(57)【要約】【課題】真空源の元圧変動に関わらず正確に吸着確認を行うことができる流量センサを提供すること。【解決手段】流量センサ１３は、流量を計測する流量センシング部２１と、ネジ１６を吸着ノズル１１に吸着したときの真空圧を測定する圧力センシング部２２と、圧力センシング部２２で検出された圧力値に基づき、ネジ１６が吸着ノズル１１に吸着されたか否かを判断するための設定流量値を設定するマイコン２４とを有する。そして、マイコン２４は、設定流量値と流量センシング部２１での検出値とに基づき、ネジ１６が吸着ノズル１１に吸着されたか否かを判断する。【選択図】            図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着ノズルに対するワークの吸着確認を行うために使用する流量センサにおいて、
流量を測定する流量センシング手段と、
前記ワークを前記吸着ノズルに吸着したときの真空圧を測定する圧力センシング手段と、
前記圧力センシング手段の検出値に基づき前記ワークが前記吸着ノズルに吸着されたか否かを判断するための判定基準流量値を設定する判定基準値設定手段と、
前記判定基準値設定手段により設定された判定基準流量値と、前記流量センシング手段により測定された流量とに基づき、前記ワークが前記吸着ノズルに吸着されたか否かを判断する吸着判断手段と、
を有することを特徴する流量センサ。
【請求項２】
請求項１に記載する流量センサにおいて、
大気圧と前記圧力センシング手段の検出値とを比較して、センサ内部の流体が音速条件あるいは亜音速条件のいずれであるかを判断する条件判断手段を備え、
前記判定基準値設定手段は、前記条件判断手段の判断結果に基づき前記判定基準流量値に対する圧力補正を行うことを特徴する流量センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載する流量センサにおいて、
前記吸着ノズルと前記ワークとの間に隙間が形成され、その隙間から空気が漏れた状態で前記吸着ノズルに前記ワークを吸着させる場合における吸着確認を行うために使用することを特徴する流量センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの真空吸着の確認に使用される流量センサに関する。さらに詳細には、真空源の元圧変動に関わらず正確に吸着確認を行うことができる流量センサに関するものである。特に、吸着ノズルとワークとが完全に密着されずに空気が漏れた状態で真空吸着を行う場合に使用すると好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、吸着ノズルとワークとが完全に密着されずに空気が漏れた状態で真空吸着を行う場合には、吸着時と非吸着時との吸着ノズル断面積の変化による流量の変化を流量センサで検知して吸着確認が行われ始めている。この吸着確認を行うために使用する流量センサには、微少な流量の変化を精度良くかつ高速応答にて検出することが要求される。
【０００３】
そして、そのような要求を満たした流量センサの１つとして、例えば、特開平２００２−１６８６６９号公報に開示されたものがある。この流量センサは、熱線と前記熱線に接続する熱線用電極とが設けられた測定チップと、前記熱線を用いた計測原理を行うための電気回路に接続する電気回路用電極が表面に設けられた基板と、前記基板が密着することにより主流路が形成されるボディとを備え、前記測定チップ又は前記基板に溝が設けられており、前記熱線用電極と前記電気回路用電極とを接着して前記測定チップを前記基板に実装することによって、前記主流路に対するセンサー流路を前記測定チップと前記基板との間に前記溝で形成するとともに、前記センサー流路に前記熱線を橋設させたこと、を特徴とするものである。これにより、微少な流量の変化を精度良くかつ高速応答にて検出することができるようになっている。
【０００４】
このような流量センサを利用してネジ（ワーク）の吸着確認を行う場合には、図１０に示すように、ワークであるネジ１０６を吸着する吸着ノズル１０１と、吸着確認を行う流量センサ１０３と、ネジ１０６の吸着ノズル１０１への吸着とリリースを切り換えるための切換弁１０４と、真空状態を作り出す真空源（真空ポンプやエジェクタ等）１０５とにより吸着確認システム１００が構成される。この吸着確認システムにより、ネジ１０６を吸着ノズル１０１の先端に吸着して搬送し、その後、搬送先で吸着ノズル１０１の先端からネジ１０６をリリースすることができるようになっている。なお、吸着ノズル１０１の内径は、１．０ｍｍ程度である。
【０００５】
ネジ１０６を吸着する場合には、図１１に示すように、吸着ノズル１０１とネジ１０６とが完全に密着せずに隙間ができ、その隙間から空気が吸い込まれながら吸着が行われる。そして、図１２に示すように、ネジ１０６を吸着したときの流量と、ネジ１０６を吸着していないときの流量が異なるため、判定値を設定し現在の流量値と比較することにより、ネジ１０６の吸着確認ができるようになっている。なお、ネジ１０６が吸着ノズル１０１に吸着されている場合のノズル断面積は０．６ｍｍ２  であり、ネジ１０６が吸着ノズル１０１に吸着されていない場合のノズル断面積は０．７８５ｍｍ２  である。
【０００６】
ここで、具体的な数値を挙げて、吸着確認システム１００での吸着確認の動作について説明する。例えば、図１３に示すように、真空源１０５の圧力が−０．０４ＭＰａである場合、流量センサ１０３における吸着・非吸着を行うための判定値を６．７±０．２Ｌ／ｍｉｎ（６．５〜６．９Ｌ／ｍｉｎ）に設定しネジ１０６の吸着確認を行う。つまり、吸着ノズル１０１を流れる空気の流量が判定値（６．５〜６．９Ｌ／ｍｉｎ）の範囲内であれば、ネジ１０６が吸着ノズル１０１に吸着されていると判定する。一方、吸着ノズル１０１を流れる空気の流量が判定値（６．５〜６．９Ｌ／ｍｉｎ）の範囲外であれば、ネジ１０６が吸着ノズル１０１に吸着されていないと判定する。なお、判定値の範囲が±０．２Ｌ／ｍｉｎと狭い範囲に設定しているのは、斜め吸着や不良品を検出するためである。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１６８６６９号公報（第２〜３頁、第１図）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した吸着確認システム１００では、真空源１０５の元圧が変動すると正確に吸着確認を行うことができないという問題があった。すなわち、例えば、真空源１０５の圧力が−０．０４ＭＰａから−０．０３ＭＰａに低下した場合には、図１３に示すように、ネジ１０６を吸着ノズル１０１に吸着したときの流量が６．３Ｌ／ｍｉｎとなり、判定値（６．５〜６．９Ｌ／ｍｉｎ）の範囲外となってしまう。このため、、実際にはネジ１０６が吸着ノズル１０１に吸着されているにも関わらず、吸着されていないと判定（ＮＧ判定）されてしまうのである。
なお、真空源１０５として、真空ポンプを用いた場合には真空ラインの稼働状況により真空圧が変動し、真空発生器を用いた場合には流れる流量により真空圧が変動する。
【０００９】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、真空源の元圧変動に関わらず正確に吸着確認を行うことができる流量センサを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するためになされた本発明に係る流量センサは、吸着ノズルに対するワークの吸着確認を行うために使用する流量センサにおいて、流量を測定する流量センシング手段と、前記ワークを前記吸着ノズルに吸着したときの真空圧を測定する圧力センシング手段と、前記圧力センシング手段の検出値に基づき前記ワークが前記吸着ノズルに吸着されたか否かを判断するための判定基準流量値を設定する判定基準値設定手段と、前記判定基準値設定手段により設定された判定基準流量値と、前記流量センシング手段により測定された流量とに基づき、前記ワークが前記吸着ノズルに吸着されたか否かを判断する吸着判断手段と、を有することを特徴するものである。
【００１１】
この流量センサでは、圧力センシング手段により、ワークを吸着ノズルに吸着したときの真空圧が測定され、圧力センシング手段で検出された圧力値に基づき判定基準値設定手段により、ワークが吸着ノズルに吸着されたか否かを判断するための判定基準流量値が設定される。そして、判定基準値設定手段により設定された判定基準流量値と流量センシング手段での検出値とに基づき吸着判断手段により、ワークが吸着ノズルに吸着されたか否かが判断される。つまり、吸着確認が行われるのである。
【００１２】
このように、吸着確認を行うための判定基準流量値を、圧力センシング手段の検出値に基づき設定するので、真空源の元圧変動が生じた場合にはその圧力変動に応じた分だけ判定基準流量値がシフトする。このため、真空源の元圧変動に関わらず、常に適切な判定基準流量値が設定されるので、正確に吸着確認を行うことができる。
【００１３】
本発明に係る流量センサにおいては、大気圧と前記圧力センシング手段の検出値とを比較して、センサ内部の流体が音速条件あるいは亜音速条件のいずれであるかを判断する条件判断手段を備え、前記判定基準値設定手段は、前記条件判断手段の判断結果に基づき前記判定基準流量値に対する圧力補正を行うことが望ましい。
【００１４】
音速条件（大気圧と真空圧との差が０．０５３ＭＰａ以上）の範囲内では、真空源の元圧変動があってもセンサ内部における流量は変化しない一方、亜音速条件（大気圧と真空圧との差が０．０５３ＭＰａ以下）の範囲内では、真空源の元圧変動に伴いセンサ内部における流量が変化することが知られている。このため、この流量センサでは、条件判断手段により、センサ内部の流体が音速条件あるいは亜音速条件のいずれであるかが判断され、判定基準値設定手段により、条件判断手段の判断結果に基づき判定基準流量値に対する圧力補正が行われる。すなわち、条件判断手段の判断が音速条件である場合には、判定基準流量値に対する圧力補正は行われず、条件判断手段の判断が亜音速条件である場合に、判定基準流量値に対する圧力補正が行われるのである。これにより、真空源の元圧変動に関わらず、常に適切な判定基準流量値が設定されるので、正確に吸着確認を行うことができる。
【００１５】
したがって、本発明に係る流量センサは、特に、前記吸着ノズルと前記ワークとの間に隙間が形成され、その隙間から空気が漏れた状態で前記吸着ノズルに前記ワークを吸着させる場合における吸着確認を行うために使用するのに好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の流量センサを具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。本実施の形態は、ネジを真空吸着して搬送する際に、本発明の流量センサを利用して吸着確認を行うシステムである。
【００１７】
そこで、実施の形態に係る吸着確認システムの概略構成を図１に示す。この吸着確認システム１０は、ワークであるネジ１６を吸着する吸着ノズル１１と、流量センサ１３へのゴミなどの流入を防止するインラインフィルタ１２と、吸着確認を行う流量センサ１３と、ネジ１６の吸着ノズル１１への吸着とリリースを切り換えるための切換弁１３と、真空状態を作り出す真空源（真空ポンプやエジェクタ等）１５とを有している。これにより、ネジ１６を吸着ノズル１１の先端に吸着して搬送し、その後、搬送先で吸着ノズル１１の先端からネジ１６をリリースすることができるようになっている。なお、吸着ノズル１１の内径は、従来のものと同じで１．０ｍｍである。
【００１８】
ここで、本発明の特徴点である流量センサ１３について、図２を参照しながら説明する。図２は、流量センサ１３の部分断面図である。流量センサ１３は、図２に示すように、流路２０と、流量センシング部２１と、圧力センシング部２２と、基板２３と、マイコン２４と、表示部２５と、外部設定装置２６とを備えている。流路２０は、流量センサ１３のボディに形成されたものである。そして、この流路２０に面するように流量センシング部２１および圧力センシング部２２が配置されている。流量センシング部２１は、流路２０内を流れる流体（空気）の流量を計測するものである。圧力センシング部２２は、流路２０内の圧力を計測するものである。そして、これら流量センシング部２１および圧力センシング部２２からの出力値に基づき、マイコン２４によって現在の流量値および圧力値が算出されて表示部２５に表示されるようになっている。
【００１９】
外部設定装置２６は、オペレータが吸着ノズル１１にネジ１６が吸着されている場合と吸着されていない場合とにおけるそれぞれの流量表示値および圧力表示値を読み取り、基準となる設定流量データおよび設定圧力データを入力したり、あるいはそれらのデータ入力を自動化する操作を行うためのものである。また、外部設定装置２６は、吸着している状態をＯＮとして表示させるか、あるいは吸着していない状態をＯＮとして表示させるかを切り換えるための機能（スイッチ動作モード）も有している。
【００２０】
そして、マイコン２４は、流量センシング部２１と圧力センシング部２２から出力される信号や、外部設定装置２６からの入力データなどに基づき演算処理を行い、流量値や圧力値、さらには吸着結果（吸着されているか否か（実際には、ＯＮ／ＯＦＦ表示））などを表示部２５に表示するものである。このマイコン２４は、請求項の「判定基準値設定手段」、「吸着判断手段」、および「条件判断手段」に相当する。このため、マイコン２４には、図３に示すように、増幅器、Ａ／Ｄ変換器、各種の演算器、およびデータ等を記憶するためのＲＡＭやＲＯＭなどを備えている。なお、図３はマイコン２４における演算処理の概念を示すブロック図である。
【００２１】
ここで、マイコン２４の動作について、図３を参照しながら説明する。まず、流量センシング部２１からの出力信号および圧力センシング部２２からの出力信号を増幅した後にＡ／Ｄ変換し、流量値および圧力値を算出する。そして、算出した流量値および圧力値を、表示部２５にそれぞれ表示するとともに、一時的にＲＡＭに記憶する。一方、予めＲＯＭに記憶されている設定流量値を読み出し、その流量設定値と現在の圧力値と大気圧とに基づき、最終設定流量値を算出する。その後、最終設定流量値と現在の流量値とを比較して、スイッチ動作モードのデータに基づきスイッチ出力を行う。つまり、ネジ１６の吸着ノズル１１に対する吸着確認の結果を表示部２５に表示するのである。なお、オペレータにより外部設置装置２６から設定流量値や設定圧力値が入力された場合には、それらの値に基づき流量設定値が算出される。
【００２２】
次に、上記した構成を有する吸着確認システム１０の動作について説明する。まず、真空源１５を作動させて切換弁１４を操作することにより、ネジ１６を吸着ノズル１１に吸着させない場合における吸着ノズル１１を流れる空気の流量および圧力と、ネジを吸着ノズル１６に吸着させた場合（ネジ１６は吸着ノズル１１に完全に密着しないので空気が吸い込まれながら吸着される）における吸着ノズル１１における空気の流量および圧力とを流量センサ１３により計測する。そして、手動により吸着確認の判断基準となる設定流量値を設定する場合には、外部設定装置２６から設定流量値および設定圧力値を入力する。なお、圧力値を入力するのは、真空源１５の元圧が変動した場合に設定流量値を補正するのに必要であるからである。また、設定流量値および設定圧力値を自動設定する場合には、外部設定装置２６から自動設定を行うモードに設定すればよい。
【００２３】
また、スイッチ動作モードの設定を行う。すなわち、吸着している状態をＯＮとして表示させるか、あるいは吸着していない状態をＯＮとして表示させるかを選択する。この動作モードの設定も外部設定装置２６により行う。
【００２４】
そして、これらの設定が終了すると、ネジ１６の吸着搬送が行われる。この吸着搬送中に、ネジ１６が吸着ノズル１１に吸着されているか否かが流量センサ１３によって判断される。本実施の形態では、真空源１５の元圧が変動した場合には、その圧力変動に応じて設定流量値が補正されるので、真空源１５の元圧変動の影響を受けることなく、正確に吸着確認を行うことができる。
【００２５】
ここで、具体的な数値を挙げて流量センサ１３の動作について説明する。なお、ネジ１６の吸着確認を行う際の条件は、従来例と同じである。すなわち、ネジ１６が吸着ノズル１１に吸着されている場合のノズル断面積は０．６ｍｍ２  であり、ネジ１６が吸着ノズル１１に吸着されていない場合のノズル断面積は０．７８５ｍｍ２  である。そして、真空源１５の圧力が−０．０４ＭＰａから−０．０３ＭＰａに低下したとする。
【００２６】
まず、真空源１５の初期圧力が−０．０４ＭＰａであるとすると、従来例と同様に、設定流量値が６．５〜６．９Ｌ／ｍｉｎに設定される（図４参照）。そして、本実施の形態では、そのときの圧力情報も設定される。つまり、設定圧力値が−０．０４ＭＰａと設定される。その後、真空源１５の圧力変動が生じない場合には、設定流量値が６．５〜６．９Ｌ／ｍｉｎに設定された状態でネジ１６の吸着確認が行われる。
【００２７】
そして、真空源１５の元圧が下がり−０．０３ＭＰａになったとすると、流量センサ１３では、まず音速条件であるか亜音速条件であるかが判断される。この具体例では、真空源１５の元圧が−０．０３ＭＰａになったので、大気圧との差が０．０５３ＭＰａ以下となるので、亜音速条件であると判断される。そのため、設定流量値に対する圧力補正が行われる。これにより、補正後の設定流量値は６．１〜６．５Ｌ／ｍｉｎとなり、設定圧力値は−０．０３ＭＰａに変更される。したがって、図４に示すように、真空源１５の元圧が下がり−０．０３ＭＰａになった場合であっても、ネジ１６の吸着確認を正確に行うことができる。
【００２８】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係る吸着確認システム１０では、流量センサ１３によってネジ１６の吸着確認を行っている。そして、流量センサ１３では、圧力センシング部２２により、ネジ１６を吸着ノズル１１に吸着したときの真空圧が測定され、圧力センシング部２２で検出された圧力値に基づき、マイコン２４によって、ネジ１６が吸着ノズル１１に吸着されたか否かを判断するための設定流量値が設定される。そして、その設定流量値と流量センシング部２１での検出値とに基づき、マイコン２４によりネジ１６が吸着ノズル１１に吸着されたか否かが判断される。このように、吸着確認を行うための設定流量値を、圧力センシング部２２の検出値に基づき設定するので、真空源１５の元圧変動が生じた場合にはその圧力変動に応じた分だけ設定流量値が補正される。このため、真空源１５の元圧変動に関わらず、常に適切な設定流量値が設定されるので、正確に吸着確認を行うことができる。
【００２９】
また、流量センサ１３では、マイコン２４によって、センサ内部の流体が音速条件あるいは亜音速条件のいずれであるかを判断し、その判断結果に基づき設定流量値に対する圧力補正を行う。したがって、より正確に吸着確認を行うことができる。
【００３０】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、ネジ１６の吸着確認に本発明の流量センサ１３を適用したが、これ以外にも図５に示すように、ＤＶＤやＣＤのピックアップレンズ１６ａの吸着確認にも流量センサ１３を適用することができる。ワークであるピックアップレンズ１６ａは非常に傷つきやすいため、スポンジ状の吸着ノズル１１ａを用いて吸着している。このため、吸着時に漏れが発生するため、吸着確認に流量センサ１３を用いるのがよい。
【００３１】
また、図６に示すように、半導体チップ１６ｂの吸着確認にも流量センサ１３を適用することができる。ワークである半導体チップ（フリップチップやダイなど）１６ｂの吸着は、コレットノズル１１ｂを用いて吸着している。コレットノズル１１ｂは、内部が角錐状になっており、半導体チップ１６ｂを吸着したときに、四隅に隙間ができるため吸着時に漏れが発生する。したがって、このような場合の吸着確認にも、流量センサ１３を用いるとよい。
【００３２】
また、図７に示すように、メッシュ部材１６ｃの吸着確認にも流量センサ１３を適用することができる。ワークであるメッシュ部材１６ｃの吸着は、吸着ヘッド１１ｃを用いて行っているが、メッシュ部材１６ｃを吸着したときに漏れが発生する。したがって、このような場合の吸着確認にも、流量センサ１３を用いるとよい。
【００３３】
また、図８に示すように、複数のワーク１６ｄを吸着搬送する場合における吸着確認にも流量センサ１３を適用することができる。例えば、銅基板の型抜きを行った後に、ワーク１６ｄを取り出す場合などである。この場合には、１つでもワーク１６ｄを取りこぼしがあると金型を壊してしまうから、ワーク１６ｄの取りこぼしがないか否かを確認する必要がある。そして、このような確認は、微少流量の変化を元圧の影響を受けることなく正確に行う必要があるので、流量センサ１３を用いるとよい。
【００３４】
さらに、図９に示すように、凹凸のあるワーク１６ｅを一度に多数、吸着搬送する場合における吸着確認にも流量センサ１３を適用することができる。このような吸着搬送システムでは、吸着ミスがあると電磁弁１８を閉じて確認を行うが、その確認に時間がかかるために他のワークまで落下していた。そこで、このシステムに流量センサ１３を適用することにより、吸着確認を瞬時に行うことができるので、それに連動して電磁弁１８の開閉することでタンク１７の真空保持が容易となる。その結果、連鎖的にワーク１６ｅが落下することを防止することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明に係る流量センサによれば、吸着ノズルに対するワークの吸着確認を行うために使用する流量センサにおいて、流量を測定する流量センシング手段と、前記ワークを前記吸着ノズルに吸着したときの真空圧を測定する圧力センシング手段と、前記圧力センシング手段の検出値に基づき前記ワークが前記吸着ノズルに吸着されたか否かを判断するための判定基準流量値を設定する判定基準値設定手段と、前記判定基準値設定手段により設定された判定基準流量値と、前記流量センシング手段により測定された流量とに基づき、前記ワークが前記吸着ノズルに吸着されたか否かを判断する吸着判断手段とを有するので、真空源の元圧変動に関わらず正確に吸着確認を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る吸着確認システムの概略を示す構成図である。
【図２】図１の流量センサの内部構造を示す断面図である。
【図３】図２のマイコン内で行われる演算処理の内容を示すブロック図である。
【図４】実施の形態における設定流量値の補正方法を説明するための図である。
【図５】吸着確認システムの変形例を示す図である。
【図６】吸着確認システムの変形例を示す図である。
【図７】吸着確認システムの変形例を示す図である。
【図８】吸着確認システムの変形例を示す図である。
【図９】吸着確認システムの変形例を示す図である。
【図１０】従来の吸着確認システムの概略を示す構成図である。
【図１１】吸着ノズル先端付近における空気の流れを示す図である。
【図１２】流量センサにより吸着確認を行うことができることを説明するため図である。
【図１３】従来の吸着確認システムにおける問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
１０  吸着確認システム
１１  吸着ノズル
１２  インラインフィルタ
１３  流量センサ
１４  切換弁
１５  真空源
２１  流量センシング部
２２  圧力センシング部
２４  マイコン
２５  表示部
２６  外部設定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005009963.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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