JP7289972B2

JP7289972B2 - 柱状ハニカム構造体の移載方法

Info

Publication number: JP7289972B2
Application number: JP2022119721A
Authority: JP
Inventors: 爾史井原; 正人島田; 信也吉田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2017-12-13
Filing date: 2022-07-27
Publication date: 2023-06-12
Anticipated expiration: 2037-12-13
Also published as: JP2022145742A

Description

本発明は、複数の柱状ハニカム構造体を一括して移載するための移載方法に関する。

柱状ハニカム構造体は、内燃機関、ボイラー、化学反応機器、燃料電池用改質器などの触媒体に用いられる触媒用担体、排ガス中の粒子状物質（特に、ディーゼル微粒子）の捕集フィルタなどの各種用途に用いられている。この柱状ハニカム構造体は、セラミックス粉末を含む坏土を所望の形状に成形し、乾燥させてから焼成した後、加工を行うことによって一般に製造されるが、そのほとんどの工程は生産効率などの観点から自動化されている。

一方、各工程間においては、次工程で使用する準備として、柱状ハニカム構造体をパレット上又はコンベア上に移載したり、柱状ハニカム構造体を移載したパレットを積み重ねて一時的に保管したりすることがある。しかしながら、このような各工程間における柱状ハニカム構造体の移載作業については作業者の手作業に頼っているのが現状であり、生産効率が低下する原因となっていた。

また、柱状ハニカム構造体の移載装置もいくつか提案されている（例えば、特許文献１及び２）が、従来の移載装置は、柱状ハニカム構造体を１個ずつしか移載することができないため、生産効率の向上に限界があった。

特許第３８２８７２２号公報特許第５０５４８３０号公報

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、複数の柱状ハニカム構造体を一括して移載することができる柱状ハニカム構造体の移載方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、所定の構造を有する移載装置を用い、複数の柱状ハニカム構造体の第１側面を真空吸着させ、真空吸着のみで柱状ハニカム構造体を安定して把持できない場合に、複数の柱状ハニカム構造体の第１側面と対向する第２側面を支持部材で補助的に支持することにより、上記の問題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、複数の真空吸着パッドを有し、複数の柱状ハニカム構造体の第１側面を前記複数の真空吸着パッドによって真空吸着する真空吸着部材と、
真空吸着された前記複数の柱状ハニカム構造体が整列するＹ方向と垂直な２つのＸ及びＺ方向に駆動可能であり、且つ、前記複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面と対向する第２側面を支持する支持部材と
を備える移載装置を用いる前記複数の柱状ハニカム構造体の移載方法であって、
前記複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面を前記真空吸着部材によって真空吸着し、前記複数の柱状ハニカム構造体を一括移載する、柱状ハニカム構造体の移載方法である。

また、本発明は、複数の真空吸着パッドを有し、複数の柱状ハニカム構造体の第１側面を前記複数の真空吸着パッドによって真空吸着する真空吸着部材と、
真空吸着された前記複数の柱状ハニカム構造体が整列するＹ方向と垂直な２つのＸ及びＺ方向に駆動可能であり、且つ、前記複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面と対向する第２側面を支持する支持部材と
を備える移載装置を用いる前記複数の柱状ハニカム構造体の移載方法であって、
前記複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面を前記真空吸着部材によって真空吸着し、且つ、前記複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面と対向する前記第２側面を支持部材で支持しつつ、前記複数の柱状ハニカム構造体を一括移載する、柱状ハニカム構造体の移載方法である。

本発明によれば、複数の柱状ハニカム構造体を一括して移載することができる柱状ハニカム構造体の移載方法を提供することができる。

本発明に係る柱状ハニカム構造体の移載装置の一例を示す側面図である。図１における把持機構の拡大斜視図である。真空吸着パッドに柱状ハニカム構造体を真空吸着させた状態を示すＸＹ方向の部分拡大図である。真空吸着パッドの配列状態を示すＹＺ方向の部分拡大図である。高さが小さい柱状ハニカム構造体を把持した状態を示す把持機構の拡大側面図であり、（ａ）は真空吸着のみを用いた場合、（ｂ）は真空吸着と共に支持部材を用いた場合を表す。パレット上のＸＹ方向に密に配置された複数の柱状ハニカム構造体の移載手順を説明するための把持機構の拡大側面図である。

本発明の柱状ハニカム構造体の移載方法は、複数の柱状ハニカム構造体の第１側面を真空吸着し、必要に応じて、複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面と対向する第２側面を支持部材で支持しつつ、複数の柱状ハニカム構造体を一括移載する。
以下、本発明の柱状ハニカム構造体の移載方法を実施するのに好適な移載装置について図面を用いて説明するが、本発明は、これらに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を行うことができる。

図１は、本発明に係る柱状ハニカム構造体の移載装置の一例を示す側面図である。図１に示すように、柱状ハニカム構造体１０の移載装置は、複数の柱状ハニカム構造体１０を把持する把持機構１と、把持機構１に接続され、把持機構１で把持された複数の柱状ハニカム構造体１０を所定の位置に移動させるアーム２とを備えている。

図２は、図１における把持機構１の拡大斜視図である。把持機構１は、複数の真空吸着パッド３を有する真空吸着部材４と、支持部材５とを備えている。真空吸着部材４及び支持部材５は、真空吸着部材シャフト６及び支持部材シャフト７にそれぞれ取り付けられている。また、真空吸着部材シャフト６と支持部材シャフト７との間には、支持部材５をＸ方向及びＺ方向に移動させるための駆動手段が設けられている。駆動手段は、支持部材５をＸ方向及びＺ方向にそれぞれ移動させるためのＸ方向駆動手段８及びＺ方向駆動手段９を備えている。支持部材５は、Ｘ方向駆動手段８及びＺ方向駆動手段９によって、真空吸着された複数の柱状ハニカム構造体１０が整列する方向（Ｙ方向）と垂直な２つの方向（Ｘ方向及びＺ方向）に移動可能になっている。なお、Ｚ方向とは鉛直方向を意味し、Ｘ方向とは、Ｙ方向及びＺ方向に垂直な方向を意味する。

真空吸着部材４は、真空ポンプ、真空ブロアなどの真空発生器（図示していない）に接続されており、真空吸着部材４の吸着面に真空吸着パッド３が設けられている。

真空吸着パッド３の形状は、特に限定されないが、ベローズ状（蛇腹状）であることが好ましい。ベローズ状の真空吸着パッド３であれば、真空吸着時に柱状ハニカム構造体１０への衝撃を軽減することができると共に、柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａが曲面である場合にも追従して良好に真空吸着させることができる。

真空吸着パッド３の材質としては、特に限定されないが、弾性材料から形成されていることが好ましい。弾性材料としては、特に限定されないが、シリコーンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ニトリルゴム、天然ゴムなどが挙げられる。その中でもシリコーンゴム又はＥＰＤＭであれば、真空吸着パッド３の開口部が柔軟に変形するため、柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａが曲面である場合にも良好に真空吸着させることができる。また、特にＥＰＤＭであれば、真空吸着後に真空吸着パッド３の痕を柱状ハニカム構造体１０に残り難くすることができる。

真空吸着パッド３の配置方法は、特に限定されないが、Ｙ方向及びＺ方向に複数個設けられていることが好ましい。このような構成とすることにより、特許第３８２８７２２号公報に記載されているようなサイドサポータ（ガイド部材）を設けなくても、柱状ハニカム構造体１０を把持することが可能になる。また、真空吸着パッド３をＹ方向に複数個設けているため、Ｙ方向に配列された複数の柱状ハニカム構造体１０を一括して真空吸着することが可能になる。さらに、真空吸着パッド３をＺ方向に複数個設けているため、１つの柱状ハニカム構造体１０に対して複数の真空吸着パッド３を真空吸着させることができる結果、柱状ハニカム構造体１０を安定して把持することが可能になる。

ここで、真空吸着パッド３に柱状ハニカム構造体１０を真空吸着させた状態を示すＸＹ方向の部分拡大図を図３に表す。
柱状ハニカム構造体１０が円柱状である場合、真空吸着パッド３の吸着部３０の直径が大きすぎると、真空吸着パッド３に柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａを真空吸着させ難くなる。そのため、真空吸着パッド３の吸着部３０の直径は、柱状ハニカム構造体１０の円柱半径以下であることが好ましい。このような範囲に真空吸着パッド３の吸着部３０の直径を制御することにより、真空吸着パッド３を柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａに良好に真空吸着させることができる。

柱状ハニカム構造体１０は、Ｙ方向において、１個以上の真空吸着パッド３によって第１側面１１ａが真空吸着される。その一例として、Ｙ方向において、１個の真空吸着パッド３によって柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａが真空吸着されている状態を図３（ａ）、２個の真空吸着パッド３によって柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａが真空吸着されている状態を図３（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示す。
真空吸着パッド３は、Ｙ方向においてピッチ間隔Ｐで配置される場合、柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａに真空吸着する真空吸着パッド３の位置を予め制御していたとしても、真空吸着の際に最大でＰ（左右にＰ／２ずつ）の位置ずれが生じることがある。このような位置ずれが生じると、Ｙ方向に密に並んだ複数の柱状ハニカム構造体１０を真空吸着パッド３によって第１側面１１ａを真空吸着する際に、隣接する柱状ハニカム構造体１０同士が接触してしまう。

そこで、図３（ｄ）に示すように、真空吸着パッド３の列をＺ方向に複数形成し、奇数列の真空吸着パッド３と偶数列の真空吸着パッド３とが互いに半ピッチ（Ｐ／２）ずれた状態とすることが好ましい。このときのＹＺ方向における真空吸着パッド３の配列状態（Ｚ方向に２列の真空吸着パッド３を設けた場合）を図４に示す。このような構成とすることにより、ＹＺ方向に配列された真空吸着パッド３で真空吸着される柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａの位置を制御することができるため、真空吸着の際の柱状ハニカム構造体１０の位置ずれを抑制することができる。なお、Ｚ方向に多数の列が形成されている場合には、上記の半ピッチ（Ｐ／２）ずれた状態が、隣接する一部の奇数列及び偶数列に形成されていれば、柱状ハニカム構造体１０の位置ずれを十分に抑制することができる。

また、柱状ハニカム構造体１０の位置ずれは、真空吸着パッド３の吸着部３０のサイズを小さくしてＹＺ方向に配列される真空吸着パッド３の数を増大させることによっても抑制することができる。例えば、柱状ハニカム構造体１０の円柱半径が５０ｍｍ以上であれば、真空吸着パッド３の吸着部３０の直径を２０ｍｍ以下にすることにより、柱状ハニカム構造体１０の位置ずれを抑制しつつ、複数の柱状ハニカム構造体１０を一括移載することができる。

真空吸着パッド３の配列状態は、柱状ハニカム構造体１０のサイズ及び一括移載する柱状ハニカム構造体１０の数などに応じて適宜調整すればよく特に限定されないが、Ｚ方向において好ましくは２列以上、より好ましくは３列以上である。また、各列を構成する真空吸着パッド３の数は、好ましくは２０個以上、より好ましくは３０個以上である。
真空吸着部材４に設けられる真空吸着パッド３の合計数も、柱状ハニカム構造体１０のサイズ及び一括移載する柱状ハニカム構造体１０の数などに応じて適宜調整すればよく特に限定されないが、好ましくは４０個以上、より好ましくは６０個以上である。
なお、真空吸着部材４に設けられる真空吸着パッド３の数が多い場合、柱状ハニカム構造体１０の真空吸着に寄与しない真空吸着パッド３も多くなるため、このような場合には、スロットバルブなどを設け、真空吸着に寄与しない真空吸着パッド３の流量を絞ることが好ましい。

支持部材５の形状は、複数のハニカム構造体１０の第２側面１１ｂを支持し得る形状であれば特に限定されないが、棒状又は板状とすることが好ましい。このような形状であれば、支持部材５の構造を単純化することができる。
支持部材５の材質としては、特に限定されないが、真空吸着パッド３と同様に弾性材料から形成されていることが好ましい。弾性材料の例は、上述した例の他、ウレタンフォームなどを用いることができる。その中でも、支持部材５の材質はウレタンフォームであることが好ましい。支持部材５の材質がウレタンフォームであれば、柱状ハニカム構造体１０の第２側面１１ｂを良好に支持することができる。

真空吸着部材シャフト６及び支持部材シャフト７は、真空吸着部材４及び支持部材５をそれぞれ支持するために設けられている。真空吸着部材４及び支持部材５は、ナットなどの固定具によって真空吸着部材シャフト６及び支持部材シャフト７に固定されている。
Ｘ方向駆動手段８は、Ｘ方向に伸縮することによって、支持部材５をＸ方向に移動させることができる。また、Ｚ方向駆動手段９は、真空吸着部材シャフト６に沿ってＺ方向に駆動することによって、支持部材５をＺ方向に移動させることができる。なお、Ｘ方向駆動手段８及びＺ方向駆動手段９は、上記の駆動方法のものに限定されず、公知の他の駆動手段を用いることも可能である。

柱状ハニカム構造体１０の移載装置によって移載可能な柱状ハニカム構造体１０としては、特に限定されず、製造工程間の中間体、最終製品などであることができる。具体的には、成形工程と焼成工程との間の中間体、焼成工程と加工工程との間の中間体、加工工程の後の最終製品などであることができる。
柱状ハニカム構造体１０の形状としては、円柱状の他、角柱状、楕円柱状などであることができる。

一括移載する柱状ハニカム構造体１０の個数としては、真空吸着部材４などのサイズによるが、好ましくは３個以上、より好ましくは４個～１５個、さらに好ましくは５個～１０個である。上記のような個数の柱状ハニカム構造体１０を一括移載することにより、生産効率を向上させる効果が高くなる。

柱状ハニカム構造体１０の移載装置を用いて複数の柱状ハニカム構造体１０を移載する場合、まず、複数の柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａを複数の真空吸着パッド３で真空吸着することによって複数の柱状ハニカム構造体１０を一括して把持する。その後、アーム２を所定の位置に移動させることにより、複数の柱状ハニカム構造体１０を一括して移載する。複数の真空吸着パッド３による真空吸着のみによって複数の柱状ハニカム構造体１０を安定して把持することができる場合、支持部材５は使用しなくてよいが、支持部材５を常に使用することも可能である。

柱状ハニカム構造体１０は、様々な形状及び重量を有しており、場合によっては真空吸着のみで安定して把持することができないことがある。例えば、柱状ハニカム構造体１０の高さが小さい場合、柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａと接する真空吸着パッド３の数が少なくなるため、真空吸着のみで柱状ハニカム構造体１０を水平に把持することができないことがある。具体的には、柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａと接するＺ方向の真空吸着パッド３の数が１個又は２個の場合には、真空吸着のみで柱状ハニカム構造体１０を水平に把持し難い。このときの状態を示す把持機構１の拡大側面図を図５（ａ）に示す。また、柱状ハニカム構造体１０の高さが十分に大きい場合であっても、柱状ハニカム構造体１０の直径又は重量が大きいと、１つの真空吸着パッド３あたりに要求される真空吸着力が高くなるため、同様の傾向がみられる。真空吸着による柱状ハニカム構造体１０の把持力を高めるためには、真空吸着パッド３のサイズを小さくして数を増加させたり、真空吸着力を増大させたりすることなどが考えられるが、それらを制御することには限界がある。

そこで、上記のような場合には、Ｚ方向駆動手段９をＺ方向（図の下方向）に駆動させると共に、Ｘ方向駆動手段８をＸ方向（図の左方向）に駆動させて、複数の柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａと対向する第２側面１１ｂを支持部材５で支持することにより、真空吸着による把持力の不足を支持部材５で補う。このときの状態を示す把持機構１の拡大側面図を図５（ｂ）に示す。このようにして、複数の柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａを真空吸着しつつ、複数の柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａと対向する第２側面１１ｂを支持部材５で支持することにより、複数の柱状ハニカム構造体１０を安定して一括把持し、移載することができる。

上記のような特徴を有する柱状ハニカム構造体１０の移載装置は、パレット上に配置された複数の柱状ハニカム構造体１０を移載することができる。特に、柱状ハニカム構造体１０の移載装置は、パレット上のＸ方向及びＹ方向に密に配置された複数の柱状ハニカム構造体１０を移載するのに適している。
ここで、パレット２０上のＸＹ方向に密に配置された複数の柱状ハニカム構造体１０の移載手順を説明するための把持機構１の拡大側面図を図６に示す。このような状態で配置された複数の柱状ハニカム構造体１０を移載する場合、まず、複数の柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａを複数の真空吸着パッド３で真空吸着する（工程（ａ）及び（ｂ））。このとき、真空吸着のみで複数の柱状ハニカム構造体１０を安定して把持することが可能な場合には、この状態で移載を行う。また、支持部材５をＺ方向上方に配置させておくことにより、支持部材５が邪魔にならないため、移載箇所（例えば、パレット２０上、コンベア上など）に片側から複数のハニカム構造体１０を順次移載することができる。これにより、例えば、移載箇所がパレット２０上であれば、移載箇所でも複数の柱状ハニカム構造体１０をＸ方向及びＹ方向に密に配置することができるため、移載スペースを低減（例えば、パレット２０の数を低減）することが可能になる。

他方、真空吸着のみで複数の柱状ハニカム構造体１０を安定して把持することができない場合には、複数の柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａを真空吸着させた状態で牽引するか又は持ち上げてＸ方向（図の左方向）に複数の柱状ハニカム構造体１０を移動させ、Ｘ方向に隣接する複数の柱状ハニカム構造体１０の間隔を増大させる（工程（ｃ））。その後、Ｚ方向駆動手段９をＺ方向（図の下方向）に駆動させると共に、Ｘ方向駆動手段８をＸ方向（図の左方向）に駆動させることにより、複数の柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａと対向する第２側面１１ｂを支持部材５で支持して把持した後、移載を行う。（工程（ｄ）及び（ｅ））。このような手順で移載を行うことにより、パレット２０上のＸ方向及びＹ方向に密に配置された複数の柱状ハニカム構造体１０を一括して移載することが可能になる。
なお、複数の柱状ハニカム構造体１０の第１側面１１ａを真空吸着させた状態で持ち上げることが可能であれば、工程（ｃ）を省略し、複数の柱状ハニカム構造体１０の持ち上げと共に工程（ｄ）及び（ｅ）を行ってもよい。このような手順で移載を行うことにより、移載作業の効率化を図ることができる。

以上のように、上記の柱状ハニカム構造体１０の移載方法によれば、複数の柱状ハニカム構造体１０を一括移載することができるため、生産効率を向上させることができる。

１把持機構
２アーム
３真空吸着パッド
４真空吸着部材
５支持部材
６真空吸着部材シャフト
７支持部材シャフト
８Ｘ方向駆動手段
９Ｚ方向駆動手段
１０ハニカム構造体
１１ａ第１側面
１１ｂ第２側面
２０パレット
３０吸着部

Claims

複数の真空吸着パッドを有し、複数の柱状ハニカム構造体の第１側面を前記複数の真空吸着パッドによって真空吸着する真空吸着部材と、
真空吸着された前記複数の柱状ハニカム構造体が整列するＹ方向と垂直な２つのＸ及びＺ方向に駆動可能であり、且つ、前記複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面と対向する第２側面を支持する支持部材と
を備える移載装置を用いる前記複数の柱状ハニカム構造体の移載方法であって、
前記複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面を前記真空吸着部材によって真空吸着し、前記複数の柱状ハニカム構造体を一括移載する、柱状ハニカム構造体の移載方法。
複数の真空吸着パッドを有し、複数の柱状ハニカム構造体の第１側面を前記複数の真空吸着パッドによって真空吸着する真空吸着部材と、
真空吸着された前記複数の柱状ハニカム構造体が整列するＹ方向と垂直な２つのＸ及びＺ方向に駆動可能であり、且つ、前記複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面と対向する第２側面を支持する支持部材と
を備える移載装置を用いる前記複数の柱状ハニカム構造体の移載方法であって、
前記複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面を前記真空吸着部材によって真空吸着し、且つ、前記複数の柱状ハニカム構造体の前記第１側面と対向する前記第２側面を支持部材で支持しつつ、前記複数の柱状ハニカム構造体を一括移載する、柱状ハニカム構造体の移載方法。
前記柱状ハニカム構造体が円柱状である、請求項１又は２に記載の柱状ハニカム構造体の移載方法。
前記複数の真空吸着パッドは、前記Ｙ方向及び鉛直方向である前記Ｚ方向に複数個設けられている、請求項１～３のいずれか一項に記載の柱状ハニカム構造体の移載方法。
前記複数の真空吸着パッドの列が、鉛直方向である前記Ｚ方向に複数形成されており、奇数列の真空吸着パッドと偶数列の真空吸着パッドとが互いに半ピッチずれている、請求項１～４のいずれか一項に記載の柱状ハニカム構造体の移載方法。
前記複数の真空吸着パットは、吸着部の直径が２０ｍｍ以下である、請求項１～５のいずれか一項に記載の柱状ハニカム構造体の移載方法。
前記真空吸着パッドがシリコーンゴム又はエチレンプロピレンジエンゴム製である、請求項１～６のいずれか一項に記載の柱状ハニカム構造体の移載方法。
前記支持部材が棒状又は板状である、請求項１～７のいずれか一項に記載の柱状ハニカム構造体の移載方法。