WO2005090011A1

WO2005090011A1 - 真空吸着ユニット

Info

Publication number: WO2005090011A1
Application number: PCT/JP2005/001220
Authority: WO
Inventors: Teruhiko Fujiwara
Original assignee: Koganei Corporation
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2005-09-29
Also published as: JP2005262351A; CN1933943A; CN100519105C; EP1733853A4; EP1733853A1

Description

明細書

真空吸着ユニット

技術分野

[0001] 本発明はワークを吸着する吸着具を備える真空吸着ユニットに関する。

背景技術

[0002] ICや LSIなどのワークを検查ボードに搭載したり検查後のワークを実装基板に搭載したりする際には、トレイなどに配置されるワークを搬送するための搬送装置が使用される。

[0003] このような搬送装置としては、 X— Y方向に移動自在の搬送ヘッドに Z方向に移動自在の吸着具を取り付け、ワークを吸着具に吸着させて、所定の位置へと搬送させる形式のものがある。このような吸着具としては、その内部に負圧を供給して外気圧との差圧によりワークを吸着する形式のものがあり、吸着具内部に形成される空気流路の開口部がワークを吸着させる吸引口となっている。吸引口に対して負圧空気つまり真空を供給するための負圧源としては、真空ポンプを使用する場合と、圧縮空気を噴出して負圧を発生させるェジェクタを使用する場合とがある。負圧源として真空ボンプが使用される場合には、吸引口と負圧源との間の空気流路には流路を開閉する弁が設けられる。一方、負圧源としてェジ工クタが使用される場合には、正圧空気をェジヱクタに供給するとェジヱクタから吸引口に空気流路を介して負圧が供給され、ェジェクタに対する正圧空気の供給を停止すると負圧の供給が停止される。吸着具に吸着されたワークを吸着具から離脱させる際には、吸着具に対する負圧の供給を停止するのみならず、空気流路から吸着具に正圧空気を供給することでワークの離脱性を高めることができる。

[0004] 搬送装置においては、ワークが吸着具に吸着された状態となっているカあるいは離脱した状態となっているかの吸着判定を行ってから吸着具を移動させる必要がある。従来では、特許文献 1に記載されるように、吸着具内部の空気圧の変化を検出して吸着判定を行っていた。この判定方式は、吸着具の吸引口にワークが吸着されると吸引口から外気が取り込まれなくなって吸着具内部の負圧が上昇する現象を利用したものであり、圧力センサを用いて検出される負圧が所定の判定値以上増加した場合にワークの吸着が判定されるようになっている。

特許文献 1 :特開平 11 - 214893号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] ところで、吸着具に供給される負圧空気の圧力は、真空供給源として真空ポンプが使用される場合には真空ポンプの脈動、真空レギユレータでの変動、負圧空気を他回路に配分することによる負圧の減少などにより変化してしまう。よって、吸着判定を吸着具内部の圧力変化に基づいて行う従来の判定方式では、供給される負圧空気の圧力に応じて前記判定値を変更する必要があり煩雑である。近年、電子部品は微小化しており、画像認識装置により吸着判定を行うのは高価となっている。

[0006] 本発明の目的は、吸着具に供給される負圧空気の圧力変化に影響されることなく安定的に吸着判定を行い得る真空吸着ユニットを提供することにある。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明の真空吸着ユニットは、ワークを真空吸着する吸着具が接続される吸着ポートを備え着脱流路が形成されるユニットブロックと、前記ユニットブロックに装着され、前記着脱流路に負圧空気を供給する状態と供給を停止する状態とに作動する真空供給制御弁と、前記ユニットブロックに装着され、前記着脱流路に正圧空気を供給する状態と供給を停止する状態とに作動する真空破壊制御弁と、前記ユニットブロックに装着され、前記着脱流路を流れる空気の流量を検出する流量センサとを有し、前記着脱流路内の空気の流量により前記吸着具に対するワークの吸着を判定することを特徴とする。

[0008] 本発明の真空吸着ユニットは、前記真空供給制御弁により真空供給源に接続される真空入力ポートを前記着脱流路に連通する状態と連通を遮断する状態とに切り換えることを特徴とする。

[0009] 本発明の真空吸着ユニットは、正圧供給源に接続される給気ポートと前記着脱流路に連通する吸引ポートとを有するェジェクタを前記ユニットブロックに設け、前記真空供給制御弁により前記給気ポートに圧縮空気を供給して前記吸引ポートを介して前記着脱流路に負圧空気を供給する状態と前記給気ポートへの圧縮空気の供給を停止して前記着脱流路に対する負圧空気の供給を停止させる状態とに切り換えることを特徴とする。

[0010] 本発明の真空吸着ユニットは、前記着脱流路を流れる異物を除去するフィルタを前記ユニットブロックに設けることを特徴とする。発明の効果

[0011] 本発明によれば、ワークを吸着すると吸着具が接続される着脱路内の空気の流量が減少するという現象を利用して吸着判定が行われるので、吸着具に供給される負圧空気の圧力変化に影響されることなく確実に吸着判定を行うことができる。カロえて、吸着具に供給される負圧空気の圧力変化に影響されることなく判定値を設定することができるので、安定した吸着判定を行うことができる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の一実施の形態である真空吸着ユニットの空気圧回路を示す回路図であり、（A)は真空供給時の切換位置を、（B)は真空破壊時の切換位置を示している

[図 2]本発明の一実施の形態である真空吸着ユニットを示す一部断面図である。

[図 3]図 2の A— A線に沿う方向の断面図である。

[図 4]本発明の他の実施の形態である真空吸着ユニットの回路図であり、 (A)は真空供給時の切換位置を、 (B)は真空破壊時の切換位置を示している。

[図 5]本発明の他の実施の形態である真空吸着ユニットを示す一部断面図である。発明を実施するための最良の形態

[0013] 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。

[0014] 図 1は本発明の一実施の形態である真空吸着ユニットの空気圧回路を示す回路図であり、（A)は真空供給時の切換位置を、（B)は真空破壊時の切換位置を示している。図 1に示すように、真空吸着ユニット 10は、真空発生源としての真空ポンプを有する真空供給源 11と、正圧発生源としての圧縮ポンプを有する正圧供給源 12とに接続されるようになっており、バキュームパッドなどの吸着具 13に接続される着脱流路 14を有している。この着脱流路 14に真空供給源 11の負圧空気を供給することでワーク Wを吸着具 13に真空吸着させる。一方、吸着具 13からワーク Wを離脱させる際には真空供給源 11からの着脱流路 14に対する負圧空気の供給を停止するとともに、正圧供給源 12からの正圧空気を供給することでワーク Wが吸着具 13から強制離脱される。

[0015] 真空吸着ユニット 10は、着脱流路 14に対して真空供給源 11からの負圧空気を吸着具 13に供給する状態と供給を停止する状態とに作動する真空供給制御弁 15を有している。真空供給制御弁 15は、真空供給源 11に接続される真空入力ポート 16、真空流路 17を介して着脱流路 14に連通する真空出力ポート 18、及び外部に連通する大気開放ポート 19を有する 3ポート 2位置切換弁であり、真空入力ポート 16を真空出力ポート 18に連通させると着脱流路 14には負圧空気が供給され、真空入力ポート 16と着脱流路 14との連通を遮断させると着脱流路 14には負圧空気の供給が停止される。

[0016] 真空供給制御弁 15に対する 2位置の切換制御は、真空供給制御弁 15に設けられたソレノイド 20に対する通電制御により行われ、真空供給制御弁 15は、たとえば、ソレノイド 20に通電すると着脱流路 14に対する負圧供給を停止する離脱位置になり、通電を遮断すると着脱流路 14に対して負圧を供給する吸着位置に切り換わるようになっている。図示する場合には、真空供給制御弁 15には手動ボタン 21が設けられており、手動ボタン 21を押圧することにより吸着位置から離脱位置に切り換えることもできる。

[0017] 真空吸着ユニット 10は、着脱流路 14に正圧供給源 12からの圧縮空気つまり正圧空気を供給する状態と供給を停止する状態とに作動する真空破壊制御弁 22を有している。真空破壊制御弁 22は、正圧供給源 12に連通する正圧入力ポート 23及び真空破壊流路 24を介して着脱流路 14に連通する正圧出力ポート 25を有する 2ポート 2 位置切換弁であり、正圧入力ポート 23と正圧出力ポート 25とを連通させると着脱流路 14には正圧空気が供給され、正圧入力ポート 23と正圧出力ポート 25との連通を遮断すると着脱流路 14に対する正圧空気の供給が遮断される。

[0018] 真空破壊制御弁 22に対する 2位置の切換制御は、真空破壊制御弁 22に設けられたソレノイド 26に対する通電制御により行われ、真空破壊制御弁 22は、ソレノイド 26 に通電すると着脱流路 14に正圧空気を供給する真空破壊位置に切り換わり、通電を遮断すると着脱流路 14に対する正圧空気の供給を停止する休止位置に切り換わるようになっている。また、真空破壊制御弁 22には手動ボタン 27が設けられており、手動ボタン 27を押圧することにより強制離脱位置に切り換わるようになつている。

[0019] なお、真空供給制御弁 15としては図示する 3ポート弁に代えて、真空破壊制御弁 2 2と同様に 2ポート弁を用いることができ、その場合には真空入力ポート 16と真空出力ポート 18のポートを連通させる状態と連通を遮断する状態との 2位置に作動することになる。

[0020] 真空吸着ユニット 10は、真空破壊流路 24の流路面積を調整するための絞り弁 28 を有している。この絞り弁 28により、正圧供給源 12から供給される正圧空気の流量を調節することができるようになつている。

[0021] 着脱流路 14に空気が流れている状態である力 \あるいはほぼ空気が流れていない状態であるかを検出するために、真空吸着ユニット 10は流量センサ 29を有している。この流量センサ 29により、着脱流路 14内部を流動する単位時間当たりの空気の流量が検出される。検出された空気の流量は電圧値に変換されて制御部 30に検出信号として伝達される。制御部 30には検出信号を演算するマイクロプロセッサ、制御プログラムやマップデータなどを格納する ROM、及び一時的にデータを格納する RA Mなどが設けられており、吸着判定を行うための判定値もこの制御部 30内に記憶されている。制御部 30では、真空供給制御弁 15及び真空破壊制御弁 22のソレノイド 2 0, 26に対する通電制御も行う。

[0022] 着脱流路 14の流量センサ 29と吸着具 13との間にはフィルタ 31が配置されている。

このフィルタ 31により、着脱流路 14を流れるゴミゃドレンなどの異物が除去され、制御弁 15, 22の保護ゃ流路 14, 17, 24内部の目詰まりが防止される。

[0023] 図 2は本発明の一実施の形態である真空吸着ユニットを示す一部断面図であり、図 3は図 2の A— A線に沿う方向の断面図である。真空吸着ユニット 10はベースブロック 32aと接続ブロック 32bと連通ブロック 32cとを備えるユニットブロック 32を有している。それぞれのブロック 32a— 32cは断面形状が四辺形となっておりほぼ直方体形状をなしており、接続ブロック 32bと連通ブロック 32cは、図 3に示すベースブロック 32aの厚み寸法 Dに対応した厚みとなっている。ベースブロック 32aの一方の側面 33aには真空供給制御弁 15及び真空破壊制御弁 22が組み付けられ、反対の側面 33bには相互に離して接続ブロック 32bと連通ブロック 32cとが組み付けられてレ、る。このようにして、ユニットブロック 32に対して複数の部材が組み付けられることにより真空吸着ユニット 10はユニット化されている。

[0024] 接続ブロック 32bと連通ブロック 32cとの間に挟み込まれるように流量センサ 29がュニットブロック 32に組み付けられ、接続ブロック 32bにはフィルタ 31が組み付けられるようになつており、フイノレタ 31はフィルタケース 31 aとこの内部に装着されるフィルタエレメント 31bとを有し、フィルタケース 31aは接続ブロック 32bに固定されたねじ部材 3 4aにナット 34bをねじ結合することにより接続ブロック 32bに組み付けられる。

[0025] ベースブロック 32aには、真空供給制御弁 15の真空入力ポート 16に連通する真空供給孔 35と、大気開放ポート 19に連通する大気連通孔 36とが形成され、真空供給孔 35は流路により真空供給源 11に接続されるようになってレ、る。ベースブロック 32a には、真空破壊制御弁 22の正圧入力ポート 23に連通する正圧供給孔 37が形成され、この正圧供給孔 37は流路により正圧供給源 12に接続されるようになっている。

[0026] 接続ブロック 32bには吸着ポート 38が設けられており、この吸着ポート 38には吸着具 13が直接あるいは吸着チューブや吸着ホースを介して取り付けられるようになっている。ユニットブロック 32には着脱流路 14と真空流路 17と真空破壊流路 24とが形成されており、着脱流路 14はベースブロック 32aに形成された流路 14aと連通ブロック 3 2cに形成された流路 14bと接続ブロック 32bに形成された流路 14c, 14dとにより形成されている。真空破壊流路 24の流路面積を調整するための絞り弁 28は、ベースブロック 32aに形成されたネジ孔 39に装着されている。この絞り弁 28は操作部 28aを回転させることにより真空破壊流路 24内部に往復動自在に揷入されるニードル 28b が設けられた可変絞りであり、真空破壊流路 24の流路面積を変化させることによって真空破壊流路 24内部を流れる正圧空気の流量を調節できるようになつている。

[0027] 図 2に示すように、流量センサ 29はユニットブロック 32に取り付けられるセンサケース 29aを有し、この内部には流路 14b, 14cを連通させて着脱流路 14の一部を構成する流路が形成され、その流路内の空気の流れを検出する検出体 29bがセンサケース 29aに設けられている。

[0028] このような真空吸着ユニット 10を用いて吸着具 13にワーク Wを吸着させるためには、図 1 (A)に示されるように、真空供給制御弁 15を吸着位置に切り換えるとともに真空破壊制御弁 22を休止位置に切り換える。そうすると、吸着具 13に接続される着脱流路 14は真空流路 17を介して真空供給源 11と連通し、吸着具 13内部を負圧状態にすることによってワーク Wを吸着することができる。ここで、ワーク Wが吸着具 13に吸着されていない状態では、吸着具 13が外部の空気を吸い込むため着脱流路 14 内部に空気の流れが生じ、この空気の流れは流量センサ 29の検出体 29bにより検出され制御部 30に検出信号が送られる。

[0029] 一方、吸着具 13の吸引口 13aにワーク Wが吸着されると吸引口 13aから外気が取り込まれなくなって着脱流路 14内部の空気の流量がほぼゼロになり、流量センサ 29 の検出体 29bからの検出信号により吸着具 13がワーク Wが吸着したことが判定される。本発明にあっては、着脱流路 14内の空気の流れの状態によって流量センサ 29 により検出される空気の流量の値が所定の判定値以下であることが判断された場合に吸着具 13にワーク Wが吸着されたものと判定する。判定値は吸着判定の前に予め定められる値であり、計測誤差や吸着部分の漏れを考慮に入れてゼロに近い値を設定すること力 Sできる。

[0030] 上述の通り、吸着具 13に供給される負圧空気の圧力は、真空供給源 11として真空ポンプが使用される場合の真空ポンプの脈動、真空レギユレータでの変動、負圧空気を他の回路に配分することによる負圧の減少などにより変化してしまうことから、吸引力や流量センサ 29により検出される空気の流量の値は一定とはならない。しかしながら、吸着具 13にワーク Wが吸着すると着脱流路 14内部の空気の流量がほぼゼ口になる現象は常に生じることから、力、かる現象を利用すれば、確実な吸着判定を行うことが可能となる。カロえて、吸着具 13に供給される負圧空気の圧力変化に影響されることなく安定した判定値を設定することができるので、安定的な吸着判定を行うことができる。

[0031] ワーク Wの搬送はワーク Wの吸着判定を待って行われ、ワーク Wが所定の位置に到達したら真空供給制御弁 15を作動させて吸着具 13に対する負圧空気の供給を停止するとともに、ワーク Wが軽量であり自重のみでは離脱しない場合には、図 1 (B) に示されるように、真空破壊制御弁 22を真空破壊位置に切り換えて所定の位置にヮーク Wを搭載することができる。

[0032] 図 1一図 3に示される真空吸着ユニット 10はユニットブロック 32に複数の部材を組み付けることにより組立体となってユニットィ匕され、し力も全体的に厚み寸法 Dとなつて形成されるので、単体として使用することができるだけでなぐ複数の真空吸着ュニット 10を積層して必要な連数をタイロッドや組み付けネジ、連結金具などでつなぎ合わせることでマ二ホールド化することもできる。

[0033] 図 4は本発明の他の実施の形態である真空吸着ユニットの回路図であり、（A)は真空供給時の切換位置を、（B)は真空破壊時の切換位置を示している。この真空吸着ユニット 41は、前述した真空吸着ユニット 10が真空供給源 11から供給される負圧を吸着具 13に供給するようにしているのに対して、真空発生源であるェジヱクタ 42を有しており、ェジェクタ 42で発生した負圧空気を吸着具 13に接続される着脱流路 43内部に案内することでワーク Wを吸着具 13に真空吸着させ、正圧供給源 44からの正圧空気を真空破壊流路 45に案内することでワーク Wを吸着具 13から強制離脱させる。

[0034] ェジヱクタ 42はェジヱクタ本体を構成するディフューザ 46aとこれに圧縮空気を吹き付けるノズル 46bとを有し、ディフューザ 46aを通過した空気はマフラ 47により消音された外部に排気される。ノズル 46bには圧縮空気流路 50により正圧供給源 44に接続されており、圧縮空気流路 50にはェジェクタ 42を作動させて着脱流路 43に負圧空気を供給する状態と供給を停止する状態とに作動する真空供給制御弁 48が設けられている。この真空供給制御弁 48は、正圧供給源 44に連通する正圧入力ポート 4 9及び圧縮空気流路 50に連通する正圧出力ポート 51を有する 2ポート 2位置切換弁であり、ノズル 46bに圧縮空気を供給してディフューザ 46aで真空を発生させて着脱流路 43に負圧空気を供給する吸着位置と、ノズル 46bへの圧縮空気の供給を停止して着脱流路 43に対する負圧空気の供給を停止する休止位置とに作動する。

[0035] 吸着位置と停止位置との切換制御は真空供給制御弁 48に設けられるソレノイド 52 に対する通電制御により行われ、通電すると吸着位置に切り換わり通電を遮断すると休止位置に切り換わるようになっている。図示する場合には、真空供給制御弁 48には手動ボタン 53も設けられており、手動ボタン 53を押圧することにより休止位置から吸着位置に切り換えることもできる。

[0036] 真空破壊流路 45には真空破壊制御弁 54が配置されており、真空破壊流路 45は真空破壊制御弁 54及び絞り弁 55を介して着脱流路 43に接続されている。真空破壊制御弁 54は、正圧供給源 44に連通する正圧入力ポート 56及び真空破壊流路 45に連通する正圧出力ポート 57を有する 2ポート 2位置切換弁であり、正圧入力ポート 56 と正圧出力ポート 57とを連通させる真空破壊位置と、正圧入力ポート 56と正圧出力ポート 57との連通を遮断させる休止位置とを有している。

[0037] 真空破壊位置と休止位置との切換制御は真空破壊制御弁 54に設けられるソレノィド 58に対する通電制御により行われ、通電すると強制離脱位置に切り換わり通電を遮断すると休止位置に切り換わるようになつている。図示する場合には、真空破壊制御弁 54には手動ボタン 59も設けられており、手動ボタン 59を押圧することにより休止位置から真空破壊位置に切り換えることもできる。

[0038] 真空破壊流路 45には絞り弁 55が配置されており、正圧供給源 44から供給される正圧空気の流量を調節することができるようになつている。カロえて、着脱流路 43には図 1及び図 2に示されたものと同様の流量センサ 29及びフィルタ 31がそれぞれ配置されている。

[0039] 図 5は本発明の他の実施の形態である真空吸着ユニットを示す一部断面図である。図 2に示される真空吸着ユニット 10と同様に、真空吸着ユニット 41もベースブロック 32aと接続ブロック 32bと連通ブロック 32cとを備えたユニットブロック 32を有しており、ユニットブロック 32に対して、真空供給制御弁 48、真空破壊制御弁 54、流量センサ 29及びフィルタ 31が組み付けられるようになつている。

[0040] このような真空吸着ユニット 41を用いて吸着具 13にワーク Wを吸着させるためには、図 4 (A)に示されるように、真空供給制御弁 48を吸着位置に切り換えるとともに真空破壊制御弁 54を休止位置に切り換える。これにより、着脱流路 43にはェジヱクタ 4 2で発生した真空が供給され、吸着具 13の内部を負圧状態にすることによってワーク Wを吸引することができる。 [0041] ワーク Wの吸着判定は上述の真空吸着ユニット 41と同一の手段により行われる。すなわち、流量センサ 29により着脱流路 43内部の空気の流量が検出され、制御部 30 に検出信号が送られて所定の判定値と比較することによりワーク Wの吸着判定がなされる。吸着具 13に供給される負圧空気の圧力は、真空供給源としてェジヱクタ 42に供給される圧縮空気の圧力により変化することもあるが、ワーク W吸着時に着脱流路 43内部の空気の流れを判定することにより、確実な吸着判定を安定的に行うことが可能となる。制御部 30からの制御信号によって、真空供給制御弁 48及び真空破壊制御弁 54の作動が制御される。

[0042] ワーク Wの搬送はワーク Wの吸着判定を待って行われ、ワーク Wが所定の位置に到達したら真空供給制御弁 48を離脱位置に切り換える。ワーク Wが軽量であり自重のみでは離脱しない場合でも、図 4 (B)に示されるように、真空破壊制御弁 54を真空破壊位置に切り換えて所定の位置にワーク Wを搭載することができる。

[0043] 本発明は前記実施の形態に限定されるものではなぐ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、図示する真空供給制御弁 15, 48、及び真空破壊制御弁 22, 54の切換方式は一実施の形態に過ぎず、直動形のものやダブルソレノイド方式のものなど種々変更して使用することが可能である。接続される吸着具 13 は 1つに限られず、フィルタ 31の先に複数の吸着具を接続するようにしても良レ、。吸着具 13に正圧空気を供給しなくともワーク Wを離脱させることができる場合には正圧供給源 12, 44、真空破壊制御弁 22, 54、及び絞り弁 28, 55の配置を省略しても良レ、。

産業上の利用可能性

[0044] この真空吸着ユニットは、 ICや LSIなどのワークを検查ボードや実装基板などに真空吸着して搬送する際に、吸着具に供給される負圧空気の圧力変化に影響されることなくワークの吸着や落下を安定的に検出し、ワークの吸着や落下を確実に行うために用いることができる。

Claims

請求の範囲

[1] ワークを真空吸着する吸着具を備える真空吸着ユニットであって、

前記吸着具が接続される吸着ポートを備え着脱流路が形成されるユニットブロックと、

前記ユニットブロックに装着され、前記着脱流路に負圧空気を供給する状態と供給を停止する状態とに作動する真空供給制御弁と、

前記ユニットブロックに装着され、前記着脱流路に正圧空気を供給する状態と供給を停止する状態とに作動する真空破壊制御弁と、

前記ユニットブロックに装着され、前記着脱流路を流れる空気の流量を検出する流量センサとを有し、

前記着脱流路内の空気の流量により前記吸着具に対するワークの吸着を判定することを特徴とする真空吸着ユニット。

[2] 請求項 1記載の真空吸着ユニットにおいて、前記真空供給制御弁により真空供給源に接続される真空入力ポートを前記着脱流路に連通する状態と連通を遮断する状態とに切り換えることを特徴とする真空吸着ユニット。

[3] 請求項 1記載の真空吸着ユニットにおいて、正圧供給源に接続される給気ポートと前記着脱流路に連通する吸引ポートとを有するェジヱクタを前記ユニットブロックに設け、前記真空供給制御弁により前記給気ポートに圧縮空気を供給して前記吸引ポートを介して前記着脱流路に負圧空気を供給する状態と前記給気ポートへの圧縮空気の供給を停止して前記着脱流路に対する負圧空気の供給を停止させる状態とに切り換えることを特徴とする真空吸着ユニット。

[4] 請求項 1記載の真空吸着ユニットにおいて、前記着脱流路を流れる異物を除去するフィルタを前記ユニットブロックに設けることを特徴とする真空吸着ユニット。