JP2006181682A - 吸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空圧を正確に計測できるようにする。
【解決手段】 基体２１に流体を噴出する噴出ノズル２３を設け、この噴出ノズル２３から噴出された流体を、コアンダ効果を利用して基体あるいは被吸着物体に沿ってガイドする一方、この流体の流れによって、ベルヌーイの定理による真空層を生じさせる吸着装置を前提にする。そして、流体の流出経路から外れた箇所に、真空圧検出ポート２９を設けるとともに、この真空圧検出ポート２９に真空圧計測器３０を接続している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ベルヌーイの定理を利用して負圧を発生させる吸着装置に関する。

従来から図２に示す装置が知られている。この装置は、平面円形の基体１の中央に、その中央に向かって徐々に深くなる凹部２を形成するとともに、この凹部２の中心部分に噴出ノズル３を設けている。この噴出ノズル３には複数の噴出口３ａを設けているが、このように複数の噴出口３ａを設けたのは、噴出口３ａから噴出されたエアやガス等の圧力流体が、凹部２の斜面２ａに対してできるだけ均等に当たるようにするためである。

上記のようにした噴出口３ａは、そこから噴出される上記圧力流体の噴出方向が、凹部２の斜面２ａに対して、９０度以上、１８０度未満の角度αを保つようにしている。噴出口３ａから噴出される圧力流体の噴出方向の角度αを、上記のように９０度以上、１８０度未満に保ったのは、噴出ノズル３から噴出されたエアやガス等の圧力流体が、コアンダ効果によって斜面２ａに沿って流れやすくするためである。また、上記凹部２の周囲外側には水平面４を設け、上記斜面２ａに沿って流れた流体を、同じくコアンダ効果によって水平面４に沿って外側に流出するようにしている。

さらに、上記噴出ノズル３には、噴出口３ａに連通する接続口３ｂを設けているが、この接続口３ｂは、凹部２とは反対側である基体１の表面に開口させるとともに、そこに供給ライン５を接続している。そして、この供給ライン５を介して、噴出ノズル３と、エアやガス等の流体を供給する供給源６とを接続している。このようにした供給ライン５には減圧弁７を設けるとともに、この減圧弁７の下流側に圧力計８を接続している。
また、上記基体１の水平面４に対応する位置に真空圧検出ポート９を形成するとともに、この検出ポート９に真空圧計測器１０を接続している。そして、この真空圧計測器１０で検出した真空圧（負圧）の大きさによって吸着力の大きさを判定できるようにしている。

上記のようにした装置を用いて、被吸着物体１１を保持する場合について説明する。被吸着物体１１を保持するときには、図２に示すように基体１を被吸着物体１１に近接させた状態で、供給源６から流体を供給する。供給源６から供給された流体は、減圧弁７で減圧されて噴出ノズル３に供給されるとともに、その噴出口３ａから凹部２の斜面２ａに向かって勢いよく噴出される。

噴出口３ａから勢いよく噴出された流体は、凹部２の斜面２ａに当たるとともに、コアンダ効果によって矢印ａ1で示すようにその斜面２ａに沿って流れる。そして、斜面２ａに沿って流れた流体は、そのまま水平面４に沿って基体１の外側から流出することになる。
上記のように基体１に設けた斜面２ａおよび水平面４に沿って流体が流れると、ベルヌーイの定理がはたらいて、流体の流れに対応した負圧が発生し、その流れと被吸着物体１１との間に真空層ａ２が生じる。

上記のようにして基体１と被吸着物体１１との間に、ベルヌーイの定理による真空層ａ２が発生すると、その真空層ａ２の負圧によって被吸着物体１１が基体１に保持される。ただし、このとき被吸着物体１１は基体１に対して非接触の状態に保たれる。そして、このときの吸着力は、上記真空圧計測器１０で計測された負圧の大きさで判定する。すなわち、その負圧が設定値以上になったとき、当該被吸着物体１１を搬送可能と判定するようにしている。
なお、上記の従来の装置は、実際に販売されているもので、特許調査は特にしていない。

上記のようにした従来の装置では、真空圧計測器１０が正確な圧力を検出できないという問題があったが、その理由は次の通りである。すなわち、上記従来の装置では、真空圧検出ポート９を基体１の水平面４側に開口させている。ところが、この水平面４の部分には、噴出ノズル３からの流体が流れているので、その部分は負圧になっているとは限らず、場合によっては正圧になっていることもある。しかし、上記真空圧計測器１０で計測したいのは、上記正圧域ではなく、図２に示す真空層ａ2の圧力である。したがって、上記のように水平面4が正圧になっているときには、本当に計りたい真空層ａ2の圧力を正確に計測できないという問題があった。
そして、上記のように真空層ａ２の圧力を正確に計れないために、真空度が低い段階で、被吸着物体１１を搬送してしまうことがあったが、そのような場合には、搬送途中で被吸着物体１１を落としてしまうという問題が発生する。
この発明の目的は、真空度を正確に計測できるようにして、真空度が低い段階で被吸着物体を搬送しないようにした吸着装置を提供することである。

この発明は、基体に流体を噴出する噴出ノズルを設け、ベルヌーイの定理を利用し、上記噴出ノズルから噴出された流体の流れによって、真空層を生じさせる吸着装置を前提にする。
上記の装置を前提にしつつ、第１の発明は、流体の流出経路から外れた箇所に、真空圧検出ポートを設けるとともに、この真空圧検出ポートに真空圧計測器を接続した点に特徴を有する。なお、第１の発明において、噴出ノズルから噴出される流体の噴出方向は問わない。

第２の発明は、基体に設けた噴出ノズルが、基体の外方に向かって流体を噴出する構成にするとともに、真空圧検出ポートは、噴出ノズルよりも基体の中心よりに設けた点に特徴を有する。

第１の発明によれば、真空圧検出ポートを流体の流出経路から外れたところに設けたので、真空圧検出ポートは真空層に開口することになる。このように真空圧検出ポートが真空層に開口しているので、真空圧計測器はその時々の真空圧（負圧）を正確に計測できるようになる。したがって、当該装置の吸着力を正確に把握した上で、目的の被吸着物体を搬送することができる。また、搬送途中で被吸着物体を落としてしまうようなこともなくなる。

第２の発明によれば、噴出ノズルから噴出される流体を基体の外方に導くとともに、真空圧検出ポートを基体の中心部分に設けたので、吸着力を発揮する真空度をより正確に計測することができる。

図１に示した第１実施形態は、平面円形の基体２１には、その中央に向かって徐々に深くなる凹部２２を形成するとともに、上記基体２１の中心部分に噴出ノズル２３を設けている。この噴出ノズル２３には複数の噴出口２３ａを設けているが、このように複数の噴出口２３ａを設けたのは、噴出口２３ａから噴出されたエアやガス等の圧力流体が、凹部２２の斜面２２ａに対してできるだけ均等に当たるようにするためである。

上記のようにした噴出口２３ａは、そこから噴出される圧力流体の噴出方向が、凹部２２の斜面２２ａに対して、９０度以上、１８０度未満の角度αを保つようにしている。噴出口２３ａから噴出される圧力流体の噴出方向の角度αを、上記のように９０度以上、１８０度未満に保ったのは、噴出口２３ａから噴出されたエアやガス等の圧力流体が、コアンダ効果によって斜面２２ａに沿って流れやすくするためである。また、上記凹部２２の外周には水平面２４を設け、上記斜面２２ａに沿って流れた流体を、同じくコアンダ効果によって水平面２４に沿って外側に流出させるようにしている。

なお、この実施形態では、上記斜面２２ａと水平面２４との間の角度βを、上記角度αと同様に、９０度以上、１８０度未満に設定している。このように角度βを設定しているのは、圧力流体が斜面２２ａから水平面２４に移行する際にもコアンダ効果が十分に発揮されるようにするためである。

また、上記噴出ノズル２３には、噴出口２３ａと同数の接続口２３ｂを設け、それぞれの接続口２３ｂをそれに対応した噴出口２３ａに接続している。そして、接続口２３ｂは、噴出ノズル２３の周囲に一定の間隔を保って設けるとともに、図１からも明らかなように、軸線に対して平行にしている。これに対して、噴出口２３ａは、接続口２３ｂに対して直角にして外方に向けている。したがって、この噴出口２３ａから噴出される流体は、基体２１の外方に導かれることになる。

上記のようにした接続口２３ｂは、凹部２２とは反対側である基体２１の表面に開口させるとともに、そこに供給ライン２５を接続している。そして、この供給ライン２５を介して、噴出ノズル２３と、エアやガス等の流体を供給する供給源２６とを接続している。このようにした供給ライン２５には減圧弁２７を設けるとともに、この減圧弁２７の下流側に圧力計２８を接続している。

そして、上記噴出ノズル２３の中心部分には、真空圧検出ポート２９を設けるとともに、この真空圧検出ポート２９には真空圧計測器３０を接続している。このように真空圧検出ポート２９は、噴出ノズル２３の中心部分に設けるとともに、この噴出ノズル２３の噴出口２３ａから噴出される流体が、上記したように基体２１の外方に導かれるので、真空圧検出ポート２９が開口する箇所は、噴出ノズル２３からの流体の流出経路から外れた位置になる。

上記のようにした装置を用いて、被吸着物体３２を保持する場合について説明する。被吸着物体３２を保持するときには、基体２１を被吸着物体３２に接近させる。そして、供給源２６から圧力流体を供給すると、その流体は、減圧弁２７で減圧されて噴出ノズル２３に供給されるとともに、その噴出口２３ａから凹部２２の斜面２２ａに向かって勢いよく噴出される。
噴出口２３ａから勢いよく噴出された圧力流体は、図面の矢印ａ1 で示すように、凹部２２の斜面２２ａに当たるとともに、コアンダ効果によってその斜面２２ａおよび水平面２４からなるガイド面に沿って流れる。

上記のように基体２１に設けた斜面２２ａおよび水平面２４に沿って流体が流れると、その流体の流れに対応して真空層ａ２が発生するが、その原理は従来と同様にベルヌーイの定理による。
上記のようにして真空層ａ２が発生すると、その負圧の作用で被吸着物体３２が吸い寄せられ、非接触の状態で吸着される。

また、噴出ノズル２３の噴出口２３ａよりも内側、言い換えると流体の流出経路から外れた位置に真空圧検出ポート２９を設けているので、真空圧検出ポート２９に接続した真空圧計測器３０で真空圧を正確に計測することができる。なぜなら、流体の流出経路から外れた位置に真空圧検出ポート２９を設けているので、非吸着物体３２が吸着されたとき、常に負圧が保たれているからである。なお、この発明においては、上記真空検出ポート２９が流体の流出経路から外れた箇所に、真空圧検出ポート２９が設けられればよく、必ずしも、上記噴出口２３ａの内側に設ける必要はない。例えば、上記流体の流出経路間に真空圧検出ポート２９を設けてもよい。

そして、真空圧計測器３０は基体２１と被吸着物体３２との間の真空圧を測定するもので、その測定値が設定値以上になったとき、被吸着物体３２を吸着した基体２１を移動させることができる。
この真空圧計測器３０が検出信号だけを出力する構成にしてもよいし、真空圧計測器３０が制御系を動作させるか否かの判定信号を出力するようにしてもよい。
また、噴出ノズル２３の噴出口２３ａから噴出する圧力流体の流速を速くすればするほど、そこに発生する負圧が大きくなる。そして、圧力流体の流速を速くするためには、接続口２３ｂの断面積に対して、噴出口２３ａの断面積を小さくすればよい。

回路と一体的に示したこの発明の実施形態の断面図である。 回路と一体的に示した従来の吸着装置の断面図である。

符号の説明

２１ 基体
２３ 噴出ノズル
２９ 真空圧検出ポート
３０ 真空圧計測器
３２ 被吸着物体

Claims (2)

1. 基体に流体を噴出する噴出ノズルを設け、ベルヌーイの定理を利用し、上記噴出ノズルから噴出された流体の流れによって真空層を生じさせる吸着装置において、流体の流出経路から外れた箇所に、真空圧検出ポートを設けるとともに、この真空圧検出ポートに真空圧計測器を接続した吸着装置。
2. 基体に設けた噴出ノズルは、基体の外方に向かって流体を噴出する構成にするとともに、真空圧検出ポートは、噴出ノズルよりも基体の中心寄りに設けた請求項１記載の吸着装置。

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