JPH0378800B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は空気透過性の物体を持上げおよび保持
するための機械的に作動制御される吸着装置に関
する。

［従来の技術］ 従来、物体を持上げ、保持および移動させる装
置において、この物体を機械的に掴む機構や吊上
げ磁石を使用できないような場合の装置が各種提
案されている。これらの装置の多くは、真空吸着
機構を備えている。しかし、このような装置で
は、取扱う物体の一部が空気透過性の場合に問題
が生じる。すなわち、このような場合には、この
吸着装置および真空装置の空気流量を大きくし、
空気透過性の物体を取扱うに必要な力を発生する
に充分な差圧が生じるように構成しなければなら
ない。

このような装置の例として、たとえばプリント
基板自動検査装置において、プリント基板を取扱
う装置がある。このような装置の場合、磁性材料
が使用されていないプリント基板を自動的に取扱
う必要がある。したがつて、このような場合には
プリント基板を持上げるのに磁力を使用すること
ができない。また、これらプリント基板はその形
状、寸法が一定していないので、このような機械
的な掴み機構を使用すると、この掴み機構の構造
がきわめて複雑となる。したがつて、このような
プリント基板を確実に取扱うには真空吸着機構が
最も適しているが、このプリント基板に孔が形成
されているような場合には前述したような問題が
生じる。

つまり、この装置では、この装置が作動して差
圧が発生していない状態、すなわちこの装置が取
扱う物体に接触していない場合にかなり大きい空
気流量が必要となる。したがつて、この吸着機構
が作動していない状態において、空気流量が不必
要に大きくならないような機構を設ける必要があ
る。

ドイツ特許DE−A1−31 01 846には物体に当
接して機械的に作動されるプランジヤを備えた吸
着装置が開示されている。しかし、この装置で
は、この装置が不作動状態の場合に上記プランジ
ヤすなわち弁体を開弁状態に付勢するスプリング
が使用されている。したがつて、このスプリング
の付勢力によつてこの吸着装置の物体持上げ力が
減少し、またこの弁体を開弁状態に維持するため
に負圧を大きくする必要がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、前述したように真空ポンプの空気流
量を大きくする必要がなく、またプランジヤ等に
よつて物体の持上げ力が減少することがない吸着
装置を提供するものである。

［発明を解決するための手段とその作用］ 本発明は、負圧が作用する負圧チヤンバの吸着
開口が弁体によつて閉塞状態に維持されており、
この吸着装置が物体に当接すると上記の吸着開口
から突出しているバルブのプランジヤ部が物体に
当接して弁体を押し上げ、制御ピストンによる閉
塞方向の付勢力に抗してこの吸着開口を解放する
ものである。

この装置が物体に当接すると、弁体に接続され
ているプランジヤがこの弁体を押し上げ、制御ピ
ストンがシリンダチヤンバ内を上方に移動し、制
御ピストンの全面に作用していた大気圧がこのピ
ストンの小部分すなわちこの制御ピストンに突設
された凸部にのみ作用するようになり、この大気
圧の作用する面積が減少する。この凸部は上記の
シリンダチヤンバに形成された大気連通孔内に嵌
合し、この制御ピストンの全面には大気圧が作用
しなくなり、負圧チヤンバと同じ負圧が作用す
る。この制御ピストンに作用する大気圧によつて
弁体が受けている開弁方向の付勢力は、上記の負
圧チヤンバ内の負圧およびこの負圧チヤンバ内に
流入する空気の動圧による開弁方向の付勢力とバ
ランスしており、この吸着装置が物体に当接して
上記のように制御ピストンに作用する大気圧の受
圧面積が減少すると、この吸着装置は完全に開弁
した状態となり、大流量の空気が吸入されるよう
になり、またこの弁体は上記負圧チヤンバ内の圧
が零または静圧になるまで開弁状態に維持され
る。したがつて、この真空ポンプの容量を不必要
に大きくする必要はない。これに対し、従来のよ
うに負圧チヤンバ内の負圧および流入する空気の
動圧に抗して弁体を開弁方向に付勢するスプリン
グを設けた場合には、弁体に接続されたプランジ
ヤが持上げるべき物体に当接し、このスプリング
の付勢力によつてこの物体が押圧され、このスプ
リングの付勢力は開弁状態になると一層大きくな
り、したがつてこの付勢力に対向するため真空ポ
ンプの容量を大きくしなければならない。このた
め、このようなスプリングで付勢された吸着装置
では、吸着開口の開口面積は比較的小さいもので
あつたが、本発明の装置では、一度作動状態にな
れば瞬間的に一杯に開口する。

本発明の吸着装置は、空気透過性で外形の形状
寸法が一定しない物体の持上げ等に好適する。こ
の場合、複数の吸着装置を広い範囲に配置してお
けば、持上げるべき物体に当接した吸着装置のみ
が作動する。このようにすれば、真空ポンプの吸
引空気流量およびその動力を必要以上に大きくし
なくてもよい。

また、本発明の吸着装置は孔の形成されたプリ
ント基板の取扱い等に好適する。また、本発明の
装置は、自動生産設備等において、外形の形状、
寸法が一定しない非磁性材料の物体を取扱う場合
に好適する。

［実施例］ 以下、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。図中の２は円筒状のハウジングであつて、こ
のハウジングの底面は開口されており、また、こ
のハウジング内にはシリンダチヤンバ４が形成さ
れ、このシリンダチヤンバ内には制御ピストンが
２つの端位置（上方の吸着位置および下方の準備
位置）の間を軸方向に移動自在に収容されてい
る。そして、このハウジング２に対向するこの制
御ピストンの上端面８には上方に突出した凸部１
０が突設されており、この凸部の直径２８は制御
ピストン６の直径２６よりはるかに小さく形成さ
れている。そして、この凸部１０は上記のハウジ
ング２に形成された大気との連通孔１２内に気密
に嵌合するように構成され、この凸部の高さ（制
御ピストンの上端面８からの高さ）は、この制御
ピストン６が下端位置（準備位置）にある場合に
は上記の連通孔１２が開口し、この制御ピストン
の上端面８とシリンダチヤンバ４とで形成される
空間内に大気圧が導入されるように構成されてい
る。また、この制御ピストン６が上方端位置（吸
着位置）にある場合には、上記の凸部１０は上記
の連通孔１２内に気密に嵌合し、この状態では大
気圧はこの制御ピストン６の凸部１０の小さな直
径２８の部分にのみ作用するように構成されてい
る。なお、この場合には、上記シリンダチヤンバ
４内は、制御ピストン６とこのシリンダチヤンバ
内面との間のわずかな〓間を介して負圧チヤンバ
と同じ負圧となる。

また、上記の制御ピストン６の上記シリンダチ
ヤンバ４から離れた側の端部は負圧チヤンバ１４
内に延長され、この負圧チヤンバは、詳細には説
明しないが、真空機構および２方向切換え弁等に
接続され、この負圧チヤンバ内には負圧またはこ
れより高い圧、たとえば大気圧または正圧が選択
的に供給されるように構成されている。また、こ
の負圧チヤンバの下端部にはこの負圧チヤンバの
低壁を構成するバルブシート板１６が取付けられ
ている。

そして、このバルブシート板１６には、上記の
制御ピストン６に対応して吸着開口２０が形成さ
れ、この吸着開口の面積（すなわち直径）は上記
制御ピストンの上端面８の面積（すなわち直径）
より小さく、また上記の凸部１０の面積（すなわ
ち直径）より大きく形成されている。そして、上
記の制御ピストン６の下端部には弁体２２が一体
的に形成され、この弁体２２の下端部は上記の吸
着開口２０に着座してこれを閉塞するように構成
されている（第１，３および４図参照）。また、
この弁体２２にはプランジヤ部２４が形成されて
いる。なお、このプランジヤ部は、第３図に示す
如くたとえばブツシユロツド状に形成されていて
もよく、または上記の弁体２２の吸着開口に着座
する部分を円錐状に延長してもよく、これらのプ
ランジヤ部は、第１，３および４図に示す如く上
記のバルブシート板１６の下面から所定長さだけ
突出しており、この吸着装置が持上げるべき物体
に当接した場合に、上記の弁体２２がその閉弁方
向の付勢力に抗して上方に押し上げられるように
構成されている。

次に、このように構成された装置の作用を説明
する。第１，３および４図にはこの装置の準備状
態を示し、この状態では負圧チヤンバ１４には負
圧が供給され、またシリンダチヤンバ４内には連
通孔１２を介して大気圧が供給され、この制御ピ
ストン６の上面８の全体の直径２６に作用する大
気圧によつて、この制御ピストン６および弁体２
２が押し下げられ、弁体２２は吸着開口２０に気
密に着座する。そして、この吸着装置が下降さ
れ、持上げるべき物体に当接すると、上記のプラ
ンジヤ部２４がこの物体に当接し、上記の制御ピ
ストン６および弁体２２が上方に押し上げられ、
この制御ピストンの凸部１０が連通孔１２内に嵌
合する。そして、この状態では、この連通孔１２
を介して導入される大気圧はこの凸部１０の小さ
な面積にのみ作用するようになり、この制御ピス
トン６の全体の直径２６には負圧チヤンバ１４と
同じ負圧が作用する。よつて、この制御ピストン
を下方に押圧する力は大幅に減少する。また、上
記の弁体２２が吸着開口２０から離座することに
よつて負圧チヤンバ１４内の負圧が低下（絶対圧
が上昇）し、この負圧チヤンバ内の圧力の上昇に
よつて上記弁体２２すなわち制御ピストンを上方
に押圧する力が増加し、これに加えて吸着開口２
０から流入する空気流によつてもこの上方に押圧
する力が増大し、この上向きの力が上記凸部１０
に作用する大気圧およびこれら制御ピストン６お
よび弁体２２の重量による下向きの力より大きく
なる。よつて、この制御ピストン６および弁体２
２が上方端位置に保持され、この吸着装置が作動
状態となり、この状態は上記の２方向切換え弁等
によつてこの負圧チヤンバ１４内の圧が大気圧ま
たはこれ以上の圧に上昇されるまでこの作動状態
が維持される。そして、この２方向切換え弁等を
切換えることによつて、この吸着開口から流入す
る空気によつて負圧が解消され、吸着されている
物体がこの吸着装置から落下する。そして、制御
ピストン６および弁体２２が重力によつて下降し
て上記のバルブシート板１６に着座し、吸着開口
２０を閉塞し、この後上記の負圧チヤンバ１４に
再度負圧が供給される。この状態では、負圧チヤ
ンバ１４に負圧が作用し、また吸着開口２０には
大気圧が作用しているが、この吸着開口２０の面
積は制御ピストンの上端面８の面積（凸部１０の
面積も含む）より小さく、この制御ピストン６の
上端面にも同様に大気圧が作用しているので、こ
の弁体２２は上昇せず吸着開口に着座し、これを
閉塞している。

そして、大気圧および負圧チヤンバ１４に作用
する負圧等に対応して、上記の凸部１０、制御ピ
ストンの上端面８および吸着開口２０の寸法を適
切に設定すれば、この弁体２２は吸着開口２０を
確実に閉塞し、またこの弁体がプランジヤ部２４
によつて機械的に押し上げられるとこの弁体が作
動位置に保持され、さらに負圧が解消され、また
必要に応じて静圧が供給され、負圧チヤンバ１４
内の負圧が消滅すると再びこの弁体が着座するよ
うに構成することができる。

また、第４図に示す実施例では、制御ピストン
６、弁体２２およびプランジヤ部２４が一体のボ
ールとして構成されている。この実施例の吸着装
置は前述した実施例と同様に作用する。なお、こ
の第４図中、前述した実施例に対応する部分には
同符号を付す。この実施例のものは、前述した第
１図ないし第３図の２個の実施例に対して、ボー
ルとは別体の凸部１０がこのボールに当接してい
る。この凸部１０の上端部には、第４図に示す如
く水平方向の断面形状が十字形の案内部が形成さ
れ、この案内部は連通孔１２に常時嵌合してこの
凸部１０を案内し、この連通孔１２を介してシリ
ンダチヤンバ４内に大気圧が導入されるように構
成されている。そして、作動状態では、このボー
ルが上方に移動し、第２図に示したと同様に凸部
１０が連通孔１２を閉塞し、シリンダチヤンバ４
と大気との連通を遮断し、このシリンダチヤンバ
４内は負圧となる。

また、本発明の吸着装置は、複数の弁体を設
け、孔の形成されたプリント基板等の持上げるべ
き物体の表面に当接した弁体のみが押し上げられ
るように構成してもよい。この場合、プリント基
板の輪郭の外側にある残りの弁体はそのプランジ
ヤ部２４がこのプリント基板に当接しないので押
し上げられず、開弁されない。そして、このプリ
ント基板はこれに対応した部分のみで吸着され、
負圧チヤンバ１４に負圧を供給する真空ポンプの
負荷が軽減され、その容量を不必要に大きくする
必要はない。

また、本発明のものは、負圧チヤンバ１４に負
圧が作用している場合に弁体２２を吸着開口２０
に着座させるように付勢する圧縮スプリング等が
不要となる長所がある。このようなスプリングを
設けると、負圧チヤンバ１４に供給する負圧は、
プリント基板等の物体を吸着して持上げるに必要
な力に加えて、このスプリングの付勢力に抗して
弁体２２を吸着開口２０から離座させておくに必
要な力も与えるような強い負圧にしなければなら
ない不具合を生じる。

また、上述した図示の実施例では、１個の弁体
および制御ピストン機構を有するものであるが、
持上げるべき最大の物体に対応した範囲に複数の
これら制御ピストン機構を均一に配置してもよ
い。たとえば、600mm×600mmの範囲に全部で36個
のこれら制御ピストン機構を配置してもよい。

また、弁体２２は第１図および第２図に示すよ
うな円錐形には限定されず、球形のものでもよ
い。このようなものでは、その一部が吸着開口２
０から突出し、プランジヤ部２４として作用す
る。また、これら制御ピストン６および弁体２２
を一体の球体として構成した場合もその作用は同
様である。また、制御ピストン６とは別体の凸部
１０を設け、この凸部の上部には連通孔１２に嵌
合してこの凸部を案内するがこの連通孔を閉塞し
ない案内部を形成してもよい。

また、前述したような吸着装置を180゜転倒させ
て吸着開口を上向きとし、この上に載置された物
体を吸着して保持固定するように構成してもよ
い。この場合には、制御ピストン、弁体およびプ
ランジヤ部の重量を支持するだけの（弱い）スプ
リングを設け、この吸着装置の作動状態から第
１，３および４図に示すような準備状態に復帰さ
せるように構成する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略的な縦断面
図、第２図は第１図の実施例の作動状態における
概略的な縦断面図、第３図は別の実施例の概略的
な縦断面図、第４図はさらに別な実施例の概略的
な縦断面図である。 ２……ハウジング、４……シリンダチヤンバ、
６……制御ピストン、１２……連通孔、１４……
負圧チヤンバ、２０……吸着開口、２２……弁
体、２４……プランジヤ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ハウジング２と、このハウジング内に形成さ
   れた負圧チヤンバ１４および上記ハウジングの底
   部に形成された吸着開口２０と、上記の負圧チヤ
   ンバ内に負圧を供給する負圧機構と、この負圧チ
   ヤンバ内に供給される負圧を切換え、この負圧チ
   ヤンバ内に負圧またはこれより高い圧を選択的に
   供給する切換え弁と、大気圧に抗して上記の吸着
   開口２０を閉塞する弁体２２および上記吸着開口
   ２０を貫通して上記ハウジングから突出したプラ
   ンジヤ部２４とを備えたものにおいて、 上記弁体２２に接続された制御ピストン６を設
   け、この制御ピストンはシリンダチヤンバ４内に
   軸方向に摺動自在に気密を保つて嵌合し、このシ
   リンダチヤンバは上記負圧チヤンバ１４の上記弁
   体２２とは反対の方向の開弁方向側に形成され、
   またこのシリンダチヤンバ内には大気圧が導入さ
   れ上記吸着開口２０が閉塞された場合には上記制
   御ピストンはその全体の直径２６に大気圧が作用
   し、また上記吸着開口２０が解放された場合には
   上記制御ピストンはその一部の直径２８に大気圧
   が作用し、この制御ピストンの全体の直径２６に
   対応する面積は上記吸着開口の２０の面積より大
   きく、またこの吸着開口の面積は上記制御ピスト
   ンの一部の直径２８に対応する面積より大きいこ
   とを特徴とする物体を持上げおよび保持するため
   の機械的に作動される吸着装置。 ２ 前記制御ピストン６の前記弁体２２と反対側
   には凸部１０が形成され、この凸部の直径は前記
   制御ピストンの一部の直径２８に相当し、前記弁
   体２２が前記吸着開口２０から離座した状態にお
   いて上記凸部は上記制御ピストンのハウジング２
   に形成された連通孔１２内に気密に嵌合すること
   を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の物
   体を持上げおよび保持するための機械的に作動さ
   れる吸着装置。 ３ 前記制御ピストン６および弁体２２は一体の
   円柱状部材に形成されていることを特徴とする前
   記特許請求の範囲第１項または第２項記載の物体
   を持上げおよび保持するための機械的に作動され
   る吸着装置。 ４ 前記吸着口２０を閉塞する弁体２２のシート
   面は円錐面に形成され、この円錐の頂点は前記吸
   着開口２０から突出しプランジヤ部２４を形成し
   ていることを特徴とする前記特許請求の範囲第１
   項ないし第３項のいずれか１に記載の物体を持上
   げおよび保持するための機械的に作動される吸着
   装置。 ５ 前記吸着開口２０を閉塞する弁体２２のシー
   ト面は球面状に形成され、このシート面の一部は
   前記吸着開口２０から突出しプランジヤ部２４を
   形成していることを特徴とする前記特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれか１に記載の物体
   を持上げおよび保持するための機械的に作動され
   る吸着装置。 ６ 前記制御ピストン６および弁体２２は一体の
   バルブボールに形成され、このボールの一部は前
   記吸着開口２０から突出しプランジヤ部２４を形
   成いていることを特徴とする前記特許請求の範囲
   第１項または第２項に記載の物体を持上げおよび
   保持するための機械的に作動される吸着装置。