(57)【要約】【課題】エジェクタ式の真空発生装置を作動させるための圧縮空気の使用量を低減する。【解決手段】装置本体１０にはエジェクタ１３が設けられており、エジェクタ１３はノズル１５と吸引孔１８が形成されたディフューザ１７とを備えている。圧縮空気供給源３２が接続される接続ポート３４とノズル１５との間には給気流路３５が形成され、この給気流路３５は給気制御用電磁弁３１により開閉される。吸引孔１８に連通する真空流路４２には、ワークＷを真空吸着する吸着具４３が真空配管４４により接続される。装置本体１０には給気流路３５から供給される圧縮空気を蓄積するエアタンク４０が設けられており、吸着具４３によるワーク吸着初期段階にはノズル１５に対してエアタンク４０からの圧縮空気が供給される。【選択図】図１
2009166153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気の噴流により負圧空気を発生させる真空発生装置であって、
圧縮空気を噴出するノズルと当該ノズルから噴出した空気に吸引される空気を案内する吸引孔が形成されたディフューザとを備え装置本体に設けられるエジェクタと、
圧縮空気供給源が接続される接続ポートと前記ノズルとの間に形成される給気流路と、
前記給気流路を開放して前記ノズルに圧縮空気を供給する給気状態と前記給気流路を遮断して圧縮空気の前記ノズルに対する供給を停止させる給気停止状態とに切り換える給気制御用電磁弁と、
前記吸引孔に連通して前記装置本体に形成され、ワークを真空吸着する吸着具に負圧を供給する真空流路と、
前記給気流路に連通して前記装置本体に設けられ、前記給気流路が前記給気制御用電磁弁により遮断された状態のもとで圧縮空気を蓄積し、前記給気流路が前記給気制御用電磁弁により開放されたときに蓄積された圧縮空気を前記ノズルに供給するエアタンクとを有し、
前記吸着具によるワーク吸着初期段階には前記ノズルに対して前記エアタンクからの圧縮空気を供給することを特徴とする真空発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の真空発生装置において、前記接続ポートと前記エアタンクとの間に絞りを設けることを特徴とする真空発生装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の真空発生装置において、前記真空流路を流れる負圧空気の流量を検出する流量センサを有することを特徴とする真空発生装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の真空発生装置において、前記接続ポートと前記真空流路とを連通させる真空破壊流路を開閉し、前記接続ポートからの圧縮空気を前記真空流路に供給して前記真空流路の真空を破壊する状態と圧縮空気の供給を停止する状態とに切り換える真空破壊用電磁弁とを有することを特徴とする真空発生装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の真空発生装置において、前記装置本体の内部に前記エアタンクを形成することを特徴とする真空発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧縮空気をエジェクタに供給し圧縮空気の噴流により負圧を発生させるようにした真空発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮空気をノズルからディフューザに供給してディフューザに形成された吸引孔に外気を吸い込ませて負圧を発生させるようにした真空発生装置は、エジェクタ式真空ポンプまたは単にエジェクタとも言われており、空気の粘性を利用して真空を発生させる。このタイプの真空発生装置は、可動部がなく真空ポンプや真空タンクが不要であることから、小型化することができるという利点を有している。例えば、特許文献１に記載されるように、電子部品等を被搬送物つまりワークとしてこれを吸着する真空吸着具に負圧を供給するために真空発生装置が使用されている。電子部品等の工業製品を製造する生産ラインには空気圧作動機器が用いられており、空気圧作動機器に圧縮空気を供給するための配管が生産ラインに敷設されている。したがって、エジェクタ式の真空発生装置は、真空ポンプを敷設することなく、生産ラインに敷設された配管に供給される圧縮空気を利用して真空作動機器に負圧を供給することができるという利点がある。
【特許文献１】特開２００２−１０３２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
エジェクタを有する真空発生装置は、真空を発生させるため常にエジェクタのノズルに圧縮空気を供給し続ける必要がある。したがって、ワークを吸着して搬送するために使用される真空発生装置においては、ワークを吸着してからワークの搬送が終了するまでノズルに圧縮空気を供給し続けることになる。
【０００４】
近年、工業製品を量産する生産ラインにおいては圧縮空気の消費量低減が求められており、生産ラインに供給される圧縮空気の供給圧を下げる取り組みが行われている。そのため、生産ラインに敷設されている配管からエジェクタに供給される圧縮空気の供給圧も低下することになる。エジェクタに供給される圧縮空気の圧力を、例えば0.5Mpaから0.4MPaに低下させると、エジェクタにより所定の真空度を得るためにはエジェクタへの供給流量を高める必要があり、エジェクタ自体の空気消費量を低減させることはできなくなる。
【０００５】
エジェクタの空気消費量を低減させるべく種々の研究がなされた。その結果、ワークを吸着して搬送するための真空発生装置においては、真空吸着具によりワークを吸着する吸着初期の段階では真空度を高める必要がある反面、吸着された状態を保持して搬送する際の真空度は吸着初期の段階よりも低くできるということが判明した。したがって、ワークを吸着させた後には供給空気量を吸着初期の段階より低下させてもワークの吸着搬送を行うことができるので、真空吸着装置による空気使用量を低減することができることになる。
【０００６】
本発明の目的は、エジェクタ式の真空発生装置を作動させるための圧縮空気の使用量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の真空発生装置は、圧縮空気の噴流により負圧空気を発生させる真空発生装置であって、圧縮空気を噴出するノズルと当該ノズルから噴出した空気に吸引される空気を案内する吸引孔が形成されたディフューザとを備え装置本体に設けられるエジェクタと、圧縮空気供給源が接続される接続ポートと前記ノズルとの間に形成される給気流路と、前記給気流路を開放して前記ノズルに圧縮空気を供給する給気状態と前記給気流路を遮断して圧縮空気の前記ノズルに対する供給を停止させる給気停止状態とに切り換える給気制御用電磁弁と、前記吸引孔に連通して前記装置本体に形成され、ワークを真空吸着する吸着具に負圧を供給する真空流路と、前記給気流路に連通して前記装置本体に設けられ、前記給気流路が前記給気制御用電磁弁により遮断された状態のもとで圧縮空気を蓄積し、前記給気流路が前記給気制御用電磁弁により開放されたときに蓄積された圧縮空気を前記ノズルに供給するエアタンクとを有し、前記吸着具によるワーク吸着初期段階には前記ノズルに対して前記エアタンクからの圧縮空気を供給することを特徴とする。
【０００８】
本発明の真空発生装置は前記接続ポートと前記エアタンクとの間に絞りを設けることを特徴とする。本発明の真空発生装置は前記真空流路を流れる負圧空気の流量を検出する流量センサを有することを特徴とする。本発明の真空発生装置は前記接続ポートと前記真空流路とを連通させる真空破壊流路を開閉し、前記接続ポートからの圧縮空気を前記真空流路に供給して前記真空流路の真空を破壊する状態と圧縮空気の供給を停止する状態とに切り換える真空破壊用電磁弁とを有することを特徴とする。本発明の真空発生装置は前記装置本体の内部に前記エアタンクを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、吸着具によるワーク吸着初期段階にはエアタンクからの圧縮空気がエジェクタのノズルに供給されるので、ワーク吸着初期段階に多量の空気がエジェクタに供給される。これにより、吸着初期段階の吸着具の真空度を高めることができ、確実にワークを吸着具に吸着させることができる。エアタンク内に蓄積された圧縮空気が放出された後には、圧縮空気供給源からの圧縮空気がノズルに供給される。ワークが吸着具に吸着された後には、吸着具の真空度は吸着初期段階より低下させてもワークを保持することができる。
【００１０】
したがって、ワークの保持に必要な圧縮空気の流量を圧縮空気供給源から真空発生装置に供給するようにしても、エジェクタに供給される圧縮空気の真空度を高める必要がある吸着初期段階にはエアタンクからの多量の圧縮空気を供給することにより、圧縮空気供給源から真空発生装置に供給する圧縮空気の流量をワークの保持に必要な流量に低下させても、ワークの吸着動作と保持動作とを確実に行うことができる。これにより、真空発生装置に供給される圧縮空気の流量を低下させることが可能となり、吸着動作から保持動作を含めて真空発生装置において消費される空気量を大幅に低減することが可能となる。
【００１１】
量産品の生産ラインに敷設される空気圧配管に供給される圧縮空気の圧力が空気使用量低減のために低下され、空気圧配管から真空発生装置に供給される空気圧が低下されても、本発明によればワークの吸着初期段階にはエアタンクから多量の空気がエジェクタに供給されるので、ワークの吸着搬送を確実に行うことができる。
【００１２】
ワークが吸着具に吸着されたか否かは、真空流路内を流れる空気の流量を検出することにより確実に判定することができる。吸着完了後のエジェクタに供給される圧縮空気の流量は絞り弁により調整することができ、真空発生装置で必要とされる真空圧力に応じた流量を最適値に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である真空発生装置を示す断面図であり、図２は図１に示された真空発生装置の空気圧回路図である。
【００１４】
図１に示されるように、この真空発生装置は断面ほぼ四角形のブロック材からなる装置本体１０を有している。装置本体１０には図１において下側の端面に支持ブロック１１が取り付けられており、装置本体１０は支持ブロック１１により据え付け箇所に固定される。支持ブロック１１を紙面に垂直な方向に長い寸法として、支持ブロック１１に複数の真空発生装置を重ねるようにして装着すると、支持ブロック１１に複数の真空発生装置を集合させることができる。
【００１５】
装置本体１０には一方の側面に開口させて幅方向に延びる円筒形状の収容孔１２が形成されており、収容孔１２にはエジェクタ１３が装着されている。エジェクタ１３は主エジェクタ１３ａと副エジェクタ１３ｂとから構成されている。主エジェクタ１３ａは基端部側に流入孔１４が形成されたノズル１５を有し、ノズル１５の先端部には拡散孔１６が形成されている。拡散孔１６は先端面に向けて内径が大きくなるテーパ面となっており、流入孔１４に供給された圧縮空気は膨張しながら拡散孔１６から噴出する。主エジェクタ１３ａはノズル１５が組み付けられるディフューザ１７を有しており、ディフューザ１７の基端部にノズル１５が嵌合される。
【００１６】
ディフューザ１７の基端部には環状溝が形成され、環状溝には内部に連通する複数の吸引孔１８が形成されている。ディフューザ１７の内部にはノズル１５の中心軸に同軸状にディフューザ流路１９が形成され、ノズル１５から噴出した圧縮空気の粘性により吸引孔１８の周囲の空気が巻き込まれて吸引孔１８は負圧となる。吸引孔１８から巻き込まれた空気は、ノズル１５から噴出した圧縮空気とともにディフューザ流路１９の下流側に流れる。ディフューザ流路１９は上流側の縮径部１９ａと下流側の拡散部１９ｂとこれらの中間のストレート部１９ｃとを有している。
【００１７】
副エジェクタ１３ｂはディフューザ流路２１が形成された円筒形状のディフューザ２２により形成されており、ディフューザ流路２１は主エジェクタ１３ａのディフューザ流路１９に連通している。ディフューザ２２はディフューザ１７の下流側端面に突き当てられており、ディフューザ１７の下流側端部は副エジェクタ１３ｂのディフューザ２２に対して噴流を供給するためのノズルの機能を有している。ディフューザ流路２１は上流側の縮径部２１ａと下流側の拡散部２１ｂとこれらの中間のストレート部２１ｃとを有しており、主エジェクタ１３ａのディフューザ１７の下流側端部には周囲の空気を巻き込む吸引孔１８ａが形成されている。
【００１８】
このようにエジェクタ１３は主エジェクタ１３ａと副エジェクタ１３ｂとを有し、収容孔１２の開口部にねじ止めされるプラグ２３がディフューザ２２に突き当てられ、エジェクタ１３はプラグ２３により装置本体１０に固定されている。装置本体１０の図１における上端面には排気口２４が形成され、排気口２４はディフューザ２２の下流端の流出口に連通している。装置本体１０には消音器２５が設けられており、消音器２５に形成された消音室２６にはマフラ２７が組み込まれ、消音器２５には排気口２８が形成されている。これにより、ディフューザ流路２１を流れて排気口２８から外部に排出される圧縮空気はマフラ２７により消音されて外部に排出される。
【００１９】
装置本体１０の側面には給気制御用電磁弁３１が取り付けられている。圧縮空気供給源３２に配管３３を介して接続される接続ポート３４が装置本体１０に形成され、この接続ポート３４は装置本体１０に形成された給気流路３５により給気制御用電磁弁３１の給気ポート３６に連通している。給気制御用電磁弁３１の出力ポート３７はエジェクタ１３の流入孔１４に連通しており、給気制御用電磁弁３１のコイルに駆動信号が供給されると、給気ポート３６と出力ポート３７とが連通状態となって給気流路３５が開放される。これにより、接続ポート３４に流入した圧縮空気はノズル１５に供給される。一方、給気制御用電磁弁３１のコイルに対する駆動信号の供給が停止されると、給気ポート３６と出力ポート３７の連通が遮断されて給気流路３５が遮断される。これにより、ノズル１５に対する圧縮空気の供給が停止される。
【００２０】
給気流路３５の開度を調整するための絞り弁３８が装置本体１０には設けられており、調整ねじ３８ａを回転させることにより給気流路３５の上流側の開度が弁体３８ｂにより調整される。
【００２１】
装置本体１０には給気流路３５の途中にエアタンク４０が形成されており、給気制御用電磁弁３１の給気ポート３６はエアタンク４０および絞り弁３８を介して接続ポート３４に連通している。したがって、給気制御用電磁弁３１により給気ポート３６と出力ポート３７との連通が遮断された状態のもとでは、接続ポート３４を介して圧縮空気供給源３２から供給される圧縮空気はエアタンク４０内に蓄積される。
【００２２】
装置本体１０にはエジェクタ１３のそれぞれの吸引孔１８，１８ａと装置本体１０の側面に装着される継手４１との間に位置させて真空流路４２が形成されており、継手４１には吸着具４３が設けられた真空配管４４が装着されるようになっている。装置本体１０には真空流路４２の途中に位置させてフィルタ収容孔４５が形成されており、フィルタ収容孔４５は装置本体１０の側面に開口している。フィルタ収容孔４５内には円筒形状のフィルタエレメント４６が組み込まれており、フィルタエレメント４６はフィルタ収容孔４５の開口部に取り付けられるプラグ４７により固定されている。
【００２３】
したがって、給気制御用電磁弁３１のコイルに駆動信号を供給して給気ポート３６と出力ポート３７とを連通させると、圧縮空気供給源３２からの圧縮空気がエジェクタ１３に供給される。圧縮空気はノズル１５からディフューザ１７に噴出されて吸引孔１８の周囲の空気を巻き込むとともにディフューザ２２のディフューザ流路２１内に流入して吸引孔１８ａの周囲の空気を巻き込んでマフラ２７を通過して排気口２８から外部に排出される。
【００２４】
吸引孔１８，１８ａの周囲の空気が粘性によりエジェクタ１３内に吸引されることによって真空流路４２内は負圧状態つまり真空状態となる。真空流路４２内の真空は真空配管４４により吸着具４３に案内され、ワークＷが吸着具４３により吸着される。これにより、装置本体１０または吸着具４３を図示しない搬送装置によって搬送することによってワークＷは所定の位置まで搬送されることになる。
【００２５】
吸着具４３によってワークＷを吸着させる際には、吸着具４３をワークＷに接触させるか、接近させた状態のもとで給気制御用電磁弁３１のコイルに駆動信号を供給することにより給気流路３５が開放される。給気流路３５が開放されときのワーク吸着初期の段階においては、エアタンク４０内に蓄積された圧縮空気が給気制御用電磁弁３１を介してエジェクタ１３に放出されるので、エジェクタ１３には多量の空気が供給される。これにより、真空流路４２を介して吸着具４３に供給される負圧空気の真空度は高められ、ワークＷは吸着具４３により確実に吸着保持される。
【００２６】
エアタンク４０内に蓄積された圧縮空気がエジェクタ１３に放出され尽くすと、圧縮空気供給源３２から供給される圧縮空気が絞り弁３８を介してエジェクタ１３に供給される。したがって、エジェクタ１３に供給される圧縮空気の量がワーク吸着初期段階よりも低下するので、真空流路４２および吸着具４３の真空度は低下することになる。しかし、ワーク吸着初期段階においてワークＷが吸着具４３に確実に吸着保持されているので、搬送過程において真空度が低下しても、ワークＷが吸着具４３から落下することはない。
【００２７】
ワークＷの搬送が終了してワークＷを吸着具４３から落下させるために給気制御用電磁弁３１のコイルに対する通電を停止すると、給気ポート３６と出力ポート３７との連通が遮断される。これにより、圧縮空気供給源３２から供給される圧縮空気は、エアタンク４０内に蓄積される。このように、給気流路３５を流れる圧縮空気の流量を絞り弁３８の開度調整によって調整し、ワーク吸着後の搬送過程において必要な真空度となる流量にエジェクタ１３に供給される圧縮空気の流量を設定しても、吸着具４３を高い真空度に設定する必要があるワーク吸着初期段階には、エアタンク４０内の圧縮空気がエジェクタ１３に放出されるので、吸着開始から吸着終了までに要する圧縮空気の全流量を、エアタンク４０を用いない場合に比して低減させることができる。
【００２８】
装置本体１０の側面には給気制御用電磁弁３１に隣接させて真空破壊用電磁弁５１が取り付けられている。真空破壊用電磁弁５１は接続ポート３４に分岐流路５２により連通する給気ポート５３と、真空流路４２に真空破壊流路５４に連通する出力ポート５５とを有している。真空破壊用電磁弁５１のコイルに駆動信号を供給すると、内部に組み込まれた弁体により給気ポート５３と出力ポート５５とが連通状態に切り換えられ、圧縮空気が真空破壊用電磁弁５１を介して真空流路４２を介して吸着具４３に供給される。一方、真空破壊用電磁弁５１のコイルに対する駆動信号の供給を停止すると、給気ポート５３と出力ポート５５の連通が遮断されて吸着具４３に対する圧縮空気の供給が停止される。したがって、吸着具４３によりワークＷの吸着搬送が終了した後に、吸着具４３からワークＷを外すときには、給気制御用電磁弁３１のコイルに対する駆動信号の供給を停止してエジェクタ１３に対する圧縮空気の供給を停止するとともに、真空破壊用電磁弁５１のコイルに対して駆動信号を供給すると真空流路４２に圧縮空気が供給されて吸着具４３の真空が破壊される。これにより、ワークＷを確実に吸着具４３から取り外すことができる。
【００２９】
ワークＷが吸着具４３に吸着したか否かを判定するために、真空流路４２内の空気の流量を検出する流量センサ５６が支持ブロック１１に設けられている。
【００３０】
図３は真空発生装置に供給される圧縮空気の圧力を変化させた場合における真空流路内を流れる負圧空気の真空度と吸い込み流量との関係を示す流量特性線図である。
【００３１】
図３においては、圧縮空気供給源３２から接続ポート３４にそれぞれ0.1MPa〜0.5MPaの５種類の圧縮空気を供給して、それぞれについてエジェクタ１３により生成されて真空流路４２内を流れる負圧空気の真空度と吸込流量の関係が示されている。図３に示されるように、エジェクタ１３に供給される圧縮空気の圧力を変化させた場合には、圧縮空気の圧力を低下させると到達真空度が低下する。しかし、真空流路４２内を流れる負圧空気の低下率は、真空度の圧力変化に比して少なくなる。例えば、0.5MPaの圧縮空気を供給した場合と、0.3MPaの圧縮空気を供給した場合とを比較すると、0.3MPaの方が図３に示されるように流量特性の傾斜角度が小さくなることから負圧空気の低下率は圧力変化に比して小さくなることが分かる。
【００３２】
したがって、流量センサ５６によって真空流路４２内の流量を検出してワークＷが吸着具４３に吸着したか否かを判定すると、エジェクタ１３に供給される圧縮空気の圧力を低下させ供給流量を削減しても、圧力センサにより真空流路４２内の圧力を検出してワークＷの吸着を判定する場合よりも高精度で吸着判定を行うことができる。このように流量センサ５６を用いて吸着具４３にワークＷが吸着したか否かを判定することにより、生産ラインに供給される圧縮空気の流量を低減するために、生産ラインの圧縮空気の圧力が低下されてもワークＷの吸着判定を確実に行うことができる。
【００３３】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、エジェクタ１３は主エジェクタ１３ａと副エジェクタ１３ｂとを有しているが、エジェクタ１３を主エジェクタ１３ａのみの構造としても良い。また、エアタンク４０を装置本体１０の外部に配置するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態である真空発生装置を示す断面図である。
【図２】図１に示された真空発生装置の空気圧回路図である。
【図３】真空発生装置に供給される圧縮空気の圧力を変化させた場合における真空流路内を流れる負圧空気の真空度と吸い込み流量との関係を示す流量特性線図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０      装置本体
１１      支持ブロック
１２      収容孔
１３      エジェクタ
１４      流入孔
１５      ノズル
１６      拡散孔
１７      ディフューザ
１８，１８ａ  吸引孔
１９      ディフューザ流路
２１      ディフューザ流路
２２      ディフューザ
２５      消音器
２７      マフラ
２８      排気口
３１      給気制御用電磁弁
３２      圧縮空気供給源
３４      接続ポート
３５      給気流路
３６      給気ポート
３７      出力ポート
３８      絞り弁
４０      エアタンク
４２      真空流路
４３      吸着具
４６      フィルタエレメント
５１      真空破壊用電磁弁
５２      分岐流路
５３      給気ポート
５４      真空破壊流路
５５      出力ポート
５６      流量センサ
【図１】
2009166153.tif 000003
【図２】
2009166153.tif 000004
【図３】
2009166153.tif 000005