(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧を発生させる負圧発生装置と、
前記負圧発生装置で発生された負圧を変化させるために、前記負圧発生装置に気体を供給するように該負圧発生装置に接続されている気体供給源と、
前記負圧発生装置と前記気体供給源との間に接続されており、前記負圧発生装置に供給される気体の流量を変化させる流量コントローラと、
前記負圧発生装置で発生された負圧を測定するように設けられた圧力センサと、
前記負圧発生装置に現に供給される気体の流量を検出するように設けられた流量センサと、
前記圧力センサにより検出された圧力値Ｐと、予め記憶されている目標負圧Ｐ０の値とを比較し、検出された圧力値Ｐが目標負圧Ｐ０と異なる場合に、予め求められた負圧と気体流量との関係とに基づき、目標負圧Ｐ０に応じた目標気体流量Ｆ０を演算する第１の制御装置と、
前記流量センサにより検出された現に前記負圧発生装置に供給されている気体流量Ｆと、前記第１の制御装置により求められ目標気体流量Ｆ０とを対比し、Ｆ０がＦと異なっている場合に、前記流量コントローラにより設定される気体流量をＦ＝Ｆ０となるように変更する第２の制御装置とを備える、真空圧制御装置。
【請求項２】
前記流量センサが、前記流量コントローラに一体に設けられている、請求項１に記載の真空圧制御装置。
【請求項３】
負圧発生装置で発生される負圧を制御するための真空圧制御方法であって、
負圧発生装置で発生された負圧を検出するステップと、
検出された前記負圧の圧力値Ｐと、予め記憶されている目標負圧Ｐ０の値とを対比し、検出された圧力値Ｐと、目標負圧Ｐ０とが異なる場合に、予め求められた負圧と負圧発生装置に接続されている流量コントローラによる供給気体流量との関係とに基づき目標気体流量Ｆ０を演算するステップと、
前記目標気体流量Ｆ０となるように流量コントローラによる気体流量を設定するステップと、
前記負圧発生装置に現に供給されている気体流量Ｆを検出するステップと、
前記目標気体流量Ｆ０と、前記流量センサにより検出された現に供給される気体流量Ｆとを対比し、Ｆ＝Ｆ０となるように流量コントローラによる気体流量を変更するステップとを備える、真空圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば部品を吸着する吸着ヘッドに負圧を与えるのに用いられる真空圧制御装置及び該真空圧制御装置を用いた真空圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品などの様々な部品や部材を吸着保持したりする用途に真空吸引装置が用いられている。特に、吸引されるワークが小型であったり、損傷を受けやすい構造の場合には、真空吸引装置により発生される吸着圧力すなわち負圧を高精度に制御することが求められている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、図５に示す真空チャック装置が従来技術として開示されている。図５に示すように、真空チャック装置１０１は、真空源１０２を有する。真空源１０２に流路１０３を介して吸着用パッド１０４が接続されている。吸着用パッド１０４に、吸引孔１０４ａが形成されている。吸引孔１０４ａが、流路１０３に接続されている。吸引孔１０４ａの流路１０３が接続されている側とは反対側において、ワークＷが吸着用パッド１０４により吸着される。流路１０３に、圧力センサである真空センサ１０５が接続されている。真空センサ１０５で測定された負圧の値に応じて、真空源１０２による真空度すなわち負圧の大きさを調整している。
【０００４】
他方、特許文献１には、図６に示す真空チャック装置１１１も開示されている。真空チャック装置１１１では、流路１０３の負圧を検出するための真空センサ１０５が設けられている。加えて、流量センサ１１２が流路１０３に設けられている。また、異なる負圧を発生させるために、第１，第２の圧力ゲージ１１３，１１４が流路１０３の途中において並列に接続されている。第１の圧力ゲージ１１３と第２の圧力ゲージ１１４とを切り換えるために、電磁弁１１５が設けられている。真空チャック装置１１１では、制御装置１１６が、真空センサ１０５、流量センサ１１２及び電磁弁１１５及び真空源１０２に接続されている。
【０００５】
ここでは、真空センサ１０５より検出される負圧が所定のしきい値を超え、かつ流量センサ１１２により検出された気体流量が所定のしきい値流量を下回るときに、負圧を低めるように制御装置１１６により制御が行われている。すなわち、ワークＷの破壊や損傷を招かない適度の負圧が与えられるように、制御装置１１６により負圧の大きさが制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１３０６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の真空チャック装置１０１では、真空センサ１０５で検出された負圧が目標とする負圧となるように、真空源１０２から供給される負圧を制御していた。しかしながら、特許文献１では詳細には記載されていないが、真空源１０２で発生される真空圧は必ずしも安定しないという問題があった。一般に、負圧を発生させるには、真空ポンプなどの真空吸引装置の後段に空気等の気体を導入して所定の負圧とする負圧発生装置が接続されている。ところが、環境変化や、空気を導入するための絞り弁などの性能が不十分であるため、負圧発生装置への気体供給量を高精度に制御することは困難であった。
【０００８】
なお、図６に示した真空チャック装置１１１では、真空源１０２から供給される負圧を制御するに際し、真空センサ１０５だけでなく流量センサ１１２も用いられている。もっとも、流量センサ１１２は、前述したように、吸着用パッド１０４に供給される負圧が大きくならないように、すなわち負圧の大きさが一定度以下となるように制御を行うために設けられているものである。従って、真空チャック装置１１１においても、負圧を発生させる真空源１０２から供給される負圧を安定にすることはできなかった。
【０００９】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、負圧発生装置により発生される負圧を目標とする負圧に高精度に制御することを可能とする真空圧制御装置及び真空圧制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る真空圧制御装置は、負圧を発生させる負圧発生装置と、前記負圧発生装置で発生される負圧を変化させるために、該負圧発生装置に気体を供給するように負圧発生装置に接続されている気体供給源とを備える。また、上記負圧発生装置と気体供給源との間には、流量コントローラが接続されている。流量コントローラは、負圧発生装置に供給される気体の流量を変化させる。また、本発明に係る真空圧制御装置は、負圧発生装置で発生された負圧を測定するように設けられた圧力センサと、負圧発生装置に現に供給される気体流量Ｆを検出するように設けられた流量センサとを備える。さらに、第１及び第２の制御装置が備えられている。上記第１の制御装置は、前記圧力センサにより検出された圧力値Ｐと、目標負圧Ｐ０とを対比し、異なる場合には、予め求められた負圧と上記気体流量との関係とに基づき目標負圧Ｐ０に応じた目標気体流量Ｆ０を演算する。また、上記第２の制御装置は、上記流量センサにより検出されている、現に負圧発生装置に供給される気体流量Ｆと、前記目標気体流量Ｆ０とを対比し、Ｆ＝Ｆ０となるように流量コントローラで設定される気体流量を変化させる。
【００１１】
本発明に係る真空圧制御装置のある特定の局面では、上記流量センサが上記流量コントローラと一体化されている。従って、流量コントローラにより設定される気体流量をより高精度に制御することができる。また、部品点数の低減を図ることができる。
【００１２】
本発明に係る真空圧制御方法は、負圧発生装置で発生される負圧を制御するための真空圧制御方法であって、負圧発生装置で発生された負圧を検出するステップと、検出された前記負圧の圧力値Ｐと、予め記憶されている目標負圧Ｐ０の値とを対比し、検出された圧力値Ｐと、目標負圧Ｐ０とが異なる場合に、予め求められた負圧と負圧発生装置に接続されている流量コントローラによる供給気体流量との関係とに基づき目標気体流量Ｆ０を演算するステップと、前記目標気体流量Ｆ０となるように流量コントローラによる気体流量を設定するステップと、前記負圧発生装置に現に供給されている気体流量Ｆを検出するステップと、前記目標気体流量Ｆ０と、前記流量センサにより検出された現に供給される気体流量Ｆとを対比し、Ｆ＝Ｆ０となるように流量コントローラによる気体流量を変更するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る真空圧制御装置及び真空圧制御方法によれば、前記圧力センサで検出されており、かつ負圧発生装置で発生されている圧力値だけでなく、負圧発生装置に現に供給されている気体流量Ｆに基づき、負圧発生装置に供給されるべき気体流量が制御されるため、負圧発生装置において発生される負圧の値すなわち真空度の大きさを高精度に制御することができる。従って、負圧発生装置に接続される吸着用パッドなどの負圧を利用した装置に、目標とする大きさの負圧を確実に与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る真空圧制御装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態で用いられる負圧発生装置の概略構成図である。
【図３】流量センサが一体化されたコントローラの一例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の一実施形態の真空圧制御方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】従来の真空チャック装置の一例を示す概略構成図である。
【図６】従来の真空チャック装置の他の例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に係る真空圧制御装置の概略構成図である。
【００１７】
真空圧制御装置１は、負圧発生装置２を有する。負圧発生装置２は、流路６を介して気体供給源８に接続されている。気体供給源８は、コンプレッサなどの圧縮空気を供給する適宜の圧縮気体供給装置により構成される。また、流路６の途中には、流量コントローラ９が接続されている。流量コントローラ９は、気体供給源８から供給される圧縮空気の流量を変化させる。
【００１８】
負圧発生装置２の構造を、図２の概略構成図を参照して説明する。負圧発生装置２は、圧縮空気を利用して負圧を発生させるエジェクタ方式の負圧発生装置である。図２に示すように、負圧発生装置２は、圧縮空気が供給される供給口２ａを有する。供給口２ａが、図１に示した流路６に接続されている。負圧発生装置２内には、ノズル３が設けられている。ノズル３が、供給口２ａに接続されている。従って、先端の径が小さくされているノズル３に、上記圧縮空気が供給される。ノズル３の先端は、負圧発生装置２内に設けられた拡散室２ｄに位置している。ノズル３で絞られた圧縮空気流が拡散室２ｄに放出され、拡散室２ｄで膨張する。拡散室２ｄには、流路２ｅ及びディフューザ２ｆが接続されている。ディフューザ２ｆは、ノズル３の前方に位置しており、排気口２ｃに接続されている。他方、流路２ｅは先端が拡散室２ｄに接続されており、他端がポート２ｂに接続されている。ポート２ｂには、図１の流路７が接続されている。
【００１９】
拡散室で膨張した圧縮空気が高速でディフューザ２ｆに流入する。この高速の空気流により、拡散室２ｄの圧力が低下し、負圧が発生する。この負圧が、流路７に与えられる。すなわち、流路７が、負圧に維持される。
【００２０】
図１に戻り、流路６の途中には、流量コントローラ９が設けられている。流量コントローラ９は、例えば絞り弁などの適宜の気体流量可変装置により形成することができる。流量コントローラ９により、気体供給源８から供給される気体の流路６への流量を調節することができる。それによって、負圧発生装置２に供給される圧縮空気などの気体流量を変化させることができる。上記気体流量を変化させることにより、負圧発生装置２で発生される負圧の値を調整することができる。
【００２１】
他方、本実施形態では、負圧発生装置２で発生される負圧を検出するために、より具体的には、流路７における圧力を検出するために、圧力センサ１０が設けられている。圧力センサ１０は、例えば差圧式などの適宜の圧力検出装置により構成することができる。
【００２２】
また、負圧発生装置２に供給される上記気体流量を検出するために、流量センサ１１が設けられている。流量センサ１１は、流路６を流れる気体の流量すなわち負圧発生装置２に供給される気体流量を検出する。流量センサ１１は、例えば、熱線式などの適宜の気体流量検出装置により構成することができる。
【００２３】
真空圧制御装置１は、第１の制御装置１３と、第２の制御装置１４とを有する。第１の制御装置１３は、圧力センサ１０に接続されている。第１の制御装置１３に、圧力センサ１０で検出された圧力値が与えられる。
【００２４】
また、第１の制御装置１３においては、予め負圧発生装置２で発生させる目標負圧Ｐが、外部入力手段（図示せず）から入力され、記憶されている。また、第１の制御装置１３には、予め設定されている負圧発生装置２における発生された負圧と、負圧発生装置２に供給される気体流量との関係式が記憶されている。第１の制御装置１３は、圧力センサ１０で検出された圧力値が目標負圧と異なっているときには、上記関係式に基づき、目標とする負圧に応じた目標気体流量Ｆを演算する。
【００２５】
第２の制御装置１４は、第１の制御装置１３に接続されている。第１の制御装置１３で演算された上記目標気体流量Ｆが第２の制御装置１４に与えられる。
【００２６】
また、第２の制御装置１４には、流量センサ１１が接続されている。流量センサ１１で測定された気体流量、すなわち負圧発生装置２に現に供給されている気体流量Ｆが第２の制御装置１４に与えられる。
【００２７】
第２の制御装置１４は、流量コントローラ９に接続されている。第２の制御装置１４は、流量コントローラ９で設定される気体流量を制御する。好ましくは、図３の実線Ａで示すように、流量センサ１１は、流量コントローラ９と一体化されている。
【００２８】
流量センサ１１が流量コントローラ９に一体化されている構造では、流量コントローラ９により設定されている現に送り出されている気体流量を高精度に検出、制御することができる。加えて、部品点数を低減することができる。もっとも、流量センサ１１が流量コントローラ９と一体化されている必要は必ずしもない。すなわち、負圧発生装置２に現に供給される気体流量を測定し得る限り、流量センサ１１は、流量コントローラ９と別体で構成されていてもよい。
【００２９】
また、上記流量センサ１１及び流量コントローラ９と、第２の制御装置１４とが一体化されていてもよい。
【００３０】
なお、本実施形態の真空圧制御装置１は、流路７に接続された吸着用パッド１５に負圧を与え、Ｗを吸着保持するために用いられる。吸着用パッド１５については、従来の真空吸引によりワークＷを吸着し得る適宜の構造を用いることができる。
【００３１】
次に、本発明の一実施形態に係る真空圧制御方法を図４のフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
まず、初期状態から、気体供給源８から気体を供給し、負圧発生装置２で負圧を発生させる。この発生された負圧を、ステップＳ５１において、圧力センサ１０により検出する。圧力センサ１０で検出された圧力値が、第１の制御装置１３に与えられる。圧力値を予め入力されていた目標負圧と比較する。ステップＳ５２において、第１の制御装置は、測定された圧力値が目標負圧Ｐ０と対比し、等しいか否かを判断する。圧力値Ｐが目標負圧Ｐ０と等しい場合には、制御を終了する。
【００３３】
ＰがＰ０と異なる場合には、ステップＳ５３において、上記関係式に基づき、目標負圧となる目標気体流量Ｆ０を演算する。
【００３４】
次に、ステップＳ５４において、第１の制御装置１３において演算された目標気体流量Ｆ０が第２の制御装置１４に与えられ、第２の制御装置１４は、目標気体流量Ｆ０となるように流量コントローラ９を制御する。すなわち、流量コントローラ９における流量を目標気体流量Ｆ０となるように変化させる。
【００３５】
さらに、ステップＳ５５において、流量センサ１１において、負圧発生装置２に現に供給されている気体流量Ｆが検出される。
【００３６】
ステップＳ５６において、第２の制御装置１４は、流量センサ１１から与えられた現に供給されている気体の気体流量Ｆと、上記目標気体流量Ｆ０とを比較する。そして、Ｆ＝Ｆ０である場合には、目標気体流量Ｆ０が実現されているため、制御を終了する。この場合には、目標気体流量Ｆ０が実現されているので、負圧発生装置において目標負圧Ｐ０が確実に設定され、流路７の負圧、ひいては流路７に接続されている吸着用パッド１５における吸着力を目標とする圧力とすることができる。従って、ワークＷを吸着用パッド１５により確実に吸着し、保持することができる。
【００３７】
他方、ステップＳ５６において、ＦがＦ０と等しくない場合には、ステップＳ５７において、第２の制御装置１４は、気体流量を変更する。この気体流量の変更は、ＦがＦ０となるように流量コントローラ９において気体流量が変更される。しかる後、ステップＳ５１に戻り、再度ステップＳ５３、Ｓ５４、Ｓ５５及びＳ５６の各工程が繰り返される。従って、本実施形態の真空圧制御方法によれば、負圧発生装置２に供給される気体流量を、確実に目標気体流量Ｆ０とすることができる。よって、負圧発生装置２で発生される負圧を確実に目標負圧Ｐ０とすることができる。
【００３８】
従来の真空チャック装置１０１，１１１では、本発明の真空圧制御装置における負圧発生装置２までの部分に相当する真空源１０２自体の発生負圧については何ら検討されていなかった。前述したように、実際には、発生される負圧は、環境変化や負圧発生装置に用いられている絞り源などの性能により影響を受けるため、ばらつきがちであった。従って、従来の真空チャック装置１０１，１１１では、最終的な吸着パッドに与えられる負圧を一定にすることが困難であった。
【００３９】
これに対して、本実施形態の真空圧制御装置１及び真空圧制御方法によれば、負圧発生装置２で設定される負圧を確実に目標とする圧力値とすることができる。よって、環境の変化に係わらず、また流量コントローラ９や負圧発生装置２を構成する部材の性能ばらつきの如何に係わらず、吸着用パッド１５に目標とする負圧を確実に与えることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…真空圧制御装置
２…負圧発生装置
２ａ…供給口
２ｂ…ポート
２ｃ…排気口
２ｄ…拡散室
２ｅ…流路
２ｆ…ディフューザ
３…ノズル
６…流路
７…流路
８…気体供給源
９…流量コントローラ
１０…圧力センサ
１１…流量センサ
１３…第１の制御装置
１４…第２の制御装置
１５…吸着用パッド
【図１】
0005493933.tif 000002
【図２】
0005493933.tif 000003
【図３】
0005493933.tif 000004
【図４】
0005493933.tif 000005
【図５】
0005493933.tif 000006
【図６】
0005493933.tif 000007