(57)【要約】真空支持装置は、頂面及び底面を有し当該底面から延設された機械的な制止部材を備える真空プレートと、当該底面の周縁に沿って延設され真空プレートと共に真空スペースを区画形成するエラストマの封止部材と、当該真空スペースとの間で流体が流通しうるよう設けられた真空源とを備える真空支持装置を、備える。真空スペース中の圧力を低下させて真空プレートを搭載面に取り付けると、制止部材が搭載面に係合する。
2005518511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂面及び底面を有する真空プレートであって当該底面から延設された堅固な制止部材を備える真空プレートと、
上記底面の周縁に沿って延設された封止部材であって上記真空プレートと共に真空スペースを区画形成する封止部材と、
を備え、
上記真空スペース中の圧力を低下させて上記真空プレートを搭載面に取り付けると上記制止部材が当該搭載面に係合する真空支持装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空支持装置であって、更に、当該真空支持装置と一体に、且つ上記真空スペースとの間で流体が流通しうるよう、設けられた真空源を備える真空支持装置。
【請求項３】
請求項２記載の真空支持装置であって、更に、当該真空支持装置により支持されるべき装置の磁気チャックを取り付けるための強磁性プレートを、上記真空プレートの頂面上に備える真空支持装置。
【請求項４】
請求項３記載の真空支持装置であって、上記真空プレートの頂部に形成されたくぼみ内に強磁性プレートが配置された真空支持装置。
【請求項５】
請求項１記載の真空支持装置であって、更に、上記真空プレートの頂面上に、上記真空スペースとの間で流体が流通しうるよう設けられた真空ゲージを備え、当該真空ゲージにより上記真空スペースと周囲圧力との差圧を計測する真空支持装置。
【請求項６】
請求項２記載の真空支持装置であって、上記真空源は、上記真空スペースとの間で流体が流通しうるよう設けられた真空ポンプを備え、当該真空ポンプにより上記真空スペースから空気をポンピングしてその中に真空を形成させる真空支持装置。
【請求項７】
請求項６記載の真空支持装置であって、上記真空ポンプはベンチュリを備え、当該ベンチュリは、圧縮空気インレットと、当該ベンチュリのネックとの間で流体が流通しうるよう設けられた真空ポートと、アウトレットとを有し、上記真空支持装置は、更に、上記真空スペースから上記ベンチュリの上記真空ポートへと延設されたラインを備える真空支持装置。
【請求項８】
請求項７記載の真空支持装置であって、上記真空ポンプは、更に、上記圧縮空気インレットの上流に設けられ上記ベンチュリの動作を最適化する圧力レギュレータを備える真空支持装置。
【請求項９】
請求項６記載の真空支持装置であって、更に、空気が上記真空スペース内へと流れることを防ぐために上記真空ポンプと当該真空スペースとの間に設けられたワンウェイバルブを備える真空支持装置。
【請求項１０】
請求項６記載の真空支持装置であって、更に、上記真空スペースと周囲圧力との差圧を緩和し上記真空支持装置を搭載面から取り外せるようにするリリースバルブを備える真空支持装置。
【請求項１１】
請求項１記載の真空支持装置であって、上記封止部材は、エラストマ素材から形成された真空支持装置。
【請求項１２】
請求項１記載の真空支持装置であって、上記真空プレートは、強磁性素材から形成された真空支持装置。
【請求項１３】
請求項１記載の真空支持装置であって、上記真空プレートは、磁石を受容すべくその頂面に形成された平坦面付きのくぼみを有する真空支持装置。
【請求項１４】
請求項１記載の真空支持装置であって、上記真空源は、手動真空ポンプを有する真空支持装置。
【請求項１５】
請求項１記載の真空支持装置であって、上記制止部材は、複数の間隔した脚部を含む真空支持装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の真空支持装置であって、上記脚部は、当該脚部を囲んで上記封止部材が延びるよう当該真空プレートの上記底面から延設された真空支持装置。
【請求項１７】
請求項１記載の真空支持装置であって、上記制止部材は、リムを備える真空支持装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の真空支持装置であって、上記リムは、連続的である真空支持装置。
【請求項１９】
請求項１７記載の真空支持装置であって、上記リムは、上記封止部材の周りに延びた真空支持装置。
【請求項２０】
請求項１記載の真空支持装置であって、上記封止部材は、保持手段から封止面へと放射状に延びた可撓部を有する当該保持手段を用いて上記真空プレートに取り付けられ、上記封止面は、上記真空支持装置が上記搭載面上に置かれ上記封止部材と当該搭載面とにより形成される空間が真空化されたとき当該搭載面に封止係合するよう、配置された真空支持装置。
【請求項２１】
請求項２０記載の真空支持装置であって、上記可撓部は、上記保持手段から上記封止面へと放射状外向きに延設された真空支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は安定支持装置、特に真空を用いた安定支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テーブルその他の頑丈な構造物に対し物体又は装置を確実に固定支持するため、多くの事例において安定支持装置が求められている。例えば三次元ディジタイザのような研究設備や計測装置を、通常、頑丈な物体乃至床に対し固定する必要がある。
【０００３】
装置を確実に安定させる方法としては、その装置をテーブルや床に物理的にボルト締めするといった方法が、常識的に知られている。しかしながら、この方法を実施するに際してはテーブル又は床に永久的な改変を施す必要があり、配置のし直しも難しい。
【０００４】
装置を確実に安定させる方法としては、その他に、強力な磁石を用いてその装置をスチールテーブル等の強磁性面に固定する、という方法がある。この方法によれば支持を強力で頑丈なものにすることができまた配置のし直しも容易になる。しかし、利用できる強磁性面が必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従来技術における上述の及びその他の問題点及び欠点は、頂面及び底面を有する真空プレートであって当該底面から延設された機械的な制止部材を備える真空プレートと、当該底面の周縁に沿って延設された封止部材であって真空プレートと共に真空スペースを区画形成する封止部材と、当該真空スペースとの間で流体が流通しうるよう設けられた真空源とを備える真空支持装置によって、克服又は緩和される。真空スペース中の圧力を低下させて真空プレートを搭載面に取り付けると、制止部材が搭載面に係合する。
【０００６】
いわゆる当業者であれば、本発明における上述の及びその他の特徴的構成要件及び利点を、後に掲げる詳細な説明及び好適な実施形態を示す図面より、認識及び理解できるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に、真空アダプタ１０を例示する。真空アダプタは、複数の（例えば少なくとも３個の）頑丈な機械的制止部材又は脚部２２を有する高強度真空プレート１６と、ラバー又は合成エラストマ素材により形成された封止部材１８とを、備えている。封止部材１８は真空プレート１６の底部を越えて延び、真空プレート１６の底面下における真空スペースを規定している。
【０００８】
寸法比や素材強度は用途により異なるが、真空プレート１６は高強度素材から作成するのが望ましい。軽量、耐腐食性及び強度の組み合わせで考えると、望ましいのはアルミニウムである。例えば、６０６１−Ｔ６ジグアルミニウムプレート、即ち航空宇宙産業において用いられている引っ張り強度が高いアルミニウム合金から、真空プレート１６を作成することができる。また、クローバーの葉の形をした構成を図示してあるが、形状はクリティカルな問題ではない。真空プレート１６は、外径がほぼ８インチ（２０．３ｃｍ）、縦方向外形が１．２５インチ（３．２ｃｍ）の丸いプレートにすることができる。封止部材１８は、真空プレート１６の下面に形成された溝内に配置されている。真空プレート１６と搭載面との間に形成される空間の体積を増すため、真空プレート１６の下側にはくぼみが設けられている。更に、真空プレート１６には孔が穿設されており、この孔には（後により詳細に説明する）真空ゲージ３５を取り付けるためのねじが切られている。真空プレート１６はアルミニウムの生地のままで残しておいてもよいし、耐衝撃性プラスチックにより形成されているプラスチックハウジング１４によりカバーしてもよい。プラスチックハウジング１４は、真空プレート１６に穿設されねじが切られたおよそ４個の孔（図示せず）に、搭載用ねじ（図示せず）をねじ込むことによって、取り付けられる。プラスチックハウジング１４は、後により詳細に説明する真空部品全体をカバーしている。
【０００９】
真空プレート１６と堅い非磁性の搭載面（図示せず）との間には吸着力が働く。このとき、搭載面に対するプレートの移動が脚部２２により防がれているため、真空プレート１６は安定になる。これは、真空プレート１６が封止部材１８によって好適に支持されうるケースでも同様である。スチールプレート２４は、好ましくは０．５インチ（１．３ｃｍ）厚、３インチ（７．６ｃｍ）直径のＳＳ４１６スチール合金プレートであり、ねじ止め等によって安定的に、真空プレート１６に取り付けられている。より好ましくは、酸化を抑えるため、スチールプレート２４の表面はグラインドし不活性化する。スチールプレート２４は、例えば、ボルト（図示せず）によって取り付けることができる。これは、真空プレート１６の中心から見て放射状の位置となるよう真空プレート１６に穿設された４個の孔により行う。これらの孔のうちスチールプレート２４に属する部分には、ボルトを受容することができるようねじを切っておく。例えば３インチ（７．６ｃｍ）直径のくぼみ２６は、スチールプレート２４を受容するくぼみであり、スチールプレート２４上における装置中心の位置決めをアシストするために真空プレート１６上に形成されている。くぼみ２６は真空プレート１６の頂面上にマシニングすることができる。くぼみ２６に代わる他の手段も利用可能である。真空ゲージ３５は、真空プレート１６とアダプタ１０の搭載面との間における真空状態を可視表示する。
【００１０】
真空を発生させるのに使用できる方法は多数ある。一番目には、手動或いは電動式のポンプ３０を掲げることができる。この手動又は電動式のポンプは、当業界においてよく知られ普通に用いられているものでよい。真空プレート１６は、ポンプ３０と真空プレート１６下の内部空間とが流体的に通じ合うよう、内部経路を有している。
【００１１】
二番目には、圧縮エア源からベンチュリに圧縮エアを送り込んで吸引し、真空プレート１６下に真空スペースを作り出す、という手法を掲げることができる。例えば、図２に示す圧縮エア源４０は、ライン４２を介して圧力レギュレータ４４及びベンチュリ４６へと導かれている。ベンチュリ４６はハウジング１４内に配置することができる。圧力レギュレータ４４はベンチュリ４６と共にハウジング１４内に封入されており、スリップフィッティングによってエア送給ホースを内部真空コンポーネントに接続している。ベンチュリ４６に圧縮エアが供給されると、低圧領域がベンチュリ４６のネックに形成される。ベンチュリ４６のネックにはポートが設けられており、このポートは、ワンウェイバルブ４８へ、更に真空プレート１６と搭載面との間の真空スペースへ、と延びている。エアは排出ポート５６から排出される。この機構によって得られる真空源は、非常に信頼性良く安価である。ベンチュリの一例としては、PIAB（Taeby,Sweden）によって製造されている“P-5 Mini Chip”がある。このベンチュリは、１平方インチ当たり５５ポンド（３８０ｋＰａ）にて１分当たり０．６８立方フィート（１９リットル）吸引し約２５〜２６インチ（６３．５〜６６ｃｍ）水銀の低圧領域を発生させる。圧力レギュレータ４４としては、例えば、Wilkerson Corporation（Englewood,CO）から入手可能なミニアチュアレギュレータがある。圧力レギュレータ４４は、エアの流入を制御することによってベンチュリの能力を最適化している。
【００１２】
三番目には、真空ホース及び外部接続を介し真空プレート１６下の真空スペースに通じるよう配置された外部真空ポンプを掲げることができる。上述したワンウェイバルブをアダプタ１０と一体化することによって、真空吸引後における装置へのエア漏れを防ぐことができる。
【００１３】
使用時には、ユーザは、真空アダプタ１０を非多孔性の頑丈な表面例えば花崗岩のテーブル上に置き、上述の通りポンプを動作させ又は圧縮エアを供給することにより、所要の真空度が得られるまで真空スペースから排気させる。真空ゲージ３５、好ましくは中央に背面実装されそのゲージ面が２インチの直径を有する真空ゲージ３５は、どの時点でポンプ或いは圧縮エアを切断すれば適当な真空レベルが得られるのか、を決定するのに使用される。そして、ユーザは、図３に示す如く磁石マウント５を有する装置８を、その磁気チャックをくぼみ２６に挿入することによって、アダプタ１０に取り付ける。
【００１４】
真空アダプタ１０と共に使用するのはどのような装置でもよいけれども、図３に示した例に係る装置８は、その底部に磁石マウント５を有するベース６０を備えた可動座標計測マシンである。ベース６０の上方には、連結された関節を有するアーム６２が延びており、その端には、計測プローブ６４が設けられている。
【００１５】
アダプタ１０をリリースするには、ミニアチュアオン／オフボールバルブ（図示せず）を使うことができる。スリーウェイバルブを用いその第３のポートを外気に対して開放しておくようにした場合は、バルブをターンオフすることによってプレートをリリースし、真空内に大気を導入することができる。
【００１６】
次に、図４及び図５を参照して、本発明の他の実施形態に係る安定支持装置に関し説明する。この実施形態においては、真空プレート１６が、強磁性材料、好ましくは非常に磁性の強い鋼の一つである４１６ステンレススチール等の強磁性鋼から、形成されている。従って、磁気ベースを取り付けるために別体のスチールプレートを準備する必要はない。くぼみ２６の内部には、支持対象物体乃至装置側の磁石を受容すべく、平坦面が設けられている。真空プレート１６は、また、先の実施形態にて封止部材内に設けていた脚部２２に代え、ラバーの封止部材１８の周りに延設された周縁リム７２を有している。注記すべきことに、真空プレート１６と搭載面との間の真空スペース内が真空化されたときに真空プレート１６を支持するために、封止部材の内外を問わず、堅固なリム及び／又は分離した脚部を用いることもできる。
【００１７】
封止部材１８は、保持手段、例えばそれぞれ封止部材又は真空プレート１６上に形成され相連結している保持カラー７４，７６によって、真空プレート１６の下側７８に保持されている。或いは、他の連結構造を使用することもできる。このような連結構造に加え又はこれに代える保持手段として、内側カラー７７の上面が、適当な接着剤（図示せず）を用いて下面７８に取り付けられている。
【００１８】
封止部材１８は、保持手段から封止面８２へと放射状に延びた可撓部８４を有している。可撓部８４によって、封止面８２を搭載面に対し封止結合させることができる。特に、可撓部８４の上下における圧力差により、封止部材１８の内側を真空に保持するのに十分な下向きの圧力が発生して、封止面８２に加わる。可撓部８４は保持手段から封止面８２に向けて放射状外向きに延設されているけれども、可撓部が保持手段から封止面８２へと放射状内向きに延設されることとなるよう、保持手段を封止面８２の周りにぐるりと配置することもできる。
【００１９】
シールリム８６は、リム７２の内側に向けてまたリム７２の内面に近づくよう突出しており、これにより、真空アダプタ１６下側の外観が改善され、また他の物体が可撓部８４上の空間に進入することが防止されている。
【００２０】
図４及び図５に示すように、真空は、真空プレート１６外に設けられ真空ホース６２により連結されている手動式ポンプ６０を用いて、形成される。ホース６２と真空プレート１６下の真空スペースとの間の流体的流通は、内部流路によって実現されている。真空ホース６２と真空プレート１６との間には、クイックディスコネクト６４が設けられている。手動式ポンプ６０は真空メータ３５を備えている。真空メータ３５は、例えば、TRI-ESS Sciences, part V183から入手可能である。動作時において、真空ホース６２は真空プレート１６に連結され、真空ゲージ３５が所要のゲージ圧を指示するまでレバーハンドル６６が繰り返し操作される。所要のゲージ圧が得られ、安定したならば（即ち漏れがない状態になったらならば）、真空アダプタ１０は安定支持装置として利用する準備が整ったと言える。真空アダプタ１０を新しい位置に動かす必要が生じたときや支持面から取り除く必要が生じたときは、手動式ポンプ側に設けられている圧力リリースバルブ（図示せず）を操作して真空を解放し、真空アダプタ１０を容易に取り除けるようにする。
【００２１】
ここでは好適な実施形態に関し図示及び説明したけれども、本発明の本質及び技術的範囲から逸脱することなくこれらの実施形態に対し各種の変形及び置換を施すことが可能である。例えば、ワンウェイバルブを省略することができる。その場合は、アダプタ１０の使用中に圧縮エア４０をベンチュリに連続的に供給する等して、真空源を連続的に動作させ、真空プレート１６の内側の真空を保持する。これ以外にも、様々に、本発明の本質及び技術的範囲を逸脱しないで変形を施すことが可能である。このように、以上の説明は本発明の描写のための説明であり、本発明に関し限定を施すものではないことを、理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
次に、本発明を、別紙図面を参照し例示によって説明する。
【図１】真空アダプタを示す斜視図である。
【図２】模式的に描いた真空源と共に真空アダプタを示す斜視図である。
【図３】真空アダプタが使用される三次元ディジタイザの例を示す図である。
【図４】真空アダプタの他の実施形態を示す等角図である。
【図５】図４に示した真空アダプタの断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
５  磁石マウント、１０  真空アダプタ、１４  プラスチックハウジング、１６  真空プレート、１６  真空アダプタ、１８  封止部材、２２  脚部、２４  スチールプレート、２６  くぼみ、３０  ポンプ、３５  真空ゲージ、３５  真空メータ、４０  圧縮エア源、４４  圧力レギュレータ、４６  ベンチュリ、４８  ワンウエイバルブ、５６  排出ポート、６０  ベース、６０  手動式ポンプ、６２  真空ホース、６２  アーム、６４  計測プローブ、６４  クイックディスコネクト、６６  レバーハンドル、７２  周縁リム、７４，７６  保持カラー、７７  内側カラー、８２  封止面、８４  可撓部、８６  シールリム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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2005518511.tif 000009
2005518511.tif 000010