JP2005111647A - 位置検出スイッチを組み込んだ真空吸着搬送システム - Google Patents

Abstract

【課題】真空吸着搬送システムで、部品または品物の吸着ミス、欠品の有無を判断する機能を持つこと。また吸着する部品または品物に欠品が発生した場合でも真空吸着搬送ができるようにする。
【解決手段】真空吸着ユニット部２６に組み込まれた位置検出スイッチ３５は、部品または品物の吸着ミス、欠品の状態を判断する機能を持っている。また、方向切換弁（電磁弁）を設置することにより部品または品物３３に欠品が出ても真空吸着搬送を可能にしたものである。さらにコンピュータによるプログラム設定により部品または品物３３の搬送形態を自由に設定できるようにしたものである。これによって製造ラインの生産力向上、稼動率のアップに大きく貢献できるものである。
【選択図】図５

Description

本発明は、真空吸着搬送システムにおける真空吸着方法とその電気信号検出に関するものである。

本発明は真空吸着搬送システムに係り、真空吸着ユニット部に位置検出スイッチを組み込んで部品または品物が確実に吸着されているかどうか、位置検出スイッチがその状態を監視するものである。部品または品物をＡ点からＢ点位置まで搬送を行う場合、吸着ミスや、途中真空破壊により部品または品物の落下がしばしば発生する。これによって、製造ラインが一時ストップし、生産工程に大きなロスが発生する。この際に真空吸着ユニット部に組み込まれた位置検出スイッチが瞬時にこの状態を検出し、この信号を制御回路またはプログラマブルコントローラ等に伝達しラインをストップするものである。この位置検出スイッチはすべての真空吸着ユニット部に組み込んであるために、不良箇所の特定が容易に判別できるものである。これによって素早い修復作業が可能となり、生産工程の効率化が可能となる。このように真空破壊による部品または品物の吸着ミス、落下等の状態、情報を正確に把握すること、さらにコンピュータによるプログラム設定により、搬送形態を自由に設定できる技術に関するものである。

現在、産業界において真空吸着搬送システムが広く利用されている。特に半導体の電子部品、ＣＤ、ディスク、精密機械部品、ガラス板、合成樹脂その他小物部品の搬送にたいへん有効な手段となっている。このシステムは取扱いが比較的容易に行えること、搬送スピードが速いこと、搬送位置を正確にできること等の大きな利点を有している。また複数の真空吸着ユニット部を使用すれば、１回で数百個の搬送も可能となり、工場の製造ラインにおける大量生産に適しており、生産のタクトタイムを上げるには非常に優れた能力を有している。さらに自動電子部品装填装置おいては、チップ化された電子部品を指定の位置に的確に配置し、高速で処理していくことができる。チップ部品の表面が平滑な状態であれば、大量かつ高速の搬送が可能となっている。この真空吸着搬送システムは小型、軽量の部品に多く使用されているが、最近では技術の進歩により大型、重量物の搬送にも利用されることが多くなっている。

従来の真空吸着搬送システムにおける問題点としては、生産工程おける吸着ミスおよび真空破壊による部品または品物の落下等が発生することであった。この主な発生原因としては、吸着ゴムパッドのヘタリによるもの、エア圧力の変動、エア管理の不備（配管上でゴミ、水滴が溜まる）、部品の平面における平滑度不良、装置配管の不備等が考えられる。吸着ミス、真空破壊による部品または品物の落下等が発生すると、製造ラインが一時ストップし、早期の修復が必要になる。この真空吸着状態を監視するのがスイッチ内蔵圧力センサである。このスイッチ内蔵圧力センサは装置内の真空度をいつも監視しており、ある一定の数値を基準として、真空破壊が発生しているかどうかをチェックする機能を有している。吸着ミス、真空破壊による落下等を感知したら制御回路またはプログラマブルコントローラ等に電気信号を送り、装置をストップさせるのである。このスイッチ内蔵圧力センサは非常に重要な役割を果たしているもので、真空吸着搬送システムではなくてはならないものである。

スイッチ内蔵圧力センサは機械式スイッチまたは電子回路によるスイッチで構成され、真空度を正確に把握している。このため真空度が落ちて吸着ミス、真空破壊による部品または品物の落下等が発生した場合、瞬時に制御回路またはプログラマブルコントローラ等に電気信号を送るのである。このように優れた機能を持つスイッチ内臓圧力センサもいくつかの欠点を有している。その説明に入る前に圧縮エアの欠点から説明すると、第１にコンプレッサーによって圧縮エアを発生させているが、この際にエア圧力を安定して一定に保持すること、圧力の微小変動を管理することがたいへん難しいことである。第２は圧縮エア空間に存在する水分、ゴミ等を完全に除去することはたいへん難しいことである。この水分、ゴミ等が装置内の配管系を傷めたり、計測器の測定値を狂わしたりする場合がある。第３は真空吸着システムでは、配管系統にわずかなピンホールがあっても、真空度が下がり、装置が機能しなくなる場合がある。このようにいくつかの問題点が存在するものである。

スイッチ内蔵圧力センサは非常に感度が高いもので、真空度の微妙な変動を監視しているが、上記したように圧縮エア自身が持っている不安定な部分が多く、現状の装置では取扱いが比較的難しいものになっている。さらにセンサの価格が比較的高価で、多数の部品または品物を同時に真空吸着搬送する場合は、数多くのスイッチ内蔵圧力センサを使用しなければならず、不利な条件となっている。通常、スイッチ内蔵圧力センサは真空吸着ユニット部が１〜５ユニットぐらいを管理する場合に使用される。それ以上のユニットを管理することは誤動作が発生しやすくなるために、別のスイッチ内蔵圧力センサを設置しているのが現状である。このように、数百個の真空吸着ユニット部を同時一括搬送に使用する場合は、数十個以上のスイッチ内蔵圧力センサを設置する必要がある。このように真空吸着搬送システムでは、部品または品物の存在確認、搬送過程における真空破壊による部品または品物の落下確認、部品または品物が所定の場所に着座したかどうかの確認が必要である。このすべての確認をスイッチ内蔵圧力センサでチェックすることは難しいことである。従来の真空吸着システムでは、欠品を検知する機能はないが、これを補うために、カメラを用いて画像処理によって対応する場合がある。しかし画像処理システ厶は価格がたいへん高価で使用する場所が限定される欠点を持っている。

従来の真空吸着搬送システムにおいては、圧縮エアまたは真空ポンプを利用して、真空状態を作るため、エア安定度、エア管理が非常に重要になってくる。しかしながら上記にて述べたように、エアを安定してコントロールすることには一定の限界がある。ここで使用するスイッチ内蔵圧力センサはこのような不利な条件で使用しなければならず、しばしば誤動作が発生するのである。
特許公報 特許第３３７４２１４号 発明の名称：タッチセンサ

真空吸着搬送システムでは、部品または品物の存在確認、搬送過程における真空破壊による部品または品物の落下確認、部品または品物が所定の場所に着座したかどうかの確認が必要である。このすべての確認をスイッチ内蔵圧力センサでチェックすることは難しいことである。具体的に例を上げて説明すると第１の問題としては、真空吸着時における吸着部品の確認をする場合、例えば，、真空吸着時に部品または品物が欠品して、その場所に部品または品物が存在しない場合、スイッチ内蔵圧力センサではその状態を正確に把握できないのである。つまりその場所に部品が存在しているかどうか、または吸着ミスが発生したかどうか、判断できないのである。アラーム信号が出ても２つの可能性が存在するのである。これを確かめるのは製造ラインの現場に行って確認するしか方法がないのである。第２の問題として、搬送過程における真空破壊による部品または品物の落下確認をする場合、複数個の部品または品物を搬送する際、真空破壊によって部品が落下した場合、アラーム信号が出されるが、どの真空吸着ユニット部でトラブルが発生しているか、特定できないのである。これを確かめるには、製造ラインの現場に行って確認するしか方法がないという欠点がある。これはスイッチ内蔵圧力センサが比較的高価な部品のため、すべての真空吸着ユニット部に設置することが難しいためである。第３の問題として、部品または品物が所定の位置に着座したかどうかの確認をする場合、真空吸着搬送システムでは目的の場所に部品または品物が着座する際、スイッチ内蔵圧力センサでは、真空破壊を起こして所定の位置に部品または品物をセットするものである。しかし、部品または品物が所定の位置に着座したかどうかを確かめる手段はなく、見込みで作業工程を完了させているのである。このように従来から使用されているスイッチ内蔵圧力センサによる真空吸着システムにもいくつかの欠点が存在するのである。

課題を解決しようとする手段

本発明による、近傍に方向切換弁（電磁弁）を配置し、位置検出スイッチを組み込んだ真空吸着ユニット部を使用することにより、いままで困難とされていた、部品または品物の監視が全工程において実施することができるようになった。これによってトラブルが発生した場合、迅速な修理作業が可能になったのである。位置検出スイッチの性能は、繰り返し精度、耐久性、接触力等において、十分この業界で使用できるものである。いままでは工作機、マシニングセンタ、フライス盤等の刃先管理、磨耗検出、またサーボ機構における原点位置管理等に使用されてきた。精密加工分野で広く活用されている技術を、他分野である真空吸着搬送システムに応用することができることは、商品の量産効果にもつながり、さらにローコストの商品開発が可能になるものと確信する。従来のスイッチ内蔵圧力センサでは困難とされて、解決できなかった問題点を、近傍に方向切換弁（電磁弁）を配置し、位置検出スイッチを組み込んだ真空吸着ユニット部を使用することにより、ほとんどの問題点がクリアになったものである。この具体的な内容を説明すると、

第１に真空吸着時における部品または品物の確認をする場合、例えば、真空吸着時に部品または品物が欠品して、その場所に部品または品物が存在しない場合、位置検出スイッチがＯＮ状態とならず、ＯＦＦ状態のままになっているために部品または品物の欠品が確認できる。また吸着ミスの場合は、位置検出のスイッチはＯＮ状態にあり、吸着ミスであることが判別できる。つまり吸着ゴムパッドのヘタリあるいは配管系統に何らかの異常が発生していることが原因しているのである。第２に、搬送工程における真空破壊による部品または品物の落下確認をする場合は、例えば複数個の大量の部品または品物を搬送する場合は、真空破壊によって部品または品物が落下した場合、アラーム信号が出されるが、本発明による位置検出スイッチを組み込んだ真空吸着ユニット部では、どのユニット部がトラブルを発生したかを特定できる。つまり各ユニット部にアドレス番号をつけて管理すればトラブルの真空吸着ユニット部が特定できるのである。第３に部品または品物が所定の場所に着座したかどうかの確認をする場合、真空吸着搬送で、目的の場所に部品または品物を着座する際、位置検出スイッチを組み込んだ真空吸着ユニット部では、部品または品物が着座するまでスイッチはＯＮ状態にあり、真空吸着ユニット部が真空破壊を行って、部品または品物を離反した段階で、位置検出スイッチの信号がＯＦＦ状態になるので、部品または品物が所定の場所に着座したことが確認できるのである。何らかの理由で部品または品物が分離できない場合は、位置検出スイッチはＯＮ状態のままにあるので、異常が発生した事が確認できるという特徴を持っている。

位置検出スイッチについては、特許公報、特許第３３７４２１４号の全文にて詳しく説明されている通りである。特許の文中でＡ接点（常時開状態）、Ｂ接点（常時閉状態）について述べているが、これはユーザが信号を選択する際に便利な機能である。今回の発明では、接点式の位置検出スイッチを使用しているが、その機能について説明をすると、一般的に位置検出スイッチは繰り返し精度が１〜１０μｍ、接点寿命５００〜１０００万回、接触力０．５Ｎの性能を有している。小型、ローコストの商品が産業界に広く使用されている。接点式位置検出スイッチは技術の進歩により、直径５ｍｍ以下、長さ２０ｍｍ以下の商品が販売されている。さらに先端子の直径は１ｍｍ以下にすることできるので、吸着ゴ厶パッドの直径が３ｍｍ以下の商品に応用することも可能である。位置検出スイッチには特許公報で紹介した接点方式と別に無接点方式が存在する。無接点方式は光、磁石、ホール素子、磁気誘導、静電等を利用したもので、このタイプを使用することも可能である。無接点方式は繰り返し精度の面では若干劣るが、スイッチの寿命が長い点において接点方式よりも有利となっている。さらに接触力を０．１Ｎ以下のものが製作可能である。

位置検出スイッチの近傍に方向切換弁（電磁弁）を設けることによって部品または品物に欠品が発生しても方向切換弁（電磁弁）を動作させて、真空破壊状態にならないように設定できる。これによって欠品が存在しても、真空吸着搬送が可能になったのである。従来の真空吸着搬送システムでは難しかったことである。さらにコンピュータのプログラム設定により、形の異なるトレイに自由に搬送できるようになったのである。

発明の効果

本発明によれば、真空吸着搬送システムにおいてしばしば発生する、吸着時の吸着ミス、欠品の有無、搬送途中における真空破壊による部品または品物の落下等を的確に把握することができるようになった。真空吸着ユニット部に位置検出スイッチを組み込むことおよび近傍に方向切換弁（電磁弁）を設けることににより、製造ラインの生産効率を飛躍的に向上させることが可能となったのである。

真空吸着システムでは吸着場所で欠品が発生した場合、位置検出スイッチがその状態をを検知して、真空吸着ユニット部の近傍に設置された方向切換弁（電磁弁）を作動させて、真空破壊状態にならないように設定する。これによって残りの部品または品物は真空吸着搬送工程に入ることができる。そして移動、搬送し、所定の位置に部品または品物を着座させるのである。また吸着ミスの原因、吸着ゴムパッドのヘタリの確認、部品または品物の落下、着座確認などが瞬時に確認できるようになったのである。さらにコンピュータによるプログラム設定により、部品または品物を数種類の大きさの異なるトレイに着座できるという優れた機能を実現したのである。

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は真空吸着搬送システムの配管系統図（スイッチ内蔵圧力センサを使用した場合）、図２は本発明の、真空吸着搬送システムの配管系統図（位置検出スイッチおよび方向切換弁（電磁弁）を使用した場合）、図３は一般的に使用されている真空吸着ユニット部、図４は本発明の、位置検出スイッチの外観と動作、図５は本発明の、真空吸着部に位置検出スイッチを組み込んだ状態、図６は本発明の、真空吸着搬送システムの動作状態、図７は本発明の、真空吸着大量搬送システ厶の動作状態、図８は本発明の、磁気誘導式位置検出スイッチの構造図と動作、図９は本発明の磁気誘導位置検出スイッチの制御回路のブロック図である。図１０は本発明の欠品が存在した場合の搬送形態、図１１は本発明のコンピュータプログラム設定による指定場所の搬送形態、図１２は本発明のコンピュータプログラム設定による大きさの異なるトレイへの搬送形態を示す。

まず、図１においては、現在、一般的に使用されている真空吸着システムについて説明する。エアコンプレッサー、エアタンク、エアドライヤユニット部１は、エア源となる圧縮エアを発生させるものである。フィルタレギュレータ２によって、所定の圧力値に設定される。配管チューブ３から、分岐配管２３によって２方向に分岐させる。１方向の圧縮エアは、方向切換弁（電磁弁）４に向い、シリンダ（１）１１、シリンダ（２）１２、シリンダ（３）１３に接続される。シリンダは方向切換弁（電磁弁）４によって、シリンダ軸（１）１４、真空吸着ユニット部（１）２０、吸着ゴムパッド（１）１７およびシリンダ軸（２）１５真空吸着ユニット部（２）２１、吸着ゴムパッド（２）１８およびシリンダ軸（３）１６、真空吸着ユニット部（３）２２、吸着ゴムパッド（３）１９がストロークの範囲で上下運動ができることになる。分岐配管２３によって、もう一方の圧縮エアはエジェクタ式真空発生器（真空破壊バルブ付）５に接続される。ここで真空状態を発生させるものである。真空度が高まった状態で、真空用フィルタ６に接続される。この真空用フィルタ６はエアのゴミ、粉塵等を除去して、クリーンな状態にする機能を持っている。配管チューブ３はさらに分岐管７に接続される。ここから配管チューブ３は真空吸着ユニット部（１）２０、真空吸着ユニット部（２）２１、真空吸着ユニット部（３）２２に接続される。この途中にスイッチ内蔵圧力センサ（１）８、スイッチ内蔵圧力センサ（２）９、スイッチ内蔵圧力センサ（３）１０が配置され、真空状態を監視するのである。また電気信号は配線コード２５によって、制御回路またはプログラマブルコントローラ２４に接続し、システム全体を制御するのである。

図２において、本発明による真空吸着搬送システムについて説明する。全体のエア配管システムについては、図１で説明した通りである。図１と異なる点は、第１に真空フィルタ６と分岐管７の間にスイッチ内蔵圧力センサ（１）８を設置し、全体の真空状態を監視するのである。さらに分岐管７から本発明の方向切換弁（電磁弁）（１）７４、真空吸着ユニット部（１）２６、先端子（１）２９、吸着ゴムパッド（１）１７および方向切換弁（電磁弁）（２）７５、真空吸着ユニット部（２）２７、先端子（２）３０、吸着ゴムパッド（２）１８および方向切換弁（電磁弁）（３）７６、真空吸着ユニット（３）２８、先端子（３）３１、吸着ゴムパッド（３）１９に接続される。ここで、方向切換弁（電磁弁）（１）７４の機能について説明すると、方向切換弁（電磁弁）（１）７４は通常、エア配管で接続状態にある。制御回路またはプログラマブルコントローラ２４からの信号によって方向切換弁（電磁弁）（１）７４を切換えた場合は、配管チューブ３の通路は遮断される。これによって分岐管７の通路は密閉状態となる。一方吸着ゴ厶パッド（１）１７の通路は配管によって大気とつながり真空破壊が起こる。この状態を元に戻すと通常の接続状態となる。この部分で真空吸着または真空破壊状態をつくれるのである。方向切換弁（電磁弁）（２）７５、方向切換弁（電磁弁）（３）７６についても同様である。また真空吸着ユニット部（１）２６に組み込まれた位置検出スイッチ３５のＯＮ、ＯＦＦの電気信号は制御回路またはプログラマブルコントローラ２４およびパソコン７７にデータが送られる。この制御回路またはプログラマブルコントローラ２４とパソコン７７は通信にて接続されており、システム全体を制御するものである。

図３では従来から一般的に使用されている真空吸着ユニット部について詳しく説明する。図１で使用さているものである。図３（１）は真空吸着ユニット部の正面図を示している。図３（２）は図３（１）の平面図、図３（３）は図３（１）の下面図である。図３（４）は図３（２）のＡ−Ｂ断面図である。真空吸着ユニット部（１）２０はシリンダ（１）１１およびシリンダ軸（１）１４に保持され、吸着ゴムパッド（１）１７、チューブ固定金具３２、配管チューブ３で構成されている。この状態は部品または品物テーブル３４上に配置された部品または品物３３を真空吸着に向う状態を示している。図３（５）は真空吸着状態を示している。なお真空吸着ユニット部（１）２０は配管チューブ３、吸着ゴムパット（１）１７部以外は完全に密閉された部品である。

図４は位置検出スイッチの外観と動作について示している。位置検出スイッチの詳しい説明は特許公報、特許第３３７４２１４号、タッチセンサの全文によって説明されている通りである。本発明の位置検出スイッチはこのタッチセンサを小型化して、先端子を細く、長くしたものである。図４（１）は位置検出スイッチの正面図を示している。位置検出スイッチ３５はネジ部３６があり、先端子（１）２９、保護キャップ３７は部品または品物３３の表面を保護するためのものである。さらに配線コード２５によって構成されている。スイッチの動作は、スイッチＯＦＦ範囲３８、スイッチＯＮ範囲３９、ストローク４１となっている。動作点４０はスイッチがＯＮからＯＦＦまたはＯＦＦからＯＮに切り換わる点である。図４（２）は図４（１）の下面図を示している。

図５は真空吸着ユニット部に位置検出スイッチを組み込んだ状態を示している。図５（１）は正面図である。図５（２）は図５（１）の平面図であり、図５（３）は図５（１）の下図面である。図５（４）は図５（２）のＡ−Ｂ断面を示している。シリンダ軸（１）１４で保持された、真空吸着ユニット部（１）２６は位置検出スイッチ３５を組み込んでいる。その構成はシリンダ軸（１）１４、ロックナット４３、固定金具４２、配線コード２５、ネジ部３６、先端子（１）（信号ＯＦＦ状態）２９、吸着ゴムパッド（１）１７、チューブ固定金具３２、配管チューブ３、位置検出スイッチ３５によって構成されている。この状態は部品または品物テーブル３４上に配置された部品または品物３３を吸着する前の状態である。この位置では位置検出スイッチ３５の信号はＯＦＦとなっている。なお真空吸着ユニット部（１）２６は配管チューブ３、吸着ゴムパット（１）１７部分以外は完全に密閉された部品で構成される。図５（５）は真空吸着状態の断面図を示している。先端子（１）２９は信号がＯＮ状態となる。例えば部品または品物３３が欠品していた場合は、先端子（１）２９がＯＮ状態にならず、欠品が確認できるのである。従来の真空吸着ユニット部では欠品と吸着ゴムパッド（１）１７のヘタリ等による吸着ミスが判断できなかった。この点が本発明の優れている部分である。

図６は真空吸着搬送システムの動作状態を示したものである。図６（１）は定位置にセットされた真空吸着ユニット部の断面図である。これから部品または品物３３を吸着して搬送工程にいく前の状態である。この場合、位置検出スイッチ３５の信号はＯＦＦ状態にある。図６（２）は搬送工程（真空吸着工程に入った状態）を示しており、Ａ点位置４４で、Ｚ軸４５に下降する状態を示している。位置検出スイッチ３５の信号はＯＮ状態となる。この時、吸着ミスが発生した場合、２つ原因が考えられる。第１は部品または品物３３が欠品している場合、第２は吸着ゴムパッド（１）１７のヘタリ、または配管系の不具合によるものである。第１の場合、位置検出スイッチ３５は信号がＯＦＦ状態にあり、欠品を確認できるが、従来の真空吸着ユニット部（１）２０では判別ができなかったことである。第２の場合には、位置検出スイッチ３５の信号がＯＮ状態となっており、吸着ゴムパッド（１）１７のヘタリ、または配管系の不具合が特定できるのである。従来の真空吸着ユニット部（１）２０ではこの判断ができないのである。

図６（３）は搬送工程（Ｚ軸上昇）を示している。図６（４）は搬送工程（Ｘ軸移動）を示したものである。この工程において、真空破壊が発生して部品または品物３３が落下した場合、位置検出スイッチ３５を組み込んだ真空吸着ユニット部（１）２６では信号がＯＦＦ状態となり、真空破壊が確認できるのである。この真空吸着ユニット部（１）２６には後で詳しく説明するが、それぞれの真空吸着ユニット部（１）２６にアドレス番号が与えられており、不具合の場所が特定できるのである。従来の真空吸着ユニット部（１）２０ではブロックの特定はできても、どの真空吸着ユニット部（１）２０で不具合が発生しているかを特定することが困難である。これはスイッチ内蔵圧力センサが比較的高価で、センサの寸法が大きい等の理由により、すべての真空吸着ユニット部（１）２０に設置することが難しいためである。

図６（４）は搬送工程（Ｘ軸移動）の状態を示している。Ｘ軸４６方向に真空吸着ユニット部（１）２６が移動するのである。駆動装置としては位置精度を要する場合は、ボールネジ、サーボ機構等によって高速運転が可能になる。位置精度を要求しない場合は、通常のモータを使用する。ここでは、シリンダ、ボールネジ、サーボ機構等による移動手段を紹介しているが、ロボットによるアーム移動についても同様に、位置検出スイッチ３５を組み込んだ真空吸着ユニット部（１）２６は有効である。図６（５）は搬送工程（Ｙ軸移動）の状態を示している。Ｙ軸４７方向に真空吸着ユニット部（１）２６が移動するのである。図６（６）は搬送工程（Ｚ軸下降）の状態を示している。Ｂ点位置４８に着座するために、Ｚ軸方向に下降するものである。

図６（７）は搬送工程（真空破壊によって、部品または品物を所定の位置にセットした状態）を示している。真空破壊によって部品または品物３３がＢ点位置４８に着座し、真空吸着ユニット部（１）２６が上昇する状態である。この際、部品または品物３３が何らかの理由で着座せず、吸着ゴムパッド（１）１７に付着した状態の場合、位置検出スイッチ３５の信号はＯＮ状態となっているので、不具合が判別できるのである。従来の真空吸着ユニット部（１）２０ではこの判別は難しいことである。

図７は真空吸着大量搬送システムの動作状態を示している。図７（１）は平面図であり、図７（２）は図７（１）の下面図であり、図７（３）は図７（１）の右側面図である。図面では具体的例として、真空吸着ユニット部（１）２６が３６ユニットの場合について紹介している。一般的に半導体業界、精密部品業界、その他、小物部品を搬送する業界においては、真空吸着による一括大量搬送システム（同時一括で数百個の場合もある）が活躍している。この際、本発明による真空吸着ユニット部（１）２６にアドレス番号４９を与え、位置検出スイッチ３５の動作、信号のＯＮ、ＯＦＦ状態を把握することにより、吸着ミス、真空破壊が発生した場合、瞬時にどの真空吸着ユニット部が不具合を出しているかどうか、判断できるのである。これは本発明の大きな特徴である。従来の真空吸着ユニット部（１）２０ではこの判断は難しかったのである。不具合の発生場所が特定できれば、メンテナンスにおいても瞬時の対応が可能となる。一般的に製造ラインで不具合が発生した場合、如何に早く対応するかが重要な問題である。本発明は従来の技術では困難だった問題を解決し、製造ラインの稼動率向上に貢献できるものである。

図８は磁気誘導式位置検出スイッチの構造図と動作について説明している。図８（１）は正面図である。スイッチの動作は、スイッチＯＦＦ範囲５３、スイッチＯＮ範囲５４、ストローク５６となっている。動作点５５はスイッチがＯＮからＯＦＦまたはＯＦＦからＯＮに切り換わる点である。図８（２）は図８（１）の左側面図であり、図８（３）は図８（１）のＡ−Ｂ断面図を示している。部品構成としては本体ケース５０、基板収納ケース５１、制御回路基板５２、配線コード２５、発信用コイル５７、受信コイル５８、コード金具５９、先端子６６、保護キャップ６７、圧縮コイルバネ６１、軸受６２、配線用基板６３、基板ホルダ（絶縁材料）６４、軸６０、ネジ部６５で構成されており、無接点式となっている。この図面でも判断できるように、部品構成がシンプルなものとなっている。この位置検出スイッチの繰り返し精度は２０〜５０μｍとなっている。接点式の位置検出スイッチには劣るが、今回の真空吸着ユニット部（１）２６で使用するには十分である。このスイッチの優れた点としては、耐久性が接点式に比べて２倍以上の性能を有しており、構造が簡単なため、コスト面でも有利である。

図９は磁気誘導式位置検出スイッチの制御回路のブロック図を示している。発信用コイル５７に発信器６８から数ＶのＡＣサイン波（高周波）が送られる。軸６０が下方に移動することにより、受信コイル５８にＡＣサイン波が誘起される。ここで誘起された電圧はＡＣ／ＤＣ変換器６９によって、ＤＣ電圧に変換する。さらにコンパレータ７０によって動作点５５が設定される。この信号出力をアンプ部＋シュミット回路部７１によって、波形を安定したものを形成する。さらに出力回路部７２を経由して信号が出力部７３から出力されるのである。

図１０は吸着する場所で、部品または品物に欠品が存在しても真空吸着搬送ができる状態を示している。この図では、欠品７８がアドレス番号１０、２４、２６、３５で発生している。この欠品については、他の部品または品物３３で位置検出スイッチ３５がＯＮ状態になっているにもかかわらず、位置検出スイッチ３５がＯＦＦ状態なっていることで確認できる。この信号によって、図２に示す、方向切換弁（電磁弁）（１）７４の動作によって、欠品箇所の方向切換弁（電磁弁）（１）７４を作動させ、真空吸着ユニット部（１）２６と分岐管７の配管通路を遮断する。方向切換弁（電磁弁）（１）７４のもう一方の通路は大気と通じるので、真空吸着を実行できなくなる。しかし方向切換弁（電磁弁）（１）７４が配管を遮断しているので、見かけ上真空吸着状況をつくっているのである。そのため欠品があっても真空破壊を起こさないのである。図１０（１）はＡ点、吸着における部品または品物の状態を示している。部品または品物３３でアドレス番号１〜３６の内、欠品７８は１０、２４、２６、３５である。図１０（２）は、目的の搬送場所であるＢ点における部品または品物３３の着座状態を示している。当然のことながら欠品７８部分は搬送されず、歯抜け状態になっている。部品または品物３３を真空破壊によって、着座させるのである。

図１１はコンピュータのプログラム設定による、指定場所の搬送形態を示している。図１１（１）はあらかじめコンピュータのプログラムよって設定された部分を吸着する状態を示している。破線で囲まれた部品または品物３３のブロック７９内で真空吸着される場所である。それ以外の部品または品物のは上記の処理によって搬送されないのである。図１１（２）は目的の搬送場所である、Ｂ点における着座状態を示している。ここでは長方形の真空吸着部分を示しているが、別に三角形、丸型、正方形など任意に形を設定して、搬送が可能である。

図１２はコンピュータのプログラム設定による、大きさの異なるトレイへの搬送形態を示している。図１２（１）はＡ点、吸着時における部品または品物の状態を示している。アドレス番号４９、１〜３６まですべての部品または品物３３を真空吸着して、搬送工程に入る。図１２（２）はＢ点における部品または品物３３の着座状態を示している。トレイ（１）８０には、１２個の部品または品物３３が着座するものである。この際、方向切換弁（電磁弁）を作動させ、真空破壊を起こすものである。そして次のＣ点に向うのである。図１２（３）はＣ点における部品または品物３３の着座状態を示している。トレイ（２）８１には、２４個の部品または品物３３が着座するのである。この際も、方向切換弁（電磁弁）を作動させ、真空破壊を起こすものである。このように、コンピュータのプログラム設定により、自由自在に搬送が可能となるのである。

真空吸着搬送システムは、産業界において広範囲に利用されている技術分野である。小物部品、品物を大量、高速に搬送ができ、さらに高精度の位置制御ができることで今後とも大きな発展が期待できるものである。本発明による位置検出スイッチを組み込んだ真空吸着ユニット部および近傍に設置された方向切換弁（電磁弁）を使用すれば、不具合を短時間で処理することが可能となる。また欠品があったり、任意の形態で搬送できるのである。これは製造ラインの稼動率向上に大きな役割が期待できるものである。

は真空吸着搬送システムの配管系統図（スイッチ内蔵圧力センサを使用した場合）を示す図 は真空吸着搬送システムの配管系統図（位置検出スイッチおよび方向切換弁（電磁弁）を使用した場合）を示す図 は一般的に使用されている真空吸着ユニット部を示す図（１）は正面図を示す図（２）は（１）の平面図を示す図（３）は（１）の下面図を示す図（４）は（２）のＡ−Ｂ断面図を示す図（５）は真空吸着状態を示す図 は位置検出スイッチの外観と動作を示す図（１）は正面図を示す図（２）は（１）の下面図を示す図 は真空吸着ユニット部に位置検出スイッチを組み込んだ状態を示す図（１）は正面図を示す図（２）は（１）の平面図を示す図（３）は（１）の下面図を示す図（４）は（２）のＡ−Ｂ断面図を示す図（５）は真空吸着状態の断面図を示す図 真空吸着搬送システムの動作状態を示す図（１）は定位置にセットされた真空吸着ユニット部の断面図を示す図（２）は搬送工程（真空吸着工程に入った状態）を示す図（３）は搬送工程（Ｚ軸上昇）を示す図（４）は搬送工程（Ｘ軸移動）を示す図（５）は搬送工程（Ｙ軸移動）を示す図（６）は搬送工程（Ｚ軸下降）を示す図（７）は搬送工程（真空破壊によって、吸着部品または品物を所定の位置にセットした状態）を示す図 は真空吸着大量搬送システムの動作状態を示す図（１）は平面図を示す図（２）は（１）の下面図を示す図（３）は（１）の右側面図を示す図 は磁気誘導式位置検出スイッチの構造図と動作を示す図（１）は正面図を示す図（２）は（１）の左側面図を示す図（３）は（２）のＡ−Ｂ断面図を示す図 は磁気誘導式位置検出スイッチの制御回路のブロック図を示す図 は欠品が存在した場合の搬送形態を示す図（１）はＡ点、吸着時における部品または品物の状態を示す平面図（２）はＢ点における部品または品物の着座状態を示す平面図 はコンピュータプログラム設定による指定場所の搬送形態を示す図（１）はコンピュータのプログラムによって指定された吸着する状態を示す平面図（２）は目的の場所である、Ｂ点における着座状態を示す平面図 はコンピュータプログラム設定による大きさの異なるトレイへの搬送形態を示す図（１）はＡ点、吸着時における部品または品物の状態を示す平面図（２）はＢ点における部品または品物の着座状態を示す平面図（３）はＣ点における部品または品物の着座状態を示す平面図

符号の説明

１ エアコンプレッサー、エアタンク、エアドライヤユニット部
２ フィルタレギュレータ
５ エジェクタ式真空発生器（真空破壊バルブ付）
６ 真空用フィルタ
８ スイッチ内蔵圧力センサ（１）
１１ シリンダ（１）
１４ シリンダ軸（１）
１７ 吸着ゴムパッド（１）
２０ 真空吸着ユニット部（１）
２６ 真空吸着ユニット部（１）
２９ 先端子（１）
３３ 部品または品物
３４ 部品または品物テーブル
３５ 位置検出スイッチ
３７ 保護キャップ
３８ スイッチＯＦＦ範囲
３９ スイッチＯＮ範囲
４０ 動作点
４１ ストローク
４５ Ｚ軸
４６ Ｘ軸
４７ Ｙ軸
４９ アドレス番号
５３ スイッチＯＦＦ範囲
５４ スイッチＯＮ範囲
５５ 動作点
５７ 発信用コイル
５８ 受信用コイル
６０ 軸
６８ 発信器
６９ ＡＣ／ＤＣ変換器
７０ コンパレータ
７１ アンプ部＋シュミット回路部
７２ 出力回路部
７３ 出力部
７４ 方向切換弁（電磁弁）
７７ パソコン
７８ 欠品
７９ 部品または品物のブロック
８０ トレイ（１）

Claims (7)

1. 真空吸着搬送システムで真空吸着によって搬送する際に、部品または品物を取りに行った工程において、吸着ミスが発生する場合がある。この原因として第１に吸着ゴムパッドのヘタリ、あるいは配管系統における不具合が発生した場合など、第２は部品または品物の欠品が発生した場合が考えられる。真空吸着ユニット部に位置検出スイッチを組み込むことにより２つの不具合の内容を特定できる機能を持っていることを特徴とする装置。
2. 真空吸着搬送システムで、搬送途中の工程において、真空破壊による部品または品物が落下する不具合が発生する場合がある。この際、真空吸着ユニット部にアドレス番号をつけることにより、不具合が発生した真空吸着ユニット部を特定できる機能を持っていることを特徴とする装置。
3. 真空吸着搬送システムで、所定の場所に部品または品物を着座させる場合、真空破壊を起こして着座工程を完了させるが、この際何らかの原因で着座できない不具合が発生した場合に、その状況を把握できる機能を持っていることを特徴とする装置。
4. 真空吸着ユニット部に位置検出スイッチを組み込む場合、２種類の位置検出スイッチがある。第１は接点タイプと第２は無接点タイプがある。このどちらも有効な機能を有している。このように２種類の位置検出スイッチが組み込めることを特徴とする装置。
5. 通常、先端子は金属の棒で構成されるが、表面が傷つきやすい部品または品物については、先端子の先端部に保護キャップを装着して、表面が傷つかないようにしたことを特徴とする装置。
6. 真空吸着搬送システムで大量の部品または品物を同時一括に搬送する場合、真空吸着ユニット部の近傍に方向切換弁（電磁弁）を設けて、その吸着しようとする部品または品物の中で欠品が生じても搬送ができることを特徴とする装置。
7. 真空吸着搬送システムでコンピュータによってプログラムを組むことにより、真空吸着ユニット部の近傍に方向切換弁（電磁弁）設けて、吸着する場所Ａ点から着座するＢ点、Ｃ点に搬送する場合、これを自由自在に搬送を可能にしたことを特徴とする装置。

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