JP2004351527A - 吸着検出方法および吸着検出装置 - Google Patents
吸着検出方法および吸着検出装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】吸着具でワークを搬送する際に、ワークが吸着具から落下したことを確実に検出し得るようにすることにある。
【解決手段】着脱路内圧力Ｐｉｎが吸着検出圧力Ｐｊ以下となったときにワークの吸着が検出され、搬送動作が開始される。搬送中は、落下検出レンジの上限値以上の圧力に着脱路内圧力Ｐｉｎが上昇しない限り、ワークは吸着具から落下していないものと判定する。落下検出レンジは、吸着具にワークが吸着された状態のもとで基準圧として読み込まれる着脱路内圧力Ｐｉｎに所定の許容変動幅ΔＤを加算することで算出される。
【選択図】 図３
【解決手段】着脱路内圧力Ｐｉｎが吸着検出圧力Ｐｊ以下となったときにワークの吸着が検出され、搬送動作が開始される。搬送中は、落下検出レンジの上限値以上の圧力に着脱路内圧力Ｐｉｎが上昇しない限り、ワークは吸着具から落下していないものと判定する。落下検出レンジは、吸着具にワークが吸着された状態のもとで基準圧として読み込まれる着脱路内圧力Ｐｉｎに所定の許容変動幅ΔＤを加算することで算出される。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣやＬＳＩなどの電子部品をワークとしてこれを検査ボードや実装基板などに真空吸着して搬送する真空吸着搬送装置に用いられて有用な、ワークの吸着を検出する吸着検出方法および吸着検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路が形成されたＩＣやＬＳＩなどの電子部品は、検査ボードに多数搭載されてそれぞれの電子部品が所定の機能を有するか否か検査されている。その際には、それぞれのトレーなどに配置された電子部品を搬送装置によって検査ボードに搭載するようにしている。また、実装基板に電子部品を搭載する場合にも、搬送装置を用いて所定の順序で複数種類の電子部品を順次実装基板に搭載するようにしている。
【０００３】
このような搬送装置としては、水平方向に移動自在の搬送ヘッドに上下動自在に吸着具を設け、搬送ヘッドを部品供給ステージと検査ボードの所定の位置に移動させ、部品供給ステージと検査ボードの所定の位置において吸着具を上下動させるようにしたものが知られている。この吸着具には、正圧源と負圧源とに接続されるとともにワークに接触する接触面において開口する着脱路が形成されており、部品供給ステージにおいては着脱路に負圧を供給するとともに吸着具をワークに接触させてワークを吸着するようにしている。一方、ワークを検査ボードの所定の位置まで搬送した後には、ワークを検査ボードに搭載すべく、着脱路に対する負圧の供給を停止させるとともに、確実にワークが吸着具から離れるように、真空破壊用の正圧空気を着脱路に供給するようにしている。そして、ワークを離脱した搬送ヘッドは部品供給ステージへ戻り、同様の手順でワークの搬送を繰り返すようになっている。
【０００４】
このような吸着搬送装置では、欠品や搬送中のワークの落下を防止するために、ワークが吸着具に吸着されたことを確認した後に搬送動作が行なわれる。この吸着確認手段として、従来の吸着搬送装置の中には、着脱路内の圧力を検出する吸着圧力センサを設け、吸着動作における着脱路の負圧値が吸着検出値以上増加したときにワークの吸着を検出するようにしたものがある。たとえば、特許文献１に開示される吸着搬送装置では、吸着具に負圧が供給されたときの吸着準備圧力Ｐｓｅｔを検出し、この吸着準備圧力Ｐｓｅｔに所定の吸着検出値ΔＰｓｅｔを加算した吸着検出圧力Ｐｊにまで着脱路の負圧値が達したときワークの吸着を検出するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５４８８６号公報（第５−６頁、第８図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような吸着搬送装置は、搬送中にもワークの落下を判定できることが使用上望ましい。しかしながら、上記従来技術では、吸着具からのワークの離脱は、着脱路の負圧値が吸着準備圧力Ｐｓｅｔ以下の負圧に設定される離脱圧力値Ｐｒｅｓｅｔ以下となったときにのみ検出されるようにしている。したがって、搬送中に、ワークが落下して吸着具が空吸い状態となっても着脱路の負圧値は吸着準備圧力Ｐｓｅｔ以下に低下しないため、搬送中にはワークの落下を判定できない。
【０００７】
ここで、ワークの着脱状態を確実に検出する手段として画像認識による判定方法が一般に知られている。しかしながら、画像認識による落下判定は汎用の吸着搬送装置に取り付けるには一般に高価であって、現実に用いることは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、吸着具でワークを搬送する際に、ワークが吸着具から落下したことを確実に検出し得るようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸着検出方法は、負圧源に接続される着脱路を有する吸着具にワークが吸着されているか否かを検出する吸着検出方法であって、前記吸着具にワークが吸着された状態のもとで前記着脱路内の圧力を基準圧力として読み込む基準圧力読込み工程と、前記基準圧力に所定の許容変動幅を加えて落下検出レンジを設定する落下検出レンジ設定工程と、前記着脱路内の圧力を落下検出圧力として読み込む落下検出圧力読込み工程と、前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定する判定工程と、前記落下検出圧力が前記上限値以上であると判定されたときには、落下信号を出力する落下信号出力工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の吸着検出方法は、前記基準圧力が前回の基準圧力と相違するときには、新たな落下検出レンジに書き換える書換え工程を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の吸着検出方法は、基準圧力読込み命令に基づいて前記基準圧力を読み込み、落下検出圧力読込み命令に基づいて前記落下検出圧力を読み込み、前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の吸着検出装置は、負圧源に接続される着脱路を有する吸着具にワークが吸着されているか否かを検出する吸着検出装置であって、前記吸着具にワークが吸着された状態のもとで前記着脱路内の圧力を基準圧力として読み込む基準圧力読込み手段と、前記基準圧力に所定の許容変動幅を加えて落下検出レンジを設定する落下検出レンジ設定手段と、前記着脱路内の圧力を落下検出圧力として読み込む落下検出圧力読込み手段と、前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記落下検出圧力が前記上限値以上であると判定されたときには、落下信号を出力する落下信号出力手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の吸着検出装置は、前記基準圧力が前回の基準圧力と相違するときには、新たな落下検出レンジに書き換えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の吸着検出装置は、基準圧力読込み命令に基づいて前記基準圧力を読み込み、落下検出圧力読込み命令に基づいて前記落下検出圧力を読み込み、前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の一実施の形態である吸着検出装置が装着された真空吸着搬送装置によりワークを吸着搬送する搬送手順を示す説明図であり、図２は図１に示す真空吸着搬送装置の概略を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すように、この真空吸着搬送装置１１は部品供給ステージ１２の上に配置されたＩＣなどの電子部品をワークＷとして、これを吸着具１３により吸着して実装基板１４に搬送するために適用されている。
【００１８】
この真空吸着搬送装置１１は水平方向に移動自在の搬送ヘッド１５を有しており、この搬送ヘッド１５は図示しない電動モータなどにより部品供給ステージ１２と実装基板１４との間で水平方向に駆動されるようになっている。搬送ヘッド１５には空気圧シリンダ１６が固定されており、この空気圧シリンダ１６には上下方向に往復動自在にピストンロッド１７が装着されている。空気圧シリンダ１６には電磁弁１８を介して正圧源１９が接続されており、この電磁弁１８が通電状態にないときにはピストンロッド１７は後退限位置に保持され、電磁弁１８が通電状態とされると正圧源１９から供給される圧縮空気によりピストンロッド１７は図中下方側に前進するようになっている。そして、吸着具１３はピストンロッド１７の先端に取り付けられている。
【００１９】
吸着具１３は吸着パッドあるいは吸着ビットとも呼ばれ、図２に示すように、内部に空気流路２０が形成された中空となっている。この空気流路２０は吸着具１３の先端に設けられてワークＷに接触する接触面２１に開口しており、空気流路２０の先端部は真空吸引口２２となっている。また、空気流路２０には真空供給用バルブ２３を介して負圧源２４に接続されるとともに真空破壊用バルブ２５を介して正圧源２６に接続された連通流路２７が接続されており、空気流路２０と連通流路２７とにより着脱路２８が形成されている。したがって、着脱路２８は吸着具１３に連通するとともに、バルブ２３，２５を介して負圧源２４と正圧源２６とに連通されている。
【００２０】
真空供給用バルブ２３はソレノイド２３ａにより流路を開閉する電磁弁により形成されており、ソレノイド２３ａに通電がなされると着脱路２８を負圧源２４に連通させる開位置に作動し、ソレノイド２３ａへの通電が絶たれると着脱路２８を閉じる閉位置に作動するようになっている。同様に、真空破壊用バルブ２５はソレノイド２５ａにより流路を開閉する電磁弁により形成されており、ソレノイド２５ａに通電がなされると着脱路２８を正圧源２６に連通させる開位置に作動し、ソレノイド２５ａへの通電が絶たれると着脱路２８を閉じる閉位置に作動するようになっている。また、真空破壊用バルブ２５にはこのバルブ２５を流れる圧縮空気の流量を調整するための可変しぼり２９が設けられている。
【００２１】
この真空吸着搬送装置１１には、各種制御信号を演算する図示しないマイクロプロセッサと制御プログラム、演算式およびマップデータなどが格納されるＲＯＭや一時的にデータを格納するＲＡＭなどの図示しないメモリとを有する装置コントローラ３０が設けられている。この装置コントローラ３０には、前述の空気圧シリンダ１６の電磁弁１８や各バルブ２３，２５のソレノイド２３ａ，２５ａおよび搬送ヘッド１５を駆動する図示しない電動モータが接続されており、これらの部材の動作はこの装置コントローラ３０により制御されている。
【００２２】
吸着圧力センサ３１は、着脱路２８に接続されて着脱路内圧力Ｐｉｎを検出することができるようになっている。この吸着圧力センサ３１の検出圧力は大気圧を基準としたゲージ圧とされており、着脱路２８が負圧源２４に接続されたときおよび正圧源２６に接続されたときのいずれの場合であっても着脱路内圧力Ｐｉｎを検出することができる。この吸着圧力センサ３１は、吸着検出装置３２とは分離されており、これらは通信ケーブル３３を介して接続されている。そして、着脱路内圧力Ｐｉｎを検出し、電圧または電流入力として吸着検出装置３２に入力するようになっている。
【００２３】
吸着検出装置３２は、通信ケーブル３３，３４を介して吸着圧力センサ３１および装置コントローラ３０のそれぞれに接続されており、装置コントローラ３０と同様に各種制御信号を演算する図示しないマイクロプロセッサとＲＯＭやＲＡＭなどの図示しないメモリとを有している。このメモリ内には、吸着検出圧力Ｐｊ、吸着検出値ΔＰｓｅｔ、離脱圧力値Ｐｒｅｓｅｔ、到達不可値Ｐｕおよび許容変動幅ΔＤなどの各種値が格納されている。これらの値は、吸着検出装置３２に設けられた図示しないキーやダイヤルを操作したり、装置コントローラ３０から信号を送信することで変更することができる。そして、これらの値は予め実験などに基づいて設定されるが、特に到達不可値Ｐｕは着脱路２８の内径が小さくなるなど種々の条件が変化した場合であっても吸着準備圧力Ｐｓｅｔが到達することが不可能な程度に高い負圧値に設定される。たとえば、本実施の形態においては、到達不可値Ｐｕはゲージ圧において絶対真空となる−１０１．３ｋＰａに設定されている。
【００２４】
この吸着検出装置３２は着脱路内圧力Ｐｉｎが正圧であるか負圧であるかを識別できるものであり、ワークＷの吸着を検出するため、吸着準備圧力Ｐｓｅｔを読み込み、これに所定の吸着検出値ΔＰｓｅｔを加えて吸着検出圧力Ｐｊを設定する。また、搬送開始後には、着脱路内圧力Ｐｉｎを基準圧力Ｐｓとして読み込み、これに所定の許容変動幅ΔＤを加えて落下検出レンジを設定するとともに、ワークＷの搬送中には、装置コントローラ３０からの指令を受けて落下判定を行なう。さらに、ワークＷの搬送終了後には、離脱圧力値Ｐｒｅｓｅｔが検出されたときにワークＷの離脱を検出して吸着確認信号（Ａ信号）の出力を停止する。そして、ワークＷの吸着具１３からの離脱が検出されたときには、吸着検出圧力Ｐｊを所定の到達不可値Ｐｕに設定する。
【００２５】
この吸着検出装置３２による吸着準備圧力Ｐｓｅｔ、基準圧力Ｐｓや落下検出圧力Ｐｔの検出は、装置コントローラ３０から出力される信号に基づいて行なわれる。そして、ワークＷの吸着確認や落下判定の結果は、吸着検出装置３２から装置コントローラ３０に吸着確認信号（Ａ信号）や落下信号（Ｅ信号）として送信される。
【００２６】
つぎに、真空吸着搬送装置１１によりワークＷを吸着搬送する搬送手順について説明する。
【００２７】
部品供給ステージ１２上のワークＷを実装基板１４に搬送する場合には、図１（Ａ）に示すように、ピストンロッド１７が後退移動した状態で搬送ヘッド１５が部品供給ステージ１２の上まで移動される。次いで，真空供給用バルブ２３が開いて着脱路２８に負圧が供給され、着脱路２８の負圧値が吸着準備圧力Ｐｓｅｔにまで上昇する。この状態のもと、図１（Ｂ）に示すように、空気圧シリンダ１６に圧縮空気が供給されてピストンロッド１７が下降移動し、吸着具１３の接触面２１がワークＷに接触することにより、ワークＷが負圧により吸着具１３に吸着される。
【００２８】
次いで、空気圧シリンダ１６のピストンロッド１７が後退移動された後に、搬送ヘッド１５が実装基板１４に向けて、図１（Ｃ）に示すように、水平移動される。そして、搬送ヘッド１５が実装基板１４の所定の位置まで移動した後に、図１（Ｄ）に示すように、ピストンロッド１７が前進移動されて、ワークＷが実装基板１４に配置される。このようにして、ワークＷは部品供給ステージ１２から実装基板１４へ搬送される。
【００２９】
ワークＷが実装基板１４の所定の位置に配置されると、着脱路２８に対する負圧の供給が停止されるとともに真空破壊用バルブ２５が開いて真空吸引口２２に対して正圧空気が真空破壊用の空気として供給される。これにより、ワークＷは確実に吸着具１３の接触面２１から離れることになる。ワークＷの離脱が完了した後には、図１（Ｅ）に示すように、ピストンロッド１７を上昇移動させることによって、１つのワークＷの実装基板１４に対する搭載作業が終了し、搬送ヘッド１５は再び部品供給ステージ１２に向けて水平方向に移動されることになる。
【００３０】
図３は吸着具が部品供給ステージから実装基板までワークを吸着して搬送する際に吸着圧力センサにより検出される着脱路内圧力の変化を示すタイムチャートである。まず、真空供給用バルブ２３と真空破壊用バルブ２５とが共に閉じた状態とされているときには、着脱路内圧力ＰｉｎはＨ点からＡ点に示すように大気圧となっている。真空供給用バルブ２３が開位置とされて着脱路２８に負圧が供給されると、着脱路内圧力Ｐｉｎは大気圧よりも低下して負圧が高くなり、吸着準備圧力ＰｓｅｔとなるＢ点に達すると平衡状態となる。Ｃ点において吸着具１３がワークＷに接触されて吸着動作が開始されると、着脱路内圧力Ｐｉｎは低下してＤ点に達し、ワークＷが吸着具１３に吸着される。
【００３１】
ワークＷの搬送は、ワークＷが吸着具１３に吸着された状態のもとでワークＷの搬送が行われることになる。つまり、吸着検出装置３２からの吸着確認信号（Ａ信号）を装置コントローラ３０が受信した後に開始されるようになっている。ワークＷの搬送が終了してワークＷが所定の位置に配置されると、Ｅ点において真空供給用バルブ２３が閉位置とされて負圧の供給が停止されるとともに真空破壊用バルブ２５が開位置とされて着脱路２８内に正圧が供給され、負圧が低下してワークＷが吸着具１３から離脱する。そして、正圧の供給により着脱路内圧力ＰｉｎはＦ点において大気圧にまで上昇し、さらに、正圧源２６から供給される圧縮空気の圧力となるＧ点にまで着脱路内圧力Ｐｉｎが上昇する。その後、Ｇ点において真空破壊用バルブ２５が閉位置とされると、着脱路内圧力Ｐｉｎは大気圧にまで低下してＨ点に達することになる。
【００３２】
ところで、この真空吸着搬送装置１１を用いてワークＷを搬送中に、吸着具１３からワークＷが落下することがある。搬送中にワークＷが落下する原因としては、例えば搬送移動中の振動の影響などが考えられるが、ワークＷが落下した場合には吸着具１３は空吸い状態となって着脱路２８の負圧値が吸着準備圧力Ｐｓｅｔにまで下がってしてしまう。図３において一点鎖線で表わされる圧力曲線は、ワークＷの搬送中にワークＷが落下した場合の着脱路内圧力Ｐｉｎの変化を表わす。図示するように、搬送中にワークＷが落下した場合には、平衡状態にあった着脱路内圧力Ｐｉｎは、Ｅ１点で示す平衡状態圧からＥ２点で示す吸着準備圧力Ｐｓｅｔにまで上昇する。
【００３３】
このような搬送中のワークＷの落下判定は、着脱路２８の負圧値が所定の許容変動幅ΔＤを越えて変化したことを検出することにより行なう。つまり、ワークＷが接触面２１に接して吸着されている限り、原理的には吸着具１３は閉塞状態にあるものとみなされることから着脱路２８の負圧値も変化しないはずである。ただし、使用上は流路摩擦や漏れなどにより必ずしも等しくならないため、所定の許容変動幅ΔＤを予め設定しておく。そして、吸着が確認されているときの着脱路内圧力である基準圧力Ｐｓとあるタイミングで検出した着脱路内圧力である落下検出圧力Ｐｔとの差分が、所定の許容変動幅ΔＤの範囲内にあるかどうかで落下判定を行なう。
【００３４】
図４はワークを吸着して搬送する際における吸着具の作動手順を示すフローチャートである。以下、吸着具１３の作動手順およびワークＷの吸着検出方法を図３および図４に従って説明する。
【００３５】
まず、真空供給用バルブ２３が開位置とされて着脱路２８に負圧空気が供給される（ステップＳ１）。そして、負圧空気の供給が開始されてから所定の時間が経過してＢ点を過ぎ、着脱路内圧力Ｐｉｎが安定したときに装置コントローラ３０から吸着準備圧読込み信号（Ｐｓｅｔ信号）が出力されると、ステップＳ２において吸着検出装置３２で吸着準備圧力Ｐｓｅｔの読み込みが行なわれる。そして、ステップＳ３にて吸着検出装置３２は、読み込まれた吸着準備圧力Ｐｓｅｔに所定の吸着検出値ΔＰｓｅｔを加えた値、つまりＰｊ＝Ｐｓｅｔ＋ΔＰｓｅｔに吸着検出圧力Ｐｊを設定し、その値をメモリに格納する。つまり、この真空吸着搬送装置１１では、検出圧力設定工程として、吸着準備圧力Ｐｓｅｔが検出される度に、この吸着準備圧力Ｐｓｅｔに吸着検出値ΔＰｓｅｔを加えて新たな吸着検出圧力Ｐｊが設定されることになり、そのたびにメモリ内の吸着検出圧力Ｐｊは新たな吸着検出圧力Ｐｊに書き換えられることになる。
【００３６】
次いで、ステップＳ４において吸着動作が行なわれて吸着具１３の接触面２１がワークＷに接触すると、Ｃ点からＤ点に向けて着脱路内圧力Ｐｉｎが低下することになる。ステップＳ５は吸着検出工程となっており、着脱路内圧力Ｐｉｎと吸着検出圧力Ｐｊとを比較して着脱路内圧力Ｐｉｎが吸着検出圧力Ｐｊ以下である、つまりＰｉｎ＜Ｐｊと判断されるとワークＷの吸着が検出され、ステップＳ６にて吸着検出装置３２から吸着確認信号（Ａ信号）が出力される。そして、装置コントローラ３０が吸着確認信号（Ａ信号）を受信した後、ステップＳ７において搬送動作が開始され、ワークＷは吸着具１３に吸着された状態で搬送されることになる。
【００３７】
この搬送中には着脱路２８からのワークＷの落下判定を行なわれる。この落下判定を行なうには、比較のための基準圧力Ｐｓと落下検出圧力Ｐｔが吸着検出装置３２に読み込まれている必要がある。ここで、基準圧力Ｐｓは、ワークＷが吸着された状態のもとで、吸着検出装置３２が基準圧力読込み命令（Ｐｓ信号）を受信した時に吸着圧力センサ３１を用いて読み込まれる。一方、落下検出圧力Ｐｔは、吸着検出装置３２が落下検出圧力読込み命令（Ｐｔ信号）を受信した時に吸着圧力センサ３１を用いて読み込まれる。基準圧力読込み命令（Ｐｓ信号）や落下検出圧力読込み命令（Ｐｔ信号）は、装置コントローラ３０を操作することで任意のタイミングで送信することができる。
【００３８】
ステップＳ８において、吸着検出装置３２が基準圧力読込み命令（Ｐｓ信号）を受信した場合には、信号受信時の着脱路２８の着脱路内圧力Ｐｉｎを検出して吸着検出装置３２のメモリ内に保存する（ステップＳ９）。そして、基準圧力読込み命令（Ｐｓ信号）が受信されない場合には、ステップＳ８で分岐されるように、ステップＳ９は省略されてステップＳ１０に進む。ステップＳ１０において、吸着検出装置３２が落下検出圧力読込み命令（Ｐｔ信号）を受信した場合には、信号受信時の着脱路２８の着脱路内圧力Ｐｉｎを検出して吸着検出装置３２内に保存する（ステップＳ１１）。ステップＳ１２では、基準圧力Ｐｓと落下検出圧力Ｐｔの差分計算を行い、これが許容変動幅ΔＤの範囲内にあるか否かの判断がなされる。なお、この判断は、ステップＳ１０において落下検出圧力読込み命令（Ｐｔ信号）が受信されない場合には省略される。
【００３９】
差分計算の結果が許容変動幅ΔＤの範囲内にない場合、即ち落下検出圧力Ｐｔの負圧が落下検出レンジの上限値以上であると判定された場合には、落下信号（Ｅ信号）が吸着検出装置３２から出力される（ステップＳ１３）。一方、ワークＷの落下が検出されず、ステップＳ１４においてワークＷの搬送終了が確認されたら、真空供給用バルブ２３が開位置とされるとともに真空破壊用バルブ２５が閉位置とされて着脱路２８内に正圧が供給される（ステップＳ１５）。そして、着脱路内圧力Ｐｉｎが上昇してステップＳ１６にて着脱路内圧力Ｐｉｎが離脱圧力値Ｐｒｅｓｅｔとなったこと、つまりＰｉｎ＞Ｐｒｅｓｅｔが検出されるとワークＷの離脱が検出されて、ステップＳ１７にて吸着確認信号（Ａ信号）がＯＦＦされる。次いで、ワークＷの離脱が検出されると、ステップＳ１８にて吸着検出装置３２のメモリ内の吸着検出圧力Ｐｊの値は到達不可値Ｐｕに書き換えられる。同時に搬送ヘッド１５は再び部品供給ステージ１２まで移動されてルーティンはステップＳ１にリターンされる。ステップＳ１，Ｓ２を経てステップＳ３にて再び吸着検出圧力Ｐｊが設定されるまでの間、吸着検出圧力Ｐｊは到達不可値Ｐｕに維持されることになる。
【００４０】
ところで、真空吸着搬送装置の中には、複数のワークＷを一度に搬送するために、それぞれに開閉用バルブ３５を設けた複数の吸着具１３を共通の吸着ユニット３６を介して共通の負圧源２４に接続したものがある。
【００４１】
図５は、複数の吸着具のそれぞれに形成された着脱路を連通する連通路が形成された吸着ユニットを用いて、複数の吸着具を共通の負圧源に接続した真空吸着搬送装置の概略を示すブロック図である。なお、図２に示す真空吸着搬送装置１１と共通する部品については同一の番号が付されている。図示する場合にあっては、吸着ユニット３６には４つの吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）が接続されている。吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）のそれぞれには通信ケーブル３３（ａ）〜（ｄ）を介して吸着検出装置３２に接続された吸着圧力センサ３１（ａ）〜３１（ｄ）が取り付けられており、吸着具１３（ａ）〜（ｄ）のそれぞれの着脱路内圧力Ｐｉｎを検出することができる。
【００４２】
この吸着ユニット３６にはそれぞれの吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）に形成された着脱路２８（ａ）〜２８（ｄ）を連通する連通路３７が設けられ、搬送ヘッド１５や空気圧供給源１９，２４，２６を共有できることから、多数のワークＷを一度に搬送する場合に利用されることが多い。他方で、吸着ユニット３６内の圧力変化がそれぞれの着脱路２８（ａ）〜２８（ｄ）に供給される負圧力を変化させてしまう。たとえば、吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）にそれぞれ設けられた開閉用バルブ３５（ａ）〜３５（ｄ）の１つが開いた場合、複数個開いた場合や、元圧の変動などで吸着ユニット３６内の圧力状態が変化してしまうと、それぞれの吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）に供給される負圧力も変化してしまう。
【００４３】
本発明の吸着検出装置３２は、このように搬送中に供給される負圧力に変化があった場合でも、ワークＷの落下検出を行なうことが可能である。つまり、開閉用バルブ３５（ａ）〜３５（ｄ）の１つが開いた場合、複数個開いた場合や、元圧の変動などで供給負圧力に変化があった場合には、装置コントローラ３０が吸着検出装置３２に基準圧力読込み命令（Ｐｓ信号）を再度送信するようにする。次いで、吸着検出装置３２は再度基準圧力Ｐｓを読み込み、この基準圧力Ｐｓが前回の基準圧力Ｐｓと相違するときには、最新の基準圧力Ｐｓに所定の許容変動幅ΔＤを加算して新たな落下検出レンジを算出し、前回の落下検出レンジの書換えを行なう。その後、この新たな落下検出レンジに基づいて落下検出を行なうことで、開閉用バルブ３５（ａ）〜３５（ｄ）の１つが開いた場合、複数個開いた場合や、元圧の変動などにともなう供給負圧力の変化と、ワークＷの落下にともなう着脱路内圧力Ｐｉｎの変化とを区別して、正確な落下検出を行なうことができる。また、圧力変動操作がある度に基準圧力Ｐｓの書換えを行なうようにすれば、多段階にわたって圧力変動がある場合を考慮して不必要に許容変動幅ΔＤを大きく設定する必要がなくなり、落下判定の高速化を図ることができる。
【００４４】
図６はワーク搬送中に吸着ユニット内で圧力変化があった場合の吸着検出方法の説明図である。図示するように、例えばＤ１点で圧力変動操作があって着脱路内圧力ＰｉｎがＤ２点で示す負圧値にまで低下した場合には、再度基準圧力Ｐｓを読み込むことで新たな落下検出レンジを設定する。これは、Ｄ３点で圧力変動操作があって着脱路２８内の負圧値がＤ４点まで低下した場合も同様である。このように、圧力変動操作がある度に前回の落下検出レンジを新たな落下検出レンジに書き換え、ワークＷの落下を判断する。これにより、開閉用バルブ３５（ａ）〜３５（ｄ）の１つが開いた場合、複数個開いた場合や、元圧の変動などにともない着脱路２８への供給負圧力が落下検出レンジを越えて低下した場合でも、このときの供給負圧力の低下とワークＷの落下による負圧値の低下とを誤検出するおそれがなくなる。なお、図示する場合にあっては吸着具１３の負圧値が段階的に低下する場合のみを示しているが、負圧値が上昇して変化する場合にも当然に適用が可能である。
【００４５】
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５に示す真空吸着搬送装置にあっては、吸着ユニット３６に４つの吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）が接続されているが、接続される吸着具の個数はこれに限られない。
【００４６】
また、装置コントローラ３０、吸着圧力センサ３１のそれぞれを吸着検出装置３２に接続するための手段は、有線の通信ケーブル３３，３４に限られることなく、無線の通信手段を用いて信号の送受信が行なわれるようにしても良い。このように、装置コントローラ３０、吸着圧力センサ３１および吸着検出装置３２は別体として設けられているため配置の自由度が高く、それぞれに最適な配置を行なうことができる。
【００４７】
また、ワークＷの落下判定のタイミングは装置コントローラ３０を操作することにより自由に変更することができる。たとえば、ワークＷが実装基板１４上に搭載されたか否かを判定する場合には、ワークＷを実装基板１４上に搭載する直前に落下検出圧力Ｐｔを読み込んで落下判定を行なえば良い。一方、ワークＷの落下検出後（Ｅ信号受信後）には直ちに搬送を中止させたいのであれば、所定の周期で落下検出圧力Ｐｔを送信して周期的に落下判定を行ない、Ｅ信号受信後は直ちに搬送を中止させても良い。
【００４８】
また、前記実施の形態においては、着脱路内圧力Ｐｉｎが離脱圧力値Ｐｒｅｓｅｔとなったときに吸着検出圧力Ｐｊを到達不可値Ｐｕに設定するようにしているが、これに限らず、ワークＷの離脱が検出されたときから着脱路２８に対する再度の負圧空気の供給が行われる前であればいずれのタイミングで設定するようにしても良い。また、前記実施の形態においては、到達不可値Ｐｕは絶対真空となる−１０１．３ｋＰａに設定されているが、これに限らず、吸着具１３の交換などの種々の条件により変化する吸着準備圧力Ｐｓｅｔに到達し得ない値であれば任意の値に設定することができる。さらに、前記実施の形態においては、この真空吸着搬送装置１１は部品供給ステージ１２から実装基板１４へワークＷを搬送する場合に適用されているが、これに限らず、実装基板１４に換えて検査ボードにワークＷを搬送する場合など他の用途に適用しても良い。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークの搬送中においても、ワークが吸着具により吸着されていることを確実に検出することができる。
【００５０】
また、複数の吸着具を共通の吸着ユニットを介して共通の負圧源に接続した真空吸着搬送装置により複数のワークを一度に搬送するに際しても、ワークが吸着具により吸着されていることを確実に検出することができる。
【００５１】
また、装置コントローラを操作することで、吸着検出装置に対する落下判定のタイミングを自由に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の一実施の形態である吸着検出装置が装着された真空吸着搬送装置によりワークを吸着搬送する搬送手順を示す説明図である。
【図２】図１に示す真空吸着搬送装置の概略を示すブロック図である。
【図３】吸着具が部品供給ステージから実装基板までワークを吸着して搬送する際に吸着圧力センサにより検出される着脱路内圧力の変化を示すタイムチャートである。
【図４】ワークを吸着して搬送する際における吸着具の作動手順を示すフローチャートである。
【図５】複数の吸着具のそれぞれに形成された着脱路を連通する連通路が形成された吸着ユニットを用いて、複数の吸着具を共通の負圧源に接続した真空吸着搬送装置の概略を示すブロック図である。
【図６】ワーク搬送中に吸着ユニット内で圧力変化があった場合の吸着検出方法の説明図である。
【符号の説明】
１１ 真空吸着搬送装置
１２ 部品供給ステージ
１３ 吸着具
１４ 実装基板
１５ 搬送ヘッド
１６ 空気圧シリンダ
１７ ピストンロッド
１８ 電磁弁
１９ 正圧源
２０ 空気流路
２１ 接触面
２２ 真空吸引口
２３ 真空供給用バルブ
２３ａ ソレノイド
２４ 負圧源
２５ 真空破壊用バルブ
２５ａ ソレノイド
２６ 正圧源
２７ 連通流路
２８ 着脱路
２９ 可変しぼり
３０ 装置コントローラ
３１ 吸着圧力センサ
３２ 吸着検出装置
３３ 通信ケーブル
３４ 通信ケーブル
３５ 開閉用バルブ
３６ 吸着ユニット
３７ 連通路
Ｗ ワーク
Ｐｊ 吸着検出圧力
Ｐｕ 到達不可値
Ｐｓ 基準圧力
Ｐｔ 落下検出圧力
ΔＤ 許容変動幅
Ｐｉｎ 着脱路内圧力
Ｐｓｅｔ 吸着準備圧力
ΔＰｓｅｔ 吸着検出値
Ｐｒｅｓｅｔ 離脱圧力値
【発明の属する技術分野】
本発明はＩＣやＬＳＩなどの電子部品をワークとしてこれを検査ボードや実装基板などに真空吸着して搬送する真空吸着搬送装置に用いられて有用な、ワークの吸着を検出する吸着検出方法および吸着検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路が形成されたＩＣやＬＳＩなどの電子部品は、検査ボードに多数搭載されてそれぞれの電子部品が所定の機能を有するか否か検査されている。その際には、それぞれのトレーなどに配置された電子部品を搬送装置によって検査ボードに搭載するようにしている。また、実装基板に電子部品を搭載する場合にも、搬送装置を用いて所定の順序で複数種類の電子部品を順次実装基板に搭載するようにしている。
【０００３】
このような搬送装置としては、水平方向に移動自在の搬送ヘッドに上下動自在に吸着具を設け、搬送ヘッドを部品供給ステージと検査ボードの所定の位置に移動させ、部品供給ステージと検査ボードの所定の位置において吸着具を上下動させるようにしたものが知られている。この吸着具には、正圧源と負圧源とに接続されるとともにワークに接触する接触面において開口する着脱路が形成されており、部品供給ステージにおいては着脱路に負圧を供給するとともに吸着具をワークに接触させてワークを吸着するようにしている。一方、ワークを検査ボードの所定の位置まで搬送した後には、ワークを検査ボードに搭載すべく、着脱路に対する負圧の供給を停止させるとともに、確実にワークが吸着具から離れるように、真空破壊用の正圧空気を着脱路に供給するようにしている。そして、ワークを離脱した搬送ヘッドは部品供給ステージへ戻り、同様の手順でワークの搬送を繰り返すようになっている。
【０００４】
このような吸着搬送装置では、欠品や搬送中のワークの落下を防止するために、ワークが吸着具に吸着されたことを確認した後に搬送動作が行なわれる。この吸着確認手段として、従来の吸着搬送装置の中には、着脱路内の圧力を検出する吸着圧力センサを設け、吸着動作における着脱路の負圧値が吸着検出値以上増加したときにワークの吸着を検出するようにしたものがある。たとえば、特許文献１に開示される吸着搬送装置では、吸着具に負圧が供給されたときの吸着準備圧力Ｐｓｅｔを検出し、この吸着準備圧力Ｐｓｅｔに所定の吸着検出値ΔＰｓｅｔを加算した吸着検出圧力Ｐｊにまで着脱路の負圧値が達したときワークの吸着を検出するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−５４８８６号公報（第５−６頁、第８図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような吸着搬送装置は、搬送中にもワークの落下を判定できることが使用上望ましい。しかしながら、上記従来技術では、吸着具からのワークの離脱は、着脱路の負圧値が吸着準備圧力Ｐｓｅｔ以下の負圧に設定される離脱圧力値Ｐｒｅｓｅｔ以下となったときにのみ検出されるようにしている。したがって、搬送中に、ワークが落下して吸着具が空吸い状態となっても着脱路の負圧値は吸着準備圧力Ｐｓｅｔ以下に低下しないため、搬送中にはワークの落下を判定できない。
【０００７】
ここで、ワークの着脱状態を確実に検出する手段として画像認識による判定方法が一般に知られている。しかしながら、画像認識による落下判定は汎用の吸着搬送装置に取り付けるには一般に高価であって、現実に用いることは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、吸着具でワークを搬送する際に、ワークが吸着具から落下したことを確実に検出し得るようにすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の吸着検出方法は、負圧源に接続される着脱路を有する吸着具にワークが吸着されているか否かを検出する吸着検出方法であって、前記吸着具にワークが吸着された状態のもとで前記着脱路内の圧力を基準圧力として読み込む基準圧力読込み工程と、前記基準圧力に所定の許容変動幅を加えて落下検出レンジを設定する落下検出レンジ設定工程と、前記着脱路内の圧力を落下検出圧力として読み込む落下検出圧力読込み工程と、前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定する判定工程と、前記落下検出圧力が前記上限値以上であると判定されたときには、落下信号を出力する落下信号出力工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の吸着検出方法は、前記基準圧力が前回の基準圧力と相違するときには、新たな落下検出レンジに書き換える書換え工程を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の吸着検出方法は、基準圧力読込み命令に基づいて前記基準圧力を読み込み、落下検出圧力読込み命令に基づいて前記落下検出圧力を読み込み、前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の吸着検出装置は、負圧源に接続される着脱路を有する吸着具にワークが吸着されているか否かを検出する吸着検出装置であって、前記吸着具にワークが吸着された状態のもとで前記着脱路内の圧力を基準圧力として読み込む基準圧力読込み手段と、前記基準圧力に所定の許容変動幅を加えて落下検出レンジを設定する落下検出レンジ設定手段と、前記着脱路内の圧力を落下検出圧力として読み込む落下検出圧力読込み手段と、前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定する判定手段と、前記落下検出圧力が前記上限値以上であると判定されたときには、落下信号を出力する落下信号出力手段とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の吸着検出装置は、前記基準圧力が前回の基準圧力と相違するときには、新たな落下検出レンジに書き換えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の吸着検出装置は、基準圧力読込み命令に基づいて前記基準圧力を読み込み、落下検出圧力読込み命令に基づいて前記落下検出圧力を読み込み、前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定することを特徴とする。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の一実施の形態である吸着検出装置が装着された真空吸着搬送装置によりワークを吸着搬送する搬送手順を示す説明図であり、図２は図１に示す真空吸着搬送装置の概略を示すブロック図である。
【００１７】
図１に示すように、この真空吸着搬送装置１１は部品供給ステージ１２の上に配置されたＩＣなどの電子部品をワークＷとして、これを吸着具１３により吸着して実装基板１４に搬送するために適用されている。
【００１８】
この真空吸着搬送装置１１は水平方向に移動自在の搬送ヘッド１５を有しており、この搬送ヘッド１５は図示しない電動モータなどにより部品供給ステージ１２と実装基板１４との間で水平方向に駆動されるようになっている。搬送ヘッド１５には空気圧シリンダ１６が固定されており、この空気圧シリンダ１６には上下方向に往復動自在にピストンロッド１７が装着されている。空気圧シリンダ１６には電磁弁１８を介して正圧源１９が接続されており、この電磁弁１８が通電状態にないときにはピストンロッド１７は後退限位置に保持され、電磁弁１８が通電状態とされると正圧源１９から供給される圧縮空気によりピストンロッド１７は図中下方側に前進するようになっている。そして、吸着具１３はピストンロッド１７の先端に取り付けられている。
【００１９】
吸着具１３は吸着パッドあるいは吸着ビットとも呼ばれ、図２に示すように、内部に空気流路２０が形成された中空となっている。この空気流路２０は吸着具１３の先端に設けられてワークＷに接触する接触面２１に開口しており、空気流路２０の先端部は真空吸引口２２となっている。また、空気流路２０には真空供給用バルブ２３を介して負圧源２４に接続されるとともに真空破壊用バルブ２５を介して正圧源２６に接続された連通流路２７が接続されており、空気流路２０と連通流路２７とにより着脱路２８が形成されている。したがって、着脱路２８は吸着具１３に連通するとともに、バルブ２３，２５を介して負圧源２４と正圧源２６とに連通されている。
【００２０】
真空供給用バルブ２３はソレノイド２３ａにより流路を開閉する電磁弁により形成されており、ソレノイド２３ａに通電がなされると着脱路２８を負圧源２４に連通させる開位置に作動し、ソレノイド２３ａへの通電が絶たれると着脱路２８を閉じる閉位置に作動するようになっている。同様に、真空破壊用バルブ２５はソレノイド２５ａにより流路を開閉する電磁弁により形成されており、ソレノイド２５ａに通電がなされると着脱路２８を正圧源２６に連通させる開位置に作動し、ソレノイド２５ａへの通電が絶たれると着脱路２８を閉じる閉位置に作動するようになっている。また、真空破壊用バルブ２５にはこのバルブ２５を流れる圧縮空気の流量を調整するための可変しぼり２９が設けられている。
【００２１】
この真空吸着搬送装置１１には、各種制御信号を演算する図示しないマイクロプロセッサと制御プログラム、演算式およびマップデータなどが格納されるＲＯＭや一時的にデータを格納するＲＡＭなどの図示しないメモリとを有する装置コントローラ３０が設けられている。この装置コントローラ３０には、前述の空気圧シリンダ１６の電磁弁１８や各バルブ２３，２５のソレノイド２３ａ，２５ａおよび搬送ヘッド１５を駆動する図示しない電動モータが接続されており、これらの部材の動作はこの装置コントローラ３０により制御されている。
【００２２】
吸着圧力センサ３１は、着脱路２８に接続されて着脱路内圧力Ｐｉｎを検出することができるようになっている。この吸着圧力センサ３１の検出圧力は大気圧を基準としたゲージ圧とされており、着脱路２８が負圧源２４に接続されたときおよび正圧源２６に接続されたときのいずれの場合であっても着脱路内圧力Ｐｉｎを検出することができる。この吸着圧力センサ３１は、吸着検出装置３２とは分離されており、これらは通信ケーブル３３を介して接続されている。そして、着脱路内圧力Ｐｉｎを検出し、電圧または電流入力として吸着検出装置３２に入力するようになっている。
【００２３】
吸着検出装置３２は、通信ケーブル３３，３４を介して吸着圧力センサ３１および装置コントローラ３０のそれぞれに接続されており、装置コントローラ３０と同様に各種制御信号を演算する図示しないマイクロプロセッサとＲＯＭやＲＡＭなどの図示しないメモリとを有している。このメモリ内には、吸着検出圧力Ｐｊ、吸着検出値ΔＰｓｅｔ、離脱圧力値Ｐｒｅｓｅｔ、到達不可値Ｐｕおよび許容変動幅ΔＤなどの各種値が格納されている。これらの値は、吸着検出装置３２に設けられた図示しないキーやダイヤルを操作したり、装置コントローラ３０から信号を送信することで変更することができる。そして、これらの値は予め実験などに基づいて設定されるが、特に到達不可値Ｐｕは着脱路２８の内径が小さくなるなど種々の条件が変化した場合であっても吸着準備圧力Ｐｓｅｔが到達することが不可能な程度に高い負圧値に設定される。たとえば、本実施の形態においては、到達不可値Ｐｕはゲージ圧において絶対真空となる−１０１．３ｋＰａに設定されている。
【００２４】
この吸着検出装置３２は着脱路内圧力Ｐｉｎが正圧であるか負圧であるかを識別できるものであり、ワークＷの吸着を検出するため、吸着準備圧力Ｐｓｅｔを読み込み、これに所定の吸着検出値ΔＰｓｅｔを加えて吸着検出圧力Ｐｊを設定する。また、搬送開始後には、着脱路内圧力Ｐｉｎを基準圧力Ｐｓとして読み込み、これに所定の許容変動幅ΔＤを加えて落下検出レンジを設定するとともに、ワークＷの搬送中には、装置コントローラ３０からの指令を受けて落下判定を行なう。さらに、ワークＷの搬送終了後には、離脱圧力値Ｐｒｅｓｅｔが検出されたときにワークＷの離脱を検出して吸着確認信号（Ａ信号）の出力を停止する。そして、ワークＷの吸着具１３からの離脱が検出されたときには、吸着検出圧力Ｐｊを所定の到達不可値Ｐｕに設定する。
【００２５】
この吸着検出装置３２による吸着準備圧力Ｐｓｅｔ、基準圧力Ｐｓや落下検出圧力Ｐｔの検出は、装置コントローラ３０から出力される信号に基づいて行なわれる。そして、ワークＷの吸着確認や落下判定の結果は、吸着検出装置３２から装置コントローラ３０に吸着確認信号（Ａ信号）や落下信号（Ｅ信号）として送信される。
【００２６】
つぎに、真空吸着搬送装置１１によりワークＷを吸着搬送する搬送手順について説明する。
【００２７】
部品供給ステージ１２上のワークＷを実装基板１４に搬送する場合には、図１（Ａ）に示すように、ピストンロッド１７が後退移動した状態で搬送ヘッド１５が部品供給ステージ１２の上まで移動される。次いで，真空供給用バルブ２３が開いて着脱路２８に負圧が供給され、着脱路２８の負圧値が吸着準備圧力Ｐｓｅｔにまで上昇する。この状態のもと、図１（Ｂ）に示すように、空気圧シリンダ１６に圧縮空気が供給されてピストンロッド１７が下降移動し、吸着具１３の接触面２１がワークＷに接触することにより、ワークＷが負圧により吸着具１３に吸着される。
【００２８】
次いで、空気圧シリンダ１６のピストンロッド１７が後退移動された後に、搬送ヘッド１５が実装基板１４に向けて、図１（Ｃ）に示すように、水平移動される。そして、搬送ヘッド１５が実装基板１４の所定の位置まで移動した後に、図１（Ｄ）に示すように、ピストンロッド１７が前進移動されて、ワークＷが実装基板１４に配置される。このようにして、ワークＷは部品供給ステージ１２から実装基板１４へ搬送される。
【００２９】
ワークＷが実装基板１４の所定の位置に配置されると、着脱路２８に対する負圧の供給が停止されるとともに真空破壊用バルブ２５が開いて真空吸引口２２に対して正圧空気が真空破壊用の空気として供給される。これにより、ワークＷは確実に吸着具１３の接触面２１から離れることになる。ワークＷの離脱が完了した後には、図１（Ｅ）に示すように、ピストンロッド１７を上昇移動させることによって、１つのワークＷの実装基板１４に対する搭載作業が終了し、搬送ヘッド１５は再び部品供給ステージ１２に向けて水平方向に移動されることになる。
【００３０】
図３は吸着具が部品供給ステージから実装基板までワークを吸着して搬送する際に吸着圧力センサにより検出される着脱路内圧力の変化を示すタイムチャートである。まず、真空供給用バルブ２３と真空破壊用バルブ２５とが共に閉じた状態とされているときには、着脱路内圧力ＰｉｎはＨ点からＡ点に示すように大気圧となっている。真空供給用バルブ２３が開位置とされて着脱路２８に負圧が供給されると、着脱路内圧力Ｐｉｎは大気圧よりも低下して負圧が高くなり、吸着準備圧力ＰｓｅｔとなるＢ点に達すると平衡状態となる。Ｃ点において吸着具１３がワークＷに接触されて吸着動作が開始されると、着脱路内圧力Ｐｉｎは低下してＤ点に達し、ワークＷが吸着具１３に吸着される。
【００３１】
ワークＷの搬送は、ワークＷが吸着具１３に吸着された状態のもとでワークＷの搬送が行われることになる。つまり、吸着検出装置３２からの吸着確認信号（Ａ信号）を装置コントローラ３０が受信した後に開始されるようになっている。ワークＷの搬送が終了してワークＷが所定の位置に配置されると、Ｅ点において真空供給用バルブ２３が閉位置とされて負圧の供給が停止されるとともに真空破壊用バルブ２５が開位置とされて着脱路２８内に正圧が供給され、負圧が低下してワークＷが吸着具１３から離脱する。そして、正圧の供給により着脱路内圧力ＰｉｎはＦ点において大気圧にまで上昇し、さらに、正圧源２６から供給される圧縮空気の圧力となるＧ点にまで着脱路内圧力Ｐｉｎが上昇する。その後、Ｇ点において真空破壊用バルブ２５が閉位置とされると、着脱路内圧力Ｐｉｎは大気圧にまで低下してＨ点に達することになる。
【００３２】
ところで、この真空吸着搬送装置１１を用いてワークＷを搬送中に、吸着具１３からワークＷが落下することがある。搬送中にワークＷが落下する原因としては、例えば搬送移動中の振動の影響などが考えられるが、ワークＷが落下した場合には吸着具１３は空吸い状態となって着脱路２８の負圧値が吸着準備圧力Ｐｓｅｔにまで下がってしてしまう。図３において一点鎖線で表わされる圧力曲線は、ワークＷの搬送中にワークＷが落下した場合の着脱路内圧力Ｐｉｎの変化を表わす。図示するように、搬送中にワークＷが落下した場合には、平衡状態にあった着脱路内圧力Ｐｉｎは、Ｅ１点で示す平衡状態圧からＥ２点で示す吸着準備圧力Ｐｓｅｔにまで上昇する。
【００３３】
このような搬送中のワークＷの落下判定は、着脱路２８の負圧値が所定の許容変動幅ΔＤを越えて変化したことを検出することにより行なう。つまり、ワークＷが接触面２１に接して吸着されている限り、原理的には吸着具１３は閉塞状態にあるものとみなされることから着脱路２８の負圧値も変化しないはずである。ただし、使用上は流路摩擦や漏れなどにより必ずしも等しくならないため、所定の許容変動幅ΔＤを予め設定しておく。そして、吸着が確認されているときの着脱路内圧力である基準圧力Ｐｓとあるタイミングで検出した着脱路内圧力である落下検出圧力Ｐｔとの差分が、所定の許容変動幅ΔＤの範囲内にあるかどうかで落下判定を行なう。
【００３４】
図４はワークを吸着して搬送する際における吸着具の作動手順を示すフローチャートである。以下、吸着具１３の作動手順およびワークＷの吸着検出方法を図３および図４に従って説明する。
【００３５】
まず、真空供給用バルブ２３が開位置とされて着脱路２８に負圧空気が供給される（ステップＳ１）。そして、負圧空気の供給が開始されてから所定の時間が経過してＢ点を過ぎ、着脱路内圧力Ｐｉｎが安定したときに装置コントローラ３０から吸着準備圧読込み信号（Ｐｓｅｔ信号）が出力されると、ステップＳ２において吸着検出装置３２で吸着準備圧力Ｐｓｅｔの読み込みが行なわれる。そして、ステップＳ３にて吸着検出装置３２は、読み込まれた吸着準備圧力Ｐｓｅｔに所定の吸着検出値ΔＰｓｅｔを加えた値、つまりＰｊ＝Ｐｓｅｔ＋ΔＰｓｅｔに吸着検出圧力Ｐｊを設定し、その値をメモリに格納する。つまり、この真空吸着搬送装置１１では、検出圧力設定工程として、吸着準備圧力Ｐｓｅｔが検出される度に、この吸着準備圧力Ｐｓｅｔに吸着検出値ΔＰｓｅｔを加えて新たな吸着検出圧力Ｐｊが設定されることになり、そのたびにメモリ内の吸着検出圧力Ｐｊは新たな吸着検出圧力Ｐｊに書き換えられることになる。
【００３６】
次いで、ステップＳ４において吸着動作が行なわれて吸着具１３の接触面２１がワークＷに接触すると、Ｃ点からＤ点に向けて着脱路内圧力Ｐｉｎが低下することになる。ステップＳ５は吸着検出工程となっており、着脱路内圧力Ｐｉｎと吸着検出圧力Ｐｊとを比較して着脱路内圧力Ｐｉｎが吸着検出圧力Ｐｊ以下である、つまりＰｉｎ＜Ｐｊと判断されるとワークＷの吸着が検出され、ステップＳ６にて吸着検出装置３２から吸着確認信号（Ａ信号）が出力される。そして、装置コントローラ３０が吸着確認信号（Ａ信号）を受信した後、ステップＳ７において搬送動作が開始され、ワークＷは吸着具１３に吸着された状態で搬送されることになる。
【００３７】
この搬送中には着脱路２８からのワークＷの落下判定を行なわれる。この落下判定を行なうには、比較のための基準圧力Ｐｓと落下検出圧力Ｐｔが吸着検出装置３２に読み込まれている必要がある。ここで、基準圧力Ｐｓは、ワークＷが吸着された状態のもとで、吸着検出装置３２が基準圧力読込み命令（Ｐｓ信号）を受信した時に吸着圧力センサ３１を用いて読み込まれる。一方、落下検出圧力Ｐｔは、吸着検出装置３２が落下検出圧力読込み命令（Ｐｔ信号）を受信した時に吸着圧力センサ３１を用いて読み込まれる。基準圧力読込み命令（Ｐｓ信号）や落下検出圧力読込み命令（Ｐｔ信号）は、装置コントローラ３０を操作することで任意のタイミングで送信することができる。
【００３８】
ステップＳ８において、吸着検出装置３２が基準圧力読込み命令（Ｐｓ信号）を受信した場合には、信号受信時の着脱路２８の着脱路内圧力Ｐｉｎを検出して吸着検出装置３２のメモリ内に保存する（ステップＳ９）。そして、基準圧力読込み命令（Ｐｓ信号）が受信されない場合には、ステップＳ８で分岐されるように、ステップＳ９は省略されてステップＳ１０に進む。ステップＳ１０において、吸着検出装置３２が落下検出圧力読込み命令（Ｐｔ信号）を受信した場合には、信号受信時の着脱路２８の着脱路内圧力Ｐｉｎを検出して吸着検出装置３２内に保存する（ステップＳ１１）。ステップＳ１２では、基準圧力Ｐｓと落下検出圧力Ｐｔの差分計算を行い、これが許容変動幅ΔＤの範囲内にあるか否かの判断がなされる。なお、この判断は、ステップＳ１０において落下検出圧力読込み命令（Ｐｔ信号）が受信されない場合には省略される。
【００３９】
差分計算の結果が許容変動幅ΔＤの範囲内にない場合、即ち落下検出圧力Ｐｔの負圧が落下検出レンジの上限値以上であると判定された場合には、落下信号（Ｅ信号）が吸着検出装置３２から出力される（ステップＳ１３）。一方、ワークＷの落下が検出されず、ステップＳ１４においてワークＷの搬送終了が確認されたら、真空供給用バルブ２３が開位置とされるとともに真空破壊用バルブ２５が閉位置とされて着脱路２８内に正圧が供給される（ステップＳ１５）。そして、着脱路内圧力Ｐｉｎが上昇してステップＳ１６にて着脱路内圧力Ｐｉｎが離脱圧力値Ｐｒｅｓｅｔとなったこと、つまりＰｉｎ＞Ｐｒｅｓｅｔが検出されるとワークＷの離脱が検出されて、ステップＳ１７にて吸着確認信号（Ａ信号）がＯＦＦされる。次いで、ワークＷの離脱が検出されると、ステップＳ１８にて吸着検出装置３２のメモリ内の吸着検出圧力Ｐｊの値は到達不可値Ｐｕに書き換えられる。同時に搬送ヘッド１５は再び部品供給ステージ１２まで移動されてルーティンはステップＳ１にリターンされる。ステップＳ１，Ｓ２を経てステップＳ３にて再び吸着検出圧力Ｐｊが設定されるまでの間、吸着検出圧力Ｐｊは到達不可値Ｐｕに維持されることになる。
【００４０】
ところで、真空吸着搬送装置の中には、複数のワークＷを一度に搬送するために、それぞれに開閉用バルブ３５を設けた複数の吸着具１３を共通の吸着ユニット３６を介して共通の負圧源２４に接続したものがある。
【００４１】
図５は、複数の吸着具のそれぞれに形成された着脱路を連通する連通路が形成された吸着ユニットを用いて、複数の吸着具を共通の負圧源に接続した真空吸着搬送装置の概略を示すブロック図である。なお、図２に示す真空吸着搬送装置１１と共通する部品については同一の番号が付されている。図示する場合にあっては、吸着ユニット３６には４つの吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）が接続されている。吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）のそれぞれには通信ケーブル３３（ａ）〜（ｄ）を介して吸着検出装置３２に接続された吸着圧力センサ３１（ａ）〜３１（ｄ）が取り付けられており、吸着具１３（ａ）〜（ｄ）のそれぞれの着脱路内圧力Ｐｉｎを検出することができる。
【００４２】
この吸着ユニット３６にはそれぞれの吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）に形成された着脱路２８（ａ）〜２８（ｄ）を連通する連通路３７が設けられ、搬送ヘッド１５や空気圧供給源１９，２４，２６を共有できることから、多数のワークＷを一度に搬送する場合に利用されることが多い。他方で、吸着ユニット３６内の圧力変化がそれぞれの着脱路２８（ａ）〜２８（ｄ）に供給される負圧力を変化させてしまう。たとえば、吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）にそれぞれ設けられた開閉用バルブ３５（ａ）〜３５（ｄ）の１つが開いた場合、複数個開いた場合や、元圧の変動などで吸着ユニット３６内の圧力状態が変化してしまうと、それぞれの吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）に供給される負圧力も変化してしまう。
【００４３】
本発明の吸着検出装置３２は、このように搬送中に供給される負圧力に変化があった場合でも、ワークＷの落下検出を行なうことが可能である。つまり、開閉用バルブ３５（ａ）〜３５（ｄ）の１つが開いた場合、複数個開いた場合や、元圧の変動などで供給負圧力に変化があった場合には、装置コントローラ３０が吸着検出装置３２に基準圧力読込み命令（Ｐｓ信号）を再度送信するようにする。次いで、吸着検出装置３２は再度基準圧力Ｐｓを読み込み、この基準圧力Ｐｓが前回の基準圧力Ｐｓと相違するときには、最新の基準圧力Ｐｓに所定の許容変動幅ΔＤを加算して新たな落下検出レンジを算出し、前回の落下検出レンジの書換えを行なう。その後、この新たな落下検出レンジに基づいて落下検出を行なうことで、開閉用バルブ３５（ａ）〜３５（ｄ）の１つが開いた場合、複数個開いた場合や、元圧の変動などにともなう供給負圧力の変化と、ワークＷの落下にともなう着脱路内圧力Ｐｉｎの変化とを区別して、正確な落下検出を行なうことができる。また、圧力変動操作がある度に基準圧力Ｐｓの書換えを行なうようにすれば、多段階にわたって圧力変動がある場合を考慮して不必要に許容変動幅ΔＤを大きく設定する必要がなくなり、落下判定の高速化を図ることができる。
【００４４】
図６はワーク搬送中に吸着ユニット内で圧力変化があった場合の吸着検出方法の説明図である。図示するように、例えばＤ１点で圧力変動操作があって着脱路内圧力ＰｉｎがＤ２点で示す負圧値にまで低下した場合には、再度基準圧力Ｐｓを読み込むことで新たな落下検出レンジを設定する。これは、Ｄ３点で圧力変動操作があって着脱路２８内の負圧値がＤ４点まで低下した場合も同様である。このように、圧力変動操作がある度に前回の落下検出レンジを新たな落下検出レンジに書き換え、ワークＷの落下を判断する。これにより、開閉用バルブ３５（ａ）〜３５（ｄ）の１つが開いた場合、複数個開いた場合や、元圧の変動などにともない着脱路２８への供給負圧力が落下検出レンジを越えて低下した場合でも、このときの供給負圧力の低下とワークＷの落下による負圧値の低下とを誤検出するおそれがなくなる。なお、図示する場合にあっては吸着具１３の負圧値が段階的に低下する場合のみを示しているが、負圧値が上昇して変化する場合にも当然に適用が可能である。
【００４５】
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５に示す真空吸着搬送装置にあっては、吸着ユニット３６に４つの吸着具１３（ａ）〜１３（ｄ）が接続されているが、接続される吸着具の個数はこれに限られない。
【００４６】
また、装置コントローラ３０、吸着圧力センサ３１のそれぞれを吸着検出装置３２に接続するための手段は、有線の通信ケーブル３３，３４に限られることなく、無線の通信手段を用いて信号の送受信が行なわれるようにしても良い。このように、装置コントローラ３０、吸着圧力センサ３１および吸着検出装置３２は別体として設けられているため配置の自由度が高く、それぞれに最適な配置を行なうことができる。
【００４７】
また、ワークＷの落下判定のタイミングは装置コントローラ３０を操作することにより自由に変更することができる。たとえば、ワークＷが実装基板１４上に搭載されたか否かを判定する場合には、ワークＷを実装基板１４上に搭載する直前に落下検出圧力Ｐｔを読み込んで落下判定を行なえば良い。一方、ワークＷの落下検出後（Ｅ信号受信後）には直ちに搬送を中止させたいのであれば、所定の周期で落下検出圧力Ｐｔを送信して周期的に落下判定を行ない、Ｅ信号受信後は直ちに搬送を中止させても良い。
【００４８】
また、前記実施の形態においては、着脱路内圧力Ｐｉｎが離脱圧力値Ｐｒｅｓｅｔとなったときに吸着検出圧力Ｐｊを到達不可値Ｐｕに設定するようにしているが、これに限らず、ワークＷの離脱が検出されたときから着脱路２８に対する再度の負圧空気の供給が行われる前であればいずれのタイミングで設定するようにしても良い。また、前記実施の形態においては、到達不可値Ｐｕは絶対真空となる−１０１．３ｋＰａに設定されているが、これに限らず、吸着具１３の交換などの種々の条件により変化する吸着準備圧力Ｐｓｅｔに到達し得ない値であれば任意の値に設定することができる。さらに、前記実施の形態においては、この真空吸着搬送装置１１は部品供給ステージ１２から実装基板１４へワークＷを搬送する場合に適用されているが、これに限らず、実装基板１４に換えて検査ボードにワークＷを搬送する場合など他の用途に適用しても良い。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、ワークの搬送中においても、ワークが吸着具により吸着されていることを確実に検出することができる。
【００５０】
また、複数の吸着具を共通の吸着ユニットを介して共通の負圧源に接続した真空吸着搬送装置により複数のワークを一度に搬送するに際しても、ワークが吸着具により吸着されていることを確実に検出することができる。
【００５１】
また、装置コントローラを操作することで、吸着検出装置に対する落下判定のタイミングを自由に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の一実施の形態である吸着検出装置が装着された真空吸着搬送装置によりワークを吸着搬送する搬送手順を示す説明図である。
【図２】図１に示す真空吸着搬送装置の概略を示すブロック図である。
【図３】吸着具が部品供給ステージから実装基板までワークを吸着して搬送する際に吸着圧力センサにより検出される着脱路内圧力の変化を示すタイムチャートである。
【図４】ワークを吸着して搬送する際における吸着具の作動手順を示すフローチャートである。
【図５】複数の吸着具のそれぞれに形成された着脱路を連通する連通路が形成された吸着ユニットを用いて、複数の吸着具を共通の負圧源に接続した真空吸着搬送装置の概略を示すブロック図である。
【図６】ワーク搬送中に吸着ユニット内で圧力変化があった場合の吸着検出方法の説明図である。
【符号の説明】
１１ 真空吸着搬送装置
１２ 部品供給ステージ
１３ 吸着具
１４ 実装基板
１５ 搬送ヘッド
１６ 空気圧シリンダ
１７ ピストンロッド
１８ 電磁弁
１９ 正圧源
２０ 空気流路
２１ 接触面
２２ 真空吸引口
２３ 真空供給用バルブ
２３ａ ソレノイド
２４ 負圧源
２５ 真空破壊用バルブ
２５ａ ソレノイド
２６ 正圧源
２７ 連通流路
２８ 着脱路
２９ 可変しぼり
３０ 装置コントローラ
３１ 吸着圧力センサ
３２ 吸着検出装置
３３ 通信ケーブル
３４ 通信ケーブル
３５ 開閉用バルブ
３６ 吸着ユニット
３７ 連通路
Ｗ ワーク
Ｐｊ 吸着検出圧力
Ｐｕ 到達不可値
Ｐｓ 基準圧力
Ｐｔ 落下検出圧力
ΔＤ 許容変動幅
Ｐｉｎ 着脱路内圧力
Ｐｓｅｔ 吸着準備圧力
ΔＰｓｅｔ 吸着検出値
Ｐｒｅｓｅｔ 離脱圧力値
Claims (6)
- 負圧源に接続される着脱路を有する吸着具にワークが吸着されているか否かを検出する吸着検出方法であって、
前記吸着具にワークが吸着された状態のもとで前記着脱路内の圧力を基準圧力として読み込む基準圧力読込み工程と、
前記基準圧力に所定の許容変動幅を加えて落下検出レンジを設定する落下検出レンジ設定工程と、
前記着脱路内の圧力を落下検出圧力として読み込む落下検出圧力読込み工程と、
前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定する判定工程と、
前記落下検出圧力が前記上限値以上であると判定されたときには、落下信号を出力する落下信号出力工程とを有することを特徴とする吸着検出方法。 - 請求項１記載の吸着検出方法であって、前記基準圧力が前回の基準圧力と相違するときには、新たな落下検出レンジに書き換える書換え工程を有することを特徴とする吸着検出方法。
- 請求項１または２記載の吸着検出方法であって、基準圧力読込み命令に基づいて前記基準圧力を読み込み、落下検出圧力読込み命令に基づいて前記落下検出圧力を読み込み、前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定することを特徴とする吸着検出方法。
- 負圧源に接続される着脱路を有する吸着具にワークが吸着されているか否かを検出する吸着検出装置であって、
前記吸着具にワークが吸着された状態のもとで前記着脱路内の圧力を基準圧力として読み込む基準圧力読込み手段と、
前記基準圧力に所定の許容変動幅を加えて落下検出レンジを設定する落下検出レンジ設定手段と、
前記着脱路内の圧力を落下検出圧力として読み込む落下検出圧力読込み手段と、
前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定する判定手段と、
前記落下検出圧力が前記上限値以上であると判定されたときには、落下信号を出力する落下信号出力手段とを有することを特徴とする吸着検出装置。 - 請求項４記載の吸着検出装置であって、前記基準圧力が前回の基準圧力と相違するときには、新たな落下検出レンジに書き換えることを特徴とする吸着検出装置。
- 請求項４または５記載の吸着検出装置であって、基準圧力読込み命令に基づいて前記基準圧力を読み込み、落下検出圧力読込み命令に基づいて前記落下検出圧力を読み込み、前記落下検出圧力が前記落下検出レンジの上限値以上であるか否かを判定することを特徴とする吸着検出装置。
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