JP2005044991A - 流量スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】 圧力スイッチから流量スイッチに変更した場合であっても、シーケンス的な修正を行うことなく、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる流量スイッチを提供すること。
【解決手段】 流量スイッチ１３に備わるマイコン２４により、流量センシング部２１で検出される現在の流量値が予め設定された設定流量値を超えた後（Ｓ３：ＹＥＳ）、流量値を更新し（Ｓ４）、その更新された流量値が設定流量値以下になったときに（Ｓ５：ＹＥＳ）、ワーク１６が吸着ノズル１１に吸着されていると判断してスイッチ信号「ＯＮ」を出力する（Ｓ６）。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ワークの真空吸着の確認に使用される流量スイッチに関する。さらに詳細には、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる流量スイッチに関するものである。

従来、半導体チップマウンティング時のハンドリングには真空吸着が用いられており、その吸着の確認は、圧力スイッチ（センサ）により行われていた。しかし近年、半導体チップがどんどん小さくなってきている。このため、例えば０．５ｍｍ角のチップでは、直径が０．５ｍｍあるいは０．３ｍｍの吸着オリフィス（ノズル）が用いられている。その結果、図１１に示すように、吸着時と非吸着時とでオリフィス内の圧力にほとんど差が出ず、圧力スイッチでは吸着確認ができなくなってきた。このようなことから、オリフィスを流れる空気の流量を検出することにより、吸着確認を行うという提案がなされている。なお、図１１は、ノズル径が０．３ｍｍで真空圧力が−７０ｋＰａの場合の圧力センサの出力例を示したものである。

そして、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。こ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、本出願人が提案して特開平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。

そして、この流量センサを使用して上記条件で吸着確認を行った結果を図１２に示す。図１２から明らかなように、この流量センサを使用すれば、圧力センサでは困難であった吸着確認を行えることがわかる。

特開２００２−１６８６６９号公報（第２〜３頁、第１図）

しかしながら、上記した特開２００２−１６８６６９号公報に開示されたものを含め、流量センサを用いて吸着確認を行う場合には、真空引きされていない状態（「流量＝０」）で、流量センサ（流量スイッチ）に電源を投入すると、スイッチ信号が出力されてしまう。つまり、誤検出が発生する。なぜなら、流量スイッチにて吸着確認を行う場合、「流量＝０」の状態を吸着されているとして、スイッチ出力（例えば、ＯＮ出力）を取っているからである。したがって、シーケンス処理にて、上記した状態におけるスイッチ信号をキャンセルする必要があった。このため、吸着確認を行うためのスイッチをを圧力スイッチから流量スイッチに簡単に変更することができないという問題があった。

そこで、本発明は上記した課題を解決するためになされたものであり、圧力スイッチから流量スイッチに変更した場合であっても、シーケンス的な修正を行うことなく、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる流量スイッチを提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る流量スイッチは、ワークを吸着する吸着ノズル内の流量を検出する流量検出部を備え、前記流量検出部の検出流量値と予め設定された設定流量値とを比較することにより、前記ワークの前記吸着ノズルに対する吸着・非吸着を示すスイッチ信号を出力する流量スイッチにおいて、前記吸着ノズル内における流量の変化を検出する流量変化検出手段を有し、前記流量変化検出手段が流量の変化を検出した場合にのみ前記スイッチ信号を出力することを特徴とするものである。

この流量スイッチでは、流量変化検出手段が吸着ノズル内における流量の変化を検出した場合にのみスイッチ信号を出力する。このため、真空引きされていない状態（「流量＝０」）で、流量スイッチに電源が投入されても、流量の変化は検出されないためスイッチ信号は出力されない。これにより、圧力スイッチから流量スイッチに変更した場合であっても、シーケンス的な修正を行うことなく、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる。

本発明に係る流量スイッチにおいては、前記流量変化検出手段は、前記流量検出部で検出される検出流量値が前記設定流量値を超えた後に、前記流量検出部で検出される検出流量値が前記設定流量値よりも小さくなった場合にのみ前記スイッチ信号を出力することが望ましい。

この流量スイッチでは、検出流量値が設定流量値を超えた後、検出流量値が設定流量値よりも小さくなったときに、ワークが吸着ノズルに吸着されていると判断してスイッチ信号を出力する。つまり、流量スイッチに電源が投入された後に、検出流量値が一度、設定流量値を超えて、その後、検出流量値が減少して設定流量値よりも小さくなった場合にのみ、ワークが吸着ノズルに吸着されていると判断してスイッチ信号を出力する。これにより、より正確に吸着確認を行うことができる。

また、上記課題を解決するためになされた本発明に係る流量スイッチは、ワークを吸着する吸着ノズル内の流量を検出することにより、前記ワークの前記吸着ノズルに対する吸着・非吸着を判断してスイッチ信号を出力する流量スイッチにおいて、前記吸着ノズル内の圧力変化を検出する圧力検出手段を有し、前記圧力検出手段が圧力変化を検出した場合にのみ前記スイッチ信号を出力することを特徴とするものである。

この流量スイッチでは、圧力検出手段が圧力変化を検出した場合にのみスイッチ信号を出力する。そして、真空引きされていない状態（「流量＝０」）では、圧力変化が検出されることはない。したがって、真空引きされていない状態（「流量＝０」）で、流量スイッチに電源が投入されても、スイッチ信号は出力されない。これにより、圧力スイッチから流量スイッチに変更した場合であっても、シーケンス的な修正を行うことなく、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる。

また、上記課題を解決するためになされた本発明に係る流量スイッチは、ワークを吸着する吸着ノズル内の流量を検出することにより、前記ワークの前記吸着ノズルに対する吸着・非吸着を判断してスイッチ信号を出力する流量スイッチにおいて、前記ワークを前記吸着ノズルに吸着させる際に、前記吸着ノズル側を真空に切り換えるための切換バルブを有し、前記切換バルブの切換信号が入力された場合にのみ前記スイッチ信号を出力することを特徴とするものである。

この流量スイッチでは、吸着ノズル側を真空に切り換えるための切換バルブの切換信号が入力された場合にのみスイッチ信号を出力する。そして、真空引きされていない状態（「流量＝０」）では、切換バルブの切換信号が入力されないので、この状態で流量スイッチに電源が投入されても、スイッチ信号は出力されない。これにより、圧力スイッチから流量スイッチに変更した場合であっても、シーケンス的な修正を行うことなく、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる。

また、上記課題を解決するためになされた本発明に係る流量スイッチは、ワークを吸着する吸着ノズル内の流量を検出することにより、前記ワークの前記吸着ノズルに対する吸着・非吸着を判断してスイッチ信号を出力する流量スイッチにおいて、前記ワークを前記吸着ノズルに吸着させる際に、前記吸着ノズル側を真空に切り換えるための切換バルブを有し、前記切換バルブを切り換えるための通電電源がＯＮされると電源が投入されることを特徴とするものである。

この流量スイッチの電源は、吸着ノズル側を真空に切り換えるための切換バルブの通電電源と共通化されている。このため、切換バルブに通電されないと流量スイッチの電源は入らない。つまり、真空引きされていない状態（「流量＝０」）では、切換バルブが作動していないので、流量スイッチの電源が投入されないため、スイッチ信号は出力されない。これにより、圧力スイッチから流量スイッチに変更した場合であっても、シーケンス的な修正を行うことなく、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる。

本発明に係る流量スイッチによれば、真空引きされていない状態（「流量＝０」）で、出力ＯＮのスイッチ信号が出力されることがないので、圧力スイッチから流量スイッチに変更した場合であっても、シーケンス的な修正を行うことなく、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる。

以下、本発明の流量スイッチ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、本発明の流量スイッチを使用した吸着確認システムである。

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１６を吸着する吸着ノズル１１と、流量スイッチ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スイッチ１３と、ワーク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バルブ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、ワーク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の先端からワーク１６をリリースすることができるようになっている。

ここで、本発明の特徴点である流量スイッチ１３について、図２を参照しながら説明する。図２は、流量スイッチ１３の部分断面図である。流量スイッチ１３は、図２に示すように、流路２０と、流量センシング部２１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。そして、流量センシング部２１からの出力値に基づき、マイコン２４によってワーク１６の吸着状態が判断されスイッチ出力が表示部２５に表示されるようになっている。

外部設定装置２６は、吸着確認を行うための基準値である設定流量値の入力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。

そして、マイコン２４は、流量センシング部２１から出力される信号と外部設定装置２６からの入力された設定流量値などに基づき演算処理を行い、吸着結果であるスイッチ出力（ＯＮ／ＯＦＦ）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「流量変化検出手段」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、比較演算器、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。

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からの出力信号を増幅した後にＡ／Ｄ変換し、現在の流量値を算出する。そして、算出した流量値を一時的にＲＡＭに記憶する。一方、予め入力され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流量値を比較して、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、ワーク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ＯＮ／ＯＦＦ信号により表示するのである。

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、外部設定装置２６により、吸着確認の判断を行うための設定流量値を入力するとともに、スイッチ動作モードを選択する。ここでは、ワーク１６が吸着ノズル１１に吸着された場合をＯＮとしてスイッチ信号を出力することとする。したがって、流量スイッチ１３の設定パターンは、図４に示すようなパターンとなる。

そして、真空源１５を作動させて切換バルブ１４を操作することにより、ワーク１６を吸着ノズル１１に吸着させて搬送する。この吸着搬送中に、ワーク１６が吸着ノズル１１に吸着されているか否かが流量スイッチ１３によって判断される。具体的には、図４に示すように、吸着ノズル１１内の流量が減少して設定流量値よりも小さくなると、ワーク１６が吸着ノズル１１に吸着されたと判断して、スイッチ信号「ＯＮ」が出力される。

ここで、真空源１５により真空引きされていない状態（「流量＝０」）で、流量スイッチ１３の電源を投入すると、図４に示すように、流量＝０ではスイッチ信号「ＯＮ」が出力されてしまう。ところが、実際には、ワーク１６は吸着ノズル１１に吸着されていないため、誤検出となってしまう。

そこで、本実施の形態ではこのような誤検出をしないように以下に説明する処理をマイコン２４により行っている。本実施の形態では、図４に示すような設定パターンとなっているので、図５に示すフローチャートに基づく処理が行われる。

まず、外部設定装置２６によって入力されて記憶されている設定流量値が読み込まれるとともに（Ｓ１）、流量サンプリング部２１により検出される流量値のサンプリングが開始される（Ｓ２）。そして、現在の流量値が設定流量値よりも大きいか否かが判断される（Ｓ３）。このとき、現在の流量値が設定流量値よりも大きい場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、流量値が更新された後（Ｓ４）、その流量値が設定流量値以下になったか否かが判断される（Ｓ５）。そして、更新された流量値が設定流量値以下になっている場合には（Ｓ５：ＹＥＳ）、スイッチ信号「ＯＮ」が出力される（Ｓ６）。

一方、Ｓ３において、現在の流量値が設定流量値よりも小さいと判断された場合には（Ｓ３：ＮＯ）、流量値が更新された後（Ｓ７）、再度、Ｓ３の処理が行われる。また、Ｓ５において、更新された流量値が設定流量値以下になっていないと判断された場合には（Ｓ５：ＮＯ）、さらに流量値が更新され（Ｓ４）、再度、Ｓ５の処理が行われる。

このように、現在の流量値が設定流量値を超えた後、流量値を更新しその流量値が設定流量値以下になったときに、ワーク１６が吸着ノズル１１に吸着されていると判断してスイッチ信号「ＯＮ」を出力するので、正確に吸着確認を行うことができる。つまり、真空源１５により真空引きされていない状態（「流量＝０」）では、Ｓ３の処理にて「ＮＯ」と判断されるので、スイッチ信号「ＯＮ」が出力されることがない。これにより、圧力スイッチから流量スイッチに変更した場合であっても、シーケンス的な修正を行うことなく、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる。

吸着確認では図４に示すような設定パターンがほとんどであるが、図６に示すような設定パターン（所定流量域だけをＯＮとする）も想定されるので、この場合の処理について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。まず、外部設定装置２６によって入力されて記憶されている設定流量値が読み込まれるとともに（Ｓ１１）、流量サンプリング部２１により検出される流量値のサンプリングが開始される（Ｓ１２）。

次に、「設定流量値＝０」であるか否かが判断される（Ｓ１３）。このとき、「設定流量値＝０」である場合には（Ｓ１３：ＹＥＳ）、現在の流量値がゼロよりも大きいか否かが判断される（Ｓ１４）。一方、「設定流量値＝０」でない場合には（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１４の処理をバイパスしてＳ１５の処理が行われる。

Ｓ１４において、現在の流量値がゼロよりも大きいと判断された場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、Ｓ１５の処理に進む。一方、現在の流量値がゼロであると判断された場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、流量値が更新されて（Ｓ１７）、再度、Ｓ１３，Ｓ１４の処理が繰り返される。

そして、Ｓ１５においては、現在の流量値が設定流量値以上になっているか否かが判断される。このとき、現在の流量値が設定流量値以上になっていると判断された場合には（Ｓ１５：ＹＥＳ）、スイッチ信号「ＯＮ」が出力される（Ｓ１６）。一方、現在の流量値が設定流量値以上になっていないと判断された場合には（Ｓ１５：ＮＯ）、流量値が更新され（Ｓ１８）、再度、Ｓ１５の処理が行われる。

このように、設定流量値がゼロに設定されている場合には、流量値がゼロを超えた後に、流量値と設定流量値とを比較して、流量値が設定流量値以上になったときに、ワーク１６が吸着ノズル１１に吸着されていると判断してスイッチ信号「ＯＮ」を出力するので、正確に吸着確認を行うことができる。つまり、真空源１５により真空引きされていない状態（「流量＝０」）で、スイッチ信号「ＯＮ」が出力されることがない。これにより、圧力スイッチから流量スイッチに変更した場合であっても、シーケンス的な修正を行うことなく、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる。

続いて、吸着確認の誤検出をしないための別の処理方法を採用する流量スイッチの変形例について説明する。まず、第１の変形例は、図８に示すように、吸着ノズル１１内の圧力変化を検出する圧力検出部３０を設けて、この圧力検出部３０の検出信号をマイコン２４の比較演算器に入力するようにしたものである。そして、マイコン２４の比較演算器においては、圧力検出部３０の検出信号が入力されないとスイッチ信号を出力しないようになっている。これにより、真空源１５により真空引きされていない状態（「流量＝０」）で、スイッチ信号「ＯＮ」が出力されることがない。なぜなら、真空源１５により真空引きされていない状態（「流量＝０」）では、圧力変化が検出されないからである。なお、圧力検出部３０は、流量スイッチ１３に内蔵してもよいし、外付けにしてもよい。

次に、第２の変形例は、図９に示すように、切換バルブ１４の切換信号をマイコン２４の比較演算器に入力するようにしたものである。そして、マイコン２４の比較演算器においては、切換バルブ１４の切換信号信号が入力されないとスイッチ信号を出力しないようになっている。これにより、真空源１５により真空引きされていない状態（「流量＝０」）では、切換バルブ１４の切換信号がマイコン２４の比較演算器に入力されることはないので、スイッチ信号「ＯＮ」が出力されることがない。

また、図１０に示すように、切換バルブ１４の通電電源と流量スイッチ１３の電源を共通電源３１としてもよい。こうすることにより、真空源１５により真空引きされていない状態（「流量＝０」）では、切換バルブ１４の通電電源が投入されていないので、流量スイッチ１３の電源も投入されないため、スイッチ信号「ＯＮ」が出力されることがない。

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に備わる流量スイッチ１３では、マイコン２４により、流量センシング部２１で検出される現在の流量値が予め設定された設定流量値を超えた後（Ｓ３：ＹＥＳ）、流量値を更新し（Ｓ４）、その更新された流量値が設定流量値以下になったときに（Ｓ５：ＹＥＳ）、ワーク１６が吸着ノズル１１に吸着されていると判断してスイッチ信号「ＯＮ」を出力する（Ｓ６）。このため、真空源１５により真空引きされていない状態（「流量＝０」）では、Ｓ３の処理にて「ＮＯ」と判断されるので、スイッチ信号「ＯＮ」が出力されることがない。これにより、圧力スイッチから流量スイッチに変更した場合であっても、シーケンス的な修正を行うことなく、吸着のＯＮ／ＯＦＦを正確に出力することができる。

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、設定流量値と現在の流量値との比較結果に基づいてスイッチ信号「ＯＮ」を出力するか否かを判断しているが、積算流量値が一定値に達するまではスイッチ信号「ＯＮ」を出力しないようにしてもよいし、一定時間経過して一定流量以上の変化があるまではスイッチ信号「ＯＮ」を出力しないようにしてもよい。

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１の流量スイッチの構造を示す断面図である。 図２におけるマイコンの構成を示すブロック図である。 流量スイッチの設定パターンを示す図である。 図４の設定パターンにおける流量スイッチの処理内容を示すフローチャート 流量スイッチの別の設定パターンを示す図である。 図６の設定パターンにおける流量スイッチの処理内容を示すフローチャート 流量スイッチの変形例を示す図である。 流量スイッチの変形例を示す図である。 流量スイッチの変形例を示す図である。 小径のノズルを用いた場合における非吸着時と吸着時との圧力変化を示す図である。 小径のノズルを用いた場合における非吸着時と吸着時との流量変化を示す図である。

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 流量スイッチ
１４ 切換バルブ
１５ 真空源
１６ ワーク
２１ 流量センシング部
２４ マイコン
２５ 表示部
２６ 外部設定装置
３０ 圧力検出部
３１ 共通電源

Claims (5)

1. ワークを吸着する吸着ノズル内の流量を検出する流量検出部を備え、前記流量検出部の検出流量値と予め設定された設定流量値とを比較することにより、前記ワークの前記吸着ノズルに対する吸着・非吸着を示すスイッチ信号を出力する流量スイッチにおいて、
   前記吸着ノズル内における流量の変化を検出する流量変化検出手段を有し、
   前記流量変化検出手段が流量の変化を検出した場合にのみ前記スイッチ信号を出力することを特徴とする流量スイッチ。
2. 請求項１に記載する流量スイッチにおいて、
   前記流量変化検出手段は、前記流量検出部で検出される検出流量値が前記設定流量値を超えた後に、前記流量検出部で検出される検出流量値が前記設定流量値よりも小さくなった場合にのみ前記スイッチ信号を出力することを特徴とする流量スイッチ。
3. ワークを吸着する吸着ノズル内の流量を検出することにより、前記ワークの前記吸着ノズルに対する吸着・非吸着を判断してスイッチ信号を出力する流量スイッチにおいて、
   前記吸着ノズル内の圧力変化を検出する圧力検出手段を有し、
   前記圧力検出手段が圧力変化を検出した場合にのみ前記スイッチ信号を出力することを特徴とする流量スイッチ。
4. ワークを吸着する吸着ノズル内の流量を検出することにより、前記ワークの前記吸着ノズルに対する吸着・非吸着を判断してスイッチ信号を出力する流量スイッチにおいて、
   前記ワークを前記吸着ノズルに吸着させる際に、前記吸着ノズル側を真空に切り換えるための切換バルブを有し、
   前記切換バルブの切換信号が入力された場合にのみ前記スイッチ信号を出力することを特徴とする流量スイッチ。
5. ワークを吸着する吸着ノズル内の流量を検出することにより、前記ワークの前記吸着ノズルに対する吸着・非吸着を判断してスイッチ信号を出力する流量スイッチにおいて、
   前記ワークを前記吸着ノズルに吸着させる際に、前記吸着ノズル側を真空に切り換えるための切換バルブを有し、
   前記切換バルブを切り換えるための通電電源がＯＮされると電源が投入されることを特徴とする流量スイッチ。

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