成され、その際上側の板４１には固定フランジ４ ５がハンドリング装置又はロボットと結合するために設けられている。上側板４ １には真空接続口４６が設けられ、この真空接続口を介して板４１と４２の間の 空間を真空引きされる。下面には六角形格子上に孔４７．４８・・・が設けられ 、これらの孔には吸着グリッパ３０．３０′　・・・を組み込むことができる。

第４図に示す吸着把持要素３０又は第５図に示す把持装置４０の場合には、吸盤 ３１及び弁座３６を支持する取り付は用部品主部３４が容易に交換可能であるの で、摩耗した部品を容易に交換することができる。このことは実用に対して有利 である。なぜならばさもないと装置全体を交換しなければならないからである。

例えば対辺間隔１６ｍｍを置いて１６Ｘ１３＝２０８個の個々の吸着把持要素３ ｏを備える面状の把持装置を用いれば、従来の技術に比べて著しい進歩が保証さ れる。その際グリッパの約４倍の大きさまでの任意の加工物をほとんどめくらで 把持できることが特に有利である。グリッパの大きさより小さい加工物の場合に は、加工物が床面から突出しているすなわち持ち上げられているか、又は加工物 積層体上に妨げとなる隣接物無しに置かれているときにだけ、加工物をハンドリ ングできることに注意しなければならない。

切断機械の座標式移動テーブルから取り出そうとする加工物に対しては、このこ とはこのために用いられる従来の大形グリッパが面全体にわたり作動することが 許されないという結果をもたらす。確かに加工物の中心領域ではグリッパの作動 面が望ましいが、周辺領域ではそこに例えば残材格子面が存在するときに、取り 出そうとする加工物の境界を越えて把持することは許されない、実際に即応した 解決策は、個々にプログラム可能な又は遮断可能な約５０〜１００ｍｍの直径の 大形の個別吸盤の代わりに、１００〜２０’Ｏｍｍの格子上に六角形セルとなる ようにまとめられた例えば１６ｍｍの直径の小形の吸着把持要素を備え例えば１ ４４ｍｍの対辺間隔を有する把持装置モジュールが用いられることにある。

この新しい装置により、従来のグリッパの場合の個々に切り換え可能な大形の吸 着把持要素の代わりに、多重グリッパ面を備えた相応の大きさの区画を用いるこ とが可能であり、その際加工物が小さい場合には所定の範囲を適切に遮断するこ とができる。個々に切り換え可能な吸着把持要素の占有密度に関する大形グリッ パの従来の面分割は、自由切断縁に沿った一層細かなパターン形成により維持す ることができる。その隔測々の区画は選ばれた基本格子上で、隙簡のない占有を 達成するために例えば１６ｍｍの対辺間隔によりジグソーパズル状にパターンを 形成することができる。枠形部品を残材格子から持ち上げて取り出さなければな らないときには、自由切断縁の中で自由に手の届く加工物を取り出さなければな らないときより、グリッパ面全体にわたるパターン形成を一層細かく選択するの が合目的的である。

補足的に更に吸着把持要素が空をつかんだ場合の漏れ空気の意味について説明す る。

すし詰め占有となるような多数の小形吸着把持要素の装置は、まばらな占有密度 の大形把持要素から知られているよりも小さい面順応性を有する。加えるに個々 の吸着把持要素は座りの公差を有するので、すべての吸着把持要素が全く平らな 加工物上に座るとは限らない。更に実際には切断加工により多少とも面の反った 加工物が存在する。座りの際の平行性も容易には保証できない。グリッパ面が大 きい場合の十分な座りのために必要な押圧力は制御できないおそれがあることも 判明した。これらのすべての理由から、加工物上にグリッパを座らせる際に吸着 把持要素の一部しか完全に閉じない、すなわち真空が投入されたときに直ちに有 効とはならないことが推定される。吸着把持要素の残りの部分は加工物の自動的 な追従の際に初めて閉じ、漏れ空気の残存活動に基づき最初は不完全に、そして 真空の形成及び弁球の落下の後に完全に有効になる。打ち抜き孔上で引き続き空 をつかむ吸着把持要素だけが支持力のために有効でない。仮に閉鎖された弁が完 全に閉じるとこの追従効果をもたらさないので、不利な前提条件のもとでは十分 な支持面割合が利用できない。バイパスを常に流れる空気量を有するこの新しい 吸着把持要素により、要素が例えば汚れた加工物表面上に押し当てられ最初は支 持割合に寄与しないときにも、各要素は有効性を保っている。

この新しい把持要素の特殊な用例では、任意の形の真空を生かした多重グリッパ 全体を加工物に押し付は加工物を把持することができる。荷卸し箇所では真空を 吸気管路の遮断により働かな（する必要無しに、加工物は機械的にはぎ取られる か又は例えばブレードにより掻き取られるが、このことは移動形装置ではしばし ば有利である。新しい把持装置の別の特殊な用例は、環状に循環する頭上搬送ベ ルトの中の一部として用いることである。多数のこの種の部分をリンクベルトの リンクとして相互に可動に結合することができる。真空導入及び場合によっては 適切な投入遮断のために種々な構造的解決法が存在する。

この発明に基づく装置により移動中の引き継ぎのすべての場合に、加工物が従来 の技術とは異なり確実に捕捉されしっかりと吸着され、その際小形の吸着把持要 素に基づき真空が閉じられた面で完全に作用することが判明した。

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Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．真空吸着原理により吸気管路に接続可能な複数の吸着把持要素が働くように した、任意の形の板状加工物特に打ち抜き孔を有する板部品の把持及び／又はハ ンドリングのための装置において、比較的小さく構成された多数の吸着把持要素 （１２〜１８、３０）が格子上に配置され、その際流力作動弁（３５）を備えた 個々の吸着把持要素（３０）は、閉じられた状態で所定の空気量が貫流できるよ うに構成されていることを特徴とする板状加工物の把持及び／又はハンドリング 装置。
2. ２．個々の六角形セル（１０）から成り面を利用する格子寸法が吸着把持要素（ １２〜１８、３０）により構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置 。
3. ３．吸着把持要素（１２〜１８、３０）を面を詰めて配置する場合に、六角形セ ルの群が一区画（２０）となるようにまとめられていることを特徴とする請求項 ２記載の装置。
4. ４．流力作動弁（３５）が個々の吸着把持要素（３０）中に組み込まれることを 特徴とする請求項１記載の装置。
5. ５．それぞれの吸着把持要素（３０）が流力作動弁（３５）の実現のために弁座 として表面構造及び／又は表面粗さを有する高弾性の押入物（３６）を有し、そ れにより弁座（３６）が完全には閉じられないことを特徴とする請求項４記載の 装置。
6. ６．吸着把持要素（３０）の流力作動弁（３５）が交換可能であることを特徴と する請求項５記載の装置。
7. ７．吸着把持要素（３０）が共通な真空管路（４６）に並列に接続されているこ とを特徴とする請求項１記載の装置。
8. ８．それぞれ一区画（２０）にまとめられた複数の吸着把持要素（１２〜１８） を備える部分面が、共通な真空管路（４６）で投入又は遮断可能であることを特 徴とする請求項３又は７記載の装置。
9. ９．区画（２０）の対辺間隔が１４４ｍｍの場合に６１個の占有数が区画（２０ ）中に生じ、その際個々の吸着把持要素（１２〜１８、３０）が直径ｄ＝１６ｍ ｍを有することを特徴とする請求項３記載の装置。
10. １０．複数の吸着把持要素（１２〜１８）を備える区画（２０）が、同じ大きさ の個々の吸着把持要素（１１）の代わりに、プログラム可能な面グリッパ中に組 み込まれることを特徴とする請求項３ないし９の一つに記載の装置。
11. １１．複数の吸着把持要素（１２〜１８）を備える区画（２０）が環状に循環す る頭上搬送ベルトの一部を形成することを特徴とする請求項３ないし９の一つに 記載の装置。