JP5239564B2 - Chuck device and suction holding hand - Google Patents
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Description
本発明は、旋回流の中心部に生ずる負圧を利用してワークを吸着・保持するチャック装置および吸引保持ハンドに関するものである。 The present invention relates to a chuck device that sucks and holds a workpiece by using a negative pressure generated at the center of a swirling flow, and a suction holding hand.
従来、この種の非接触搬送装置(チャック装置)として、空気流によって生じるベルヌーイ効果を利用したものが知られている(特許文献1参照)。この非接触搬送装置は、一端が開口した円筒状の凹部と、凹部の開口側に形成され、搬送物(ワーク)に対向位置する平坦状端面と、エアーを凹部の内周方向に沿って噴出させる流体通路と、を有している。
流体通路から凹部の内周方向に沿ってエアーを噴出させると、その凹部には内周面に沿って回転する強い旋回流が生じる。この旋回流は、開口側に向って凹部の内周面を進み、開口部に達すると平坦状端面に沿って外方に流出する。
この際、旋回流の中心部およびこれに連なる平坦状端面の開口付近は負圧状態となり、平坦状端面に対峙するように搬送物が存在すると、その搬送物はそれらの負圧により、平坦状端面側に吸引される。一方、搬送物は、平坦状端面に沿って外方に流出するエアー(正圧)により、平坦状端面から離れる。すなわち、搬送物に対し、旋回流よる負圧と外方に流出するエアーとが拮抗するように作用することにより、搬送物が非接触状態で吸着保持される。
When air is ejected from the fluid passage along the inner peripheral direction of the concave portion, a strong swirling flow that rotates along the inner peripheral surface is generated in the concave portion. This swirl flow advances along the inner peripheral surface of the concave portion toward the opening side, and when it reaches the opening portion, it flows outward along the flat end surface.
At this time, the central part of the swirling flow and the vicinity of the opening of the flat end surface connected thereto are in a negative pressure state, and if there is a transported object facing the flat end surface, the transported object becomes flat due to the negative pressure. Suctioned to the end face side. On the other hand, the conveyed product is separated from the flat end surface by air (positive pressure) flowing outward along the flat end surface. In other words, the negative pressure due to the swirling flow and the air flowing out to the outside act against each other, so that the conveyed item is adsorbed and held in a non-contact state.
しかしながら、このような非接触搬送装置において、平坦状端面に沿って流出するエアーは、遠心力と慣性により湾曲流となって外方へ流出してゆくが、周囲エアーとの摩擦により乱流化し急激に減速する。このため、ワークとの間に生ずる負圧が弱められると共に負圧領域が微妙に変動し、ワークを安定に保持できないという問題があった。また、負圧領域の変動により負圧に強弱が生じ、吸着したワークが脈動して、受け渡し等において、ワークを損傷するおそれがあった。 However, in such a non-contact conveyance device, the air flowing out along the flat end face flows outward as a curved flow due to centrifugal force and inertia, but is turbulent due to friction with the surrounding air. Decelerates rapidly. For this reason, there is a problem that the negative pressure generated between the workpiece and the workpiece is weakened and the negative pressure region fluctuates slightly, so that the workpiece cannot be held stably. In addition, the negative pressure is changed due to fluctuations in the negative pressure region, and the adsorbed work may pulsate, which may damage the work during delivery.
そこで、本発明は、ワークを安定に保持することができるチャック装置および吸引保持ハンドを提供することをその課題としている。 Then, this invention makes it the subject to provide the chuck | zipper apparatus and suction holding | maintenance hand which can hold | maintain a workpiece | work stably.
本発明のチャック装置は、吸着されたワークに非接触で対面する非接触保持面と、非接触保持面に窪入形成され、吸着のための気体の旋回流を発生させる旋回流発生室と、旋回流発生室に気体を流入させると共に、流入させた気体に旋回流を発生させその中心部に吸着のための負圧を生じさせる旋回流発生手段と、非接触保持面に設けられ、旋回流発生室から非接触保持面に沿って外方に流出する気体を、旋回流と同一旋回方向の渦流となるように導く渦巻状に形成された溝状の渦流ガイド流路と、を備えたことを特徴とする。 The chuck device of the present invention includes a non-contact holding surface that faces the sucked workpiece in a non-contact manner, a swirl flow generation chamber that is recessed in the non-contact holding surface and generates a swirling flow of gas for suction, A swirl flow generating means for causing a swirl flow to flow into the swirl flow generation chamber and generating a swirl flow in the inflowed gas and generating a negative pressure for adsorption at the center thereof is provided on the non-contact holding surface. A spiral vortex guide channel formed in a spiral shape that guides the gas flowing out from the generation chamber along the non-contact holding surface into a vortex in the same swirling direction as the swirling flow. It is characterized by.
この構成によれば、旋回流発生室に流入した気体は、旋回流発生手段により旋回流発生室で旋回流となり、やがて非接触保持面から流出する。この流出する気体は、非接触保持面に設けた渦流ガイド流路にガイドされ、渦流となって外方に流出する。すなわち、非接触保持面に沿って流出する気体は、渦流ガイド流路に案内され渦流(層流のまま)となって円滑に流出する。このため、非接触保持面に沿って流出する気体は、流速が急激に衰えることがなく、旋回流により生じた負圧が弱められることがなく、かつ負圧領域が安定する。一方、渦流ガイド流路は溝状に形成されているため、開放部分から流出する気体の一部が、渦流ガイド流路と吸着されたワークとの間隙を維持する。したがって、非接触状態で、ワークを強い吸引力で且つ安定に保持することができる。また、負圧領域が安定するため、吸着したワークの脈動が抑制される。 According to this configuration, the gas that has flowed into the swirl flow generation chamber becomes a swirl flow in the swirl flow generation chamber by the swirl flow generation means, and eventually flows out from the non-contact holding surface. This outflowing gas is guided by the vortex guide channel provided on the non-contact holding surface, and flows out as a vortex. That is, the gas flowing out along the non-contact holding surface is guided to the vortex guide flow path and smoothly flows out as a vortex (a laminar flow). For this reason, the gas flowing out along the non-contact holding surface does not rapidly decrease in flow velocity, the negative pressure generated by the swirling flow is not weakened, and the negative pressure region is stabilized. On the other hand, since the vortex guide channel is formed in a groove shape, a part of the gas flowing out from the open portion maintains a gap between the vortex guide channel and the adsorbed workpiece. Therefore, the workpiece can be stably held with a strong suction force in a non-contact state. Moreover, since the negative pressure region is stabilized, the pulsation of the attracted workpiece is suppressed.
この場合、渦流ガイド流路は、奥壁面と、渦流の旋回方向内側に位置する内側壁面と、渦流の旋回方向外側に位置する外側壁面と、とから成り、断面方向において外側壁面は、旋回流の旋回軸に平行な垂直壁面および奥壁面に対する角度が鋭角である壁面のいずれかで構成されていることが、好ましい。 In this case, the vortex guide channel is composed of a back wall surface, an inner wall surface located inside the swirl direction of the vortex flow, and an outer wall surface located outside the swirl direction of the vortex flow. It is preferable that the vertical wall surface parallel to the swivel axis and the wall surface having an acute angle with respect to the back wall surface be configured.
この構成によれば、渦流となって流出する気体は、外側壁面を乗り越え難く、渦流ガイド流路に沿って流れる。よって、渦流となった気体の旋回状態を下流端まで維持することができる。 According to this configuration, the gas that flows out as a vortex flows along the vortex guide flow path without easily overcoming the outer wall surface. Therefore, the swirling state of the gas that has become a vortex flow can be maintained up to the downstream end.
また、上記した構成に加え、断面方向において内側壁面は、奥壁面に対する角度が鈍角である傾斜壁面で構成されていることが、好ましい。 In addition to the above-described configuration, the inner wall surface in the cross-sectional direction is preferably formed of an inclined wall surface having an obtuse angle with respect to the back wall surface .
この構成によれば、渦流ガイド流路の物理的な強度アップを図ることができ、渦流ガイド流路を損傷し難い構造とすることができる。 According to this configuration, the physical strength of the vortex guide channel can be increased, and the vortex guide channel can be configured to be difficult to damage.
これらの場合、渦流ガイド流路は、単一の流路で構成されていること、或いは、渦流ガイド流路は、多重の流路で構成されていることが、好ましい。 In these cases, it is preferable that the vortex guide channel is configured by a single channel, or the vortex guide channel is configured by multiple channels.
これらの構成によれば、渦流ガイド流路の流路抵抗を考慮すると、旋回流の流速が比較的速い場合には単一の流路が有効であり、流速が比較的遅い場合には複数の流路が有効である。 According to these configurations, when the flow resistance of the vortex guide flow path is taken into consideration, a single flow path is effective when the flow velocity of the swirl flow is relatively high, and a plurality of flow paths when the flow velocity is relatively slow. The flow path is effective.
この場合、渦流ガイド流路は、前記旋回流の旋回軸に直交する面内に配設されていることが、好ましい。 In this case, it is preferable that the vortex guide channel is disposed in a plane orthogonal to the swirl axis of the swirl flow.
この構成によれば、非接触保持面に達した旋回流の遠心力を弱めることがなく、これを非接触保持面上に沿って、すなわち渦流ガイド流路に沿わせて円滑に流出させることができる。 According to this configuration, the centrifugal force of the swirling flow that has reached the non-contact holding surface is not weakened, and this can smoothly flow out along the non-contact holding surface, that is, along the vortex guide channel. it can.
この場合、旋回流発生室は、円柱状に窪入形成され、旋回流発生手段は、気体供給源に連なると共に、旋回流発生室に対し略接線方向から内周面に沿うように気体を噴出させる気体流入流路を有していることが、好ましい。 In this case, the swirl flow generation chamber is formed in a cylindrical shape, and the swirl flow generation means is connected to the gas supply source and ejects gas from the substantially tangential direction to the swirl flow generation chamber along the inner peripheral surface. It is preferable to have a gas inflow channel to be used.
この構成によれば、気体供給源に連なる気体流入流路により、気体の旋回流発生室への流入と、旋回流発生室内での旋回流の生成とを同時に行うことができる。また、旋回流発生室が円柱状に窪入形成されているため、安定な旋回流の生成を簡単に行うことができる。 According to this configuration, the gas inflow path connected to the gas supply source can simultaneously perform the inflow of the gas into the swirl flow generation chamber and the generation of the swirl flow in the swirl flow generation chamber. Further, since the swirl flow generating chamber is formed in a cylindrical shape, a stable swirl flow can be easily generated.
この場合、一方の端面に渦流ガイド流路を形成すると共に軸心部に貫通孔を形成した環状のチャックと、チャックの他方の端面全域に気密に接触する閉塞部材と、から成り、旋回流発生室は、閉塞部材側の開放端を閉塞部材により閉塞されたチャックの貫通孔により構成され、気体流入流路は、チャックの他方の端面と閉塞部材との接触部分において、少なくとも一方に形成した溝状により構成されていることが、このましい。 In this case, an eddy current guide channel is formed on one end face, and an annular chuck having a through hole formed in the shaft center portion, and a closing member that is in airtight contact with the entire area of the other end face of the chuck. The chamber is configured by a through hole of the chuck whose open end on the closing member side is closed by the closing member, and the gas inflow channel is a groove formed in at least one of the contact portions between the other end surface of the chuck and the closing member. It is this that it is constituted by the shape.
この構成によれば、チャックと閉塞部材との2部材で構成されているため、各構成部材の形状および構造が単純に成り、各構成部材を簡単に形成することができると共に装置全体を簡単に作製することができる。 According to this structure, since it is comprised by two members, a chuck | zipper and a closure member, the shape and structure of each structural member become simple, each structural member can be formed easily, and the whole apparatus is simplified. Can be produced.
また、気体流入流路は、旋回流発生室の内周面に対し、周方向に均等間隔で開口する複数の流路で構成されていることが、好ましい。 Moreover, it is preferable that the gas inflow channel is composed of a plurality of channels that are opened at equal intervals in the circumferential direction with respect to the inner peripheral surface of the swirl flow generating chamber.
これらの構成によれば、形状的に歪みのない旋回流を効率よく発生させることができ、安定した旋回流を、すなわち安定した(圧力変動の少ない)負圧を発生させることができる。 According to these configurations, it is possible to efficiently generate a swirling flow having no distortion in shape, and it is possible to generate a stable swirling flow, that is, a stable negative pressure (with little pressure fluctuation).
この場合、旋回流発生手段は、旋回流発生室に流入する気体をイオン化するイオン化手段を、更に有していることが、好ましい。 In this case, it is preferable that the swirl flow generating means further includes ionization means for ionizing the gas flowing into the swirl flow generation chamber.
この構成によれば、ワークが帯電している場合、イオンによりその帯電が中和されるため、ワークに対する静電気によるパーティクル等の付着を防止することができる。 According to this configuration, when the work is charged, the charge is neutralized by the ions, so that it is possible to prevent adhesion of particles or the like due to static electricity on the work.
これらの場合、導電性の樹脂で形成されていることが好ましい。 In these cases, it is preferable to be formed of a conductive resin.
この構成によれば、チャック装置自身を射出成型等により簡単に作製することができると共に、これにアースを接続することで、チャック装置に発生する静電気を簡単にアース(除電)することができる。 According to this configuration, the chuck device itself can be easily manufactured by injection molding or the like, and static electricity generated in the chuck device can be easily grounded (static elimination) by connecting a ground to the chuck device.
本発明の吸引保持ハンドは、旋回流の旋回方向が正逆異なる上記のチャック装置の少なくとも1組から成る偶数個のチャック装置と、渦流ガイド流路が同一平面内に位置するように、偶数個のチャック装置を保持するホルダ部と、ホルダ部に連なるアーム部と、を備えたことを特徴とする。 The suction holding hand according to the present invention has an even number of chuck devices including at least one set of the above chuck devices in which the swirling flow swirl directions are different from each other so that the swirl guide channel is positioned in the same plane. A holder portion for holding the chuck device and an arm portion connected to the holder portion are provided.
この構成によれば、正方向に旋回する渦流によりワークが受ける回転力と、逆方向に旋回する渦流によりワークが受ける回転力と、が互いに打ち消し合うため、ワークを安定に吸着・保持することができる。但し、チャック装置に対しワークは非接触であるため、吸着状態のワークを面内方向に動かすことは容易である。なお、アーム部は、吸引保持ハンドを手持ちとする場合にはグリップ部として機能し、装置に取り付ける場合には取付け部として機能する。 According to this configuration, the rotational force received by the work due to the vortex swirling in the forward direction and the rotational force received by the work due to the vortex swirling in the reverse direction cancel each other, so that the work can be stably adsorbed and held. it can. However, since the workpiece is not in contact with the chuck device, it is easy to move the chucked workpiece in the in-plane direction. The arm portion functions as a grip portion when the suction holding hand is held, and functions as an attachment portion when attached to the apparatus.
この場合、アーム部には、気体供給源に連なるチューブ接続口が形成され、ホルダ部の内部およびアーム部の内部には、チューブ接続口および各気体流入流路に接続された一体の気体室が形成されていることが、好ましい。 In this case, a tube connection port connected to a gas supply source is formed in the arm portion, and an integrated gas chamber connected to the tube connection port and each gas inflow channel is formed inside the holder portion and inside the arm portion. It is preferable that it is formed.
この構成によれば、気体室に供給された気体は、均等に各チャック装置の旋回流発生室に流入するため、偶数個のチャック装置の吸着力を同一にすることができる。これにより、ワークを安定して吸着・保持することができる。 According to this configuration, since the gas supplied to the gas chambers uniformly flows into the swirl flow generation chambers of the chuck devices, the even number of chuck devices can have the same suction force. Thereby, a workpiece | work can be attracted | sucked and hold | maintained stably.
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態に係るチャック装置を適用した吸引保持ハンドについて説明する。この吸引保持ハンドは、空気(エアー)の流れにより生じるベルヌーイ効果を利用した複数のベルヌーイチャックを用い、電子部品に用いる各種の薄板やフィルム等のワークを非接触で吸着・保持するものであり、搬送ロボットをはじめとする各種搬送装置に搭載され、或いは手持ちして用いられる。 Hereinafter, a suction holding hand to which a chuck device according to an embodiment of the present invention is applied will be described with reference to the accompanying drawings. This suction holding hand uses a plurality of Bernoulli chucks utilizing the Bernoulli effect generated by the flow of air (air), and sucks and holds various thin plates and films used for electronic parts in a non-contact manner. It is mounted on various transfer devices such as a transfer robot, or is used by holding it.
図1および図2に示すように、吸引保持ハンド1は、搬送対象物であるワークWを吸着保持する複数(図示のものは、4個)のベルヌーイチャック2と、複数のベルヌーイチャック2を固定するホルダ部11およびホルダ部11に連なるアーム部12からなる横長の板状のハンド本体3と、から構成されている(図1参照)。この場合、アーム部12は、吸引保持ハンド1を手持ちとする場合にはグリップ部として機能し、装置に取り付ける場合には取付け部として機能する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the suction holding hand 1 fixes a plurality of Bernoulli chucks 2 (four in the figure) for holding the workpiece W, which is a conveyance object, and a plurality of Bernoulli chucks 2. And a horizontally long plate-like hand
ハンド本体3は、本体ケース13およびこれに気密に接合した蓋ケース14から成るケーシング4内に、複数のベルヌーイチャック2に連なる後述のエアー室(気体室)5を構成したものであり、蓋ケース14は、本体ケース13の周縁部に設けた突設枠部29に嵌合するようにして接着されている。蓋ケース14は凹凸の無い平板状に形成され、その基部側にはエアー室5に連通するチューブ接続口6が形成されている。そして、このチューブ接続口6には、圧縮エアー供給設備(気体供給装置)9に連なるエアーチューブ(気体供給チューブ)7が接続されている。更に、エアーチューブ7には、エアーをイオン化するイオン発生装置(イオン発生手段)8が介設されている(図1参照)。なお、ワークWによっては、エアーに代えて窒素等の高圧の不活性ガスを供給するようにしてもよい。
The
図2に示すように、ホルダ部11は、略正方形の板状に形成されており、各ベルヌーイチャック2の上端側を塞ぐと共に、下方に突出するように取り付けた4個のベルヌーイチャック2を、その下面が同一平面内に位置するように保持している(図2(b)参照)。具体的には、ホルダ部11にマトリクス状に形成された4個の固定貫通穴15に、それぞれベヌーイチャック2が挿入固定されている。すなわち、各ベヌーイチャック2は、その上面(端面)を蓋ケース14に気密に接着固定され、周面を固定貫通穴15の内周面に気密に接着固定されている。そして、4個のベルヌーイチャック2のうちの対角に位置する2つのベルヌーイチャック2が正回転方向の旋回流を発生し、他方の対角に位置する2つのベルヌーイチャック2が逆回転方向の旋回流を発生するようになっている。
As shown in FIG. 2, the
ホルダ部11を構成する本体ケース13の内側には、固定された4個のベルヌーイチャック2を囲うように広く矩形の浅溝21が設けられ、この浅溝21と上記の蓋ケース14(の浅溝21に面する部分)とにより、ホルダ部エアー室26が構成されている。また、図2(a)中の符号25,25は、それぞれホルダ部エアー室26の中央部に突設したスペーサ部である。
Inside the
アーム部12は、一端がホルダ部11に連なり、ホルダ部11より幅狭に、且つ横長に形成されている。アーム部12を構成する本体ケース13の内側には、ホルダ部11の浅溝21に連なる長溝31が形成され、この長溝31と上記の蓋ケース14(の長溝31に面する部分)とにより、ホルダ部エアー室26に連なるアーム部エアー室27が構成されている。すなわち、ホルダ部11に形成したホルダ部エアー室26と、アーム部12に形成したアーム部エアー室27とにより、上記のエアー室5が一体に構成されている(図2(a)参照)。そして、アーム部エアー室27の端部は、蓋ケース14の基部側に形成したチューブ接続口6に連通している。すなわち、チューブ接続口6から流入した圧縮エアーは、エアー室5内をゆっくり流れ、流速を速めてベルヌーイチャック2に吹き込まれる。なお、蓋ケース14に、本体ケース13の浅溝21および長溝31に対面する浅い溝を形成し、エアー室5の容積を大きくするようにしてもよい。言うまでもないが、この場合には、蓋ケース14にも、本体ケース13のスペーサ部25に対応するスペーサ部25を形成するが、固定貫通穴15は形成しない。
One end of the
イオン発生装置8は、高電圧を印加することで、各ベルヌーイチャック2に吹き込むエアーをイオン化するものであり、エアー室5に流入する前にエアーをイオン化する。すなわち、イオン発生装置8は、エアーチューブ7に介設されており、イオン化したエアーは、エアー室5を介して、ベルヌーイチャック2に送り込まれる。これにより、イオン化したエアーがワークWに吹き付けられ、帯電したワークWを吸着・保持すると同時に除電するようになっている。なお、詳細は後述するが、ベルヌーイチャック2は導電性の樹脂で構成されており、ケーシング4が導電性材料で構成されていない場合には、ケーシング4に、ベルヌーイチャック2に導通するアース配線を組み込むようにする。なお、本実施形態の吸引保持ハンド1は、縦向きの姿勢で用いることも可能である。係る場合には、ワークWが自重で落下しないように落下防止ピン等を設けることが、好ましい。
The
次に、図3および図4を参照して、ベルヌーイチャック2について説明する。ベルヌーイチャック2は、吸着されたワークWに非接触で対面する非接触保持面41と、非接触保持面41に窪入形成され、吸着のための旋回流を発生させる旋回流発生室42と、旋回流発生室42にエアーを流入させ、流入させたエアーに旋回流を発生させる旋回流発生手段43と、非接触保持面41に設けられ、発生した旋回流を同一旋回方向の渦流となるように導く渦流ガイド流路44と、を備えている。また、ベルヌーイチャック2は、導電性の樹脂材等の部材で構成されており、全体として薄手の円環状に形成されている。旋回流発生室42に流入したエアーは、旋回流発生室42で旋回流となり、非接触保持面41に達した旋回流は、渦流ガイド流路44にガイドされることで、渦流となって、非接触保持面41上をその外方に向って流出する。
Next, the
旋回流発生室42は、上記の蓋ケース14を天面として下端が開放された円柱状に形成(貫通孔)されている。旋回流発生室42の上端部には、一対の流入流路溝51が形成されており、この一対の流入流路溝51と蓋ケース14(の流入流路溝51に面する部分)とにより、一対のエアー流入流路(気体流入流路)52が構成されている。すなわち、請求項に言うチャック装置は、このベルヌーイチャック2と、蓋ケース14(旋回流発生室42の天面を構成する部分および流入流路溝51に面する部分:閉塞部材)と、により構成されている。一対のエアー流入流路52は、上記の旋回流発生手段43を構成しており、旋回流発生室42の内周面42aに対し、接線方向に延在し、その流路端は周方向に均等間隔に開口している。すなわち、一対のエアー流入流路52は、旋回流発生室42の上端部に対し接線方向から連通し、且つ対称に配置されている。エアー流入流路52から旋回流発生室42に流入したエアーは、旋回流発生室42の内周面42aに沿うように流れ、強い旋回流となってやがて開放端から外方に流出する。そして、旋回流の中心部には、ベルヌーイの定理に従って負圧が生じ、この負圧によりワークWを吸着するようになっている。
The swirl
非接触保持面41は、旋回流発生室42の開放端に連なり、旋回流の旋回軸に対して直交するように形成されている。そして、非接触保持面41の表面(下面)には、渦流ガイド流路44が形成されている。旋回流発生室42で発生した旋回流は、旋回流発生室42の開放端に達した次の瞬間、その遠心力により非接触保持面41に沿って内周側から外周側に向って流れ出す。なお、この際に非接触保持面41に流れ出すエアーにより、ワークWと非接触保持面41との間隙が維持される。すなわち、上記の負圧による吸着力と、非接触保持面41に沿って流れ出すエアー(正圧)と、が拮抗することで、ワークWが非接触保持面41に非接触状態で吸引保持される。
The
図4に示すように、渦流ガイド流路44は、旋回流の旋回軸に直交する非接触保持面41に、単一の流路として下側が開放した溝状に形成されており、内周面42aに沿って生じた旋回流と同一方向に旋回するように、渦流の中心から外周に向って渦巻状に形成されている(図4(a)参照)。また、渦流ガイド流路44は、渦流の旋回方向内側に位置する内側壁面61と、渦流の旋回方向外側に位置する外側壁面62と、内側壁面61および外側壁面62を繋ぐ奥壁面63と、とから構成されている(図4(b)参照)。なお、渦流ガイド流路44が渦巻状に形成されているため、外側壁面62および内側壁面61は、最初と最後の1巻き以外は、非接触保持面41から下垂した渦巻状の障壁の両面として形成されている。
As shown in FIG. 4, the
外側壁面62は、その断面方向において旋回流の旋回軸に平行な垂直壁面で形成され、また内側壁面61は、渦流の中心に向って傾くように垂直壁面より浅い角の傾斜壁面で形成されている。すなわち、上記の障壁の断面が、略直角三角形となるように(但し、頂部は面取りすることが好ましい。)形成されている(図4(b)参照)。
The
これにより、旋回流発生室42の開放端に達したエアーの旋回流は、渦流ガイド流路44にガイドされ渦流となって内方から外方に流れ出す。したがって、外方に流れ出すエアーの層流状態が比較的長く維持され、開口近傍の負圧領域が安定し、これに伴い吸着力を増すことができる。一方、渦流ガイド流路44は下向きの溝状に形成されているため、一部のエアーは、渦流ガイド流路44の開放端から流出し、渦流ガイド流路44とワークWとの非接触状態を維持する。さらに、負圧領域が安定するため、ワークWに作用する負圧が安定し、吸着したワークWの脈動を抑制することができる。なお、外側壁面62は、外周側に向って流れようとする渦流が乗り越えにくい高さに形成されていることが、好ましい。
Thereby, the swirling flow of the air that has reached the open end of the swirling
次に、図5を参照して、ベルヌーイチャック2の第1変形例について説明する。なお、重複する記載を避けるべく第1実施形態と異なる部分のみ記載する。この場合の渦流ガイド流路44は、その断面方向において旋回流の旋回軸に平行な垂直壁面で構成された外側壁面62と、外側壁面62と平行な内側壁面61と、旋回流の旋回軸に垂直な平行壁面で構成された奥壁面63と、により構成されている。すなわち、上記の障壁の断面が、方形となるように形成されている(図5(b)参照)。これにより、渦流ガイド流路44を簡単に形成することができると共に、その物理的強度をアップすることができる。
Next, a first modification of the
次に、図6を参照して、ベルヌーイチャック2の第2変形例について説明する。この場合の渦流ガイド流路44は、その断面方向において旋回流の旋回軸に平行な垂直壁面より深い角度のオーバーハング壁面(外側壁面62)と、渦流の中心に向って傾くように垂直壁面より浅い角の傾斜壁面で形成された内側壁面61と、オーバーハング壁面および内側壁面61を繋ぐ奥壁面63と、により構成されている。すなわち、上記の障壁の断面が、渦流の中心に向って傾斜した三角形となるように(但し、頂部は面取りする)形成されている(図6(b)参照)。これにより、渦流ガイド流路44を流れるエアーの層流状態が長く維持される。なお、図6(b)の仮想線に示すように、オーバーハング壁面は、凹状の湾曲面で形成されていてもよい。
Next, a second modification of the
次に、図7ないし図9を参照して、第2実施形態に係る吸引保持バンド1について説明する。なお、重複する記載を避けるべく第1実施形態と異なる部分のみ記載する。この吸引保持バンド1は、第1実施形態と同様に、4個のベルヌーイチャック2と、ホルダ部11およびアーム部12から成るハンド本体3と、から構成されており(図7参照)、4個のベルヌーイチャック2は、ホルダ部11の表面に接着固定されている。この場合も、ハンド本体3は、本体ケース13および蓋ケース14から成るケーシング4内に、エアー室(気体室)5を構成したものであり、蓋ケース14の基部側にはエアー室5に連通するチューブ接続口6(図示省略)が形成されている。
Next, the suction holding band 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. Only parts that are different from the first embodiment are described in order to avoid overlapping descriptions. As in the first embodiment, the suction holding band 1 includes four Bernoulli chucks 2 and a hand
図8に示すように、ホルダ部11を構成する本体ケース13には、4個のベルヌーイチャック2に対応する4つの貫通孔16が形成されており、且つ貫通孔16はベルヌーイチャック2の内径、すなわち旋回流発生室42の径と同形に形成されている。各ベルヌーイチャック2は、貫通孔16と同軸上に位置させた状態で、本体ケース13の表面(貫通孔16の形成縁部)に接着されており、貫通孔16が旋回流発生室42の一部を構成するようになっている。
As shown in FIG. 8, four through
また、本体ケース13の内側には、第1実施形態と同様にホルダ部エアー室26を構成する矩形の浅溝21が設けられる一方、この浅溝21内において、各ベルヌーイチャック2を囲むように各一対4組の「L」字状ガイド部22が島状に配設されている。各一対の「L」字状ガイド部22の2つの境界部分には、相互の間隙により一対のガイド溝23が形成されている。一対のガイド溝23は、それぞれ貫通孔16に対し接線方向に延在し、その流路端は周方向に均等間隔に開口している(180°点対称)。そして、この一対のガイド溝23と蓋ケース14(のガイド溝23に面する部分)とにより、一対のエアー流入流路(気体流入流路)52が構成されている。この場合も、各一対の「L」字状ガイド部22の内周面が、旋回流発生室42の一部を構成するようになっている。また、第1実施形態と同様に、アーム部12を構成する本体ケース13の内側には、アーム部エアー室27を構成する長溝31が形成されている。
Further, a rectangular
図9に示すように、ホルダ部11を構成する蓋ケース14の内側には、上記の4つの貫通孔16に対応する有底の丸穴45を有する4つの方形閉塞部46が形成されている。各丸穴45は、貫通孔16と同径に形成され且つ同軸上に配設されており、貫通孔16や一対の「L」字状ガイド部22と共に旋回流発生室42の一部、主に天面を構成している。また、方形閉塞部46は、各一対4組の「L」字状ガイド部22に対応しており、一対4組の「L」字状ガイド部22に気密に接着されている。これにより、上記の一対のガイド溝23と方形閉塞部46との間に、ホルダ部エアー室26に連なる上記の一対のエアー流入流路52が構成されている。
As shown in FIG. 9, four rectangular
さらに、蓋ケース14の内側には、本体ケース13の浅溝21と共にホルダ部エアー室26を構成する蓋側浅溝47、および本体ケース13の長溝31と共にアーム部エアー室27を構成する蓋側長溝48が形成され、さらに本体ケース13のスペーサ部25に対応する一対の蓋側スペーサ部28が形成されている。
Further, on the inner side of the
図10に示すように、第2実施形態のベルヌーイチャック2は、軸心部に旋回流発生室42となる貫通孔を有して円環状に形成されており、一方の端面には渦流ガイド流路44が設けられている。また、ベルヌーイチャック2の他方の端面は平坦に形成されており、本体ケース13の表面(貫通孔16の形成縁部)気密に接着されている。すなわち、第2実施形態のベルヌーイチャック2は、第2実施形態のベルヌーイチャック2と異なり、一対の流入流路溝51は設けられていない。すなわち、第2実施形態において、請求項に言うチャック装置は、ベルヌーイチャック2(チャック)と、貫通孔16、一対の「L」字状ガイド部22および丸穴45を有する方形閉塞部46から成る閉塞部材と、で構成されている。
As shown in FIG. 10, the
この場合、旋回流発生室42を構成する貫通孔は、下部が幾分拡開したテーパ状に形成されているが、ストレートであってもよい。そして、渦流ガイド流路44は、「一巻き強」の巻き数を有し、また渦流ガイド流路44を構成する障壁の断面は、第1実施形態と同様に略直角三角形となるように形成されている。もっとも、障壁の断面形状は、上記の変形例1や変形例2と同様であってもよい。この渦流ガイド流路44にあっても、渦流ガイド流路44を流れるエアーの層流状態が長く維持することができる。
In this case, the through hole constituting the swirl
なお、本発明の吸引保持ハンド1に固定されているベルヌーイチャック2は、本実施形態に限定されるわけではなく、その数が偶数個であればよい。これにより、より大型のワークWを保持することができる。また、ベルヌーイチャック2を金属材料で構成するようにしてもよい。さらに、渦流ガイド流路44は、非接触保持面41に対して、2重・3重等、多重のもので形成されていてもよい。この場合、複数の渦流ガイド流路44は、点対称に形成されているのがよく、旋回流の流速が遅いときに有効である。同様に、エアー流入流路52は、単一のもので形成されていてもよい。
Note that the
一方、渦流ガイド流路44を別体とし、非接触保持面41に固着するようにしてもよい。また、非接触保持面41をいわゆるベルマウス形状とし、これに渦流ガイド流路44を形成するようにしてもよい。さらに、旋回流発生手段43を、旋回流発生室42の上側に配設したファン等(但し、効率良く旋回流を発生させることができるもの)で構成するようにしてもよい。
On the other hand, the
1…吸引保持ハンド 2…ベルヌーイチャック 5…エアー室 6…チューブ接続口 7…エアーチューブ 8…イオン発生装置 11…ホルダ部 12…アーム部 13…本体ケース 14…蓋ケース 22…「L」字状ガイド部 26…ホルダ部エアー室 27…アーム部エアー室 41…非接触保持面 42…旋回流発生室 43…旋回流発生手段 44…渦流ガイド流路 45…丸穴 46…方形閉塞部 52…エアー流入流路 61…内側壁面 62…外側壁面 63…奥壁面 W…ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (13)
前記非接触保持面に窪入形成され、吸着のための気体の旋回流を発生させる旋回流発生室と、
前記旋回流発生室に気体を流入させると共に、流入させた気体に旋回流を発生させその中心部に吸着のための負圧を生じさせる旋回流発生手段と、
前記非接触保持面に設けられ、前記旋回流発生室から前記非接触保持面に沿って外方に流出する気体を、前記旋回流と同一旋回方向の渦流となるように導く渦巻状に形成された溝状の渦流ガイド流路と、を備えたことを特徴とするチャック装置。 A non-contact holding surface that faces the sucked workpiece in a non-contact manner;
A swirl flow generating chamber that is recessed in the non-contact holding surface and generates a swirl flow of gas for adsorption;
A swirl flow generating means for causing a gas to flow into the swirl flow generation chamber, generating a swirl flow in the introduced gas, and generating a negative pressure for adsorption at the center thereof;
Provided on the non-contact holding surface, it is formed in a spiral shape that guides the gas flowing out from the swirl flow generation chamber outward along the non-contact holding surface so as to be a swirl flow in the same swirling direction as the swirl flow. And a grooved vortex guide channel.
断面方向において前記外側壁面は、前記旋回流の旋回軸に平行な垂直壁面および前記奥壁面に対する角度が鋭角である壁面のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項1に記載のチャック装置。 The vortex guide flow path is composed of a back wall surface, an inner wall surface located inside the swirl direction of the vortex flow, and an outer wall surface located outside the swirl direction of the vortex flow,
2. The chuck according to claim 1, wherein in the cross-sectional direction, the outer wall surface is configured by one of a vertical wall surface parallel to a swirling axis of the swirling flow and a wall surface having an acute angle with respect to the back wall surface. apparatus.
前記旋回流発生手段は、気体供給源に連なると共に、前記旋回流発生室に対し略接線方向から内周面に沿うように気体を噴出させる気体流入流路を有していることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のチャック装置。 The swirl flow generation chamber is formed to be recessed in a cylindrical shape,
The swirl flow generating means includes a gas inflow channel that is connected to a gas supply source and ejects gas from the swirl flow generation chamber along a substantially tangential direction along an inner peripheral surface. The chuck device according to claim 1.
前記旋回流発生室は、前記閉塞部材側の開放端を前記閉塞部材により閉塞された前記チャックの前記貫通孔により構成され、
前記気体流入流路は、前記チャックの他方の端面と前記閉塞部材との接触部分において、少なくとも一方に形成した溝状により構成されていることを特徴とする請求項7に記載のチャック装置。 The eddy current guide flow path is formed on one end face and an annular chuck having a through hole formed in the axial center portion thereof, and a closing member that is in airtight contact with the entire area of the other end face of the chuck,
The swirl flow generation chamber is configured by the through hole of the chuck whose open end on the closing member side is closed by the closing member,
8. The chuck device according to claim 7, wherein the gas inflow passage is configured by a groove formed in at least one of the contact portions between the other end face of the chuck and the closing member.
前記渦流ガイド流路が同一平面内に位置するように、偶数個の前記チャック装置を保持するホルダ部と、
前記ホルダ部に連なるアーム部と、を備えたことを特徴とする吸引保持ハンド。 The even number of chuck devices comprising at least one set of chuck devices according to any one of claims 7 to 11, wherein the swirl directions of the swirl flow are different from each other in forward and reverse directions.
A holder portion for holding an even number of the chuck devices such that the vortex guide flow path is located in the same plane;
A suction holding hand comprising: an arm portion connected to the holder portion.
前記ホルダ部の内部および前記アーム部の内部には、前記チューブ接続口および前記各気体流入流路に接続された一体の気体室が形成されていることを特徴とする請求項12に記載の吸引保持ハンド。 In the arm portion, a tube connection port connected to the gas supply source is formed,
The suction according to claim 12, wherein an integral gas chamber connected to the tube connection port and each of the gas inflow passages is formed in the holder portion and in the arm portion. Holding hand.
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