
Bernoulli Chuck for Non-Contact Handling in Industrial Automation
ベルヌ-イチャック
ベルヌーイチャックとは、圧縮空気を高速で噴射し、ベルヌーイの定理による圧力低下を利用してワークを非接触または微小接触状態で浮上・保持する搬送用チャックです。
一般的な真空パッドのように吸着面を密着させる方式ではなく、空気の流れによる負圧効果とエアクッションによってワークを支えるのが特長です。
半導体ウェハ、ガラス基板、フィルム、薄板金など、傷やパーティクル付着を嫌うワークに適しています。
■動作原理(ベルヌーイ効果)
ベルヌーイチャックは、ノズルから高速噴射された空気がワーク表面に沿って流れることで局所的に圧力が低下し、周囲の大気圧との差でワークが引き寄せられる原理を利用します。
同時に、薄い空気層が形成されるため、
・ワークとの直接接触が最小限
・摩擦
・傷発生リスクの低減
・粉塵付着の抑制
が可能になります。
■真空パッドとの違い
・ベルヌーイチャック → 非接触保持、薄物・精密材向き
・真空パッド → 密着吸着、汎用搬送向き
真空パッドは気密性が必要ですが、ベルヌーイチャックは完全密閉でなくても保持が可能です。
特に多孔質材や微細加工面では有効な選択肢となります。
■ベルヌーイチャックのメリット
・ワーク表面を傷つけにくい
・パーティクル発生を抑制
・薄物の変形リスク低減
・高速搬送に対応
・接触痕が残りにくい
半導体・液晶・医療部材など、高付加価値製品の工程で多く採用されています。
■設計時の重要ポイント(プロ視点)
ベルヌーイチャック選定では、以下を検討します。
・ワーク重量
・ワーク剛性(反りやすさ)
・表面粗さ・供給エア圧
・エア消費量
・保持安定性
空気噴射を常時行うため、エア消費量とエネルギー効率の検討が不可欠です。
また、垂直搬送や急加速工程では、保持力計算と安全率確保が重要になります。
■ロボットシステムでの活用
ロボット搬送においてベルヌーイチャックは、
・高精度位置決め
・精密部品の非接触搬送
・クリーンルーム対応
といった用途で有効です。
真空監視とは異なる保持確認方法が必要なため、センサー設計との組み合わせが重要になります。
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