(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給ポートから供給される圧縮空気を、ノズルからディフューザノズルに向けて噴射し排気ポートから排気することにより、真空ポートからエアを吸引可能に設けた真空発生装置において、
第１のノズルと、第１のノズルよりも大口径に形成された第２のノズルと、ディフューザノズルとを、この順に直列に配置し、
前記供給ポートと前記第１のノズルの基端側とを連絡する第１の連絡流路と、前記供給ポートと前記第２のノズルの基端側とを連結する第２の連絡流路とを設け、
前記真空ポートに連通する吸引流路と前記第２の連絡流路とを連通させる連絡流路を設けるとともに、前記真空ポートから小流量で吸引する際には、前記吸引流路と前記第２の連絡流路とを連通させ、前記真空ポートから大流量で吸引する際には、前記吸引流路と前記第２の連絡流路とを遮断するチェック弁を設け、
前記供給ポートと前記第１の連絡流路とを連通させて前記真空ポートから前記小流量で吸引する状態と、前記供給ポートと前記第２の連絡流路とを連通させて前記真空ポートから前記大流量で吸引する状態とを切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする真空発生装置。
【請求項２】
前記切り換え手段が、
真空ポートの圧力を検知する検知手段により、
真空ポート側にワークが吸着されていない低真空の状態と検知された際には、前記供給ポートと前記第２の連絡流路とを連通させ、
真空ポート側にワークが吸着された高真空の状態と検知された際には、前記供給ポートと前記第１の連絡流路とを連通させる切り換え弁機構を備えることを特徴とする請求項１記載の真空発生装置。
【請求項３】
前記切り換え弁機構が、
供給ポートと第１の連絡流路とを連通する流路と、供給ポートと第２の連絡流路とを連通する流路の各々に、各流路を開閉可能にかつ常時は各流路を遮断して設けられた主弁と、
前記供給ポートからの圧縮エアにより、真空ポートが低真空の際には、前記供給ポートと前記第２の連絡流路とを連通する主弁を開き、真空ポートが高真空の際には、前記供給ポートと第１の連絡流路とを連通する主弁を開くように前記主弁を制御するパイロットバルブとを備えることを特徴とする請求項２記載の真空発生装置。
【請求項４】
真空ポートの圧力を検知する検知手段として、前記真空ポートに接続する吸引流路に連通して設けられた圧力センサを備えることを特徴とする請求項２または３記載の真空発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワークを吸着して搬送する吸着搬送装置等に使用する真空発生装置に関し、より詳細には圧縮空気の消費流量を抑えて圧縮空気を効率的に使用することができる真空発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ワークをエア吸着して搬送する吸着搬送装置等には、圧縮空気を利用して真空を発生させ、切り換えバルブにより真空をＯＮ−ＯＦＦ制御して、真空ポート側でワークを脱着する真空発生装置が使用されている。
図６は、真空発生装置の従来例の構成を示す断面図である。１０は圧縮空気の供給ポート、４０は排気ポート、５０は真空ポートである。６０は主弁であり、パイロットバルブ７０の作用により軸線方向に進退動する。主弁６０は前後方向の移動位置により、供給流路１２と第１の連絡流路１４との連通を０Ｎ−ＯＦＦ制御する。供給流路１２と第１の連絡流路１４が連通した状態が真空発生時（ワーク吸着）であり、供給流路１２と第１の連絡流路１４が遮断された状態が真空解除時（ワーク離脱）である。
【０００３】
１８はシリンダ１６内に配置したノズル、２０はノズル１８の前側に配置したディフューザノズルである。ノズル１８は第１の連絡流路１４から送入された圧縮空気を高速で噴出させ、真空ポート５０を真空に吸引する作用をなす。４５はシリンダ５２とシリンダ１６との間を連通する連通流路である。真空ポート５０にワークが吸着される作用は、ノズル１８からディフューザノズル２０に向けて噴出する圧縮空気の作用により、連通流路４５を介してシリンダ５２からエアが吸引される作用による。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
真空発生装置を使用したワークの吸着搬送装置では、搬送作業を高速化するため高速でワークを吸着・離脱できるようにすることが求められる。ワークを真空ポート側に吸着して保持する際に問題となるのは、応答特性と真空特性である。応答特性はワークを真空ポート側に吸着する際の特性であり、高速吸着を可能にするためには吸い込み流量を大きくする必要がある。しかしながら、真空ポートからの吸い込み流量を大きくするには、大流量の圧縮空気を使用しなければならない。
【０００５】
従来、真空発生装置を選定する場合は、真空発生部から配管等を含むワークまでの容積、消費流量とコンプレッサの容量との兼ね合い、ワークとアクチュエータの接合部分の漏れの有無を考慮して選定される。しかしながら、これらの選定条件は、ワークを吸着するまでの過程を基準とするもので、吸着後の消費流量について考慮されているものではない。前述したように、ワークを真空ポート側に吸着する際には吸い込み量を大きくすることによって、高速でかつ確実にワークを吸着することができる。しかし、ワークを吸着した後は、真空回路内での漏れを補う程度の吸い込み流量があれば十分にワークを保持することができる。したがって、ワークを吸着した後は、吸い込み流量を抑えることによって圧縮空気の消費流量を節約することが可能である。大口径のノズルを使用する真空発生装置では吸い込み流量が大きくなるし、ワークを吸着した後の搬送工程に時間がかかる装置の場合には、圧縮空気の消費流量を抑えることは、省エネルギーの点できわめて有効である。
【０００６】
なお、真空ポートから大流量で吸い込む真空発生装置として、ノズル径の小さなエジェクタユニットと、ノズル径の大きなエジェクタユニットを直列に配置した真空発生装置が従来知られている。しかしながら、この真空発生装置は大流量で吸い込むことを目的としたもので、圧縮空気の消費流量を抑えるものではない。圧縮空気の消費流量を抑えるものとしては、低真空と高真空を発生させる２つのエジェクタユニットを並列に配置して、低真空と高真空を切り換える方法（特開昭６１−５５３９９号公報）が知られている。しかしながら、エジェクタユニットを並列に配置した真空発生装置の場合は、各々独立にエジェクタユニットを形成しなければならず、部品点数が増え、装置をコンパクトに形成することが難しいという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ワークの脱着操作を高速にかつ確実に行うことができ、ワークの脱着操作における圧縮空気の消費流量を抑えて省エネルギー化を図ることができ、コンパクトに形成することができる真空発生装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
すなわち、供給ポートから供給される圧縮空気を、ノズルからディフューザノズルに向けて噴射し排気ポートから排気することにより、真空ポートからエアを吸引可能に設けた真空発生装置において、第１のノズルと、第１のノズルよりも大口径に形成された第２のノズルと、ディフューザノズルとを、この順に直列に配置し、前記供給ポートと前記第１のノズルの基端側とを連絡する第１の連絡流路と、前記供給ポートと前記第２のノズルの基端側とを連結する第２の連絡流路とを設け、前記真空ポートに連通する吸引流路と前記第２の連絡流路とを連通させる連絡流路を設けるとともに、前記真空ポートから小流量で吸引する際には、前記吸引流路と前記第２の連絡流路とを連通させ、前記真空ポートから大流量で吸引する際には、前記吸引流路と前記第２の連絡流路とを遮断するチェック弁を設け、前記供給ポートと前記第１の連絡流路とを連通させて前記真空ポートから前記小流量で吸引する状態と、前記供給ポートと前記第２の連絡流路とを連通させて前記真空ポートから前記大流量で吸引する状態とを切り換える切り換え手段を設けたことを特徴とする
【０００９】
また、前記切り換え手段が、真空ポートの圧力を検知する検知手段により、真空ポート側にワークが吸着されていない低真空の状態と検知された際には、前記供給ポートと前記第２の連絡流路とを連通させ、真空ポート側にワークが吸着された高真空の状態と検知された際には、前記供給ポートと前記第１の連絡流路とを連通させる切り換え弁機構を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記切り換え弁機構が、供給ポートと第１の連絡流路とを連通する流路と、供給ポートと第２の連絡流路とを連通する流路の各々に、各流路を開閉可能にかつ常時は各流路を遮断して設けられた主弁と、前記供給ポートからの圧縮エアにより、真空ポートが低真空の際には、前記供給ポートと前記第２の連絡流路とを連通する主弁を開き、真空ポートが高真空の際には、前記供給ポートと第１の連絡流路とを連通する主弁を開くように前記主弁を制御するパイロットバルブとを備えることを特徴とする。
また、真空ポートの圧力を検知する検知手段として、前記真空ポートに接続する吸引流路に連通して設けられた圧力センサを備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る真空発生装置の好適な実施の形態について添付図面と共に詳細に説明する。
図１、２、３は真空発生装置の一実施形態の内部構造と、その動作状態を示す断面図である。図１は真空をオフにした状態、図２は真空ポートからの吸い込み流量を大きくしてワークを吸着する場合、図３は圧縮空気の流量をしぼってワークを保持する場合を示す。
以下、真空をオフにした状態、ワークを吸着する状態、ワークを保持する状態に分けて、真空発生装置の構成とその動作について説明する。
【００１２】
（真空オフの動作状態）
図１は真空をオフにした状態における真空発生装置の構成を示す。同図で、１０は圧縮空気源に接続される供給ポートである。供給ポート１０には第１主弁６０ａに連通する供給流路１２が連通する。供給流路１２は上方に屈曲し、第１主弁６０ａを収容するシリンダ６１ａの一方の側面で開口する開口孔６２に接続する。
第１主弁６０ａはシリンダ６１ａ内に、気密にかつ軸線方向に可動に収容されている。また、第１主弁６０ａと同形に形成した第２主弁６０ｂが、シリンダ６１ａと並列に設けたシリンダ６１ｂ内に、気密にかつ軸線方向に可動に収容されている。
【００１３】
本実施形態の真空発生装置は、第１主弁６０ａと第２主弁６０ｂを個別に制御する２つのパイロットバルブを有する。図４に真空発生装置の平面図を示す。７０、７１が第１主弁６０ａと第２主弁６０ｂの駆動を制御するパイロットバルブである。
図１では、パイロットバルブ７０についてのみ示す。パイロットバルブ７０は、連通流路６４を介して、シリンダ６１ａとシリンダ６１ｂとを連絡する連絡流路６３と連通する。６５ａはパイロットバルブ７０とシリンダ６１ａの底面側との間を連通する連通流路である。他方のパイロットバルブ７１は、連通流路６４を介して連絡流路６３に連通するとともに、連通流路６５ｂを介してシリンダ６１ｂの底面側に連通している。
【００１４】
１４はシリンダ６１ａの他方の側面に開口する開口孔６６に連通する第１の連絡流路である。第１の連絡流路１４は、シリンダ６１ａから下方に屈曲し、第１のノズル１８ａの基端側に連通する。１８ｂは第１のノズル１８ａと直列に配置した第２のノズルである。
このように、本実施形態の真空発生装置は、２つのノズルを直列に配置したツインノズルによって形成したことが特徴である。図からわかるように、第２のノズル１８ｂは、第１のノズル１８ａの口径よりも口径が大径になるように形成されている。これによって、第２のノズル１８ｂには大きな流量で圧縮空気が通過できるのに対して、第１のノズル１８ａを圧縮空気が通過する際には圧縮空気の流量が抑制されるようになる。
【００１５】
１５はシリンダ６１ｂの側面に開口する開口孔６７に連通する第２の連絡流路である。第２の連絡流路１５は、シリンダ６１ｂから下方に屈曲し、若干離間して配置された第１のノズル１８ａと第２のノズル１８ｂの中間に連通する。これによって、第２の連絡流路１５に送入された圧縮空気は、第２のノズル１８ｂを通過して噴出されることになる。
２０は第２のノズル１８ｂの先端側に、第２のノズル１８ｂおよび第１のノズル１８ａと同一軸線に配置したディフューザノズルである。２１はディフューザノズル２０の先端側を囲むように、シリンダ２２の内面に装着したサイレンサーエレメントである。４０はシリンダ２２の側面に開口させて設けた排気ポート４０である。排気ポート４０はシリンダ２２の側面に複数の透孔４０ａを貫通させて設けている。
【００１６】
図１は、真空ポート５０からエアを吸引していない状態であり、ワークを真空ポート５０側で吸着していない状態に相当する。
この真空オフの状態は、パイロットバルブ７０、７１のパイロット弁７０ａ、７１ａを閉じることによってなされる。パイロット弁７０ａ、７１ａを閉じると、連通流路６４と連通流路６５ａ、６５ｂとの間が遮断され、第１主弁６０ａと第２主弁６０ｂはともに下位置に移動する。
第１、第２主弁６０ａ、６０ｂには、連絡流路６３を介して作用する圧縮空気の圧力によって第１、第２主弁６０ａ、６０ｂを下向きに押す力と、連通流路６５ａ、６５ｂを介して底面側から作用する圧縮空気によって第１、第２主弁６０ａ、６０ｂを上向きに押す力が作用する。第１主弁６０ａ、６０ｂが上位置あるいは下位置に移動するのは、これらの押圧力の差異による。
【００１７】
第１、第２主弁６０ａ、６０ｂが下位置に移動すると、第１、第２主弁６０ａ、６０ｂの中段に設けたシールリングがシリンダ６１ａ、６１ｂの内壁面に設けた突起に当接し、第１の連絡流路１４と第２の連絡流路１５へ圧縮空気が流入することを阻止する。これによって、供給ポート１０から流入する圧縮空気は供給流路１２から先側へは進入せず、真空オフの状態になる。
【００１８】
（ワークを吸着する動作状態）
図２は、ワークを吸着する場合の真空発生装置の動作状態を示す。ワークを吸着する際には、真空ポート５０側からエアを吸い込む状態になる。
真空ポート５０は真空発生装置の本体の側面に配置されている。真空ポート５０は吸引流路３０および吸引流路３１を介してフィルタ室３２に連絡する。吸引流路３０、３１を介してフィルタ室３２に流入したエアは、フィルタ室３２に装着されているフィルタエレメント３３を通過して清浄化される。清浄化された吸い込みエアは、連絡流路３４および逆止弁室３５を経由してディフューザノズル２０の基端側に流入する。
【００１９】
逆止弁室３５は第２のノズル１８ｂの先端とディフューザノズル２０の基端の中間に開口する。圧縮空気が第２のノズル１８ｂからディフューザノズル２０に向けて噴射されると、逆止弁室３５からエアが吸引され排気ポート４０から排気される。逆止弁室３５には、逆止弁室３５から排気側へのみエアを通流可能とする逆止弁３６が設けられている。
３７は連絡流路３４と第２の連絡流路１５との連通をＯＮ−ＯＦＦするチェック弁である。チェック弁３７は常時は連絡流路３４と第２の連絡流路１５とを閉止する向きにバネによって付勢して設けられている。
【００２０】
ワークを吸着する操作の際には、一方のパイロットバルブ７１を駆動して、パイロット弁７１ａを閉じた状態から開いた状態に制御する。
パイロット弁７１ａを開くと、連通流路６４と連通流路６５ｂとが連通し、第２主弁６０ｂの底面側に圧縮空気が導入され、第２主弁６０ｂが上位置に移動する。第２主弁６０ｂが上位置に移動すると、第２主弁６０ｂによって閉止されていたシリンダ６１ｂが開放され、シリンダ６１ｂと第２の連絡流路１５とが連通する。すなわち、パイロット弁７１ａを開くことにより、供給ポート１０から供給される圧縮空気は、供給流路１２、シリンダ６１ｂおよび第２の連絡流路１５を経由して第２のノズル１８ｂの基端側に送入される。第２の連絡流路１５に供給された圧縮空気はチェック弁３７を連絡流路３４を閉止する向きに押圧するように作用する。
【００２１】
第２のノズル１８ｂの基端側に送入された圧縮空気はディフューザノズル２０に向けて噴射されて真空を発生する。これによって、逆止弁室３５、連絡流路３４、フィルタ室３２、吸引流路３１および吸引流路３０を介して真空ポート５０からエアが吸引される。
第２のノズル１８ｂは第１のノズル１８ａにくらべて大口径に形成されており、図２に示す動作状態は大流量でエアを吸い込む状態になっている。すなわち、図２に示す動作状態では真空ポート５０から大流量でエアを吸引することができ、真空ポート５０側にワークを吸着する際には、ワークを高速でかつ確実に吸着することができる。この大流量でエアを吸引する状態は真空ポート５０側が低真空となる状態である。
【００２２】
（ワークを保持する動作状態）
図３は、ワークを真空ポート側で吸着した後、ワークを真空ポート側で保持する場合の真空発生装置の動作状態を示す。前述したように、ワークを吸着した後、ワークを保持する場合は、エアの吸い込み流量をさほど大きくする必要はない。図３に示す真空発生装置の動作状態は、エアの吸い込み流量をしぼりながら高真空を維持する動作状態である。
【００２３】
図３で、５５はフィルタ室３２に連通して設けた圧力センサである。この圧力センサ５５は真空ポート５０側における圧力（真空度）を常時検知し、真空ポート５０側が一定圧力以下となった際には、パイロットバルブ７０のパイロット弁７０ａを開き、パイロットバルブ７１のパイロット弁７１ａを閉じる信号を出力する。すなわち、圧力センサ５５によって真空ポート５０側の圧力が一定以下になったことが検知されると、パイロット弁７０ａが開いて第１主弁６０ａが下位置から上位置に移動し、パイロット弁７１ａが閉じて第２主弁６０ｂが上位置から下位置に移動する。図３は、第１主弁６０ａが開き、第２主弁６０ｂが閉じた状態を示している。
【００２４】
第１主弁６０ａが開くと、供給ポート１０から供給される圧縮空気は第１主弁６０ａが装着されたシリンダ６１ａを介して第１の連絡流路１４に流入する。このとき、第２主弁６０ｂはシリンダ６１ｂを閉鎖しているから、第２の連絡流路１５には圧縮空気は流入しない。
すなわち、第１主弁６０ａが開き、第２主弁６０ｂが閉じることにより、供給ポート１０から供給される圧縮空気は第１のノズル１８ａを経由してディフューザノズル２０に向けて噴出する。第１のノズル１８ａは第２のノズル１８ｂとくらべて小口径に形成されているから、第１のノズル１８ａを通過する圧縮空気の流量は、第２のノズル１８ｂを圧縮空気が通過する場合にくらべて抑制される。
【００２５】
第１のノズル１８ａに送入された圧縮空気は、第２のノズル１８ｂを経由してディフューザノズル２０に向けて噴出する。これによって、第１のノズル１８ａと第２のノズル１８ｂとの間、第２のノズル１８ｂとディフューザノズル２０との間で各々真空が発生し、第２の連絡流路１５と逆止弁室３５の双方からエアが吸引される。
連絡流路３４に連通して設けたチェック弁３７は、この動作状態では第２の連絡流路１５に圧縮空気が送入されず、第２の連絡流路１５は負圧状態になる。チェック弁３７は連絡流路３４を閉止する向きに付勢されてはいるが、第２の連絡流路１５が負圧になることにより、チェック弁３７は付勢力に抗して連絡流路３４を開放する向きに移動し、連絡流路３４と第２の連絡流路１５とが連通する状態になる。これによって、連絡流路３４および第２の連絡流路１５を介してエアが通流する流路が形成される。
【００２６】
本動作状態は、小口径の第１のノズル１８ａにのみ圧縮空気を送入する状態であり、真空発生部で消費される圧縮空気の流量を小流量とする状態である。
真空発生装置の真空ポート５０側にワークが吸着されると、真空ポート５０側の圧力は急速に下がる。圧力センサ５５が真空ポート５０側の圧力が下がったことを検知すると、上述したように、第１、第２主弁６０ａ、６０ｂはワークを吸着する動作状態から、ワークを保持する動作状態に切り替わる。ワークを吸着する際には、前述したように、大口径の第２のノズル１８ｂに圧縮空気を送入するから大流量の圧縮空気が消費されるのに対して、ワークを保持する際には、小口径の第１のノズル１８ａに圧縮空気が送入されることにより圧縮空気の消費量が抑えられる。
【００２７】
このように、本実施形態の真空発生装置によれば、ワークを吸着する際には大流量の圧縮空気を利用することで高速でかつ確実な吸着操作がなされ、ワークが吸着された後は、ワークを保持するに必要な圧縮空気の流量を使用して保持操作がなされることになる。これによって、ワークの吸着搬送操作の全体をとおして、圧縮空気を効率的に使用して確実な吸着搬送操作を行うことが可能になる。とくに、ワーク吸着時の圧縮空気の使用量を節約できることから、搬送工程に長い時間がかかる吸着搬送装置には有効である。
【００２８】
なお、本実施形態の真空発生装置では、真空発生部をツインノズルとしたことにより、ワークを保持する際のエア吸引が、第１のノズル１８ａと第２のノズル１８ｂの双方の吸引作用を加えたものとなり、口径の異なるノズルを個別に作用させる場合にくらべて、ワークを確実に保持することが可能になる。また、逆に、第１のノズル１８ａと第２のノズル１８ｂを設計する際には、ワークを保持する際のこれらのノズルの作用を考慮して、小口径のノズルを単体で使用する場合にくらべて、圧縮空気の消費量をさらに抑えるように設計することが可能である。
【００２９】
本実施形態の真空発生装置は、図１、４に示すように、全体形状が平板状に形成され、きわめてコンパクトに形成されている。これは、第１のノズル１８ａと第２のノズル１８ｂを直列配置することで、真空発生部の小型化を図ったこと、第１主弁６０ａ、第２主弁６０ｂ等の各部材が小領域内にコンパクトに配置するよう流路等を設計したことによる。
【００３０】
図５は、本実施形態の真空発生装置の回路図を示す。供給ポート１０から圧縮空気を供給し、パイロットバルブ７１によりパイロット弁７１ａを駆動することにより、大流量の第２のノズル１８ｂを介して真空ポート５０からエア吸引される。また、パイロットバルブ７０によりパイロット弁７０ａを駆動することにより、第１のノズル１８ａと第２のノズル１８ｂの双方から真空ポート５０によりエア吸引される。
【００３１】
【発明の効果】
本発明による真空発生装置は、上述したように、切り換え手段により第１のノズルと第２のノズルへ流入させる圧縮空気を制御することにより、大流量によって吸引する状態と小流量によって吸引する状態を切り換えるとともに、前記チェック弁により、真空ポートから小流量で吸引する際に吸引流路と第２の連絡流路とが連通され、吸引流路からの吸引量を確保して確実にワークを保持することを可能にし、真空ポート側にワークを吸着する際には大流量で吸引することによって、高速かつ確実にワークを吸着することができ、ワークを吸着した後は、小流量で吸引することによって圧縮空気の消費流量を抑え、省エネルギーを図るとともに、好適な吸着搬送操作を可能とする装置として提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】真空発生装置の真空オフ時の状態を示す断面図である。
【図２】真空発生装置のワーク吸着時の状態を示す断面図である。
【図３】真空発生装置のワーク保持時の状態を示す断面図である。
【図４】真空発生装置の平面図である。
【図５】実施形態の真空発生装置の回路図である。
【図６】真空発生装置の従来の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  供給ポート
１２  連絡流路
１４  第１の連絡流路
１５  第２の連絡流路
１８ａ  第１のノズル
１８ｂ  第２のノズル
２０  ディフューザノズル
３０、３１  吸引流路
３２  フィルタ室
３３  フィルタエレメント
３４  連絡流路
３５  逆止弁室
３６  逆止弁
３７  チェック弁
４０  排気ポート
４０ａ  透孔
５０  真空ポート
５５  圧力センサ
６０ａ  第１主弁
６０ｂ  第２主弁
６１ａ、６１ｂ  シリンダ
６３  連絡流路
６４  連通流路
６５ａ、６５ｂ  連通流路
６６、６７  開口孔
７０、７１  パイロットバルブ
７０ａ、７０ｂ  パイロット弁
【図１】
0004132897.tif 000002
【図２】
0004132897.tif 000003
【図３】
0004132897.tif 000004
【図４】
0004132897.tif 000005
【図５】
0004132897.tif 000006
【図６】
0004132897.tif 000007