JP3310584B2 - 排気トラップ及びこれを用いた吸引保持システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排気トラップ及びこ
れを用いた吸引保持システムに係り、特に、排気装置に
より減圧することによりワークを吸着部に吸引保持する
とともに、その減圧状態を解除することによりワークを
吸着部から離反させるように構成された吸引保持システ
ムに好適な排気トラップの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種材料から成るワークの加工を
行うための、クーラント液を供給しながら加工処理を行
うように構成された加工装置においては、ワークを真空
吸着により吸着部に吸引保持した状態で加工を施すよう
になっている。加工が終了すると、吸着部での吸引を停
止し、排気系の圧力を大気圧に解放したり、逆に陽圧を
印加することにより、ワークを吸着部から外すようにし
ている。

【０００３】この場合、吸着部には加工装置の加工屑や
クーラント液が付着し易いため、この吸着部から排気経
路に加工屑やクーラント液が侵入する。このような侵入
物は排気系のバルブ、圧力計、排気ポンプ等に損傷を与
えるため、吸着部の背後に排気フィルタを設ける場合が
多い。

【０００４】この排気フィルタの一例を図５に示す。容
器１の上部には蓋体２が取り付けられ、この蓋体２によ
って容器内部が密閉されている。蓋体２には図示しない
吸着部に接続された吸引管が接続される吸引部２と、図
示しない排気装置に接続された排気管が接続される排気
部３とが形成され、吸引部２に設けられた吸引口２ａは
容器内部の略中央部に開口し、排気部３に設けられた排
気口３ａは容器内部の周縁部に開口している。

【０００５】容器１内部の中心には円筒状のフィルタ４
が収容され、吸引口２ａと排気口３ａとの間はフィルタ
４によって仕切られている。このフィルタは例えば繊維
を固めたものである。図示しない排気装置を稼働させる
と吸引口２ａからエアが吸引され、このエアとともに加
工屑やクーラント液が流入しても、フィルタ４によって
トラップされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記フ
ィルタ４は加工屑やクーラント液により目詰まりを起こ
し易く、短時間のうちに吸着部の吸引力が低下するとと
もに、吸着部と排気フィルタの排気装置側との間の圧力
差が大きくなるため、圧力センサ等で圧力を検出して
も、吸着部の圧力を反映した検出値が得られないため、
制御系に異常を招く場合がある。したがって、頻繁にメ
ンテナンスを行い、フィルタの清掃や交換を行う必要が
ある。

【０００７】一方、上記のような不具合を防止するため
にフィルタの目を粗くすると、目詰まりは少なくなり、
長時間使用できるとともにフィルタ前後の圧力差も小さ
くなるが、排気フィルタを透過してしまう加工屑やクー
ラント液が増加するため、排気系がしばしば損傷すると
いう問題点がある。

【０００８】このような問題点を解決するために、フィ
ルタの面積を増大させて、圧力差を解消するとともに、
目詰まりを防止する方法が考えられる。しかし、この方
法では、排気トラップの容量が大きくなり、吸着部から
排気装置までの排気系の容積が増大するため、吸着部の
吸引動作の応答が遅くなり、加工装置の高速化に支障が
出るという問題点がある。

【０００９】そこで本発明は上記問題点を解決するもの
であり、その課題は、ワークを吸着するための吸引保持
システムにおいて、小容量でも排気系の損傷を確実に防
止できるとともに、吸着部の吸着力の低下や制御異常を
招くことのない新規の排気トラップを提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明が講じた手段は、吸着部と排気装置との間に接
続配置され、前記吸着部に直接若しくは間接的に接続さ
れた吸気路と、該吸気路に接続された密封されたトラッ
プ容器と、該トラップ容器に接続されるとともに、前記
排気装置に直接若しくは間接的に接続された排気路とを
有する排気トラップにおいて、前記トラップ容器の内側
下部に、前記トラップ容器の軸線周りに旋回する旋回方
向に開口する前記吸気路の吸気側開口部を設け、前記ト
ラップ容器の内側上部に、前記旋回方向とは逆回転の逆
旋回方向に開口する前記排気路の排気側開口部を設けた
ことを特徴とする。

【００１１】この手段によれば、トラップ容器の内側下
部に旋回方向に開口する吸気側開口部が設けられ、トラ
ップ容器の内側上部に逆旋回方向に開口する排気側開口
部が設けられているので、吸気側開口部から吸入された
気体は旋回方向に旋回し、次第に上昇して排気側開口部
から排気される。

【００１２】この場合、吸気側開口部から吸入された気
体とともに液体や固形物が侵入しても、液体や固形物も
トラップ容器の内面に接触しながら旋回するため、上部
に配置された排気側開口部には到達しにくく、トラップ
容器の内部に留まる。逆に吸着部の吸引を停止して大気
圧に解放したり加圧したりする場合には、排気側開口部
から気体が流入し、逆旋回方向に旋回するので、トラッ
プ容器内部に溜まった液体や固形物を巻き上げることな
く、吸気側開口部からスムーズに吸着部へと戻すことが
できる。

【００１３】したがって、吸着部から吸引された液体や
固形物を確実に捕捉できるとともに吸着状態を解除する
際にはスムーズに液体や固形物を戻すことができるか
ら、メンテナンスなしに長期間使用できるとともに、フ
ィルタを必要としないため、排気トラップ前後の圧力差
を低減でき、制御も容易で、吸着動作も効率的に行うこ
とができる。しかも、液体や固形物の捕捉能力が高いの
で小型化でき、吸着動作及び解除動作の応答性を高める
ことができる。

【００１４】ここで、前記吸気側開口部は、前記トラッ
プ容器の内部の周縁部に設けられていることが好まし
い。この手段によれば、吸気側開口部がトラップ容器の
周縁部に開口しているため、トラップ容器内に気体が流
入してもトラップ容器の内周面に沿って乱れの少ない旋
回流を発生させることができるから、捕捉能力を高める
ことができるとともに、トラップ容器内に液体や固形物
が堆積した場合、吸着状態の解除とともに、排気側開口
部から発生した旋回流によってこれらの液体や固形物が
トラップ容器の内部の下部の周縁部に集まるので、吸気
側開口部から効率的に液体や固形物を戻すことができ
る。

【００１５】また、前記排気側開口部は、前記トラップ
容器の内部の周縁部に設けられていることが好ましい。
この手段によれば、排気側開口部がトラップ容器の周縁
部に開口しているため、吸着状態の解除とともに排気側
開口部からトラップ容器内に気体が流入してもトラップ
容器の内周面に沿って乱れの少ない旋回流を発生させる
ことができるから、トラップ容器内に溜まった液体や固
形物をスムーズに吸気側開口部から戻すことができると
ともに、吸着開始時や吸着解除時における気体の流れを
スムーズにすることができ、気体の流通抵抗を低減し
て、吸着部の吸着力を高めることができ、しかも、吸着
動作及び解除動作の応答を早くすることができる。

【００１６】次に、ワークを吸引保持するための吸引保
持システムとしては、ワークを吸引保持する吸着部と、
該吸着部において吸着力を発生させるための排気装置
と、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された
排気トラップと、前記排気路において前記排気装置によ
る減圧状態を解除する減圧破壊手段とを設けるものであ
る。

【００１７】ここで、前記ワーク及び／又は前記吸着部
に加工液が降りかかる状態で前記ワークを加工するよう
に構成された加工装置に装着されていることが特に効果
的である。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して本発明
に係る排気トラップ及び吸引保持システムの実施形態に
ついて説明する。

【００１９】（第１実施形態）図１は本発明に係る排気
トラップの第１実施形態を示す縦断面図であり、図２は
同第１実施形態の横断面図である。円筒形状のトラップ
容器１０の上部には蓋体１１が着脱可能に取付けられて
おり、トラップ容器１０は蓋体１１によって密閉されて
いる。

【００２０】トラップ容器１０の上部には吸気管１２が
導入されている。この吸気管１２はトラップ容器１０へ
の導入部近傍ですぐに屈曲して容器内を下降し、容器底
面近傍で再び屈曲して、トラップ容器１０の側壁内面及
び底面に沿って円弧状に水平に伸びる延長部１２ａを備
えている。延長部１２ａの先端には吸気口１２ｂが形成
され、吸引されたエアはトラップ容器１０の側壁内面に
沿った方向に、すなわち、トラップ容器１０の内部で旋
回する方向に導入されるようになっている。

【００２１】トラップ容器１０の上部であって、上記吸
気管１２の導入部と対向する位置には、排気管１３が導
入されている。この排気管１３はトラップ容器１０への
導入部近傍ですぐに屈曲して容器の側壁内面に沿って円
弧状に水平に伸びる延長部１３ａを備えている。この延
長部１３ａは、上記吸気管１２の延長部１２ａとは逆の
回転方向に伸びている。延長部１３ａの先端部には排気
口１３ｂが形成されている。

【００２２】この実施形態においては、図示しない排気
装置が稼働して、排気管１３の排気口１３ｂから空気が
排気されると、トラップ容器１０内が減圧されるので、
吸気管１２を介して図示しない吸着部から空気が吸引さ
れる。吸着部から吸引された空気は吸気管１２の延長部
１２ａによってトラップ容器１０の内部を旋回する方向
（以下、旋回方向という。）に吸気口１２ｂから導入さ
れる。

【００２３】空気の吸引と排気が始まるとトラップ容器
１０の内部には延長部１２ａから吸気口１２ｂ、排気口
１３ｂ、延長部１３ａへと向かう空気の旋回流が発生
し、図示しない排気装置へと排出されていく。このと
き、吸着部からクーラント液や加工屑が吸気口１２ｂを
介してトラップ容器１０の内部に導かれても、クーラン
ト液や加工屑はトラップ容器１０の下部に留まり、排気
口１３ｂまでは殆ど到達しない。

【００２４】クーラント液その他の液体がトラップ容器
１０内に導入された場合、液体は殆どトラップ容器１０
の下部に自重により留まる。また、加工屑等の固形物が
トラップ容器１０内に導入された場合、この固形物は液
体と同様にトラップ容器１０の下部に留まるが、特に、
微細な固形物の場合でも、トラップ容器１０内に形成さ
れる旋回流によってトラップ容器１０の側壁内面に押し
付けられ、旋回流が停止した時点でトラップ容器１０の
下部へと落ちるようになる。

【００２５】図示しない吸着部の吸引を停止してワーク
を解放する場合には、図示しない排気装置を停止する
か、排気装置との接続を断ち、排気管１３を大気圧に解
放するか、若しくは加圧装置によって排気管１３を加圧
する。このとき、トラップ容器１０には上述とは逆に、
排気管１３の延長部１３ａ、排気口１３ｂ、吸気管の吸
気口１２ｂ、延長部１２ａへと逆方向（以下、逆旋回方
向という。）の旋回流が発生する。

【００２６】このとき、トラップ容器１０の内部に何も
存在しない場合には、排気管１３から導入された空気は
そのまま旋回流となって吸気管１２に流れ込み、図示し
ない吸着部に到達する。トラップ容器１０の内部にクー
ラント液等の液体が溜まっている場合には、排気口１３
ｂから導入された空気は旋回流となって液体の液面に斜
めに当たるため、液面を大きく乱すことなく加圧し、加
圧された液体はその圧力によって吸気口１２ｂから吸気
管１２を経て吸着部に戻される。

【００２７】トラップ容器１０の内部に固形物が大量に
存在する場合も同様であり、排気口１３ｂから旋回流と
して導入された空気は固形物を巻き込んで旋回させなが
ら吸気口１２ｂから吸着部へと排出される。旋回流の方
向は水平に近い斜め方向となるため、固形物が小さいも
のでもトラップ容器１０の上部には舞い上がりにくくス
ムーズに排出される。

【００２８】この実施形態によれば、図示しない吸着部
から液体や小さな固形物が吸引されても確実にトラップ
することができると同時に、大気圧への解放や加圧によ
ってスムーズに吸着部へと液体や固形物を戻すことがで
きる。また、フィルタを必要としないため、フィルタの
目詰まりが起こらず、メンテナンスの労力が軽減される
とともに、空気の流通抵抗の増加を抑制することができ
るから、吸着力を容易に高められ、また吸着動作及び解
除動作を迅速に行うことができる。

【００２９】この実施形態では、図１の破線で示すよう
にクーラント液等の液体１４が多量に溜まった状態で
も、吸気口１２ｂから空気が旋回方向に流れ込むので、
流入した空気は気泡となって旋回方向に迅速に移動し、
液面から放出されるため、気泡も小さく、液面からの液
体の飛散量を低減でき、排気管１３への液体の流入を抑
制する。

【００３０】逆に、大気圧への解放時や加圧時において
は、排気管の排気口１３ｂから流入した空気は逆旋回方
向へと回転しながら流入するので、液面を乱すことなく
液面全体を加圧し、液体の撥ね上げを防止できるととも
に、液体のスムーズな戻し作用を果たす。

【００３１】特に、液体１４が少ない場合には、排気口
１３ｂからの空気の流入は液体１４をも逆旋回方向に旋
回させるため、トラップ容器１０の内部の周縁部の液位
は中心部よりも高くなり、当該周縁部に配置された吸気
口１２ｂから効率的に液体を戻すことができる。

【００３２】（第２実施形態）図３は本発明に係る排気
トラップの第２実施形態の構造を示す横断面図である。
この実施形態は、上記第１実施形態のトラップ容器１０
とほぼ同様に図示しない蓋体を備えた円筒形状のトラッ
プ容器２０に、吸気管２２及び排気管２３を取り付けた
ものである。ここで、吸気管２２はトラップ容器２０の
下部に、排気管２３はトラップ容器２０の上部に接続さ
れている。

【００３３】この実施形態においては、吸気管２２と排
気管２３は、トラップ容器２０の側壁内面に対して接線
方向に取り付けられており、トラップ容器２０の側壁に
導入された導入部２２ａ，２３ａを備えている。導入部
２２ａ，２３ａはそれぞれトラップ容器２０の側壁内面
に沿って切断され、吸気管２２の吸気口２２ｂ及び排気
管２３の排気口２３ｂはトラップ容器２０の側壁の内面
と連続した開口面を備えたものとなっている。

【００３４】この実施形態においても、上記第１実施形
態と同様に、吸入口２２ｂから導入された液体や固形物
を確実に捕捉することができるとともに、通気性の低下
を抑制でき、フィルタの目詰まり等による吸着力の低下
を防止することができる。また、この実施形態において
は、トラップ容器２０の側壁に吸気管２２及び排気管２
３を挿入して固定するだけでよいため、製造が容易で、
製造コストを低減することができる。

【００３５】（第３実施形態）次に、図４を参照して、
上記第１実施形態又は第２実施形態を排気トラップとし
て用いた吸引保持システムの実施形態（第３実施形態）
について説明する。ここで、図４においては上記第１実
施形態の排気トラップの符号を用いて示すが、排気トラ
ップとしては、第１実施形態に限らず、第２実施形態の
ものであってもよく、その他の本発明に包含されるもの
であればいかなる排気トラップであってもよい。

【００３６】この実施形態では、ワーク３０を吸着する
ように構成された吸着部３１が設けられ、この吸着部３
１に、上記トラップ容器１０に接続された吸気管１２が
連結されている。トラップ容器１０から引き出された排
気管１３には、真空計（圧力計）３２と、圧力によって
動作する圧力スイッチ３３とが接続されている。この圧
力スイッチは、排気管の圧力によって圧力検出信号を図
示しない制御装置に送り、この制御装置によって、後述
する開閉弁を制御するためのものである。

【００３７】排気管１３は、電磁弁その他の開閉弁から
成る排気側開閉弁３４及び減圧弁３５を介して、真空ポ
ンプやエジェクタ等から成る排気装置３６に接続されて
いるとともに、加圧側開閉弁３７及び減圧弁３８を介し
て、大気圧採り入れ口若しくはコンプレッサや気体ボン
ベ等から成る気体供給部３９に接続されている。

【００３８】この実施形態においては、図示しない制御
装置により排気側開閉弁３４が開放され、加圧側開閉弁
３７が閉鎖されると、吸着部３１にてワーク３０が吸着
保持され、制御装置により排気側開閉弁３４が閉鎖さ
れ、加圧側開閉弁３７が開放されると、吸着部３１から
ワーク３０は解放される。

【００３９】このとき、ワーク３０が図示しない加工装
置にて加工されるものであり、吸着部３１が当該加工装
置のホルダーであるとすると、ワーク３０や吸着部３１
には水、油その他のクーラント液等の液体や、切削屑、
研磨屑等の加工屑のような固形物が常時吹き付けられた
り、付着したりする。したがって、吸着部３１にてワー
ク３０を着脱する動作を行うと、必然的に吸着部３１か
ら吸気管１２を介して排気トラップ１０の内部へ液体や
細かな固形物が侵入することとなる。

【００４０】上記液体や固形物は、上述のように排気ト
ラップにより捕捉され、そのトラップ容器１０の内部に
保持される。また、吸着部３１での吸着保持を解除する
と、トラップ容器１０の内部に保持された液体や固形物
はそのまま逆流して吸着部３１から排出される。したが
って、トラップ容器１０の内部には、通常の場合、一定
量以上の液体や固形物が溜まることはなく、メンテナン
スもほとんど不要で、長時間連続的に使用することがで
きる。

【００４１】なお、仮に、吸着部３１にワークが吸着さ
れない場合には、吸着部より大量の空気、クーラント液
等の液体、及び加工屑等の固形物がトラップ容器１０の
内部に侵入する恐れもあるが、上記第１実施形態及び第
２実施形態のような本願発明に係る排気トラップにおい
ては、このような事態が生じても充分にトラップ機能を
奏することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
吸着部から吸引された液体や固形物を確実に捕捉できる
とともに吸着状態を解除する際にはスムーズに液体や固
形物を戻すことができるから、メンテナンスなしに長期
間使用できるとともに、フィルタを必要としないため、
排気トラップ前後の圧力差を低減でき、制御も容易で、
吸着動作も効率的に行うことができる。しかも、液体や
固形物の捕捉能力が高いので小型化でき、吸着動作及び
解除動作の応答性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る排気トラップの第１実施形態の構
造を示す縦断面図である。

【図２】第１実施形態の構造を示す横断面図である。

【図３】本発明に係る排気トラップの第２実施形態の構
造を示す横断面図である。

【図４】本発明に係る吸引保持システムの実施形態とし
ての第３実施形態の構造を示す概略構成図である。

【図５】従来の排気フィルタの構造を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ トラップ容器 １１ 蓋体 １２ 吸気管 １２ａ 延長部 １２ｂ 吸気口 １３ 排気管 １３ａ 延長部 １３ｂ 排気口 ３１ 吸着部 ３６ 排気装置 ３９ 気体供給部

フロントページの続き (56)参考文献 国際公開98／23384（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B25J 19/00 B01D 45/12 B04C 3/06 B25J 15/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸着部と排気装置との間に接続配置さ
   れ、前記吸着部に直接若しくは間接的に接続された吸気
   路と、該吸気路に接続された密封されたトラップ容器
   と、該トラップ容器に接続されるとともに、前記排気装
   置に直接若しくは間接的に接続された排気路とを有する
   排気トラップにおいて、 前記トラップ容器の内側下部に、前記トラップ容器の軸
   線周りに旋回する旋回方向に開口する前記吸気路の吸気
   側開口部を設け、前記トラップ容器の内側上部に、前記
   旋回方向とは逆回転の逆旋回方向に開口する前記排気路
   の排気側開口部を設けたことを特徴とする排気トラッ
   プ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記吸気側開口部
   は、前記トラップ容器の内部の周縁部に設けられている
   ことを特徴とする排気トラップ。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記排気側開口部
   は、前記トラップ容器の内部の周縁部に設けられている
   ことを特徴とする排気トラップ。
4. 【請求項４】 ワークを吸引保持する吸着部と、該吸着
   部において吸着力を発生させるための排気装置と、請求
   項１乃至請求項３のいずれか１項に記載された排気トラ
   ップと、前記排気路において前記排気装置による減圧状
   態を解除する減圧破壊手段とを備えた吸引保持システ
   ム。
5. 【請求項５】 請求項４において、前記ワーク及び／又
   は前記吸着部に加工液が降りかかる状態で前記ワークを
   加工するように構成された加工装置に装着されている吸
   引保持システム。