JP3208771B2 - 真空発生用ユニット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、吸着用パッド等の作業機器に負圧を供給す
る真空発生用ユニットに関する。

［従来の技術］ 従来より、吸着用パッドや真空パックの動力源として
真空発生用ユニットが利用されている。この種の真空発
生用ユニットは、一般的に負圧を発生させるエゼクタ
と、吸着用パッド等の作業機器に連通している真空ポー
トと、前記エゼクタや真空ポートに圧縮流体を送給し、
あるいは遮断する弁機構部と、前記作業機器から吸入さ
れる空気の汚れを除去するフィルタ部とを備える。

以上のように構成された真空発生用ユニットの弁機構
部は、圧縮流体の流れを切り換え、エゼクタや作業機器
に圧縮流体を供給するために方向切換弁を有している。
この方向切換弁はスプール弁からなり、圧縮流体の漏れ
を防ぐためＯリング等をグリースとともに用いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記の従来の技術では、スプール弁に
取着されたＯリングが、圧縮流体の流れ方向を切り換え
る、または遮断するための弁体の軸方向の運動によりＯ
リングと弁座が摺動し、磨耗粉が生じる。そのため、磨
耗粉およびグリースが圧縮流体に混入し、弁の作動不
良、および排気による作業環境悪化等の問題を生じてい
る。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、弁体
の摺動動作による磨耗粉、油等の汚染を阻止し、弁体の
耐久性を向上させると共に、清浄な排気を行うことを可
能とする真空発生用ユニットを提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するために、本発明は、吸着用パッ
ド等の作業機器に連通している真空ポートと、 前記真空ポートに圧縮流体を送給し、あるいは遮断す
る弁機構部と、 前記作業機器から吸入される空気の汚れを除去するフ
ィルタ部と、 を備え、 前記弁機構部は、スプール弁からなる方向切換弁を有
し、前記スプール弁の軸線方向に沿った一端部側には、
相互に対向する弁体の環状凹部と弁座部の環状凹部との
間に装着されリング状の可撓性部材によって形成される
第１ダイヤフラムが配設され、一方、前記スプール弁の
軸線方向に沿った他端部側には、相互に対向する弁体の
環状凹部と弁座部の環状凹部との間に装着されリング状
の可撓性部材によって形成される第２ダイヤフラムが配
設され、前記スプール弁の中間部には弁座部に着座する
着座部が設けられ、 前記スプール弁の弁体が移動する際、該スプール弁の
一端部側と他端部側とに並設された第１および第２ダイ
ヤフラムは、それぞれ、弁座部の環状凹部側を支点とし
弁体の環状凹部とともにその移動方向に沿って変位自在
に設けられることを特徴とする。

［作用］ 上記の本発明に係る真空発生用ユニットでは、方向切
換弁のシール部材として、リング状可撓性部材からなる
遊動型の第１および第２ダイヤフラムが相互に対向する
弁体の環状凹部と弁座部の環状凹部との間に所定間隔離
間して装着される。前記第１および第２ダイヤフラム
は、弁体が移動する際、弁座部の環状凹部側を支点とし
弁体の環状凹部とともにその移動方向に沿ってそれぞれ
変位する。

［実施例］ 本発明に係る真空発生用ユニットについて好適な実施
例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。

第１図は、本実施例に係る真空発生用ユニット10が２
個連結した状態の斜視図であり、第２図は、該真空発生
用ユニット10の縦断面図を示す。

真空発生用ユニット10は、基本的に電磁弁部12、弁機
構部14、ファンクションプレート16、遮断プレート17
a、マニホールド18、エゼクタ20、フィルタ部22、検出
部24、真空ポート部26から構成される。

矩形体からなる弁機構部14は、上部に電磁弁部12を螺
子によって装着し、前記弁機構部14の一側面部にはファ
ンクションプレート16が当接する。前記弁機構部14の他
側面部には、インサートナットを弁機構部14に一体成形
して下部より空気供給ポート28、パイロット弁供給ポー
ト30、真空破壊ポート32、パイロット弁排気ポート34が
画成されている。このインサートナットは、凹凸が設け
られ、また角または隅または凹凸の面の少なくとも一つ
が傷のないシャープエッジとし、成型後のシール性をよ
くすべく形成されている。抵抗が大きくなるようにロー
レット等で溝が形成され、インサートナットと成型材の
剥離を防ぐ。無論、シャーエッジと溝が干渉してシール
性を落とさないほうがよい。前記パイロット弁供給ポー
ト30と真空破壊ポート32の近傍にはインサートナットを
弁機構部14に一体成形することにより螺孔が形成され、
この螺孔に実質的に流量調節弁を構成する弁体36を螺合
する。

前記弁機構部14の内部には、軸方向が図面と直交する
方向に延在する２ポート２位置型の空気供給弁38並びに
真空破壊弁40を配設し、前記空気供給弁38、真空破壊弁
40、ポート28乃至34、後述する電磁弁42乃至46、ファン
クションプレート16を結ぶ通路が画成されている。

第３図および第４図に前記空気供給弁38および真空破
壊弁40に使用されるスプール弁の縦断面図を示す。ここ
では、空気供給弁38の場合について説明する。

弁体48は弁座部50に画成された空孔51に挿入され、こ
の空孔51は第１の蓋部材52a、52bと第２の蓋部材53とに
よって閉塞される。弁体48の両端部近傍には、断面が台
形状の凹部54a、54bがそれぞれ形成され、一方、中央部
分には膨出部55が形成され、この膨出部55の一部を切り
欠いて合成樹脂体からなる着座部57が設けられる。この
着座部57は所定角度傾斜して弁座部50から突出する弁座
本体59に着座可能である。なお、凹部54a、54bに対応し
て凹部56a、56bが弁座部50と第１の蓋部材52aの間およ
び第１の蓋部材52bと第２の蓋部材53の間に形成され
る。二組の凹部54a、54b、56a、56bで形成された実質的
に傾斜するリング状の間隙にはリング状可撓性部材から
なる遊動型ダイヤフラム58a、58bが挿入されている。弁
体48と弁座部50との間には、圧縮流体供給源に連通する
通路60とエゼクタ20に連通する通路62が画成されてい
る。弁体48の両端と蓋部材52a、52bとの間の空間は、そ
れぞれ第１電磁弁42に連通する第１圧力室64と第２圧力
室66を形成している。

前記弁機構部14部の上部に設置される電磁弁部12は、
前記弁機構部14部を構成する空気供給弁38、および真空
破壊弁40のオン／オフ動作を行う５ポート２位置弁から
なる第１電磁弁42、第２電磁弁44、第３電磁弁46を有す
る。第１電磁弁42と第２電磁弁44は、接続プレート13に
より停電時の安全対策である自己保持機能を有する５ポ
ート２位置ダブル電磁弁で構成されている。また、第３
電磁弁46の働きを加え、デテント機能付の４ポート３位
置ダブル電磁弁の構成とすることもできる。

板状のファンクションプレート16は、一側面を弁機構
部14に当接し、他側面を遮断プレート17aに当接してい
る。このファンクションプレート16を第５図を参照しな
がら説明する。

板状のファンクションプレート16は、パッキン68aに
よって大きく７つの部屋に分けられており、そのうちの
６つの部屋には孔部が設けられており、この孔部はマニ
ホールド18と弁機構部14との通路を連通している。孔部
が設けられているそれぞれの部屋は下部より空気供給弁
38とエゼクタ20に連通する第１室70、真空破壊弁40と後
述する真空ポート118に連通する第２室72、マニホール
ド18の空気供給通路92と空気供給弁38に連通する第３室
74、マニホールド18のパイロット弁供給通路94と電磁弁
部12に連通する第４室76、マニホールド18の真空破壊通
路96と真空破壊弁40に連通する第５室78、マニホールド
18のパイロット弁排気通路98と電磁弁部12に連通する第
６室80から構成されている。それぞれの部屋はパッキン
68aによって他の部屋の圧力流体との混合を阻止されて
いる。第１室70の遮断プレート17a側には、パッキン68b
と一体的に形成されたチェック弁81を備える（第５図
ｂ、第５図ｃ参照）。本実施例においては、第３室74、
第４室76および第５室78は、それぞれの部屋を隔ててい
るパッキン68aが一部欠落しており、第３室74乃至第５
室78は連通している（第５図ａ参照）。本実施例以外に
も第３室74と第４室76を連通させたもの、第４室76と第
５室78を連通させたもの、第３室74乃至第５室78をそれ
ぞれ独立させたもののように組合せは、多種多様であ
り、ファンクションプレート16を交換するのみで流体回
路を変更可能である。

例えば、本実施例のファンクションプレート16は、第
３室74乃至第５室78が連通しているため、空気の供給を
マニホールド18の空気供給通路92のみで利用できる（第
６図参照）。

一方、板状の遮断プレート17aは、一側面をファンク
ションプレート16に当接し、他側面をマニホールド18に
当接している。この遮断プレート17aを第７図を参照し
ながら説明する。

遮断プレート17aには、空気供給弁38とエゼクタ20を
連通させる第１孔部82、真空破壊弁40と後述する真空ポ
ート118を連通させる第２孔部84、後述するマニホール
ド18の空気供給通路92と空気供給弁38を連通させる第３
孔部86、マニホールド18のパイロット弁排気通路98とパ
イロット弁を連通させる第４孔部88、弁機構部14からマ
ニホールド18まで送入される螺子付スタッド用の６つの
第５孔部90が形成されている。マニホールド18側の面に
は、このマニホールド18との接続部分から流体が漏れな
いように、パッキンが取り付けられている。

例えば、IC基盤を含むワークを吸着搬送している時、
吸着盤に対する真空破壊を行う際にはIC基盤のためにの
み窒素を利用し、他のワークの部分には圧縮空気を利用
することがある。このような場合、複数個連結された真
空発生用ユニット10においては、マニホールド18に空気
が流れている状態でも遮断プレートを挿入することによ
って、マニホールド18と弁機構部14とを選択的に遮断で
きる。例えば、第８図に示すように、遮断プレート17b
ではファンクションプレート16の第３室74乃至第６室80
に対応する部分に孔部を設けていないため、マニホール
ド18から弁機構部14に空気が流入するおそれはない。そ
のため、弁機構部14のポートを利用することによって単
独で窒素を使用することが可能である（第９図参照）。

このように遮断プレート17を挿入し、あるいは交換す
ることにより、マニホールド18の圧縮流体供給通路およ
び圧縮流体排気通路と弁機構部14を選択的に遮断し、あ
るいは変更が可能である。

次に、矩形体からなるマニホールド18は、一側面を遮
断プレート17aに当接し、他側面をエゼクタ20に当接し
ている。前記マニホールド18の内部には、下部から図面
と直交する方向に空気供給通路92、パイロット弁供給通
路94、真空破壊通路96、パイロット弁排気通路98が形成
され、一方、図面の紙面の延在方向に沿って空気供給弁
38とエゼクタ20を連通する通路62、真空破壊弁40と真空
ポートを連通する通路100を有する（第２図参照）。

また、マニホールド18の長手方向面には、マニホール
ド18の空気供給通路92、パイロット弁供給通路94、真空
破壊通路96、パイロット弁排気通路98に対応した螺孔が
設けられ、成型品で作られるエンドカバー93が一対で螺
子95で取り付けられる。

前記マニホールド18の側面部には、前記エゼクタ20が
当接するように配設されている。前記エゼクタ20は矩形
体からなり、その内部に所定の口径のノズル部102とこ
のノズル部102に連接されるディフューザ部104を有し、
前記ディフューザ部104は真空発生部106に連通してい
る。前記ディフューザ部104はマニホールド18のパイロ
ット弁排気通路98に連通し、その途中にはサイレンサ10
8が装着されている。

前記エゼクタ20には、検出部24および真空ポート部26
が装着されている。前記検出部24は箱型形状を呈し、そ
の内部に真空スイッチ110が設けられている。この真空
スイッチ110は、好ましくは、半導体圧力センサで構成
され、真空発生部106で発生する負圧を後述する真空ポ
ート118に連通する通路120を介して検出し、作業機器を
制御するための信号を発する。前記検出部24と真空ポー
ト部26との境界面にはフィルタ112が装着されている。

真空ポート部26は、矩形体形状で、エゼクタ20側の一
側面部から可撓性部材で形成されたチェック弁114、フ
ィルタ部22へ連通する通路116と他側面部に設けられた
真空ポート118とを有し、前記真空ポート118から検出部
24へ指向する通路120を形成している。

フィルタ部22は、検出部24に隣接し、且つこの検出部
24と真空ポート部26に対して固定される。フィルタ部22
は透明な蓋部材121によってフィルタ本体122を閉塞して
いる。フィルタ部22の内部には、フィルタ本体122が配
設されると共に、このフィルタ部22は先端部に螺子溝を
形成したスタッド124を有する摘み126で真空ポート部26
に固着している。したがって、前記摘み126を螺回する
ことにより前記フィルタ本体122を交換することが可能
である。

次に、上記のように構成される真空発生装置の動作に
ついて第２図乃至第７図を参照して説明する。但し、こ
の動作の説明は、マニホールド18を用いて真空発生用ユ
ニット10を複数個連設し、弁機構部14のポートを螺子に
よって閉塞した場合についてである。したがって、圧縮
流体の供給、パイロット弁を駆動するための供給圧力、
真空破壊用圧力、パイロット弁、およびエゼクタ20から
の排気については、この動作説明ではマニホールド18を
介してのみ行うものとする。

そこで、真空ポート118に連通している作業機器、例
えば、吸着用パッドに負圧をかける場合に、先ず、図示
しないコンプレッサ等の圧縮流体供給源が付勢され、こ
の圧縮流体はマニホールド18の空気供給通路92を通り、
遮断プレート17aの第３孔部86を介して、ファンクショ
ンプレート16の第３室74から第４室76に流入する。第１
電磁弁42が付勢されることにより、前記圧縮流体が空気
供給弁38の第１圧力室64に送入され、弁体48を図面左向
きに移動させる。すなわち、第１圧力室64に送給された
圧力流体が弁体48の一方の端面の受圧面を押圧し、遊動
型ダイヤフラム58a、58bは凹部56a、56bを支点として揺
動する。この結果、弁座本体59から着座部57が離間し、
そのため、圧縮流体供給源に連通する通路60がエゼクタ
20に連通する通路62に連通する（第３図矢印参照）。な
お、この動作中、遊動型ダイヤフラム58は、弁座部50お
よび弁体48の双方に対してすべり面をもたず、摩擦を生
ずることがない。したがって、弁体48の移動にグリース
も不要となる。

また、弁体48と蓋部材52aの空間部に、弁体48の作動
時に弁体48と弁座部50との間に生じる摩擦力を打ち消す
動きをする弱いスプリングを挿入してもよい。

一方、上記のようにして空気供給弁38が開成するた
め、通路62のチェック弁81が開成し（第２図破線部参
照）、マニホールド18の空気供給通路92とエゼクタ20が
連通して前記エゼクタ20に圧縮流体が供給される。こう
してエゼクタ20で負圧が発生し、吸着用パッドから空気
を吸引する。この負圧により、可撓性部材で形成された
チェック弁114が開く（第２図破線部参照）。すなわ
ち、前記負圧によって、真空ポート118側の空気は、塵
芥を除去するフィルタ部22、通路116、真空発生部106を
介して、ディフューザ部104に吸引される。その際、検
出部24の真空スイッチ110は通路120を介して真空ポート
118における負圧を測定し、その出力信号で作業機器を
制御する。

一方、ディフューザ部104に真空ポート118より吸引さ
れた空気、およびノズル部102より噴出された圧縮流体
は、前記ディフューザ部104からサイレンサ108を経てマ
ニホールド18のパイロット弁排気通路98より排出され
る。

なお、作業機器にかかる負圧を解除する場合、第２電
磁弁44が付勢され、第１電磁弁42を切り換える。そのた
め、圧縮流体は空気供給弁38の第２圧力室66に達し、弁
体48を図面右向きに移動させる。そのため、圧縮流体供
給源に連通する通路60がエゼクタ20に連通する通路62と
遮断される（第４図参照）。その際、遊動型ダイヤフラ
ム58a、58bは弁体48の凹部54a、54bの移動と共に弁座部
50側の凹部56a、56bを支点として変位する。このように
して、弁体48が変位して弁座59に着座部57が着座し、通
路60と通路62との連通が遮断される。

一方、上記のようにして空気供給弁38を閉塞し、通路
62およびエゼクタ20に圧縮流体が流入していない状態
で、最初に図示しないコンプレッサ等の圧縮流体供給源
が付勢され、該圧縮流体はマニホールド18の空気供給通
路94を通り、遮断プレート17aの第３孔部86を介してフ
ァンクションプレート16の第３室74から第４室76へ流入
し、第３電磁弁46が付勢されることにより、真空破壊弁
40を開成する。そのため、該圧縮流体はマニホールド18
の空気供給通路92を流れ、遮断プレート17aの第３孔部8
6を介してファンクションプレート16の第３室74から第
５室78へ流入し、通路100を介して真空ポート118と直接
連通し、作業機器の負圧を解除する。

［発明の効果］ 以上のように、本発明に係る真空発生用ユニットで
は、次のような効果乃至利点を有する。

方向切換弁のシール部材として、遊動型ダイヤフラム
が用いられ、この遊動型の第１および第２ダイヤフラム
は、相互に対向する弁体の環状凹部と弁座部の環状凹部
との間にそれぞれ装着される。前記第１および第２ダイ
ヤフラムは、弁体が移動する際、弁座部の環状凹部側を
支点とし弁体の環状凹部とともにその移動方向に沿って
それぞれ変位する。そのため、遊動型ダイヤフラムは、
弁体の移動の際、弁座部および弁体の双方に対してすべ
り面をもたず、摩擦を生ずることない。そのため、グリ
ースも不要となり、圧縮流体に磨耗粉や油が混入するこ
とはない。この結果、真空発生用ユニットにおいて、弁
体およびサイレンサ等の耐久性の向上、および排気の清
浄化を達成できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る真空発生用ユニットの一実施例の
斜視図、 第２図は本発明に係る真空発生用ユニットの一実施例の
縦断面図、 第３図は本発明に係る真空発生用ユニットの空気供給弁
の開成時の縦断面図、 第４図は本発明に係る真空発生用ユニットの空気供給弁
の閉塞時の縦断面図、 第５図ａは本発明に係る真空発生用ユニットのファンク
ションプレートの一実施例の正面図、 第５図ｂは本発明に係る真空発生用ユニットのファンク
ションプレートの一実施例のＡ−Ａ線縦断面図、 第５図ｃは本発明に係る真空発生用ユニットのファンク
ションプレートの一実施例の背面図、 第６図は本発明に係る真空発生用ユニットにおいて、第
１の実施例の遮断プレートを使用した時の流体回路説明
図、 第７図は本発明に係る真空発生用ユニットの遮断プレー
トの第１の実施例の斜視図、 第８図は本発明に係る真空発生用ユニットの遮断プレー
トの第２の実施例の斜視図、 第９図は本発明に係る真空発生用ユニットにおいて、第
２の実施例の遮断プレートを使用した時の流体回路説明
図である。 10……真空発生用ユニット 12……電磁弁部 14……弁機構部 16……ファンクションプレート 17a、17b……遮断プレート 18……マニホールド 20……エゼクタ 22……フィルタ部 24……検出部 26……真空ポート部 38……空気供給弁 40……真空破壊弁 48……弁体 50……弁座部 52a、52b……蓋部材 54a、54b、56a、56b……凹部 58a、58b……遊動型ダイヤフラム 60、62……通路 64……第１圧力室 66……第２圧力室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−154900（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−160362（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−56974（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−126775（ＪＰ，Ｕ) 国際公開90／8279（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04F 5/20

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸着用パッド等の作業機器に連通している
   真空ポートと、 前記真空ポートに圧縮流体を送給し、あるいは遮断する
   弁機構部と、 前記作業機器から吸入される空気の汚れを除去するフィ
   ルタ部と、 を備え、 前記弁機構部は、スプール弁からなる方向切換弁を有
   し、前記スプール弁の軸線方向に沿った一端部側には、
   相互に対向する弁体の環状凹部と弁座部の環状凹部との
   間に装着されリング状の可撓性部材によって形成される
   第１ダイヤフラムが配設され、一方、前記スプール弁の
   軸線方向に沿った他端部側には、相互に対向する弁体の
   環状凹部と弁座部の環状凹部との間に装着されリング状
   の可撓性部材によって形成される第２ダイヤフラムが配
   設され、前記スプール弁の中間部には弁座部に着座する
   着座部が設けられ、 前記スプール弁の弁体が移動する際、該スプール弁の一
   端部側と他端部側とに並設された第１および第２ダイヤ
   フラムは、それぞれ、弁座部の環状凹部側を支点とし弁
   体の環状凹部とともにその移動方向に沿って変位自在に
   設けられることを特徴とする真空発生用ユニット。