JP2013193206A - 真空グリッパ用物体感知バルブ - Google Patents

Abstract

【課題】真空グリッパの吸引ダクト（３）と一体化するように形成された物体感知バルブを提供する。
【解決手段】物体感知バルブは、可撓性であり且つバネのように戻る舌部（１０）を含み、この舌部の一端（１１）は、吸引ダクトの側部によって固定されており、舌部の他端（１４）は、吸引ダクトへの口部（８、８’）の外に自由に延びている。舌部は、舌部の負荷状態において、空気流（Ｆ）によって押圧され、吸引ダクトの口部に向かって曲がり、口部を不完全に覆うような寸法を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空グリッパの吸引ダクトに一体化するようになったバルブに関する。本バルブは、真空グリッパが物体と接触していない場合の限られた漏洩流(limited leak flow) を除き、吸引ダクトを閉鎖するが、真空グリッパが物体と接触した状態に置かれた場合に吸引ダクトを開放するように形成されている。

吸引ダクトでの流れに対する制限部を介する限られた漏洩(limited leakage) 及び大気圧の空気の流入を許容する構成を備えた真空グリップ手段は、従来周知である。このような真空グリップ手段は、多くの場合、複数の吸引口部が所定の面積に亘って分配されており、これらの吸引口部に共通の真空源から真空が供給されるグリッパで使用される。これらの吸引口部は、整列した形態で列及び行をなして配置されていてもよく、例えば同心リングの形状で配置されていてもよく、又は単一の列をなして配置されていてもよい。一組の吸引口部が、このように、真空グリッパの共通の真空チャンバに連結されている。真空チャンバは、例えば様々なプレートやビームの実施例で実現されてもよい。

この種の真空グリップ手段は、様々な形状及び／又は大きさの物体の取り扱いに適しており、例えば等間隔に間隔が隔てられた関係で取り上げられ、そして解放されるべき物体の組等の幾つかの物体を同時に取り扱うのに適している。吸引ダクト流に対する制限部により、一つ又は幾つかの吸引口部が作動しておらず、及び従って、周囲圧力の漏洩流が真空チャンネルに入る場合でも、真空グリッパに有用な作業圧力を発生する。

この技術的アプローチは、真空源の余剰能力を必要とする。真空源は、代表的には、漏洩流により生じる効率の損失を補償するため、過剰の効果及びエネルギ消費で作動する。

吸引ダクトの流れに対する制限部は、固定型であり不変型であってもよく、かくして物体の存在によって非感受性である。この種の解決策の欠点は、吸引ダクトを通る制限された流れを介してグリッパと物体との間から空気を抜くのに比較的に時間がかかるということである。吸引ダクトの固定制限部によって流れを減少することに関する別の欠点は、物体をグリッパから外すプロセスに遅延が生じるということである。システムの力学を改善し、作業サイクル時間を短縮するため、固定制限部は、比較的大きな漏洩流を可能にするように寸法が定められていてもよい。漏洩流が比較的大きいため、明らかに、これと対応して、真空発生器でのエネルギ消費を増大することを必要とする。

システムの力学を改善することを目的とした別のアプローチは、物体感知バルブを吸引ダクトと一体に形成することである。バルブは、一方では、真空グリッパが物体と接触していない場合に吸引ダクトの限られた空気流だけを許容するように形成されており、他方では、真空グリッパが物体と接触した場合、又は物体を真空グリッパから解放するときに空気を制限なしで流すために吸引ダクトを解放するように形成される。

真空グリッパ用の上述の周知の物体感知バルブは、内方に差し向けられた流れによって座に向かって吸い込まれたとき、座に不完全に着座するボールを含む。グリッパが物体と接触し、その結果、流れが減少し又は停止したとき、ボールが座から落下し、吸引ダクトを開放する。この周知の漏洩流バルブに関する欠点は、ボールが重力によって座から落下するため、その作動が、空間内でのバルブの位置に左右されるということである。

概して、本発明は、作業サイクル時間が短く、エネルギ消費が最適であることを特徴とする動的真空システムを提供することを目的とする。

本発明は、詳細には、従来技術の解決策に関して上文中に論じた欠点をなくす、真空グリッパ用物体感知バルブを提供することを目的とする。

目的は、真空グリッパの吸引ダクトに一体化するように形成された物体感知バルブの形態で達成される。バルブは、一端が吸引ダクトの側部によって固定されており、他端が吸引ダクトの口部の外に自由に延びる可撓性で弾性の舌部を含む。舌部は、舌部の負荷状態で、吸引ダクトに向かって差し向けられた空気流の負荷により吸引ダクトの口部に向かって曲がり、吸引ダクトの口部を不完全に覆う。

バルブの舌部の固有弾性により、舌部には押圧力が加わっており、これにより、バルブを通る非制限空気流を可能にする開放位置をとる。他方、吸引ダクト内への空気流により、舌部のこの側部で圧力降下が生じ、これにより舌部は吸引ダクトの口部に向かって吸い込まれる。従って、バルブは、機能する上で、空間内でのその配向に依存しない。負荷状態では、舌部は吸引ダクトの口部を不完全に覆い、漏洩流及び圧力差が維持され、これにより、グリッパが物体と接触するまで、舌部を負荷状態に保持する。グリッパが物体と接触すると、流れ及び圧力差が停止し、舌部はその元の負荷が加わっていない状態に跳ね戻る。

機能は、部分的には、舌部の弾性で決まり、舌部の材料の寸法及び選択は、所望の作動を確保するために事例毎に考慮する必要があるパラメータであるということは理解されよう。しかしながら、作動圧力及び流れは、両方とも、真空システム毎に異なるパラメータであるため、本発明を選択的に実施する上で有効な本明細書中で詳細に説明する意味はない。商業的に利用可能な材料品質には、目的に適した多くの候補がある。吸引カップ及びベローズで使用された場合のこれらの材料の機械的特性及び挙動についての知識を持つ当業者は、特定用途での舌部の機能を確保する材料及び寸法の試験及び選択を行うのに必要な技術及び設備を持つものと予見できる。

舌部の自由端に向かう方向で見た場合に、同じ方向での吸引ダクトの口部の長さよりも短い舌部の可撓性部分の長さとして形成された隙間を介して漏洩流を導入するのが好ましい。しかしながら、漏洩流を、他の方法で形成された隙間を介して、別の態様で、例えば舌部の側部に沿って形成してもよい。これは、舌部が吸引ダクトの口部を部分的にしか覆わないためである。

更に、吸引ダクトは、有利には、凸状に湾曲した円弧状の表面で開放するように構成されていてもよい。この表面は、口部の各側に、負荷状態での舌部に対する支持面を提供する。このようにして、舌部には、負荷状態まで、及び負荷状態から、制御下で変形が徐々に加わる。本実施例は、舌部が疲労により破損する危険を低減する。

更に、吸引ダクトから外方に湾曲した支持面を含む実施例は、舌部の実際の長さを示す平面で見た場合の舌部の長さを大きくでき、支持面並びに吸引ダクトの口部の寸法を大きくできる。これは、本発明を小型の真空グリッパで実施する場合に有利である。例えば、舌部の自由端が、上述の平面で見て吸引ダクト口部の外に延びる吸引ダクトの仮想延長部内に達する方向に延びるように、舌部を吸引ダクトの側方に配置してもよい。

本発明の一つの有利な実施例では、吸引ダクトの口部を、流れ方向に対して横方向の幅が、吸引ダクトの側部による舌部の取り付け点と隣接した口部の端部から、舌部が不完全に覆う状態で漏洩流用の隙間が形成される反対側の端部に向かって減少する一つ又はそれ以上のスロットの形態で形成してもよい。この実施例では、漏洩流は、吸引ダクト口部を介してバルブに亘って作用する圧力降下が徐々に増大し、舌部の長さ方向での流れ面積が徐々に減少するに従って、徐々に減少する。舌部の長さ方向での流れ面積が徐々に減少することにより生じる効果は、物体の存在に対するバルブ反応性が向上するということである。これは、バルブに亘る圧力降下の減少に応じた舌部の感度及び跳ね戻り動作が、舌部の撓曲変形の程度と比例して増大するためである。

舌部に負荷／曲げが加わる際の曲げに対する抵抗を高め、所望の曲げ方向に対して横方向での追加の剛性を舌部に提供する強化体を舌部に形成するのが有利である。これらの強化体は、別の実施例では、舌部と一体化した更に剛性の材料で形成されたエレメントを含んでいてもよく、又は、例えば、舌部の一方の側部に形成された補剛押縁を含んでいてもよい。

物体感知バルブは、吸引口部及び関連した舌部を含むユニットとして真空グリッパの吸引ダクトに一体化されるように形成されていてもよい。真空グリッパで吸引ダクトが開放した場所でこのユニットを吸引ダクト内に取り付けることができ、又はこのユニットを吸引ダクトに挿入でき、又はこのユニットの一部として吸引ダクトと一体化できる。

本発明のこの他の利点及び詳細は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

本発明の実施例を添付の概略図を参照して以下に更に詳細に説明する。

図１は、吸引カップ及び本発明による物体感知バルブを吸引ダクトと一体化した真空グリッパの部分断面図である。 図２は、図１のバルブに側面図である。 図３は、同じバルブの平面図である。

図１は、例示の目的で、吸引カップ２用のホルダ１を含む真空グリッパ手段を示す。吸引カップには、ホルダ内に開放した吸引ダクト３を介して真空が供給される。吸引ダクトは、真空源Ｐ（図示せず）と流れ連通している。本発明による物体感知バルブ４がホルダ１に配置されている。

バルブ４は、貫通通路６を持つ本体５を含む。バルブ本体５は、バルブ本体を通る通路６が吸引ダクト３の延長部を形成するが、バルブ本体とホルダとの間がぴったりと嵌着しているため、又は別の態様では、図１に概略に示すように挿入されたシールエレメント７によって、バルブ本体及びホルダからの空気流が阻止されるように、ホルダ１に受け入れられている。

貫通通路６を持つバルブ４は、取り付け位置では、吸引ダクト３と一体化したユニットであることがわかる。吸引ダクトは、このようにして、バルブ本体５の外面に口部８を備えている。例示の実施例では、吸引ダクト口部８は、バルブ本体の端部の外方に湾曲した即ち円弧状の表面９間に形成される。これらの表面９は、吸引ダクトの側部によって固定された舌部１０に対し、支持面を形成する。図示のように外方に湾曲した凸状表面に吸引ダクトが開放しているため、舌部の長さ及び吸引ダクト口部及び支持面の長さを、断面平面Ａ−Ａで見て、即ち吸引ダクトの対象直径(subject diameter)内で延長できる。舌部１０は、負荷が加わっていない状態では、舌部の自由端が、口部８の外に吸引ダクトの仮想延長部の内側に達する方向に延びるように配置されていてもよい。

上述のように、舌部１０は、変形状態及び撓曲状態でその元の形状に戻ろうとする弾性材料で形成されている。舌部１０は、四つの側部を持つ矩形形状であってもよく、吸引ダクトの側部によってバルブ本体を通してバルブ本体５に固定されている。例示の実施例では、舌部の端部領域１１は、バルブ本体に形成された座１２に横方向に挿入されている（一点破線で示す舌部１０の外側に座１２の端部分が示してある図３を参照されたい）。舌部１０は、座１２に任意の適当な方法で固定されていてもよい。例示の実施例では、舌部は、舌部の横方向縁部に沿って延びる押縁又はリブ１３と適合する断面形状を持つ座に固定されている。舌部の幅方向と平行に延びる幾つかの押縁１３が舌部の同じ側に亘って分配されている。これらの押縁は、所望の閉鎖方向以外の方向での舌部の曲げに対する抵抗を高める強化体を形成する。

舌部に負荷が加わっていない状態では、舌部の自由端１４は、吸引ダクトの口部８の外側に延びている。真空グリッパを真空源Ｐに連結すると、吸引ダクト内への空気流Ｆにより、舌部に亘って圧力降下Ｐ_ＳＵＢ／Ｐ_ＡＴＭが発生し、舌部を曲げて空気流内に入れる。吸引ダクトが所定の負圧レベルに達したとき、舌部の全長が吸引ダクト口部８に向かって吸い込まれる。このようにして、吸引ダクトへの空気流が舌部の前後の差圧の増大と比例して徐々に制限される。

舌部が一杯に曲げられた状態では、舌部は、図１に破線で示すように、湾曲した支持面９に当たって支持される。この状態では、舌部は、断面平面Ａ−Ａでの舌部の長さが同じ平面での吸引ダクトの口部の長さよりも小さいために形成される隙間１５を除き、吸引ダクトの口部８を覆っている。

このようにして、舌部１０の撓曲可能な全長を一杯に曲げるのに必要な真空レベルで、隙間１５を介して、一定の制御可能な流れが形成される。所与の隙間面積を持つバルブでの漏洩流量は、舌部１０の弾性を適切に選択することによって制御できる。舌部が比較的剛性であると、所与の真空レベルでの流量が大きい。これは、バルブを「閉鎖」するのに必要な力が大きくなるためである。

バルブ４の特に好ましい実施例（図３参照）では、吸引ダクトの口部を、流れ方向Ｆに対して横方向の幅ｗが、吸引ダクトの側部による舌部の取り付け点１２と隣接した口部の端部から、舌部が不完全に覆う状態で漏洩流隙間が形成される反対側の端部に向かって連続的に減少する一つ又はそれ以上のスロット８、８’形態で形成された場合、物体の存在を感知する感度及びこれに反応する性能を改善できる。

このようにして、バルブ４の物理的寸法を変化することなく、バルブ４を様々な流れ及び真空レベルに対して適合できる。それにも関わらず、添付図面からは、設置寸法に関する結論は何等得られない。添付図面は、単に本発明の例示の実施例を示すに過ぎない。詳細には、幾つかの用途では、バルブ４は、図１に示すように吸引カップ用のホルダに取り付けるのでなく、真空グリッパの吸引ダクト内に設置できる寸法を備えていてもよい。それにも関わらず、バルブは、一体のユニットであってもよい。これは、両方の場合で、バルブが吸引ダクトへの口部を提供するためである。

１ ホルダ
２ 吸引カップ
３ 吸引ダクト
４ 物体感知バルブ
Ｐ 真空源
５ バルブ本体
６ 貫通通路
７ シールエレメント
８ 吸引ダクト口部
９ 円弧状表面
１０ 舌部

Claims (5)

1. 真空グリッパの吸引ダクト（３）と一体化されるように形成された物体感知バルブであって、一端（１１）が前記吸引ダクトの側部によって固定されており、他端（１４）が前記吸引ダクトへの口部（８、８’）の外に自由に延びる可撓性であり且つバネのように戻る舌部（１０）を含み、前記舌部は、前記舌部の負荷状態で、空気流（Ｆ）によって押圧され、前記吸引ダクトの前記口部に向かって曲がり、前記口部を不完全に覆う寸法を備えている、バルブにおいて、
   前記吸引ダクトは、曲がった状態の前記舌部に対して前記舌部用の支持面（９）を提供する凸状に湾曲した即ち円弧状の表面に、前記吸引ダクトの前記口部の両側の各々に開放しており、
   前記舌部の可撓性部分の長さは、前記舌部の自由端（１４）に向かう方向で見て、及び前記舌部の実際の長さを示す断面平面（Ａ−Ａ）で、同じ平面内の前記吸引ダクトの前記口部（８、８’）の長さよりも小さい、ことを特徴とするバルブ。
2. 請求項１に記載のバルブにおいて、
   前記吸引ダクトの前記口部（８、８’）の流れ方向（Ｆ）に対して横方向の幅（ｗ）は、前記吸引ダクトの前記側部による前記舌部の取り付け点（１２）と隣接した前記口部の端部から、徐々に減少する、ことを特徴とするバルブ。
3. 請求項１又は２に記載のバルブにおいて、
   前記舌部（１０）は、負荷が加わっていない状態では、その自由端（１４）が、平面（Ａ−Ａ）内で前記口部の外側の前記吸引ダクトの仮想延長部内に延びる、ことを特徴とするバルブ。
4. 請求項１、２、又は３に記載のバルブにおいて、
   前記舌部（１０）は弾性材料製であり、前記舌部が所望の曲げ方向に対して横方向に曲がらないようにする抵抗を追加する強化体（１３）を含む、ことを特徴とするバルブ。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載のバルブにおいて、
   前記バルブは、真空グリッパの前記吸引ダクトに、吸引ダクト口部（８、８’）及び関連した舌部（１０）を含むユニット（４）として取り付けられるように設計されている、ことを特徴とするバルブ。

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