シート材分離機能付き把持ハンドとこれを用いたシート材分離把持方法
【課題】アクチュエータの必要数が少なく、かつ簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができるシート材分離機能付き把持ハンドとこれを用いたシート材分離把持方法を提供する。
【解決手段】複数のシート材１が水平に積層されたスタック２から最上段のシート材を１枚ずつ分離し把持するシート材分離機能付き把持ハンド１０。搬送用ロボットのハンド取付部９に取り付けられ、シート材の両端部間をカバーする水平長さを有する上部ハンド１２と、上部ハンドの下方に位置しシート材の両端部間をカバーする水平長さを有する下部ハンド１４と、下部ハンドの下面に分散して取り付けられた複数の吸盤１６とを備える。下部ハンド１４は、シート材１の両端部に対向する位置で、上部ハンド１２の下面に両端支持されており、かつ少なくともその両端部近傍が吸盤の吸着力により弾性的に撓むように構成されている。
【解決手段】複数のシート材１が水平に積層されたスタック２から最上段のシート材を１枚ずつ分離し把持するシート材分離機能付き把持ハンド１０。搬送用ロボットのハンド取付部９に取り付けられ、シート材の両端部間をカバーする水平長さを有する上部ハンド１２と、上部ハンドの下方に位置しシート材の両端部間をカバーする水平長さを有する下部ハンド１４と、下部ハンドの下面に分散して取り付けられた複数の吸盤１６とを備える。下部ハンド１４は、シート材１の両端部に対向する位置で、上部ハンド１２の下面に両端支持されており、かつ少なくともその両端部近傍が吸盤の吸着力により弾性的に撓むように構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ分離し把持するシート材分離機能付き把持ハンドとこれを用いたシート材分離把持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート材、例えばステンレス板や鋼板は、通常所定の大きさ及び形状に切断した後、パレット等にそのまま積層し、積層状態のスタックとして、工場間又は工場内で搬送又は保管される。
また、プレス装置等の加工設備でシート材を加工する際には、スタックから加工設備に、スタックの最上段のシート材を１枚ずつ分離・把持し供給する必要がある。
【０００３】
しかし、シート材の表面に油分や水分が付着している場合、シート材同士が表面張力等で強く密着し、最上段のシート材を持ち上げても、２段目、或いは２段目以下のシート材を同時に持ち上げてしまい、最上段のシート材のみを１枚ずつ分離し把持するのが困難な場合がある。
そこで複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ分離し把持するために、例えば特許文献１〜４が既に提案されている。
【０００４】
特許文献１は、圧延油等の粘性の高い油の密着力に抗してスタックされた金属板を確実に分離することを目的とする。
そのため、特許文献１では、図５に示すように、多段状にスタックされた金属板５１上の平面視上長さ方向に、バキュームパッド５２を必要数間隔をおいて正対させ、該バキュームパッド５２において最外側に位置するバキュームパッド５２から順に時間差をおいて正対する金属板５１部分を吸着且つ扛上させて徐々に下位の金属板５１に対して上位の金属板５１を剥離させ、最後に中央部のバキュームパッド５２で正対する金属板５１部分を吸着且つ扛上させるものである。
【０００５】
特許文献２は、複数枚の積層されたシート材から最上層のシート材を、重ね取りなく一枚ずつ分離して取り出すことを目的とする。
そのため、特許文献２では、図６に示すように、独立して上下移動されるバキュームパッド６１，６２，６３が３列に並んで配列された装置を使用する。バキュームパッド６１，６２，６３を下降させて、最上層のシート材Ｓ１の上面に当接させる（Ａ）。バキュームパッド６１，６２，６３のうち、その配設方向の一方向外方にあるバキュームパッド６１を上昇させることにより、シート材Ｓ１の一端部を吸着して持上げる（Ｂ）。中央のバキュームパッド６２を上昇させることにより、シート材Ｓ１の中央部位を吸着して持上げる（Ｃ）。バキュームパッド６１を下降させる（Ｄ）。バキュームパッド６１を上昇させた後に、残るバキュームパッド６３を上昇させることにより、シート材Ｓ１の他端部を吸着して持上げるものである。
なお、この図で６４はノズル、６５は圧縮空気である。
【０００６】
特許文献３は、含水率が高いボード材であってもその積層体から確実に１枚ずつを剥離して後続ラインに移載できることを目的とする。
そのため、特許文献３では、図７に示すように、撓み性を持つボード材７１の積層体に対し、最上段のボード材７１を順にその下層のボード材から剥離するに際し、最上段のボード材７１を下層のボード材との間に空間ができるように撓み変形させ、この撓み変形の後に最上段のボード材を下層のボード材側に緩く倣わせる向きに変形させることによって、先の空間の中に招き込んだ空気をボード材どうしの全面に行き渡らせるようにし、最上段のボード材７１をその下層のボード材から剥離する。また、最上段のボード材７１のコーナー部を強制的に下段配置のものから引き剥がす機構７２を備えることによって、剥離をより確実に行えるようにするものである。
なお、この図で７３，７４，７５はバキュームパッドである。
【０００７】
特許文献４は、バキュームカップで吊り上げられた最上位の金属板に密着して一緒に上がった下方の金属板を、容易に最上位の金属板から分離することを目的とする。
そのため、特許文献４では、図８に示すように、中央部をバキュームカップ８４で押圧し、両側をバキュームカップ８４で吊り上げた金属板８２の両側の外側斜め上方から、引掻板８３のエアブローを金属板８２の端部に向け下降させながら空気を金属板８２の端部付近に噴射する。引掻板８３を金属板８２の端部に接触し、バキュームカップ８４で吸着された最上位の金属板８２に密着して一緒に上がった下方の金属板８２を、最上位の金属板８２から分離するものである。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−７７９４８号公報、「スタックされた金属板の分離方法及びその装置」
【特許文献２】特開平９−１９４０５６号公報、「シート材分離方法」
【特許文献３】特開平１０−７２１３１号公報、「積層ボード材の剥離方法及びその装置」
【特許文献４】特開２０００−３１３５２５号公報、「フィーダーに於ける吊上時の金属板分離方法」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１〜４の手段では、複数のシート材（金属板等）が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ分離するために、複数のアクチュエータ（例えばエアシリンダ）を独立に制御してシート材の端部から引き上げている。
そのため、さまざまなシート材の大きさ及び形状に対応するため、アクチュエータを多数用意する必要がある。また、それぞれシート材の大きさ及び形状に合わせて引き上げタイミングを微妙に制御しなければならないため、機構・制御ともに複雑になっていた。
【００１０】
また、近年、厚さの異なる金属板をレーザ溶接等で接合したシート材（以下、「ＴＢシート材：テーラードブランク」と呼ぶ）を、同様にそのまま積層したスタック（以下、「ＴＢスタック」と呼ぶ）として用いる場合がある。
ＴＢスタックは、ＴＢシート材の厚肉部分（例えば２．３ｍｍ厚）に対して薄肉部分（例えば１．６ｍｍ厚）は、積層すると厚さの差（隙間）が累積されるため、厚肉部分から下方に撓んだ状態となる。
このようなＴＢスタックに対しても、最上段のＴＢシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することが望まれていた。
【００１１】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の第１の目的は、アクチュエータの必要数が少なく、かつ簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができるシート材分離機能付き把持ハンドとこれを用いたシート材分離把持方法を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、厚さの異なる金属板を接合したＴＢ材を積層したＴＢスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができるシート材分離機能付き把持ハンドとこれを用いたシート材分離把持方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、複数のシート材が水平に積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ分離し把持するシート材分離機能付き把持ハンドであって、
搬送用ロボットのハンド取付部に取り付けられ、シート材の両端部間をカバーする水平長さを有する上部ハンドと、
該上部ハンドの下方に位置し、シート材の両端部間をカバーする水平長さを有する下部ハンドと、
下部ハンドの下面に分散して取り付けられた複数の吸盤とを備え、
前記下部ハンドは、シート材の両端部に対向する位置で、上部ハンドに両端支持されており、かつ少なくともその両端部近傍が吸盤の吸着力により弾性的に撓むように構成されている、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンドが提供される。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記両端部の内側に、吸盤の吸着力による下部ハンドの撓み量を制限し、かつ下部ハンドを上部ハンドに向けて上方に付勢する撓み制限部材を備える。
【００１４】
前記上部ハンドは、シート材の長さ方向に延びる複数の第１高剛性部材と、これと交差して連結され幅方向に延びる複数の第２高剛性部材とからなり、
前記下部ハンドは、シート材の長さ方向に、前記第１高剛性部材に沿って延びる複数の第３高剛性部材と、その両端に一端が固定され外方に延びる複数の低剛性板とからなり、
該低剛性板の先端部が第１高剛性部材に支持され、
前記撓み制限部材は、前記第１高剛性部材と第３高剛性部材の間に設けられる、ことが好ましい。
【００１５】
また本発明によれば、上述のシート材分離機能付き把持ハンドを、複数のシート材が水平に積層されたスタックの上方から下降させて最上段のシート材の上面に複数の吸盤を密着させて各吸盤でシート材全面を吸着し、
前記上部ハンドを上昇させて、両端支持された下部ハンドの両端部近傍を、これと吸盤で吸着された最上段のシート材の両端部と共に、吸盤の吸着力とシート材の重量により上方に弾性的に撓ませる、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンドを用いたシート材分離把持方法が提供される。
【００１６】
さらに本発明によれば、上述のシート材分離機能付き把持ハンドをＴＢシート材の薄肉部分の傾斜角度にあわせた姿勢をとり、複数のＴＢシート材が水平に積層されたＴＢスタックの上方から下降させて最上段のＴＢシート材の薄肉部分に複数の吸盤を密着させて複数の吸盤でＴＢシート材の薄肉部分を吸着し、
次いで、シート材分離機能付き把持ハンドをＴＢシート材の厚肉部分と薄肉部分の段差を中心に水平になるように厚肉部分側に回転して、複数の吸盤でＴＢシート材の厚肉部分を吸着する、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンドを用いたシート材分離把持方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
上記本発明の装置及び方法によれば、下部ハンドが、上部ハンドに両端支持されており、かつ少なくともその両端部近傍が吸盤の吸着力により弾性的に撓むように構成されているので、
複数のシート材が水平に積層されたスタックの最上段のシート材の上面に複数の吸盤を密着させて各吸盤でシート材全面を吸着した状態で上部ハンドを上昇させると、上部ハンドに両端支持された下部ハンドの両端部は上部ハンドと共に上昇するが、下部ハンドの中央部は２段目以下のシート材の密着力により上昇できないため、両端支持された下部ハンドの両端部近傍を、これと吸盤で吸着された最上段のシート材の両端部と共に、吸盤の吸着力とシート材の重量により上方に弾性的に撓ませることができる。
【００１８】
最上段のシート材の両端部が上方に撓んでも、２段目以下のシート材は吸盤で吸着されていないので、シート材同士の密着力に抗して元の平面を維持するように内部応力が発生する。
この結果、吸盤の吸着力はシート材同士の密着力より大きいので、シート材自体の曲げ剛性により最上段のシート材の両端部のみを２段目のシート材から剥がすことができる。
この状態で一定時間保持することにより、シート材の弾性により、最上段のシート材全体を２段目のシート材から自然に剥がすことができる。なお、この際に、周知のマグネットや空気ノズルを併用して、最上段のシート材全体を２段目のシート材から積極的に剥がしてもよい。
【００１９】
従って、上記本発明の装置及び方法によれば、把持ハンド自体にはアクチュエータがなく、簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができる。
【００２０】
また、厚さの異なる金属板を接合したＴＢ材を積層したＴＢスタックであっても、シート材分離機能付き把持ハンドをＴＢシート材の厚肉部分と薄肉部分の段差を中心に所定の角度薄肉部分側に回転して、複数の吸盤でＴＢシート材の薄肉部分を吸着することにより、ＴＢスタックから最上段のＴＢシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができる。
【００２１】
従って、本発明の装置及び方法によれば、簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができ、コストダウンと装置の調整期間の短縮が可能となり、さらにセンサーやアクチュエータをなくすことにより、故障率を激減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明の把持ハンドとその把持方法の第１実施形態図である。
図１（Ａ）は、本発明によるシート材分離機能付き把持ハンド１０（以下、単に「把持ハンド」と呼ぶ）の全体側面図である。
本発明の把持ハンド１０は、複数のシート材１が水平に積層されたスタック２から最上段のシート材１を１枚ずつ分離し把持する機能を有する。シート材１は、例えば２０００ｍｍ×４０００ｍｍ、厚さ０．７〜３ｍｍの鋼板であるが、本発明はこれに限定されず、任意の形状および厚さであってもよい。
【００２４】
図１（Ａ）において、本発明の把持ハンド１０は、上部ハンド１２、下部ハンド１４、および複数の吸盤１６を備える。
【００２５】
上部ハンド１２は、図示しない搬送用ロボットのハンド取付部９に取り付けられ、ハンド取付部９により３次元的に昇降、横行、旋回、等を自由にできるようになっている。上部ハンド１２のハンド取付部９への取付け位置は、上部ハンド１２の中央でも中央からオフセットした位置でもよい。
【００２６】
また、上部ハンド１２は、シート材１の両端部間をカバーする水平長さを有する。シート材１の両端部は、好ましくは長さ方向の両端部であるが、幅方向でも、その他の両端部でもよい。また、上部ハンド１２は、シート材１の全面をカバーする大きさでありのが好ましいが、シート材１の一部をカバーしていなくてもよい。
上部ハンド１２の構造は任意であり、この例では１枚の厚板であるが、複数の板または棒材を組み合わせてもよい。上部ハンド１２の剛性は十分高いのが好ましく、例えば、ハンド取付部９で全体を支持し、かつ下方に下部ハンド１４、吸盤１６、及びシート材１を吊り下げた場合でも、最大撓みが十分小さい（例えば１ｍｍ未満）ように設定するのがよい。
【００２７】
下部ハンド１４は、上部ハンド１２の下方に位置し、シート材１の両端部間をカバーする水平長さを有する。また下部ハンド１４は、シート材１の両端部に対向する位置で、両端支持金具１３を介して、上部ハンド１２の下面に両端支持されている。両端支持金具１３は、この例では、下端が下部ハンド１４に固定され、上部ハンド１２を貫通して延び、上端部が拡径された部材であるが、本発明はこの構成に限定されず、下部ハンド１４の両端部を回転可能に支持できる限りで、その他の構造であってもよい。
この両端支持金具１３が取り付けられるシート材１の両端部は、シート材１が矩形板の場合にはその長さ方向の両端部であるのが好ましいが、幅方向の両端部であってもよい。また、シート材１が異形部材の場合には、シート材１を剥がし易い両端部を予め設定する。両端部の形状は、直線であるのが好ましいが、円弧でもその他の形状であってもよい。
【００２８】
さらに下部ハンド１４は、少なくともその両端部近傍が吸盤１６の吸着力により弾性的に撓むように構成されている。下部ハンド１４の構造は任意であり、この例では１枚の薄板であるが、複数の板または棒材を組み合わせてもよい。
下部ハンド１４の剛性は両端部を両端支持して持ち上げた場合に、吸盤１６の吸着力により両端部が弾性的に２〜３ｍｍ以上撓む程度、例えば、シート材１の１枚〜３枚程度に相当する剛性であるのがよい。
【００２９】
複数の吸盤１６は、下部ハンド１４の下面に分散して取り付けられている。分散位置は、シート材１の全面に均等でも、シート材１の両端部に集中的に分散させてもよい。
吸盤１６は、内部を図示しないバキュームラインで減圧できるバキュームカップであるのが好ましいが、必要時に吸着を自由に解除できる限りで、バキュームラインのない単なる吸盤であってもよい。
この吸盤１６の吸着力は、シート材同士の表面張力等による密着力よりは、十分大きく設定するのがよい。
【００３０】
図１（Ｂ）〜図１（Ｅ）は、第１実施形態の把持ハンド１０を用いたシート材分離把持方法（以下、単に「把持方法」と呼ぶ）の説明図である。この図において、図１（Ｂ）は「吸着状態」、図１（Ｃ）は「しなり状態」、図１（Ｄ）は「剥がれ待ち状態」、図１（Ｅ）は「搬送状態」である。
【００３１】
図１（Ｂ）において、上述したシート材分離機能付き把持ハンド１０を、複数のシート材１が水平に積層されたスタック２の上方から下降させて最上段のシート材１の上面に複数の吸盤１６を密着させて各吸盤１６でシート材全面を吸着する。
次いで、図１（Ｃ）に示すように、上部ハンド１２を下部ハンド１４の両端部の撓み量に相当する距離（例えば５０ｍｍ程度）だけ上昇させて、最上段のシート材１の上面に複数の吸盤１６が吸着した状態で、両端支持された下部ハンド１４の両端部近傍を、これと吸盤１６で吸着された最上段のシート材１の両端部と共に、吸盤１６の吸着力とシート材１の重量により上方に弾性的に撓ませる。
次に、図１（Ｄ）に示すように、最上段のシート材１が２段目のシート材１から剥がれるのを待ち、図１（Ｅ）に示すように、把持ハンド１０を上昇及び横行させる。
【００３２】
上述した本発明の装置及び方法によれば、下部ハンド１４が、上部ハンド１２に両端支持されており、かつ少なくともその両端部近傍が吸盤１６の吸着力により弾性的に撓むように構成されているので、複数のシート材１が水平に積層されたスタック２の最上段のシート材１の上面に複数の吸盤１６を密着させて各吸盤１６でシート材全面を吸着した状態（図１（Ｂ））で上部ハンド１２を上昇させると、上部ハンドに両端支持された下部ハンド１４の両端部は上部ハンド１２と共に上昇するが、下部ハンド１４の中央部は２段目以下のシート材１の密着力により上昇できず、下部ハンド１４の両端部近傍のみが上方に撓む（図１（Ｃ））。
【００３３】
従って、下部ハンド１４の両端部近傍の撓みに追従して吸盤１６で吸着された最上段のシート材１の両端部が上方に撓み、２段目以下のシート材１は吸盤１６で吸着されていないので、シート材同士の密着力に抗して元の平面を維持するように内部応力が発生する。
この結果、吸盤１６の吸着力はシート材同士の密着力より大きいので、シート材自体の曲げ剛性により最上段のシート材１の両端部のみを２段目のシート材１から剥がすことができる。
この状態で一定時間保持することにより、シート材１の弾性により、最上段のシート材全体を２段目のシート材１から自然に剥がすことができる。なお、この際に、周知のマグネットや空気ノズルを併用して、最上段のシート材全体を２段目のシート材から積極的に剥がしてもよい。
【００３４】
従って、上記本発明の装置及び方法によれば、把持ハンド１０自体にはアクチュエータがなく、簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができる。
【００３５】
図２は、本発明の把持ハンドとその把持方法の第２実施形態図である。
図２（Ａ）は、本発明の第２実施形態の把持ハンド１０の全体側面図である。この図において、本発明の把持ハンド１０は、下部ハンド１４の両端部の内側、すなわち両端支持金具１３の内側に、複数の撓み制限部材１８を備える。
撓み制限部材１８は、吸盤１６の吸着力による下部ハンド１４の撓み量を制限し、かつ下部ハンド１４を上部ハンド１２に向けて上方に付勢する機能を有する。
撓み制限部材１８は、この例では、下端が下部ハンド１４に固定され、上部ハンド１２を貫通して延び、上端部が拡径された連結部材１８ａと、連結部材１８ａの拡径部と上部ハンド１２との間に挟持された圧縮ばね１８ｂとからなる。
【００３６】
両端支持金具１３と撓み制限部材１８の間は、上述した両端部近傍に相当する。その水平間隔は、シート材１の端部を中央よりも先に撓ませる（めくる）距離、例えばシート材の端部から吸盤１〜２個の範囲、例えば７００ｍｍ以上であるのがよい。
また、圧縮ばね１８ｂの圧縮力は、後述する図２（Ｄ）のように、最上段のシート材１が２段目のシート材１から剥がれた後、図２（Ｅ）に示すように、下部ハンド１４を上部ハンド１２に密着させ、シート材１を水平に戻すのに十分な強さに設定するのがよい。
なお、撓み制限部材１８は、この構成に限定されず、下部ハンド１４の撓み量を制限できる限りで、その他の構造であってもよい。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００３７】
図２（Ｂ）〜図２（Ｅ）は、第２実施形態の把持ハンド１０を用いた把持方法の説明図である。この図において、図２（Ｂ）は「吸着状態」、図２（Ｃ）は「しなり状態」、図２（Ｄ）は「剥がれ待ち状態」、図２（Ｅ）は「搬送状態」である。
【００３８】
図２（Ｂ）において、上述した把持ハンド１０を、複数のシート材１が水平に積層されたスタック２の上方から下降させて最上段のシート材１の上面に複数の吸盤１６を密着させて各吸盤１６でシート材全面を吸着する。
次いで、図２（Ｃ）に示すように、上部ハンド１２を下部ハンド１４の両端部の撓み量に相当する距離だけ上昇させて、最上段のシート材１の上面に複数の吸盤１６が吸着した状態で、両端支持された下部ハンド１４の両端部近傍を、これと吸盤１６で吸着された最上段のシート材１の両端部と共に、吸盤１６の吸着力とシート材１の重量により上方に弾性的に撓ませる。
次に、図２（Ｄ）に示すように、最上段のシート材１が２段目のシート材１から剥がれるのを待ち、図２（Ｅ）に示すように、把持ハンド１０を上昇及び横行させる。
【００３９】
上述した本発明の装置及び方法によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、この第２実施形態では、撓み制限部材１８を備えるので、図２（Ｃ）に示すように、撓み制限部材１８の外側に位置する下部ハンド１４の両端部分を大きく撓ませ、撓み制限部材１８の内側に位置する下部ハンド１４の撓みを小さくできる。
さらにこの第２実施形態では、撓み制限部材１８の圧縮ばね１８ｂにより、図２（Ｄ）のように、最上段のシート材１が２段目のシート材１から剥がれた後、図２（Ｅ）に示すように、下部ハンド１４を上部ハンド１２に密着させ、シート材１を平面に戻すことができる。
【００４０】
図３は、本発明の把持ハンドとその把持方法の第３実施形態図である。この図において、図３（Ａ）は、本発明の第３実施形態の把持ハンド１０の全体側面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）を上部から見た、把持ハンド１０の全体平面図である。
【００４１】
この第３実施形態において、上部ハンド１２は、シート材１の長さ方向（図３（Ｂ）で左右）に延びる複数（この例で４本）の第１高剛性部材１２ａと、これと交差して連結され幅方向に延びる複数（この例で２本）の第２高剛性部材１２ｂとからなる。
【００４２】
また下部ハンド１４は、シート材１の長さ方向（図３（Ａ）で左右）に、第１高剛性部材１２ａに沿って延びる複数（この例で４本）の第３高剛性部材１４ａと、その両端に一端が固定され外方に延びる複数の低剛性板１５とからなる。低剛性板１５は、カーボンファイバなどのしなる素材であるのがよい。
低剛性板１５のしなり部分（第３高剛性部材１４ａの外側）の長さは、この例では７００ｍｍであるが、シート材１の寸法に応じて、適宜変更することができる。
【００４３】
図３（Ａ）に示すように、低剛性板１５の先端部が両端支持金具１３により第１高剛性部材１２ａの下面に支持されている。
また、撓み制限部材１８は、第１高剛性部材１２ａを貫通し、第３高剛性部材１４ａに固定されている。
また、図示しない搬送用ロボットと例えばプレス機械のような周辺装置との干渉を避けるため、ハンド取付部９をシート材１の中心からこの例では約７５０ｍｍオフセットして取り付けている。
その他の構成は、第２実施形態と同様である。
【００４４】
第３実施形態において、第１高剛性部材１２ａ、第２高剛性部材１２ｂ、及び第３高剛性部材１４ａは、ＣＦＲＰ製の角パイプ又は角材であるの好ましい。
この構成により、本発明の把持ハンド１０を軽量化することができる。
【００４５】
図４は、本発明の把持ハンドとその把持方法の第４実施形態図である。
図４（Ａ）は、本発明の第４実施形態の把持ハンド１０の全体側面図である。この例で、低剛性板１５のしなり部分（第３高剛性部材１４ａの外側）の長さは、１２００ｍｍであるが、ＴＢシート材３の寸法に応じて、適宜変更することができる。
その他の構成は、第３実施形態と同様である。
【００４６】
図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）は、第４実施形態の把持ハンド１０を用いた把持方法の説明図である。この把持方法では、ＴＢシート材３を対象とする。
ＴＢシート材３は、厚さの異なる金属板をレーザ溶接等で接合したシート材であり、中央の厚肉部分３ａと周辺の薄肉部分３ｂとからなる。ＴＢシート材３を積層したスタック４（ＴＢスタック）は、ＴＢシート材３の厚肉部分３ａ（例えば２．３ｍｍ厚）に対して薄肉部分３ｂ（例えば１．６ｍｍ厚）は、積層すると厚さの相違が累積されるため、厚肉部分３ａから下方に撓んだ状態となっている。
【００４７】
この図において、図４（Ｂ）は「第１傾斜状態」、図４（Ｃ）は「水平吸着状態」、図４（Ｄ）は「第２傾斜状態」、図４（Ｅ）は「搬送状態」である。
【００４８】
図４（Ｂ）において、把持ハンド１０を、複数のＴＢシート材３が水平に積層されたＴＢスタック４の上方から下降させて最上段のＴＢシート材３の上面に複数の吸盤１６を密着させて複数の吸盤１６でＴＢシート材３の厚肉部分３ａを吸着する。
次いで、図４（Ｃ）に示すように、ＴＢシート材の厚肉部分３ａと薄肉部分３ｂの段差を中心に所定の角度（例えば７度）厚肉部分側に回転して水平な姿勢をとり、複数の吸盤１６でＴＢシート材の厚肉部分３ａを吸着する。この工程において、ＴＢシート材の厚肉部分３ｂの一端（図で左側）は、上述した第１実施形態〜第３実施形態と同様にして、最上段のＴＢシート材の薄肉部分３ｂが２段目のＴＢシート材の薄肉部分３ｂから剥がされる。
次いで、図４（Ｄ）に示すように、把持ハンド１０をＴＢシート材の厚肉部分３ａと薄肉部分３ｂの段差を中心に所定の角度（例えば７度）反対方向の薄肉部分側に回転して、複数の吸盤１６でＴＢシート材３の他方の薄肉部分３ｂを吸着する。
次に、把持ハンド１０をＴＢシート材の厚肉部分３ａと薄肉部分３ｂの段差を中心に所定の角度（例えば７度）厚肉部分側に回転して水平な姿勢をとり、ＴＢシート材の厚肉部分３ｂの一端（図で右側）が、上述した第１実施形態〜第３実施形態と同様にして、最上段のＴＢシート材の薄肉部分３ｂが２段目のＴＢシート材の薄肉部分３ｂから剥がされるのを待って、図４（Ｅ）に示すように、把持ハンド１０を上昇及び横行させる。
【００４９】
上述した把持方法により、厚さの異なる金属板を接合したＴＢシート材３を積層したＴＢスタック４であっても、本発明の把持ハンド１０をＴＢシート材３の厚肉部分３ａと薄肉部分３ｂの段差を中心に所定の角度回転して、複数の吸盤１６でＴＢシート材３の薄肉部分３ｂを吸着することにより、ＴＢスタック３から最上段のＴＢシート材３を１枚ずつ確実に分離し把持することができる。
また、初めに把持ハンド１０でＴＢシート材の厚肉部分３ａを吸着した後、左右の薄肉部分３ｂの片側または両側の吸着を行う手順でも良い。
なお、この把持方法は、上述した第１〜第３実施形態の把持ハンド１０を用いてもよい。
【００５０】
従って、本発明の装置及び方法によれば、簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができ、コストダウンと装置の調整期間の短縮が可能となり、さらにセンサーやアクチュエータをなくすことにより、故障率を激減させることができる。
【００５１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ワークが鉄製である場合には、真空パッド（吸盤）の代わりに電磁石を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の把持ハンドとその把持方法の第１実施形態図である。
【図２】本発明の把持ハンドとその把持方法の第２実施形態図である。
【図３】本発明の把持ハンドとその把持方法の第３実施形態図である。
【図４】本発明の把持ハンドとその把持方法の第４実施形態図である。
【図５】特許文献１の方法の模式図である。
【図６】特許文献２の方法の模式図である。
【図７】特許文献３の方法の模式図である。
【図８】特許文献４の方法の模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ シート材、２ スタック、３ ＴＢシート材、
３ａ 厚肉部分、３ｂ 薄肉部分、４ ＴＢスタック、
９ ハンド取付部、
１０ シート材分離機能付き把持ハンド（把持ハンド）、
１２ 上部ハンド、第１高剛性部材１２ａ、第２高剛性部材１２ｂ、
１３ 両端支持金具、１４ 下部ハンド、１４ａ 第３高剛性部材、
１５ 低剛性板、１６ 吸盤（バキュームカップ）、
１８ 撓み制限部材、１８ａ 連結部材、１８ｂ 圧縮ばね
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ分離し把持するシート材分離機能付き把持ハンドとこれを用いたシート材分離把持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シート材、例えばステンレス板や鋼板は、通常所定の大きさ及び形状に切断した後、パレット等にそのまま積層し、積層状態のスタックとして、工場間又は工場内で搬送又は保管される。
また、プレス装置等の加工設備でシート材を加工する際には、スタックから加工設備に、スタックの最上段のシート材を１枚ずつ分離・把持し供給する必要がある。
【０００３】
しかし、シート材の表面に油分や水分が付着している場合、シート材同士が表面張力等で強く密着し、最上段のシート材を持ち上げても、２段目、或いは２段目以下のシート材を同時に持ち上げてしまい、最上段のシート材のみを１枚ずつ分離し把持するのが困難な場合がある。
そこで複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ分離し把持するために、例えば特許文献１〜４が既に提案されている。
【０００４】
特許文献１は、圧延油等の粘性の高い油の密着力に抗してスタックされた金属板を確実に分離することを目的とする。
そのため、特許文献１では、図５に示すように、多段状にスタックされた金属板５１上の平面視上長さ方向に、バキュームパッド５２を必要数間隔をおいて正対させ、該バキュームパッド５２において最外側に位置するバキュームパッド５２から順に時間差をおいて正対する金属板５１部分を吸着且つ扛上させて徐々に下位の金属板５１に対して上位の金属板５１を剥離させ、最後に中央部のバキュームパッド５２で正対する金属板５１部分を吸着且つ扛上させるものである。
【０００５】
特許文献２は、複数枚の積層されたシート材から最上層のシート材を、重ね取りなく一枚ずつ分離して取り出すことを目的とする。
そのため、特許文献２では、図６に示すように、独立して上下移動されるバキュームパッド６１，６２，６３が３列に並んで配列された装置を使用する。バキュームパッド６１，６２，６３を下降させて、最上層のシート材Ｓ１の上面に当接させる（Ａ）。バキュームパッド６１，６２，６３のうち、その配設方向の一方向外方にあるバキュームパッド６１を上昇させることにより、シート材Ｓ１の一端部を吸着して持上げる（Ｂ）。中央のバキュームパッド６２を上昇させることにより、シート材Ｓ１の中央部位を吸着して持上げる（Ｃ）。バキュームパッド６１を下降させる（Ｄ）。バキュームパッド６１を上昇させた後に、残るバキュームパッド６３を上昇させることにより、シート材Ｓ１の他端部を吸着して持上げるものである。
なお、この図で６４はノズル、６５は圧縮空気である。
【０００６】
特許文献３は、含水率が高いボード材であってもその積層体から確実に１枚ずつを剥離して後続ラインに移載できることを目的とする。
そのため、特許文献３では、図７に示すように、撓み性を持つボード材７１の積層体に対し、最上段のボード材７１を順にその下層のボード材から剥離するに際し、最上段のボード材７１を下層のボード材との間に空間ができるように撓み変形させ、この撓み変形の後に最上段のボード材を下層のボード材側に緩く倣わせる向きに変形させることによって、先の空間の中に招き込んだ空気をボード材どうしの全面に行き渡らせるようにし、最上段のボード材７１をその下層のボード材から剥離する。また、最上段のボード材７１のコーナー部を強制的に下段配置のものから引き剥がす機構７２を備えることによって、剥離をより確実に行えるようにするものである。
なお、この図で７３，７４，７５はバキュームパッドである。
【０００７】
特許文献４は、バキュームカップで吊り上げられた最上位の金属板に密着して一緒に上がった下方の金属板を、容易に最上位の金属板から分離することを目的とする。
そのため、特許文献４では、図８に示すように、中央部をバキュームカップ８４で押圧し、両側をバキュームカップ８４で吊り上げた金属板８２の両側の外側斜め上方から、引掻板８３のエアブローを金属板８２の端部に向け下降させながら空気を金属板８２の端部付近に噴射する。引掻板８３を金属板８２の端部に接触し、バキュームカップ８４で吸着された最上位の金属板８２に密着して一緒に上がった下方の金属板８２を、最上位の金属板８２から分離するものである。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−７７９４８号公報、「スタックされた金属板の分離方法及びその装置」
【特許文献２】特開平９−１９４０５６号公報、「シート材分離方法」
【特許文献３】特開平１０−７２１３１号公報、「積層ボード材の剥離方法及びその装置」
【特許文献４】特開２０００−３１３５２５号公報、「フィーダーに於ける吊上時の金属板分離方法」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１〜４の手段では、複数のシート材（金属板等）が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ分離するために、複数のアクチュエータ（例えばエアシリンダ）を独立に制御してシート材の端部から引き上げている。
そのため、さまざまなシート材の大きさ及び形状に対応するため、アクチュエータを多数用意する必要がある。また、それぞれシート材の大きさ及び形状に合わせて引き上げタイミングを微妙に制御しなければならないため、機構・制御ともに複雑になっていた。
【００１０】
また、近年、厚さの異なる金属板をレーザ溶接等で接合したシート材（以下、「ＴＢシート材：テーラードブランク」と呼ぶ）を、同様にそのまま積層したスタック（以下、「ＴＢスタック」と呼ぶ）として用いる場合がある。
ＴＢスタックは、ＴＢシート材の厚肉部分（例えば２．３ｍｍ厚）に対して薄肉部分（例えば１．６ｍｍ厚）は、積層すると厚さの差（隙間）が累積されるため、厚肉部分から下方に撓んだ状態となる。
このようなＴＢスタックに対しても、最上段のＴＢシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することが望まれていた。
【００１１】
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の第１の目的は、アクチュエータの必要数が少なく、かつ簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができるシート材分離機能付き把持ハンドとこれを用いたシート材分離把持方法を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、厚さの異なる金属板を接合したＴＢ材を積層したＴＢスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができるシート材分離機能付き把持ハンドとこれを用いたシート材分離把持方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、複数のシート材が水平に積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ分離し把持するシート材分離機能付き把持ハンドであって、
搬送用ロボットのハンド取付部に取り付けられ、シート材の両端部間をカバーする水平長さを有する上部ハンドと、
該上部ハンドの下方に位置し、シート材の両端部間をカバーする水平長さを有する下部ハンドと、
下部ハンドの下面に分散して取り付けられた複数の吸盤とを備え、
前記下部ハンドは、シート材の両端部に対向する位置で、上部ハンドに両端支持されており、かつ少なくともその両端部近傍が吸盤の吸着力により弾性的に撓むように構成されている、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンドが提供される。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記両端部の内側に、吸盤の吸着力による下部ハンドの撓み量を制限し、かつ下部ハンドを上部ハンドに向けて上方に付勢する撓み制限部材を備える。
【００１４】
前記上部ハンドは、シート材の長さ方向に延びる複数の第１高剛性部材と、これと交差して連結され幅方向に延びる複数の第２高剛性部材とからなり、
前記下部ハンドは、シート材の長さ方向に、前記第１高剛性部材に沿って延びる複数の第３高剛性部材と、その両端に一端が固定され外方に延びる複数の低剛性板とからなり、
該低剛性板の先端部が第１高剛性部材に支持され、
前記撓み制限部材は、前記第１高剛性部材と第３高剛性部材の間に設けられる、ことが好ましい。
【００１５】
また本発明によれば、上述のシート材分離機能付き把持ハンドを、複数のシート材が水平に積層されたスタックの上方から下降させて最上段のシート材の上面に複数の吸盤を密着させて各吸盤でシート材全面を吸着し、
前記上部ハンドを上昇させて、両端支持された下部ハンドの両端部近傍を、これと吸盤で吸着された最上段のシート材の両端部と共に、吸盤の吸着力とシート材の重量により上方に弾性的に撓ませる、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンドを用いたシート材分離把持方法が提供される。
【００１６】
さらに本発明によれば、上述のシート材分離機能付き把持ハンドをＴＢシート材の薄肉部分の傾斜角度にあわせた姿勢をとり、複数のＴＢシート材が水平に積層されたＴＢスタックの上方から下降させて最上段のＴＢシート材の薄肉部分に複数の吸盤を密着させて複数の吸盤でＴＢシート材の薄肉部分を吸着し、
次いで、シート材分離機能付き把持ハンドをＴＢシート材の厚肉部分と薄肉部分の段差を中心に水平になるように厚肉部分側に回転して、複数の吸盤でＴＢシート材の厚肉部分を吸着する、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンドを用いたシート材分離把持方法が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
上記本発明の装置及び方法によれば、下部ハンドが、上部ハンドに両端支持されており、かつ少なくともその両端部近傍が吸盤の吸着力により弾性的に撓むように構成されているので、
複数のシート材が水平に積層されたスタックの最上段のシート材の上面に複数の吸盤を密着させて各吸盤でシート材全面を吸着した状態で上部ハンドを上昇させると、上部ハンドに両端支持された下部ハンドの両端部は上部ハンドと共に上昇するが、下部ハンドの中央部は２段目以下のシート材の密着力により上昇できないため、両端支持された下部ハンドの両端部近傍を、これと吸盤で吸着された最上段のシート材の両端部と共に、吸盤の吸着力とシート材の重量により上方に弾性的に撓ませることができる。
【００１８】
最上段のシート材の両端部が上方に撓んでも、２段目以下のシート材は吸盤で吸着されていないので、シート材同士の密着力に抗して元の平面を維持するように内部応力が発生する。
この結果、吸盤の吸着力はシート材同士の密着力より大きいので、シート材自体の曲げ剛性により最上段のシート材の両端部のみを２段目のシート材から剥がすことができる。
この状態で一定時間保持することにより、シート材の弾性により、最上段のシート材全体を２段目のシート材から自然に剥がすことができる。なお、この際に、周知のマグネットや空気ノズルを併用して、最上段のシート材全体を２段目のシート材から積極的に剥がしてもよい。
【００１９】
従って、上記本発明の装置及び方法によれば、把持ハンド自体にはアクチュエータがなく、簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができる。
【００２０】
また、厚さの異なる金属板を接合したＴＢ材を積層したＴＢスタックであっても、シート材分離機能付き把持ハンドをＴＢシート材の厚肉部分と薄肉部分の段差を中心に所定の角度薄肉部分側に回転して、複数の吸盤でＴＢシート材の薄肉部分を吸着することにより、ＴＢスタックから最上段のＴＢシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができる。
【００２１】
従って、本発明の装置及び方法によれば、簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができ、コストダウンと装置の調整期間の短縮が可能となり、さらにセンサーやアクチュエータをなくすことにより、故障率を激減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明の把持ハンドとその把持方法の第１実施形態図である。
図１（Ａ）は、本発明によるシート材分離機能付き把持ハンド１０（以下、単に「把持ハンド」と呼ぶ）の全体側面図である。
本発明の把持ハンド１０は、複数のシート材１が水平に積層されたスタック２から最上段のシート材１を１枚ずつ分離し把持する機能を有する。シート材１は、例えば２０００ｍｍ×４０００ｍｍ、厚さ０．７〜３ｍｍの鋼板であるが、本発明はこれに限定されず、任意の形状および厚さであってもよい。
【００２４】
図１（Ａ）において、本発明の把持ハンド１０は、上部ハンド１２、下部ハンド１４、および複数の吸盤１６を備える。
【００２５】
上部ハンド１２は、図示しない搬送用ロボットのハンド取付部９に取り付けられ、ハンド取付部９により３次元的に昇降、横行、旋回、等を自由にできるようになっている。上部ハンド１２のハンド取付部９への取付け位置は、上部ハンド１２の中央でも中央からオフセットした位置でもよい。
【００２６】
また、上部ハンド１２は、シート材１の両端部間をカバーする水平長さを有する。シート材１の両端部は、好ましくは長さ方向の両端部であるが、幅方向でも、その他の両端部でもよい。また、上部ハンド１２は、シート材１の全面をカバーする大きさでありのが好ましいが、シート材１の一部をカバーしていなくてもよい。
上部ハンド１２の構造は任意であり、この例では１枚の厚板であるが、複数の板または棒材を組み合わせてもよい。上部ハンド１２の剛性は十分高いのが好ましく、例えば、ハンド取付部９で全体を支持し、かつ下方に下部ハンド１４、吸盤１６、及びシート材１を吊り下げた場合でも、最大撓みが十分小さい（例えば１ｍｍ未満）ように設定するのがよい。
【００２７】
下部ハンド１４は、上部ハンド１２の下方に位置し、シート材１の両端部間をカバーする水平長さを有する。また下部ハンド１４は、シート材１の両端部に対向する位置で、両端支持金具１３を介して、上部ハンド１２の下面に両端支持されている。両端支持金具１３は、この例では、下端が下部ハンド１４に固定され、上部ハンド１２を貫通して延び、上端部が拡径された部材であるが、本発明はこの構成に限定されず、下部ハンド１４の両端部を回転可能に支持できる限りで、その他の構造であってもよい。
この両端支持金具１３が取り付けられるシート材１の両端部は、シート材１が矩形板の場合にはその長さ方向の両端部であるのが好ましいが、幅方向の両端部であってもよい。また、シート材１が異形部材の場合には、シート材１を剥がし易い両端部を予め設定する。両端部の形状は、直線であるのが好ましいが、円弧でもその他の形状であってもよい。
【００２８】
さらに下部ハンド１４は、少なくともその両端部近傍が吸盤１６の吸着力により弾性的に撓むように構成されている。下部ハンド１４の構造は任意であり、この例では１枚の薄板であるが、複数の板または棒材を組み合わせてもよい。
下部ハンド１４の剛性は両端部を両端支持して持ち上げた場合に、吸盤１６の吸着力により両端部が弾性的に２〜３ｍｍ以上撓む程度、例えば、シート材１の１枚〜３枚程度に相当する剛性であるのがよい。
【００２９】
複数の吸盤１６は、下部ハンド１４の下面に分散して取り付けられている。分散位置は、シート材１の全面に均等でも、シート材１の両端部に集中的に分散させてもよい。
吸盤１６は、内部を図示しないバキュームラインで減圧できるバキュームカップであるのが好ましいが、必要時に吸着を自由に解除できる限りで、バキュームラインのない単なる吸盤であってもよい。
この吸盤１６の吸着力は、シート材同士の表面張力等による密着力よりは、十分大きく設定するのがよい。
【００３０】
図１（Ｂ）〜図１（Ｅ）は、第１実施形態の把持ハンド１０を用いたシート材分離把持方法（以下、単に「把持方法」と呼ぶ）の説明図である。この図において、図１（Ｂ）は「吸着状態」、図１（Ｃ）は「しなり状態」、図１（Ｄ）は「剥がれ待ち状態」、図１（Ｅ）は「搬送状態」である。
【００３１】
図１（Ｂ）において、上述したシート材分離機能付き把持ハンド１０を、複数のシート材１が水平に積層されたスタック２の上方から下降させて最上段のシート材１の上面に複数の吸盤１６を密着させて各吸盤１６でシート材全面を吸着する。
次いで、図１（Ｃ）に示すように、上部ハンド１２を下部ハンド１４の両端部の撓み量に相当する距離（例えば５０ｍｍ程度）だけ上昇させて、最上段のシート材１の上面に複数の吸盤１６が吸着した状態で、両端支持された下部ハンド１４の両端部近傍を、これと吸盤１６で吸着された最上段のシート材１の両端部と共に、吸盤１６の吸着力とシート材１の重量により上方に弾性的に撓ませる。
次に、図１（Ｄ）に示すように、最上段のシート材１が２段目のシート材１から剥がれるのを待ち、図１（Ｅ）に示すように、把持ハンド１０を上昇及び横行させる。
【００３２】
上述した本発明の装置及び方法によれば、下部ハンド１４が、上部ハンド１２に両端支持されており、かつ少なくともその両端部近傍が吸盤１６の吸着力により弾性的に撓むように構成されているので、複数のシート材１が水平に積層されたスタック２の最上段のシート材１の上面に複数の吸盤１６を密着させて各吸盤１６でシート材全面を吸着した状態（図１（Ｂ））で上部ハンド１２を上昇させると、上部ハンドに両端支持された下部ハンド１４の両端部は上部ハンド１２と共に上昇するが、下部ハンド１４の中央部は２段目以下のシート材１の密着力により上昇できず、下部ハンド１４の両端部近傍のみが上方に撓む（図１（Ｃ））。
【００３３】
従って、下部ハンド１４の両端部近傍の撓みに追従して吸盤１６で吸着された最上段のシート材１の両端部が上方に撓み、２段目以下のシート材１は吸盤１６で吸着されていないので、シート材同士の密着力に抗して元の平面を維持するように内部応力が発生する。
この結果、吸盤１６の吸着力はシート材同士の密着力より大きいので、シート材自体の曲げ剛性により最上段のシート材１の両端部のみを２段目のシート材１から剥がすことができる。
この状態で一定時間保持することにより、シート材１の弾性により、最上段のシート材全体を２段目のシート材１から自然に剥がすことができる。なお、この際に、周知のマグネットや空気ノズルを併用して、最上段のシート材全体を２段目のシート材から積極的に剥がしてもよい。
【００３４】
従って、上記本発明の装置及び方法によれば、把持ハンド１０自体にはアクチュエータがなく、簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができる。
【００３５】
図２は、本発明の把持ハンドとその把持方法の第２実施形態図である。
図２（Ａ）は、本発明の第２実施形態の把持ハンド１０の全体側面図である。この図において、本発明の把持ハンド１０は、下部ハンド１４の両端部の内側、すなわち両端支持金具１３の内側に、複数の撓み制限部材１８を備える。
撓み制限部材１８は、吸盤１６の吸着力による下部ハンド１４の撓み量を制限し、かつ下部ハンド１４を上部ハンド１２に向けて上方に付勢する機能を有する。
撓み制限部材１８は、この例では、下端が下部ハンド１４に固定され、上部ハンド１２を貫通して延び、上端部が拡径された連結部材１８ａと、連結部材１８ａの拡径部と上部ハンド１２との間に挟持された圧縮ばね１８ｂとからなる。
【００３６】
両端支持金具１３と撓み制限部材１８の間は、上述した両端部近傍に相当する。その水平間隔は、シート材１の端部を中央よりも先に撓ませる（めくる）距離、例えばシート材の端部から吸盤１〜２個の範囲、例えば７００ｍｍ以上であるのがよい。
また、圧縮ばね１８ｂの圧縮力は、後述する図２（Ｄ）のように、最上段のシート材１が２段目のシート材１から剥がれた後、図２（Ｅ）に示すように、下部ハンド１４を上部ハンド１２に密着させ、シート材１を水平に戻すのに十分な強さに設定するのがよい。
なお、撓み制限部材１８は、この構成に限定されず、下部ハンド１４の撓み量を制限できる限りで、その他の構造であってもよい。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。
【００３７】
図２（Ｂ）〜図２（Ｅ）は、第２実施形態の把持ハンド１０を用いた把持方法の説明図である。この図において、図２（Ｂ）は「吸着状態」、図２（Ｃ）は「しなり状態」、図２（Ｄ）は「剥がれ待ち状態」、図２（Ｅ）は「搬送状態」である。
【００３８】
図２（Ｂ）において、上述した把持ハンド１０を、複数のシート材１が水平に積層されたスタック２の上方から下降させて最上段のシート材１の上面に複数の吸盤１６を密着させて各吸盤１６でシート材全面を吸着する。
次いで、図２（Ｃ）に示すように、上部ハンド１２を下部ハンド１４の両端部の撓み量に相当する距離だけ上昇させて、最上段のシート材１の上面に複数の吸盤１６が吸着した状態で、両端支持された下部ハンド１４の両端部近傍を、これと吸盤１６で吸着された最上段のシート材１の両端部と共に、吸盤１６の吸着力とシート材１の重量により上方に弾性的に撓ませる。
次に、図２（Ｄ）に示すように、最上段のシート材１が２段目のシート材１から剥がれるのを待ち、図２（Ｅ）に示すように、把持ハンド１０を上昇及び横行させる。
【００３９】
上述した本発明の装置及び方法によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、この第２実施形態では、撓み制限部材１８を備えるので、図２（Ｃ）に示すように、撓み制限部材１８の外側に位置する下部ハンド１４の両端部分を大きく撓ませ、撓み制限部材１８の内側に位置する下部ハンド１４の撓みを小さくできる。
さらにこの第２実施形態では、撓み制限部材１８の圧縮ばね１８ｂにより、図２（Ｄ）のように、最上段のシート材１が２段目のシート材１から剥がれた後、図２（Ｅ）に示すように、下部ハンド１４を上部ハンド１２に密着させ、シート材１を平面に戻すことができる。
【００４０】
図３は、本発明の把持ハンドとその把持方法の第３実施形態図である。この図において、図３（Ａ）は、本発明の第３実施形態の把持ハンド１０の全体側面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）を上部から見た、把持ハンド１０の全体平面図である。
【００４１】
この第３実施形態において、上部ハンド１２は、シート材１の長さ方向（図３（Ｂ）で左右）に延びる複数（この例で４本）の第１高剛性部材１２ａと、これと交差して連結され幅方向に延びる複数（この例で２本）の第２高剛性部材１２ｂとからなる。
【００４２】
また下部ハンド１４は、シート材１の長さ方向（図３（Ａ）で左右）に、第１高剛性部材１２ａに沿って延びる複数（この例で４本）の第３高剛性部材１４ａと、その両端に一端が固定され外方に延びる複数の低剛性板１５とからなる。低剛性板１５は、カーボンファイバなどのしなる素材であるのがよい。
低剛性板１５のしなり部分（第３高剛性部材１４ａの外側）の長さは、この例では７００ｍｍであるが、シート材１の寸法に応じて、適宜変更することができる。
【００４３】
図３（Ａ）に示すように、低剛性板１５の先端部が両端支持金具１３により第１高剛性部材１２ａの下面に支持されている。
また、撓み制限部材１８は、第１高剛性部材１２ａを貫通し、第３高剛性部材１４ａに固定されている。
また、図示しない搬送用ロボットと例えばプレス機械のような周辺装置との干渉を避けるため、ハンド取付部９をシート材１の中心からこの例では約７５０ｍｍオフセットして取り付けている。
その他の構成は、第２実施形態と同様である。
【００４４】
第３実施形態において、第１高剛性部材１２ａ、第２高剛性部材１２ｂ、及び第３高剛性部材１４ａは、ＣＦＲＰ製の角パイプ又は角材であるの好ましい。
この構成により、本発明の把持ハンド１０を軽量化することができる。
【００４５】
図４は、本発明の把持ハンドとその把持方法の第４実施形態図である。
図４（Ａ）は、本発明の第４実施形態の把持ハンド１０の全体側面図である。この例で、低剛性板１５のしなり部分（第３高剛性部材１４ａの外側）の長さは、１２００ｍｍであるが、ＴＢシート材３の寸法に応じて、適宜変更することができる。
その他の構成は、第３実施形態と同様である。
【００４６】
図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）は、第４実施形態の把持ハンド１０を用いた把持方法の説明図である。この把持方法では、ＴＢシート材３を対象とする。
ＴＢシート材３は、厚さの異なる金属板をレーザ溶接等で接合したシート材であり、中央の厚肉部分３ａと周辺の薄肉部分３ｂとからなる。ＴＢシート材３を積層したスタック４（ＴＢスタック）は、ＴＢシート材３の厚肉部分３ａ（例えば２．３ｍｍ厚）に対して薄肉部分３ｂ（例えば１．６ｍｍ厚）は、積層すると厚さの相違が累積されるため、厚肉部分３ａから下方に撓んだ状態となっている。
【００４７】
この図において、図４（Ｂ）は「第１傾斜状態」、図４（Ｃ）は「水平吸着状態」、図４（Ｄ）は「第２傾斜状態」、図４（Ｅ）は「搬送状態」である。
【００４８】
図４（Ｂ）において、把持ハンド１０を、複数のＴＢシート材３が水平に積層されたＴＢスタック４の上方から下降させて最上段のＴＢシート材３の上面に複数の吸盤１６を密着させて複数の吸盤１６でＴＢシート材３の厚肉部分３ａを吸着する。
次いで、図４（Ｃ）に示すように、ＴＢシート材の厚肉部分３ａと薄肉部分３ｂの段差を中心に所定の角度（例えば７度）厚肉部分側に回転して水平な姿勢をとり、複数の吸盤１６でＴＢシート材の厚肉部分３ａを吸着する。この工程において、ＴＢシート材の厚肉部分３ｂの一端（図で左側）は、上述した第１実施形態〜第３実施形態と同様にして、最上段のＴＢシート材の薄肉部分３ｂが２段目のＴＢシート材の薄肉部分３ｂから剥がされる。
次いで、図４（Ｄ）に示すように、把持ハンド１０をＴＢシート材の厚肉部分３ａと薄肉部分３ｂの段差を中心に所定の角度（例えば７度）反対方向の薄肉部分側に回転して、複数の吸盤１６でＴＢシート材３の他方の薄肉部分３ｂを吸着する。
次に、把持ハンド１０をＴＢシート材の厚肉部分３ａと薄肉部分３ｂの段差を中心に所定の角度（例えば７度）厚肉部分側に回転して水平な姿勢をとり、ＴＢシート材の厚肉部分３ｂの一端（図で右側）が、上述した第１実施形態〜第３実施形態と同様にして、最上段のＴＢシート材の薄肉部分３ｂが２段目のＴＢシート材の薄肉部分３ｂから剥がされるのを待って、図４（Ｅ）に示すように、把持ハンド１０を上昇及び横行させる。
【００４９】
上述した把持方法により、厚さの異なる金属板を接合したＴＢシート材３を積層したＴＢスタック４であっても、本発明の把持ハンド１０をＴＢシート材３の厚肉部分３ａと薄肉部分３ｂの段差を中心に所定の角度回転して、複数の吸盤１６でＴＢシート材３の薄肉部分３ｂを吸着することにより、ＴＢスタック３から最上段のＴＢシート材３を１枚ずつ確実に分離し把持することができる。
また、初めに把持ハンド１０でＴＢシート材の厚肉部分３ａを吸着した後、左右の薄肉部分３ｂの片側または両側の吸着を行う手順でも良い。
なお、この把持方法は、上述した第１〜第３実施形態の把持ハンド１０を用いてもよい。
【００５０】
従って、本発明の装置及び方法によれば、簡単な構造と制御で、複数のシート材が積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ確実に分離し把持することができ、コストダウンと装置の調整期間の短縮が可能となり、さらにセンサーやアクチュエータをなくすことにより、故障率を激減させることができる。
【００５１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、ワークが鉄製である場合には、真空パッド（吸盤）の代わりに電磁石を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の把持ハンドとその把持方法の第１実施形態図である。
【図２】本発明の把持ハンドとその把持方法の第２実施形態図である。
【図３】本発明の把持ハンドとその把持方法の第３実施形態図である。
【図４】本発明の把持ハンドとその把持方法の第４実施形態図である。
【図５】特許文献１の方法の模式図である。
【図６】特許文献２の方法の模式図である。
【図７】特許文献３の方法の模式図である。
【図８】特許文献４の方法の模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ シート材、２ スタック、３ ＴＢシート材、
３ａ 厚肉部分、３ｂ 薄肉部分、４ ＴＢスタック、
９ ハンド取付部、
１０ シート材分離機能付き把持ハンド（把持ハンド）、
１２ 上部ハンド、第１高剛性部材１２ａ、第２高剛性部材１２ｂ、
１３ 両端支持金具、１４ 下部ハンド、１４ａ 第３高剛性部材、
１５ 低剛性板、１６ 吸盤（バキュームカップ）、
１８ 撓み制限部材、１８ａ 連結部材、１８ｂ 圧縮ばね
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシート材が水平に積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ分離し把持するシート材分離機能付き把持ハンドであって、
搬送用ロボットのハンド取付部に取り付けられ、シート材の両端部間をカバーする水平長さを有する上部ハンドと、
該上部ハンドの下方に位置し、シート材の両端部間をカバーする水平長さを有する下部ハンドと、
下部ハンドの下面に分散して取り付けられた複数の吸盤とを備え、
前記下部ハンドは、シート材の両端部に対向する位置で、上部ハンドに両端支持されており、かつ少なくともその両端部近傍が吸盤の吸着力により弾性的に撓むように構成されている、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンド。
【請求項２】
前記両端部の内側に、吸盤の吸着力による下部ハンドの撓み量を制限し、かつ下部ハンドを上部ハンドに向けて上方に付勢する撓み制限部材を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のシート材分離機能付き把持ハンド。
【請求項３】
前記上部ハンドは、シート材の長さ方向に延びる複数の第１高剛性部材と、これと交差して連結され幅方向に延びる複数の第２高剛性部材とからなり、
前記下部ハンドは、シート材の長さ方向に、前記第１高剛性部材に沿って延びる複数の第３高剛性部材と、その両端に一端が固定され外方に延びる複数の低剛性板とからなり、
該低剛性板の先端部が第１高剛性部材に支持され、
前記撓み制限部材は、前記第１高剛性部材と第３高剛性部材の間に設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載のシート材分離機能付き把持ハンド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシート材分離機能付き把持ハンドを、 複数のシート材が水平に積層されたスタックの上方から下降させて最上段のシート材の上面に複数の吸盤を密着させて各吸盤でシート材全面を吸着し、
前記上部ハンドを上昇させて、両端支持された下部ハンドの両端部近傍を、これと吸盤で吸着された最上段のシート材の両端部と共に、吸盤の吸着力とシート材の重量により上方に弾性的に撓ませる、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンドを用いたシート材分離把持方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシート材分離機能付き把持ハンドをＴＢシート材の薄肉部分の傾斜角度にあわせた姿勢をとり、複数のＴＢシート材が水平に積層されたＴＢスタックの上方から下降させて最上段のＴＢシート材の薄肉部分に複数の吸盤を密着させて複数の吸盤でＴＢシート材の薄肉部分を吸着し、
次いで、シート材分離機能付き把持ハンドをＴＢシート材の厚肉部分と薄肉部分の段差を中心に水平になるように厚肉部分側に回転して、複数の吸盤でＴＢシート材の厚肉部分を吸着する、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンドを用いたシート材分離把持方法。
【請求項１】
複数のシート材が水平に積層されたスタックから最上段のシート材を１枚ずつ分離し把持するシート材分離機能付き把持ハンドであって、
搬送用ロボットのハンド取付部に取り付けられ、シート材の両端部間をカバーする水平長さを有する上部ハンドと、
該上部ハンドの下方に位置し、シート材の両端部間をカバーする水平長さを有する下部ハンドと、
下部ハンドの下面に分散して取り付けられた複数の吸盤とを備え、
前記下部ハンドは、シート材の両端部に対向する位置で、上部ハンドに両端支持されており、かつ少なくともその両端部近傍が吸盤の吸着力により弾性的に撓むように構成されている、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンド。
【請求項２】
前記両端部の内側に、吸盤の吸着力による下部ハンドの撓み量を制限し、かつ下部ハンドを上部ハンドに向けて上方に付勢する撓み制限部材を備える、ことを特徴とする請求項１に記載のシート材分離機能付き把持ハンド。
【請求項３】
前記上部ハンドは、シート材の長さ方向に延びる複数の第１高剛性部材と、これと交差して連結され幅方向に延びる複数の第２高剛性部材とからなり、
前記下部ハンドは、シート材の長さ方向に、前記第１高剛性部材に沿って延びる複数の第３高剛性部材と、その両端に一端が固定され外方に延びる複数の低剛性板とからなり、
該低剛性板の先端部が第１高剛性部材に支持され、
前記撓み制限部材は、前記第１高剛性部材と第３高剛性部材の間に設けられる、ことを特徴とする請求項２に記載のシート材分離機能付き把持ハンド。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシート材分離機能付き把持ハンドを、 複数のシート材が水平に積層されたスタックの上方から下降させて最上段のシート材の上面に複数の吸盤を密着させて各吸盤でシート材全面を吸着し、
前記上部ハンドを上昇させて、両端支持された下部ハンドの両端部近傍を、これと吸盤で吸着された最上段のシート材の両端部と共に、吸盤の吸着力とシート材の重量により上方に弾性的に撓ませる、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンドを用いたシート材分離把持方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシート材分離機能付き把持ハンドをＴＢシート材の薄肉部分の傾斜角度にあわせた姿勢をとり、複数のＴＢシート材が水平に積層されたＴＢスタックの上方から下降させて最上段のＴＢシート材の薄肉部分に複数の吸盤を密着させて複数の吸盤でＴＢシート材の薄肉部分を吸着し、
次いで、シート材分離機能付き把持ハンドをＴＢシート材の厚肉部分と薄肉部分の段差を中心に水平になるように厚肉部分側に回転して、複数の吸盤でＴＢシート材の厚肉部分を吸着する、ことを特徴とするシート材分離機能付き把持ハンドを用いたシート材分離把持方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−３０７１１（Ｐ２０１０−３０７１１Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９２５９１（Ｐ２００８−１９２５９１）
【出願日】平成２０年７月２５日（２００８．７．２５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２５日（２００８．７．２５）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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