JP2006153226A

JP2006153226A - エアベアリング装置

Info

Publication number: JP2006153226A
Application number: JP2004348038A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Ishikawa; 信彦石川
Original assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2004-12-01
Publication date: 2006-06-15
Anticipated expiration: 2024-12-01
Also published as: JP4049152B2

Abstract

【課題】初動時のジャッキアップを不要とし搬送時のバランスを良好に保つことにある。
【解決手段】搬送領域部１の上面にエアを吹き付け、搬送領域部の上面との間にエアの流れによる膜を形成することで、浮上力と吸着力を得るものであり、搬送領域部の上面に対向する下面が開口し上面が上部壁３ａにより閉塞されたシリンダ３と、下面が搬送領域部の上面に対向するようにシリンダ内部に上下スライド自在に収容され、シリンダの上部壁との間に内圧室１１を形成する加圧盤７と、内圧室に加圧エアを導入する加圧エア導入通路４と、加圧盤に形成され、内圧室に導入された加圧エアを搬送領域部の上面に向けて吹き出すことで、加圧盤の下面と搬送領域部の上面との間に前記エアの流れによる膜を形成する吹出孔８と、内圧室への加圧エアの導入前に、加圧盤を、搬送領域部の上面との間に所定の隙間を確保し得る上方位置に付勢する付勢手段とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、物品を水平搬送するのに適したエアベアリング装置に関する。

例えば、物品を水平移動するのにエアベアリング装置が利用されることがある。
エアベアリング装置は、搬送領域部の上面にエアを吹き付けて、搬送領域部の上面との間にエアの流れによる膜を形成することで、荷重を支えるための浮上力を得るものであり、例えば、従来のエアベアリング装置は、図５に示すような構造をなしている。

図５において、１０１は平坦な上面を有する搬送領域部、１０２は直接または搬送台（図示略）を介して搬送すべき物品を載せる取付台であり、取付台１０２の下面に加圧盤１０３が装備されている。加圧盤１０３は、下面が搬送領域部１０１の上面に対向するように装備されており、この加圧盤１０３には、搬送領域部１０１の上面に向けて加圧エアを吹き付ける吹付孔１０４が設けられている。そして、この吹付孔１０４から加圧エアを搬送領域部１０１の上面に吹き付けて、搬送領域部１０１の上面との間にエアの流れによる膜を形成することにより、荷重を支えるための浮上力が得られるようになっている。

図５の（ａ）は加圧エアを導入する前の状態、（ｂ）は加圧エアを導入するために取付台１０２を僅かにジャッキアップ（矢印Ａでその操作を示す）している状態を示している。浮上力を得るには、加圧盤１０３の下面と搬送領域部１０１の上面との間に、エアの流れによる膜を作らなければならず、この膜を作るには、加圧盤１０３の下面と搬送領域部１０１の上面との間にエアの流れる隙間Ｈを確保しなくてはならない。上記ジャッキアップは、その初期の隙間Ｈを確保するために行っている。

即ち、（ａ）に示すように、加圧盤１０３の下面が搬送領域部１０１の上面に密着している状態で初動エアを導入しても、圧力の作用するのは吹出孔１０４の面積部分だけであり、必要な浮上力を得ることはできない。そこでジャッキアップにより、浮上に必要なエア圧の作用する面積を確保しているのである。

いったんジャッキアップで確保した隙間Ｈに加圧エアが流れると、加圧エアによる浮上力が働くので、隙間が維持されてエアが流れ続ける。微小な隙間をエアが高速で流れると、加圧盤１０３と搬送領域部１０１の間に浮上力とは反対向きの吸着力が作用する現象が生じ、やがて浮上力と吸着力がバランスする微小な隙間を保った状態で加圧盤１０３が安定支持される。

図６は、加圧盤１０３の下面に広面積の凹部１０６を設け、初動エア導入時点において、搬送領域部１０１上の広い面積に内圧を作用させて必要なだけの浮上力を発生させるようにした、別の従来のエアベアリング装置の例を示している。

ところで、図５に示したエアベアリング装置は、初動時に取付台１０２のジャッキアップが必要であるため、余計な設備や面倒な操作が必要であるという問題を有していた。

また、図６に示したエアベアリング装置は、加圧盤１０３の下面と搬送領域部１０１の上面との間に凹部１０６が存在するので、微小な隙間に高速でエアが流れることにより発生する吸着力を期待することはできず、従って、浮上力は得られるものの、加圧盤１０３と搬送領域部１０１の隙間が安定しにくく、バランスを崩しやすいという問題があった。バランスを保つためには、加圧盤１０３や搬送領域部１０１を精密に加工する必要がある上、エアを全周にわたって均一に加圧盤１０３の外に逃がす必要があるが、現実的には非常に困難であり、バランスを良好に保つのは難しかった。

本発明は、上記事情を考慮し、初動時のジャッキアップが不要であると共に、加圧盤のバランスをきわめて良好に保ちながら、物品の搬送に供することのできるエアベアリング装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明のエアベアリング装置は、搬送領域部の上面にエアを吹き付け、搬送領域部の上面との間にエアの流れによる膜を形成することで、浮上力と吸着力を得るエアベアリング装置であって、上端部が上壁部によって閉塞されて下方に開口し、下端面が前記搬送領域部の上面に対向する状態におかれることになるシリンダと、下面が前記搬送領域部の上面に対向するように前記シリンダ内部に上下スライド自在に収容され、シリンダの上部壁との間に内圧室を形成する加圧盤と、前記内圧室に加圧エアを導入する加圧エア導入通路と、前記加圧盤に形成され、前記内圧室に導入された加圧エアを前記搬送領域部の上面に向けて吹き出すことで、加圧盤の下面と搬送領域部の上面との間に前記エアの流れによる膜を形成する吹出孔と、前記内圧室へ加圧エアを導入していない状態において、前記加圧盤を、前記搬送領域部の上面との間に所定の隙間を確保し得る上方位置に付勢する付勢手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記シリンダの下端面に、シリンダ内外を連通する溝を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記シリンダと加圧盤との間に、シリンダに対する加圧盤の上下スライド範囲を規制する規制手段を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明のエアベアリング装置においては、加圧エア導入前、加圧盤は付勢手段によって上方位置にあるので、シリンダの下端面が搬送領域部の上面に載っている。その状態においては、加圧盤と搬送領域部との間に所定の隙間が確保されている。この状態において、加圧エアを内圧室に導入すると、エアが吹出孔から加圧盤の下側の前記隙間に流れ、同隙間の内圧が上昇するので、シリンダ及び加圧盤が上方に移動し、シリンダの下端からエアが外に流れ出ると共に、内圧室の圧力により、加圧盤が付勢手段に抗して下方に押し下げられる。その際、加圧盤の吹出孔から吹き出されるエアは、加圧盤と搬送領域部との間の微小な隙間に沿って高速で流れることでエアの膜を形成し、微小な隙間をエアが高速で流れることにより、加圧盤と搬送領域部との間に浮上力と共に非接触の吸着力を発生する。

従って、浮上力と吸着力の作用によって、加圧盤を微小振動を吸収し得る安定した浮上状態に維持することができ、シリンダに乗せた物品をバランスよく移送することが可能となる。この場合、加圧エアの供給操作のみで、浮上力と吸着力を発生するエアベアリング機能を発揮できるので、初動エアを吹き出す際のジャッキアップが不要になり、構成及び操作の単純化により、設備コストや運転コストがかからなくなる。また、浮上力を加圧盤と搬送領域部との対向面に広く働かせることができるので、エアの逃がし方向に特別な制限を受けにくくなる。

請求項２の発明によれば、シリンダの下端面に、シリンダ内外を連通する溝を設けたので、加圧エアを内圧室に導入すれば、即座に、加圧盤と搬送領域部との間に膜状のエアの流れが生じることになる。従って、浮上時にシリンダがバランスを崩すこともない。また、そのシリンダのバランスを取るために、シリンダの下端面の加工精度をそう高くする必要もなくなる。なお、上記溝は、シリンダの下端面の周方向に略等しい間隔で複数設けることが好ましい。

請求項３の発明によれば、シリンダと加圧盤との間に加圧盤の上下スライド範囲を規制する規制手段を設けたので、無用に加圧盤が動くことを防げる。例えば、加圧盤がシリンダから下方に抜け出してしまうのを防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は第１実施形態のエアベアリング装置の概略構成図で、（ａ）は加圧エア導入前及び加圧エア導入初期の状態を示す断面図、（ｂ）は加圧エアの導入により浮上力と吸着力を得ている状態を示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＩｃ−Ｉｃ矢視図である。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、このエアベアリング装置は、平面状の広がりを有する搬送領域部１の平坦な上面にエアを吹き付け、搬送領域部１の上面との間にエアの流れによる膜を形成することで浮上力と吸着力を得るものであり、シリンダ３と、加圧盤７とを備えている。シリンダ３は、円筒状の外周壁の上端部が上壁部３ａによって閉塞されていると共に下端部が開口し、下端面が搬送領域部１の上面に対向する状態におかれるようになっており、移動すべき物品を載せる取付台２の下側に固定されている。加圧盤７は、円板状に形成されたものであり、平坦な下面が搬送領域部１の上面に平行に対向するようにシリンダ３内部に上下スライド自在に収容され、シリンダ３の上部壁３ａとの間に内圧室１１を形成するようになっている。

シリンダ３の上部壁３ａの中心部には、内圧室１１に加圧エアを導入するための加圧エア導入通路４が設けられ、加圧盤７の中心部には、内圧室１１に導入された加圧エアを搬送領域部１の上面に向けて吹き出すことで、加圧盤７の下面と搬送領域部１の上面との間にエアの流れによる膜を形成する吹出孔８が設けられている。

また、シリンダ３と加圧盤７との間には、内圧室１１へ加圧エアを導入していない状態において、加圧盤７を、搬送領域部１の上面との間に所定の隙間１２を確保し得る上方位置に付勢する図示しないバネ（付勢手段）が設けられると共に、シリンダ３の内周と加圧盤７の外周との間には、シリンダ３に対する加圧盤７の上下スライド範囲を規制する溝９ａと突起９ｂよりなる規制手段９が設けられている。なお、この例では、溝９ａがシリンダ３の内周面に設けられ、突起９ｂが加圧盤７の外周面に設けられている。また、シリンダ３の下端面には、（ｃ）に示すように、周方向に略等しい間隔でシリンダ３の内外を連通する複数の溝１０が設けられている。各溝１０は、シリンダ３の円形断面の中心から放射方向に延在すべく形成されている。

次に作用を述べる。
このエアベアリング装置においては、加圧エア導入前、（ａ）に示すように、加圧盤７はバネの付勢作用により上方位置にあるので、シリンダ３の下端面が搬送領域部１の上面に載っている。その状態においては、加圧盤７の下面と搬送領域部１の上面との間に所定の隙間１２が確保されている。

この状態において、図中矢印のように加圧エアが内圧室１１に導入されると、エアが吹出孔８から加圧盤７の下側の前記隙間１２に流れ、同隙間１２の内圧の上昇により、シリンダ３の下端の溝１０からエアが外に流れ出る。そのようにエアが流れると、加圧盤７の上面側と下面側の圧力差が生じ、その圧力差により、加圧盤７がバネに抗して下方に押し下げられ、前記隙間１２が小さくなる。この隙間１２が小さくなって流れが絞られることにより内圧室１２の内圧が高まると、（ｂ）に示すように、その内圧によりシリンダ３が持ち上げられ、シリンダ３と一体化された取付台２と共に、その上の載った物品が持ち上げられる。その際、加圧盤７の吹出孔８から吹き出されるエアは、微小な隙間１２に沿って加圧盤７の半径方向に高速で流れることでエアの膜を形成し、微小な隙間１２をエアが高速で流れることにより、加圧盤７と搬送領域部１との間に浮上力と共に非接触の吸着力が発生する。

従って、浮上力と吸着力の作用によって、加圧盤７を微小振動を吸収し得る安定した浮上状態に維持することができ、物品をバランスよく移送することが可能となる。この場合、加圧エアを導入する操作のみで、浮上力と吸着力を発生するエアベアリング機能を発揮できるので、従来のように初動エアを吹き出す際のジャッキアップが不要になり、構成及び操作の単純化により、設備コストや運転コストがかからなくなる。また、浮上力を加圧盤７と搬送領域部１との対向面に広く働かせることができるので、エアの逃がし方向に特別な制限を受けにくくなる。

また、シリンダ３の下端面に、周方向に略等しい間隔でシリンダ３内外を連通する複数の溝１０を設けているので、初動時に導入された加圧エアを、安定した姿勢のままシリンダ３の下端から流出させることができる。従って、浮上時等にシリンダ３がバランスを崩すこともない。しかも、シリンダ７のバランスを取るために、シリンダ３の下端面の加工精度をそう高くする必要もなくなり、コスト減に貢献することもできる。また、シリンダ３と加圧盤７との間に、加圧盤７の上下スライド範囲を規制する規制手段９を設けているので、無用に加圧盤７が動くことを防止することができる。例えば、加圧盤７がシリンダ３の下端から抜け出してしまうのを防止することができる。

図２は第２実施形態のエアベアリング装置の概略構成図で、（ａ）は加圧エア導入前及び加圧エア導入初期の状態を示す断面図、（ｂ）は加圧エアの導入により浮上力と吸着力を得ている状態を示す断面図である。

前記第１実施形態では、初動時に吹出孔８から加圧盤７の下面の隙間１２に吹き出したエアを、シリンダ３の下端からシリンダ３の外側へ排出する場合を示したが、この第２実施形態では、初動時及び搬送時に吹出孔８から加圧盤７の下面の隙間１２に吹き出したエアを、シリンダ３の内側に確保した通路２１を通して回収するようにしている。通路２１を介して回収されたエアは、取付台２の側方から図示しないホース等を介してクリーンルーム外に排出されることになっている。なお、加圧エア導入通路４は、取付部２の側方に開口する通路に接続されていると共に、当該通路を介して加圧エアを供給するホース等に接続されている。

以上のよう構成することにより、（ａ）に示すように初動時において、クリーンな環境に、エアが排出されるのを防止することができる。また、（ｂ）に示すように浮上した状態においても、微小な隙間１２を通って流出したエアを通路２１を介して回収することができ、クリーンな環境を維持することができる。

図３は第３実施形態のエアベアリング装置の概略構成図で、（ａ）は加圧エア導入前及び加圧エア導入初期の状態を示す断面図、（ｂ）は加圧エアの導入により浮上力と吸着力を得ている状態を示す断面図である。

この実施形態では、シリンダ３の外側を囲むようにスカート状のカバー３３をシリンダ３に一体に設け、そのカバー３３とシリンダ３との間を、加圧盤７と搬送領域部１との間から流出したエアを回収する通路３１として構成している。通路３１に回収したエアは、取付台２の上側に設けた回収用通路３５を介して回収するようにしている。回収用通路３５は、クリーンルームの外まで延在すべく設けられた図示しないホース等に接続されるようになっている。

なお、回収用通路３５はどこに設けてもよく、例えば取付台２の側方に配置してもよい。
また、回収用通路３５を、図４の第４実施形態のエアベアリング装置のように、カバー３３に設けてもよい。

一方、上記各実施の形態においては、搬送領域部１として、平面状の広がりを有するものを示したが、この搬送領域部としては、搬送方向を限定すべく延在する平坦な上面を有するレール状のものであってもよい。

本発明の第１実施形態として示したエアベアリング装置の概略構成図で、（ａ）は加圧エア導入前及び加圧エア導入初期の状態を示す断面図、（ｂ）は加圧エアの導入により浮上力と吸着力を得ている状態を示す断面図、（ｃ）は（ａ）のＩｃ−Ｉｃ矢視図である。本発明の第２実施形態として示したエアベアリング装置の概略構成図で、（ａ）は加圧エア導入前及び加圧エア導入初期の状態を示す断面図、（ｂ）は加圧エアの導入により浮上力と吸着力を得ている状態を示す断面図である。本発明の第３実施形態として示したエアベアリング装置の概略構成図で、（ａ）は加圧エア導入前及び加圧エア導入初期の状態を示す断面図、（ｂ）は加圧エアの導入により浮上力と吸着力を得ている状態を示す断面図である。本発明の第４実施形態として示したエアベアリング装置の概略構成図で、（ａ）は加圧エア導入前及び加圧エア導入初期の状態を示す断面図、（ｂ）は加圧エアの導入により浮上力と吸着力を得ている状態を示す断面図である。従来例として示したエアベアリング装置の概略構成図で、（ａ）は加圧エア導入前の状態を示す断面図、（ｂ）は初動時の状態を示す断面図である。別の従来のエアベアリング装置の断面図である。

符号の説明

１搬送領域部
３シリンダ
４加圧エア導入通路
７加圧盤
８吹出孔
９規制手段
１０溝
１１内圧室
１２隙間

Claims

搬送領域部の上面にエアを吹き付け、搬送領域部の上面との間にエアの流れによる膜を形成することで、浮上力と吸着力を得るエアベアリング装置であって、
上端部が上壁部によって閉塞されて下方に開口し、下端面が前記搬送領域部の上面に対向する状態におかれることになるシリンダと、
下面が前記搬送領域部の上面に対向するように前記シリンダ内部に上下スライド自在に収容され、シリンダの上部壁との間に内圧室を形成する加圧盤と、
前記内圧室に加圧エアを導入する加圧エア導入通路と、
前記加圧盤に形成され、前記内圧室に導入された加圧エアを前記搬送領域部の上面に向けて吹き出すことで、加圧盤の下面と搬送領域部の上面との間に前記エアの流れによる膜を形成する吹出孔と、
前記内圧室へ加圧エアを導入していない状態において、前記加圧盤を、前記搬送領域部の上面との間に所定の隙間を確保し得る上方位置に付勢する付勢手段とを具備したことを特徴とするエアベアリング装置。
前記シリンダの下端面に、シリンダ内外を連通する溝を設けたことを特徴とする請求項１に記載のエアベアリング装置。
前記シリンダと加圧盤との間に、シリンダに対する加圧盤の上下スライド範囲を規制する規制手段を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のエアベアリング装置。