(57)【要約】【課題】ロッドの応答性を向上し、ロッドに加えられる荷重を高精度に設定し得るようにする。【解決手段】アクチュエータ本体１１に往復動自在となったピストンには、先端に吸着ビット１９を有する作動ロッド１２が設けられている。アクチュエータ本体１１には調圧ブロック２１が固定されており、この調圧ブロック２１には空気が流入する入力ポート２６と、前進用流体室１４に連通する出力ポート２７と、空気を排出する排出ポート２８とが形成されている。供給側電磁弁３１は、出力ポート２７と入力ポート２６とを連通させる開口部を開閉する供給側弁体を有し、排出側電磁弁３２は出力ポート２７と排出ポート２８とを連通させる開口部を開閉する排出側弁体を有している。コントローラ５３は圧力センサ５１からの検出信号に基づいてそれぞれの電磁弁３１，３２に制御信号を送る。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動部材に荷重を加える作動ロッドを軸方向に往復動自在に収容し、前記作動ロッドを前進方向に加圧する前進用流体室と後退方向に加圧する後退用流体室とが形成されたアクチュエータ本体と、
前記アクチュエータ本体に取り付けられ、流体が流入する入力ポート、前記前進用流体室または前記後退用流体室の少なくともいずれか一方の流体室に連通する出力ポート、および流体を排出する排出ポートが形成された調圧ブロックと、
前記調圧ブロックに設けられ、前記出力ポートと前記入力ポートとを連通させる開口部を開閉する供給側弁体を作動する供給側電磁弁と、
前記調圧ブロックに設けられ、前記出力ポートと前記排出ポートとを連通させる開口部を開閉する排出側弁体を作動する排出側電磁弁と、
前記出力ポートの圧力を検出する圧力センサからの検出信号に基づいて前記供給側電磁弁と前記排出側電磁弁とに制御信号を送る制御手段とを有することを特徴とする流体圧アクチュエータの駆動制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の流体圧アクチュエータの駆動制御装置において、前記作動ロッドの先端に部品を吸着保持する吸着ビットを設け、前記吸着ビットに負圧空気を供給する真空流路を前記作動ロッドに形成したことを特徴とする流体圧アクチュエータの駆動制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の流体圧アクチュエータの駆動制御装置において、前記アクチュエータ本体は前記作動ロッドを軸方向に往復動自在に支持する流体軸受を有し、前記入力ポートに供給された流体を前記流体軸受に案内する流路を前記調圧ブロックに形成したことを特徴とする流体圧アクチュエータの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気圧などの流体によって往復動する作動ロッドに加えられる荷重を調整するようにした流体圧アクチュエータの駆動制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
部品を被搭載部材にまで搬送して被搭載部材に取り付けるための部品搭載装置は、上下動するロッドが設けられた搬送部材ないし搬送ヘッドを有し、ロッドの先端には部品を保持する保持具が設けられている。たとえば、半導体チップなどの電子部品を実装基板やテストボードに搭載するためのチップマウンタにあっては、水平方向に移動自在となった搬送ヘッドに、先端に電子部品を保持するための保持具を有するロッドが上下動自在に装着されている。このような部品搭載装置にあっては、部品収容部に収容された電子部品をロッド先端の保持具によって保持し、ロッドを上昇移動させた後に、実装基板にまで搬送して所定の位置に搭載するようにしている。
【０００３】
電子部品を保持する保持具としては、真空によって電子部品を吸着保持する吸着ビットや、空気圧シリンダまたは電動モータを駆動源として電子部品をフィンガーやアームによって把持するようにした開閉式のものなどがある。いずれのタイプにあっても、実装基板などの被搭載部材に対して押し付け力を加えて部品を搭載する場合があり、その場合には部品の種類によって押し付け力を相違させている。また、保持された部品を上昇移動させる際には、部品の荷重に応じて上昇力を相違させたり、作動速度に応じて上昇速度を変化させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
保持具が設けられたロッドを空気圧シリンダなどの流体圧アクチュエータによって上下動するようにした部品搭載装置にあっては、ロッドを上下動するための空気圧シリンダに供給する圧縮空気の圧力を高精度に調整する必要がある。しかも、チップマウンタなどの部品搭載装置にあっては、部品搭載作業効率の向上を図るために、迅速にロッドを上下動する必要がある。しかし、空気圧シリンダに供給される空気は圧縮性があることから、圧力調整器と空気圧シリンダとが離れていると、圧力調整器の出力ポートから流出した圧縮空気が減衰して空気圧シリンダに供給されることになるとともに、圧力調整器と空気圧シリンダとの間に応答遅れが発生してしまうことになる。
【０００５】
本発明の目的は、流体圧アクチュエータにより駆動されるロッドの応答性を向上することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、ロッドに加えられる荷重を高精度に設定し得るようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体圧圧アクチュエータの駆動制御装置は、被駆動部材に荷重を加える作動ロッドを軸方向に往復動自在に収容し、前記作動ロッドを前進方向に加圧する前進用流体室と後退方向に加圧する後退用流体室とが形成されたアクチュエータ本体と、前記アクチュエータ本体に取り付けられ、流体が流入する入力ポート、前記前進用流体室または前記後退用流体室の少なくともいずれか一方の流体室に連通する出力ポート、および流体を排出する排出ポートが形成された調圧ブロックと、前記調圧ブロックに設けられ、前記出力ポートと前記入力ポートとを連通させる開口部を開閉する供給側弁体を作動する供給側電磁弁と、前記調圧ブロックに設けられ、前記出力ポートと前記排出ポートとを連通させる開口部を開閉する排出側弁体を作動する排出側電磁弁と、前記出力ポートの圧力を検出する圧力センサからの検出信号に基づいて前記供給側電磁弁と前記排出側電磁弁とに制御信号を送る制御手段とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の流体圧アクチュエータの駆動制御装置は、前記作動ロッドの先端に部品を吸着保持する吸着ビットを設け、前記吸着ビットに負圧空気を供給する真空流路を前記作動ロッドに形成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の流体圧アクチュエータの駆動制御装置は、前記アクチュエータ本体は前記作動ロッドを軸方向に往復動自在に支持する流体軸受を有し、前記入力ポートに供給された流体を前記流体軸受に案内する流路を前記調圧ブロックに形成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である流体圧アクチュエータの駆動制御装置を示す断面図であり、図２は図１に示された圧力調整器と流体圧アクチュエータを示す平面図であり、図３は図２の斜視図であり、図４は図２における４−４線に沿う流体圧アクチュエータの断面図であり、図５は図２における５−５線に沿う方向の調圧ブロックの断面図であり、図６は図５における６−６線に沿う方向の調圧ブロックの断面図である。
【００１１】
図１に示す取付ベース１０は図示しない移動部材により水平方向に移動自在となっており、この取付ベース１０には外形がほぼ直方体形状となったアクチュエータ本体１１が上下方向を向いて固定され、このアクチュエータ本体１１は２つのブロック１１ａ，１１ｂを締結することにより形成されている。このアクチュエータ本体１１には作動ロッド１２がアクチュエータ本体１１を貫通して上下方向に往復動自在に収容されており、作動ロッド１２の両端部はアクチュエータ本体１１の端面から外部に突出している。作動ロッド１２にはこれと一体にピストン１３が設けられており、アクチュエータ本体１１内にはピストン１３の両側に位置させて作動ロッド１２を下方つまり前進方向に加圧するための前進用流体室１４と、作動ロッド１２を上方つまり後退方向に加圧するための後退用流体室１５とが形成されている。
【００１２】
アクチュエータ本体１１と作動ロッド１２とを有する流体圧アクチュエータとしては、ピストン１３を備えたタイプ以外に、ダイヤフラムやベローズを備えたタイプを使用することができ、ダイヤフラムやベローズを備えたタイプにおいてもこれらの部材によってアクチュエータ本体内には前進用と後退用の流体室が区画形成される。
【００１３】
作動ロッド１２の内部には真空流路１６が軸方向に貫通して形成され、この真空流路１６は真空ホース１７を介して真空源１８に接続されるようになっている。一方、作動ロッド１２の下端部は小径部となっており、この部分はワークである電子部品Ｗを真空吸着する吸着ビット１９となっている。したがって、吸着ビット１９により部品収容部に収容された電子部品Ｗを吸着し、作動ロッド１２を上昇移動させた状態のもとで、取付ベース１０を移動部材によって移動させ、電子部品Ｗを実装基板などの被搭載部材にまで搬送することにより、電子部品Ｗを実装基板に押し付けて搭載することができる。ワークを保持する保持具としては、図１に示す吸着ビット１９以外に、圧縮空気や真空によって開閉作動するフィンガーやハンドを用いるようにしても良い。
【００１４】
作動ロッド１２およびピストン１３を円滑に往復動させるために、アクチュエータ本体１１には多孔質の樹脂や金属やカーボンなどからなる流体軸受として空気軸受つまりエアベアリング２０ａ，２０ｂが組み込まれ、エアベアリング２０ａ，２０ｂの内周面に形成される空気層を介して作動ロッド１２とピストン１３は支持され、作動ロッド１２には大きな摺動抵抗が加わることなく、円滑に往復動することになる。
【００１５】
アクチュエータ本体１１には、図３に示されるように、直方体形状の調圧ブロック２１がボルト２２により固定されており、調圧ブロック２１とアクチュエータ本体１１は貫通孔２３に取り付けられる図示しないボルトにより図１に示した取付ベース１０に固定されるようになっている。この調圧ブロック２１により作動ロッド１２に対して供給される圧力を調整するための圧力調整器が形成されている。
【００１６】
図３〜図６に示すように、調圧ブロック２１には空気圧源２４に給気流路２５ａを介して接続される入力ポート２６が形成され、入力ポート２６に供給された空気の圧力を調圧してアクチュエータ本体１１内の前進用流体室１４に連通する出力ポート２７と、外部に空気を排出する排出ポート２８とがそれぞれ調圧ブロック２１に形成されている。排出ポート２８には外部に空気が排出される際の排気音の発生を防止し、異物が内部に入り込むのを防止するためにフィルタを組み込むようにしても良い。さらに、調圧ブロック２１には後退用流体室１５に連通する給排ポート３０が形成されており、この給排ポート３０から供給される圧縮空気により作動ロッド１２を後退移動させることができる。給排ポート３０は給気流路２５ｂを介して空気圧源２４に接続されているが、給排ポート３０に供給される空気の圧力を調整することにより、作動ロッド１２の自重を相殺する方向の圧力を常に後退用流体室１５に加えるようにしても良い。なお、符号２９は入力ポート２６と給排ポート３０に対する圧縮空気の供給を制御するための流路切換弁である。
【００１７】
調圧ブロック２１には、図３に示すように、供給側電磁弁３１と排出側電磁弁３２とが取り付けられている。図７は供給側電磁弁３１の内部構造を示す断面図であり、排出側電磁弁３２もほぼ同様の構造となっている。
【００１８】
供給側電磁弁３１は、図７に示すように、コイル３３が巻き付けられたボビン３４を有し、このボビン３４には固定鉄心３５と可動鉄心３６とが設けられ、可動鉄心３６には供給側弁体３７が設けられている。この供給側弁体３７は、入力ポート２６に連通して調圧ブロック２１に形成された入力流路４１と、出力ポート２７に連通して調圧ブロック２１に形成された出力流路４２とを介して入力ポート２６と出力ポート２７とを連通させる開口部４３を開閉する。
【００１９】
調圧ブロック２１には、図５および図６に示すように、出力ポート２７に連通する出力流路４４と、排出ポート２８に連通するリリーフ流路４５が形成されており、排出側電磁弁３２は出力流路４４とリリーフ流路４５を介して出力ポート２７と排出ポート２８とを連通させる開口部４６を開閉する排出側弁体４７を備えている。
【００２０】
図６に示すように、調圧ブロック２１には圧力センサ５１が取り付けられており、この圧力センサ５１には調圧ブロック２１に形成された圧力導入路５２を介して出力ポート２７に連通されている。この圧力センサ５１により出力ポート２７に供給される流体の圧力が検出される。圧力センサ５１からの出力信号は図１に示すコントローラ５３に送られ、コントローラ５３からは信号線５４ａ，５４ｂを介して供給側電磁弁３１と排出側電磁弁３２のそれぞれのコイルに出力信号が送られる。コントローラ５３には外部の制御機器から目標圧力信号が送られるようになつており、出力ポート２７の実際の圧力が目標圧力となるようにコントローラ５３からは出力信号が送られる。
【００２１】
入力ポート２６に供給された空気をエアベアリング２０ａ，２０ｂに供給するために、図１に示すように、軸受ポート５５ａ，５５ｂと入力ポート２６は流路５６ａにより連通され、図４に示すように、軸受ポート５５ｃと入力ポート２６は流路５６ｂにより連通されている。このように、入力ポート２６に供給された圧縮空気は常にエアベアリング２０ａ，２０ｂに供給されるので、作動ロッド１２を小さな摺動抵抗で往復動させることができる。
【００２２】
上述した駆動装置により電子部品を吸着搬送する場合には、作動ロッド１２を前進移動させて吸着ビット１９を電子部品Ｗに押し付けて吸着保持し、作動ロッド１２を後退移動させた後に移動部材により駆動装置を所定の位置まで搬送した後に吸着保持した電子部品を被搭載部材に押し付けて搭載することになる。このような電子部品を搬送のために図示する駆動装置を使用した場合には、入力ポート２６と出力ポート２７の連通開度と出力ポート２７と排出ポート２８の連通開度を変化させることによって、部品の種類などに応じて作動ロッド１２により部品を押し付ける際の押し付け力を変化させることができる。たとえば、押し付け力を数ｇから数ｋｇにまで変化させることができる。
【００２３】
出力ポート２７に流出する調圧された圧縮空気は、調圧ブロック２１がアクチュエータ本体１１に直接取り付けられているので、ホースや配管を介することなく、直接前進用流体室１４に供給されることになり、圧力減衰や調整圧力の時間遅れなどを発生させることなく、高い応答性で高精度の荷重を加えながらで作動ロッド１２を前進移動させることができる。また、配管やホースが不要となるので、複数の流体圧アクチュエータを１つの取付ベース１０に集合させて取り付けることができ、限られたスペースに多くの流体圧アクチュエータを組み付けることができる。
【００２４】
図１に示す駆動装置は、上述のように作動ロッド１２を前進移動させる際に、作動ロッド１２に加えられる荷重を調整するようにし、作動ロッド１２を後退移動させる際には給排ポート３０に供給される圧縮空気を調圧することなく後退用流体室１５に供給するようにしているが、後退移動させる際に作動ロッド１２に加えられる荷重を調整するようにしても良い。その場合には、出力ポート２７を後退用流体室１５に連通させ、前進用流体室１４に給排ポート３０を連通させる。また、圧力調整器を２つ設けることにより、作動ロッド１２を前進移動させるときと後退移動させるときとのいずれにおいても荷重を調整するようにしても良い。
【００２５】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。たとえば、図示する駆動装置は上下方向に往復動する作動ロッドを駆動するために使用されるが、水平方向や傾斜方向に駆動する場合にも本発明を適用することができる。また、作動媒体としての流体としては、空気以外に不活性ガスや油圧などの他の流体を使用することができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、作動ロッドを往復動自在に収容するアクチュエータ本体に対して、アクチュエータ本体内の流体室に供給される圧力を調整する圧力調整器の調圧ブロックを直接取り付けるようにしたので、調圧ブロックに形成される出力ポートを直接流体室に連通させることができる。これにより、配管やホースをアクチュエータ本体の周囲に這い回すことが不要となり、作動ロッドの応答性を向上させることができる。また、アクチュエータ本体の周囲に配管やホースが這い回ることが防止されるので、アクチュエータ本体がシンプルな構造になり、限られたスペースに多くのアクチュエータ本体を配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態である流体圧アクチュエータの駆動制御装置を示す断面図である。
【図２】図１に示された圧力調整器と流体圧アクチュエータを示す平面図である。
【図３】図３は図２の斜視図である。
【図４】図２における４−４線に沿う流体圧アクチュエータの断面図である。
【図５】図２における５−５線に沿う方向の調圧ブロックの断面図である。
【図６】図５における６−６線に沿う方向の調圧ブロックの断面図である。
【図７】供給側電磁弁および排出側電磁弁の内部構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　　　取付ベース
１１　　　アクチュエータ本体
１１ａ　　第１ブロック
１１ｂ　　第２ブロック
１２　　　作動ロッド
１３　　　ピストン
１４　　　前進用流体室
１５　　　後退用流体室
１６　　　真空流路
１７　　　真空ホース
１８　　　真空源
１９　　　吸着ビット
２０ａ，２０ｂ　　エアベアリング
２１　　　調圧ブロック
２２　　　ボルト
２３　　　貫通孔
２４　　　空気圧源
２５ａ，２５ｂ　　　給気流路
２６　　　入力ポート
２７　　　出力ポート
２８　　　排出ポート
３０　　　給排ポート
３１　　　供給側電磁弁
３２　　　排出側電磁弁
３３　　　コイル
３４　　　ボビン
３５　　　固定鉄心
３６　　　可動鉄心
３７　　　供給側弁体
４１　　　入力流路
４２　　　出力流路
４３　　　開口部
４４　　　出力流路
４５　　　リリーフ流路
４６　　　開口部
４７　　　排出側弁体
５１　　　圧力センサ
５２　　　圧力導入路
５３　　　コントローラ
５４ａ，５４ｂ　　信号線
【図１】
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【図２】
2004138127.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004138127.tif 000006
【図５】
2004138127.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004138127.tif 000009