特許 7527690 非接触支持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-26

(45)【発行日】2024-08-05

(54)【発明の名称】非接触支持装置

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/06 20060101AFI20240729BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20240729BHJP

   B65G 49/07 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

B25J15/06 Z

H01L21/68 C

B65G49/07 H

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023213302

(22)【出願日】2023-12-18

【審査請求日】2024-03-12

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】323010881

【氏名又は名称】有限会社Ｌｉｎｋ Ｐ＆Ｍ Ｊａｐａｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】鄭 仁奇

(72)【発明者】

【氏名】西松 誠

(72)【発明者】

【氏名】鵜飼 歩

(72)【発明者】

【氏名】久野 悠利

【審査官】加藤 三慶

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１３０１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０７３６４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２３／０１１０４２２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １５／０６

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

Ｂ６５Ｇ ４９／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワーク（Ｗ）に対して気体を噴出することにより前記ワークを非接触状態で支持する非接触支持装置（１０）において、
中心軸線（Ｋ）が延びる軸線方向、及び前記軸線方向と直交する径方向に延びるボディ（２０，４０）を備え、
前記ボディの前記軸線方向における第１端部には、前記中心軸線を中心として環状をなすとともに、前記ワークに対向するワーク支持部（２１）が形成されており、
前記ボディのうち前記ワーク支持部よりも前記径方向における内側部分には、前記ワーク支持部に対して、前記ボディの前記軸線方向における第２端部側に凹む内側凹部（２２）が形成されており、
前記ボディには、
前記軸線方向に延びるとともに、気体が供給される軸線方向通路（５１，１５１）と、
前記径方向の外側に向かって延びて前記内側凹部に開口する径方向通路（５２）と、
前記軸線方向通路の下流側の端部と前記径方向通路の上流側の端部とを接続するコーナー通路（８０，１８０）と、
が、前記ボディの周方向に並んで形成されており、
前記コーナー通路の通路面積は、前記軸線方向通路側から前記径方向通路側に向かって徐々に小さくなっており、
前記コーナー通路のうち内側コーナー部（３３）を形成する内周面（３３ａ）は、前記軸線方向通路の内周面と前記径方向通路の内周面とに滑らかに連続する曲面状をなしている、非接触支持装置。

【請求項2】

前記コーナー通路のうち外側コーナー部（８１）を形成する内周面（８１ａ）は、前記軸線方向通路の内周面と前記径方向通路の内周面とに滑らかに連続する曲面状をなしている、請求項１に記載の非接触支持装置。

【請求項3】

前記コーナー通路の最大通路面積は、前記径方向通路の最小通路面積の３倍以上である、請求項１又は２に記載の非接触支持装置。

【請求項4】

ワーク（Ｗ）に対して気体を噴出することにより前記ワークを非接触状態で支持する非接触支持装置（１０）において、
中心軸線（Ｋ）が延びる軸線方向、及び前記軸線方向と直交する径方向に延びるボディ（２０，４０）を備え、
前記ボディの前記軸線方向における第１端部には、前記中心軸線を中心として環状をなすとともに、前記ワークに対向するワーク支持部（２１）が形成されており、
前記ボディのうち前記ワーク支持部よりも前記径方向における内側部分には、前記ワーク支持部に対して、前記ボディの前記軸線方向における第２端部側に凹む内側凹部（２２）が形成されており、
前記ボディには、
前記軸線方向に延びるとともに、気体が供給される軸線方向通路（５１，１５１）と、
前記径方向の外側に向かって延びて前記内側凹部に開口する径方向通路（５２）と、
前記軸線方向通路の下流側の端部と前記径方向通路の上流側の端部とを接続するコーナー通路（８０，１８０）と、
が、前記ボディの周方向に並んで形成されており、
前記コーナー通路の通路面積は、前記軸線方向通路側から前記径方向通路側に向かって徐々に小さくなっており、
前記ボディとして、メインボディ（２０）及びサブボディ（４０）が備えられ、
前記メインボディの前記軸線方向における前記第１端部には、円環状をなす前記ワーク支持部が形成されており、
前記メインボディのうち前記ワーク支持部よりも前記径方向における内側部分には、前記内側凹部が形成されており、
前記メインボディのうち前記径方向において前記内側凹部の内側に隣接する部分には、前記内側凹部に対して、前記軸線方向における前記第２端部側に円柱状に凹む柱状凹部（３０）が形成されており、
前記内側凹部には、
前記内側凹部と前記柱状凹部との角部から前記径方向の外側に延びるとともに、円環状をなす平面部（２３）と、
前記平面部と前記ワーク支持部とを接続する部分であって、前記平面部に対して傾斜する傾斜部（２４）と、
が形成されており、
前記サブボディは、
前記中心軸線を中心として前記径方向の外側に延びる円板状をなすとともに、前記軸線方向の寸法が、前記ワーク支持部と前記平面部との前記軸線方向の距離よりも小さい円板部（４１）と、
前記円板部の中央部から前記軸線方向に延びるとともに外形が円柱状をなし、前記径方向の寸法が前記円板部の前記径方向の寸法よりも小さい大径円柱部（４２）と、
前記大径円柱部の中央部から前記軸線方向に延びるとともに外形が円柱状をなし、前記径方向の寸法が前記大径円柱部の前記径方向の寸法よりも小さい小径円柱部（４３）と、を有し、
前記大径円柱部の外周部には、前記軸線方向における前記小径円柱部側の端から前記軸線方向において前記円板部まで延びる軸線方向溝部（４４）が形成されており、
前記円板部には、前記軸線方向溝部から前記円板部の前記径方向の端まで前記径方向に延びる径方向溝部（４５）が形成されており、
前記柱状凹部の底部（３１）に前記小径円柱部の前記軸線方向の端部が当接するとともに、前記大径円柱部の外周面（４２ａ）が前記柱状凹部の内周面（３２ｂ）に当接し、
前記柱状凹部、前記小径円柱部及び前記大径円柱部で囲まれた円環状の空間が、気体が供給される環状通路部（５０）とされており、
前記軸線方向溝部、前記径方向溝部及び前記柱状凹部によって前記軸線方向通路及び前記コーナー通路が形成されており、
前記径方向溝部と前記凹部の前記平面部とによって前記径方向通路が形成されている、非接触支持装置。

【請求項5】

前記平面部は、前記径方向通路の開口端よりも前記径方向の外側まで延びている、請求項４に記載の非接触支持装置。

【請求項6】

前記径方向通路の開口端側は、前記開口端に行くほど通路面積が大きくなっている、請求項５に記載の非接触支持装置。

【請求項7】

前記サブボディの前記径方向の中央部には、前記円板部、前記大径円柱部及び前記小径円柱部を前記軸線方向に貫通するボルト挿通孔（６０）が形成されており、
前記サブボディのうち、前記円板部側の前記ボルト挿通孔の周縁部には、ボルト（７０）の頭部（７１）が当接する座面（６１）が形成されており、
前記メインボディのうち前記サブボディと前記軸線方向に対向する部分における前記径方向の中央部には、前記ボルトの軸部（７２）の雄ねじがねじ込まれる雌ねじ孔（６２）が形成されており、
前記ボルトの頭部が前記座面に当接した状態で、前記ボルトの軸部の雄ねじが前記雌ねじ孔にねじ込まれている、請求項４に記載の非接触支持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、非接触支持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１に記載されているように、エアーの流れによって発生する負圧を利用してワークを非接触で支持する非接触支持装置が知られている。詳しくは、非接触支持装置からワークに対してエアーを噴出させながら非接触支持装置をワークに近づけると、非接触支持装置とワークとの間に高速でエアーが流れる。これにより、非接触支持装置とワークとの間が負圧状態となり、ワークにリフト力が作用する。その結果、非接触支持装置に非接触の状態でワークが支持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２１－１３０１６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ワークのリフト力を増加させる技術については、未だ改善の余地がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、ワークのリフト力を増加させることができる非接触支持装置を提供することを主たる目的とする。

【0006】

本開示は、ワークに対して気体を噴出することにより前記ワークを非接触状態で支持する非接触支持装置において、
中心軸線が延びる軸線方向、及び前記軸線方向と直交する径方向に延びるボディを備え、
前記ボディの前記軸線方向における第１端部には、前記中心軸線を中心として環状をなすとともに、前記ワークに対向するワーク支持部が形成されており、
前記ボディのうち前記ワーク支持部よりも前記径方向における内側部分には、前記ワーク支持部に対して、前記ボディの前記軸線方向における第２端部側に凹む内側凹部が形成されており、
前記ボディには、
前記軸線方向に延びるとともに、気体が供給される軸線方向通路と、
前記径方向の外側に向かって延びて前記内側凹部に開口する径方向通路と、
前記軸線方向通路の下流側の端部と前記径方向通路の上流側の端部とを接続するコーナー通路と、
が、前記ボディの周方向に並んで形成されており、
前記コーナー通路の通路面積は、前記軸線方向通路側から前記径方向通路側に向かって徐々に小さくなっている。

【0007】

本開示において、軸線方向通路に供給されたエアーは、コーナー通路及び径方向通路を流れ、径方向通路から内側凹部に噴出する。エアーを噴出させた状態でボディのワーク支持部をワークに近づけると、ワーク支持部とワークとの間に高速でエアーが流れる。これにより、非接触支持装置に非接触の状態でワークが支持される。

【0008】

本開示では、コーナー通路の通路面積が、軸線方向通路側から径方向通路側に向かって徐々に小さくなっている。これにより、エアーの流れをスムーズにしつつ、エアーを加速させることができる。その結果、軸線方向通路への同一エアー供給圧に対する内側凹部に噴出するエアー流量を増加させつつ、内側凹部に噴出するエアーの流速を高めることができる。これにより、内側凹部とワークとの間の圧力をより低下させることができ、ワークのリフト力を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る非接触支持装置の底面図。

【図2】非接触支持装置の平面図。

【図3】図１の３－３線断面図。

【図4】図１の４－４線断面図。

【図5】サブボディの平面図。

【図6】サブボディの側面の部分拡大図。

【図7】図１の３―３線断面図のうち、コーナー通路付近の部分拡大図。

【図8】図１の３―３線断面図のうち、コーナー通路付近の部分拡大図。

【図9】図１の３―３線断面図のうち、コーナー通路及び径方向通路付近の部分拡大図。

【図10】比較例１に対する一実施形態のリフト力増加効果を示す計算結果。

【図11】比較例２に係るボディ断面の部分拡大図。

【図12】その他の実施形態に係るボディ断面の部分拡大図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示に係る非接触支持装置を具体化した一実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の非接触支持装置１０は、ベルヌーイタイプの非接触支持装置である。

【0011】

図１～図４に示すように、非接触支持装置１０は、メインボディ２０と、サブボディ４０とを備えている。以下、各ボディ２０，４０の中心軸線Ｋの延びる方向を軸線方向とし、中心軸線Ｋの中心から放射状に延びる方向であって軸線方向と直交する方向を径方向とし、中心軸線Ｋを中心として円周状に延びる方向を周方向としている。

【0012】

メインボディ２０及びサブボディ４０が組み合わせられることにより、気体供給装置（例えばポンプ）から供給された気体（例えば圧縮気体）の流通経路が、メインボディ２０及びサブボディ４０に形成される構造になっている。本実施形態において、気体は空気（エアー）である。

【0013】

メインボディ２０は、外形が扁平な円柱状をなしている。メインボディ２０において、非接触支持装置１０の軸線方向における第１端部（下端部）側の外周部には、ワーク支持部２１が形成されている。ワーク支持部２１は、平坦面２１ａを有しており、中心軸線Ｋを中心とした円環状をなしている。図３の２点鎖線は、ワーク支持部２１に対向するワークＷを示す。

【0014】

図３及び図４に示すように、メインボディ２０のうちワーク支持部２１よりも径方向における内側部分には、ワーク支持部２１に対して、非接触支持装置１０の軸線方向における第２端部（上端部）側に凹む内側凹部２２が形成されている。内側凹部２２は、中心軸線Ｋを中心とした円環状をなしている。メインボディ２０のうち径方向において内側凹部２２の内側に隣接する部分には、内側凹部２２に対して、軸線方向における上端部側に円柱状に凹む柱状凹部３０が形成されている。

【0015】

内側凹部２２には、平面部２３と、傾斜部２４とが形成されている。平面部２３は、径方向に延びる平坦面２３ａを有し、内側凹部２２と柱状凹部３０との角部（具体的には例えば、内側コーナー部３３）から、径方向外側に延びるとともに、中心軸線Ｋを中心とした円環状をなしている。傾斜部２４は、平面部２３とワーク支持部２１とを接続する部分である。傾斜部２４は、軸線方向において非接触支持装置１０の下端部側にいくほど径方向寸法が大きくなる傾斜面２４ａを有している。平面部２３の平坦面２３ａ、傾斜部２４の傾斜面２４ａ、及びワーク支持部２１のワークＷに対する対向面（平坦面２１ａ）は滑らかに連続している。

【0016】

図１～図６に示すように、サブボディ４０は、円板部４１、大径円柱部４２及び小径円柱部４３を備えている。円板部４１は、中心軸線Ｋを中心として径方向外側に延びる円板状をなしている。円板部４１の軸線方向寸法ｔ１は、ワーク支持部２１と平面部２３との軸線方向距離ｔ２よりも小さい。

【0017】

大径円柱部４２は、円板部４１の中央部から軸線方向に延びるとともに外形が円柱状をなしている。大径円柱部４２の径方向寸法は、円板部４１の径方向寸法よりも小さい。小径円柱部４３は、大径円柱部４２の中央部から軸線方向に延びるとともに外形が円柱状をなしている。小径円柱部４３の径方向寸法は、大径円柱部４２の径方向寸法よりも小さい。

【0018】

図３及び図５に示すように、大径円柱部４２の外周部には、軸線方向における小径円柱部４３側の端から軸線方向において円板部４１まで延びる軸線方向溝部４４が形成されている。円板部４１には、軸線方向溝部４４から円板部４１の径方向の端まで径方向に延びる径方向溝部４５が形成されている。図３及び図６に示すように、軸線方向溝部４４及び径方向溝部４５それぞれの内周面は、円弧状をなしている。軸線方向溝部４４及び径方向溝部４５は、周方向に等間隔に並んで複数（図中、１２個を例示）形成されている。

【0019】

図３及び図４に示すように、メインボディ２０のうち径方向において内側凹部２２の内側に隣接する部分には、中心軸線Ｋを中心として軸線方向に延びる柱状凹部３０が形成されている。柱状凹部３０は、内側凹部２２に対して、軸線方向においてメインボディ２０の上端部側に円柱状に凹む部分である。柱状凹部３０は、平坦面３１ａを有する底部３１と、中心軸線Ｋを中心として周方向に延びる内周面３２とを備えている。

【0020】

柱状凹部３０の底部３１の平坦面３１ａに小径円柱部４３の軸線方向端面が当接するとともに、大径円柱部４２の外周面４２ａが柱状凹部３０の内周面３２（第１内周面３２ａ）に当接している。柱状凹部３０の第１内周面３２ａ、小径円柱部４３の外周面４３ａ、及び大径円柱部４２で囲まれた空間が、中心軸線Ｋを中心として円環状をなす環状通路部５０とされている。

【0021】

図２に示すように、メインボディ２０の上端部には、軸線方向に延びて環状通路部５０まで貫通する供給孔６４が形成されている。供給孔６４には、図示しない気体供給装置からエアーが供給される。なお、メインボディ２０の上端部には、非接触支持装置１０の取付対象部に非接触支持装置１０を固定するための取付孔６５が形成されている。取付孔６５は、軸線方向に延びており、複数（図中、４つを例示）形成されている。取付対象部は、例えば、産業用ロボットのアームの先端部である。

【0022】

続いて、図１～図５を用いて、サブボディ４０をメインボディ２０に固定するための構成について説明する。サブボディ４０の径方向の中央部には、円板部４１、大径円柱部４２及び小径円柱部４３を軸線方向に貫通するボルト挿通孔６０が形成されている。サブボディ４０のうち、円板部４１側のボルト挿通孔６０の周縁部には、ボルト７０の頭部７１が当接する座面６１が形成されている。

【0023】

メインボディ２０の径方向の中央部には、ボルト７０の軸部７２の雄ねじがねじ込まれる雌ねじ孔６２が形成されている。

【0024】

小径円柱部４３の上端部側の端面には、円環状をなすシール溝部６３が形成されている。シール溝部６３は、端面においてボルト挿通孔６０の周縁部全周にわたって形成されている。シール溝部６３には、円環状のシール部材７３が配置されている。シール部材７３は、弾性材料（例えばゴム材料）により形成されており、例えばＯリングである。柱状凹部３０を構成する底部３１の平坦面３１ａは、シール部材７３が当接するシール面になっている。

【0025】

シール溝部６３にシール部材７３が配置された状態において、雌ねじ孔６２にボルト７０の軸部７２の雄ねじがねじ込まれている。これにより、メインボディ２０とサブボディ４０の底部３１との間をシールしつつ、メインボディ２０とサブボディ４０とが固定されている。シールにより、環状通路部５０からボルト挿通孔６０へとエアーが漏れる事態の発生を抑制できる。

【0026】

続いて、図７～図９を用いて、各ボディ２０，４０によって形成される気体通路について説明する。図７は、図１の３―３線断面図のうちコーナー通路８０付近の部分拡大図である。３－３線断面図は、中心軸線Ｋを通ってかつ軸線方向に延びる平面で非接触支持装置１０を切断した場合の図である。

【0027】

柱状凹部３０の内周面３２は、軸線方向に延びる第１内周面３２ａと、軸線方向において第１内周面３２ａに連続するとともに、第１内周面３２ａに対して径方向外側に傾斜する第２内周面３２ｂとを備えている。第２内周面３２ｂの径方向寸法は、軸線方向において非接触支持装置１０の下端部側にいくほど直線状に大きくなっている。

【0028】

各ボディ２０，４０により、軸線方向通路５１、コーナー通路８０及び径方向通路５２が形成されている。軸線方向通路５１は、軸線方向において環状通路部５０から非接触支持装置１０の下端部側に延びる通路である。径方向通路５２は、径方向外側に向かって延びて内側凹部２２に開口する通路である。コーナー通路８０は、軸線方向通路５１の下流側の端部と径方向通路５２の上流側の端部とを接続する通路である。各通路５１，８０，５２は、周方向に等間隔に並んで形成されている。

【0029】

第２内周面３２ｂと平面部２３の平坦面２３ａとは、内側コーナー部３３によって接続されている。内側コーナー部３３は、周方向に延びる円環状をなしている。内側コーナー部３３の内周面３３ａは、軸線方向通路５１の内周面（第２内周面３２ｂ）と径方向通路５２の内周面（平坦面２３ａ）とに滑らかに連続する曲面状をなしている。

【0030】

図７において、Ａ１は、柱状凹部３０の第２内周面３２ｂと、内側コーナー部３３の内周面３３ａとの境界線である第１境界線を示す。第１境界線Ａ１は周方向に延びている。Ｓ１は、第１境界線Ａ１に対する法線の集合からなる第１仮想面を示す。Ａ２は、内側コーナー部３３の内周面３３ａと、平面部２３の平坦面２３ａとの境界線である第２境界線を示す。第２境界線Ａ２は周方向に延びている。Ｓ２は、第２境界線Ａ２に対する法線の集合からなる第２仮想面を示す。

【0031】

サブボディ４０の軸線方向溝部４４と、メインボディ２０の柱状凹部３０及び平面部２３とによって形成された通路のうち、第１仮想面Ｓ１よりも環状通路部５０側の通路が軸線方向通路５１である。また、サブボディ４０の軸線方向溝部４４と、メインボディ２０の柱状凹部３０及び平面部２３とによって形成された通路のうち、第２仮想面Ｓ２よりも内側凹部２２側の通路が径方向通路５２である。

【0032】

サブボディ４０の軸線方向溝部４４と、メインボディ２０の柱状凹部３０及び平面部２３とによって形成された通路のうち、第１仮想面Ｓ１と第２仮想面Ｓ２とによって挟まれた通路がコーナー通路８０である。

【0033】

気体供給装置から供給孔６４に供給されたエアーは、環状通路部５０に流れ込む。環状通路部５０に流れ込んだエアーは、各軸線方向通路５１に流れ込む。軸線方向通路５１に流れ込んだエアーは、コーナー通路８０及び径方向通路５２を流れ、径方向通路５２から内側凹部２２に噴出する。エアーを噴出させた状態でワーク支持部２１をワークＷに近づけると、ワーク支持部２１とワークＷとの間に高速でエアーが流れる。これにより、ワーク支持部２１に非接触の状態でワークＷが支持される。

【0034】

ここで、図８に示すように、コーナー通路８０の通路面積が、軸線方向通路５１側から径方向通路５２側に向かって徐々に小さくなっている。これにより、エアーの流れをスムーズにしつつ、エアーを加速させることができる。その結果、軸線方向通路５１への同一エアー供給圧に対する内側凹部２２に噴出するエアー流量を増加させつつ、内側凹部２２に噴出するエアーの流速を高めることができる。これにより、内側凹部２２とワークＷとの間の圧力をより低下させることができ、ワークＷのリフト力を増加させることができる。換言すれば、同一リフト力を生成するためのエアー流量を低減できる。

【0035】

図７に示すように、内側コーナー部３３の内周面３３ａは、柱状凹部３０の第２内周面３２ｂと平面部２３の平坦面２３ａとに滑らかに連続する曲面状をなしている。つまり、内側コーナー部３３を形成する内周面３３ａは、軸線方向通路５１の内周面と径方向通路５２の内周面とに滑らかに連続する曲面状をなしている。これにより、エアーの流れをよりスムーズにしつつ、エアーをより加速させることができる。その結果、ワークＷのリフト力をより増加させることができる。

【0036】

なお、内側コーナー部３３の内周面３３ａは、Ｒ面取りされた形状ということもできる。図７に、平面部２３の平坦面２３ａを径方向内側に延長した仮想面Ｐ１と、第２内周面３２ｂの延びる方向に沿って第２内周面３２ｂを非接触支持装置１０の下端部側に延長した仮想面Ｐ２とを１点鎖線にて示す。柱状凹部３０と内側凹部２２との角部のうち、仮想面Ｐ１よりも径方向外側であって、仮想面Ｐ２よりも非接触支持装置１０の上端部側の一部分がＲ面取りされた形状にされることにより、内周面３３ａが曲面状とされている。

【0037】

図７，８に示すように、コーナー通路８０のうち外側コーナー部８１を形成する内周面８１ａは、軸線方向溝部４４を形成する周面と径方向溝部４５を形成する周面とに滑らかに連続する曲面状をなしている。つまり、外側コーナー部８１を形成する内周面８１ａは、軸線方向通路５１の内周面と径方向通路５２の内周面とに滑らかに連続する曲面状をなしている。これにより、内側コーナー部３３におけるエアーの流れをスムーズにでき、エアーをより加速させることができる。その結果、ワークＷのリフト力をより増加させることができる。これに対し、内側コーナー部３３に角があると、エアーの流れが悪くなって圧力が低下し、エアー流速が低下してしまう。

【0038】

ちなみに、内側コーナー部３３の内周面３３ａの曲率半径Ｒ２は、外側コーナー部８１の内周面８１ａの曲率半径Ｒ１以上であることが望ましい。これにより、例えば、通路面積を徐々に小さくする通路を実現しやすくなる。

【0039】

柱状凹部３０の底部３１の平坦面３１ａに小径円柱部４３の軸線方向端面が当接するとともに、大径円柱部４２の外周面４２ａが柱状凹部３０の第２内周面３２ｂに周方向にわたって当接している。また、円板部４１の端面が平面部２３の平坦面２３ａに周方向にわたって当接している。これにより、メインボディ２０に対してサブボディ４０を安定して支持できる。その結果、メインボディ２０に対するサブボディ４０のずれを抑制し、内部のエアー漏れ等の不具合の発生を抑制できる。これにより、軸線方向通路５１及び径方向通路５２が設計時に意図した通路として機能するようにできる。

【0040】

図９に示すように、径方向通路５２の開口端側は、開口端に行くほど通路面積が大きくなっている。これにより、コーナー通路８０から径方向通路５２の開口端までの経路において、徐々に通路面積を小さくした後、徐々に通路面積を大きくするラバールノズルを構成することができる。これにより、エアーの流速を高めることができ、リフト力を増加させることができる。

【0041】

本実施形態では、径方向溝部４５の開口端側が、開口端に行くほど溝深さ寸法が大きくなる傾斜部になっていることにより、開口端側の通路面積が徐々に大きくなっている。これにより、例えば、ボールエンドミルを用いた切削加工により径方向溝部４５を形成する作業工程において、ボールエンドミルを径方向に操作しながらボールエンドミルの軸線方向位置を調整するといった簡易な作業により、徐々に通路面積を大きくする通路を実現できる。その結果、非接触支持装置１０の製造時における作業負荷を削減できる。

【0042】

ちなみに、径方向溝部４５のうちコーナー通路８０側の底面に対する、上記開口端に行くほど溝深さ寸法が大きくなる傾斜部の底面の傾斜角度をθとする場合、例えば、「１０°≦θ≦４０°」又は「１５°≦θ≦２５°」であり、具体的には例えば「θ＝２０°」であればよい。

【0043】

コーナー通路８０の最大通路面積ＥＣは、径方向通路５２の最小通路面積ＥＲの３倍以上であることが望ましい。これにより、環状通路部５０から軸線方向通路５１へと流入するエアー流量を増加させつつ、通路面積を徐々に小さくしてエアーの流速を高めることにより、リフト力をより増加させることができる。例えば、「３×ＥＲ≦ＥＣ≦７×ＥＲ」、「３×ＥＲ≦ＥＣ≦６×ＥＲ」、「３×ＥＲ≦ＥＣ≦５×ＥＲ」又は「３×ＥＲ≦ＥＣ≦４×ＥＲ」に設定することができる。なお、径方向通路５２において、溝深さが最小値ＤＮ（ノズル径ＤＮともいう）となる部分が、径方向通路５２において最小通路面積となる部分である。

【0044】

径方向寸法が相対的に大きい大径円柱部４２により、ボルト７０をねじ込んだ場合における円板部４１の反りを抑制できる。その結果、径方向通路５２の開口端側の通路形状が、設計時に意図した形状から大きくずれる事態の発生を抑制できる。

【0045】

図９に示すように、平面部２３の平坦面２３ａは、径方向通路５２の開口端よりも径方向外側まで延びている。これにより、径方向通路５２の開口端から噴出したエアーが内側凹部２２の壁面に衝突しにくくなり、エアーの流速を高めることができる。その結果、リフト力を増加させることができる。

【0046】

ちなみに、例えば、平面部２３の平坦面２３ａのうち径方向通路５２の開口端よりも径方向外側部分の径方向寸法ＬＦは、径方向通路５２のうち通路面積が徐々に大きくなる傾斜部の径方向寸法ＬＮよりも大きいことが望ましい。

【0047】

また、例えば、傾斜部の径方向寸法ＬＮは、ノズル径ＤＮの５倍以上であることが望ましい。さらに、軸線方向通路５１の通路面積は、ノズル径ＤＮの３倍以上であることが望ましい。

【0048】

図１０に、軸線方向におけるワーク支持部２１及びワークＷの距離と、ワークＷに作用するリフト力との関係を示す計算結果を示す。図１０において、比較例１は、先の図９において「ＬＦ＝０」とした構成のことである。

【0049】

比較例１に対して本実施形態のリフト力が大きいのは、大きな負圧を発生する超音速領域が、内側凹部２２の径方向の広い範囲において分布しているためである。ＬＦ＞０の構成により、エアーが減速してからワークＷに衝突すると考えられる。

【0050】

これに対し、比較例１では、径方向通路５２の開口端から噴出した高速のエアーが十分減速することなくワークＷへ衝突する。その結果、ワークＷを非接触支持装置１０から引き離すようにエアーがワークＷに衝突してしまい、リフト力が減少すると考えられる。

【0051】

図１１に、比較例２の断面図を示す。比較例２は、上記特許文献１の特開２０２１－１３０１６２号公報の図３～図６等に記載された構成である。比較例２の非接触支持装置は、エアーが流入する環状通路部１５０、内側凹部１６０、平面部１６１、径方向通路１７０及び径方向溝部１７１を備えている。

【0052】

比較例２は、径方向通路１７０の通路面積が徐々に小さくなっておらず、コーナー部が曲面状になっていない。このため、エアーの流れをスムーズにできず、エアーを効果的に加速させることができない。その結果、リフト力を十分に得ることができない。

【0053】

＜その他の実施形態＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

【0054】

・軸線方向溝部４４及び径方向溝部４５それぞれの底部は、円弧状をなすものに限らず、例えば、矩形状又はＶ字状をなすものであってもよい。

【0055】

・径方向溝部４５の開口端側が、開口端に行くほど径方向寸法が大きくなっていることにより、径方向溝部４５の開口端側の通路面積が徐々に大きくなっていてもよい。

【0056】

・コーナー通路の通路面積が、軸線方向通路側から径方向通路側に向かって徐々に小さくなっている構成であれば、コーナー通路の内側コーナー部は、曲面状をなすものに限らず、例えば図１２に示す構成であってもよい。図１２に示す構成において、柱状凹部３０の第２内周面３２ｂと、平面部２３の平坦面２３ａとは、内側コーナー部１３３によって接続されている。内側コーナー部１３３の内周面１３３ａは直線状に延びている。

【0057】

また、コーナー通路の外側コーナー部も、曲面状をなすものに限らず、例えば図１２に示す構成であってもよい。図１２に示す構成において、軸線方向溝部４４の底部と、径方向溝部４５の底部とは、外側コーナー部１８１によって接続されている。外側コーナー部１８１の内周面１８１ａは直線状に延びている。内周面１８１ａは、軸線方向溝部４４及び径方向溝部４５と同様に円弧状をなしている。

【0058】

図１２において、Ｂ１は、柱状凹部３０の第２内周面３２ｂと、内側コーナー部１３３の内周面１３３ａとの境界線である第１境界線を示す。Ｃ１は、軸線方向溝部４４の底部と、内周面１８１ａの底部との境界点である第１境界点を示す。ＳＡ１は、第１境界線Ｂ１及び第１境界点Ｃ１を通る第１仮想面を示す。Ｂ２は、内側コーナー部１３３の内周面１３３ａと、平面部２３の平坦面２３ａとの境界線である第２境界線を示す。Ｃ２は、径方向溝部４５の底部と、内周面１８１ａの底部との境界点である第２境界点を示す。ＳＡ２は、第２境界線Ａ２を通ってかつ軸線方向に延びる第２仮想面を示す。第１仮想面ＳＡ１と第２仮想面ＳＡ２とによって挟まれた通路がコーナー通路１８０である。なお、図１２において、内周面１３３ａに対する法線も２点鎖線で示している。

【0059】

内周面１８１ａにおいて、第１境界点Ｃ１から第２境界点Ｃ２までの間に位置する境界点を対象境界点とする。対象境界点を第１境界点Ｃ１から第２境界点Ｃ２に移動させるにつれて、第１境界線Ｂ１と対象境界点との距離が徐々に小さくなる。つまり、コーナー通路１８０のうち、第１境界線Ｂ１及び第２境界点Ｃ２を通る仮想面と、第１仮想面ＳＡ１とで囲まれる通路において、径方向通路５２側にいくほど通路面積が徐々に小さくなる。

【0060】

・非接触支持装置を３Ｄプリンタで製造する場合、メインボディ及びサブボディといった２つのボディ部材で非接触支持装置が構成されることに限らず、１つのボディ部材で非接触支持装置が構成されていてもよい。

【0061】

・非接触支持装置に供給される気体は、エアーに限らず、例えば窒素であってもよい。

【符号の説明】

【0062】

１０…非接触支持装置、２０…メインボディ、２１…ワーク支持部、４０…サブボディ、５１…軸線方向通路、５２…径方向通路、８０…コーナー通路。

【要約】

【課題】ワークのリフト力を増加させることができる非接触支持装置を提供する。
【解決手段】非接触支持装置１０は、メインボディ２０及びサブボディ４０を備えている。メインボディ２０の軸線方向における第１端部には、環状をなすワーク支持部２１が形成されている。メインボディ２０のうちワーク支持部２１よりも径方向内側部分には、軸線方向における第２端部側に凹む内側凹部２２が形成されている。各ボディ２０，４０には、気体が供給される軸線方向通路５１と、径方向外側に向かって延びて内側凹部２２に開口する径方向通路５２と、軸線方向通路５１の下流側の端部と径方向通路５２の上流側の端部とを接続するコーナー通路８０とが形成されている。コーナー通路８０の通路面積は、軸線方向通路５１側から径方向通路５２側に向かって徐々に小さくなっている。
【選択図】 図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】