JP6877465B2 - 真空イジェクタ装置 - Google Patents

Description

本開示は、真空カップ（ｖａｃｕｕｍ ｃｕｐ）または同様の装置に適用可能な負圧を生成するために圧縮空気によって駆動される真空イジェクタ（ｖａｃｕｕｍ ｅｊｅｃｔｏｒ）装置に関する。

本発明は、広くには、マテリアルハンドリング（ｍａｔｅｒｉａｌ ｈａｎｄｌｉｎｇ）システムに関し、より詳細には、対象物と係合するマテリアルハンドリングシステムの真空カップアセンブリのための真空装置であって、この真空装置に接続された真空源または空気圧装置の動作によって真空カップアセンブリを対象物へと実質的に密着させる真空装置に関する。実質的に平坦な物体またはパネルなどの対象物と係合し、この対象物を持ち上げて所望の位置へと移動させるように構成された真空カップなどを含むマテリアルハンドリングシステムを提供することが知られている。このような真空カップまたは吸着カップを、対象物に係合させることができ、真空源を作動させて対象物とカップとの間に真空を生じさせることで、対象物を目標の場所へと運ぶときに対象物をカップに保持することができる。

カップにおいて生じる真空を、ベンチュリノズルによってもたらすことができ、圧縮空気がカップに関してベンチュリノズルへと供給され、あるいはもたらされ、ベンチュリノズルを通って押し流される空気が、カップにおいて真空を生成し、カップを対象物の表面に密着させる。

ベンチュリノズルは、空気供給源に接続された入口ポートと、空気が吹き出る出口ポートとを有する。真空カップと対象物とによって定められる内部キャビティは、ベンチュリノズルに連通しているため、空気がベンチュリノズルを通って流れるときに、キャビティから空気が引き出される。空気の供給が停止すると、カップのキャビティ内の真空は、真空カップのキャビティを装置の外部へと接続する通気ポートを介して消散でき、真空が充分に消散したとき、真空カップを対象物から解放することができる。

先行技術の装置が、例えば搬送または昇降の目的に使用される負圧を生成するための真空イジェクタポンプを開示している欧州特許出願公開第１０６４４６４号明細書から公知である。また、米国特許第７９５０４２２号明細書には、マテリアルハンドリングシステム用の自動解放真空装置が開示されている。

現時点において使用されているシステムは、多くの利点を有しているが、使用されている装置は、場合によっては、過度にかさばり、ユーザフレンドリではないと考えられる。さらに、不活化時間、すなわち真空カップのベントに要する時間が、いくつかの場合には、長すぎると考えられる。

欧州特許出願公開第１０６４４６４号明細書 米国特許第７９５０４２２号明細書

本発明の目的は、よりユーザフレンドリな取り扱いおよびより短い不活化時間によって、上述の欠点を解消し、あるいは少なくとも軽減する改良された真空イジェクタ装置を達成することである。

上記の目的は、独立請求項による本発明によって達成される。

好ましい実施形態が、従属請求項に記載される。

したがって、本開示は、例えば吸着カップなどの把持部材へと供給される少なくとも或る程度の真空を発生させるための真空イジェクタ装置に関する。この装置は、長手軸Ａに沿った細長い形状を有している装置本体と、装置本体の第１の端部に設けられ、圧縮空気の供給源から圧縮空気を受け取るように構造付けられた空気入口ポートと、装置本体の第１の端部の反対側の第２の端部に設けられ、真空ダクトに連通している真空接続ポートとを備える。真空接続ポートは、把持部材に連通する真空チューブの一端を受け入れ、この一端につながるように構造付けられる。空気入口ポートおよび真空接続ポートは、基本的に長手軸Ａに沿って配置され、圧縮空気管および真空チューブが基本的に一列に並び、長手軸Ａに沿った向きとなるように構造付けられる。真空発生ダクトが設けられ、空気入口ポートに連通しており、少なくとも１つの真空発生部材が、真空発生ダクトに配置され、真空発生ダクト内に配置され、あるいは少なくとも部分的に真空発生ダクト内に配置される。真空ダクトは、真空発生ダクトにつながり、真空発生ダクトに連通し、真空接続ポートを終端とし、真空発生部材は、圧縮空気の供給源の作動時に真空ダクトに少なくとも或る程度の真空を生じさせるように構成される。さらに、可動のシールおよびベント要素が設けられ、選択的に、空気の供給源の作動時にはシール位置において真空ダクトを実質的に閉じてシールし、真空源または空気の供給源の停止時にはベント位置において把持部材内の真空を通気ダクトを介して解放またはベントすべく真空ダクトを開放またはベントするように、構造付けられる。

シールおよびベント要素は、基本的に長手軸Ａに配置され、比較的短い通気ダクトは、シールおよびベント要素と、装置本体の長い側面に設けられた通気出口ポートとの間に配置され、両者の間の連通をもたらす。

ここで、本明細書において、「基本的に長手軸に配置され」という表現は、或る程度のオフセットも含む。

一実施形態によれば、上述の実施形態に加えて、通気ダクトは、真空イジェクタ装置の装置本体の長手軸Ａに対して実質的に垂直な主方向を有する。

ここで、本明細書において、「通気ダクトが長手軸Ａに対して実質的に垂直な主方向を有する」という表現は、±４５°の角度の範囲内の垂直からの変動も含む。

真空イジェクタ装置が細長い形状であること、ならびに空気入口ポート、可動なシールおよびベント要素、および真空接続ポートが基本的に装置の長手軸Ａに配置されていることが、通気出口ポートが装置本体の長い側面に設けられているがゆえに通気ダクトが比較的短いことと相まって、ベントの時間が短く、コンパクトでユーザフレンドリな装置が得られる。

２つの異なる動作状態にある本発明による真空イジェクタ装置の一実施形態を概略的に示す断面図である。 ２つの異なる動作状態にある本発明による真空イジェクタ装置の一実施形態を概略的に示す断面図である。 ２つの異なる動作状態にある本発明による真空イジェクタ装置の別の実施形態を概略的に示す断面図である。 ２つの異なる動作状態にある本発明による真空イジェクタ装置の別の実施形態を概略的に示す断面図である。 異なる動作状態にある本発明による真空イジェクタ装置の一実施形態を概略的に示す断面図を示している。 異なる動作状態にある本発明による真空イジェクタ装置の一実施形態を概略的に示す断面図を示している。 異なる動作状態にある本発明による真空イジェクタ装置の一実施形態を概略的に示す断面図を示している。 本発明による真空イジェクタ装置の一形状を概略的に示す斜視図である。 本発明による真空イジェクタ装置の別の形状を概略的に示す斜視図である。

次に、添付の図面を参照して、真空イジェクタ装置を詳細に説明する。図面の全体を通して、同一または類似のアイテムは、同じ参照符号を有する。さらに、アイテムおよび図面は、必ずしも一定の縮尺ではなく、代わりに、本発明の原理を説明することに重点が置かれている。

ここで図面および図面に示されている例示の実施形態を参照すると、細長い真空イジェクタ装置が、少なくとも１つの真空カップを備える把持部材４に連通可能に接続されるように構造付けられ、真空カップが対象物の表面に係合したときに把持部材（真空カップ）４内に真空または或る程度の真空を生成するように動作することができる。本明細書の全体を通して、把持部材は、真空カップによって例示されるが、負圧によって制御することができる任意の他の装置を、真空イジェクタ装置に対して適用することが可能である。

真空イジェクタ装置を、好ましくは、マテリアルハンドリングシステムの支持アセンブリへと取り付けることができ、マテリアルハンドリングシステムは、支持アセンブリ（あるいは、複数の真空カップアセンブリまたは吸着カップ）を移動させて対象物に係合させるように動作することができ、真空カップは、対象物を取り上げて移動させるために、対象物に係合して密着することができる。マテリアルハンドリングシステムは、真空カップ４の対象物への実質的に真空の密着を達成するために、真空カップへと接続された真空イジェクタ装置に圧縮空気をもたらす空気供給源１０を含む。真空イジェクタ装置２は、後述されるように、空気供給源の停止時に真空カップから真空を実質的にベントするために、真空ダクトの停止に応答して大気へと開放され得るシールおよびベント要素２４を含む。図示の実施形態において、真空イジェクタ装置は、圧縮空気の供給源へと接続され、あるいは圧縮空気の供給源に連通した少なくとも１つのベンチュリノズルを備え、やはり後述されるように、圧縮空気の供給源の作動時に、圧縮空気がベンチュリ装置を通って流れ、真空ダクトおよび真空カップに真空を生じさせる。

図１ａおよび図１ｂを参照すると、本発明の一実施形態による真空イジェクタ装置２の概略の側面断面図が示されている。図１ａは、ベント位置にある装置を示しており、図１ｂは、シール位置にある装置を示している。

真空イジェクタ装置は、例えば真空カップなどの把持部材４へと供給される少なくとも或る程度の真空を生成するように構成され、装置は、長手軸Ａに沿って細長い形状を有する装置本体６を備える。

真空イジェクタ装置は、装置本体６の第１の端部に設けられ、圧縮空気供給源１０から圧縮空気管１２を介して圧縮空気を受け取るように構造付けられた空気入口ポート８を備える。

真空接続ポート１４が、装置本体６の第１の端部の反対側の第２の端部に設けられ、真空ダクト１６に連通している。真空接続ポート１４は、把持部材（真空カップ）４に連通する真空チューブ１８の一端を受け入れ、この一端につながるように構造付けられている。

空気入口ポート８および真空接続ポート１４は、基本的に長手軸Ａに沿って配置され、圧縮空気管１２および真空チューブ１８が基本的に一列に並び、長手軸Ａに沿った向きとなるように構造付けられている。

真空イジェクタ装置は、空気入口ポート８に連通した真空発生ダクト２０と、真空発生ダクトに配置され、真空発生ダクト内に配置され、あるいは少なくとも部分的に真空発生ダクト内に配置された少なくとも１つの真空発生部材２２とをさらに備える。

真空ダクト１６は、真空発生ダクト２０につながり、真空発生ダクトに連通しており、真空接続ポート１４を終端とし、したがって真空カップに連通する。真空発生部材２２は、圧縮空気の供給源の作動時に真空ダクトへと少なくとも或る程度の真空を生成するように構成される。真空発生部材２２は、ベンチュリノズルを含み、ベンチュリノズルに圧縮空気を加えることによって負圧または真空を発生させる公知の技術に従って作動する。

可動のシールおよびベント要素２４が設けられ、選択的に、空気の供給源の作動時には図１ｂに示されるシール位置において真空ダクト１６を実質的に閉じてシールし、真空源または空気の供給源の停止時には図１ａに示されるベント位置において真空カップ内の真空を通気ダクト２６を介して解放またはベントすべく真空ダクトを開放またはベントするように、構造付けられている。

シールおよびベント要素２４は、基本的に長手軸Ａに配置されており、これは、ユーザフレンドリかつコンパクトな装置を実現するために重要である。

通気ダクト２６は、シールおよびベント要素２４と細長い装置本体６の長い側面に設けられた通気出口ポート２８との間に配置され、両者の間の連通を提供し、通気ダクト２６は、真空イジェクタ装置の装置本体の長手軸Ａに対して実質的に垂直な主方向を有する。これは、通気ダクトが比較的短いことと相まって、空気の供給源の停止時に真空カップ内の真空のほぼ即座のベントを達成すると推定される。

シールおよびベント要素２４は、空気入口ポート８へと供給される圧縮空気に曝されるように配置される。付勢要素３０が設けられ、シールおよびベント要素をベント位置に向かって付勢するように構造付けられる。圧縮空気が入口ポート８へと供給され、したがってシールおよびベント要素２４へと供給されるとき、圧力は、付勢要素がもたらす付勢力に打ち勝つような圧力であり、したがってシールおよびベント要素がシール位置に向かって押し進められ、真空ダクト内に真空またはほぼ真空が達成される。

図１ａおよび図１ｂならびに図３ａ〜図３ｃに示される一実施形態において、付勢要素は、らせんばねである。

別の実施形態が、図２ａおよび図２ｂに示されている。図１ａおよび図１ｂに示した実施形態との比較において、唯一の異なる特徴は、シールおよびベント要素２４の構造である。他のすべての特徴の説明については、図１ａおよび図１ｂに示した実施形態の説明が参照される。

図２ａおよび図２ｂの実施形態において、シールおよびベント要素は、付勢要素を備えた膜部材である。図２ａは、ベント位置にある装置を示しており、図２ｂは、シール位置にある装置を示している。膜部材２４は、圧縮空気に曝されたときに真空ダクトへの開口部を完全にシールする所定の伸びまで広がることができるような弾性を有する。付勢要素は、この実施形態においては、膜部材の固有の特徴であってよく、あるいは膜部材に対して設けられた別個の要素であってよい。

両方の実施形態において、シールおよびベント要素２４は、シール位置とベント位置との間を長手軸Ａに沿って移動できるように構造付けられる。

少なくとも１つの真空発生装置２２は、細長い延在部を有し、装置本体の長手軸に沿って装置本体の長手軸に平行に配置されている。これは、図１〜図３に示されている。

装置本体６は、装置本体６を貫く真空発生ダクト２０を含み、あるいは装置本体６を貫く真空発生ダクト２０を定める。真空発生ダクト２０は、真空発生ダクト２０の両端に出口ポートおよび入口ポートを定める。真空発生部材２２が、真空発生ダクト２０に配置され、真空発生ダクト２０内に配置され、あるいは部分的に真空発生ダクト２０内に配置され、空気入口ポート８を介して空気管１２に接続可能である。

真空発生部材２２は、出口端を出口ポートに位置させ、入口端または進入端を入口ポートまたは入口ポートの付近に位置させつつダクト２０に沿って配置されたベンチュリノズルを備える。真空ダクト１６は、真空発生ダクト２０につながり、真空発生ダクト２０に連通しており、さらに真空カップ１２につながり、シールおよびベント要素２４にもつながっている。真空ダクト１６は、真空接続ポート１４を終端とし、装置本体６は接続ポート１４に接続された真空チューブ１８を介して真空カップ４へと接続される。

ベンチュリノズルは、ノズル本体と、ノズル本体に沿って長手方向に延びる通路とを含み、通路は、装置本体６の長手軸に沿って、装置本体６の長手軸に平行に延びている。ノズル本体は、空気出口ポート３６へとつながる通路へのノズル本体を通る連通をもたらすための少なくとも１つの真空ポートを含む。ベンチュリノズルが本体６の真空発生ダクト２０内に配置されると、真空ポートは、おおむね本体６の真空ダクト１６に位置し、本体６の真空ダクト１６に連通する。

真空カップおよびベンチュリノズルの技術において知られているように、ベンチュリノズルのダクトは、後述されるように、空気の供給源の作動時にベンチュリノズルを通る空気の流速を高めることにより、ベンチュリノズルを通る空気の流れによって真空ダクト１６から真空ポートを通って空気を引き出して、真空ダクトがベントされていない場合に真空ダクト１６内に真空または或る程度の真空を生じさせるために、狭くなりかつ広くなる通路を備える。

図３ａ〜図３ｃが、種々の動作状態にある真空イジェクタ装置の一実施形態を概略的に示す断面図を示している。この実施形態は、図１ａおよび図１ｂに示した装置と同様であり、以下の説明の補足として、これらの図の上述の説明が参照される。

図３ａは、非作動状態の装置を示しており、すなわち圧縮空気が装置へと供給されていない。シールおよびベント要素２４は、真空ダクト１６が通気ダクト２６に連通するように、付勢要素３０によって付勢されてベント位置に位置している。

図３ｂにおいて、圧縮空気が、空気管１２を介して装置へと供給される。圧縮空気からの力が付勢力を上回ると、シールおよびベント要素２４は、真空ダクトと通気ダクトとの間の流体の接続を効果的にシールするシール位置へと（図の右側に）移動する。

同時に、圧縮空気が真空発生ダクト２０へと供給され、矢印によって示されるように真空発生部材２２を通って空気出口ポート３６から流出する一方で、少なくとも或る程度の真空が、真空ダクト内に生じ、したがって平坦な物体として概略的に示されている対象物に取り付けることができる例えば真空カップなどの把持部材４に生じる。

図３ｃにおいては、圧縮空気の供給が停止され、シールおよびベント要素２４がベント位置へと（図の左側に）移動し、したがって空気が真空ダクトへと流入でき、さらに例えば真空カップなどの把持装置へと流入でき、負圧によって取り付けられていた対象物が解放される。

図４および図５は、装置本体４の２つの異なる形状を概略的に示している。

装置本体４は、好ましくは、例えばアルミニウムなどの金属材料またはエンジニアリングプラスチックなどのポリマー材料で鋳造または成形され、あるいは他のやり方で形成される単一体であり、装置本体内のダクトを定めるようにこの単一体を貫いて掘られ、あるいは穿孔されたダクトを有する。

図４の概略図を参照すると、装置本体４は、基本的に平坦な広がりを有し、長手軸Ａに平行な方向に向けられた側壁３４を備え、とくには、装置本体４は、４つの長方形の側壁３２と、２つの長方形の端壁３４とを有する細長い直方体の三次元形状を有する。一方の端壁に空気入口ポート８が設けられ、他方の端壁３４に真空接続ポート１４が設けられている。

図５の概略図を参照すると、装置本体４は、基本的に円形または楕円形の断面を有し、２つの円形／楕円形の端壁３４を備える細長い円柱の三次元形状を有する。一方の端壁に空気入口ポート８が設けられ、他方の端壁３４に真空接続ポート１４が設けられている。

本発明は、上述の好ましい実施形態に限定されない。種々の代替物、変更物、および等価物を、使用することができる。したがって、以上の実施形態を、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。

Claims (11)

1. 長手軸Ａに沿った細長い形状を有している装置本体を備えており、把持部材へと供給される少なくとも或る程度の真空を生成するための真空イジェクタ装置であって、
   前記装置本体の第１の端部に設けられ、圧縮空気供給源から圧縮空気管を介して圧縮空気を受け取るように構造付けられた空気入口ポートと、
   前記装置本体の前記第１の端部の反対側の第２の端部に設けられ、真空ダクトに連通しており、前記把持部材に連通する真空チューブの一端を受け入れ、前記一端につながるように構造付けられた真空接続ポートであって、前記空気入口ポートおよび前記真空接続ポートは、基本的に前記長手軸Ａに沿って配置され、前記圧縮空気管と前記真空チューブとが基本的に一列に並んで前記長手軸Ａに沿った向きとなるように構造付けられている、真空接続ポートと、
   前記空気入口ポートに連通した真空発生ダクト、および前記真空発生ダクトに配置され、前記真空発生ダクト内に配置され、若しくは部分的に前記真空発生ダクト内に配置された少なくとも１つの真空発生部材であって、前記真空ダクトは、前記真空発生ダクトにつながり、前記真空発生ダクトに連通し、前記真空接続ポートを終端とし、前記真空発生部材は、前記圧縮空気供給源の作動時に前記真空ダクトに少なくとも或る程度の真空を生じさせるように構成されている、真空発生ダクトおよび真空発生部材と、
   選択的に、前記圧縮空気供給源の作動時にはシール位置において前記真空ダクトを実質的に閉じてシールし、前記圧縮空気供給源の停止時にはベント位置において前記真空ダクトを開放またはベントすることで前記把持部材内の真空を通気ダクトを介して解放またはベントするように設けられて構造付けられた可動なシールおよびベント要素と
   を備える真空イジェクタ装置であり、
   前記シールおよびベント要素は、基本的に前記長手軸Ａに配置され、前記通気ダクトは、前記シールおよびベント要素と、前記細長い装置本体の長い側面に設けられた通気出口ポートとの間に配置され、両者の間の連通をもたらす、ことを特徴とする真空イジェクタ装置。
2. 前記シールおよびベント要素は、前記空気入口ポートへと供給される圧縮空気に曝されるように配置され、付勢要素が、前記シールおよびベント要素を前記ベント位置に向かって付勢するように構造付けられて設けられ、圧縮空気が、前記入口ポートへと供給されることによって前記シールおよびベント要素へともたらされ、その圧力が前記付勢要素によってもたらされる付勢力に打ち勝つような圧力であるとき、前記シールおよびベント要素は前記シール位置に向かって押し進められる、請求項１に記載の真空イジェクタ装置。
3. 前記付勢要素は、らせんばねである、請求項２に記載の真空イジェクタ装置。
4. 前記シールおよびベント要素は、前記付勢要素が設けられた膜部材である、請求項１または２に記載の真空イジェクタ装置。
5. 前記シールおよびベント要素は、前記シール位置と前記ベント位置との間を前記長手軸Ａに沿って移動できるように構造付けられている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の真空イジェクタ装置。
6. 前記少なくとも１つの真空発生部材は、前記装置本体の長手軸に沿って前記長手軸に基本的に平行に配置された細長い延在部を有する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の真空イジェクタ装置。
7. 前記装置本体は、ポリマー材料から製作された単一体であり、前記装置本体内に前記ダクトを定めるように前記単一体を貫いて掘られ、または穿孔された前記ダクトを有する、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の真空イジェクタ装置。
8. 前記装置本体は、基本的に平坦な広がりを有しかつ前記長手軸Ａに平行な方向に向けられた側壁を備える、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の真空イジェクタ装置。
9. 前記装置本体は、４つの長方形の側壁と、２つの長方形の端壁とを有する細長い直方体の三次元形状を有し、前記空気入口ポートおよび前記真空接続ポートの各々は、それぞれの端壁に設けられている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の真空イジェクタ装置。
10. 前記装置本体は、基本的に円形または楕円形の断面を有し、２つの円形または楕円形の端壁を備える細長い円柱の三次元形状を有し、前記空気入口ポートおよび前記真空接続ポートの各々は、それぞれの端壁に設けられている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の真空イジェクタ装置。
11. 前記把持部材は、少なくとも１つの真空カップを備える、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の真空イジェクタ装置。
    

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