(57)【要約】【課題】構造及び制御を簡略化してコストを低く抑えることができ、小型・軽量のワークであっても応答遅れ無く、正確に吸着ヘッドから離脱可能な真空吸着装置及びその駆動方法を提供する。【解決手段】ワークを吸着する吸着ヘッド２１を正圧源２３又は負圧源２２に選択的に連通させる２位置電磁切換弁２４と、正圧源２３と切換弁２４とを結ぶ流路２７に配設された絞り回路２８とを備えた真空吸着装置１において、負圧源２２の負圧Ｐ１と、正圧源２３の正圧Ｐ２と、切換弁２４から吸着ヘッド２１までの流路容積Ｖ１と、絞り回路２８から切換弁２４までの流路容積Ｖ２と、ワークを吸着ヘッドからその自重にて離脱可能な該吸着ヘッドにおける圧力Ｐｓとの間に、Ｐ１×Ｖ１＋Ｐ２×Ｖ２＝Ｐｓ×（Ｖ１＋Ｖ２）なる関係を持たせた。【選択図】　図１
2004103876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負圧の作用によりワークを吸着する吸着ヘッドと、切換弁の操作により該吸着ヘッドに対して選択的に連通される負圧源及び正圧源と、該正圧源と切換弁との間の流路に設けられた絞り回路とを備えた真空吸着装置において、
上記切換弁が、負圧源からの流路を遮断して吸着ヘッドを正圧源に連通させる位置と、正圧源からの流路を遮断して吸着ヘッドを負圧源に連通させる位置とに切り換え可能な２位置弁であって、
上記負圧源によって供給される負圧Ｐ１と、上記正圧源によって供給される正圧Ｐ２と、上記切換弁から吸着ヘッドまでの流路容積Ｖ１と、上記絞り回路から切換弁までの流路容積Ｖ２と、ワークを吸着ヘッドからその自重にて離脱させることができる該吸着ヘッドにおける圧力Ｐｓとの間に、
Ｐ１×Ｖ１＋Ｐ２×Ｖ２＝Ｐｓ×（Ｖ１＋Ｖ２）
なる関係を持たせたことを特徴とする真空吸着装置。
【請求項２】
吸着ヘッドが負圧源と連通されている間に上記正圧源から供給される正圧エアを充填しておくためのタンクを、上記絞り回路と切換弁との間の流路に配設したことを特徴とする請求項１に記載の真空吸着装置。
【請求項３】
上記切換弁が、シングルソレノイド形の２位置電磁弁であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空吸着装置。
【請求項４】
上記吸着ヘッドと切換弁との間の流路に、サンクションフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の真空吸着装置。
【請求項５】
上記負圧源及び正圧源が、上記切換弁に他の切換弁を介することなく接続されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の真空吸着装置。
【請求項６】
上記ワークを吸着ヘッドからその自重にて離脱させることができる該吸着ヘッドにおける圧力Ｐｓが、大気圧Ｐ０に略等しい負圧であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の真空吸着装置。
【請求項７】
負圧の作用によりワークを吸着する吸着ヘッドと、切換弁の操作により該吸着ヘッドに対して選択的に連通される負圧源及び正圧源と、該正圧源と切換弁との間の流路に設けられた絞り回路とを備え、上記切換弁が、負圧源からの流路を遮断して吸着ヘッドを正圧源に連通させる位置と、正圧源からの流路を遮断して吸着ヘッドを負圧源に連通させる位置とに切り換え可能な２位置弁である真空吸着装置を駆動する方法であって、
上記切換弁から吸着ヘッドまでの流路容積をＶ１、上記絞り回路から切換弁までの流路容積をＶ２、上記ワークを吸着ヘッドからその自重にて離脱させることができる該吸着ヘッドにおける圧力をＰｓ、としたとき、
Ｐ１×Ｖ１＋Ｐ２×Ｖ２＝Ｐｓ×（Ｖ１＋Ｖ２）
なる関係を満たす負圧Ｐ１及び正圧Ｐ２を、上記負圧源及び正圧源からそれぞれ供給することにより、切換弁を上記吸着ヘッドを負圧源に連通させる位置に切り換えて、ワークを吸着ヘッドで吸着し、切換弁を上記吸着ヘッドを正圧源に連通させる位置に切り換えて、ワークを吸着ヘッドから自重にて離脱させることを特徴とする真空吸着装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に電子チップ部品等の小型・軽量なワークを吸着して搬送するのに適した真空吸着装置及びその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
主に半導体後工程のテスターや実装機などにおいては、電子チップ部品を搬送するために真空吸着装置が多く用いられているが、昨今、電子チップ部品の小型・軽量化が進むにつれ、その応答時間の短縮や精度の向上に対する要求が高まってきている。
【０００３】
図２はこのような電子チップ部品を吸着して搬送するための真空吸着装置１を示しており、該真空吸着装置１は、負圧の作用により電子チップ部品Ｗを吸着するための吸着ヘッド２と、真空ポンプ等の負圧供給手段からなる負圧源３と、加圧ポンプ等の正圧供給手段６ａ及び減圧弁６ｂからなる正圧源６と、これら負圧源３及び加圧源６を該吸着ヘッド２に対して選択的に連通させる３位置クローズドセンタタイプのダブルソレノイド形電磁弁７とを備えている。そして、上記正圧源６と電磁弁７との間の流路８は絞り弁等からなる絞り回路９を備えており、上記電磁弁７と吸着ヘッド２との間の流路１０は、負圧によって吸引されるエアから塵埃を除去するためのサンクションフィルタ１０ａを備えている。
【０００４】
このような真空吸着装置１で電子チップ部品Ｗを搬送するにあたっては、まず、電磁弁７を負圧源３と吸着ヘッド２とを連通させる位置に切り換え、電子チップ部品Ｗを吸着ヘッド２に吸着させる。そして、電子チップ部品Ｗを目的の位置へ搬送した後、電子チップ部品Ｗを吸着ヘッド２から離脱させるために、電磁弁７を正圧源６と吸着ヘッド２とを連通させる位置に切り換える。
【０００５】
しかしそのまま吸着ヘッド２に対して正圧源６から正圧を供給すると、例えそれが低圧であっても、小型・軽量化された電子チップ部品Ｗが吸着ヘッド２から吹き飛ばされてしまうため、電子チップ部品Ｗを正確な位置に供給することができない。そのような事態を防ぐため、絞り回路９で正圧エアの流量を充分に絞ったり、正圧源６に代えて大気を導入したりすることも考えられるが、吸着ヘッド２に作用する圧力が上昇して大気圧に達するまで時間がかかるため、電磁弁７が切り換えられてから電子チップ部品Ｗが吸着ヘッド２から離脱するまでの応答時間に遅れを生じてしまう。
【０００６】
そこで、図２に示す真空吸着装置１においては、吸着ヘッド２に作用する圧力が大気圧付近に達する直前に上記電磁弁７をセンタ位置に切り換えることにより、吸着ヘッド２に対して供給される正圧及び負圧を完全に遮断している。
ところが、このような従来の真空吸着装置１においては、３位置クローズドセンタタイプの電磁弁７を必要とし、しかもそれを切り換えるためには２つのソレノイドを必要とするため、コスト高になり、更に電磁弁７をセンタ位置に切り換えタイミングや絞り回路９等を、電子チップ部品Ｗが応答時間の遅れを生じることなく正確に吸着ヘッド２から離脱するように、うまくバランスさせて調整することは非常に困難であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その課題は、構造及び制御を簡略化してコストを低く抑えることができ、しかも、小型・軽量化されたワークであっても応答時間の遅れを生じることなく、正確に吸着ヘッドから離脱させることが可能な真空吸着装置及びその駆動方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る真空吸着装置は、負圧の作用によりワークを吸着する吸着ヘッドと、切換弁の操作により該吸着ヘッドに対して選択的に連通される負圧源及び正圧源と、該正圧源と切換弁との間の流路に設けられた絞り回路とを備えた真空吸着装置において、上記切換弁が、負圧源からの流路を遮断して吸着ヘッドを正圧源に連通させる位置と、正圧源からの流路を遮断して吸着ヘッドを負圧源に連通させる位置とに切り換え可能な２位置弁であって、
上記負圧源によって供給される負圧Ｐ１と、上記正圧源によって供給される正圧Ｐ２と、上記切換弁から吸着ヘッドまでの流路容積Ｖ１と、上記絞り回路から切換弁までの流路容積Ｖ２と、ワークを吸着ヘッドからその自重にて離脱させることができる該吸着ヘッドにおける圧力Ｐｓとの間に、Ｐ１×Ｖ１＋Ｐ２×Ｖ２＝Ｐｓ×（Ｖ１＋Ｖ２）なる関係を持たせたことを特徴とするものである。ここで、上記ワークを吸着ヘッドからその自重にて離脱させることができる該吸着ヘッドにおける圧力Ｐｓは、大気圧Ｐ０に略等しい負圧であることが好ましい。
【０００９】
このような真空吸着装置によれば、吸着ヘッドが切換弁により負圧源側に連通されワークを吸着している間に、絞り回路と切換弁との間の流路に対して、切換弁を正圧源側に切り換えたとき絞り回路と吸着ヘッドとの間の流路内圧力を、ワークが吸着ヘッドから自重にて離脱可能な圧力Ｐｓにまで上昇させることができる正圧Ｐ２のエアが、正圧源から供給されるため、切換弁が正圧源側に切り換えられた際、上記正圧Ｐ２のエアが絞り回路を介さずに切換弁と吸着ヘッドとの間の流路に供給されて、切り換えとほぼ同時にワークを吸着ヘッドから離脱させることができる。しかもその際、吸着ヘッドの圧力が、ワークを自重にて離脱させるのに必要な圧力Ｐｓ、すなわち大気圧Ｐ０に略等しい圧力までにしか達しないので、小型・軽量のワークであっても吹き飛ばされることなく正確に吸着ヘッドから離脱させることができる。
【００１０】
ところで、本発明においては、切換弁が正圧源側に切り換えられた後も負圧源側に切り換えられるまでは、正圧源側の流路が遮断されずに正圧源から正圧Ｐ２のエアが吸着ヘッドに供給され続けるが、絞り回路を、吸着ヘッドが切換弁により負圧源側に連通されワークを吸着している間に、絞り回路と切換弁との間の流路内圧力を正圧Ｐ２に上昇させることができる程度の微少な絞りにすることができるため、小型・軽量のワークであっても吸着ヘッドから吹き飛ばされることはない。しかも、切換弁として２位置弁を１つ用いれば足り、更に切換弁が２位置電磁弁である場合には、１つのソレノイドでその切り換えをすることができるので、コストをも抑えることができる。その際、従来のように、絞り回路等との兼ね合いで、切換弁を正圧源側からセンタ位置（遮断位置）に切り換えるタイミングを正確に制御する必要性もなくなり、制御系をも簡略化して低コスト化することができる。
【００１１】
また、上記真空吸着装置においては、吸着ヘッドが負圧源と連通されている間に上記正圧源から供給される正圧エアを充填しておくためのタンクを、上記絞り回路と切換弁との間の流路に配設することにより、上記絞り回路から切換弁までの流路の長さを短くすることも可能である。
更に、吸着ヘッドと切換弁との間にサンクションフィルタが設けられている場合、上記従来の真空吸着装置１においては、吸着ヘッド２に作用する圧力が大気圧付近に達する直前に上記電磁弁７がセンタ位置に切り換えられ、吸着ヘッド２に対して供給される正圧が完全に遮断されてしまうため、サンクションフィルタのクリーニング作用が働かず、目詰まりを起こしやすいが、本発明に係る真空吸着装置によれば、正圧が遮断されないため目詰まりを起こしにくいという利点もある。
【００１２】
なお、上記課題は、負圧の作用によりワークを吸着する吸着ヘッドと、切換弁の操作により該吸着ヘッドに対して選択的に連通される負圧源及び正圧源と、該正圧源と切換弁との間の流路に設けられた絞り回路とを備え、上記切換弁を、負圧源からの流路を遮断して吸着ヘッドを正圧源に連通させる位置と、正圧源からの流路を遮断して吸着ヘッドを負圧源に連通させる位置とに切り換え可能な２位置弁である真空吸着装置を駆動する方法であって、上記切換弁から吸着ヘッドまでの流路容積をＶ１、上記絞り回路から切換弁までの流路容積をＶ２、上記ワークを吸着ヘッドからその自重にて離脱させることができる該吸着ヘッドにおける圧力をＰｓ、としたとき、Ｐ１×Ｖ１＋Ｐ２×Ｖ２＝Ｐｓ×（Ｖ１＋Ｖ２）なる関係を満たす負圧Ｐ１及び正圧Ｐ２を、上記負圧源及び正圧源からそれぞれ供給することにより、切換弁を上記吸着ヘッドを負圧源に連通させる位置に切り換えて、ワークを吸着ヘッドで吸着し、切換弁を上記吸着ヘッドを正圧源に連通させる位置に切り換えて、ワークを吸着ヘッドから自重にて離脱させることを特徴とする真空吸着装置の駆動方法によっても、解決することが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る真空吸着装置２０の一実施例を図１を用いて説明すると、該真空吸着装置２０は、ワークＷを吸着して目的の位置にワークを搬送するもので、ワークＷを吸着するための吸着ヘッド２１と、負圧を供給する負圧源２２及び正圧を供給する正圧源２３と、上記吸着ヘッド２１に対して負圧源２２及び正圧源２３を選択的に連通させるための切換弁２４とを備えている。
そして、上記吸着ヘッド２１は、他の切換弁を介することなく、第１流路２５によって上記切換弁２４に直接接続されており、上記負圧源２２及び正圧源２３は、他の切換弁を介することなく、それぞれ第２流路２６及び第３流路２７によって上記切換弁２４に直接接続されている。
また、上記真空吸着装置２０においては、吸着ヘッド２１によってワークＷを目的の位置にまで搬送した際、吸着ヘッド２１を下方に向けた状態で該吸着ヘッド２１からワークＷを離脱させるようになっている。
【００１４】
上記切換弁２４は、シングルソレノイド形の２位置３ポート電磁弁であって、１つのソレノイドと１つのバネにより、負圧源２２からの第２流路２６を閉塞して遮断すると共に吸着ヘッド２１に対して正圧源２３を連通させる位置と、正圧源２３からの第３流路２７を閉塞して遮断すると共に吸着ヘッド２１に対して負圧源２２を連通させる位置とに切り換え可能となっている。
上記負圧源２２は、真空ポンプ等からなる負圧供給部からなり、負圧を供給することができるようになっている一方で、上記正圧源２３は、加圧ポンプ等からなる正圧供給部２３ａ及び調圧用減圧弁２３ｂとから構成され、正圧を微調節して供給することができるようになっている。
【００１５】
また、上記切換弁２４と正圧源２３とを接続する第３流路２７は、上記正圧源２３からの正圧エアの供給量を調節するための絞り弁等からなる絞り回路２８を備えていると共に、該絞り回路２８と切換弁２４との間に上記正圧エアを充填するためのタンク２７ａを備えている。また、上記切換弁２４と吸着ヘッド２１とを接続する第１流路２５は、吸着ヘッド２１に対して負圧源２２が連通され該吸着ヘッド２１に負圧が作用している時に、該吸着ヘッド２１から吸引されるエアから塵埃を除去するためのサンクションフィルタ２５ａを備えている。
【００１６】
ところで、上記負圧源２２によって供給される負圧の絶対圧をＰ１、上記正圧源２３によって供給される正圧の絶対圧をＰ２、上記切換弁２４から吸着ヘッド２１までの流路容積をＶ１、上記絞り回路２８から切換弁２４までの流路容積をＶ２、切換弁２４を負圧源２２側から正圧源２３側に切り換えたときにおける絞り回路２８と吸着ヘッド２１との間の流路内の絶対圧をＰａとしたとき、ボイルの法則より、それらはＰ１×Ｖ１＋Ｐ２×Ｖ２＝Ｐａ×（Ｖ１＋Ｖ２）なる関係を有している。
【００１７】
そこで、本実施例に係る真空吸着装置２０においては、上記Ｐａが、ワークＷをその自重によって上記吸着ヘッド２１から離脱させることができる圧力Ｐｓ、すなわち負圧であって大気圧Ｐ０とほぼ等しい圧力となるようにし、これらの各パラメータが、Ｐ１×Ｖ１＋Ｐ２×Ｖ２＝Ｐｓ×（Ｖ１＋Ｖ２）なる関係を満たすようにしている。
すなわち、吸着ヘッド２１が切換弁２４により負圧源２２側に連通されワークＷを吸着している間に、切換弁２４を正圧源２３側に切り換えて吸着ヘッド２１と正圧源２３とを連通させたとき切換弁２４と吸着ヘッド２１との間の流路内圧力を上記圧力Ｐｓにまで上昇させることができる正圧Ｐ２のエアが、上記絞り回路２８と切換弁２４との間の流路２７に供給されるようになっている。
【００１８】
そうすることにより、切換弁２４を負圧源２２側から正圧源２３側に切り換えたとき、上記絞り回路２８と切換弁２４との間の流路２７に充填された正圧Ｐ２の圧縮エアが、絞り回路２８を介さずに切換弁２４と吸着ヘッド２１との間の流路２５に供給されるため、切り換えとほぼ同時にワークＷを吸着ヘッド２１から離脱させることができる。しかもその際、吸着ヘッド２１の圧力が、ワークＷを自重にて離脱させるのに必要な圧力Ｐｓ、すなわち負圧であってほぼ大気圧Ｐ０に等しい圧力までにしか達しないので、電子チップ部品のような小型・軽量のワークＷであっても吹き飛ばされることなく正確に吸着ヘッド２１から離脱させることができる。
【００１９】
また、切換弁２４が正圧源２３側に切り換えられた後も再度負圧源２２側に切り換えられるまでは、正圧源２３側の流路２７が遮断されずに正圧源２３から正圧Ｐ２の圧縮エアが吸着ヘッド２１に供給され続けるが、上述のように、絞り回路２８を、吸着ヘッド２１が切換弁２４により負圧源２２側に連通されワークＷを吸着している間に、絞り回路２８と切換弁２４との間の流路内圧力を正圧Ｐ２に上昇させることができる程度の微少な絞りにすることができるため、小型・軽量のワークＷであっても吸着ヘッド２１から吹き飛ばされることはない。
【００２０】
このように、本実施例に係る真空吸着装置２０によれば、切換弁２４として１つの２位置電磁弁を１つ用いて、それを１つのソレノイドで切り換えることができるので、３位置電磁弁を２つのソレノイドで切り換える従来のものよりもコストを抑えることができる。また、従来のように、切換弁を、絞り回路等との兼ね合いで、正圧源側からセンタ位置（遮断位置）に切り換えるタイミングを正確に制御する必要性がないので、制御系を簡略化して低コスト化することもできる。
【００２１】
そして、上記絞り回路２８と切換弁２４との間の流路２７にタンク２７ａを配設したので、吸着ヘッド２１が負圧源２２と連通されている間に、上記正圧源２３から絞り回路２８を介して供給される正圧エアの一部を充填しておくことができ、上記絞り回路２８から切換弁２４までの流路２７の長さを短くすることも可能である。
更に、切換弁２４が正圧源２３側に切り換えられた後も正圧が遮断されずないため、正圧源２３から正圧Ｐ２の圧縮エアが吸着ヘッド２１に供給され続け、サンクションフィルタ２５ａに付着した塵埃を圧縮エアによって除去することができるため、サンクションフィルタが目詰まりを起こしにくいという利点もある。
【００２２】
なお、上記絞り回路２８及びタンク２７ａは、切換弁２４の図示しないボディ内に設けられていても良く、また上記タンク２７ａは必ずしも設ける必要性は無い。
【００２３】
上記のような構成を有する真空吸着装置２０の駆動方法について説明すると、まず、上記関係式に基づいて、正圧源２３から供給すべき正圧Ｐ２を決定し、上記調圧用減圧弁２３ｂを調節する。また、上記絞り回路２８を、吸着ヘッド２１が切換弁２４により負圧源２２側に連通されてワークＷを吸着している間に、絞り回路２８と切換弁２４との間の流路内圧力を正圧Ｐ２にまで上昇させることができる程度の微少な絞りに調節する。
【００２４】
そして、ソレノイドをオンにすると、切換弁２４が吸着ヘッド２１と負圧源２２とを連通させる位置に切り換えられ、吸着ヘッド２１に負圧Ｐ１が作用することにより、ワークＷが該吸着ヘッド２１に吸着されて目的の位置にまで搬送される。一方、その間に、切換弁２４によって遮断・閉塞された上記絞り回路２８と切換弁２４との間に位置する流路２７内の圧力はＰ２にまで上昇している。なお、ワークＷが目的の位置にまで搬送された際、上記吸着ヘッド２１は下方に向けられた状態となっている。
【００２５】
次に、ソレノイドをオフにすると、バネの付勢力により、切換弁２４が吸着ヘッド２１と正圧源２３とを連通させる位置に切り換えられ、上記絞り回路２８と切換弁２４との間の流路２７に充填された圧力Ｐ２の圧縮エアが、切換弁２４と吸着ヘッド２１との間の流路２５に供給されることにより、下方に向けられた吸着ヘッド２１の圧力が負圧Ｐ１から急速に上述の大気圧Ｐ０にほぼ等しい負圧Ｐｓにまで上昇し、ワークＷが吸着ヘッド２１から吹き飛ばされることなくその自重によって離脱されて、目的の位置に正確に載置される。
【００２６】
そして、上記ソレノイドのオン・オフ操作を繰り返すことにより、ワークＷを目的の位置に正確に供給することができる。なお、本実施例においては、正圧Ｐ２を上記関係式を満たすように調節するようにしたが、負圧Ｐ１及び正圧Ｐ２の両者を調節できるようにしても良い。
【００２７】
【発明の効果】
このように本発明に係る真空吸着装置及びその駆動方法によれば、従来のものよりも構造及び制御を簡略化してコストを低く抑えることができるばかりでなく、小型・軽量化されたワークであっても応答時間の遅れを生じることなく、正確に吸着ヘッドから離脱させて目的の位置に供給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る真空吸着装置の一実施例を示す模式図である。
【図２】従来の真空吸着装置を示す模式図である。
【符号の説明】
２０　・・・・・　真空吸着装置
２１　・・・・・　吸着ヘッド
２２　・・・・・　負圧源
２３　・・・・・　正圧源
２４　・・・・・　切換弁（２位置電磁弁）
２５　・・・・・　第１流路
２５ａ・・・・・　サンクションフィルタ
２７　・・・・・　第３流路
２７ａ・・・・・　タンク
２８　・・・・・　絞り回路
【図１】
2004103876.tif 000003
【図２】
2004103876.tif 000004