JP2011515623A - 高圧エアで駆動され、真空グリッパで把持される物体を能動的に開放するために配置される手段を有する真空発生器 - Google Patents

Abstract

真空グリッパ手段に真空を供給するように配置される真空発生器であって、チャンバ（６）が、真空発生器と結合され、且つ圧縮エアの流れ（Ｐ）の遮断の結果として、真空グリッパ手段に過剰圧力を放出するために、真空グリッパ手段との流れ接続（９）を開くためにチャンバ内に蓄積された過剰圧力によって作動されるバルブ（１５）を介して、真空グリッパ手段との流れ接続（９）がもたらされるように配置される圧縮エアによって駆動される真空発生器。チャンバ（６）は、周囲大気圧との流れ接続（１１）と、さらなる流れ接続（１１）において、周囲大気の気圧を下回るチャンバ（６）内の気圧の結果として大気との接続（１１）を開くように配置される１方向バルブ（１０）をさらに備えことを特徴とする。

Description

本発明は、圧縮エアで駆動され、且つ把持された物体が、真空発生器から供給される真空グリッパ手段から能動的に開放され得る手段を備える真空発生器に関する。より詳細には、本発明は、真空グリッパへの真空を生成するために圧縮エアによって駆動される真空発生器に言及する。ここで、チャンバは、真空発生器と結合され、圧縮エアによって作動され且つ圧縮エアの供給の停止に応じてチャンバから過剰圧力を開放するために真空グリッパとの流通路を開通させるように配置されるバルブを介して真空グリッパと流通路するように配置される。

工業生産ラインにおけるサイクル時間を減少させるために、サブ圧力（ｓｕｂ−ｐｒｅｓｓｕｒｅ）に依存する真空グリッパから物体を能動的に開放するための配置又は物体を把持及び移動するために真空を有する真空システムを設置することが知られている。実現されている多くの解決策は、制御バルブを介して、真空グリッパへ又は真空グリッパに真空を供給するラインへ圧縮エアを入れることであり、この方法で物体を真空グリッパ手段に保持する真空を遮断する。別の解決策は、制御バルブを介して、真空グリッパ又は供給ラインを大気圧と接続することであろう。

最初に言及した解決策が迅速な開放を提供するとしても、この解決策は、しかしながら、壊れやすい物体に関して、一部の用途においては乱雑に過ぎる場合がある。このような用途において、当業者は最後に言及した解決策の使用に限られるが、それは必ずしも所望の迅速な応答を提供するわけではないので、生産速度を阻害する場合がある。

本発明は、上記の問題を回避して、真空グリッパ手段によって把持される物体を迅速且つ穏やかに開放するように配置される真空発生器を提供することを目的とする。

また、本発明は、真空グリッパ手段によって把持される物体を能動的に開放するための無制限且つ迅速な空気の供給を真空発生器に提供することを目的とする。

本発明のさらに別の目的は、真空グリッパ手段において真空を遮断するために空気に対する様々な要求に適合され得る開放機能を備える真空発生器を提供することである。

こうした目的の１つ又は複数は、請求項１で特定される真空発生器で満たされる。真空発生器の有利な実施形態は、従属項で定義される。

つまり、本明細書には、上述の種類の真空発生器が開示されており、それは大気圧との流通路を備えるチャンバ、及び流通路において、周囲大気圧を下回るチャンバの空気圧に応答して大気との接続を開通するように配置される１方向バルブによって特徴付けられる。

この解決策によって、真空グリッパ手段のために生成される真空を膨張させる無制限の空気の供給が達成される。達成される技術的な効果は、バルブ制御のためにエネルギーを供給し又は真空グリッパ手段に圧縮エアを送り込む必要なしに、把持された物体の能動的な開放が常に確保されることである。

特に有利な実施形態では、チャンバが過圧エアの外部容量とチャンバとを接続するための結合部を備える。過圧エアの外部容量は、第１のチャンバを介して、好ましくは、過圧エアの容量を構築するための圧縮エアの供給と流通することが出来、同様に第１のチャンバを介して過圧エアの容量を放出するために真空グリッパ手段と流通することが出来る追加のチャンバを備える。

この実施形態は、異なる大きさの及び対応する異なる空気消費の真空グリッパ手段に対象の真空発生器を適合するための柔軟性を増加させる技術的効果を提供する。

チャンバは、真空発生器を作動させる圧縮エアの供給との流通を提供する吸気口、及び真空グリッパ手段との流通を提供する放出部と共に形成される。バルブ本体は、吸気口と放出部との間に設置され、第１のバルブ位置において圧縮エアがバルブ本体に印加される場合、吸気口を開き且つ放出部を閉じるように配置され、一方で第２のバルブ位置においてバルブ本体がその代わりにチャンバに蓄積される過剰圧力から負荷を受けている場合、吸気口を閉じ且つ放出部を開くことが好ましい。

この実施形態は、特にバルブ本体がシリンダ形状の台座において移動可能であるピストンとして形成される場合に、単純且つ気苦労のない構造をもたらす。ピストンは、第１のバルブ位置でチャンバの放出部に対向する吸気側シーリング、及び第２のバルブ位置でシリンダ状の吸気口に対向する圧力側シーリングを有する。

その吸気側の領域において、ピストンは、取り囲み及び可撓性カラーと共に形成されてもよい。カラーは、バルブの第２の位置において、すなわち１つ又は複数のチャンバの排気に応じて、チャンバ内で構築される過剰圧力の結果、台座の内周に密封して接触するように寸法が決められる。その外側において、バルブ本体は、バルブ本体の第１の位置において、すなわち１つ又は複数のチャンバ内に過剰圧力が蓄積される間、圧縮エアがチャンバに向かって前記カラーを通過するための少なくとも１つの軸路を備える。

この実施形態によって、バルブの制御用に供給されるエネルギーを必要とせずに、チャンバの中へ及びチャンバから外への２方向の流れを切り替える自己調節バルブが提供される。好ましくは、大気と流通する１方向バルブは、可撓性材料から適切に作られるフラップバルブとして形成される。

少なくとも、バルブ機能を収容するチャンバは、真空発生器に統合されてもよい。前記チャンバ、同様に適切な場合は追加のチャンバは、真空グリッパ手段が真空発生器から真空を供給される吸気ラインを介して真空グリッパ手段と流通して配置され得る。

本願は、本発明の実施形態が概略的に例示される添付の図面を参照して以下により詳細に説明される。

真空システムに実装される本発明を例示する記号空気圧回路である。 圧縮エアによって駆動される真空発生器に結合され又は備えられるバルブ配置の断面図であり、ここでバルブ本体は、バルブ配置に含まれるチャンバ内で過剰圧力の蓄積用の第１のバルブ位置に配置されている。 図２に対応する断面図であり、ここでバルブ本体は、チャンバ内に蓄積される過剰圧力の放出用の第２のバルブ位置に設置されている。 第２の位置で且つ順にバルブ本体を示す図３に対応する断面図であり、ここで蓄積された過剰圧力は完全に放出されて、チャンバは周囲大気圧に接続されている。

真空システムにおける本発明の実装の一般的な説明のために、最初に図１が参照される。図１では、ラインＰは、バルブ１を介して圧縮エアの供給源からの圧縮エア及び真空発生器３への圧縮エアのライン２の流れの方向を示す。真空発生器３は、吸気ライン４を介して、真空グリッパ手段５に真空を供給する。バルブ１は、開通及び閉鎖位置を切り替えることが可能であり、また圧縮エアの容量を比例制御するために調節可能であってもよく、さらにそれ自体が周知である制御手段及び圧力センサと結び付けられてもよい。

制限として概略的に例示される図１において、真空発生器３は、一般的に排気装置として実現される。真空グリッパ手段５は、吸着カップとして、又は真空発生器３から一般には供給される１組の吸着カップとして実現されてもよい。

真空グリッパ手段５からの物体の迅速な開放を考慮して、システムは、バルブ１の閉鎖に応じて真空グリッパ手段において真空を能動的に遮断する配置と関係付けられる。配置は、ライン７及びバルブ８を介して、ライン２における圧縮エアと流通するように接続され得るチャンバ６を備える。バルブ８は、圧縮エアが真空発生器に供給されると、チャンバへの気流のために開くバイパスバルブとして配置される。このように、バルブ８の開放位置において、チャンバ６に過剰圧力が蓄積される。しかしながら、バルブ８は、チャンバ６に蓄積される過剰圧力によって作動される２方向バルブとして設計される。大気圧がライン２及び７に確立される圧縮エアＰの停止に応じて、バルブ８は従って切り替えられて、その結果、チャンバ６は、チャンバ６に以前に構築された過剰圧力を排気するために、ライン９を介して、真空グリッパ手段５と流通する。図１の回路におけるライン９が吸気管４に注ぐように示される場合であっても、このラインが真空グリッパ手段５に直接注ぐように代替的に配置され得ることが理解されるであろう。

開放のために利用可能な空気の容量は、チャンバ６の容量に制限されることが理解されるであろう。しかし、物体の開放を確実にするために必要とされる空気の容量は、真空グリッパ手段並びにその結び付けられるライン及びチャネルの集合容量に依存している。ここで、圧力は真空グリッパにおけるものと同じである。空気の無制限の供給を確保するために、チャンバ６が流れ接続部１１に配置される１方向バルブ１０を介して周囲大気圧ＡＰに接続可能であることが本発明によって示される。バルブ１０は、チャンバ６、真空グリッパ手段５並びにこれらを空気圧で接続するライン及びチャネルを有するシステムに行き渡る圧力を大気圧が超える場合に、チャンバ６への気流のために開通する。

さらに、チャンバ６は、好ましくは、追加の過圧容量１３に接続するための接続部１２を有する。追加の過圧容量１３は、必要であればチャンバ６に選択的に接続可能である外部チャンバ１３として実現されてもよい。外部チャンバ１３は、接続部１２を介してチャンバ６と直接流通する。

図１は本発明を例示する目的で真空システムの一般的な配置を示すに過ぎず、実際の真空システムは、当業者には周知のように、真空システムを所望の機能性に適合させるために、追加のバルブ、センサ及び流れ接続部を備えることが可能であることに留意されたい。またこれに関連して、把持される物体を能動的に開放するための新規な配置は、代替的に、真空発生器への圧縮エア供給とは別に配置され得ることが言及される。

次に図２−４を参照して配置の実施形態が説明されるであろう。ここで、空気圧回路の上記記載に対応する実施形態の詳細が、先に図１で使用された対応する参照番号によって示されるであろう。

図２において、過剰圧力ＯＰがチャンバ６に蓄積されているモードの配置が示される。チャンバ６は、吸気口７及び放出部９を有する筐体１４に設置される。自己調節バルブ本体１５は、吸気口７と放出部９との間に配置される。バルブ本体１５は、筐体内に形成される台座１６内に移動可能に配置される。吸気口７は、その一端に、バルブ本体１５の対応する端部に対して支持面１７の内側に開口する。台座の他方の端部は、放出部９に向かって開口する。放出部９は、バルブ本体１５の反対の他の端部に対する支持面１８によって取り囲まれる開口部を有するチャンバ６の中に管状に突出する。図２−４における矢印の方向の気流の間隙が台座１６の開口端部とチャンバの底部との間に形成される。台座１６及び放出部９は、好ましくは、シリンダ形状であり、吸気口７と同軸配置である。バルブ本体１５は、好ましくは、シリンダ状の断面を有するピストンとして成形される。また、筐体１４は、吸気口７、台座１６、バルブ本体１５及び放出部９と同軸配置でシリンダとして成形されてもよい。

図２に示される位置において、バルブ本体１５は、その圧力側として観察され得るバルブ本体１５のその端部に印加される圧縮エアＰから負荷を受ける。バルブ本体１５の反対側は、放出部９を取り囲む支持面１８に対して密着して接触する。放出部９は、真空グリッパ手段５と流れ接続している。このように、サブ圧力が放出部９に行き渡り、バルブ本体１５の対象端部がその吸気側として観察され得る。バルブ本体１５のこの位置において、圧縮エアは、チャンバ６内の圧力を上昇させるためにバルブ本体の外側を通過することが出来る。チャンバ６は、この実施形態では、環状に台座１６を取り囲む。このために、少なくとも１つの軸路１９がバルブ本体の外側に形成される。しかしながら好ましくは、複数の通路１９は、バルブ本体の周囲に等距離で配置され、且つバルブ本体の外側の軸提によって分離される。軸提によって、台座１６内の移動の間にバルブ本体がくさび留めされることが防がれる。

図３を参照すると、圧縮エアＰが遮断され、且つチャンバ６内に構築される過剰圧力が放出部９を介して排出される位置の配置が示される。バルブ本体の圧力側がもはや圧縮エアＰの流れから負荷を受けなくなると同時に、チャンバ６に蓄積されれた過剰圧力によって、バルブ本体は吸気口７の開口部を取り囲む支持面１７と接触するように移動される。バルブ本体と台座の壁との間の如何なる漏出も、バルブ本体の外部に支持され且つ台座１６の内側に対して密封するようにバルブ本体の周囲に延びるスカート又はカラー２０によって、効果的に妨げられる。カラー２０は、半径方向に弾性的である。また、カラーは、バルブ本体１５のカップ形状の吸気側の周囲に伸びる環状壁を構成してもよい。この実施形態を通して示されるように、前記カラーの壁厚は、好ましくは、強化された可撓性を提供するためにカラーの外側端部に向かって先細りしている。その可撓性のために、カラーは、吸気口７を通して入る圧縮エアの通路に対して半径方向に弾力があり、一方でチャンバ６の排出に応じて、カラー２０は吸気口７を介する漏出を妨げるのに効果的である。カラー２０は、例えば硬質合成材料又は金属等のより硬質の材料から作られる突出被覆２２に挿入される弾性材料の芯２１に一体的に形成される部材として配置される点で有利である。いずれの場合も、チャンバ６内に過剰圧力を構築するのに応じて、バルブ本体又はその芯部分の固有の弾性力の結果として、バルブ本体１５は、図３による排出の位置に向かってバイアスを掛けられる。

吸気口７に向かうバルブ本体の移動の結果として、チャンバ６は、放出部９を介して過剰圧力を排出するために開通される。台座及びバルブ本体は、好ましくは、バルブ本体が短ストローク長のみを必要とするように寸法が決められ、この方法はチャンバ６内に蓄積される過剰圧力の出来るだけ小さな部分を消費することが理解されるであろう。

図４を参照すると、過剰圧力がチャンバ６から排出され、且つ大気圧より低い圧力がチャンバ６の下流のシステムにさらに行き渡るモードの配置が示される。圧力間のこの関係に応じて、１方向バルブ１０は、開口１１を介して大気圧ＡＰがチャンバ６内に入ることを許可するために開く。１方向バルブ１０は、例示の実施形態において、開口１１の付近で、チャンバ壁の内側においてジャーナル回転するバルブフラップを有するように配置されてもよい。代替的に、１方向バルブ１０は、チャンバと周囲大気圧との間の圧力差の結果として折り畳まれ又は曲がる可撓性バルブフラップとして実現され得る。このようにして、真空グリッパ手段５において真空を遮断するために無制限の空気の量が提供されることが達成される。

流れライン１２は、接続のためにチャンバ６から外部チャンバ１３へと通じる。外部チャンバ１３は、流れライン１２を介してチャンバ６と直接流通している。外部チャンバ１３は、チャンバ６及び１３から過剰圧力を蓄積する間及び排出する間、盲目的にチャンバ６の後に続く。利用可能な過剰圧力の容量は、このようにして適切な容量の外部チャンバ１３との接続によって異なる要求に容易に適合することが出来る。

過剰圧力の容量を必要な大きさにするために、代替的に、例えば筐体内に設置される可動壁を介して、又はチャンバ６に挿入され得るデッドボリュームを介して、筐体１４がチャンバ６における容量を調節するために配置されることが考えられる。

チャンバ６及び結合されるバルブ要素を有する筐体１４を備える配置は、真空発生器と接続可能な別個のアセンブリを構成してもよく、又は代替的に真空発生器の構造に統合されてもよい。

把持される物体を能動的に開放するために提示された解決策は、真空グリッパ手段における大気圧との連続的な自己生成の均等化と組み合わせた強制的な圧力の初期上昇によって特徴付けられる。このようにして、真空グリッパ手段から穏やかな開放を必要とする壊れやすい物体に関しても、開放シーケンスの時間が低減され得ることが達成される。

さらに、提示された解決策は、圧縮機の電力が要求されず、且つ開放シーケンスの間に駆動圧縮エアが消費されないので、最もエネルギー効率が良い。

本発明は、上述の教示から当業者によって理解され得る本発明の上記及び他の変形を含む、添付の請求項に定義される。

Claims (10)

1. 真空グリッパ手段に真空を供給するように配置される真空発生器であって、
   チャンバ（６）が、前記真空発生器と結合され且つバルブ（１５）を介して前記真空グリッパ手段との流れ接続（９）がもたらされるように配置され、前記バルブ（１５）が、圧縮エアの流れ（Ｐ）の遮断の結果として、前記真空グリッパ手段に過剰圧力を放出するように、前記真空グリッパ手段との前記接続（９）を開くために前記チャンバ内に蓄積された前記過剰圧力によって作動され、
   前記チャンバ（６）が、周囲大気との流れ接続（１１）と、さらなる前記流れ接続（１１）において、前記大気の気圧を下回る前記チャンバ（６）内の前記気圧の結果として前記大気との前記接続（１１）を開くように配置される１方向バルブ（１０）とをさらに備える
   ことを特徴とする圧縮エアによって駆動される真空発生器。
2. 前記チャンバを外部過剰圧力容量（１３）と接続するための接続（１２）を有することを特徴とする、請求項１に記載の圧縮エアによって駆動される真空発生器。
3. 前記外部過剰圧力容量が、前記バルブ（１５）の第１の位置で前記チャンバ（６）を介して前記圧縮エアの流れ（Ｐ）との流れ接続がもたらされ且つ前記バルブ（１５）の第２の位置で前記チャンバ（６）を介して前記真空グリッパ手段との流れ接続がもたらされる追加のチャンバ（１３）を備えることを特徴とする、請求項２に記載の圧縮エアによって駆動される真空発生器。
4. 前記チャンバ（６）が、前記圧縮エアの流れ（Ｐ）と流れ接続する吸気口（７）及び前記真空グリッパ手段と流れ接続する放出部（９）を有し、
   前記バルブ（１５）が、前記吸気口（７）と前記放出部（９）との間に設置され、且つ圧縮エア（Ｐ）が前記バルブ（１５）に印加されると、第１のバルブ位置で前記吸気口を開き且つ前記放出部を閉じるように配置され、且つ
   前記バルブが前記チャンバ（６）に蓄積される過剰圧力から負荷を受けると、前記バルブが第２のバルブ位置で前記吸気口を閉じ且つ前記放出部を開くように配置される
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮エアによって駆動される真空発生器。
5. 前記バルブ（１５）が、台座（１６）内を移動可能なバルブ本体（１５）を備え、前記バルブ本体（１５）が、前記バルブの前記第１の位置で前記チャンバの放出部（９）に対向する吸気側シーリング、及び前記バルブの前記第２の位置で前記チャンバの吸気口（７）に対向する圧力側シーリングを有することを特徴とする、請求項４に記載の圧縮エアによって駆動される真空発生器。
6. 前記バルブ本体（１５）が、その吸気側の領域において、前記バルブ本体の周囲に延びる可撓性カラー（２０）を持ち、前記カラーが、前記バルブの前記第２の位置で、前記チャンバに蓄積される前記過剰圧力の結果として前記台座（１６）の内側に対して密封するように寸法が決められることを特徴とする、請求項５に記載の圧縮エアによって駆動される真空発生器。
7. 前記バルブ本体（１５）が、その外側において、前記バルブ本体（１５）の前記第１の位置で、前記チャンバ（６）内への圧縮エアの流れ（Ｐ）のための少なくとも１つの軸路（１９）を備えることを特徴とする、請求項５又は６に記載の圧縮エアによって駆動される真空発生器。
8. 前記１方向バルブ（１０）が、フラップバルブであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の圧縮エアによって駆動される真空発生器。
9. 前記チャンバ（６）が、前記真空発生器に統合されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の圧縮エアによって駆動される真空発生器。
10. 前記チャンバ（６）が、前記真空グリッパ手段が前記真空発生器から真空を供給される吸い込みライン（４）を介して前記真空グリッパ手段と流れ接続することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の圧縮エアによって駆動される真空発生器。

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