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Hintergrund der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumerzeugungseinheit,
die einer Arbeitsvorrichtung, beispielsweise einem Saugnapf oder
dgl., einen Unterdruck zuführt, und insbesondere auf eine Vakuumerzeugungseinheit,
die einen Elektromagnetventilabschnitt aufweist, der zwischen der
Zufuhr und dem Abschalten der Zufuhr umschalten kann.
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Herkömmlicherweise
sind Vakuumerzeugungseinheiten bekannt, die beispielsweise als Werkstücktransportmechanismen
oder als Positionierungsmechanismen eingesetzt werden. Bei einer solchen
Vakuumerzeugungseinheit ist ein Saugmechanismus, beispielsweise
ein Saugnapf oder dgl., an den Grundkörper der Einheit
angeschlossen, wobei durch die Wirkung eines Unterdrucks, der von dem
Grundkörper zugeführt wird, ein Werkstück
mit Hilfe des Saugmechanismus durch Ansaugen angezogen werden kann.
Außerdem wird der Transport des Werkstücks durchgeführt,
wobei das Werkstück verschoben wird, während es
in dem angesaugten Zustand gehalten wird. Das Werkstück
wird an einer festgelegten Stelle durch Aufheben des Saugzustandes
freigegeben.
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Beispielsweise
ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2003-042134 A eine
Vakuumerzeugungseinheit beschrieben, bei welcher eine Vakuumpumpe
als ein Vakuumerzeugungsmechanismus eingesetzt wird. Bei dieser
Vakuumerzeugungseinheit ist ein Vakuumerzeugungsventil mit der Vakuumpumpe
verbunden, und ein Vakuumunterbrechungsventil ist mit einer Druckluftquelle
verbunden, wodurch die Luftströmungen von der Pumpe bzw.
der Druckluftquelle gesteuert werden. Wenn das Vakuumerzeugungsventil
aus einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand umgeschaltet wird, wird
außerdem in einem Vakuum anschluss ein Unterdruck erzeugt,
wobei die Verbindung mit der Umgebung durch Umschalten eines Atmosphärendruckzufuhrventils
abgeschnitten wird.
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Außerdem
weist eine in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2002-224984 A beschriebene
Vakuumerzeugungseinheit eine Steuerung für die EIN/AUS-Steuerung
des Zufuhrzustands der Druckluft, die von einem Zufuhranschluss
zugeführt wird, und einen Vakuumerzeugungsabschnitt auf,
der während eines EIN-Zustandes einen Unterdruck erzeugt,
indem er die zugeführte Druckluft durch eine Düse
in einen Zylinder strahlt, wobei die Druckluft durch eine Diffusorspule
durchtritt, und wobei er dann die Druckluft über einen
Ablassanschluss abführt. Die Diffusorspule ist in einer
axialen Richtung beweglich innerhalb des Zylinders angeordnet, so
dass in dem Fall, dass die Zufuhr der Druckluft AUS-geschaltet wird,
die Diffusorspule bewegt wird, wodurch das Vakuum über
den Ablassanschluss, einen Hilfsdurchgang und die Diffusorspule
unterbrochen werden kann.
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Bei
dem Stand der Technik gemäß der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2003-042134 A und
der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 2002-224984 A sind
jedoch zur schnellen Freigabe des Haltezustands des Werkstücks
durch den Vakuumdruck ein Vakuumunterbrechungsventil zur Unterbrechung
des Vakuums und ein Atmosphärendruckzufuhrventil separat
vorgesehen. Außerdem ist ein Aufbau vorgesehen, bei dem
das Atmosphärendruckzufuhrventil normalerweise in einem
offenen Zustand ist, und Druckluft, die dem Diffusor zur Erzeugung
des Unterdruckes zugeführt wird, zum Umschalten in einen
Ventil geschlossen Zustand genutzt wird. Aus diesem Grunde kann
beispielsweise in dem Fall, in dem die Vakuumerzeugungseinheit in
einem Pumpensystem oder dgl. eingesetzt wird, indem der Unterdruck
von außen zugeführt wird, das Atmosphärendruckzufuhrventil
nicht in einen Ventil geschlossen Zustand umgeschaltet werden, da
kein Diffusor vorgesehen ist.
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Da
bei dieser Art von Vakuumerzeugungseinheit das Ansaugen des Werkstücks
durchgeführt wird, woraufhin die zugeführte Menge
an Druckluft verringert wird, wenn das Werkstück gehalten
wird, erfolgt außerdem die Verbindung mit der Umgebung durch
das Umgebungsdruckzufuhrventil, das in dem Ventil offen Zustand
ist, so dass das Halten des Werkstücks nicht durchgeführt
werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vakuumerzeugungseinheit
vorzuschlagen, die einen Unterdruck aufrechterhalten kann, wenn
das Werkstück gehalten wird, indem der Vakuumanschluss
mit der Umgebung lediglich während einer Überdruckzeit
in Verbindung steht, wenn der Unterdruckzustand freigegeben oder
aufgehoben wird.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die
Vakuumerzeugungseinheit gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst einen Grundkörper, in dem ein Zufuhranschluss,
durch welchen ein Druckfluid zugeführt wird, ein Vakuumanschluss,
der mit einem Saugmechanismus verbunden ist, und ein Ablassanschluss
zum Ablassen des von dem Zufuhranschluss zugeführten Druckfluides
nach außen vorgesehen sind,
einen Vakuumerzeugungsmechanismus
zum Erzeugen eines Unterdrucks durch die Wirkung eines Druckfluids,
das von dem Zufuhranschluss zugeführt wird, einen Schaltventilabschnitt
mit einem Zufuhrventil und einem Vakuumunterbrechungsventil zum Schalten
des Druckes eines dem Vakuumanschluss zugeführten Druckfluides
zwischen einem Unterdruckzustand und einem Überdruckzustand,
ein
Umgebungsluftzufuhrventil, das zwischen dem Vakuumanschluss und
dem Vakuumerzeugungsmechanismus vorgesehen ist und das in der Lage
ist, die Verbindung zwischen dem Vakuumanschluss und der Umgebung
zu schalten,
wobei das Umgebungsluftzufuhrventil während
eines Unterdruckzustands, in dem Unterdruck erzeugt wird, in einen
Ventil geschlossen Zustand versetzt ist und während eines Überdruckzustands,
in dem der Unterdruckzustand freigegeben ist, in einen Ventil offen
Zustand versetzt wird, wodurch der Vakuumanschluss mit der Umgebung
in Verbindung tritt.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist ein Umgebungsluftzufuhrventil zwischen
dem Vakuumanschluss des Grundkörpers und dem Vakuumerzeugungsmechanismus
vorgesehen. Das Umgebungsluftzufuhrventil ist so vorgesehen, dass
es während eines Unterdruckzustands, in welchem durch den
Vakuumerzeugungsmechanismus ein Unterdruck erzeugt wird, in einen
Ventil geschlossen Zustand gebracht wird, und so, dass es in einem Überdruckzustand
in einen Ventil offen Zustand gebracht wird, in dem der Unterdruckzustand
freigegeben ist. Aus diesem Grunde wird während einer Unterdruckzufuhrzeit,
wenn der Unterdruck erzeugt wird, in einem Haltezustand, in dem
das Werkstück durch den Unterdruck gehalten wird, das Umgebungsluftzufuhrventil
in einen Ventil geschlossen Zustand gebracht und der Vakuumanschluss
wird von der Verbindung zur Umgebung getrennt. Dadurch wird der
Unterdruckzustand in geeigneter Weise aufrechterhalten und das Werkstück
kann sicher und zuverlässig gehalten werden. Außerdem
wird in dem Fall, dass der Unterdruckzustand in einen Überdruckzustand
umgeschaltet wird, dem Vakuumanschluss durch das Umgebungsluftzufuhrventil,
das in einen Ventil offen Zustand versetzt wird, Umgebungsluft zugeführt,
so dass der gehaltene Zustand des Werkstücks in geeigneter
Weise freigegeben werden kann.
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Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben
sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination
den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung
in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
ein Schnitt durch eine Vakuumerzeugungseinheit gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 ist
ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines
Ejektors und eines Schaltventilabschnitts in der Vakuumerzeugungseinheit
gemäß 1 darstellt,
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3 ist
ein Schnitt, der einen Zustand darstellt, in dem ein Vakuumzustand
durch Umschalten eines Vakuumunterbrechungsventils in der Vakuumerzeugungseinheit
gemäß 1 freigegeben wird, und
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4 ist
ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung des
Ejektors und des Schaltventilabschnitts in der Vakuumerzeugungseinheit
gemäß 3 darstellt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 eine Vakuumerzeugungseinheit gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Die
Vakuumerzeugungseinheit 10, wie sie in den 1 bis 4 dargestellt
ist, umfasst einen Grundkörper 12 mit einer festgelegten
Länge, einen Ejektor 14, der mit einem oberen
Abschnitt des Grundkörpers 12 verbunden ist und
als ein Vakuumerzeugungsmechanismus dient, einen Elektromagnetventilabschnitt 20 (Solenoidventilabschnitt), der
an einem Seitenabschnitt des Ejektors 14 angeordnet ist
und ein Steuer- oder Pilotzufuhrventil 16 und ein Steuer-
oder Pilotvakuumunterbrechungsventil 18 aufweist, und einen
Schaltventilabschnitt 22, der an einem oberen Abschnitt
des Ejektors 14 vorgesehen ist und durch die Zufuhr von
Pilot- oder Steuerluft verschoben wird, um zwischen einem Vakuumerzeugungszustand,
in dem ein Unterdruck erzeugt wird, und einem Vakuumunterbrechungszustand,
in dem der Unterdruck zu dem Umgebungsdruck freigegeben wird, umgeschaltet
wird.
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Der
Grundkörper 12 weist eine festgelegte Länge
in der Längsrichtung (der Richtung der Pfeile A und B)
auf, wobei an einer Seitenfläche des Grundkörpers 12 ein
Zufuhranschluss 24 für die Zufuhr eines Druckfluides
(beispielsweise Druckluft) zu dem Ejektor 14, ein Vakuumunterbrechungsanschluss 26, der
einen festgelegten Abstand von dem Zufuhranschluss 24 aufweist
und durch welchen ein Druckfluid zum Unterbrechen des Vakuumzustands,
der durch den Ejektor 14 generiert wird, zugeführt
wird, und ein Pilot- oder Steueranschluss 28, der dem Elektromagnetventilabschnitt 20 und
dem Schaltventilabschnitt 22 Pilot- oder Steuerluft zuführt,
vorgesehen sind. Außerdem ist an einem Ende des Grundkörpers 12 ein
Vakuumanschluss 30, durch den das durch den Ejektor 14 erzeugte
Unterdruckfluid zugeführt wird, ausgebildet. Ein nicht
dargestell ter Saugnapf kann über ein Rohr oder dgl. mit
dem Vakuumanschluss 30 verbunden werden.
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Innerhalb
des Grundkörpers 12 sind ein erster Zufuhrdurchgang 32,
der sich von dem Zufuhranschluss 24 zu dem Ejektor 14 (in
der Richtung des Pfeils C) erstreckt, ein erster Vakuumunterbrechungsdurchgang 34,
der sich von dem Vakuumunterbrechungsanschluss 26 zu dem
Ejektor 14 erstreckt, und ein erster Pilotdurchgang 36,
der sich von dem Pilotanschluss 28 zu dem Ejektor 14 erstreckt,
vorgesehen. Außerdem erstrecken sich der erste Zufuhrdurchgang 32,
der erste Vakuumunterbrechungsdurchgang 34 und der erste
Pilotdurchgang 36 zu dem Schaltventilabschnitt 22 (in
der Richtung des Pfeils C), wobei sie durch das Innere des Diffusorkörpers 38 des
Ejektors 14 hindurchtreten.
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Außerdem
ist in dem Grundkörper 12 zwischen dem Vakuumanschluss 30 und
dem Vakuumunterbrechungsanschluss 26 ein Umgebungsluftzufuhrventil 40 vorgesehen.
Der Vakuumanschluss 30 wird durch einen Schaltvorgang des
Umgebungsluftzufuhrventils 40 zur Umgebung geöffnet.
Das Umgebungsluftzufuhrventil 40 umfasst einen Ventilkörper 44,
der in einer axialen Richtung (der Richtung des Pfeils C) verschiebbar
und in einer Installationsöffnung 42 angeordnet
ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der Längsrichtung
des Grundkörpers 12 angeordnet ist, einen Ventilsitz 46,
der an einer äußeren Umfangsseite des Ventilkörpers 44 angeordnet
ist und auf dem der Ventilkörper 44 aufsitzt,
und eine Feder 48, die den Ventilkörper 44 nach
unten (in der Richtung des Pfeils D) vorspannt. Außerdem
wird das Umgebungsluftzufuhrventil 40 in einen Ventil geschlossen
Zustand gebracht, indem der Ventilkörper 44 durch
eine elastische Kraft der Feder 48 nach unten gepresst
und auf dem Ventilsitz 46 aufgesetzt wird.
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Andererseits
ist an einem oberen Bereich des Grundkörpers 12 eine
Filtereinheit 50 an einem Endabschnitt des Grundkörpers 12,
der den Vakuumanschluss 30 aufweist, vorgesehen. Ein Unterkörper
(ein Teil des Grundkörpers) 52, in dem der Schaltventilabschnitt 22 vorgesehen
ist, ist an einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt des Grundkörpers 12 vorgesehen.
Der Elektromagnetventilabschnitt 20, in dem das Pilotzufuhrventil 16 und
das Pilotvakuumunterbrechungsventil 18 vorgesehen sind,
ist an dem anderen Endabschnitt des Grundkörpers 12 vorgesehen.
Außerdem ist an dem oberen Bereich des Grundkörpers 12 eine
Ablasseinheit 54 zwischen dem Unterkörper 52 und
der Filtereinheit 50 vorgesehen.
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Die
Filtereinheit 50 umfasst ein zylindrisch geformtes Gehäuse 56 mit
Boden und einen zylindrisch geformten Filter 58, der in
dem Gehäuse 56 angeordnet ist. Die Filtereinheit 50 erstreckt
sich in einer Richtung (der Richtung des Pfeils C) im Wesentlichen
senkrecht zu der Längsrichtung des Grundkörpers 12.
Ein Durchgang 60, durch welchen ein Druckfluid fließt,
ist zwischen einer inneren Wandfläche des Gehäuses 56 und
dem Filter 58 vorgesehen. Das Druckfluid, das durch den
Durchgang 60 fließt, fließt durch den
Filter 58 zu dem Inneren der Filtereinheit 50.
Aus diesem Grunde wird beispielsweise Staub oder dgl., der in dem
durch den Vakuumanschluss 30 einfließenden Fluid
enthalten ist, in geeigneter Weise entfernt, indem das Fluid durch
den Filter 58 fließt. Das Fluid fließt
zu dem Inneren des Grundkörpers 12, wobei es durch
das Innere des Filters 58 hindurchtritt.
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Die
Ablasseinheit 54 ist parallel zu und neben der Filtereinheit 50 vorgesehen.
Die Ablasseinheit 54 weist eine Einstellnadel 62 auf,
mit welcher die Durchflussrate des Fluids, das zu einer Zeit fließt, zu
der das Vakuum unterbrochen ist, eingestellt werden kann, und einen
Ablassanschluss 64, der mit dem Ejektor 14 in
Verbindung steht und das Druckfluid, das durch den Ejektor 14 geflossen
ist, nach außen abführt.
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Die
Einstellnadel 62 ist so angeordnet, dass sie in der axialen
Richtung (der Richtung des Pfeils C) der Ablasseinheit 54 verschoben
werden kann. Zu den Zeiten, zu denen das Vakuum unterbrochen ist, wird
der Strömungsdurchgang, durch welchen das Fluid strömt,
durch die Einstellnadel 62 reguliert, wodurch die Strömungsrate
des Fluids eingestellt wird.
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Der
Elektromagnetventilabschnitt 20 wird durch das Pilotzufuhrventil 16 und
das Pilotvakuumunterbrechungsventil 18 gebildet, die gepaart
und parallel zueinander angeordnet sind. Das Pilotzufuhrventil 16 und
das Pilotvakuumunterbrechungsventil 18 sind jeweils elektrisch
mit einer Steuerung (nicht dargestellt) verbunden. Außerdem
werden auf der Basis von Steuersignalen von der nicht dargestellten Steuerung
Elektromagneten (Solenoide) des Pilotzufuhrventils 16 und
des Pilotvakuumunterbrechungsventils 18 erregt, wodurch
die Öffnungs- und Schließvorgänge der
Ventilkörper 16a, 18a darin durchgeführt
werden.
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Außerdem
sind das Pilotzufuhrventil 16 und das Pilotvakuumunterbrechungsventil 18 parallel
zueinander in der Längsrichtung (der Richtung der Pfeile
A und B) des Grundkörpers 12 angeordnet. An ihrer
einen Endseite, die dem Unterkörper 52 zugewandt
ist, sind Ventilkörper 16a, 18a verschieblich angeordnet,
so dass sie den Verbindungszustand der von dem Steueranschluss 28 zugeführten
Steuerluft schalten können.
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Der
Unterkörper 52 ist an dem oberen Bereich des Grundkörpers 12 vorgesehen,
wobei der Ejektor 14 sandwichartig zwischen dem Unterkörper 52 und
dem Grundkörper 12 aufgenommen ist. Erste und
zweite Zylinderkammern 66, 68, die in der Längsrichtung
durchtreten, sind in einem zentralen Bereich des Unterkörpers 52 ausgebildet.
Innerhalb der ersten und zweiten Zylinderkammern 66, 68 sind ein
Vakuumzufuhrventil 69a und ein Vakuumunterbrechungsventil 69b,
die den Schaltventilabschnitt 22 bilden, verschieblich
angeordnet. Das Vakuumzufuhrventil 69a ist in der ersten
Zylinderkammer 66 an der Seite des Elektromagnetventilabschnitts 20 (in der
Richtung des Pfeils A) angeordnet, während das Vakuumunterbrechungsventil 69b in
der zweiten Zylinderkammer 68 an der Seite der Auslasseinheit 54 (in
der Richtung des Pfeils B) vorgesehen ist. Eine Kolbenkammer 71 zum
Schalten des Vakuumzufuhrventils, der Steuerluft zugeführt
wird, ist an der Seite des Elektromagnetventilabschnitts 20 des
Vakuumzufuhrventils 69a vorgesehen.
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Außerdem
sind Handschaltventile 70a, 70b an den beiden
Enden des Unterkörpers 52 vorgesehen. Über
die Handschaltventile 70a, 70b können
der Vakuumzufuhrzustand und der Vakuumunterbrechungszustand manuell
geschaltet werden anstatt das Vakuumzufuhrventil 69a und
das Vakuumunterbrechungsventil 69b durch die Zufuhr von
Steuerluft zu verschieben.
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Außerdem
tritt ein Bypassdurchgang 72 durch den Unterkörper 52 hindurch
und verbindet die Handschaltventile 70a, 70b.
Der Bypassdurchgang 72 kommuniziert durch das Handschaltventil 70b mit einer
Kolbenkammer 73 zum Schalten des Vakuumunterbrechungsventils,
in welcher das Vakuumunterbrechungsventil 69b angeordnet
ist. Der Bypassdurchgang 72 ist außerdem mit einem
Abzweigdurchgang 74 verbunden, der an einem im Wesentlichen
zentralen Bereich zu der Seite des Ejektors 14 (in der
Richtung des Pfeils B) abzweigt. Außerdem fließt
Steuerluft, deren Verbindungszustand mittels des Steuervakuumunterbrechungsventils 18 des Elektromagnetventilabschnitts 20 geschaltet
wurde, von dem Steueranschluss 28 durch den Bypassdurchgang 72 zu
der Kolbenkammer 73 zum Schalten des Vakuumunterbrechungsventils.
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Der
Abzweigdurchgang 74 erstreckt sich zu dem Grundkörper 12,
wobei er durch den Diffusorkörper 38 des Ejektors 14 hindurchtritt,
und erstreckt sich weiter zu der Installationsöffnung 42 des
Umgebungsluftzufuhrventils 40, mit der er in Verbindung steht.
Außerdem wird Steuerluft, die durch den Abzweigdurchgang 74 fließt,
der Installationsöffnung 42 zugeführt,
wodurch der Ventilkörper 44 des Umgebungsluftzufuhrventils 40 entgegen
der elastischen Kraft der Feder 48 nach oben (in der Richtung
des Pfeils C) verschoben wird. Dadurch wird der Ventilkörper 44 in
einen Ventil offen Zustand versetzt, in welchem der Ventilkörper 44 von
dem Ventilsitz 46 abgehoben ist (siehe 3 und 4).
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Andererseits
sind ein zweiter Zufuhrdurchgang 76, ein zweiter Vakuumunterbrechungsdurchgang 78 und
ein zweiter Steuerdurchgang 80 in einem unteren Bereich
des Unterkörpers 52 so ausgebildet, dass sie dem
Ejektor 14 zugewandt sind. Der zweite Zufuhrdurchgang 76,
der zweite Vakuumunterbrechungsdurchgang 78 und der zweite
Steuerdurchgang 80 sind entlang einer geraden Linie mit dem
ersten Zufuhrdurchgang 32, dem ersten Vakuumunterbrechungsdurchgang 34 bzw.
dem ersten Steuerdurchgang 36 des Grundkörpers 12 vorgesehen.
Im Einzelnen steht der zweite Zufuhrdurchgang 76 durch
den ersten Zufuhrdurchgang 32 mit dem Zufuhranschluss 24 in
Verbindung, der zweite Vakuumunterbrechungsdurchgang 78 steht
durch den ersten Vakuumunterbrechungsdurchgang 34 mit dem
Vakuumunterbrechungsanschluss 26 in Verbindung, und der
zweite Steuerdurchgang 80 steht durch den ersten Steuerdurchgang 36 mit
dem Steueranschluss 28 in Verbindung.
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Außerdem
sind an dem unteren Abschnitt des Unterkörpers 52 ein
erster Verbindungsdurchgang 82, der einen festgelegten
Abstand von dem zweiten Zufuhranschluss 76 aufweist und
an der Seite des Elektromagnetventilabschnitts 20 (in der
Richtung des Pfeils A) vorgesehen ist, und ein zweiter Verbindungsdurchgang 84,
der einen festgelegten Abstand von dem zweiten Vakuumunterbrechungsdurchgang 78 aufweist
und an der Seite der Ablasseinheit 54 (in der Richtung
des Pfeils B) angeordnet ist, vorgesehen. Zusätzlich steht
ein unterer Teil des ersten Verbindungsdurchgangs 82 mit
dem Diffusorkörper 38 des Ejektors 14 in
Verbindung, während ein unterer Teil des zweiten Verbindungsdurchgangs 84 an
einen in dem Grundkörper 12 ausgebildeten dritten
Verbindungsdurchgang 86 angeschlossen ist und mit diesem
in Verbindung steht.
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Der
Ejektor 14 ist zwischen dem Grundkörper 12 und
dem Unterkörper 52 angeordnet und umfasst den
zylindrisch geformten Diffusorkörper 38 und eine
Düse 88, die koaxial stromaufwärts des
Diffusorkörpers 38 angeordnet ist.
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Der
Diffusorkörper 38 ist zwischen dem Grundkörper 12 und
dem Unterkörper 52 eingesetzt, und ein erster
Durchgang 90, der entlang der Axialrichtung durchtritt,
ist im Inneren des Diffusorkörpers 38 an der Seite
der Ablasseinheit 54 (in der Richtung des Pfeils B) ausgebildet.
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Außerdem
ist eine Vielzahl von Ringnuten, die jeweils um einen festgelegten
Abstand in der axialen Richtung voneinander beabstandet sind, an
der äußeren Umfangsfläche des Diffusorkörpers 38 ausgebildet.
Der erste Zufuhrdurchgang 32, der ersten Vakuumunterbrechungsdurchgang 34 und
der dritte Verbindungsdurchgang 86 des Grundkörpers 12 stehen über
die Ringnuten jeweils mit dem zweiten Zufuhrdurchgang 76,
dem zweiten Vakuumunterbrechungsdurchgang 78 bzw. dem zweiten
Verbindungsdurchgang 84 des Unterkörpers 52 in
Verbindung. Die Ringnuten und der erste Durchgang 90 sind
nicht miteinander verbunden.
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Die
Düse 88 ist in die andere Endseite des Diffusorkörpers 38 an
der Seite des Elektromagnetventilabschnitts 20 (in der
Richtung des Pfeils A) eingesetzt. In der Düse 88 ist
ein zweiter Durchgang 92 ausgebildet, der in der axialen
Richtung durchtritt. Der zweite Durchgang 92 steht mit
dem ersten Durchgang 90 durch eine Diffusorkammer 94 in
Verbindung, die innerhalb des Diffusorkörpers 38 ausgebildet
ist. Die ersten und zweiten Durchgänge 90, 92 weisen
sich verjüngende (beispielsweise konische) Formen auf,
wobei sich ihr Durchmesser in Richtung der Auslasskammer 96,
die an der Seite der Auslasseinheit 54 (in der Richtung
des Pfeils B) des Diffusorkörpers 38 ausgebildet
ist, allmählich erweitert.
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Im
Einzelnen sind in dem Ejektor 14 die Zufuhrkammer 98,
der das Fluid zugeführt wird, die zweite Kammer 92,
die Diffusorkammer 94, der erste Durchgang 90 und
die Auslasskammer 96 koaxial von der stromaufwärtsseitigen
Seite (der Richtung des Pfeils A) zu der stromabwärtsseitigen
Seite (der Richtung des Pfeils B) angeordnet. Das der Zufuhrkammer 98 zugeführte
Fluid fließt durch den Auslassanschluss 64 und
wird abgeführt, nachdem es durch den zweiten Durchgang 92,
die Diffusorkammer 94, den ersten Durchgang 90 und
die Auslasskammer 96 hindurchgetreten ist.
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Außerdem
ist die Auslasskammer 96 oberhalb des Umgebungsluftzufuhrventils 40 angeordnet. In
der Diffusorkammer 94 kann ein Kontrollventil angeordnet
sein, wodurch ein Saugdurchgang 106 in Verbindung mit der
Diffusorkammer 94 gebracht wird, wenn ein Vakuum erzeugt
wird, während dann, wenn das Vakuum unterbrochen wird,
die Verbindung zwischen der Diffusorkammer 94 und dem Saugdurchgang 106 blockiert
wird.
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Der
Schaltventilabschnitt 22 ist in den ersten und zweiten
Zylinderkammern 66, 68 angeordnet, die in dem
Unterkörper 52 ausgebildet sind. Das Vakuumzufuhrventil 69a und
das Vakuumunterbrechungsventil 69b weisen jeweils eine
schaftähnliche Form auf. Im Einzelnen sind das Vakuumzufuhrventil 69a und
das Vakuumunterbrechungsventil 69b des Schaltventilabschnitts 22 auf
derselben Achse angeordnet. Sie werden gemeinsam verschoben, wenn das
Vakuumunterbrechungsventil 69b innerhalb der ersten und
zweiten Zylinderkammern 66, 68 in der Richtung
des Pfeils A verschoben wird.
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Außerdem
kann an dem Verbindungsbereich des Vakuumzufuhrventils 69a und
des Vakuumunterbrechungsventils 69b eine Rückstellfeder
(nicht dargestellt) angeordnet werden, die dafür sorgt,
dass sich das Vakuumzufuhrventil 69b selbständig
zurückstellt.
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Das
Vakuumzufuhrventil 69a ist so angeordnet, dass es dem ersten
Verbindungsdurchgang 82 und dem zweiten Zufuhrdurchgang 76 zugewandt
ist. Ein Ringkörper 100a, der aus einem elastischen
Material geformt ist, ist an einer äußeren Umfangsfläche des
Vakuumzufuhrventils 69a angebracht.
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Bei
Verschiebung des Vakuumzufuhrventils 69a wird außerdem
durch Aufsetzen des Ringkörpers 100a auf den Ventilsitz 102a der
Verbindungszustand zwischen dem ersten Verbindungsdurchgang 82 und
dem zweiten Zufuhrdurchgang 76 durch die erste Zylinderkammer 66 blockiert
(vgl. 4). Anders ausgedrückt dient das Vakuumzufuhrventil 69a als
ein Schaltventil, um den Strömungszustand des Fluids von
dem zweiten Zufuhrdurchgang 76 zu dem ersten Verbindungsdurchgang 82 umzuschalten.
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Außerdem
wird das Vakuumzufuhrventil 69a durch die Steuerluft, die
durch Betätigen des Steuerzufuhrventils 16 zugeführt
wird, zu der Seite des Vakuumunterbrechungsventils 69b (in
der Richtung des Pfeils B) gepresst, was zu einem Ventil offen Zustand führt,
in welchem der Ringkörper 100a von dem Ventilsitz 102a abgehoben
ist (vgl. 2).
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Das
Vakuumunterbrechungsventil 69b ist so angeordnet, dass
es dem zweiten Verbindungsdurchgang 84 und dem zweiten
Vakuumunterbrechungsdurchgang 78 zugewandt ist. Ein Ringkörper 100b aus
einem elastischen Material ist an einer äußeren
Umfangsfläche des Vakuumunterbrechungsventils 69b angebracht.
Bei Verschiebung des Vakuumunterbrechungsventils 69b wird
außerdem durch Aufsetzen des Ringkörpers 100b auf
dem Ventilsitz 102b der Verbindungszustand zwischen dem
zweiten Verbindungsdurchgang 84 und dem zweiten Vakuumunterbrechungsdurchgang 78 durch
die zweite Zylinderkammer 68 blockiert (vgl. 2).
Anders ausgedrückt dient das Vakuumunterbrechungsventil 69b als
ein Schaltventil zum Schalten des Strömungszustands des
Fluids von dem zweiten Vakuumunterbrechungsdurchgang 78 zu
dem zweiten Verbindungsdurchgang 84.
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Außerdem
ist zwischen dem Unterkörper 52 und dem Vakuumunterbrechungsventil 69b eine
Feder 104 angebracht, wobei durch die elastische Rückstellkraft
der Feder 104 das Vakuumunterbrechungsventil 69b in
einer Richtung (der Richtung des Pfeils B) verschoben wird, in welcher
es sich von dem Vakuumzufuhrventil 69a entfernt, was zu
dem Ventil geschlossen Zustand führt, in welchem der Ringkörper 100b zu
dem Ventilsitz 102b verschoben wird und auf diesem aufsetzt
(vgl. 2).
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Mit
Hilfe der Steuerluft, die der Kolbenkammer 73 zum Schalten
des Vakuumunterbrechungsventils durch den Bypassdurchgang 72 des
Unterkörpers 52 zugeführt wird, wird
das Vakuumunterbrechungsventil 69b außerdem zu
der Seite des Vakuumzufuhrventils 69a (in der Richtung
des Pfeils A) gepresst, was zu einem Ventil offen Zustand führt,
in welchem der Ringkörper 100b von dem Ventilsitz 102b abhebt,
indem er entgegen der elastischen Kraft der Feder 104 verschoben
wird (vgl. 4). Dementsprechend fließt
das dem zweiten Vakuumunterbrechungsdurchgang 78 von dem
Vakuumunterbrechungsanschluss 26 zugeführte Fluid durch
die zweite Zylinderkammer 68 zu dem zweiten Verbindungsdurchgang 84.
Gleichzeitig wird der Ringkörper 100a auf dem
Ventilsitz 102a aufgesetzt.
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Die
Vakuumerzeugungseinheit 10 gemäß der
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen
wie oben beschrieben aufgebaut. Als Nächstes werden die
Betriebs- und Wirkungsweise der Vakuumerzeugungseinheit 10 erläutert.
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In
dem Fall des Transportes eines nicht dargestellten Werkstücks
wird durch eine Steuerung (nicht dargestellt) ein Steuersignal an
das Steuerzufuhrventil 16 ausgegeben, woraufhin der Ventilkörper 16a des
Steuerzufuhrventils 16 verschoben wird, was zu einem Ventil
offen Zustand führt. Aus diesem Grunde wird, wie in den 1 und 2 gezeigt
ist, Steuerluft, die dem Steuerzufuhrventil 16 von dem Steueranschluss 28 durch
die ersten und zweiten Steuerdurchgänge 36, 80 zugeführt
wird, durch das Steuerzufuhrventil 16 der Kolbenkammer 71 zum Schalten
des Vakuumzufuhrventils, in welcher das Vakuumzufuhrventil 69a angeordnet
ist, zugeführt. Gleichzeitig wird das Vakuumzufuhrventil 69a durch die
Steuerluft zu der Seite des Vakuumunterbrechungsventils 69b gepresst
(in der Richtung des Pfeils B), und der Ringkörper 100a hebt
von dem Ventilsitz 102a ab, wodurch der zweite Zufuhrdurchgang 76 und
der erste Verbindungsdurchgang 82 miteinander in Verbindung
gebracht werden. Nachdem das Druckfluid, das von dem Zufuhranschluss 24 zugeführt
wird, durch die ersten und zweiten Zufuhrdurchgänge 32, 76 zu
dem ersten Verbindungsdurchgang 82 geflossen ist, wird
daher das Druckfluid in das Innere des Diffusorkörpers 38 des
Ejektors 14 eingeführt.
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Außerdem
strömt das Druckfluid anschließend von der Zufuhrkammer 98 des
Ejektors 14 durch den zweiten Durchgang 92 der
Düse 88 und zu dem ersten Durchgang 90 des
Diffusorkörpers 38, wodurch ein Unterdruck erzeugt
wird. Da der Ejektor 14 durch den Saugdurchgang 106,
der in dem Grundkörper 12 ausgebildet ist, mit
dem Vakuumanschluss 30 in Verbindung steht, wird zu dieser
Zeit durch die Wirkung des innerhalb des Ejektors 14 erzeugten
Unterdruckes die Umgebungsluft durch den Vakuumanschluss 30 nach
innen gesaugt. Die Umgebungsluft fließt, nachdem sie durch
den Filter 38 innerhalb des Gehäuses 56 der
Filtereinheit 50 hindurchgetreten ist, zu dem Ejektor 14.
Als Folge hiervon wird ein Unterdruckfluid einem Saugnapf (nicht dargestellt),
der mit dem Vakuumanschluss 30 verbunden ist, zugeführt,
und ein Werkstück kann durch den Saugnapf angesaugt werden.
Das Druckfluid, das durch den ersten Durchgang 90 in den
Ejektor 14 hindurchgetreten ist, tritt durch die Auslasskammer 96 und
wird über den Auslassanschluss 64 nach außen
abgegeben.
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Als
Nächstes wird beispielhaft ein Fall erläutert,
bei dem nach dem Transport des Werkstücks zu einer festgelegten
Stelle mittels eines nicht dargestellten Roboters oder dgl., wobei
der angezogene Zustand des Werkstücks durch den Saugnapf
aufrechterhalten wurde, die Zufuhr des Unterdruckventils zu dem
Saugnapf beendet wird, wodurch das Werkstück an der festgelegten
Stelle von dem Saugnapf getrennt wird (sich von diesem löst).
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Von
der nicht dargestellten Steuerung wird ein Stoppsignal an das Steuerzufuhrventil 16 ausgegeben,
woraufhin der Betrieb des Steuerzufuhrventils 16 angehalten
und die Zufuhr von Steuerluft zu der Kolbenkammer 71 zum
Schalten des Vakuumzufuhrventils beendet wird. Andererseits wird
ein Steuersignal an das Steuervakuumunterbrechungsventil 18 ausgegeben
und der Ventilkörper 18a wird betätigt, was
zu dem Ventil offen Zustand führt. Daraufhin wird der Strömungszustand
der von dem Steueranschluss 28 zugeführten Steuerluft
umgeschaltet, und die Steuerluft fließt zu dem Bypassdurchgang 72.
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Die
Steuerluft tritt durch den Bypassdurchgang 72 und wird
der Kolbenkammer 73 zum Schalten des Vakuumunterbrechungsventils
zugeführt, woraufhin das Vakuumunterbrechungsventil 69b entgegen
der elastischen Kraft der Feder 104 zu der Seite des Vakuumzufuhrventils 69a (in
der Richtung des Pfeils A) verschoben wird. Aus diesem Grunde hebt der
Ringkörper 100b des Vakuumunterbrechungsventils 69b von
dem Ventilsitz 102b ab und der zweite Vakuumunterbrechungsdurchgang 78 und
der zweite Verbindungsdurchgang 84 werden miteinander in
Verbindung gebracht (vgl. 3 und 4). Nachdem
das von dem Vakuumunterbrechungsanschluss 26 zugeführte
Druckfluid durch die ersten und zweiten Vakuumunterbrechungsdurchgänge 34, 78 hindurchgetreten
ist und in den zweiten Verbindungsdurchgang 84 geflossen
ist, wird dementsprechend dem Vakuumanschluss 30 das Druckfluid
zugeführt.
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Andererseits
zweigt ein Teil der Steuerluft, die dem Bypassdurchgang 72 zugeführt
wurde, in den Abzweigdurchgang 74 ab und fließt
zu der Seite des Ejektors 14, woraufhin die Steuerluft
der Zylinderkammer 108 zugeführt wird, die an
der unteren Seite des Umgebungsluftzufuhrventils 40 angeordnet ist.
Aus diesem Grunde wird der Ventilkörper 44 des Umgebungsluftzufuhrventils 40 nach
oben (in der Richtung des Pfeils C) entgegen der elastischen Kraft der
Feder 48 verschoben. Dies führt zu einem Ventil offen
Zustand, in dem der Ventilkörper 44 von dem Ventilsitz 46 abgehoben
ist (vgl. 4). Dementsprechend wird die
Auslasskammer 96 des Ejektors 14, die mit dem
Auslassanschluss 64 in Verbindung steht, durch den Verbindungsanschluss 99 mit
dem Inneren des Umgebungsluftzufuhrventils 40 in Verbindung
gebracht. Gleichzeitig stehen die Filtereinheit 50 und
der Vakuumanschluss 30 miteinander in Verbindung. Als Folge
hiervon wird Umgebungsluft, die von dem Auslassanschluss 64 zugeführt
wird, durch die Filtereinheit 50 und durch den Vakuumanschluss 30 nach
außen abgeführt.
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Im
Einzelnen wird die Zufuhr des Unterdruckventils zu dem Vakuumanschluss 30 unterbrochen, und
zu der Zeit der Vakuumunterbrechung, die die Freigabe des angezogenen
Zustands des Werkstücks ermöglicht, wird das Fluid,
das von dem Vakuumunterbrechungsanschluss 26 zugeführt
wurde, dem Vakuumanschluss 30 zugeführt. Die von
dem Auslassanschluss 64 zugeführte Umgebungsluft
wird durch Umschalten des Umgebungsluftzufuhrventils 40 dem
Vakuumanschluss 30 zugeführt.
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Außerdem
werden das Fluid und die Umgebungsluft durch den Vakuumanschluss 30 dem
nicht dargestellten Saugnapf zugeführt, wodurch der angezogene
Zustand des Werkstücks durch den Saugnapf freigegeben wird.
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Auf
diese Weise wird bei der vorliegenden Ausführungsform das
Umgebungsluftzufuhrventil 40, das in dem Grundkörper 12 angeordnet
ist, durch die elasti sche Kraft der Feder 48 normalerweise
in einem Ventil geschlossen Zustand gehalten. Ein Ventil offen Zustand,
in dem der Ventilkörper 44 durch die Zufuhr von
Steuerluft verschoben wird, kann nur dann erreicht werden, wenn
das Vakuum unterbrochen ist. Da der Steuerdruck genutzt werden kann,
wenn das Vakuumunterbrechungsventil 69b angetrieben und die
Unterbrechung des Vakuums durchgeführt wird, ist somit
das Vakuumunterbrechungsventil 69b nicht mit dem Betrieb
des Ejektors 14 gekoppelt oder verbunden. Somit kann die
Erfindung auch bei einem Vakuumpumpensystem eingesetzt werden, bei
dem der Vakuumdruck extern zugeführt wird und das nicht mit
dem Ejektor 14 ausgestattet ist. Im Vergleich zu einem
Fall, bei dem eine Vakuumerzeugungseinheit 10, die mit
dem Ejektor 14 ausgestattet ist, und eine Vakuumerzeugungseinheit,
die nicht mit einem Ejektor ausgestattet ist, separat aufgestellt
und jeweils in unterschiedlichen Situationen eingesetzt werden, können
somit die Ausrüstungskosten verringert werden.
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Da
das Umgebungsluftzufuhrventil 40 in einem Zustand, in dem
die Erzeugung des Vakuums unterbrochen ist, in einen Ventil geschlossen
Zustand gebracht wird, indem eine Rückführfeder,
die das Vakuumzufuhrventil 69a zurückstellt, vorgesehen
wird und indem ein Kontrollventil in der Diffusorkammer 94 vorgesehen
wird, kann außerdem auch in dem Fall eines nicht erregten
Zustandes das Aufrechterhalten des Vakuums zuverlässig
durchgeführt werden. Da die Auslassluft nicht verbraucht
wird, sind Energieeinsparungen möglich. Das Umgebungsluftzufuhrventil 40 wird
nur dann, wenn das Vakuum unterbrochen ist, in einen Ventil offen
Zustand und in einen zur Umgebung geöffneten Zustand gebracht.
Als Folge hiervon wird ein Haltezustand eines Werkstücks
durch den Saugnapf (nicht dargestellt), der mit dem Vakuumanschluss 30 verbunden
ist, durch Anordnung des Kontrollventils zuverlässig aufrechterhalten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-042134
A [0003, 0005]
- - JP 2002-224984 A [0004, 0005]