JP2007331056A

JP2007331056A - 真空吸着装置および吸引力推定方法

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Publication number: JP2007331056A
Application number: JP2006165393A
Authority: JP
Inventors: Shozo Yoshimoto; 尚三芳本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】空気漏れを防ぐとともに、装置の複雑化を防いで、吸引力を推定可能な真空吸着装置およびその吸引力推定方法を提供する。
【解決手段】空気噴射手段３０によって真空室４０の空気を加圧した加圧状態で、正圧測定手段３２によって真空室の空気の圧力値Ｓを測定し、測定結果を出力する。この出力結果に基づくことで、ワーク２２を吸引する吸引力Ｆに影響する吸引面積Ａを見積もることが可能となる。したがって逆止弁５０の開閉状態を検出する複数の検出センサを不要として、吸引面積Ａおよび吸引力Ｆを推定することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸着搬送物を真空吸着する真空吸着装置に関し、特に吸着対象物を搬送するために用いられる真空吸着装置と、その吸引力を推定する吸引力推定方法に関する。

第１の従来技術の真空吸着パッドは、真空吸着パッドの真空室の気体を減圧することで、真空吸着パッドの吸着面が吸着対象物であるワークに密着し、ワークを吸着することができる。しかしながら、真空吸着パッドの吸着面の一部が、ワークの被吸着面に形成される凹凸部分に位置すると、真空吸着パッドの吸着面と、ワークの被吸着面との隙間から空気漏れが生じる。この場合、真空室の真空度が設定圧力値に達することが妨げられ、所望の吸引力を維持できない。

第１の従来技術の問題を軽減する他の従来技術がある。第２の従来技術として、複数の真空吸着パッドを並列に配置し、さらに各真空吸着パッドの吸引路の直径を０．５ｍｍ程度の小径にする技術がある。この技術だと、複数の真空吸着パッドのうち１つが、ワークで塞がれていなくても、真空吸着パッドの吸引路の直径が小さいので、その分、漏れ量を少なく抑えることができる。

図１１は、第３の従来技術の真空吸着パッド１を示す断面図である。第３の従来技術の真空吸着パッド１は、真空室２を形成する真空室形成部３に、小径の吸引路４が複数形成される。また真空吸着パッド１は、真空室２の気体を減圧する減圧手段５を備える。

第２および第３の従来技術では、第１の従来技術に比べて少ないが、ワークに形成される凹凸部分で、少なからず空気漏れが生じる。したがって空気漏れを補償するために、ワークを吸着する吸着期間にわたって、減圧手段５によって真空室の減圧を継続する必要がある。また第２および第３の従来技術での真空吸着パッドの吸引力は、ワークの被吸着面によって塞がれる吸引路４の数に依存することとなる。

図１２は、第４の従来技術の真空吸着パッド６を示す断面図である。第４の従来技術の真空吸着パッド６は、チェックバルブである逆止弁７が各吸引路４にそれぞれ設けられる。その他の構成は、第３の従来技術と同様であるので、同様の構成については、説明を省略する。

減圧手段５によって真空室２の気体を減圧した場合、吸引対象物８によって塞がれていない吸引路４では、逆止弁７によって吸引路４が閉じられる。これによってワーク８の凹凸部分８ａが形成されても、逆止弁７によって、吸引路４での空気漏れが防がれる。したがって第４の従来技術の真空吸着パッド６は、全ての吸引路４が吸引対象物８によって塞がれる場合と同等の真空度を達成することができる。

このように逆止弁７を用いた場合、真空度に関しては、ワーク８に凹凸部分８ａがあっても、全ての吸引路４がワーク８によって塞がれる場合と同等の値を得ることができる。真空吸着パッドでワーク８を吸着する場合の吸引力Ｆは、真空室の気体の圧力値Ｐに対応する真空度（真空圧）と、ワーク８によって塞がれる複数の吸引路４の外方空間側開口の総断面積である吸引面積Ａとに基づいて決定される。

第４の従来技術の真空吸着パッド６について、次のような問題がある。ワーク８では塞がれずに逆止弁７によって塞がれた吸引路４があれば、吸引面積Ａは低くなり、吸引力Ｆは低くなる。したがって真空室の真空度が十分であっても、吸引面積Ａが小さいことで、吸引力Ｆが不足する場合がある。この結果、圧力センサ９による真空度の検出だけでは吸引力Ｆを判断することができず、吸着不良が生じるおそれがあり、吸着不良に起因して、ワーク８の吸着ずれおよび落下等の搬送不良が生じるおそれがある。

第５の従来技術が、特許文献１に開示されている。吸引力Ｆを正確に推定するには、真空度の他に、吸引面積Ａを推定する必要がある。第５の従来技術では、吸引面積Ａを求める。この技術では、逆止弁７毎に設けられ、対応する逆止弁７の動作状態を検出する検出センサをそれぞれ備える。

各検出センサは、吸引路形成部分１０に電極およびプリント基板回路を備えたものであり、浮動子の位置変化によって、通電状態が変化する。この通電変化によって逆止弁７の動作状態を検出している。このような構造では、吸引路形成部分１０毎に検出センサをそれぞれ備える必要がある。したがって真空吸着パッドの構造は複雑化する。たとえば吸引路４の数が増えるとともに、吸引路４が緻密に配列される場合には、検出センサを小形化して複数設ける必要がある。また吸引路形成部分１０毎に検出センサをそれぞれ設けることで、製造コストが増大してしまうという問題がある。また検出センサが小形であるとともに接触式であるので、検出センサの信頼性が低く、吸引面積Ａを精度よく推定することができない場合がある。また破損等によって信頼性が低下するおそれがある。

特開平１１−２０７６７８号公報

上述したように第１の従来技術では、ワークに対する真空吸着パッドの位置決めが正確になされていない場合や、凹凸部分が形成されるワークを吸着する場合などによって、複数の真空吸着パッドの一部がワークに接触しない場合があると、ワークに接触していない真空吸着パッドの吸引路から、空気が漏れてしまう。この場合、必要とする真空度を得ることができず、ワークを吸着できない場合が生じる。これを回避するために、第２〜第４の従来技術があるが、これらにも下記のように課題がある。

第２および第３の従来技術では、図１１に示すように、各吸引路４を小径に形成する。これによって全ての吸引路４がワーク８に塞がれていない場合においても、ワーク８に塞がれていない吸引路４からの空気漏れ量を極力抑えることで真空度ロスを極力減らす。しかし、ワーク８と密着していない吸引路４の数が多いほど、そこからの漏れ量は多くなり、必要とする真空度が維持できない場合がある。

第４の従来技術では、図１２に示すように、吸引路毎に逆止弁７をそれぞれ備え、ワーク８によって塞がれない吸引路４を逆止弁７によって塞ぐ。この技術であれば、全ての吸引路４によってワーク８が塞がれていない場合においても、空気漏れを防いで、全ての吸引路４がワーク８に塞がれている場合と同様の真空度に維持することができる。しかし、ワーク８と真空吸着パッド６の吸着面との接触状態に関わらず、真空度が一定の値を示すので、吸引面積Ａを見積もることができず、吸引力Ｆが十分であるか否かを判断できない。

第５の従来技術では、吸引路４毎に検出センサをそれぞれ備え、逆止弁７の作動状態を検出することで、吸引面積Ａを求めることができる。しかしながら、小径の吸引路４が緻密に配列されると、装置が複雑化し、製造コストが増大してしまうとともに、信頼性の確保が困難になる。

したがって本発明の目的は、空気漏れを防ぐとともに、装置の複雑化を防いで、吸引力を推定可能な真空吸着装置およびその吸引力推定方法を提供することである。

本発明は、内部空間に真空室を形成する真空室形成部と、
吸着対象物に当接する吸着面を形成するとともに、吸着面に臨む外方空間に開放して、外方空間と真空室とを連通する複数の吸引路をそれぞれ形成する吸着部と、
吸引路毎にそれぞれ設けられ、真空室から外方空間に吸引路を気体が流れることを許容するとともに、外方空間から真空室に吸引路を気体が流れることを阻止する逆止弁と、
真空室の気体の圧力を、大気圧未満に減圧する減圧手段と、
真空室の気体の圧力を、大気圧を超えて加圧する加圧手段と、
加圧手段によって真空室の気体の圧力が加圧される加圧状態において、真空室の気体の圧力値Ｓを測定可能な正圧測定手段とを備えることを特徴とする真空吸着装置である。

本発明に従えば、吸着面を吸着対象物に当接させた状態で、減圧手段によって真空室の気体を減圧することで、吸着対象物を吸着面に吸引することができる。吸着対象物に形成される凹凸部分によって、吸着面の一部と吸着対象物との間に隙間空間が形成されることがある。この場合、外方空間に存在する気体が、隙間空間および吸引路を介して真空室に侵入しようとする。本発明では、逆止弁が吸引路を閉じて、気体の流れを阻止することで、外方空間に存在する気体が真空室に侵入することを防ぐことができる。これによって真空室の気体の圧力が不所望に高くなることを防いで、必要とする真空度を維持することができる。

また吸着面を吸着対象物に当接させた状態で、加圧手段によって真空室の気体を加圧する。この場合、吸着面の一部と吸着対象物とが接していると、吸引路が吸着対象物によって塞がれて、真空室に存在する気体が外方空間に脱出することが妨げられる。これに対して、吸着面の他の一部と吸着対象物との間に隙間空間が形成されていると、外方空間と真空室との圧力差の影響で、真空室に存在する気体が、吸引路および隙間空間を介して外方空間に脱出しようとする。このとき、逆止弁が気体の流れを許容することで、真空室に存在する気体が外方空間に排出される。

真空室の気体を加圧した加圧状態では、吸着対象物によって塞がれる吸引路の数が多いほど真空室の圧力低下が抑制され、真空室の圧力が高くなる。言換えると、隙間空間に開放される吸引路の数が多いほど真空室の圧力低下が促進され、真空室の圧力が低くなる。したがって加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓは、吸着対象物によって塞がれる複数の吸引路の外方空間側開口の総断面積と一対一の関係となる。この総断面積は、吸引時に吸着対象物を吸引するのに有効に作用する複数の吸引路の外方空間側開口の断面積をそれぞれ総合した吸引面積Ａに相当する。すなわち加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓは、吸引面積Ａと一対一の関係となる。吸引面積Ａは、真空吸着装置が吸着対象物を吸引する吸引力Ｆを決定する要因のうちの１つとなる。

本発明では、加圧手段によって真空室の気体を加圧した加圧状態で、正圧測定手段によって真空室の気体の圧力値Ｓを測定し、測定結果を出力する。この出力結果に基づくことで、吸着対象物を吸引する吸引力Ｆに影響する吸引面積Ａを見積もることが可能となる。したがって第５の従来技術に比べて、逆止弁の開閉状態を検出する複数の検出センサを不要として、吸引面積Ａを見積もることが可能となる。

また本発明は、吸引時に吸着対象物を吸引するのに有効に作用する複数の吸引路での、外方空間側開口の断面積を総合した吸引面積を、加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて推定する吸引面積推定手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明に従えば、吸引面積推定手段は、正圧測定手段から真空室の気体の圧力値Ｓが与えられる。加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓと、吸引面積Ａとは、一対一の関係となる。この関係に従って、吸引面積推定手段は、加圧状態における真空室の圧力値Ｓから、吸引面積Ａを推定する。これによって作業者が、加圧状態の真空室の気体の圧力値Ｓから、吸引面積Ａを手動で求める必要がなく、利便性を向上することができる。

また本発明は、加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて、吸引時に吸着対象物の吸着が可能であるか否かを判断する吸着可否判断手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明に従えば、吸着可否判断手段は、加圧状態の真空室の気体の圧力値Ｓが、正圧測定手段から与えられる。加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓと、吸引面積Ａとは、一対一の関係となる。また吸着すべき吸着対象物が決定すると、吸着対象物を吸着するのに最低限必要な吸引力Ｆ_Ｍｉｎは、既知となる。吸引力Ｆは、吸引時の真空室の気体の圧力値Ｐと、吸引面積Ａとに基づいて決定される。したがって吸引時の真空室の気体の圧力値Ｐと、最低限必要な吸引力Ｆ_Ｍｉｎとが既知であると、最低限必要な吸引面積Ａ_Ｍｉｎを求めることができる。

吸着対象物によって塞がれる複数の吸引路の外方空間側開口の総面積が、前記最低限必要な吸引面積Ａ_Ｍｉｎに相当するように、吸着対象物を吸着部の吸着面に当接させた場合における、加圧状態における真空室の気体の第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎを前もって求めておく。そのあとで、加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓが、前記第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎ以上であると、吸引面積Ａが、吸着に最低限必要な吸引面積Ａ_Ｍｉｎ以上となり、吸着対象物の吸着が可能であると判断することができる。また加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓが、前記第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎ未満であると、吸引面積Ａが、吸着に最低限必要な吸引面積Ａ_Ｍｉｎ未満となり、吸着対象物の吸着が不可能であると判断することができる。

このように吸着可否判断手段は、前記加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓを、予め定められる第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎと比較することで、吸着対象物の吸着が可能であるか否かを判断することができる。これによって吸着動作前に吸着可能か否かを判断することができる。

また本発明は、減圧手段によって減圧される減圧状態において、真空室の気体の圧力値Ｐを測定可能な負圧測定手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明に従えば、負圧測定手段によって、減圧状態での真空室の気体の圧力値Ｐを測定して測定結果を出力する。このように直接的に測定することで、間接的に求める場合に比べて、減圧状態での真空室の気体の圧力値Ｐを精度よく得ることができる。またこの出力結果に基づくことで、吸着対象物を吸着するのに必要な、減圧状態での真空室の気体の第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘに到達したことを判断させることができる。

また本発明は、減圧状態における真空室の気体の圧力値Ｐに基づいて、吸着対象物を吸着した吸着状態であるか否かを判断する吸着状態判断手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明に従えば、吸着状態判断手段は、負圧測定手段から減圧状態での真空室の気体の圧力値Ｐが与えられる。これによって減圧状態での真空室の気体の圧力が、吸着対象物を吸着するのに必要な第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘに到達しているか否かを判断することができる。また減圧状態での真空室の気体の圧力値Ｐが、第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘに到達したことを判断すると、吸着部が吸着対象物を充分に吸着した状態であると判断することができる。これによって作業者が、吸着部が吸着対象物を充分に吸着した状態であるか否かを手動で判断する必要がなく、利便性を向上することができる。

また本発明は、内部空間に真空室を形成する真空室形成部と、吸着対象物に当接する吸着面を形成するとともに、吸着面に臨む外方空間に開放して、外方空間と真空室とを連通する複数の吸引路をそれぞれ形成する吸着部と、吸引路毎にそれぞれ設けられ、真空室から外方空間に吸引路を気体が流れることを許容するとともに、外方空間から真空室に吸引路を気体が流れることを阻止する逆止弁とを備える真空吸着パッドについて、吸着対象物に対する吸引力を推定する吸引力推定方法であって、
吸着部の吸着面に吸着対象物を当接させて、真空室の気体の圧力を、大気圧を超えて加圧して、真空室の気体の圧力値Ｓを測定する正圧測定工程と、
正圧測定工程で測定される真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて、真空吸着パッドの吸引力を推定する推定工程とを含むことを特徴とする吸引力推定方法である。

本発明に従えば、正圧測定工程で、吸着部の吸着面に吸着対象物を当接させた状態で、真空室の気体を加圧し、加圧状態での真空室の気体の圧力を測定する。推定工程では、正圧測定工程で測定した圧力値Ｓに基づいて、真空吸着パッドの吸引力を推定する。加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓは、吸引面積Ａと一対一の関係となる。吸引面積Ａは、吸引時に吸着対象物を吸引するのに有効に作用する複数の吸引路の外方空間側開口の断面積をそれぞれ総合した総面積を意味する。

吸引力Ｆは、吸引時の真空室の気体の圧力値Ｐと、吸引面積Ａとに基づいて決定される。吸引時の真空室の気体の圧力値Ｐが既知である場合、吸引力Ｆは、吸引面積Ａ、言換えると加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓによって決定することができる。このようにして、推定工程では、吸引時の真空室の気体の圧力値Ｐが既知である場合、加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓから、真空吸着パッドの吸引力Ｆを推定することができる。

また本発明は、内部空間に真空室を形成する真空室形成部と、吸着対象物に当接する吸着面を形成するとともに、吸着面に臨む外方空間に開放して、外方空間と真空室とを連通する複数の吸引路をそれぞれ形成する吸着部と、吸引路毎にそれぞれ設けられ、真空室から外方空間に吸引路を気体が流れることを許容するとともに、外方空間から真空室に吸引路を気体が流れることを阻止する逆止弁とを備える真空吸着パッドを用いて、吸着対象物を搬送する搬送方法であって、
吸着部の吸着面に吸着対象物を当接させて、真空室の気体の圧力を、大気圧を超えて加圧して、真空室の気体の圧力値Ｓを測定する正圧測定工程と、
正圧測定工程で測定される真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて、真空吸着パッドによる吸着対象物の吸着が可能であるか否かを判断する判断工程と、
判断工程で真空吸着パッドによる吸着が可能であることを判断すると、真空室の気体の圧力を、吸着対象物を吸着可能な大気圧未満の圧力値に減圧して、吸着部の吸着面に吸着対象物を吸着させる減圧工程と、
減圧工程後に、吸着対象物を吸着した真空吸着パッドを搬送する搬送工程とを含むことを特徴とする搬送方法である。

本発明に従えば、判断工程で、加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて、真空吸着パッドが吸着対象物を吸着可能であるか否かを判断し、吸着可能であると判断すると、減圧工程に進む。減圧工程では、真空室の気体を減圧して、吸着部の吸着面に吸着対象物を吸着させる。次に搬送工程で、吸着対象物を吸着した真空吸着パッドとともに、吸着対象物を搬送する。本発明では、減圧工程および搬送工程の前に、審空吸着パッドが吸着対象物を吸着可能か否かを判断することができ、吸着不良に起因する搬送不良を防ぐことができる。

本発明によれば、逆止弁が吸引路毎に設けられるので、吸引対象物の被吸着面に凹凸部分が形成される場合でも、吸引時に外方空間から真空室に気体が侵入することを防いで、真空室の真空度を設定圧力値に維持することができ、吸引力の低下を防ぐことができる。さらに加圧手段と正圧測定手段とを備えることで、逆止弁の開閉状態を検出する複数の検出センサを設ける必要なく、吸引面積Ａを推定可能に構成される。検出センサを不要とすることで、装置の構成を簡単化することができ、製造コストを低下させることができる。また吸引路を小径および緻密化することができ、吸着に関する信頼性を向上することができる。また吸引面積Ａを推定可能とすることで、たとえば吸引力Ｆを精度よく推定することができ、吸引力が小さい状態で吸着対象物を吸着するといった吸着ミスを防ぐことができる。

また本発明によれば、吸引面積推定手段が吸引面積Ａを推定する。これによって作業者が吸引面積Ａを手動で求める必要がなく、利便性を向上することができる。また吸引面積Ａに関する信号を出力することによって、吸引面積Ａの大きさに基づいて、真空吸着装置またはその他の装置を制御することができる。

また本発明によれば、吸着可否判断手段が吸着可能か否かの判断を行う。これによって真空吸着装置が吸着対象物を吸着可能か否かを、作業者自身が判断する必要がなく、利便性を向上することができる。また吸着可能か否かを示す信号を出力することによって、吸着可能か否かに基づいて、真空吸着装置またはその他の装置を制御することができる。

また本発明によれば、減圧状態での真空室の気体の圧力値Ｐが、予め定める第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘに到達したことを判断可能とすることができる。設定圧力値Ｐ_Ｍａｘに達した後で、吸着後の動作を行わせることで、吸着不良が生じる可能性を防ぐことができる。また吸着前に吸着後の動作が行われることを防ぐことができる。これによって作業効率を高めるとともに、吸着に関する信頼性を向上することができる。

また本発明によれば、吸着状態判断手段が、吸着部が吸着対象物を充分に吸着した状態であると判断する。これによって吸着部が吸着対象物を吸着した状態であるか否かを、作業者が手動で判断する必要がなく、利便性を向上することができる。また吸着状態判断手段による判断結果を出力することによって、吸着状態か否かに基づいて、真空吸着装置またはその他の装置を制御することができる。

また本発明によれば、正圧測定工程で、吸着部の吸着面に吸着対象物を当接させた状態で、真空室の気体を加圧し、加圧状態での真空室の気体の圧力を測定する。次に、推定工程で、加圧状態の真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて、真空吸着パッドの吸引力を推定する。このように加圧状態での真空室の気体の圧力に基づいて、真空吸着パッドの吸引力を推定することで、真空吸着パッドの構成を複雑にすることなく、吸引力を推定することができる。

また本発明によれば、加圧状態の真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて、真空吸着パッドが吸着対象物を吸着可能であるか否かを判断し、吸着可能であると判断すると、吸着および搬送工程を行う。これによって推定した吸引力が過小であって、真空吸着パッドが吸着対象物を吸着不可能であることを判断すると、吸着動作が行われず、吸着ミスを防ぐことができる。これによって吸引力Ｆが過小な状態で、吸着対象物を搬送することが防がれ、搬送時に吸着対象物が吸着部から落下することを防ぐことができる。また逆止弁を有する真空吸着パッドを用いることで、真空室の気体の圧力の低下を防いで、吸着対象物を搬送することができる。

図１は、本発明の第１実施形態である真空吸着装置２０を示す断面図である。図２は、真空吸着装置２０を含む搬送システム２４を簡略化して示す図である。真空吸着装置２０は、真空吸着パッド２１を有する。真空吸着パッド２１は、真空吸着によって、吸着対象物であるワーク２２を吸着する。真空吸着パッド２１は、多関節ロボット２３のロボットアーム２６の手先２５に装着される。搬送システム２４は、多関節ロボット２３によって真空吸着パッド２１を移動させることによって、真空吸着パッド２１に吸着したワーク２２を搬送する。

真空吸着装置２０は、真空吸着パッド２１と、空気噴射手段３０と、減圧手段３１と、圧力測定手段３２，３３と、加圧用管路３４と、減圧用管路３５とを備える。真空吸着パッド２１は、ワーク２２を吸着する吸着体であり、内部に真空室４０が形成される。空気噴射手段３０は、圧縮空気を発生し、発生した圧縮空気を噴射する。加圧用管路３４は、空気噴射手段３０と真空吸着パッド２１の真空室４０とを接続し、空気噴射手段３０によって噴射される圧縮空気を真空室４０に案内する。空気噴射手段３０は、汎用の送風機または圧縮機によって実現される。

減圧手段３１は、減圧室を有し、減圧室の空気の圧力を大気圧未満に減圧する。減圧用管路３５は、減圧手段３１の減圧室と真空吸着パッド２１の真空室とを接続し、真空室４０の空気を減圧室に案内する。圧力測定手段３２，３３は、真空室４０の空気の圧力値Ｓ，Ｐを測定する。圧力測定手段３２，３３は、正圧測定手段３２と、負圧測定手段３３とを含む。

正圧測定手段３２は、加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓを測定可能であって、大気圧以上の正圧を測定範囲にもつ圧力センサである。たとえば大気圧に対する差圧であるゲージ圧で、０ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の測定範囲を持つ圧力計によって正圧測定手段３２が実現される。正圧測定手段３２は、たとえば高速応答性をもつ半導体圧力センサなどが用いられる。

負圧測定手段３３は、減圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｐを測定可能であって、大気圧以下の負圧測定範囲にもつ圧力センサである。たとえばゲージ圧で、−０．１ＭＰａ以上０ＭＰａ以下の測定範囲を持つ真空計によって負圧測定手段３３が実現される。負圧測定手段３３は、上記正圧測定手段３２と同様に高速応答性をもつ半導体圧力センサが用いられる。正圧測定手段３２と負圧測定手段３３とを別体に設けることで、１つの測定手段で測定する場合に比べて、正圧であっても負圧であっても、真空室４０の空気の圧力を精度よく測定することができる。

真空吸着パッド２１は、内部空間に真空室４０を形成する真空室形成部４１と、ワーク２２に当接する吸着面４２を形成する吸着部４３と、逆止弁形成部４４とを有する。本実施の形態では、真空吸着パッド２１の外形形状は、扁平な直方体形状に形成され、厚み方向一方の外表面が吸着面４２となる。

真空室形成部４１は、直方体形状の真空室４０を形成する略箱状に形成される。吸着部４３は、平坦なシート状に形成され、逆止弁形成部４４を介して真空室形成部４１に固定される。吸着部４３は、吸着面４２を形成するとともに、２つ以上の吸引路４６を形成する。吸引路４６は、吸着面４２に臨む外方空間４５に開放して、外方空間４５と真空室４０とを連通する。複数の吸引路４６は、真空吸着パッド２１の長手方向および幅方向に並んで、たとえば千鳥状に配列される。

各吸引路４６は、吸着面４２に垂直な方向に延びて略円筒状にそれぞれ形成される。したがって吸着面４２には、吸引路４６による外方空間側開口がそれぞれ形成された水玉模様の穴あき形状に形成される。たとえば吸引路４６の内径は、約１０ｍｍに設定される。吸引路４６は、それぞれ同一形状に形成され、吸引路４６を通過する空気の流路抵抗は、全て同一となるように設定される。

吸着部４３は、ワーク２２と吸着面４２とが接触したときに、空気が漏れにくい材料によって実現される。具体的には、吸着部４３は、ゴム材またはスポンジ材などの、可撓性および弾発性を有する材料によって実現される。

吸着部４３にゴム材を用いる場合、弾性があってワークとの密着性がよく、空気漏れが少ない材料であるゴム材が用いられることが好ましい。また吸着部４３にスポンジ材を用いる場合、比較的軟質で、たとえば１０ｍｍ以上の厚みを有する者が好ましい。スポンジ材を用いた場合には、スポンジ材が軟質、かつ厚みがあるため、複雑な凹凸形状を有するワーク２２に対しても、スポンジ材の厚み、また弾性の範囲内において、ワークの凹凸に沿って接触できるため有効である。

逆止弁形成部４４は、吸引路４６毎にそれぞれ設けられる逆止弁５０を形成する。逆止弁５０は、チェックバルブであって、対応する吸引路４６を空気が一方向に流れることを許容し、他方向に流れることを阻止する。具体的には、逆止弁５０は、真空室４０から外方空間４５に吸引路４６を空気が流れることを許容するとともに、外方空間４５から真空室４０に吸引路４６を空気が流れることを阻止する。各逆止弁５０は、それぞれ独立して動作可能に構成され、それぞれ同一形状に形成される。逆止弁５０に形成される弁室５３を通過する空気の流路抵抗は、全て同一となるように設定される。

本実施の形態では、減圧手段３１は、エジェクタ真空ポンプによって実現される。エジェクタ真空ポンプは、高速で噴出する作動流体の巻込み作用によって気体輸送を行う運動量輸送式真空ポンプである。ここで、作動流体は、空気噴射手段３０によって噴射される空気が用いられる。したがってエジェクタ真空ポンプは、エジェクタ７０と、空気噴射手段３０とを含んで構成される。

エジェクタ７０は、管状に形成され、一次側ポート７１と、２次側ポート７２と、排気ポート７３とが形成される。一次側ポート７１は、空気噴射手段３０によって噴射される圧縮空気が導かれる。一次側ポート７１に導かれた圧縮空気は、エジェクタ内部に設けられるノズル７５を通過して、排気ポート７３から排気される。また２次側ポート７２は、減圧用管路３５に接続される。

エジェクタ内でノズル７５から勢いよく圧縮空気を噴流として噴射させると、ノズル７５周辺の空気は噴流に巻き込まれて持ち去られる。この結果、ノズル７５の周辺の領域に減圧室７４が形成され、減圧室７４の空気は大気圧よりも低い圧力を有する。減圧室７４は、２次側ポート７２に連通する。これによって２次側ポート７２および減圧用管路３５を介して、真空室４０の空気が、エジェクタ内の減圧室７４にひきつけられて、真空室４０の空気の圧力が減圧される。

本実施の形態では、真空吸着装置２０は、方向切換弁６０を有する。方向切換弁６０は、空気噴射手段３０の噴射方向を切換えるための方向切換手段となる。方向切換弁６０は、１つの入口に対して、２つの出口のうちのいずれかを選択可能に構成される。方向切換弁６０は、少なくとも３つのポートである、入力ポート６１と、加圧時出力ポート６２と、減圧時出力ポート６３とを有する。また方向切換弁６０は、少なくとも弁体が２つの位置を取りうる。

第１の位置である加圧位置に弁体が位置すると、弁体は、入力ポート６１と加圧時出力ポート６２とを連通させて、入力ポート６１と減圧時出力ポート６３との連通を阻止する。また第２の位置である減圧位置に弁体が位置すると、弁体は、入力ポート６１と減圧時出力ポート６３とを連通させて、入力ポート６１と加圧時出力ポート６２との連通を阻止する。

本実施の形態では、方向切換弁６０は、電磁弁によって実現され、さらに具体的には、５ポート２ポジション切換弁が用いられる。方向切換弁６０は、入力ポート６１と、加圧時出力ポート６２と、減圧時出力ポート６３と、第１リリースポートと、第２リリースポートとが形成される。入力ポートは、空気噴射手段３０から噴射される圧縮空気を導く噴射管路に接続される。加圧時出力ポート６２は、加圧用管路３４に接続される。減圧時出力ポート６３は、減圧用管路３５に接続される。各リリースポートは、図示しない排気管路にそれぞれ接続される。各排気管路には、管内の圧力が設定値を超えると管路を開き、管内の圧力が設定値未満であると管路を閉じる圧力調整弁が介在する。

方向切換弁６０は、制御手段からの制御電流が与えられることで、弁体位置を加圧位置と減圧位置とのいずれかに切換える。弁体が加圧位置に変位駆動されることで、入力ポート６１と加圧時出力ポート６２と第１リリースポートとを連通させるとともに、入力ポート６１と減圧時出力ポート６３との連通を阻止する。弁体が減圧位置に変位駆動されることで、入力ポート６１と減圧時出力ポート６３と第２リリースポートとを連通させるとともに、入力ポート６１と加圧時出力ポート６２との連通を阻止する。各リリースポートが排気管路と接続されることで、真空室４０の空気の圧力が不所望に増加および減少することを防ぐことができる。また５ポート２ポジション切換弁で方向切換弁６０が形成されることで、圧縮空気の流路の切換えを１つの電磁弁で実現することができ、構成を簡単化することができる。また方向切換弁６０は上述以外の他の方向切換弁で実現されてもよい。また本実施の形態では、真空吸着装置２０は、排気ポート７２に接続されるサイレンサ７６を備える。サイレンサ７６は、消音器であって、排気ポート７２から排気される圧縮空気を放出する際に発生する騒音を低減する。

また本実施の形態では、真空吸着装置２０は、ストップバルブである開閉弁６４を有する。開閉弁６４は、減圧用管路３５を開閉するための開閉手段であって、減圧用管路３５に介在される。開閉弁６４は、弁体が開放位置に移動すると、減圧用管路３５を開放する。また開閉弁６４は、弁体が閉鎖位置に移動すると、減圧用管路３５を閉鎖する。開閉弁６４は、電磁弁によって実現される。

方向切換弁６０の弁体を減圧位置に移動させるとともに、開閉弁６４の弁体を解放位置に移動させた状態で、空気噴射手段３０によって圧縮空気を噴射すると、圧縮空気がエジェクタ７０を通過してサイレンサ７６から排出される。これによってエジェクタ７０内の減圧室７４の空気の圧力が大気圧に対して低下し、真空室４０の空気がエジェクタ内の減圧室７４にひきつけられて、真空室４０の空気の圧力が減圧される。本実施の形態では、空気噴射手段３０によって、真空室４０の空気をゲージ圧で、０．５ＭＰａ以上に加圧可能である。

方向切換弁６０の弁体を加圧位置に移動させるとともに、開閉弁６４の弁体を閉鎖位置に移動させた状態で、空気噴射手段３０によって圧縮空気を噴射すると、圧縮空気は真空室４０に案内される。圧縮空気によって、真空室４０の空気が大気圧に対して増大すると、真空室４０の空気は吸引路４６から排出される。本実施の形態では、エジェクタ真空ポンプによって、真空室４０の空気をゲージ圧で、−０．０５ＭＰａ以下に減圧可能である。

図３は、真空吸着パッド２１を示す底面図である。図３において、２点鎖線でハッチングした領域は、吸着面４２にワーク２２が密着する密着領域４７を示す。またハッチングしていない領域は、吸着面４２とワーク２２とが密着していない離間領域４８を示す。離間領域４８は、ワーク２２の被吸着面に、開口部分または凹凸部分が形成される場合に生じる。

このように被吸着面に凹凸部分が形成されるワーク２２に、真空吸着パッド２１の吸着面４２を当接させた場合、複数の吸引路４６ａは、ワーク２２に塞がれる吸引路４６ａと、ワーク２２に塞がれていない吸引路４６ｂとが存在することになる。吸着面４２のうちの前記密着領域４７に形成される吸引路４６ａが、ワーク２２に塞がれることになる。また吸着面４２のうちの前記離間領域４８に形成される吸引路４６ｂが、ワーク２２に塞がれないことになる。

図４は、逆止弁形成部４４を拡大して示し、真空室の空気の圧力が、大気圧よりも高い状態を示す断面図である。逆止弁５０は、弁室部５１と、弁体５２とを含んで構成される。弁室部５１は、対応する吸引路４６と真空室４０とを連通する弁室５３が形成される。弁室５３は、吸着面４２に垂直な方向に延びて、略円錐台形状に形成される。弁室５３は、吸着面４２に垂直な方向に真空室４０に近づくにつれて縮径する形状に形成される。本実施の形態では、吸引路４６は、外方空間４５と、逆止弁形成部４４に形成される弁室５３とを連通し、この弁室５３を介して、外方空間４５と真空室４０とが間接的に連通する。

また弁体５２は、浮動子であって、吸着部４３の厚み方向に自由に移動可能なフローティング状態で、弁室５３に収容される。また弁室部５１には、弁体５２が着座する着座部５４が形成される。弁体５２が移動して着座部５４に当接することで、弁体５２が弁室５３を塞ぐ。また弁体５２が移動して着座部５４から離間することで、弁室５３を貫通する流路が形成される。弁体５２は、球状に形成される。弁体５２は、弁室の真空室４０側開口の直径よりも大きい直径を有する。また着座部５４は、弁室部５１の一部であって、弁室５３に臨む内周面に位置する。

真空室４０の空気の圧力が大気圧よりも低い場合、ワーク２２に塞がれた吸引路４６ａでは、ワーク２２と吸着面４２との間に隙間５５が形成されず、閉じた空間となる。これによって、真空室４０と、弁室５３と、吸引路４６ａとにそれぞれ存在する空気の圧力は、それぞれ等しくなり圧力差が生じない。この場合、弁室５３および吸引路４６ａでの空気の流れが生じないので、弁体５２は、真空室４０に向かって変位移動させる押付け力が与えられず、弁体５２が着座部５４に当接することがない。

また吸引路４６ａの空気の圧力が大気圧よりも低くなることで、真空吸着パッド２１は、吸引路４６ａを塞ぐワーク２２を吸引する吸引力Ｆが発生する。１つの吸引路４６ａで発生する吸引力ｆは、ワーク２２によって塞がれている吸引路４６ａの外方空間側開口の断面積ａと、大気圧Ｐ０から吸引路４６ａの空気の圧力Ｐを減算した差圧（Ｐ０−Ｐ）とを乗算した値ａ・（Ｐ０−Ｐ）となる。ｎ個の吸引路４６ａがワーク２２によって塞がれている場合、真空吸着パッド２１の全体の吸引力Ｆは、１つの吸引路４６ａで発生する吸引力ｆのｎ倍の値ａ・ｎ・（Ｐ０−Ｐ）となる。吸引路４６ａの空気の圧力Ｐは、真空室４０の空気の圧力と等しい。

正確には、真空吸着パッド２１の全体の吸引力Ｆは、吸引時にワーク２２によって塞がれる複数の吸引路４の外方空間側開口ａの断面積を総合した吸引面積Ａと、大気圧Ｐ０から真空室４０の空気の圧力Ｐを減算した差圧（Ｐ０−Ｐ）とを乗算した値Ａ・（Ｐ０−Ｐ）となる。このように真空室４０の空気を減圧することで、ワーク２２に対する吸引力Ｆを真空吸着パッド２１に発生することができる。真空吸着パッド２１は、吸引力Ｆが充分であるならば、ワーク２１を吸着することができる。

真空室４０の空気の圧力が大気圧よりも低い場合、ワーク２２に塞がれていない吸引路４６ｂでは、ワーク２２と吸着面４２との間に隙間５５が形成される。この隙間が外方空間に開放される。この場合、外方空間４５の空気が、隙間５５、吸引路４６、弁室５３を順に通過して、真空室４０に侵入しようとする。外方空間４５の空気が弁室５３に流れ込むことで、空気の流れが生じて、弁体５２は、真空室４０側に向かって変位移動される。弁室５３は、真空室４０に向かうにつれて縮径するテーパ形状に形成されるので、変位移動された弁体５２は、着座部５４に当接する。着座部５４に弁体５２が当接した状態では、弁室５３が弁体５２によって塞がれ、外方空間４５から真空室４０に向けて空気が流れることが阻止される。

このとき、弁室５３のうちで、弁体５２に対して真空室４０と反対側の空間と、吸引路４６とに存在する空気の圧力は、大気圧と等しくなる。これに対して、弁室５３のうちで、弁体５２に対して真空室４０側の空間に存在する空気の圧力は、大気圧よりも低い。したがって弁体５２の周囲で圧力差が生じることとなり、圧力差が解消されるまで、弁体５２が真空室４０に向けて押付けられて、着座部４０に弁体５２が当接して弁室５３を塞いだ状態が維持される。弁室５３を塞ぐことで、外方空間４５の空気が、隙間５５、吸引路４６ｂおよび弁室５３を介して、真空室４０に侵入することが防がれる。

このように吸引路４６毎に、逆止弁５０を備えることで、ワーク２２に対して吸引に寄与していない、言わば無効な吸引路４６ｂが存在する場合であっても、逆止弁５０によって塞いで、無効な吸引路４６ｂから真空室４０への空気漏れを防ぐことができる。したがって真空室４０の真空度が低下することを防ぎ、高い真空度でワーク２２を吸引することができる。

また上述する構成に追加して、弁室５３を塞ぐように弁体５２にバネ力を与える補助機構を備えてもよい。これによって弁体５２が着座部５４に押付けられる押し付け力を補助することができ、無効な吸引路４６に対応する弁体５２を、減圧時に着座部５４に密着させやすくすることができる。また逆止弁５０は、上述した浮動子タイプ以外のスイング式やリフト式などを用いてもよい。このように本発明に用いられる逆止弁５０は、気体が逆流することを防ぐ機能を有していればよく、その方式および機構について限定されない。また逆止弁５０は、理想的には流路閉鎖状態において空気が完全に流れない状態であればよいが、必ずしも、流路開放状態において、流路抵抗が全くない構成である必要はなく、たとえばその機構上、数％の損失を伴う抵抗が発生している場合であっても問題ない。

図５は、逆止弁形成部４４を拡大して示し、真空室の空気の圧力が、大気圧よりも高い状態を示す断面図である。図５に示すように、被吸着面に凹凸が形成されるワーク２２に、真空吸着パッド２１の吸着面４２を当接させた場合、複数の吸引路４６ａは、ワーク２２に塞がれる吸引路４６ａと、ワーク２２に塞がれていない吸引路４６ｂとが存在することになる。

真空室４０の空気の圧力が大気圧よりも高い場合、ワーク２２に塞がれた吸引路４６ａでは、ワーク２２と吸着面４２との間に隙間５５が形成されず、閉じた空間となる。これによって吸引路４６ａを通過して、真空室４０から外方空間へ空気が漏れることが防がれる。これに対して、ワーク２２に塞がれていない吸引路４６ｂでは、ワーク２２と吸着面４２との間に隙間５５が形成される。この隙間が外方空間４５に開放される。この場合、真空室４０の空気が、弁室５３、吸引路４６ｂ、隙間５５を順に通過して、外方空間４５に脱出しようとする。このとき、逆止弁５０の弁体５２は、着座部５４から離れる方向に力を受け、弁室５３を開く。これによってワーク２２に塞がれていない吸引路４６ｂから、真空室４０の空気が外方空間４５に漏れ出す。逆止弁５０の性質上、流路抵抗による数％の損失はあるが、真空室４０の空気は、ワーク２２に塞がれていない吸引路４６ｂから比較的円滑に排出される。

ワーク２２の被吸着面に凹凸部分がなく平坦面に形成される場合、全ての吸引路４６がワーク２２によって塞がれる。この場合、言わば密閉状態になり、基本的には各吸引路４６からの空気漏れはない。これに対して、ワーク２２の被吸着面に開口部分や凹凸部分がある場合においては、ワーク２２に塞がれない吸引路４６ｂが生じるので、真空室内を加圧することで、ワーク２２に塞がれない吸引路４６ｂからは空気が外部に漏れることになる。

ワーク２２に塞がれていない吸引路４６ｂが多いほど、真空室４０から空気が漏れる量が大きくなる。また真空室４０から空気が漏れる量が大きいほど、真空室４０の圧力低下が大きくなる。したがって真空室２２の空気の圧力は、空気の漏れ量に依存する。空気の漏れ量が多い場合は低い圧力を示し、空気の漏れ量が少ない場合においては高い圧力を示す。

つまり、真空室４０の空気の圧力を大気圧以上にした場合、ワーク２２によって塞がれる吸引路４６ａが多ければ多いほど、高い圧力に達する。真空室２２の空気の圧力は、正圧測定手段３２によって測定することが可能である。全体の吸引路４６の数ｎに対する、ワーク２２によって塞がれる有効な吸引路４６ａの数ｍの比率ｍ／ｎと、そのときの真空室内の圧力変動を定量化できていれば、真空室内の圧力を測定することで、全体の吸引路４６の数ｎに対する、有効な吸引路４６ａの数ｍの比率ｍ／ｎを見積もることができる。以下、ワーク２２によって塞がれて、ワーク２２を吸引するのに有効に作用する吸引路４６ａを有効な吸引路４６ａと称する場合がある。

ワーク２２によって吸引路４６の少なくとも一部が塞がれた場合の加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓは、有効な吸引路４６の数ｍを全体の吸引路４６の数ｎで割算した比率値（ｍ／ｎ）に関して変数とする関数（Ｓ＝ｆ（ｍ／ｎ））によって表わされる。たとえば線形近似した場合、吸引路４６の少なくとも一部が塞がれた場合の加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓは、ｋ１＋ｋ２・（ｍ／ｎ）を演算することで求めることができる。ここで、（ｍ／ｎ）は、前記比率値を示す。またｋ１，ｋ２は、予め定められる定数を示す。

言換えると、前記比率値ｍ／ｎは、加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓの関数（ｍ／ｎ＝ｆ（Ｓ））で表わされる。たとえば線形近似した場合、前記比率値ｍ／ｎは、ｋ３・（Ｓ−ｋ４）を演算することで求めることができる。ここで、Ｓは、ワーク２２によって吸引路４６の少なくとも一部が塞がれた場合の加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓを示す。またｋ３，ｋ４は、予め定められる定数を示す。このような演算式に従うことによって、真空室内の圧力値Ｓから、全体の吸引路４６の数ｎに対する、有効な吸引路４６ａの数ｍの比率値ｍ／ｎを見積もることができる。

このようにして、ワーク２２と吸着部４３とを当接させた状態で、推定される比率値ｍ／ｎは、当接させた状態を維持して加圧状態から減圧状態に移行したときに、減圧状態において吸引に有効に働く吸引面積Ａと比例した値となる。したがって吸着地の真空吸着パッド２１の吸引力Ｆは、加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓと、減圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｐとの関数（Ｆ＝ｆ（Ｓ，Ｐ））で表わされる。

たとえば線形近似した場合、吸引力Ｆを求める関係式は、Ｆ＝ｋ５・（Ｓ−ｋ６）・（Ｐ０−Ｐ）となる。ここで、Ｆは、吸引力を示す。Ｓは、加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓを示す。またｋ５，ｋ６は、予め定められる定数を示す。またＰ０は、大気圧の値を示す。Ｐは、減圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｐを示す。ｋ５，ｋ６，Ｐ０，Ｐが一定であるならば、したがって吸引力Ｆは、加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓに比例（Ｆ∝Ｓ）する。

したがって減圧状態での真空室４０の空気の圧力Ｐが既知であると、加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓを求めることで、真空吸着パッド２１の吸引面積Ａおよび吸引力Ｆのそれぞれのおおよその値を見積もることができる。また加圧時の真空室４０の空気の圧力値Ｓから、吸引力Ｆを求める関係式は、減圧状態での真空室４０の空気の圧力Ｐが既知であれば、使用環境的要因および経時的要因で変動するものでない。したがって、吸引路４６の直径など真空吸着パッド２１の固有の構成が決定すれば、事前に関係式をデータベース化または数式化して定量的に表わすことが可能である。

図６は、真空吸着装置２０を含む搬送システム２４を示すブロック図である。上述したように、真空吸着装置２０は、上述した空気噴射手段３０と、方向切換弁６０と、開閉弁６４と、正圧測定手段３２と、負圧測定手段３３とを備え、さらに制御手段３６と、報知手段３７とをさらに含む。

制御手段３６は、空気噴射手段３０、方向切換弁６０、開閉弁６４および報知手段３７を制御するとともに、正圧測定手段３２および負圧測定手段３３から測定結果が与えられる。具体的には、制御手段３６は、空気噴射手段３０に噴射開始指令と噴射終了指令とを与える。空気噴射手段３０は、制御手段３６から噴射開始指令が与えられることで圧縮空気を噴射し、噴射終了指令が与えられることで圧縮空気の噴射を終了する。

制御手段３６は、方向切換弁６０に加圧位置移動指令と減圧位置移動指令とを与える。方向切換弁６０は、制御手段３６から加圧位置移動指令が与えられることで、弁体を加圧位置に移動させて、空気噴射手段３０によって噴射される圧縮空気を加圧用管路３４に案内可能とする。また方向切換弁６０は、制御手段３６から減圧位置移動指令が与えられることで、弁体を減圧位置に移動させて、空気噴射手段３０によって噴射される圧縮空気をエジェクタ７０の一次側ポート７１に案内可能とする。

制御手段３６は、開閉弁６４に開放指令と閉鎖指令とを与える。開閉弁６４は、制御手段３６から開放指令が与えられることで、弁体を開放位置に移動させて、減圧用管路３５を開放する。また開閉弁６４は、制御手段３６から閉鎖指令が与えられることで、弁体を閉鎖位置に移動させて、減圧用管路３５を閉鎖する。

制御手段３６は、正圧測定手段３２から測定結果が与えられることで、加圧時の真空室４０の空気の圧力値Ｓを得ることができる。また制御手段３６は、負圧測定手段３２から測定結果が与えられることで、減圧時の真空室４０の空気の圧力値Ｐを得ることができる。また制御手段３６は、エラー信号を報知手段３７に与える。報知手段３７は、制御手段３６からエラー信号が与えられることで、吸着不良を報知する。たとえば報知手段３７は、表示手段または放音手段であって、吸着不良を示す映像または音声を出力する。また制御手段３６は、多関節ロボット２３のロボットコントローラ２３ａに吸着状態を示す状態信号を与えるとともに、ロボットコントローラ２３ａから動作指令が与えられる。ロボットコントローラ２３ａは、予め定める動作プログラムに従って、ロボットアーム駆動部２３ｂに変形指令を与える。ロボットアーム駆動部２３ｂは、ロボットコントローラ２３ａから与えられる変形指令に従って、ロボットアーム２６を変形させる。これによってロボットアーム２６の手先２５に装着される真空吸着パッド２１を移動させることができる。本実施の形態では、ロボットは、垂直多関節型ロボットであって、真空吸着パッド２１の位置および姿勢を変化させることができる。

制御手段３６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算処理回路と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶回路とを有するマイクロコンピュータによって実現される。演算処理回路が、記憶回路に記憶される動作プログラムを読み出して実行することによって、制御手段３６として機能する。

また制御手段３６は、吸着可否判断手段３８を兼ねる。吸着可否判断手段３８は、正圧測定手段３２から与えられる、加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓに基づいて、吸引時にワーク２２の吸着が可能であるか否かを判断する。この場合、制御手段３６は、前記加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓが、予め定める第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎ未満となる場合に、ワーク２２を吸着するのに必要な吸引面積Ａが不足していることを判断して、エラー信号を出力する。また前記加圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｓが、予め定める第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎ以上となる場合に、ワーク２２を吸着するのに必要な吸引面積Ａを有しており、真空吸着パッド２１によるワーク２２の吸着が可能であることを判断する。

ここで第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎは、吸着面４２にワーク２２が当接した場合に、ワーク２２を吸着するために最低限必要となる複数の吸引路４６がワーク２２によって塞がれた状態での、加圧状態における真空室４０の空気の圧力値である。

また制御手段３６は、吸着状態判断手段３９を兼ねる。吸着状態判断手段３９は、負圧測定手段３３から与えられる、減圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｐに基づいて、ワーク２２を吸着した吸着状態であるか否かを判断する。この場合、制御手段３６は、前記減圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｐが、予め定める第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘ以上となる場合に、ワーク２２を吸着した吸着状態に達していないことを判断する。また前記減圧状態における真空室４０の空気の圧力値Ｐが、予め定める第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘ未満となる場合に、ワーク２２を吸着した吸着状態に達していることを判断する。

ここで第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘは、吸着面４２にワーク２２が当接した場合に、ワーク２２を吸着するために最低限必要となる複数の吸引路４６がワーク２２によって塞がれた状態で、ワーク２２を吸着するために必要な真空室４０の空気の最大の圧力値である。

図７は、ロボットコントローラ２３ａによる搬送制御動作を示すフローチャートである。ステップａ０では、真空吸着パッド２１が吸着状態可能に調整される。また多関節ロボット２３の手先２５に真空吸着パッド２１が装着されて、多関節ロボット２３によって真空吸着パッド２１が移動可能となるように準備が行われる。

ワーク２２は、他の第１搬送装置、たとえばコンベアによって、ワーク待機台８０に配置される。必要によっては、ワーク待機台８０に配置された状態で、さらにワーク２２を待機第８０のうちの設定位置に位置決めされて、ワークが高精度に位置決めされる作業が行われてもよい。

このように準備が完了した状態で、ロボットコントローラ２３ａは、図２に示すように、予め定めるワーク待機台８０にワーク２２が搬送されたことを示す信号が与えられると、ステップａ１に進み、搬送制御動作を開始する。ロボットコントローラ２３ａは、予め記憶される搬送制御動作プログラムを実行することによって、搬送制御動作を行うことができる。

ステップａ１では、ロボットコントローラ２３ａは、ロボットアーム駆動部２３ｂに変形指令を与える。ロボットコントローラ２３ａは、ロボットアーム２６によって、真空吸着パッド２１を変位移動させて、真空吸着パッド２１の吸着面４２を、ワーク２２の被吸着面に当接させる。たとえば真空吸着パッド２１の吸着面４２を、ワーク２２の被吸着面に真上に移動させる。次にそのまま降下させ、吸着面４２と被吸着面とを接触させ、吸着面４２によって被吸着面を下方に押圧する。このとき、ワーク２２の吸着面には凹凸部分が形成されることで、吸着面４２の全域が被吸着面に接することはない。ワーク２２と接することができる位置関係にある吸着面４２とワーク２２の被吸着面との間には隙間なく、確実に密着させる高さまで降下して押付ける。ロボットコントローラ２３ａは、ワーク２２に真空吸着パッド２１が当接したことを判断すると、ステップａ２に進む。

ステップａ２では、ロボットコントローラ２３ａは、真空吸着装置２０の制御手段３６に吸着指令を与え、ステップａ３に進む。ステップａ３では、ロボットコントローラ２３ａは、真空吸着装置２０の制御手段３６からエラー信号が与えられたか否かを判断する。エラー信号が与えられていないと、ステップａ４に進む。ステップａ４では、ロボットコントローラ２３ａは、真空吸着装置２０の制御手段３６から吸着完了信号が与えられたか否かを判断する。吸着完了信号が与えられていないと、ステップａ４を繰り返し、吸着完了信号が与えられると、ステップａ５に進む。

ステップａ５では、ロボットコントローラ２３ａは、ロボットアーム駆動部２３ｂに変形指令を与える。ロボットコントローラ２３ａは、ロボットアーム２６によって、真空吸着パッド２１を、予め定める移動経路に沿って変位移動させる。ロボットコントローラ２３ａは、真空吸着パッド２１によって吸着されるワーク２２を、図２に示すように、予め定めるワーク載置台８１に配置すると、ステップａ６に進む。

ステップａ６では、ロボットコントローラ２３ａは、真空吸着装置２０の制御手段３６に吸着解除指令を与え、ステップａ７に進む。ステップａ７では、ロボットコントローラ２３ａは、真空吸着装置２０の制御手段３６から吸着解除完了信号が与えられたか否かを判断する。吸着解除完了信号が与えられていないと、ステップａ７を繰り返し、吸着解除完了信号が与えられると、ステップａ８に進む。

ステップａ８では、ロボットコントローラ２３ａは、予め定める終了条件を満足するか否かを判断する。終了条件を満足していると判断すると、ステップａ９に進み、搬送制御動作を終了する。またステップａ８において、終了条件を満足していないと判断すると、ステップａ１に戻る。たとえば、予め定める数のワークを搬送すると、終了条件を満足したと判断する。

このようにステップａ１〜ステップａ８を繰返すことで、順次ワーク待機台８０に配置されるワーク２２をワーク載置台８１に搬送することができる。ワーク載置台８１に載置されたワーク２２は、他の第２搬送装置、たとえばコンベアによってワーク載置台８１から移動される。

またステップａ３において、ロボットコントローラ２３ａは、真空吸着装置２０の制御手段３６から、吸引力不足を示すエラー信号が与えられると、ステップａ９に進み、ステップａ９で搬送制御動作を終了する。またロボットコントローラ２３ａは、停止スイッチによって停止指令が与えられることで、ステップａ１〜ステップａ８の動作中であっても、搬送制御動作を停止する。

このようにしてロボットコントローラ２３ａは、真空吸着装置２０の制御手段３６から、エラー信号が与えられず、かつ吸着完了信号が与えられることで、ワーク２２の搬送を開始する。エラー信号が与えられた場合には、搬送制御動作を終了する。したがって吸引力不足となる状態で、ワーク２２を搬送することが防がれ、吸引力不足に起因する搬送不良を防ぐことができる。具体的には、ワーク２２の持上げ時および搬送時に、吸着ミスによるワーク落下を未然に防止することができる。

また本実施形態の変形例として、ロボットコントローラ２３ａは、エラー信号が与えられた場合に、リトライ動作を行ってもよい。具体的には、ワーク２２の被吸着面に、真空吸着パッド２１の吸着面が当接する位置をずらすように設定して、ステップａ１に戻ってもよい。位置をずらしてワークに再度当接させることで、吸引面積Ａを変化させて、吸着が可能となる状態とすることができる可能性がある。これによって吸着不良による搬送システムの停止を防ぐことができ、ワーク２２またはロボットのティーチングにずれが生じたとしても、そのずれに起因する搬送停止回数を低下させることができる。この場合、永久的にリトライ動作を繰返すことを防ぐために、リトライ回数が、予め定める回数に達しても、エラー信号が与えられる場合には、動作を停止する。

図８は、真空吸着装置２０の制御手段３６による吸着制御動作を示すフローチャートである。ステップｂ０では、制御手段３６は、図７に示すステップａ２で示すように、ロボットコントローラ２３ａから吸着指令が与えられると、ステップｂ１に進み、吸着制御動作を開始する。制御手段３６は、予め記憶される吸着制御動作プログラムを実行することによって、吸着制御動作を行うことができる。

ステップｂ１では、制御手段３６は、方向切換弁６０に加圧位置移動指令を与えるとともに、開閉弁６４に閉鎖指令を与える。これによって方向切換弁６０の弁体を加圧位置に移動させ、開閉弁６４の弁体を閉鎖位置に移動させる。このように方向切換弁６０および開閉弁６４に指令を与えることで、空気噴射手段３０に噴射される圧縮空気を真空室４０に導く加圧用流路に切換えることができる。制御手段３６は、加圧用流路への切換えが完了すると、ステップｂ２に進む。

ステップｂ２では、制御手段３６は、空気噴射手段３０に噴射開始指令を与え、ステップｂ３に進む。これによって真空室４０に圧縮空気が導かれ、真空室４０の空気の圧力が大気圧よりも高くなる。ステップｂ３では、制御手段３６は、ステップｂ２での噴射開始指令を与えてから予め定める時間が経過すると、空気噴射手段３０に噴射停止指令を与えるとともに、正圧測定手段３２によって測定される圧力値Ｓを取得し、ステップｂ４に進む。

ステップｂ４では、制御手段３６は、吸着可否判断手段３８としての機能を実行する。具体的には、加圧状態の真空室４０の圧力値Ｓと、予め定める第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎとを比較することで、吸着可能か否かを判断する。加圧状態の真空室４０の圧力値Ｓが上述した第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎ以上であることを判断すると、吸着可能であることを判断し、ステップｂ５に進む。

ステップｂ５では、制御手段３６は、方向切換弁６０に減圧位置移動指令を与えるとともに、開閉弁６４に開放指令を与える。これによって方向切換弁６０の弁体を減圧位置に移動させ、開閉弁６４の弁体を解放位置に移動させる。このように方向切換弁６０および開閉弁６４に指令を与えることで、空気噴射手段３０に噴射される圧縮空気をエジェクタ７０に導く減圧用流路に切換えることができる。制御手段３６は、減圧用流路への切換えが完了すると、ステップｂ６に進む。

ステップｂ６では、制御手段３６は、空気噴射手段３０に噴射開始指令を与え、ステップｂ７に進む。これによってエジェクタ７０に圧縮空気が導かれ、真空室４０の空気がエジェクタ７０に向かって吸引されて、真空室４０の圧力が大気圧よりも低くなる。ステップｂ７では、制御手段３６は、負圧測定手段３２によって測定される圧力値Ｐを取得し、ステップｂ８に進む。

ステップｂ８では、制御手段３６は、吸着状態判断手段３９としての機能を実行する。具体的には、減圧状態の真空室４０の圧力値Ｐと、上述した第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘとを比較することで、吸着状態か否かを判断する。減圧状態の真空室４０の圧力値Ｐが、予め定める第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘを超えることを判断すると、吸着状態に達していないことを判断し、ステップｂ７に戻る。

ステップｂ８において、減圧状態の真空室４０の圧力値Ｐが、第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘ以下であることを判断すると、吸着状態に達したことを判断し、ステップｂ９に進む。ステップｂ９では、吸着完了信号をロボットコントローラ２３ａに与え、ステップｂ１０進む。

ステップｂ１０では、制御手段３６は、開閉弁６４に閉鎖指令を与える。これによって開閉弁６４の弁体を閉鎖位置に移動させる。次に、制御手段３６は、空気噴射手段３０に噴射停止指令を与え、ステップｂ１１に進む。これによって真空室４０の空気の圧力は、第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘ以下に保たれ、空気噴射手段３０の噴射を停止させた状態で、ワーク２２の吸着状態を維持させる。ステップｂ１１では、制御手段３６は、吸着制御動作を終了する。

またステップｂ４において、加圧状態の真空室４０の圧力値Ｓが、予め定める第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎ未満となると、ステップｂ１２に進む。ステップｂ１２では、ワーク２２を吸着するのに必要な吸引面積Ａが不足していることを示すエラー信号をロボットコントローラ２３ａに与えるとともに、吸引面積Ａが不足していることを示す情報を報知手段によって報知させ、ステップａ１１に進む。ステップａ１１では、制御手段３６は、吸着制御動作を終了する。エラー信号をロボットコントローラ２３ａに与えることで、ロボットコントローラ２３ａに、吸引力が不足していることを知らせることができ、吸引力が不足した状態で、ロボットコントローラ２３ａによる搬送動作が継続されることを防ぐことができる。

このようにして制御手段３６は、真空吸着パッド２１の吸着面４２を、ワーク２２の被吸着面に当接させた状態で、真空室４０の空気を加圧させる。このときの真空室４０の空気の圧力値Ｓと、第１設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎとを比較にする。これによって制御手段３６は、それぞれの逆止弁５０の開閉状態を検出する複数の検出センサを不要として、吸引面積Ａが充分か否かを判断することができる。言換えるとワーク２２を吸着可能か否かを判断することができる。

またステップｂ０での吸着面４２を被吸着面に当接させた状態を維持したうえで、真空室４０の空気を減圧させる。このときの真空室４０の空気の圧力値Ｐと、第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘとを比較にする。これによって制御手段３６は、推定した吸引面積Ａでの、真空室４０の空気の圧力Ｐを求めることができ、真空吸着パッド２１にワーク２２が吸着した吸着状態か否かを精度よく求めることができる。また制御手段３６は、吸着完了信号をロボットコントローラ２３ａに与える。

これによってロボットコントローラ２３ａは、ワーク２２の吸着が完了された状態を正確に判断することができ、ワーク２２を確実にワーク待機位置８０から移載することができる。したがってワーク２２の持上げ時および搬送時に、吸着ミスによるワーク２２の落下をより確実に防ぐことができる。またワーク２２を吸着した状態で、不所望に待機することが防がれ、ワーク２２の持上げ動作を短縮することができる。

また吸着完了信号を出力したあとに、開閉弁６４に閉鎖指令を与えて、真空室４０を塞ぐことによって、真空室４０の空気が漏れ出ることを防いで、空気噴射手段３０による圧縮空気の噴射を停止させて、ワーク２２の吸着状態を維持することができる。このように空気噴射手段３０による圧縮空気の噴射を停止させることで、搬送時に圧縮空気の噴射に費やすエネルギーを減らすことができる。また搬送時にサイレンサから噴射する圧縮空気による排気音をなくし、周辺環境に対する騒音の影響を軽減することができる。

また本実施の形態では、ステップｂ３において、空気噴射手段３０に噴射停止指令を与えたあとに、正圧測定手段３２によって測定される圧力値Ｓを取得することによって、変動を減らして、安定した圧力値を得ることができる。また噴射開始指令を与えてから予め定める時間が経過したあとで、正圧測定手段３２によって測定される圧力値Ｓを取得することで、初期時の圧力変動の影響を減らして、真空室４０の空気の圧力を正確に測定することができる。

また本実施の形態の変形例として、ステップｂ３において、空気噴射手段３０に噴射停止指令を与える代わりに、方向切換弁６０に減圧位置移動指令を与えてもよい。これによっても真空室４０に圧縮空気が導かれることを阻止することができ、空気噴射手段３０に噴射停止指令を与えることと同様の効果を得ることができる。この場合、ステップｂ３〜ｂ６で空気噴射手段３０が圧縮空気を噴射した状態を維持することで、ステップｂ６で空気噴射手段３０に噴射開始指令を与える場合に比べて、短時間で真空室４０の空気を減圧することができる。

また他の変形例として、ステップｂ３において、空気噴射手段３０に噴射停止指令を与えずに、空気噴射手段３０によって単位時間あたりに一定量の空気を真空室４０に案内した状態で、正圧測定手段３２によって測定される圧力値Ｓを取得してもよい。この場合も、ステップｂ３〜ｂ６で空気噴射手段３０が圧縮空気を噴射した状態を維持することで、ステップｂ６で空気噴射手段３０に噴射開始指令を与える場合に比べて、短時間で真空室４０の空気を減圧することができる。

また他の変形例として、ステップｂ１０を行うことなく、コントローラ２３ａから吸着解除指令が与えられるまで、エジェクタ７０によって真空室４０の空気の圧力を低下する動作を継続してもよい。これによって真空室４０に空気漏れがある場合も、真空室４０を負圧に保つことができ、吸引力Ｆの低下を防ぐことができ、より確実にワーク２２の持上げおよび搬送を行うことができる。

またさらに他の変形例として、制御手段３６は、ステップｂ６の動作を行うと、ステップｂ１０に進んでもよい。この場合、ロボットコントローラ２３ａは、ステップａ４で、ステップａ２で吸着指令を制御手段３６に与えてから、真空室４０の空気の圧力が第２設定圧力値Ｓ_Ｍｉｎ未満となるであろう予め定める吸着時間が経過すると、ステップａ５に進む。

図９は、真空吸着装置２０の制御手段３６による吸着解除制御動作を示すフローチャートである。ステップｃ０では、制御手段３６は、図７に示すステップａ６で示すように、ロボットコントローラ２３ａから吸着解除指令が与えられると、ステップｃ１に進み、吸着解除制御動作を開始する。制御手段３６は、予め記憶される吸着解除動作プログラムを実行することによって、吸着解除制御動作を行うことができる。

ステップｃ１では、制御手段３６は、開閉弁６４に開放指令を与える。これによって開閉弁６４の弁体を閉鎖位置に移動させ、ステップｃ２に進む。このように開閉弁６４に指令を与えることで、サイレンサ７６、エジェクタ７０および減圧用管路３５を順に空気が流れて、外方空間から真空室４０に空気が侵入する。

ステップｃ２では、制御手段３６は、負圧測定手段３２によって測定される圧力値Ｐを取得し、ステップｃ３に進む。ステップｃ３では、制御手段３６は、減圧状態の真空室４０の圧力値Ｐと、予め定める第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘとを比較することで、吸着状態か否かを判断する。減圧状態の真空室４０の圧力値Ｐが、予め定める第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘ以下であることを判断すると、吸着状態が解除されていないことを判断し、ステップｃ３に戻る。

ステップｃ３において、減圧状態の真空室４０の圧力値Ｐが、予め定める第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘを超えることを判断すると、吸着状態が解除されていることを判断し、ステップｃ４に進む。ステップｃ４では、制御手段３６は、吸着解除完了信号をロボットコントローラ２３ａに与え、ステップｃ５に進む。ステップｃ５では、制御手段３６は、吸着解除制御動作を終了する。

このようにして制御手段３６は、開閉弁６４を開放して真空室４０に空気を導いた状態で、真空室の圧力値を測定して、吸着解除完了信号をロボットコントローラ２３ａに与える。これによってロボットコントローラ２３ａは、ワーク２２の吸着が解除された状態を正確に判断することができ、ワーク２２を確実にワーク載置位置８１に載置することができる。したがってワーク２２の載置不良を防ぐことができる。またワークを吸着解除した状態で、不所望に待機することが防がれ、ワーク２２の載置動作を短縮することができる。

また本実施の形態の変形例として、ステップｃ１で、制御手段３６が、方向切換弁６０に加圧位置移動指令を与えるとともに、空気噴射手段３０に噴射開始指令を与えてもよい。これによって強制的に真空室４０の空気を加圧することができ、短時間で吸着解除を行うことができる。たとえば空気噴射手段３０とエジェクタ７０とを用いて、真空室４０を減圧状態に維持してワーク２２が搬送される場合、方向切換弁６０に加圧位置移動指令を与えるとともに、開閉弁６４に閉鎖指令を与えることで真空室４０の空気を加圧することができる。このように空気噴射手段３０の駆動を継続しているならば、弁６０，６４を切換えるだけで、加圧状態とすることができ、ワーク２２の吸着解除を極めて短時間で行うことができる。これによってワークの吸着解除にかかる時間を短縮することができ、搬送作業の効率を向上することができる。

また他の変形例として、制御手段３６は、ステップｃ１の動作を行うと、ステップｃ５に進み、吸着解除動作を終了してもよい。この場合、ロボットコントローラ２３ａは、ステップａ７で、ステップａ６の吸着解除指令を制御手段３６に与えてから、真空室４０の空気の圧力が第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘ以上となるであろう予め定める吸着解除時間が経過すると、ステップｂ８に進む。

またさらに他の変形例として、制御手段３６は、吸引面積推定手段３８を兼ねてもよい。吸引面積推定手段３８は、加圧状態における真空室の空気の圧力値Ｓに基づいて、吸引面積Ａを推定する。吸引面積Ａは、全ての吸引路４６の開口側開口を総合した総面積Ｑと、有効な吸引路４６の数ｍを全体の吸引路４６の数ｎで割算した比率値（ｍ／ｎ）とを、乗算した値（Ｑ・（ｍ／ｎ））で表わすことができる。上述したように、前記比率値（ｍ／ｎ）は、加圧状態における真空室の空気の圧力値Ｓから求められる。

これによって制御手段３６は、加圧状態における真空室の空気の圧力値Ｓに基づいて、吸引面積Ａを推定することができる。制御手段３６は、ステップｂ３で加圧時の真空室４０の空気の圧力値Ｓを取得すると、取得結果に基づいて吸引面積Ａを演算してもよい。この場合、制御手段３６は、演算結果を示す情報を報知手段に与えて、吸引面積Ａを作業者等に報知させてもよい。これによって作業者は、おおよその吸引面積Ａを把握することができ、利便性をさらに向上することができる。

以上のように本実施の形態では、逆止弁５０が吸引路４６毎に設けられるので、ワーク２２の被吸着面に凹凸部分が形成される場合でも、吸引時に外方空間から真空室４０に空気が侵入することを防いで、真空室４０の真空度を第２設定圧力値Ｐ_Ｍａｘ以下に維持することができ、吸引力Ｆの低下を防ぐことができる。

また空気噴射手段３０と正圧測定手段３２とを有することで、逆止弁５０の開閉状態を検出する複数の検出センサを設ける必要なく、吸引面積Ａを推定可能に構成される。検出センサを不要とすることで、装置の構成を簡単化することができ、製造コストを低下させることができる。また吸引路４６を小径および緻密化することができ、吸着に関する信頼性を向上することができる。また単純な構成であるので、電気的なセンサ等によって逆止弁５０の開閉状態を個別に検出する場合に比べて、吸引面積Ａを短時間で推定することができるとともに、推定した吸引面積Ａの信頼性を高めることができる。

このように吸引面積Ａを推定可能とすることで、吸引力Ｆを精度よく推定することができ、吸引力Ｆが小さい状態でワーク２２を吸着するといった吸着ミスを防ぐことができる。特に、高価なワーク２２や、重量の大きいワーク２２の場合においては、好適に用いることができる。また開口部または凹凸部が形成されるワーク２２のほか、ワーク２２の位置決めが充分になされていない場合、ロボットの位置決め精度および教示位置が正確でない場合、ワーク２２の凹凸形状がランダムであるワークについても、吸着ミスを防ぐことができる。

また本実施の形態では、制御手段３６が吸着可否判断手段３８を兼ねる。これによって真空吸着パッドがワーク２２を吸着可能か否かを、作業者自身が判断する必要がなく、利便性を向上することができる。また吸着可能か否かを示すエラー信号を出力することによって、吸着可能か否かに基づいて、真空吸着装置の制御対象部分または多関節ロボットを制御することができる。本実施の形態では、制御手段３６がエラー信号をロボットコントローラ２３ａに与えることで、作業者が加圧時の真空室の圧力値Ｓに基づいて、エラー信号を与える場合に比べて、短時間でロボットを制御することができる。

また本実施形態では、制御手段３６が吸着状態判断手段３９を兼ねる。これによって真空吸着パッドがワーク２２を吸着した吸着状態か否かを、作業者自身が判断する必要がなく、利便性を向上することができる。また吸着状態か否かを示す吸着状態完了信号を出力することによって、吸着可能か否かに基づいて、真空吸着装置の制御対象部分または多関節ロボットを制御することができる。本実施の形態では、制御手段３６が吸着状態完了信号をロボットコントローラ２３ａに与えることで、作業者が減圧時の真空室の圧力値Ｐに基づいて、吸着状態完了信号を与える場合に比べて、短時間でロボットを制御することができる。

また本実施形態では、減圧手段３１は、空気噴射手段３０とエジェクタ７０とによって構成されるエジェクタ真空ポンプによって実現されることで、減圧源として別途ポンプなどを有する必要がなく、構成を簡単化することができる。また従来の真空吸着装置に比べて構成を大きく変更する必要がなく、吸引時にワーク２２の吸着が可能であるか否かを推定可能とすることができる。

また本実施形態では、複数の吸引路４６の流路抵抗がそれぞれ同一に形成されるとともに、複数の逆止弁５０の弁室５３の流路抵抗がそれぞれ同一に形成されることによって、上述する加圧時の真空室４０の圧力値Ｓから、吸引面積Ａなどを求める関係式を定量化しやすくすることができ、精度よく吸引面積Ａを求めることができる。また加圧することによって、吸引路４６に詰まった異物を吹き飛ばすことができ、吸引路４６が目詰まりすることを防ぐことができ、吸引力Ｆの低下を防ぐことができる。

図１０は、本発明の第２実施形態である真空吸着装置１２０を示す断面図である。第２実施形態の真空吸着装置１２０は、第１実施形態の真空吸着装置１２０の真空吸着パッド２１と同様の真空吸着パッド２１を有し、同様の構成については第１実施形態と同一の参照符号を付して、説明を省略する。

真空吸着装置１２０は、真空室４０の空気の圧力について、大気圧を超えて加圧する加圧手段１００と、大気圧未満に減圧する減圧手段１０１とを有する。加圧手段１００は、第１実施形態のように、圧縮空気を噴射する空気噴射手段３０によって実現されてもよく、圧縮機および送風機などを用いることができ、たとえばコンプレッサによって実現される。また加圧手段１００は、真空室４０の空気を加圧可能であれば、他の手段を用いてもよい。加圧手段１００は、加圧用管路３４によって、真空吸着パッド２１の真空室４０に接続される。加圧用管路３４には、加圧用管路開閉弁１０２が介在される。

減圧手段１０１は、加圧手段１００とは別体に形成される。減圧手段１０１は、加圧手段１００とは独立して形成されるエジェクタ真空ポンプによって実現されてもよい。また減圧手段１０１は、たとえばドライポンプなどの真空発生機によって実現されてもよい。また減圧手段１０１は、真空室４０の空気を減圧可能であれば、他の手段を用いてもよい。減圧手段１０１は、減圧用管路３５によって、真空吸着パッド２１の真空室４０に接続される。減圧用管路３５には、減圧用管路開閉弁１０３が介在される。

加圧用管路３４と、減圧用管路３５とは、それぞれ独立して別経路に形成される。加圧手段１００は、減圧手段１０１の駆動にかかわらず、真空室４０を直接加圧する。また減圧手段１０１は、加圧手段１００の駆動にかかわらず、真空室４０を直接減圧する。第２実施形態の真空吸着装置１２０は、真空室４０の加圧および減圧する構成が異なり、残余の構成については、第１実施形態と同一である。したがって真空吸着装置１２０は、正圧測定手段３２、負圧測定手段３３と、制御手段３６とを有する。

制御手段３６は、真空室４０の空気を加圧する場合、加圧用管路開閉弁１０２を開放するとともに、減圧用管路開閉弁１０３を閉鎖する。この状態で、加圧手段１００を駆動させて、加圧手段１００によって噴射される圧縮空気を真空室４０に導くことで、真空室４０の空気を加圧することができる。また制御手段３６は、真空室４０の空気を減圧する場合、加圧用管路開閉弁１０２を閉鎖するとともに、減圧用管路開閉弁１０３を開放する。この状態で、減圧手段１０１を駆動させて、減圧手段１０１によって減圧用管路３５の空気を吸引することで、減圧用管路３５に連なる真空室４０の空気を減圧することができる。

以上のように本実施の形態の真空吸着装置１２０は、上述した第１実施形態と同様の方法を制御手段３６およびロボットコントローラ２３ａに行わせることができ、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。たとえば、真空室４０内を減圧してワーク２２を吸着する前に、ワーク２２に対して吸着面４２を当接させた状態で真空室４０内を加圧し、加圧時の真空室内の圧力を測定することで、全体の吸引路４６の数ｎに対する、有効な吸引路４６ａの数ｍの比率ｍ／ｎ、吸引面積Ａおよび吸引力Ｆの少なくともいずれかを推定することができる。

また制御手段３６は、減圧手段１０１を制御することで真空室の空気の圧力値を設定可能である場合、吸引面積Ａを求めることによって、ワークを吸引するのに必要な吸引力を選ることができる設定圧力値Ｐ_setを演算してもよい。この場合、制御手段３６は、吸引時に、真空室の空気の圧力が、演算した設定圧力値Ｐ_set以下となる圧力値を示す設定圧指令を減圧手段１０１に与える。減圧手段１０１は、制御手段３６から与えられる設定圧力指令に従って、真空室４０の圧力を設定圧力に設定することで、吸引面積Ａがばらついたり、小さかったりしても、ワーク２２を吸引可能な吸引力Ｆを発生させることができる。

また本実施の形態では、加圧用管路開閉弁１０２に代えて、加圧手段１００から噴射される圧縮空気が真空室４０に向かって流れることを許容し、真空室４０から加圧手段１００に向かって空気が流れることを阻止する逆止弁が、加圧用管路３４に設けられてもよい。同様に、減圧用管路開閉弁１０３に代えて、真空室４０から空気が減圧手段１０１に向かって流れることを許容し、減圧手段１０１から真空室４０に向かって空気が流れることを阻止する逆止弁が、減圧用用管路３４に設けられてもよい。これによって制御手段３６によって、加圧用管路開閉弁１０２および減圧用管路開閉弁１０３を制御することなく、第１実施形態と同様の動作を行うことができ、同様の効果を得ることができる。

以上のような本実施の形態は、発明の例示に過ぎず、発明の範囲内で構成を変更することができる。たとえば本実施の形態では、制御手段３６とロボットコントローラ２３ａとが別体に形成されたが、それらが１つの手段で実現されてもよい。この場合、上述した制御手段３６が行うべき動作プログラムと、ロボットコントローラ２３ａが行うべき動作プログラムを記憶した１つのコンピュータによって実現されてもよい。また正圧測定手段３２と負圧測定手段３３とが１つの測定手段によって実現されてもよい。また真空室および外方空間に存在する気体は、空気以外の気体であってもよい。

また本実施形態では、ロボット２３によって真空吸着パッド２１を搬送したが、ロボット以外の搬送装置によって真空吸着パッド２１を移動させても同様の効果を得ることができる。この場合、ロボットコントローラ２３ａに代えて、搬送装置の制御部を用い、アーム駆動部２３ｂに代えて、搬送装置の駆動部を用いることができる。たとえば搬送装置は、互いに直交する３つの軸となる直交座標系に手先部分を移動させる装置であってもよい。

また本実施の形態では、制御手段３６によって真空吸着パッド２１がワーク２２を吸着可能か否かを判断したが、作業者が正圧測定手段３２の出力結果を読取ることで、吸着可能か否かを判断したり、吸引力Ｆを推定したり、吸引面積Ａを推定したりしてもよい。また図８，図９に示す制御手段３６の動作および図７に示すロボットコントローラ２３ａの動作を作業者が行ってもよい。この場合でも、逆止弁５０の開閉状態を検出する複数の検出センサを不要とすることができる。したがって制御手段３６または作業者が、加圧時の真空室４０の空気の圧力値Ｓに基づいて、吸引力Ｆ、吸引面積Ａを推定する推定方法と、推定結果に基づいて、吸着が可能であることを判断すると、ワーク２２を吸着させて搬送する搬送方法も本発明に含まれる。

本発明の第１実施形態である真空吸着装置２０を示す断面図である。真空吸着装置２０を含む搬送システム２４を簡略化して示す図である。真空吸着パッド２１を示す底面図である。逆止弁形成部４４を拡大して示し、真空室の空気の圧力が、大気圧よりも高い状態を示す断面図である。逆止弁形成部４４を拡大して示し、真空室の空気の圧力が、大気圧よりも高い状態を示す断面図である。真空吸着装置２０を含む搬送システム２４を示すブロック図である。ロボットコントローラ２３ａによる搬送制御動作を示すフローチャートである。真空吸着装置２０の制御手段３６による吸着制御動作を示すフローチャートである。真空吸着装置２０の制御手段３６による吸着解除制御動作を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態である真空吸着装置１２０を示す断面図である。第３の従来技術の真空吸着パッド１を示す断面図である。第４の従来技術の真空吸着パッド６を示す断面図である。

符号の説明

２０真空吸着装置
２１真空吸着パッド
２２ワーク
２３多関節ロボット
３０空気噴射手段
３２正圧測定手段
３３負圧測定手段
３６制御手段
４０真空室
４１真空室形成部
４２吸着面
４３吸着部
４４逆止弁形成部
４５外方空間
４６吸引路
５０逆止弁
７０エジェクタ

Claims

内部空間に真空室を形成する真空室形成部と、
吸着対象物に当接する吸着面を形成するとともに、吸着面に臨む外方空間に開放して、外方空間と真空室とを連通する複数の吸引路をそれぞれ形成する吸着部と、
吸引路毎にそれぞれ設けられ、真空室から外方空間に吸引路を気体が流れることを許容するとともに、外方空間から真空室に吸引路を気体が流れることを阻止する逆止弁と、
真空室の気体の圧力を、大気圧未満に減圧する減圧手段と、
真空室の気体の圧力を、大気圧を超えて加圧する加圧手段と、
加圧手段によって真空室の気体の圧力が加圧される加圧状態において、真空室の気体の圧力値Ｓを測定可能な正圧測定手段とを備えることを特徴とする真空吸着装置。
吸引時に吸着対象物を吸引するのに有効に作用する複数の吸引路での、外方空間側開口の断面積を総合した吸引面積を、加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて推定する吸引面積推定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の真空吸着装置。
加圧状態における真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて、吸引時に吸着対象物の吸着が可能であるか否かを判断する吸着可否判断手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の真空吸着装置。
減圧手段によって減圧される減圧状態において、真空室の気体の圧力値Ｐを測定可能な負圧測定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の真空吸着装置。
減圧状態における真空室の気体の圧力値Ｐに基づいて、吸着対象物を吸着した吸着状態であるか否かを判断する吸着状態判断手段をさらに備えることを特徴とする請求項４記載の真空吸着装置。
内部空間に真空室を形成する真空室形成部と、吸着対象物に当接する吸着面を形成するとともに、吸着面に臨む外方空間に開放して、外方空間と真空室とを連通する複数の吸引路をそれぞれ形成する吸着部と、吸引路毎にそれぞれ設けられ、真空室から外方空間に吸引路を気体が流れることを許容するとともに、外方空間から真空室に吸引路を気体が流れることを阻止する逆止弁とを備える真空吸着パッドについて、吸着対象物に対する吸引力を推定する吸引力推定方法であって、
吸着部の吸着面に吸着対象物を当接させて、真空室の気体の圧力を、大気圧を超えて加圧して、真空室の気体の圧力値Ｓを測定する正圧測定工程と、
正圧測定工程で測定される真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて、真空吸着パッドの吸引力を推定する推定工程とを含むことを特徴とする吸引力推定方法。
内部空間に真空室を形成する真空室形成部と、吸着対象物に当接する吸着面を形成するとともに、吸着面に臨む外方空間に開放して、外方空間と真空室とを連通する複数の吸引路をそれぞれ形成する吸着部と、吸引路毎にそれぞれ設けられ、真空室から外方空間に吸引路を気体が流れることを許容するとともに、外方空間から真空室に吸引路を気体が流れることを阻止する逆止弁とを備える真空吸着パッドを用いて、吸着対象物を搬送する搬送方法であって、
吸着部の吸着面に吸着対象物を当接させて、真空室の気体の圧力を、大気圧を超えて加圧して、真空室の気体の圧力値Ｓを測定する正圧測定工程と、
正圧測定工程で測定される真空室の気体の圧力値Ｓに基づいて、真空吸着パッドによる吸着対象物の吸着が可能であるか否かを判断する判断工程と、
判断工程で真空吸着パッドによる吸着が可能であることを判断すると、真空室の気体の圧力を、吸着対象物を吸着可能な大気圧未満の圧力値に減圧して、吸着部の吸着面に吸着対象物を吸着させる減圧工程と、
減圧工程後に、吸着対象物を吸着した真空吸着パッドを搬送する搬送工程とを含むことを特徴とする搬送方法。