JP2019193958A - Vacuum chuck and auto-valve for vacuum chuck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、吸着面に載置した対象物を吸引して固定する真空チャック及び真空チャック用オートバルブに関する。 The present invention relates to a vacuum chuck and a vacuum chuck auto-valve for sucking and fixing an object placed on a suction surface.
従来、吸着面に載置した対象物を真空圧となる流路に連通する開口で吸引して固定する真空チャックが知られている。真空チャックは、複数の開口を備えることで様々な大きさの対象物に対応する汎用性を提供しているが、複数の開口のうち対象物で塞がれていない開口については空気の漏れを防ぐため開口にマスキングテープを貼って塞ぐ必要があった。この場合、対象物に応じてマスキングテープを貼ったり剥がしたりするため処理が煩雑であるという問題があった。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a vacuum chuck that sucks and fixes an object placed on a suction surface through an opening that communicates with a flow path serving as a vacuum pressure. The vacuum chuck provides versatility corresponding to objects of various sizes by providing a plurality of openings, but air leaks from openings that are not blocked by the object among the plurality of openings. In order to prevent this, it was necessary to cover the opening with a masking tape. In this case, there is a problem that the processing is complicated because the masking tape is applied or peeled off depending on the object.
これに対し、特許文献1に記載の真空吸着装置では、複数の吸着部を備え、複数の吸着部のうち対象物で塞がれていない吸着部は、内部の球体を吸い上げて流路を塞ぐことでマスキングテープを不要とした構造を開示している。
On the other hand, the vacuum suction device described in
また、特許文献2に記載の真空チャックテーブルでは、バルブの吸着面における開口に位置するポペット頭部上面にかかる大気圧と、空気を吸引して低下したバキューム室の気圧との気圧差により、ポペットをスプリングによる付勢力に抗って押し下げ、ポペットに設けたガスケットで流路を塞ぐことでマスキングテープを不要とした構造を開示している。
Further, in the vacuum chuck table described in
しかしながら、特許文献1に記載の真空吸着装置では、流路を塞ぐ構成が複雑であるし、吸引していないときに球体が自重で落下して流路を開放する構成であるため、真空吸着装置の向きによっては球体の位置が安定せず、流路を開放すべきであるのに塞いだままの状態になってしまうことがあるという問題があった。
However, in the vacuum suction device described in
また、特許文献2に記載の真空チャックテーブルでは、吸着面におけるバルブ17の開口の径を、ポペット18の頭部上面の径よりも大きくし、バキューム室の空気を吸引したときにバキューム室の気圧が大気圧よりも小さくなるように構成している。このように、吸着面におけるバルブの開口の径が大きいと、薄い対象物を固定する場合では、対象物が開口の中央に向けて凹むように変形してしまい、固定した対象物に対する加工を正確に行うことができないという問題があった。
Further, in the vacuum chuck table described in
さらに、特許文献2に記載の真空チャックテーブルでは、対象物(加工物25)をバルブプレート14の上に載置した状態でバキューム室15内の空気を吸引すると、一旦は、対象物をバルブプレート14に吸引した吸着状態になるが、その後、対象物とバルブプレート14との間に隙間があると、隙間の大きさにもよるが、その隙間から空気が入り込み、徐々に対象物とポペット18の頭部との間の空間に空気が溜まりポペット18を押し下げ、最終的にはガスケット19と吸引孔16の段部との隙間が閉じて吸着状態が解除されてしまうという不具合が発生する問題があった。対象物の平面度は必ずしも高くないので、対象物とバルブプレート14との間に隙間がある場合は少なくなく、このような不具合は屡発生していた。
Further, in the vacuum chuck table described in
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、固定した対象物を変形させることなく、且つ、設置姿勢にかかわらず対象物の安定した固定を行うことができる真空チャック及び真空チャック用オートバルブを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a vacuum chuck capable of stably fixing an object regardless of the installation posture without deforming the fixed object and An object is to provide an auto valve for a vacuum chuck.
上記課題を解決するために、本発明は、真空チャック用オートバルブであって、対象物を吸着する吸着面を有する吸着ベースと、前記吸着ベースの内部に設けられたシリンダと、前記シリンダの円筒空間を円筒軸方向で第一の空間と第二の空間とに仕切り、前記円筒空間内を円筒軸に沿って摺動可能なピストンと、真空圧発生装置に連通する第三の空間と、前記吸着面における開口から前記第一の空間まで前記吸着ベースを貫通する第一の貫通孔と、前記第一の空間と前記第二の空間との間を貫通し、前記第一の空間と前記第二の空間との気圧差を維持可能な第二の貫通孔と、前記第二の空間と前記第三の空間との間を貫通する第三の貫通孔と、前記ピストンに設けられ、前記第一の空間と前記第二の空間との気圧差によって前記ピストンが摺動することで前記第三の貫通孔を閉じる弁体と、前記第三の貫通孔を開く方向に前記弁体を付勢する付勢部材と、前記第一の貫通孔に連通し、前記吸着面に沿って延びる開口を有する溝部と、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、固定した対象物を変形させることなく、且つ、設置姿勢にかかわらず対象物の安定した固定を行うことができる真空チャック用オートバルブを提供することができる。
本発明によれば、第一の貫通孔及び溝部の開口によって吸着面に載置された対象物を吸着するので、対象物を変形させることなく、且つ、第一の貫通孔だけで吸着する場合よりも強い吸着力で安定して吸着することができる。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is an auto valve for a vacuum chuck, comprising a suction base having a suction surface for sucking an object, a cylinder provided inside the suction base, and a cylinder of the cylinder Partitioning the space into a first space and a second space in a cylindrical axis direction, a piston slidable along the cylindrical axis in the cylindrical space, a third space communicating with a vacuum pressure generator, and A first through hole penetrating the suction base from an opening in the suction surface to the first space, and passing between the first space and the second space, the first space and the first space A second through hole capable of maintaining a pressure difference from the second space, a third through hole penetrating between the second space and the third space, the piston, The piston is caused by the pressure difference between the first space and the second space. A valve body that closes the third through hole by moving, a biasing member that biases the valve body in a direction to open the third through hole, and a suction member that communicates with the first through hole. And a groove having an opening extending along the surface.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the auto valve for vacuum chucks which can fix a target stably without changing a fixed target and irrespective of an installation attitude | position can be provided.
According to the present invention, the object placed on the adsorption surface is adsorbed by the opening of the first through hole and the groove portion, and therefore the object is adsorbed only by the first through hole without deforming the object. Can be stably adsorbed with a stronger adsorbing force.
また本発明は、真空チャック用オートバルブであって、前記第一の貫通孔及び前記溝部の前記吸着面における開口を対象物が塞ぐと、前記第一の空間と前記第二の空間と前記第三の空間とで閉じた空間を形成し、前記真空圧発生装置によって前記第三の空間から空気を吸引することで対象物を前記吸着面に吸着する、ことを特徴とする。
本発明によれば、真空圧発生装置によって空気を吸引することで、第一の貫通孔及び溝部の開口により、吸着面に載置された対象物を変形させることなく、且つ、第一の貫通孔だけで吸着する場合よりも強い吸着力で安定して吸着することができる。
The present invention is also an auto valve for a vacuum chuck, wherein when an object closes an opening in the suction surface of the first through hole and the groove, the first space, the second space, and the first A closed space is formed with the third space, and an object is adsorbed on the adsorption surface by sucking air from the third space by the vacuum pressure generator.
According to the present invention, the air is sucked by the vacuum pressure generating device, so that the first through hole is not deformed by the opening of the first through hole and the groove without deforming the object placed on the suction surface. It can be stably adsorbed with a stronger adsorbing force than in the case of adsorbing only with pores.
また本発明は、真空チャック用オートバルブであって、前記第一の貫通孔及び前記溝部の前記吸着面における開口が開放されていると、前記真空圧発生装置によって前記第三の空間から空気を吸引することによる前記第一の空間と前記第二の空間との気圧差で前記ピストンが摺動し、前記弁体が前記付勢部材による付勢力に抗って前記第三の貫通孔を閉じることを特徴とする。
本発明によれば、第一の空間と第二の空間との気圧差により弁体が第三の貫通孔を閉じ、その後、真空圧発生装置によって空気を吸引する吸引力によって弁体が第三の貫通孔を閉じた状態が維持されるので、第三の貫通孔は開放されず、吸着面に対象物が載置されていない場合であっても真空圧発生装置による吸引時の気流の漏れを生じることがない。
Further, the present invention is an auto valve for a vacuum chuck, wherein when the first through hole and the opening of the groove portion on the suction surface are opened, air is supplied from the third space by the vacuum pressure generator. The piston slides due to a pressure difference between the first space and the second space due to suction, and the valve body closes the third through hole against a biasing force by the biasing member. It is characterized by that.
According to the present invention, the valve body closes the third through hole due to the pressure difference between the first space and the second space, and then the valve body is moved to the third position by the suction force that sucks air by the vacuum pressure generator. Since the third through hole is not opened and the object is not placed on the suction surface, air flow leakage during suction by the vacuum pressure generator is maintained. Will not occur.
また本発明は、真空チャック用オートバルブであって、前記第一の貫通孔の内径は、前記シリンダの内径よりも小さい、ことを特徴とする。
本発明によれば、第一の貫通孔の内径をシリンダ内径よりも小さくすることで、吸着時の対象物の変形を抑えることができる。
Further, the present invention is an auto valve for a vacuum chuck, wherein an inner diameter of the first through hole is smaller than an inner diameter of the cylinder.
According to the present invention, by making the inner diameter of the first through hole smaller than the inner diameter of the cylinder, it is possible to suppress the deformation of the object during suction.
また本発明は、真空チャック用オートバルブであって、前記溝部は、前記吸着面における前記第一の貫通孔の開口を囲み連続して繋がる閉じた外側溝部と、前記外側溝部と前記第一の貫通孔とを連通する連通溝部と、を有し、前記吸着面は、前記第一の貫通孔と前記外側溝部との間に、対象物を支持する対象物支持部を有する、ことを特徴とする。
本発明によれば、対象物支持部によって吸着面に載置された対象物を変形させることのないように支持し、且つ、連通溝部及び外側溝部によって第一の貫通孔だけで吸着する場合よりも強い吸着力で安定して吸着することができる。
Further, the present invention is an auto valve for a vacuum chuck, wherein the groove portion includes a closed outer groove portion that continuously surrounds the opening of the first through hole in the suction surface, the outer groove portion, and the first groove portion. A communication groove portion that communicates with the through hole, and the suction surface includes an object support portion that supports an object between the first through hole and the outer groove portion. To do.
According to the present invention, the object supported by the object support unit is supported so as not to be deformed, and is adsorbed only by the first through hole by the communication groove part and the outer groove part. Can be adsorbed stably with a strong adsorption force.
また本発明は、真空チャック用オートバルブであって、前記外側溝部は、前記シリンダの内径よりも大きい径の円形状である、ことを特徴とする。
本発明によれば、外側溝部をシリンダ内径よりも大きな径の円形状とすることで、吸着面に載置された対象物をより強力に吸着することができる。
Further, the present invention is an auto valve for a vacuum chuck, wherein the outer groove portion has a circular shape having a diameter larger than the inner diameter of the cylinder.
According to the present invention, the object placed on the suction surface can be more strongly adsorbed by forming the outer groove portion into a circular shape having a diameter larger than the cylinder inner diameter.
また本発明は、真空チャック用オートバルブであって、前記第二の貫通孔の少なくとも一部(絞り部)の径は、前記第一の貫通孔の径よりも小さい、ことを特徴とする。
本発明によれば、絞り部によって第一の空間と第二の空間との気圧差を維持可能とし、この気圧差によって弁体で第三の貫通孔を閉じ、吸着面に対象物が載置されていない場合であっても真空圧発生装置による吸引時の気流の漏れを生じることがない。
In addition, the present invention is an auto valve for a vacuum chuck, wherein the diameter of at least a part (throttle portion) of the second through hole is smaller than the diameter of the first through hole.
According to the present invention, it is possible to maintain a pressure difference between the first space and the second space by the throttle portion, and the third through hole is closed by the valve body due to the pressure difference, and the object is placed on the suction surface. Even if it is not done, there will be no leakage of airflow during suction by the vacuum pressure generator.
また本発明は、真空チャック用オートバルブであって、前記第二の貫通孔は、前記ピストンの外周と前記シリンダの内周との間の隙間である、ことを特徴とする。
本発明によれば、第二の貫通孔の形成を容易に行うことができる。
The present invention is also an auto valve for a vacuum chuck, wherein the second through hole is a gap between an outer periphery of the piston and an inner periphery of the cylinder.
According to the present invention, it is possible to easily form the second through hole.
また本発明は、真空チャック用オートバルブであって、前記第二の貫通孔は、前記ピストンの外周に設けた溝である、ことを特徴とする。
本発明によれば、第二の貫通孔の形成を容易に行うことができる。
Further, the present invention is an auto valve for a vacuum chuck, wherein the second through hole is a groove provided on an outer periphery of the piston.
According to the present invention, it is possible to easily form the second through hole.
また本発明は、真空チャックであって、前記吸着ベースは、前記真空チャック用オートバルブを複数備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、対象物を変形させることなく、且つ、向きにかかわらず対象物の安定した固定を行うことができる真空チャックを提供することができる。
Further, the present invention is a vacuum chuck, wherein the suction base includes a plurality of the vacuum chuck auto valves.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vacuum chuck which can fix a target object stably irrespective of direction can be provided, without deform | transforming a target object.
本発明によれば、固定した対象物を変形させることなく、且つ、向きにかかわらず対象物の安定した固定を行うことができる真空チャック及び真空チャック用オートバルブを提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide a vacuum chuck and a vacuum chuck auto-valve that can stably fix an object regardless of its orientation without deforming the fixed object.
Problems, configurations, and effects other than those described above will become apparent from the following description of embodiments.
以下、本発明に係る真空チャック及び真空チャック用オートバルブについて、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図面においては、各構成をわかり易くするために、実際の構造と各構造における縮尺及び数等を異ならせる場合がある。 Hereinafter, a vacuum chuck and an auto valve for a vacuum chuck according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, in order to make each configuration easy to understand, the actual structure may be different from the scale and number in each structure.
(真空チャック1の構造)
図1は、本発明の実施例1に係る真空チャックを示す斜視図である。真空チャック1は、吸着面3に載置された対象物、例えば加工に際して固定する必要があるワークを、吸着して固定する。真空チャック1は、吸着面3を有する吸着ベース2と、吸着ベース2と重ね合わせて配置される圧力配分プレート4と、吸着ベース2の内部に配置される複数のオートバルブ10と、を有して構成される。オートバルブ10は、詳しくは後述するように、吸着面3における開口を有する第一の貫通孔8(図3(a)参照)を有する。
(Structure of vacuum chuck 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a vacuum chuck according to
圧力配分プレート4は、バルブ6を有するとともに、その内部に、バルブ6を介して配管5の一端に接続される第三の空間としての流路20(図3(b)参照)を有する。配管5の他端は、真空圧発生装置(例えば、真空ポンプ、または、コンプレッサーからの圧縮空気を吹き込んで負圧を発生するエジェクター等)に接続される。この真空圧発生装置で空気を吸引することで、吸着面3に載置された対象物7(図2参照)を吸着し、固定する。流路20は、真空チャック1に設けられた複数のオートバルブ10のすべてと連通している。このため、一本の配管5で空気を吸引するだけで、すべてのオートバルブ10を動作させることができる。
The
図2は、図1に示した真空チャック1の吸着面3に対象物7を載置した状態を示す斜視図である。図2に示すように、複数のオートバルブ10は、対象物7の下の位置のものもあれば、対象物7から外れた位置のものもある。以下では、オートバルブ10の構成及び動作について詳細に説明する。
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which the
(オートバルブ10の構造)
図3は、図1に示したオートバルブ10を示す図であり、(a)は、オートバルブ10を吸着面3側から見た平面図であり、(b)は、オートバルブ10の側断面図である。図3(b)に示すように、吸着ベース2は、圧力配分プレート4側から吸着面3側へと延びる円筒中空部2aを有する。円筒中空部2aは、圧力配分プレート4側が大径であり、吸着面3側が小径であり、段階的に径が変化して吸着面3と垂直な方向に延びる。また、円筒中空部2aは、吸着面3と平行な方向での断面の形状が円形状である。
(Structure of auto valve 10)
3 is a view showing the
シリンダ11は、シリンダ11のフランジ部が円筒中空部2aの大径位置に嵌め込まれ、ねじ締結される。第一の貫通孔8は、円筒中空部2aの小径位置の孔であり、円筒中空部2aの大径位置から吸着面3へと貫通する貫通孔である。シリンダ11は、円筒形状であり、この円筒内にピストン12を収容する。ピストン12は、吸着面3側に配置される大径部12aと、圧力配分プレート4側に配置される小径部12bと、を有する。第一の貫通孔8の内径は、シリンダ11の内径よりも小さい。
The
ピストン12の大径部12aの外周面には、リングシール23を設けている。このリングシール23によって、大径部12aの外周面とシリンダ11の内周面との間の気密が保たれる。リングシール23は、円環状の部材であり、その材料としては、気密性が高く、低摩擦特性のフッ素樹脂などを用いることができる。ピストン12は、大径部12aの吸着面3側の端面12cから、大径部12aの圧力配分プレート4側の端面12dへと、貫通する第二の貫通孔21を有する。第二の貫通孔21は、その流路内に絞り部22を有する。第二の貫通孔21の少なくとも一部(絞り部22)の径は、第一の貫通孔8の径よりも小さい。絞り部22を設ける位置は、端面12cと端面12dとの間において端面12dに近い側にしている。なお、ピストン12を製造する際の加工のしやすさを考慮し、絞り部22を設ける位置を、端面12cに近い側にしてもよい。
A
ピストン12の小径部12bの圧力配分プレート4側の端面26には、リングパッキン25を設けている。ピストン12が摺動し、リングパッキン25が弁座盤13の吸着面3側の端面に接すると、弁体としての小径部12bに設けたリングパッキン25によって、端面26と弁座盤13の吸着面3側の端面との間が閉じ、第二の空間18と第三の貫通孔19との間の気密が保たれる。リングパッキン25は、円環状の部材であり、その材料としては、気密性が高いフッ素樹脂などを用いることができる。ピストン12の小径部12bの外周には、付勢部材としてのコイルスプリング24を設けている。コイルスプリング24の吸着面3側の端部は、端面12dに接する。
A ring packing 25 is provided on the
シリンダ11の圧力配分プレート4側の端部には、円環形状の弁座盤13が配置される。弁座盤13の外周には雄ネジが設けられ、シリンダ11の内周のうち弁座盤13が配置される位置には雌ネジが設けられている。弁座盤13は、この雄ネジと雌ネジとによってネジ止めされてシリンダ11に固定される。弁座盤13は、流路20から第二の空間18へと貫通する第三の貫通孔19を有する。コイルスプリング24の圧力配分プレート4側の端部は、弁座盤13の吸着面3側の端面に接する。
An
ピストン12の大径部12aは、シリンダ11の円筒内の空間を、円筒軸方向で第一の空間17と第二の空間18とに仕切る。また、ピストン12は、シリンダ11の円筒内の空間を、円筒軸に沿って摺動可能である。第一の空間17の気圧と第二の空間18の気圧とが等しい場合には、ピストン12は、コイルスプリング24の付勢力で付勢され、リングパッキン25と弁座盤13の吸着面3側の端面との間が開放した状態が保たれる。詳しくは後述するように、第二の空間18の気圧が下がると、第一の空間17と第二の空間18との間の気圧差により、ピストン12はシリンダ11の円筒内の空間を圧力配分プレート4側へ摺動する。
The large-
図3(a)に示すように、吸着ベース2は、吸着面3に、吸着面3よりも圧力配分プレート4側に凹んだ溝部である連通溝部15及び外側溝部14を有する。連通溝部15及び外側溝部14は、吸着面3に沿って延び、吸着面3側に向けて開口している。外側溝部14は、吸着面3における第一の貫通孔8の開口を囲み連続して繋がり閉じている。連通溝部15は、外側溝部14と第一の貫通孔8とを連通する。吸着ベース2は、吸着面3に、吸着面3と面一である対象物支持部16を有する。すなわち、対象物7と対向する対象物支持部16の面は、吸着面3と同じ高さであり、吸着面3と同一平面に揃っている(同一平面を構成する)。対象物支持部16は、連通溝部15と外側溝部14との間に位置し、吸着面3に載置された対象物7を支持する。本実施例では、外側溝部14は円形状である。
As shown in FIG. 3A, the
ここで、大気圧をPaとし、真空圧をPvとし、第二の空間18の気圧をPv’とし、コイルスプリング24のばね定数をkとし、シリンダ11の円筒の内径をD1とし、絞り部22の内径をdとし、リングパッキン25の内径をD2とし、外側溝部14の外径をD3とし、リングパッキン25と弁座盤13の吸着面3側の端面との距離をδとしたとき、本実施例は、以下の数1、数2及び数3の関係を満たす。なお、第二の空間18の気圧Pv’は、空気が内径dの絞り部22を通過することで減圧された圧力である。
Here, the atmospheric pressure and Pa, the vacuum pressure of Pv, the pressure in the
なお、本実施例では、外側溝部14の外径D3は、シリンダ11の円筒の内径D1よりも大きい。このようにすることで、吸着面3に載置された対象物7をより強力に吸着することができる。
In the present embodiment, the outer diameter D 3 of the
(オートバルブ10の動作)
(オートバルブ10の上に対象物7がある場合の動作)
図4は、対象物7が載置された位置の下のオートバルブ10の動作を説明する図であり、オートバルブ10の側断面図である。図4に示す状態で、バルブ6を開き、真空圧発生装置により配管5を介して空気の吸引を行うと、第一の貫通孔8、外側溝部14及び連通溝部15の吸着面3における開口は対象物7で塞がれているため、第一の空間17の気圧は、大気圧を維持できずに、第二の空間18の気圧の低下とともに低下する。このように、図4の場合には、第一の空間17の気圧と第二の空間18の気圧とが等しいため、ピストン12は、コイルスプリング24の付勢力で付勢され、リングパッキン25と弁座盤13の吸着面3側の端面との間が開放した状態が保たれる。このため、配管5による空気の吸引により、吸着面3に対象物7が吸引されて固定される。
(Operation of auto valve 10)
(Operation when the
FIG. 4 is a view for explaining the operation of the
また、図4の状態では、対象物7は対象物支持部16に接触し、対象物支持部16に支持されている。このため、対象物7が薄いものであっても、吸引により撓んで変形してしまうことを防ぐことができる。また、本実施例によれば、第一の貫通孔8、外側溝部14及び連通溝部15によって対象物7を吸着するので、第一の貫通孔8だけで吸着する場合と比べて、より強い吸着力で安定して吸着することができる。
In addition, in the state of FIG. 4, the
すなわち、第一の貫通孔8、外側溝部14及び連通溝部15の吸着面3における開口を対象物7が塞ぐと、第一の空間17と第二の空間18と流路20(第三の空間)とで閉じた空間を形成し、配管5を介して流路20から空気を吸引することで対象物7を吸着面3に吸着する。
That is, when the
ところで、対象物7を吸着面3に載置したとき、対象物7と吸着面3との間に僅かな隙間があるため、完全に空気が遮断されないことが屡発生する。このため、仮に絞り部22が無い構成の場合には、バルブ6を開き配管5を介して空気の吸引を行うと、一定時間経過後に第一の貫通孔8を通過して第一の空間17に流入して溜まった空気によりピストン12が図中の下方に押されて徐々に動いてしまい、最終的には弁が閉じてしまう(リングパッキン25により端面26と弁座盤13との間が閉じてしまう)恐れがある。こうして弁が一旦閉じてしまうと、対象物7の吸着が解除されてしまうという不具合が発生する。そこで、第一の空間17と第二の空間18との間に、限定された流量が流れるように絞り部22を有する第二の貫通孔21を設けることで、対象物7と吸着面3との間の僅かな隙間から漏れて第一の空間17に空気が流入したとしても、その空気を配管5へ排気することが可能になり、吸着状態を維持することが可能となる。ただし、対象物7が吸着面3に載置されていないときは、この絞り部22の穴径は、ピストン12に下方移動の動作をさせるのに十分な気圧差が第一の空間17と第二の空間18との間で生じるように設計しなければならない。
By the way, when the
(オートバルブ10の上に対象物7がない場合の動作)
図3(b)に示すように対象物7がオートバルブ10の上にない状態で、バルブ6を開き、真空圧発生装置により配管5を介して空気の吸引を行うと、第一の貫通孔8、外側溝部14及び連通溝部15の吸着面3における開口は塞がれずに大気に開放されている。このため、第二の貫通孔21の絞り部22を通過することで減圧された第二の空間18の気圧は、第一の空間17の気圧よりも低くなり、この気圧差によってピストン12は、コイルスプリング24による付勢力に抗って、圧力配分プレート4側へと摺動する。上記の数1、数2及び数3の関係から、ピストン12は距離δを移動し、リングパッキン25が弁座盤13の吸着面3側の端面に接する。この状態を図5に示す。
(Operation when there is no
As shown in FIG. 3B, when the
図5は、対象物7が載置された位置から外れた位置のオートバルブ10の動作を説明する図であって(a)は、オートバルブ10の側断面図であり、(b)は、(a)のピストン12を上から見た平面図である。図5(a)に示すように、リングパッキン25が弁座盤13の吸着面3側の端面に接すると、真空圧発生装置による配管5を介した吸引は、小径部12bの端面26を吸引し続け、図5(a)の状態が維持され、空気の流れは生じない。このため、本実施例によれば、対象物7が載置された位置から外れた位置のオートバルブ10においても空気の流れは生じておらず、気流の漏れがなく、真空状態の維持を小さな吸引力で行うことができ、構成を簡易化するとともにコストを低減することができる。
5A and 5B are diagrams for explaining the operation of the
すなわち、第一の貫通孔8、外側溝部14及び連通溝部15の吸着面3における開口が開放されていると、配管5を介して流路20(第三の空間)から空気を吸引することによる第一の空間17と第二の空間18との気圧差でピストン12が摺動し、小径部12b(弁体)がコイルスプリング24(付勢部材)による付勢力に抗って第三の貫通孔19を閉じる。
That is, when the openings in the
(フィルタを有する実施例)
図6は、本発明の実施例2に係るオートバルブの構造を示す側断面図である。図6において、図3(a)及び(b)に示した実施例1のオートバルブ10と同様の構成については、同じ符号を付して詳しい説明を省略する。図6に示す実施例2のオートバルブ100では、実施例1の第一の貫通孔8の代わりに、凹部30を有する第一の貫通孔108を有する。凹部30にはフィルタ31を収容する。フィルタ31は通気性を有する。
(Example with filter)
FIG. 6 is a sectional side view showing the structure of the auto valve according to
真空チャックで吸着、固定した対象物7に対しては切削加工を施す場合があり、この場合、切りくずなどの異物が飛散する環境で真空チャックを使用することもある。本実施例によれば、第一の貫通孔108にフィルタ31を配置することで、シリンダ11内への異物の侵入を防ぎ、動作不良や破損を防ぐことができる。
Cutting may be performed on the
(外側溝部の形状が異なる実施例)
図7は、本発明の実施例3に係る真空チャックを上から見た平面図である。本実施例の真空チャック201は、複数のオートバルブ200を有して構成される。真空チャック201の構造は、図1及び図2を参照して説明した真空チャック1と同じである。オートバルブ200の内部構造は、図3(b)を参照して説明したオートバルブ10と同じである。図3(a)に示したように、実施例1のオートバルブ10では、外側溝部14は円形状であったが、本実施例では、実施例1の外側溝部14に代えて矩形状の外側溝部214を有する。
(Examples with different outer groove shapes)
FIG. 7 is a plan view of the vacuum chuck according to the third embodiment of the present invention as viewed from above. The
また、本実施例では、実施例1の第一の貫通孔8に代えて第一の貫通孔208を有し、実施例1の連通溝部15に代えて連通溝部215を有し、実施例1の対象物支持部16に代えて対象物支持部216を有し、実施例1の円筒中空部2aに代えて貫通孔202aを有する。なお、実施例1の構成に代えて本実施例で有する構成は、ここで説明する点以外は、実施例1の構成と同じである。
In this embodiment, the first through
外側溝部214は、第一の貫通孔208の開口を囲み連続して繋がり閉じている。連通溝部215は、外側溝部214と第一の貫通孔208とを連通する。対象物支持部216は、連通溝部215と外側溝部214との間に位置し、吸着面3に載置された対象物7を支持する。
The
外側溝部の形状は、対象物7の被吸着面形状の有り様に準じて決めてもよい。例えば、取り扱う対象物7が種々多様である場合は、真空チャックに汎用性を持たせるため、円形状や矩形状の同一パターンの外側溝部を有するオートバルブを複数個並べて設けるのが望ましい。これに対して、取り扱う対象物7の形状やサイズが限定される場合における、外側溝部は、シリンダ内径に対する大小といったサイズ限定や、円形状、矩形状といった形状限定の制約を受けず、対象物7の被吸着面形状に倣って、且つ閉じた溝形状であることが望ましい。
The shape of the outer groove may be determined according to the shape of the attracted surface of the
(ピストンがDカットを有する実施例)
図8は、本発明の実施例4に係るピストンの構造を示す図であって、(a)は、ピストンを上から見た平面図であり、(b)はピストンの斜視図である。本実施例では、実施例1のピストン12に代えて、図8(a)及び(b)に示すピストン312を有する。他の構成は実施例1と同じであるので、他の構成についての説明は省略する。また、ピストン312は、ここで説明する点以外は、実施例1のピストン12と同じである。
(Example in which the piston has a D-cut)
FIGS. 8A and 8B are views showing the structure of a piston according to
ピストン312は、吸着面3側に配置される大径部312aと、圧力配分プレート4側に配置される小径部312bと、を有する。ピストン312は、実施例1の第二の貫通孔21に代えて、シリンダ11の内周面と大径部312aのカット面312eとの間の隙間(すなわち、シリンダ11の内周と大径部312aの外周との間の隙間)を有する。本実施例では、大径部312aの吸着面3側の端面312cから、大径部312aの圧力配分プレート4側の端面312dへと、大径部312aの外周の一部を削ぎ落し(Dカットし)、カット面312eを露出させている。
The
シリンダ11の内周面とカット面312eとの間の隙間の流路段面積は、第一の貫通孔8の流路段面積よりも小さい。シリンダ11の内周面とカット面312eとの間の隙間に絞り部を設けることで、シリンダ11の内周面とカット面312eとの間の隙間の流路段面積を、第一の貫通孔8の流路段面積よりも小さくしてもよい。本実施例によれば、第二の貫通孔としての、シリンダ11の内周面とカット面312eとの間の隙間の形成を容易に行うことができる。本実施例によれば、実施例1の第二の貫通孔21及び絞り部22に代えてDカットを有する構成としたので、製造コストを低く抑えることができる。また、ピストン312のようにDカットを有する構成の場合、シリンダ11内でピストン312ががたついたり振動したりして空気の流量を正確にコントロールし難くなる恐れはあるが、その反面、実施例1のリングシール23に相当する構成は不要であるので、その分のコストを削減することができる。
The flow path step area of the gap between the inner peripheral surface of the
(ピストンの外周面の溝を第二の貫通孔とする実施例)
図9は、本発明の実施例5に係るピストンの構造を示す図であって、(a)は、ピストンを上から見た平面図であり、(b)はピストンの斜視図である。本実施例では、実施例1のピストン12に代えて、図9(a)及び(b)に示すピストン412を有する。他の構成は実施例1と同じであるので、他の構成についての説明は省略する。また、ピストン412は、ここで説明する点以外は、実施例1のピストン12と同じである。
(Example in which the groove on the outer peripheral surface of the piston is the second through hole)
9A and 9B are views showing the structure of a piston according to
ピストン412は、吸着面3側に配置される大径部412aと、圧力配分プレート4側に配置される小径部412bと、を有する。ピストン412は、実施例1の第二の貫通孔21に代えて、シリンダ11の内周面と大径部412aの外周面に設けた溝部412eとの間の隙間(すなわち、シリンダ11の内周と大径部412aの外周との間の隙間)を有する。本実施例では、大径部412aの吸着面3側の端面412cから、大径部412aの圧力配分プレート4側の端面412dへと、大径部412aの外周の一部を削ぎ落して溝部412eを形成している。溝部412eの断面形状は、U字状でもよいし、V字状でもよい。溝部412eの断面形状がU字状の場合、例えば、ボールエンドミルを用いてフライスで加工することができる。
The
シリンダ11の内周面と溝部412eとの間の隙間の流路段面積は、第一の貫通孔8の流路段面積よりも小さい。シリンダ11の内周面と溝部412eとの間の隙間に絞り部を設けることで、シリンダ11の内周面と溝部412eとの間の隙間の流路段面積を、第一の貫通孔8の流路段面積よりも小さくしてもよい。本実施例によれば、第二の貫通孔としての、シリンダ11の内周面と溝部412eとの間の隙間の形成を容易に行うことができる。本実施例によれば、実施例1の第二の貫通孔21及び絞り部22に代えて溝部412eを有する構成としたので、製造コストを低く抑えることができる。また、ピストン412のように溝部412eを有する構成の場合、シリンダ11内でピストン412ががたついたり振動したりして空気の流量を正確にコントロールし難くなる恐れはあるが、その反面、実施例1のリングシール23に相当する構成は不要であるので、その分のコストを削減することができる。
The flow path step area of the gap between the inner peripheral surface of the
(ピストンとシリンダとの間の隙間を第二の貫通孔とする実施例)
図10は、本発明の実施例6に係るオートバルブを示す図であり、(a)は、オートバルブを吸着面3側から見た平面図であり、(b)は、オートバルブの側断面図である。本実施例のオートバルブ510は、実施例1のピストン12に代えて、図10(b)に示すピストン512を有する。他の構成は実施例1と同じであるので、他の構成についての説明は省略する。また、ピストン512は、ここで説明する点以外は、実施例1のピストン12と同じである。
(Example in which the gap between the piston and the cylinder is the second through hole)
10A and 10B are diagrams showing an auto valve according to Embodiment 6 of the present invention, in which FIG. 10A is a plan view of the auto valve as viewed from the
ピストン512は、吸着面3側に配置される大径部512aと、圧力配分プレート4側に配置される小径部512bと、を有する。本実施例では、大径部512aの径は、実施例1の大径部12aの径よりも小さい。本実施例では、実施例1の第二の貫通孔21に代えての第二の貫通孔521として、シリンダ11の内周面と大径部512aの外周面との間の隙間を有する。大径部512aの径であって吸着面3側の端面512cの径は、大径部512aの径であって圧力配分プレート4側の端面512dの径と等しい。端面512cの径は、端面512dの径と異なってもよい。
The
ピストン512の小径部512bの圧力配分プレート4側の端面526には、リングパッキン25を設けている。ピストン512が摺動し、リングパッキン525が弁座盤13の吸着面3側の端面に接すると、弁体としての小径部512bに設けたリングパッキン25によって、端面526と弁座盤13の吸着面3側の端面との間が閉じ、第二の空間18と第三の貫通孔19との間の気密が保たれる。
A ring packing 25 is provided on the
本実施例では、シリンダ11の円筒の内径をD1とし、大径部512aの径をD4とし、第一の貫通孔8の流路段面積をSとしたとき、本実施例は、以下の数4の関係を満たす。すなわち、シリンダ11の内周面と大径部512aの外周面との間の隙間の流路段面積は、第一の貫通孔8の流路段面積Sよりも小さい。
In this embodiment, the inner diameter of the cylinder of the
なお、シリンダ11の内周面と大径部512aの外周面との間の隙間に絞り部を設けることで、シリンダ11の内周面と大径部512aの外周面との間の隙間の流路段面積を、第一の貫通孔8の流路段面積よりも小さくしてもよい。本実施例によれば、第二の貫通孔としての、シリンダ11の内周面と大径部512aの外周面との間の隙間の形成を容易に行うことができる。本実施例によれば、実施例1の第二の貫通孔21及び絞り部22に代えて、大径部512aの径を小さくする構成としたので、製造コストを低く抑えることができる。また、ピストン512のように大径部512aの径が小さい構成の場合、シリンダ11内でピストン512ががたついたり振動したりして空気の流量を正確にコントロールし難くなる恐れはあるが、その反面、図3の第二の貫通孔21を開ける加工や溝を付ける加工が不要であり、さらに実施例1のリングシール23に相当する構成は不要であるので、その分のコストを削減することができる。
In addition, the flow of the gap between the inner peripheral surface of the
なお、例えば真空チャック1に載置する対象物の重量が比較的軽量である場合は、吸着ベース2を、吸着面3及び第一の貫通孔8を備えた板状部材に変更することが可能である。このように変更することで、この板状部材に対して、シリンダ11における第三の貫通孔と反対側の端部が隙間なく接続されるとともに、シリンダ11のフランジ部が不要になるので、さらに簡易的な構成となり、製造コストを低減することができる。
For example, when the weight of the object placed on the
また、真空チャック1の吸着ベース2、シリンダ11及びピストン12を透明な材料、例えば、ガラスまたはアクリル等で構成して、顕微鏡や画像測定機などの光学機器のステージに本発明を適用することも可能である。この場合、真空チャック1が比較的軽量であるとともに透明であるため、光学機器のバックライト照明を妨げることがないという効果を奏する。
Further, the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1…真空チャック、2…吸着ベース、3…吸着面、4…圧力配分プレート、5…配管、6…バルブ、7…対象物、10…オートバルブ。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記吸着ベースの内部に設けられたシリンダと、
前記シリンダの円筒空間を円筒軸方向で第一の空間と第二の空間とに仕切り、前記円筒空間内を円筒軸に沿って摺動可能なピストンと、
真空圧発生装置に連通する第三の空間と、
前記吸着面における開口から前記第一の空間まで前記吸着ベースを貫通する第一の貫通孔と、
前記第一の空間と前記第二の空間との間を貫通し、前記第一の空間と前記第二の空間との気圧差を維持可能な第二の貫通孔と、
前記第二の空間と前記第三の空間との間を貫通する第三の貫通孔と、
前記ピストンに設けられ、前記第一の空間と前記第二の空間との気圧差によって前記ピストンが摺動することで前記第三の貫通孔を閉じる弁体と、
前記第三の貫通孔を開く方向に前記弁体を付勢する付勢部材と、
前記第一の貫通孔に連通し、前記吸着面に沿って延びる開口を有する溝部と、
を備えたことを特徴とする真空チャック用オートバルブ。 An adsorption base having an adsorption surface for adsorbing an object;
A cylinder provided inside the suction base;
A piston that divides the cylindrical space of the cylinder into a first space and a second space in a cylindrical axis direction, and that can slide along the cylindrical axis in the cylindrical space;
A third space communicating with the vacuum pressure generator;
A first through hole penetrating the adsorption base from an opening in the adsorption surface to the first space;
A second through-hole penetrating between the first space and the second space and capable of maintaining a pressure difference between the first space and the second space;
A third through hole penetrating between the second space and the third space;
A valve body that is provided in the piston and closes the third through hole by sliding the piston due to a pressure difference between the first space and the second space;
A biasing member that biases the valve body in a direction to open the third through hole;
A groove portion having an opening communicating with the first through hole and extending along the suction surface;
An auto valve for a vacuum chuck characterized by comprising
前記第一の貫通孔及び前記溝部の前記吸着面における開口を対象物が塞ぐと、前記第一の空間と前記第二の空間と前記第三の空間とで閉じた空間を形成し、前記真空圧発生装置によって前記第三の空間から空気を吸引することで対象物を前記吸着面に吸着する、
ことを特徴とする真空チャック用オートバルブ。 An auto valve for a vacuum chuck according to claim 1,
When an object closes the opening in the suction surface of the first through hole and the groove, a closed space is formed by the first space, the second space, and the third space, and the vacuum The object is adsorbed on the adsorption surface by sucking air from the third space by the pressure generator,
This is an auto valve for vacuum chucks.
前記第一の貫通孔及び前記溝部の前記吸着面における開口が開放されていると、前記真空圧発生装置によって前記第三の空間から空気を吸引することによる前記第一の空間と前記第二の空間との気圧差で前記ピストンが摺動し、前記弁体が前記付勢部材による付勢力に抗って前記第三の貫通孔を閉じる、
ことを特徴とする真空チャック用オートバルブ。 An auto valve for a vacuum chuck according to claim 1 or 2,
When the opening in the adsorption surface of the first through hole and the groove is opened, the first space and the second space are formed by sucking air from the third space by the vacuum pressure generator. The piston slides due to a pressure difference with the space, and the valve body closes the third through hole against a biasing force by the biasing member.
This is an auto valve for vacuum chucks.
前記第一の貫通孔の内径は、前記シリンダの内径よりも小さい、
ことを特徴とする真空チャック用オートバルブ。 An auto valve for a vacuum chuck according to any one of claims 1 to 3,
An inner diameter of the first through hole is smaller than an inner diameter of the cylinder;
This is an auto valve for vacuum chucks.
前記溝部は、
前記吸着面における前記第一の貫通孔の開口を囲み連続して繋がる閉じた外側溝部と、
前記外側溝部と前記第一の貫通孔とを連通する連通溝部と、
を有し、
前記吸着面は、前記第一の貫通孔と前記外側溝部との間に、対象物を支持する対象物支持部を有する、
ことを特徴とする真空チャック用オートバルブ。 An auto valve for a vacuum chuck according to any one of claims 1 to 4,
The groove is
A closed outer groove portion continuously surrounding and surrounding the opening of the first through hole in the suction surface;
A communication groove portion communicating the outer groove portion and the first through hole;
Have
The suction surface has an object support part for supporting an object between the first through hole and the outer groove part.
This is an auto valve for vacuum chucks.
前記外側溝部は、前記シリンダの内径よりも大きい径の円形状である、
ことを特徴とする真空チャック用オートバルブ。 An auto valve for a vacuum chuck according to claim 5,
The outer groove is a circular shape having a diameter larger than the inner diameter of the cylinder.
This is an auto valve for vacuum chucks.
前記第二の貫通孔の少なくとも一部の径は、前記第一の貫通孔の径よりも小さい、
ことを特徴とする真空チャック用オートバルブ。 An auto valve for a vacuum chuck according to any one of claims 1 to 6,
The diameter of at least a part of the second through hole is smaller than the diameter of the first through hole,
This is an auto valve for vacuum chucks.
前記第二の貫通孔は、前記ピストンの外周と前記シリンダの内周との間の隙間である、
ことを特徴とする真空チャック用オートバルブ。 An auto valve for a vacuum chuck according to any one of claims 1 to 7,
The second through hole is a gap between the outer periphery of the piston and the inner periphery of the cylinder.
This is an auto valve for vacuum chucks.
前記第二の貫通孔は、前記ピストンの外周に設けた溝である、
ことを特徴とする真空チャック用オートバルブ。 An auto valve for a vacuum chuck according to claim 8,
The second through hole is a groove provided on the outer periphery of the piston.
This is an auto valve for vacuum chucks.
ことを特徴とする真空チャック。 The suction base includes a plurality of the vacuum chuck auto valves according to any one of claims 1 to 9,
A vacuum chuck characterized by that.
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