JP5209645B2 - 通気機能を有するエジェクタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、工業的過程にて有用な負圧力を発生させるべく圧縮空気によって駆動されるエジェクタ装置に関する。本発明は、特に、把持した物品を取り外すため把持部材をアクティブに通気する機能が付与された、吸込カップのような吸込み把持手段を有するエジェクタ装置に関する。

この型式のエジェクタ装置は、連続的に配置され且つ、空気流が高圧にて供給されるときに通る１つ以上のジェット又はノズルを保持する１つ以上のエジェクタを備えている。圧縮空気は、圧縮空気源と接続された圧縮空気導管を介してエジェクタに供給される。エジェクタは、空間と流れ連通しており、該空間からノズルの間にて又は別個のジェットの出口に形成されたスリットを介してエジェクタを通して吸込むことにより空気が圧縮空気の流れ中に排気される。排気された空間は、空気吸込み導管を介して、典型的に、１つ以上の吸込カップの形態をした１つ以上の把持部材と流れ連通している。

エジェクタへの圧縮空気の流れは、圧縮空気導管内に配置され且つ、圧縮空気の流れを開き且つ遮断し得るようにされ、また、適当な場合、エジェクタへの流れを部分的に絞るための弁によって調節可能である。弁は、作業プログラムの命令に従って且つ（又は）空気吸込み導管と連通する圧力センサによって検知された検出負圧力に応答して圧縮空気の流れを調節する制御部材と関係付けることができる。最大程度に分散化した実施の形態において、吸込カップの各々は、１つ以上の専用のエジェクタと、弁装置と、制御部材とを有している。

この型式のエジェクタ装置において、把持した物品を取り外すことを可能にし、これにより短い作業サイクルを許容するため、吸込カップをアクティブに通気する機能を配置することは従来から既知である。かかる通気機能は、通常、開いたとき、大気圧力又は圧縮空気を吸込カップの下方にて排気した空間に導く電動弁を備えている。

本発明において、エジェクタ装置のエネルギ消費量を少なくし且つ、迅速でしかも、把持した物品に配慮した通気を実現すること目標とする目的を有する、更に改良した通気機能を備えるエジェクタ装置が提供される。

上記の目的は、請求項１に従って配設されたエジェクタ装置にて具体化される。有益な実施の形態は、従属請求項に記載されている。
簡単に説明すると、本発明は、通気弁の開いた位置にて大気圧力を把持部材中に供給すべく圧縮空気制御式通気弁が設けられたエジェクタ装置から成っている。より正確には、エジェクタ装置は、適用可能であれば、把持部材内にて所定の負圧力を維持する目的のため、エジェクタの断続的な駆動と独立的に、閉じる空気圧力が通気弁に与えられるような態様にて配設される。

１つ以上の実施の形態において、本発明は、圧縮空気により負圧力を発生させ得るようにしたエジェクタ装置を含み、この圧縮空気は、圧縮空気導管を介して装置内に含められたエジェクタに供給され、また、圧縮空気導管内に配置され且つ、開いた位置において、エジェクタへの圧縮空気の流れを許容するような制御可能である弁部材と、更に、エジェクタと負圧力により駆動される把持部材との間に配置された空気吸込み導管と、空気吸込み導管と流れ連通するように配置され、また、開いた位置にて、把持部材を大気と連通する状態に置く通気弁とを含む。この実施の形態は、弁部材が、
圧縮空気の流れ方向に向けて配置された主要弁と、
主要弁の下流にて流れ方向に向けて配置された第二の弁と、
主要弁と第二の弁との間にある流れ部分であって、弁の開いた位置にて圧縮空気が通る圧縮空気導管の流れ部分と、
主要弁の開いた位置にて、第二の弁の開いた位置又は閉じた位置と独立的に、閉じる空気圧力が連続的に加えられようにするため上記流れ部分と流れ連通した通気弁とを含むことを特徴とする。

主要弁は、閉じたとき、通気弁を圧縮空気導管の上記流れ部分を介して大気と流れ連通する状態に置き得るようにされることが好ましい。
更に、通気弁は、その開いた位置に対して偏倚される。この目的のため、通気弁は、１つの有益な実施の形態において、弾性的な弁体を含み、この弁体は、主要弁の閉じた位置において、弁座に対して密封するようにされ、この弁座は、空気吸込み導管に向けて開く。この点に関して、上記流れ部分内の大気圧力にて、弁体の偏倚力は、弁体を空気吸込み導管内の負圧力に抗して弁座から持ち上げ得るように決定される。弁体は、可撓性部材にて出来ていることが望ましく、また、この場合、弁座から離れるように向けられた偏倚力を発揮するように形状付けることができる。弁体は、より大きい圧力差のとき、回復可能な曲げ変形を示す一方にて、少なくとも１００ｋＰａ（１バール）、好ましくは、少なくとも２００ｋＰａ（２バール）以内の単一方向に与えられた圧力又は圧力差にて形状が安定的であるように形成されることが好ましい。

通気弁は、平面図にて円形である弁体を備え、この弁体は、弁座に面し且つ、空気吸込み導管と接続された通気導管への円筒状口の相応する円錐形端部に対して密封するようにされる円錐形面を有することが好ましい。通気弁体には、上記円錐形面の半径方向外方にて、比較的薄い肉厚を有するリング形状部分を形成することができ、このリング形状部分の周領域は、エジェクタ装置のハウジング内にて定着されている。

大気に対して開放した少なくとも１つの入口導管は、その一端にて通気導管の円筒状口の領域内にて開放するよう配置することができ、また、通気弁体が通気導管の口から持ち上がったとき、この通気導管の入口を介して空気吸込み導管は大気と流れ連通する状態とされる。入口導管は、これと代替的に、通気導管の回りにて均一に分配されているため、通気導管の口と同一レベルにて開放する複数の別個の導管を含むようにしてもよい。別の実施の形態において、入口導管は、リング形状とすることができ、また、通気導管の口の回りにて同心状に開くようにしてもよい。

エジェクタ装置の第二の弁は、空気吸込み導管内の現在の圧力に依存して、開いた位置と閉じた位置との間にて切り換わり得るようにされることが好ましい。他方、主要弁は、一体形又は外部の制御部材からの命令に応答して開いた位置と閉じた位置との間にて主要弁の切り換えを制御するパイロット弁と関係付けることができる。パイロット弁は、例えば、電磁石又は圧電素子を保持することができる。

本発明の更なる詳細及び有利な効果は、詳細な説明に記載されている。

本発明は、添付図面を参照して、以下により詳細に説明する。
本発明に従ったエジェクタ装置の電気的／空圧的ブロック図である。 図１に従ったエジェクタ装置の１つの実施の形態に関する断面図を概略図的に示す。 エジェクタ装置内に含めた弁体の平面図である。 エジェクタ装置内に含めた通気弁の１つの実施の形態における弁座を示す、図２の面ＩＶ−ＩＶに沿った断面図である。

図１を参照すると、本発明に従ったエジェクタ装置は、簡略化した電気／空気圧ブロック図の形態にて示されている。この図において、参照番号１は、エジェクタを示し、このエジェクタは、圧縮空気導管２を介して、負圧力を発生させるべく外部の圧縮空気源Ｐにより駆動される。負圧力は、空気吸込み導管３を介してエジェクタから把持部材に、例えば、吸込カップ４に供給される。圧縮空気導管内にて、弁部材は、エジェクタ１への圧縮空気の流れをそれぞれ開き且つ遮断するよう配置され且つ制御される。弁部材は、圧縮空気の流れ方向への主要弁５と、その下流に配置された第二の弁６とを備えている。弁の開いた位置において、圧縮空気源との接続は開かれ、圧縮空気が圧縮空気導管２を介してエジェクタを通って流れるようにし、この圧縮空気導管２の流れ部分２´は、主要弁と第二の弁との間を伸びている。通気弁７は、流れ連通部８を介して上記流れ部分２´と連通し、また、この流れ部分２´を介して、主要弁が開いた位置にあるとき、加圧された空気を受け、これにより、通気弁７は、図１に示した閉じた位置となる。一方、通気弁７は、通気導管９を介して空気吸込み導管３と流れ連通する状態にある。主要弁５を閉じたとき、上記圧縮空気導管の流れ部分は、大気に対して開かれ、その結果、排気弁７は開いて、空気吸込み導管３を排気導管９を介して大気と接続する。通気弁７は、開いた位置に向いて偏倚される。完璧さを図るため、非戻り弁１０を空気吸込み導管３内に挿入し、エジェクタが閉鎖されたとき、エジェクタからの戻り流れを防止することができる。

第二の弁６は、把持部材４内にて所望の負圧力を維持するのに効果的である。図１の破線１１は、この目的のため、空気吸込み導管３内の現下の圧力に依存して第二の弁６が開いた位置と閉じた位置との間にて切り換わり得るようにされていることを示す。しかし、第二の弁の切り換えは、通気弁７に影響を与えることはなく、この通気弁７は、弁の間の圧縮空気導管の流れ部分２´を介して、また流れ連通部８を介して、主要弁５が開いた位置にある限り、第二の弁の位置と無関係に、閉じる空気圧力を受ける。

主要弁５は、圧縮空気導管２を開け且つ閉じるよう要求に基づいて制御される。この目的のため、主要弁５は、パイロット弁１２と関係付けられ、このパイロット弁１２は、外部の又は一体形の制御部材内にて発生された制御信号によって制御される。

図２を参照すると、本発明の１つの実施の形態にて実現されたエジェクタ装置が示されている。図２のエジェクタ装置は、少なくとも１つのエジェクタ１と、概略図的に示した個々の吸込カップ４の形態をした、１つ以上の把持部材とを支持するよう形成されたハウジング１００を備えている。ハウジング１００は、図示した実施の形態において、ハウジング内に取り付けられたエジェクタ用のエジェクタ座部１０１を有しているが、これと代替的に、ハウジングの外側に連結されたエジェクタを保持するよう形成してもよい。エジェクタ１には、接続部１３を有するハウジングの外側にて開く圧縮空気導管２を介して圧縮空気が供給され、この接続部１３によって、エジェクタは、外部の圧縮空気源と流れ連通する状態に配置することができる。圧縮空気は、適用可能であれば、消音器１４を通してエジェクタの出口を介してハウジングから供給される。エジェクタ１は、単一のノズル又はジェットを備える単一段とし或いは連続的に配置された複数のノズル又はジェットを備える多段型とすることができる。エジェクタ１は、回転対称の本体と、空気を座部１０１から排気するためその外殻内に配置された１つ以上の開口部１５とを有する、図示した多段エジェクタから成ることが望ましい。座部１０１から空気吸込み導管３は、吸込キャップ４（図２にて、図面の面から内方）まで伸び、該吸込キャップ４に負圧力を供給する。ハウジング１００は、一体的に形成し、又は、多数のハウジング部分から成るものとすることができ、また、通常、ハウジングをロボットアーム又は別の可動の機械部品のような可動の搬送部材に連結する手段（図示せず）を備えている。

エジェクタ１への圧縮空気の流れは、流れｐの方向に見たとき、エジェクタの上流にて圧縮空気導管内に配置された弁部材を介して制御される。図示した実施の形態における弁部材は、流れ方向に向けた主要弁５０と、主要弁の下流に配置された第二の弁６０とを備えている。主要弁５０は、ロッド５２の端部にて弁体５３を支持するピストン５１を備えており、該弁体は、主要弁が開いたとき、座部５４から持ち上がるようにされる。主要弁は、制限された漏れ流れがピストン及び漏れ流れ導管５５を介して閉鎖されたとき、開いて圧縮空気導管２内にて流れるようにする。漏れ流れは、パイロット弁１２によって制御される。好ましくは、パイロット弁１２は、内部に又は外部に記憶させた作業スキームに従い及び（又は）エジェクタ装置の作動の連続的な監視に従って制御部材２０（図示せず）からの命令に基づいて電気的に駆動されるものとする。パイロット弁１２は、従来の電磁弁を備えるか又は圧電素子を保持する従来の圧電弁を備えることができる。漏れ流れ導管５５が閉じられたとき、圧力はピストンにて上昇し、このため、ピストンは、図２に示した開いた位置とされる。主要弁の開いた位置において、弁体５３は、主要弁からの排気口５６を閉じる。

第二の弁６０は、要求される場合、作業サイクル中、所定の且つ適用可能な場合、調節可能な負圧力を維持することを可能にし得るよう断続的に、圧縮空気をエジェクタに供給し得るよう以下に説明する態様にて圧力制御される。この目的のため、第二の弁６０は、中空ロッド６２の端部にて、弁体６３を支持するピストン６１を備えており、この弁体は、第二の弁が開いたとき、座部６４から持ち上がるようにされる。第二の弁は、制限された漏れ流れが弁ロッド、ピストンを介して及び漏れ流れ導管６５を介して閉鎖されたとき、開いて、圧縮空気導管２内にて流れるようにする。漏れ流れは、吸込み導管３／吸込カップ４内の現下の圧力に依存して制御される。この目的のため、第二の弁は、可撓性の空気密のダイヤフラム６７を保持する圧力制御弁６６と関係付けられる。ダイヤフラム６７は、閉じる位置にばね偏倚され、また、その偏倚した側にて、空気吸込み導管３内の圧力に露呈され且つ、その反対側にて漏れ流れ導管６５を介して圧縮空気導管２内の圧力に露呈される。空気吸込ダクト内にて負圧力が実現されたとき、偏倚ばね６８の力を上回り、その結果、ダイヤフラムは、圧縮空気導管２内の圧力に対して降伏し、また、漏れ流れ導管６５を介し且つ出口６５´を介して漏れ流れに対して開くようにし、これにより弁体６３は、座部６４に対して密封するようにされる。閉じた位置において、エジェクタ１を通る圧縮空気の流れは遮断される。空気吸込み導管３内の圧力が所定の負圧力以上に上昇したとき、漏れ流れ導管６５は閉じられ、その結果、弁体６３は、図２に示した開いた位置とされる。ばねの偏倚力は、適宜に、ハウジングの外部からアクセス可能な調節ねじ６９によって調節可能である。

図２の実施の形態は、分散型真空システム内に含めたエジェクタ装置の機能が高度に一体化されることを特徴とする。特に、エジェクタ装置は、把持した物品を取り外すとき、大気圧力を吸込カップ内に供給するときに通る圧縮空気制御式通気弁７０を特徴とする。より正確には、作業サイクル中、エジェクタの断続的な駆動と独立的に、閉じる空気圧力が通気弁に連続的に加えられ、把持部材内にて所定の負圧力を維持し得るような態様にてエジェクタ装置は、配設されている。

図３及び図４も参照すると、通気弁７０は、弁体７１と、弁座７２とを備えるものとして示されている。弁体７１は、流れ導管７３を介して圧縮空気導管２の流れ部分２´と流れ連通した状態にあり、より正確には、主要弁の弁座５４と第二の弁の座部６４との間にて限界付けられた流れ部分２´と流れ連通した状態にある。弁座７２は、空気吸込み導管３と流れ連通した円筒状の通気導管７４の口に形成されている。通気導管の円筒状口において、弁座７２は、弁体７１に形成された対向した円錐形の接触面７５に相応する円錐形の接触面を有している。弁体の接触面７５は、平面図にて円形である弁体の中央突出部７６上に配置されている。円錐形接触面７５の半径方向外方には、比較的薄い肉厚を有するリング形状部分７７が伸びており、このリング形状部分７７の周縁領域７８は、エジェクタ装置のハウジング１００内に定着され又は一部分、複合的ハウジング１００内に含まれている。

弁体７１は、開いた位置となるように偏倚されている。弁体７１は、単一方向に加えられた圧力又は少なくとも１００ｋＰａ（１バール）、好ましくは、少なくとも２００ｋＰａ（２バール）までの圧力差に抵抗する寸法とされた、固有の形状安定性を有する可撓性部材にて適宜に製造される。流れ導管７３を介してより高圧力が単一方向に加えられたとき、弁体は、回復可能な曲げ変形を受けて、弁座７２に対して密封する。要求された密封圧力は、第二の弁６０が開き又は閉じた位置にあるかどうかと無関係に、主要弁５０がその開いた位置にあるとき、流れ導管７３を介して連続的に維持される。主要弁が閉じたとき、弁体７１は、主要弁の排気口５６を介して大気と接続され、これにより、弁体はその当初の形状に戻り、また、円錐形の面７５は通気導管７４の座部７２から持ち上がる。

弁体７１は、材料中に一体化し又は弁体の外部に取り付けることのできる線維、ストリップ、板の形態をした有機質材料、金属又は別の無機質材料による補強を有するか又は有しない、天然ゴム、混合ゴム又はポリマー材料にて出来たものとすることができる。この特徴は示されていないが、通気弁の弁体は、第二の弁の圧力制御弁６６に関連して示したように、同一又は同様の構造原理に実質的に従って調節可能な偏倚部材と協働し得るようにすることができることが理解される。

通気弁が開いた位置にあるとき、空気吸込み導管３は、通気導管７４を介して大気と接続されている。この目的のため、通気導管は、大気に対して開放した、通気導管に対して平行に伸びる少なくとも１つの入口導管７９と関係付けられ、その一端である、内端にて、通気導管の円筒状口の領域内にて開放しているようにすることができる。好ましくは、図４に図示したように、多数の入口導管７９は、通気導管７４の回りにて同心状に均一に分配されて、その内端にて、通気導管の口と同一のレベルで開放し、その他端である外端にて、共通の入口８０で開放するようにする。これと代替的に、入口導管７９は、リング形状とし、また、通気導管の口の回りにて同心状に開放しているようにしてもよい。

上述した実施の形態は、本発明の１つの実施例の一例として説明したものである。実施の形態における詳細は、個々に又は異なる組合せにて、多数の態様にて特許請求の範囲に規定した解決策に寄与することができる。また、特許請求の範囲に記載した原理的な解決策から逸脱せずに、実施の形態の細部を変更することが可能であることも理解されよう。

１ エジェクタ
２ 圧縮空気導管
２´ 圧縮空気導管内に含めた流れ部分
３ 空気吸込み導管
４ 把持部材／吸込カップ
５ 主要弁
６ 第二の弁
７ 弁体
８ 流れ連通部
９ 通気導管
１０ 非戻り弁
１１ 圧力制御線
１２ パイロット弁
１３ 圧縮空気接続部
１４ 消音器
１５ 開口部
２０ 制御部材
５０ 主要弁
５１ ピストン
５２ ロッド
５３ 弁体
５４ 弁座
５５ 漏れ流れ導管
５６ 排気口
６０ 第二の弁
６１ ピストン
６２ ロッド
６３ 弁体
６４ 座部
６５、６５´ 漏れ流れ管
６６ 圧力制御弁
６７ ダイヤフラム
６８ ばね
６９ 調節ねじ
７０ 通気弁
７１ 通気弁体
７２ 弁座
７３ 流れ導管
７４ 通気導管
７５ 接触面
７６ 突出部
７７ リング形状部分
７８ 周縁領域
７９ 入口導管
８０ 入口
１００ ハウジング
１０１ エジェクタ座部

Claims (14)

1. 圧縮空気により負圧力を発生させるのに効果的なエジェクタ装置であって、該圧縮空気は、圧縮空気導管（２）を介して前記装置内に含めたエジェクタ（１）に供給され、前記圧縮空気導管内に配置され且つ、開いた位置において、前記エジェクタへの圧縮空気の流れを許容するよう制御可能である弁部材と、前記エジェクタと負圧力により駆動される把持部材との間に配置された空気吸込み導管（３）と、該空気吸込み導管と流れ連通するよう配置され且つ、開いた位置にて、前記把持部材を大気と連通する状態に置く通気弁（７；７０）とを備える前記エジェクタ装置において、前記弁部材は、
   前記圧縮空気の前記流れ（ｐ）方向に向けて配置された主要弁（５；５０）と、
   前記主要弁の下流にて前記流れ方向に向けて配置された第二の弁（６；６０）と、
   前記主要弁と前記第二の弁との間にて限界付けられた流れ部分（２´）であって、弁の開いた位置にて圧縮空気が通る圧縮空気導管の前記流れ部分（２´）と、を含み、
   前記通気弁（７；７０）は、前記主要弁の前記開いた位置にて、前記第二の弁の該開いた位置又は閉じた位置と独立的に、閉じる空気圧力が連続的に加えられようにするため前記流れ部分（２´）と流れ連通していることを特徴とする、エジェクタ装置。
2. 請求項１に記載のエジェクタ装置において、前記主要弁（５；５０）は、閉じた位置にあるとき、前記流れ部分（２´）を介して前記通気弁（７；７０）を大気と接続することを特徴とする、エジェクタ装置。
3. 請求項１又は２に記載のエジェクタ装置において、前記通気弁（７；７０）は、開いた位置に対して偏倚されることを特徴とする、エジェクタ装置。
4. 請求項３に記載のエジェクタ装置において、前記通気弁は弁座（７２）に対して密封し、前記空気吸込み導管（３）と連通する弾性的な弁体（７１）を備え、前記流れ部分（２´）内の大気圧力にて、該弁体（７１）に作用する偏倚力は、該弁体を該空気吸込み導管（３）内の負圧力に抗して前記弁座（７２）から持ち上げ得るように決定されることを特徴とする、エジェクタ装置。
5. 請求項４に記載のエジェクタ装置において、前記弁体（７１）は、可撓性部材にて出来ており、また、前記弁座（７２）から離れるように向けられた偏倚力を発揮するように形状付けられることを特徴とする、エジェクタ装置。
6. 請求項５に記載のエジェクタ装置において、前記弁体（７１）は、より大きい圧力差のとき、回復可能な曲げ変形を示す一方にて、少なくとも１００ｋＰａ（１バール）、好ましくは、少なくとも２００ｋＰａ（２バール）以内の単一方向に与えられた圧力又は圧力差にて形状が安定的であることを特徴とする、エジェクタ装置。
7. 請求項４から６の何れか１つの項に記載のエジェクタ装置において、前記通気弁（７；７０）は、平面図にて円形である弁体（７１）を備え、該弁体（７１）は、前記弁座（７２）に面し且つ、前記空気吸込み導管（３）と接続された通気導管（７４）への円筒状口（７２）の相応する円錐形端部に対して密封するようにされる円錐形面（７５）を有することを特徴とする、エジェクタ装置。
8. 請求項７に記載のエジェクタ装置において、前記弁体（７１）は、前記円錐形面の半径方向外方にて、比較的薄い材料の厚さを有するリング形状部分（７７）を含み、該リング形状部分の周領域（７８）は、前記エジェクタ装置の前記ハウジング内にて定着され又は該ハウジングと部分的に接続されることを特徴とする、エジェクタ装置。
9. 請求項７又は８に記載のエジェクタ装置において、少なくとも１つの入口導管（７９）は、大気に対して開放し、また、その一端にて、前記通気導管の前記円筒状口（７２）の領域内にて開放し、また、前記弁体（７１）が該通気導管（７４）の口から持ち上がったとき、前記空気吸込み導管（３）は、該通気導管の口を介して大気と流れ連通する状態とされることを特徴とする、エジェクタ装置。
10. 請求項９に記載のエジェクタ装置において、前記入口導管（７９）は、前記通気導管の回りにて均一に分配されているため、該通気導管（７４）の口と同一レベルにて開放する複数の別個の導管を含むことを特徴とする、エジェクタ装置。
11. 請求項９に記載のエジェクタ装置において、前記入口導管（７９）は、リング形状とされ且つ、前記通気導管（７４）の前記口の回りにて同心状に開いていることを特徴とする、エジェクタ装置。
12. 請求項１から１１の何れか１つの項に記載のエジェクタ装置において、前記第二の弁（６０）は、前記空気吸込み導管（３）内の前記現在の圧力に依存して、前記開いた位置と閉じた位置との間にて切り換わり得るようにされることを特徴とする、エジェクタ装置。
13. 請求項１から１２の何れか１つの項に記載のエジェクタ装置において、前記主要弁（５０）は、前記開いた位置と閉じた位置との間にて前記主要弁の切り換えを制御するパイロット弁（１２）と関係付けられることを特徴とする、エジェクタ装置。
14. 請求項１３に記載のエジェクタ装置において、前記パイロット弁は、圧電素子を保持することを特徴とする、エジェクタ装置。

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