JP2009072850A - 吸着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着台上の被吸着物２０を真空吸着して保持する吸着装置１において、凹凸がある被吸着物２０でも確実に吸着するとともに、被吸着物２０が置かれていない吸着孔１９を確実に塞ぐようにする。
【解決手段】
前記吸着台は、複数の吸引孔１９を配し、近傍に光源１４を配し、前記吸着孔１９は、それぞれ電磁石５により開閉するバルブ機構８と、近傍にフォトセンサ１５を配し、前記被吸着物２０による前記光源１４からの光の遮断を前記フォトセンサ１５により検知して被吸着物２０の有無を判定し、被吸着物２０が置かれていないと判定したときは、前記電磁石５を駆動してバルブ機構８を塞ぐようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、所望の媒体を真空吸着によって保持する吸着装置に関するものである。

プリント配線板などの外観検査を行う場合、当該被検査基板を水平な台に吸着し固定して検査を行う必要がある。この吸着装置として、全面に吸着孔を設けた吸着台にエアー吸引路を連結し、真空ポンプによって各吸着孔からエアーを吸引して被吸着物を吸着台に吸着する吸着装置が用いられる。

しかしながら、従来の吸着装置では、被吸着物と吸着台の形状や大きさが一致していないと、被吸着物によって塞がれない孔ができてしまい、そこからエアー漏れが生じ、他の部分の吸引力が低下してしまうという問題があった。

この課題を解決するために、被吸着物の吸着箇所の自動選択を可能とし、単一形状の吸着台でも種々の形状や大きさの被吸着物を吸着して保持できる吸着装置が提案されている。

この吸着装置では、複数の吸着孔と真空ポンプを連結する各エアー吸引路のそれぞれにエアー吸引路開閉を行うバルブと圧力センサを設け、コントローラによって、前記各エアー吸引路の各圧力と設定値を比較し、圧力が設定値より高い場合は、被吸着物が当該吸引孔上に置かれておらず圧力が低下していないと判断して、バルブを閉めてエアーの吸引を中止させ、エアー漏れを防止するようにしている（例えば、特許文献１）。
特許第２６３６７３０号公報

しかしながら、上記の吸着装置であっても、例えば被吸着物がプリント基板であった場合、プリント基板上にはスルーホールやレジストがあり、微少ながら凹凸があることから被吸着物が吸着孔上に置かれている場合でも、吸着孔を完全に塞ぐことができず吸着孔内の圧力が高くなり、コントローラによりバルブを閉めてエアーの吸引を中止させてしまい、十分な吸引力を得ることができないという問題があった。

また、各エアー吸引路に高価で大型な圧力センサを設ける必要があるので、装置コストが高くなり、装置の小型化も図ることができないという問題点があった。

本発明は、前述の課題を解決するために次の手段を採用する。すなわち、吸着台上の被吸着物を真空吸着して保持する吸着装置において、前記吸着台は、複数の吸引孔を配し、近傍に光源を配し、前記吸着孔は、それぞれ、電磁石により開閉するバルブ機構と、近傍に受光部を配し、前記被吸着物による前記光源からの光の遮断を前記受光部により検知して被吸着物の有無を判定し、被吸着物がないと判定したときは、前記電磁石を駆動してバルブ機構を塞ぐようにした。

本発明の吸着装置によれば、吸着台上の被吸着物を真空吸着して保持する吸着装置において、前記吸着台は、複数の吸引孔を配し、近傍に光源を配し、前記吸着孔は、それぞれ、電磁石により開閉するバルブ機構と、近傍に受光部を配し、前記被吸着物による前記光源からの光の遮断を前記受光部により検知して被吸着物の有無を判定し、被吸着物がないと判定したときは、前記電磁石を駆動してバルブ機構を塞ぐようにしたので、吸着物が置かれていない吸着孔からの空気の漏れを防止できるとともに、被吸着物が置かれ被吸着物の凹凸により塞がれていないときでも、被吸着物を確実に吸着することができ、被吸着物の形状が吸着台の大きさ、形状が異なる場合でも、確実に被吸着物を吸着することができる。

以下、本発明に係る実施の形態例を、図面を用いて説明する。なお、図面に共通する要素には同一の符号を付す。

（構成）
図１および図２は実施例１の吸着装置１の構成を示す側断面図であり、図３はその上面図である。また、図４は吸着装置１のバブル機構の構成を示す断面図である。なお、以下の説明では、図１、図２、図４および図５の上側を「上」、下側を「下」という。また、図３の吸引孔上部９の縦方向の並びを「列」、横方向の並びを「行」という。

吸着台上部２は、図３のように長方形をしており、その上面は被吸着物２０を載せられるように平面になっており、マトリクス状に吸着孔１９が設けられている。吸着台上部２の上には、後述の光源として、蛍光灯などの光源１４が配置されている。なお、吸着孔１９の数と間隔は限定されるものではないが、吸着孔１９の孔径および配置される間隔はできるだけ小さくするのが望ましい。

そして、それぞれの吸引孔１９には、図４に示したバルブ機構８が設けられている。このバルブ機構８は第１の筒である吸引孔上部９と、第２の筒である吸引孔下部１０とが連通された構造となっている。

そして、バルブ機構８の下側、すなわち吸引孔下部１０の下側には、接続孔１１が設けられており、接続孔１１は、吸引孔下部１０径よりも小さくなっており、吸引孔下部１０と連通した構造となっている。

吸引孔上部９での吸引力を発生するための真空ポンプ４は、吸着台上部２と吸着台下部１２とは離れた位置に設けられている。各吸着孔上部９は、吸引孔下部１０、接続孔１１、吸着台下部１２、エアー管３を介して真空ポンプ４に接続されている。

エアー管３は、排出口１３で接続されており、排出口１３は図３の破線円の位置に配置されている。勿論、破線円の位置ではなく例えば左側に設けるようにしてもよい。

バルブ機構８は、吸引孔１９にそれぞれ設けられており、図４に示したように、鉄などの磁性体からなる球などの球体弁６と、球体弁６を上側に付勢するバネ７とから構成されている。なお、球体弁６は、磁性体ではなく永久磁石からなる球体としてもよい。そして、吸引孔上部９の内径は球体弁６の内径より大きくなっており、球体弁６は吸引孔上部９を上下に移動可能となっている。

一方、吸引孔下部１０の内径は、球体弁６の内径より小さくなっており、球体弁６が図４の位置にあるときは、吸引孔上部９と吸引孔下部１０の間で空気が流通可能であり、球体弁６が図５の位置にあるときは、吸引孔上部９と吸引孔下部１０の流路が塞がれて空気の流れが遮断される。

接続孔１１の下には、各吸着孔１９ごとに電磁石５が設けられている。各電磁石５は、図１の上下方向（矢印Ａ方向）に磁力が発生するように配置されている。各電磁石５の磁力は、各球体弁６を各吸引孔上部９と各吸引孔下部１０の流路を塞ぐことができるところまで引き下げる力を発生させる。

吸着孔上部９には、図４のように受光部としてのフォトセンサ１５が設置されている。フォトセンサ１５の設置は、吸着孔１９が開いているときにフォトセンサ１５が光源１４の光を検知しやすいように３０度程度傾け、受光面が各吸引孔上部９の吸着孔１９から１ｍｍ程度以内となるようにしている。

そして、吸着装置１には、フォトセンサ１５の検知結果に基づき電磁石５を制御するための制御部１６が接続されている。

（動作）
以上の構成により実施例１の吸着装置は、以下のように動作する。本動作を図１ないし図４の構成図および図５の動作説明図を用いて、以下詳細に説明する。

まず、被吸着物２０を吸着台上部２に置くと、光源１４を点灯させて被吸着物２０が置かれていない吸着孔１９をフォトセンサ１５により検知する。

被吸着物２０が置かれていない吸着孔１９は、フォトセンサ１５により光源１４の光を検知するので、制御部１６により電磁石５を作動させて各球体弁６を図４に示す矢印Ｄ方向に移動させ、図５に示すように各吸引孔上部９と各吸引孔下部１０の間の空気の流れを塞ぐ。

この場合、各吸引孔上部９と各吸引孔下部１０の間の空気の流れを塞いでいるので、被吸着物２０が置かれていない吸着孔１９を確実に塞ぐことができるので、真空ポンプ４の吸引を開始しても、空気の漏れは発生しない。

一方、被吸着物２０が置かれている吸着孔１９は、フォトセンサ１５により光源１４の光が検知されないので、制御部１６により電磁石５を作動させることなく、各球体弁６は、図４の状態のままとなり吸引孔上部９と吸引孔下部１０は連通したままとなる。

そして、真空ポンプ４の吸引を開始すると、吸引孔上部９と吸引孔下部１０は連通したままであるので、発生した吸引力により空気の流出が始まり、被吸着物２０と吸着孔１９の間で真空度が高まり、吸引力が被吸着物２０に確実に伝わる。

（実施例１の効果）
以上のように、実施例１の吸着装置によれば、吸着台の上に光源を配置し、各吸着孔にフォトセンサを設け、各吸着孔上に被吸着物が置かれていないかどうかを検知し、置かれていないときは電磁石を駆動して当該吸着孔の流路を遮断するようにしたので、被吸着物が置かれていない吸着孔からの空気の漏れを防止できるとともに、被吸着物が置かれ被吸着物の凹凸により塞がれていないときでも、被吸着物を確実に吸着することができ、被吸着物の形状が吸着台の大きさ、形状が異なる場合でも、確実に被吸着物を吸着することができる。

（構成）
実施例２の吸引装置は、図６および図７に示したように、実施例１の光源１４の代わりに各吸着孔上部９に発光ダイオードなどの発光部であるＬＥＤ１７を設けている。また、各ＬＥＤ１７とフォトセンサ１５の間には仕切り壁１８を設け、ＬＥＤ１７からの直接光の影響をフォトセンサ１５が受けないようにしている。その他の構成は実施例１の吸引装置の構成と同様であるので、簡略化のために、その詳細な説明は省略する。

（動作）
以上の構成により、実施例２の吸着装置は、以下のように動作する。この動作を図６ないし図８の構成図および図９の動作説明図を用いて説明する。

まず、被吸着物２０を吸着台上部２に置き、各ＬＥＤ１７を点灯させる。被吸着物２０が置かれている吸着孔１９のフォトセンサ１５は被吸着物２０からの反射光を検知し、被吸着物２０が置かれてない吸着孔１９のフォトセンサ１５は被吸着物２０からの反射光を検知しない。

このとき、ＬＥＤ１７とフォトセンサ１５の間に仕切り壁１８を設けてあるため、ＬＥＤ１７の直接光の影響は受けない。

そして、被吸着物２０が吸着孔１９の上に置かれており、被吸着物２０からの反射光を検知したときは、電磁石５を駆動することなく、各吸引孔上部９と各吸引孔下部１０を連通したままとする。

一方、被吸着物２０が吸着孔１９の上に置かれておらず、フォトセンサ１５により反射光を検知しなかった吸着孔１９は、電磁石５を作動させて各球体弁６を図８に示す矢印Ｄ方向に移動させ、図９に示すように各吸引孔上部９と各吸引孔下部１０を塞ぐ。

そして、真空ポンプ４の作動を開始すると、発生した吸引力により、被吸着物２０が吸着孔１９の上に置かれている吸着孔１９では、各吸引孔上部９と各吸引孔下部１０が連通したままであるので、吸引が行われ、被吸着物２０が吸着孔１９の上に置かれていない吸着孔１９では、各吸引孔上部９と各吸引孔下部１０が塞がれているので、空気漏れが発生しない。

（実施例２の効果）
以上のように実施例２の吸着装置によれば、光源の代わりにＬＥＤを使用するようにしたので、実施例１の効果に加え、外光の影響を受けず確実に吸着孔の上に被吸着物が置かれているかどうかを判定でき、さらに確実な吸着制御を行うことができる。また、光源を設置するスペースを要しないので、吸着装置の小型化を図ることができ、省電力のＬＥＤを使用するので、装置の省電力化をも行うことができる。

《その他の変形例》
また、以上の実施例の説明では、バルブ機構８をバネ７と球体弁６で構成するように説明したが、板バネやゴムを用いて電磁石５の駆動により空気の流れを遮断できるようにしてもよい。

また、以上の実施例の説明では、光源１４として蛍光灯、ＬＥＤ１７として発光ダイオードを用いるように説明したが、蛍光灯ではなくフィラメント電球やキセノンランプや発光素子などを用いてもよいし、ＬＥＤ１７の代わりにその他の発光素子を用いてもよい。

また、以上の実施例の説明では、フォトセンサ１５の角度を３０度程度傾けるよう説明したが、光源１４の方を向くようにフォトセンサ１５をそれぞれ調整して設置するようにしてもよい。

また、以上の実施例の説明では、フォトセンサ１５を全域に設けるようにしたが、吸着台の周囲のみでもよいし、全域の吸着孔１９でなくまばらに設けてもよい。

また、以上の実施例の説明では、吸着台の形状を長方形として説明したが、楕円形状の台であっても本発明を適用することができる。なお、長方形の被吸着物２０のみを取扱う場合では、図３に示したように電磁石５を、各吸着孔１９ごとに設けるのではなく、列ごと或いは行ごとに設けるようにしてもよい。この場合、列または行ごとのフォトセンサ１５の検知結果を平均等し、当該平均等した結果に基づいて被吸着物２０の有無を判定し、被吸着物２０がなしと判定したときに、当該列または行の電磁石５を駆動するようにするとなおよい。

本発明は、プリント配線板などの所望の媒体を真空吸着して保持する吸着装置に広く用いることができる。

実施例１の吸着装置の構成図（側断面図）である。 実施例１の吸着装置の構成図（側断面図）である。 実施例１の吸着装置の構成図（上面図）である。 実施例１の吸着装置のバルブ機構の構成図（断面図）である。 実施例１の吸着装置のバルブ機構の動作説明図である。 実施例２の吸着装置の構成図（側断面図）である。 実施例２の吸着装置の構成図（側断面図）である。 実施例２の吸着装置のバルブ機構の構成図（断面図）である。 実施例２の吸着装置のバルブ機構の動作説明図である。

符号の説明

１：吸着装置
２：吸着台上部
３：エアー管
４：真空ポンプ
５：電磁石
６：球体弁
７：バネ
８：バルブ機構
９：吸引孔上部
１０：吸引孔下部
１１：接続孔
１２：吸着台下部
１３：排出口
１４：光源
１５：フォトセンサ
１６：制御部
１７：ＬＥＤ
１８：仕切り壁
１９：吸着孔
２０：被吸着物

Claims (6)

1. 吸着台上の被吸着物を真空吸着して保持する吸着装置において、
   前記吸着台は、複数の吸引孔を配し、近傍に光源を配し、
   前記吸着孔は、それぞれ、電磁石により開閉するバルブ機構と、近傍に受光部を配し、
   前記被吸着物による前記光源からの光の遮断を前記受光部により検知して被吸着物の有無を判定し、被吸着物がないと判定したときは、前記電磁石を駆動してバルブ機構を塞ぐようにしたことを特徴とする吸着装置。
2. 前記受光部は、光源方向に向けて配置するようにしたことを特徴とする請求項１記載の吸着装置。
3. 前記電磁石は、前記吸引孔ごとに配置するようにしたことを特徴とする請求項１および請求項２いずれか記載の吸着装置。
4. 複数の吸引孔を配し、吸着台上の被吸着物を真空吸着して保持する吸着装置において、
   前記吸着孔は、それぞれ、電磁石により開閉するバルブ機構と、近傍に発光部と受光部を配し、
   前記発光部からの光の前記被吸着物による反射光を前記受光部により検知して被吸着物の有無を判定し、被吸着物がないと判定したときは、前記電磁石を駆動してバルブ機構を塞ぐようにしたことを特徴とする吸着装置。
5. 前記発光部と受光部の間にそれぞれ仕切部を設けたことを特徴とする請求項４記載の吸着装置。
6. 前記バルブ機構は、鉄球を第１の筒内に配し、前記鉄球を前記電磁石と反対方向に付勢するバネを第２筒内に配し、前記第１の筒は前記鉄球の径より大きくし、前記第２の筒は前記鉄球の径より小さくしたことを特徴とする請求項１および請求項４記載の吸着装置。

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