JP2018025186A - 真空発生装置を含む真空システムの制御 - Google Patents

Abstract

【課題】真空発生および圧力の経時的な変動およびグリッパの適用における多くの反復作業サイクルを考慮することができるようにする。
【解決手段】本発明は、現在の作業サイクルＷ_Ｃｎ（ｎ＝１，２，３，．．．）について決定された目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻および予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻に基づいて、各作業サイクルＷ_Ｃについての最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈを決定することによって、システムのシステム圧力の変動を考慮することができる方法およびコントローラによる真空システムのエネルギー節約に関する。本方法は、真空グリッパツールを含む真空システムのシステム圧力レベルの変動に特に適合する。
【選択図】図６

Description

本開示は、吸着カップまたは同様の装置に適用可能な負圧を生成するために、圧縮空気によって駆動される真空発生装置を含む真空システムの制御方法およびコントローラに関する。

本発明は、包括的には材料ハンドリングシステムに関し、より詳細には、真空発生装置と吸着カップとを含む真空システムの動作により対象物と係合し、対象物に実質的に封止される材料ハンドリングシステムの吸着カップのための真空発生装置を制御することに関する。実質的に平坦な対象物またはパネルなどの対象物と係合するように移動し、対象物を持ち上げて所望の位置に移動させるように構成された吸着カップなどを含む材料ハンドリングシステムを提供することが知られている。吸着カップは、対象物と係合するように移動することができ、真空発生器は、対象物が所望の位置に搬送されるときに対象物が吸着カップに保持されるように、対象物と吸着カップとの間に真空を生成するように作動することができる。このような材料ハンドリングシステムは、１つまたは複数の作業ステーションの一部であってもよい。

吸着カップで生成される真空は、真空システム内の真空発生装置によって供給され、これにより加圧空気が装置の真空発生器に供給または提供される。

真空が発生しないように真空発生器への空気供給が停止されると、真空システム内の真空は、真空システムをシステム外の大気に接続する通気口を通して消散し、真空がシステム内およびカップ内で十分な量まで消散すると、吸着カップを対象物から解放することができる。

従来技術の装置は、例えば、欧州特許第１０６４４６４号には、輸送または持ち上げのために使用される負圧を生成するための真空エジェクタポンプが開示されている。また、米国特許第７９５０４２２号には、材料ハンドリングシステム用の自動リリース真空装置が開示されている。

対象物を輸送するための真空システムは、グリッパツール内の真空生成を作動するための１つまたは複数の通気口を含む。このような通気口は、空気を真空発生器に通してグリッパ内に真空圧力を発生させるために、例えばソレノイドによって、電気的に開放される。少なくとも予め設定された真空圧力が達成されたとき、および／または真空圧力を発生させないときには、例えば、ばね装置または磁石によってそれは機械的に閉じられて、真空発生器に空気を通さないようにする。通気口が閉じられると、通気口は電力を消費しない。したがって、真空システムは、真空システムの通気口に電力を供給しないことによって、エネルギーを節約するための省エネルギー（ＥＳ）機能を含むことができる。したがって、制御信号は、省エネルギー（ＥＳ）機能を制御するために真空システムコントローラによって使用される。前記ＥＳ機能は、圧力間隔を規定する真空圧力レベル設定を利用し、最小圧力レベルが検出されたときにのみ真空発生が有効であり、真空発生が停止された場合には、予め設定された最大圧力レベルまで真空圧力を増加させる必要がある。

従来技術によれば、最小圧力レベルパラメータＥＳ_Ｌｏｗおよび最大圧力レベルＥＳ_Ｈｉｇｈの設定は、作業ステーションのオペレータまたはユーザによって手動で実行され、オペレータがシステム真空圧力、すなわちＥＳ_Ｈｉｇｈ以上のシステム圧力ｐ_ｎ ⁻に達する真空発生器の能力に影響を及ぼすグリッパの適用における経時的な真空圧力の変動を考慮する必要がある。

したがって、オペレータは作業ステーションの任意のグリッパツールの適用のためにしきい値ＥＳ_ＬｏｗおよびＥＳ_Ｈｉｇｈを手動で設定しなければならないという１つの欠点がある。さらに１つの欠点または問題点は、しきい値ＥＳ_ＬｏｗおよびＥＳ_Ｈｉｇｈを設定し、真空発生および圧力の経時的な変動およびグリッパの適用における多くの反復作業サイクルＷ_Ｃを考慮することができるように、オペレータが非常に熟練していなければならないということである。

欧州特許第１０６４４６４号 米国特許第７９５０４２２号明細書

本発明の目的は、取扱いがよりユーザフレンドリであることにより、上述の欠点を排除するか、または少なくとも緩和する改良された真空システムを実現することである。

本発明の１つの目的は、上述の欠点を排除するか、または少なくとも緩和する真空発生装置を制御するための方法、制御ユニットおよび真空システムを提供することである。

上記の目的は、独立請求項の態様および実施形態による本発明によって達成される。好ましい実施形態は、従属請求項に記載されている。

一態様によれば、自動圧力レベル決定および適応のための方法が提供される。前記方法は、対象物を輸送するための真空グリッパツールを動作させる真空システムにおける作業サイクルの省エネルギーを可能にする。前記真空システムは、圧縮空気流によって駆動される真空発生装置を含む。真空システムの一部である真空チャンバを介した真空発生装置は、圧縮空気流の結果として真空グリッパに真空を供給するために、真空グリッパツールと流れ接続されるように構成されている。システム圧力ｐ⁻（ｔ）を監視するための圧力センサが真空チャンバの内部に配置されている。真空システムコントローラは、主コントローラに電気的に接続され、真空システムコントローラは、真空発生装置を制御し、かつ真空発生装置と通信し、圧力センサと通信するように構成されている。真空システムコントローラは、測定されたシステム圧力ｐ⁻（ｔ）を連続的に監視するように構成され、真空システムコントローラは、作業サイクル中のシステム圧力時間微分Ｄ（ｔ）＝ｄｐ⁻／ｄｔをさらに算出することができることを特徴とする。この方法は、予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻におけるシステム圧力時間微分の値Ｄ_０を、作業サイクルの始動時に決定するステップと、前記値Ｄ_０を使用して目標システム圧力時間微分の値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}を算出するステップと、Ｄ（ｔ）がＤ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなるまで、前記システム圧力時間微分Ｄ（ｔ）をＤ_{ｔａｒｇｅｔ}と比較するステップと、Ｄ（ｔ）がＤ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなる場合の目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻を決定するステップと、を含む。本方法はさらに、目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻および予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻によって最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈを算出するステップと、真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）が最小システム圧力Ｓ２ｈに等しいかまたはそれに近い場合には、真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）を最大システム圧力Ｓ２Ｈに再設定するために、真空発生装置を動作させるステップと、をさらに含む。

別の態様によれば、対象物を輸送するための真空グリッパツールを動作させる真空システムにおける作業サイクルの省エネルギーを可能にする自動圧力レベル決定および適応のためのコントローラが提供される。前記真空システムは、圧縮空気流によって駆動される真空発生装置を含む。真空システムの一部である真空チャンバを介した真空発生装置は、圧縮空気流の結果として真空グリッパに真空を供給するために、真空グリッパツールと流れ接続されるように構成されている。真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）を監視するための圧力センサが真空チャンバの内部に配置されている。真空システムコントローラは、主コントローラに電気的に接続され、真空システムコントローラは、真空発生装置を制御し、かつ真空発生装置と通信し、圧力センサと通信するように構成されている。真空システムコントローラは、測定されたシステム圧力ｐ⁻（ｔ）を連続的に監視するように構成され、真空システムコントローラは、作業サイクル中のシステム圧力時間微分Ｄ（ｔ）＝ｄｐ⁻／ｄｔをさらに算出することができることを特徴とする。前記コントローラは、処理回路内にプロセッサを含み、前記処理回路は、予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻におけるシステム圧力時間微分の値Ｄ_０を、作業サイクルの始動時に決定するステップと、前記値Ｄ_０を使用して目標システム圧力時間微分の値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}を算出するステップと、Ｄ（ｔ）がＤ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなるまで、システム圧力時間微分Ｄ（ｔ）をＤ_{ｔａｒｇｅｔ}と比較するステップと、Ｄ（ｔ）がＤ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなる場合の目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻を決定するステップと、を実行するように動作する。真空システムコントローラは、目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻および予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻によって最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈを算出し、真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）が最小システム圧力Ｓ２ｈに等しいかまたはそれに近い場合には、真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）を最大システム圧力Ｓ２Ｈに再設定するために、真空発生装置を動作させるようにさらに構成される。

別の態様によれば、対象物を輸送するための真空システムが提供され、前記システムは、上で特定されたコントローラを含む。

本発明は、様々な態様および実施形態によれば、限定するものではないが、エネルギー節約の可能性を有する吸着カップ付きグリッパを有する作業ステーションおよび人間工学的持ち上げ装置を用いる用途において頻繁に遭遇する問題を解決する。

本発明のさらに別の目的は、真空グリッパツール内の真空を中断するために、空気に対する様々な要求に適合させることができる省エネルギー機能を含む真空システムを提供することである。

本発明は、本発明の実施形態が概略的に示されている添付の図面を参照して以下により詳細に説明される。

従来技術による真空システム１０の概略図を示すブロック図である。 真空システムにおける作業サイクルを示す経時的な圧力図である。 従来技術において使用される真空に基づく制御信号Ｃ１１およびＣ１２を示す図である。 従来技術における１つの問題を示す経時的な圧力図である。 本発明による真空システム１００の概略図である。 本発明による自動レベル決定および適応のための方法のフローチャートである。 作業サイクルＷ_Ｃ１に対する圧力レベルの決定および設定を示す図である。 別の作業サイクルＷ_Ｃ２に対する圧力レベルの決定および設定を示す図である。 真空圧力の関数として、真空に基づく制御信号Ｃ１１およびＣ１３を示す図である。 作業サイクルに対するレベル適応を示す経時的な圧力図である。

対象物の輸送のための真空システム１０の実施の一般的な説明については、最初に図１を参照する。

本明細書では、「真空グリッパ」または「真空グリッパツール」という用語が交互に使用されるが、２つの用語は同じ種類の真空把持手段を指し、複数の真空グリッパを含んでもよい。

真空システム１０は、第１のオン／オフバルブ１、または圧縮空気流を制御するための他の手段を介して圧縮空気流によって駆動される真空発生器３を含み、真空発生器３は、真空システム１０の一部である真空チャンバ１１を介して、真空発生器３への圧縮空気の流れの結果として真空グリッパ６に真空を供給するために、真空システム１０に含まれる１つまたは複数の真空グリッパ６と流れ接続されるように構成される。真空システム１０は、真空システム１０に圧縮空気を供給するように構成された第２のバルブ２を含む。図１において、線Ｐ_{ａｉｒ ｓｏｕｒｃｅ}は、圧縮空気供給源「空気源」から第１のバルブ１を介して真空発生器３への圧縮空気の流れの方向を示す。空気供給源「空気源」は、典型的には、圧縮空気を真空発生器３、すなわち第１のバルブ１に供給するためのものであり、さらに圧縮空気をシステム１０内に、典型的には、図に示すように、異なる供給接続部１ａおよび１ｂを介して真空チャンバ１１内に供給することを可能にするために第２のバルブ２に供給するためのものである。

圧力センサ４は、システム圧力Ｐ＝ｐ⁻（ｔ）＝ｐ⁻を監視するために、真空チャンバ１１の内部またはそこにまたはその中心に配置されている。真空システム１０は、「コントローラ」とも呼ばれる真空システムコントローラ５をさらに含む。一例として、これに限定されるものではないが、バルブ１および２は、直接作動する電磁バルブであってもよいし、パイロットバルブとして作動して、真空発生器および／または真空システム１０に空気を供給するためにパイロットバルブを作動させてもよい。

典型的には、コントローラ５は、信号Ｖ_０１を介して第１のオン／オフバルブ１と、ならびに第２のバルブ２および圧力センサ４と通信するように構成される。真空システム１０、および／または真空発生器３は、コントローラ５および制御バルブ１、２、ならびにシステム圧力センサ４（時には圧力計とも呼ばれる）と一体化することができ、後者は、真空システム、特に真空チャンバ１１内のシステム圧力Ｐ＝ｐ⁻を監視するために使用することができる。コントローラ５は、主コントローラからコントローラ５への真空制御信号である信号Ｕ_０１を介して主コントローラ７によって監視され、制御される。信号Ｖ_０１は、第１のオン／オフバルブ１への内部真空制御信号である。信号Ｕ_０１およびＶ_０１の値はバイナリであってもよく、例えば「１」または「０」のいずれかであり得る。信号レベル「１」および「０」は、それぞれ「真」または「偽」と解釈され得る。したがって、「１」が「真」に設定されている場合には「０」が「偽」に設定され、あるいは「１」が「偽」に対応する場合には「０」が「真」に対応する。さらに、信号値「１」は「高」として特徴付けられ、信号値「０」は「低」として特徴付けられ得る。さらに、「１」および「０」以外の値、例えば「１」および「−１」、「０」および「−１」などを使用することができる。

例えば、主コントローラ７からコントローラ５への信号Ｕ_０１が「高」である場合には、これは、持ち上げる対象物に吸引によって取り付けるためにグリッパツール６を作動させるべきであることを意味する。反対に、主コントローラ７からコントローラ５への信号Ｕ_０１が「低」である場合には、これは、真空グリッパツールが取り付けられている対象物を解放するためにグリッパツール６を停止すべきであることを意味する。このようにして、主コントローラ７は、コントローラ５を介して対象物への真空グリッパツールの取り付けまたは解放を制御する。コントローラ５は、第１のオン／オフバルブ１、第２のバルブ２、および真空発生器３を制御するが、真空システムの他の部分も制御する。

コントローラ５は、第１のオン／オフバルブ１、第２のバルブ２、および真空発生器３だけでなく真空システムの他の部分も制御するために使用される既存のコントローラに実装された特定の制御アルゴリズムを含む構成要素によって画定され、および／または作動されてもよい。

オン／オフバルブ１が真空発生器３に空気を流しておらず、コントローラ５が、例えば第１のバルブ１へのまたは真空発生器それ自体への信号Ｖ_０１によって真空発生のない状態を示す場合に、システム圧Ｐの圧力平衡から負の時間微分までの変動が検出された場合、例えば、真空グリッパ６または真空チャンバ１１の内部で真空が検出された場合には、コントローラ５は、第２のバルブ２を作動させ、補償のためのある量の圧縮空気を真空チャンバ１１に流入させて圧力平衡を再確立することができ、負圧をなくして所望の大気圧にすることができる。

このようにして、第２のバルブ２は、真空グリッパ６に把持された対象物の能動的な解放のための空気の即時供給を真空グリッパ６に提供する。ここで、「真空グリッパ」という用語は、複数の真空グリッパおよび真空グリッパツールも含む。

図１の説明によって理解されるように、真空グリッパツールが対象物に適用されると作業サイクルが開始され、対象物が解放されると作業サイクルが終了する。

図２は、真空グリッパの作業サイクルを示す経時的な圧力図である。

真空グリッパツールの新しい作業サイクルＷ_Ｃ１が開始すると、コントローラは真空発生を作動させ、時刻ｔ_１においてシステム圧力Ｐ＝ｐ⁻が「０」からシステム圧力Ｐ＝ｐ_ｎ ⁻まで上昇する。システム圧力Ｐ＝ｐ_ｎ ⁻において第１のオン／オフバルブを閉じるコントローラによって真空発生が停止し、空気源から第１のオン／オフバルブを通る空気流が遮断される。この時刻をｔ_１で示す。システム圧力Ｐ＝ｐ⁻は、システム内の漏れにより、特に真空グリッパツールにおいて減少する。システム圧力がｐ⁻＝ＥＳ_Ｌｏｗに減少すると、コントローラによって第１のオン／オフバルブが開かれ、真空チャンバ内のシステム圧力ｐ⁻生成が開始され、ｐ⁻＝ＥＳ_Ｈｉｇｈまで上昇して、空気源から第１のオン／オフバルブを通る空気の流れを遮断することによって真空発生が停止する。システム圧力およびグリッパツールにおける漏れは、システム圧ｐ⁻の減少を再びもたらし、システム圧がｐ⁻＝ＥＳ_Ｌｏｗまで減少すると、第１のオン／オフバルブがコントローラよって再び開かれ、真空チャンバ内のシステム圧力ｐ⁻発生が開始され、ｐ⁻＝ＥＳ_Ｈｉｇｈまで上昇して、空気源から第１のオン／オフバルブを通って真空発生器に至る空気の流れを遮断することによって真空発生が停止する。システム圧力ｐ⁻をｐ⁻＝ＥＳ_Ｌｏｗに低下させ、真空チャンバ内のシステム圧力ｐ⁻生成を開始させてシステム圧力をｐ⁻＝ＥＳ_Ｈｉｇｈまで上昇させることを含むこの繰り返しプロセスは、コントローラが搬送される対象物から真空グリッパツールを解放するための解放制御信号を送信するまで繰り返される。解放制御信号は、空気をグリッパ内に入れることによって、システム圧力ｐ⁻を「０」にする。グリッパツールが作業ステーションの搬送経路の端部で対象物を解放すると、主コントローラは、グリッパツールを搬送経路の開始点またはスタート点に戻す。真空グリッパツールの新しい作業サイクルＷ_Ｃ２が開始される。

圧力センサは、測定された真空圧力ｐ⁻を電気信号に変換し、その値は、測定されたシステム圧力ｐ⁻に依存する。

図３は、公知の従来技術によるシステム圧力の関数としての真空に基づく制御信号Ｃ１１、Ｃ１２を示す図である。Ｃ１１およびＣ１２は、真空レベルに基づく制御信号である。制御信号Ｃ１１は、図中のＳ２Ｌ−１およびＳ２Ｌで示される２つのシステム圧力レベルに基づく。制御信号Ｃ１２は、ＥＳ_ＬｏｗおよびＥＳ_Ｈｉｇｈで示される２つのシステム圧力レベルに基づく。以下の例では、信号Ｃ１１、Ｃ１２の値はバイナリであり、例えば「１」または「０」のいずれかである。信号レベル「１」および「０」は、それぞれ「真」または「偽」と解釈され得る。したがって、「１」が「真」に設定されている場合には「０」が「偽」に設定され、あるいは「１」が「偽」に対応する場合には「０」が「真」に対応する。さらに、信号値「１」は「高」として特徴付けられ、信号値「０」は「低」として特徴付けられ得る。さらに、「１」および「０」以外の値、例えば「１」および「−１」、「０」および「−１」などを使用することができる。

通常、真空システムには制御信号Ｃ１１が存在し、これは作業ステーションの主コントローラ（図１の符号７）などの高レベルの制御システム用の「準備完了」信号として使用される。図３の図示する例では、制御信号Ｃ１１は、ｐ⁻＝ｓ２Ｌ−１よりも大きいがｓ２Ｌ以下である各システム圧力ｐ⁻について測定されたシステム圧力ｐ⁻について１に設定される。ｐ⁻＝ｓ２Ｌ−１以下またはｐ＝ｓ２Ｌより大きいシステム圧力値ｐ⁻について、Ｃ１１＝０、すなわちＣ１１はゼロに設定される。したがって、Ｃ１１は、規定され指定されたシステム圧力範囲内では「１」／高／真に設定され、前記範囲外では「０」／低／偽に設定される。

制御信号Ｃ１２は、測定されたシステム圧力ｐ⁻がｐ⁻＝ＥＳ_Ｈｉｇｈに等しく、かつ減少してｐ⁻＝ＥＳ_Ｌｏｗに等しくなると１に設定される。ｐ⁻＝ＥＳ_Ｌｏｗより小さいか、またはｐ⁻＝ＥＳ_Ｈｉｇｈより大きいシステム圧力値ｐ⁻については、Ｃ１２＝０、すなわちＣ１２はゼロに設定される。したがって、Ｃ１２は、システム圧力ｐ⁻が減少するときに規定され指定されたシステム圧力範囲内では「１」／高／真に設定され、前記範囲外または圧力ｐ⁻が前記値内にあるとしてもシステム圧力ｐ⁻が上昇する場合には「０」／低／偽に設定される。Ｕ_０１が「真」である作業サイクルの間、コントローラは、特定の真空レベルに達して、Ｃ１２が「１」または真である場合に、圧縮空気をエジェクタに自動的にターンオフさせる。これにより、真空発生器がシステム（図１の符号１０）のＥＳ_Ｌｏｗと同じまたはそれより高い許容可能なシステム圧力レベルｐ⁻を維持するためのエネルギーを消費しないので、エネルギーを節約する。真空レベルがＥＳ_Ｌｏｗ以下に低下し、Ｃ１２が「０」（または偽）に変わると、圧縮空気が再びオンに戻る。

したがって、制御信号Ｃ１１およびＣ１２は、コントローラ５によって省エネルギー（ＥＳ）機能を制御するために使用される。

従来技術によれば、信号Ｃ１２の設定および圧力範囲値ＥＳ_ＨｉｇｈおよびＥＳ_Ｌｏｗの設定は、作業ステーションのオペレータまたはユーザによって手動で実行され、オペレータがＥＳ_Ｈｉｇｈ以上のシステム圧力ｐ⁻に達する真空発生器の能力に影響を及ぼすグリッパの適用における経時的なシステム圧力の変動を考慮する必要がある。

したがって、オペレータは作業ステーションの任意のグリッパツールの適用のためにパラメータ値ＥＳ_ＬｏｗおよびＥＳ_Ｈｉｇｈを手動で設定しなければならないという欠点がある。さらに１つの欠点または問題点は、しきい値ＥＳ_ＬｏｗおよびＥＳ_Ｈｉｇｈを設定し、真空発生および圧力の経時的な変動およびグリッパの適用における多くの反復作業サイクルＷ_Ｃを考慮することができるように、オペレータが非常に熟練していなければならないということである。

図４は、真空グリッパの作業サイクルを示す経時的な圧力図である。

図４は、作業ステーションの作業プロセス中に起こり得る別の欠点を示す。しきい値ＥＳ_ＬｏｗおよびＥＳ_Ｈｉｇｈが手動で設定されるので、各作業サイクルＷ_Ｃの間の真空発生および圧力の変動に対して設定が調整されない。ユーザがＣ１２の到達不可能な設定を選択した場合、またはＣ１２がシステムに存在しない場合には、すべての作業サイクルで省エネルギーを行うことはできない。図４の例では、しきい値ＥＳ_ＬｏｗおよびＥＳ_Ｈｉｇｈは手動で設定され、第１の作業サイクルＷ_Ｃ１では、設定されたしきい値が適切である。しかし、真空発生の変動のために、第２の作業サイクルＷ_Ｃ２のための真空チャンバおよびグリッパツール内のシステム圧力は、第１の作業サイクルほど高くない。システム圧力はしきい値ＥＳ_ＬｏｗおよびＥＳ_Ｈｉｇｈに達しないので、このような作業サイクルで省エネルギーは発生しない。

本出願は、真空グリッパツールを使用して作業ステーションに自動レベル決定（ＡＬＤ）機能を提供することによって、上記欠点または問題の少なくとも１つに対処する。前記ＡＬＤ機能は、制御信号Ｃ１３を利用する。主コントローラからの制御信号Ｕ_０１がＵ_０１＝１（真または高）である場合には、制御信号Ｃ１１およびＣ１３に基づいて省エネルギー機能が実行される。真空システムコントローラからの制御信号Ｖ_０１の状態（真または偽）は、ＡＬＤ機能のアルゴリズムによって制御され、このアルゴリズムは信号Ｃ１３のしきい値Ｓ２ＨおよびＳ２ｈを動的に算出する。

したがって、対象物を輸送するための真空グリッパツールを作動させる真空システムにおいて、作業サイクル（Ｗ_Ｃ）のシステム圧力レベルへの自動適応を使用した省エネルギーのための構成および方法が提供される。

図５は、本発明による真空システム１００の概略図である。

本発明の一実施形態を図５を参照して説明する。ここで、真空システムの上記の説明に対応する実施形態の詳細は、図１において前に使用した対応する符号によって示す。

対象物の輸送のための真空システム１０の実施のための一般的な説明については、最初に図１を参照する。

真空システム１００は、１つの供給接続部１ａを介して圧縮空気流によって駆動される真空発生装置３０を含む。真空発生装置３０は、第１のオン／オフバルブ１、または圧縮空気流を制御するための他の手段を含む真空発生器３を備える。真空発生器およびバルブ１は、図５に示すように、１つのユニット３０として設計することができる。別の実施形態によれば、真空発生器３およびバルブ１は、真空発生装置３０の別個の部品として設計されてもよい。したがって、真空発生装置３０の設計は、図５に例示する実施形態に限定されない。真空発生器３は、真空エジェクタとして実現することができる。真空システム１００は真空チャンバ１１をさらに含み、真空チャンバ１１は、真空システム１００に含まれる１つまたは複数の真空グリッパ６と流れ接続されるように構成される。真空発生器３を通る圧縮空気流は、真空グリッパ６内に真空圧力をもたらす。真空システム１００は、圧縮空気を真空システム１００内に供給するように構成された第２のバルブを備えることができる。図５において、線Ｐ_{ａｉｒ ｓｏｕｒｃｅ}は、圧縮空気供給源「空気源」から真空発生器３のオン／オフバルブ１を介する圧縮空気の流れの方向を示す。

圧力センサ４は、システム圧力Ｐ＝ｐ⁻（ｔ）を監視するために、真空チャンバ１１の内部またはそこにまたはその中心に配置されている。真空システム１００は、真空発生器３を操作および制御するための、「コントローラ」とも呼ばれる真空システムコントローラ５０をさらに備える。一例として、これに限定されないが、真空発生器３は、バルブ１を介して直接制御することができる。前記バルブ１は、直接作動する電磁バルブであってもよいし、パイロットバルブとして作動して、真空発生器および／または真空システム１００に空気を供給するためにパイロットバルブを作動させてもよい。

典型的には、コントローラ５０は、信号Ｖ_０１を介してオン／オフバルブ１と、および圧力センサ４と通信するように構成される。真空システム１００、および／または真空発生装置３０は、コントローラ５０および制御バルブ１ならびにシステム圧力センサ４（時には圧力計とも呼ばれる）と一体化することができ、後者は、システム真空圧力、すなわち真空システム、特に真空チャンバ１１内のシステム圧力Ｐを監視するために使用することができる。コントローラ５０は、主コントローラからコントローラ５０への真空制御信号である信号Ｕ_０１を介して主コントローラ７によって監視され、制御される。信号Ｖ_０１は、真空発生装置３０の真空発生器またはオン／オフバルブ１への内部真空制御信号である。信号Ｕ_０１およびＶ_０１の値は、好ましくはバイナリであってもよく、例えば「１」または「０」のいずれかであってもよい。信号レベル「１」および「０」は、それぞれ「真」または「偽」と解釈され得る。したがって、「１」が「真」に設定されている場合には「０」が「偽」に設定され、あるいは「１」が「偽」に対応する場合には「０」が「真」に対応する。さらに、信号値「１」は「高」として特徴付けられ、信号値「０」は「低」として特徴付けられ得る。さらに、「１」および「０」以外の値、例えば「１」および「−１」、「０」および「−１」などを使用することができる。

例えば、主コントローラ７からコントローラ５０への信号Ｕ_０１が「高」である場合には、これは、持ち上げる対象物に吸引によって取り付けるためにグリッパツール６を作動させるべきであることを意味する。反対に、主コントローラ７からコントローラ５０への信号Ｕ_０１が「低」である場合には、これは、真空グリッパツールが取り付けられている対象物を解放するためにグリッパツール６を停止すべきであることを意味する。このようにして、主コントローラ７は、コントローラ５０を介して対象物への真空グリッパツールの取り付けまたは解放を制御する。コントローラ５０は、オン／オフバルブ１および真空発生器３を制御するが、真空システムの他の部分も制御する。

コントローラ５０は、真空発生装置３０のオン／オフバルブ１だけでなく真空システムの他の部分も制御するために使用される既存のコントローラに実装された特定の制御アルゴリズムを含む構成要素によって画定され、および／または作動されてもよい。

コントローラ５０は、例えば真空発生器それ自体への、または真空発生装置３０のオン／オフバルブ１への信号Ｖ_０１によって真空発生のない状態を示す。このようにして、第２のバルブ２は、真空グリッパ６に把持された対象物の能動的な解放のための空気の即時供給を真空グリッパ６に提供する。

本発明によれば、前記真空システムコントローラ５０は、符号５０を付したボックスで示す自動レベル決定ＡＬＤ機能を備えている。前記ＡＬＤ機能は、コントローラ５０が、作業ステーションの対象物の搬送のための１つまたは複数の真空グリッパツールを動作させる真空システム１００における作業サイクルのシステム圧力レベルの自動決定および適応を使用して、真空システム１００における省エネルギーのための方法Ｓ１００を実施することを可能にする。真空システムコントローラは、システム圧力Ｐ＝ｐ⁻（ｔ）＝ｐ⁻を監視し制御して、最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈによって規定される省エネルギーシステム圧力範囲を決定するように構成され、最大システム圧力Ｓ２Ｈは手動設定されたＥＳ_Ｈｉｇｈに対応し、最小システム圧力Ｓ２ｈは手動設定されたＥＳ_Ｌｏｗに対応する。前記方法Ｓ１００を図６に示す。

図６は、本発明による自動レベル決定（ＡＬＤ）および適応のための方法のフローチャートである。この方法は、真空発生装置を備え、真空発生装置を作動させる真空システムにおける作業サイクル中のエネルギー節約を可能にする。このようなシステムは、図１および図５の両方に記載されている。本方法は、コンピュータプログラムソフトウェア内の実行可能なコンピュータプログラム命令として、またはハードウェアとして実装することができる。前記コンピュータプログラムソフトウェアは、プログラマブルロジックコンピュータＰＬＣで実行される場合に、プログラマブルロジックコンピュータに対して本方法のステップを実行させる。上述の真空システムコントローラ（図５の符号５０）はプログラマブルロジックコンピュータである。本方法、またはＡＬＤ機能は、真空システムコントローラ、または真空システムコントローラ装置を構成する前記コントローラと通信することができる別のＰＬＣによって実行されてもよい。真空システムコントローラは、真空発生装置と、システム圧力Ｐ＝ｐ⁻（ｔ）＝ｐ⁻を測定するための圧力センサと、を制御し、それらと通信するように構成される。コントローラは、測定されたシステム圧力ｐ⁻を連続的に監視するように構成される。コントローラは、作業サイクル中のシステム圧力時間微分Ｄ（ｔ）＝ｄｐ⁻／ｄｔをさらに算出することができる。

方法Ｓ１００は、以下のステップを含むことができる。

Ｓ１１０：予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻におけるシステム圧力時間微分の値Ｄ_０を、作業サイクルの始動時に決定する。

Ｓ１２０：値Ｄ_０を使用して目標システム圧力時間微分の値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}を算出する。

Ｓ１３０：Ｄ（ｔ）がＤ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなるまで、システム圧力時間微分Ｄ（ｔ）をＤ_{ｔａｒｇｅｔ}と比較する。

Ｓ１４０：Ｄ（ｔ）がＤ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなる場合の目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻を決定する。

Ｓ１５０：目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻および予め設定されたシステム圧力ｐ_ｎ ⁻によって最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈを算出する。

Ｓ１６０：真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）が最小システム圧力Ｓ２ｈに等しいかまたはそれに近い場合には、真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）を最大システム圧力Ｓ２Ｈに再設定するように真空発生装置を動作させる。

本方法は、真空システムの新しい動作サイクルごとに自動的に繰り返される。本方法の一実施形態では、本方法は、ＰＬＣを待機モードまたはスタンバイモードに設定することができる。したがって、前記方法は、以下のステップを含むことができる。

Ｓ１０５：新しいＷ_Ｃか？
Ｓ１００の方法ステップについて、図７および図８を参照してより詳細に説明する。

図７および図８は、時間の関数としての真空システム圧力ｐ⁻の曲線Ｗ_Ｃ１、Ｗ_ｃ２を示す図である。この曲線は、２つの異なる作業サイクルＷ_Ｃ１およびＷ_Ｃ２に属する。真空システムコントローラ５は、システム圧力を連続的に監視し、真空グリッパツールの作業サイクルＷ_Ｃについて、最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈによって規定される省エネルギーシステム圧力範囲を決定するように構成される。

図７では、作業サイクルＷ_Ｃ１が起動され、システム内の真空圧力が上昇する。予め設定されたシステム圧力Ｃ１１＝ｐ⁻（ｔ＝ｔ_０）＝ｐ_０ ⁻では、経時的なシステム圧力の変化Ｄ_０が測定され、ステップＳ１１０で算出される。経時的なシステム圧力の変化は、ｐ⁻＝ｐ_０ ⁻＝Ｃ１１でのシステム圧力時間微分ｄｐ／ｄｔの接線Ｄ_０１の傾きである。傾きＤ_０１の値は数値法を用いて決定することができる。システム圧力センサ（図５の符号４）は、Ｐ＝ｐ_０ ⁻＝Ｃ１１の前後でシステム圧力ｐ⁻（ｔ）の上昇を測定する。ｐ_０ ⁻＝Ｃ１１の前後のいくつかの点においてｐ⁻（ｔ）値を測定して登録することによって、前記値は、導関数を算出するための周知の数値アルゴリズムで使用することができる。次いで、ステップＳ１２０において、前記導関数Ｄ_０は、予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻における値Ｄ_０（この例ではＤ_０１）を使用して、目標システム圧力時間微分の値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}を算出するために使用される。Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}は、１より小さい適切な予め選択された係数ｋを乗ずることによって以下のように算出することができる。

Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}＝ｋ＊Ｄ_０ （式１）

ここで、０＜ｋ＜１である。

値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}は、Ｓ１３０において、Ｄ（ｔ）がＤ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなるまで、システム圧力の上昇中にシステム圧力時間微分Ｄ（ｔ）をＤ_{ｔａｒｇｅｔ}と比較するために使用される。ステップＳ１４０において、目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻は、Ｄ（ｔ）がＤ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しい場合に測定値ｐ_ｎ ⁻を測定し選択することによって決定される。時刻はｔ＝ｔ_１として示される。

本発明によれば、ステップＳ１５０において、目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻および予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻によって最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈを算出することが提案される。最大システム圧力Ｓ２Ｈは、次式により算出することができる。

Ｓ２Ｈ＝ｐ_０ ⁻＋（ｐ_ｎ ⁻−ｐ_０ ⁻）＊Ｋ_１ （式２）

ここで、Ｋ_１は値０．５≦Ｋ_１＜１．０に従って設定される。

最小システム圧力Ｓ２ｈは、次式により算出することができる。

Ｓ２ｈ＝ｐ_ｎ ⁻−（ｐ_ｎ ⁻−Ｓ２Ｈ）＊Ｋ_２ （式３）

ここで、Ｋ_２は値０＜Ｋ_２≦２０に設定される。

真空システムコントローラ５は、ステップＳ１６０を実行することができ、真空発生装置は、真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）が最小システム圧力Ｓ２ｈに等しいかまたはそれに近い場合に真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）を最大システム圧力Ｓ２Ｈに再設定するように指示する動作条件に応じて最大システム圧力Ｓ２Ｈと最小システム圧力Ｓ２ｈによって規定される省エネルギーシステム圧力範囲内で制御され運転される。近いとは、Ｓ２ｈの±５％という意味である。したがって、真空発生装置は、ｐ⁻（ｔ）＞Ｓ２ＨであればＶ_０１を「オフ」に対応するバイナリ値に設定し、ｐ⁻（ｔ）≦Ｓ２ｈであれば、Ｖ_０１を「オン」に対応するバイナリ値に設定することにより、真空システム内の真空発生装置を始動させ、真空発生装置は、それを通して空気を流すように開放されている。

図７には、作業サイクルＷ_Ｃ１についての前記動作条件が示されている。時刻ｔ＝ｔ_１において、システム圧力時間微分が目標システム圧力時間微分値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなる目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻に到達する。真空システムコントローラは、Ｖ_０１を「オフ」に対応するバイナリ値に設定し、それにより、真空発生装置、例えば真空発生装置のオン／オフバルブを閉鎖して、システム圧力ｐ⁻（ｔ）が低下する。ｐ⁻（ｔ）がｐ⁻（ｔ）≦Ｓ２ｈに低下すると、コントローラはＶ_０１を真空発生装置が開放される「オン」に対応するバイナリ値に設定し、システム圧力は再びｐ⁻（ｔ）＞Ｓ２Ｈとなり、ここで、真空システムコントローラは、Ｖ_０１を「オフ」に対応するバイナリ値に設定し、それによりオン／オフバルブによって真空発生装置を通る空気流を閉鎖して、システム圧力ｐ⁻（ｔ）が低下する。この動作は、主コントローラから真空システムコントローラへの制御信号Ｕ_０１が真空グリッパの「解放」に対応するバイナリ値に設定されるまで繰り返される。システム圧力は「ゼロ」に低下し、ステーションは新しい作業サイクルの準備ができている。ステップ１０５において、真空システムコントローラは、新しい作業サイクルが開始するのを待つスタンバイモードにある。したがって、方法Ｓ１００のステップは、新しい作業サイクルごとに繰り返される。

先行技術に対する本発明の利点の１つを、図８を参照して説明する。２つの作業サイクルＷ_Ｃ１およびＷ_Ｃ２のシステム圧力曲線が示されている。方法および圧力曲線Ｗ_Ｃ１については、上で説明した。以下の作業サイクルＷ_Ｃ２のうちの１つでは、前の作業サイクルＷ_Ｃ１のように真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）が上昇せず、目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻がより低くてもよい。この状況は、作業サイクルごとに変化しない、予め設定されたシステム圧力Ｃ１１＝ｐ_０ ⁻で検出される。システム圧力の経時的変化が測定され、システム圧力時間微分Ｄ_０がステップＳ１１０で算出される。システム圧力の経時的変化は、接線Ｄ_０２の傾きであり、Ｄ_０２は微分Ｄ_０１とは異なる（傾きがより低い）。次いで、ステップＳ１２０において、前記微分値Ｄ_０２が、式１を使用して目標システム圧力時間微分値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}を算出するために使用される。

目標システム圧力時間微分Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}は、Ｓ１３０において、Ｄ（ｔ）がＤ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなるまで、システム圧力の上昇中にシステム圧力時間微分Ｄ（ｔ）をＤ_{ｔａｒｇｅｔ}と比較するために使用される。ステップＳ１４０において、目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻は、Ｄ（ｔ）がＤ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しい場合に測定値ｐ_ｎ ⁻を測定し選択することによって決定される。時刻はｔ＝ｔ_１として示される。Ｗ_Ｃ２の目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻は、Ｗ_Ｃ１の目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻よりも本質的に低い。最大システム圧Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈは、ステップＳ１５０において、目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻、予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻および式１および式２によって算出される。ステップＳ１６０において、真空発生装置は、最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈによって規定される省エネルギーシステム圧力範囲内で制御され動作される。最大システム圧Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈが手動で設定され、可変であり、Ｗ_Ｃ１に関連する目標システム圧力に適合した場合には、システム圧力の変動は省エネルギー機能の喪失をもたらす可能性がある。

従来技術に対する本発明の利点は、システムのシステム圧力の変動を考慮し、決定された目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻と予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻とに基づいて作業サイクルＷ_Ｃごとに最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈを算出することによって決定できるということである。このようにして、現在の作業サイクルＷ_Ｃｎ（ｎ＝１，２，３，．．．）に対して決定された目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻と、予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻と、に基づいて、最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧Ｓ２ｈが算出される。作業サイクルＷ_Ｃごとの最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈは、このようにして、真空グリッパツールの真空チャンバの測定されたシステム圧力におけるシステム圧力レベルの変動に適合する。

図９は、システム圧力の関数として、真空に基づく制御信号Ｃ１１およびＣ１３を示す図である。Ｃ１１およびＣ１３は、真空レベルに基づく制御信号である。制御信号Ｃ１１は、図中のＳ２Ｌ−１およびＳ２Ｌで示される２つのシステム圧力レベルの間で規定される。前記制御信号Ｃ１１は、図３の説明文中に既に記載されている。

制御信号Ｃ１３は、Ｓ２ｈおよびＳ２Ｈで示す２つのシステム圧力レベルの間で規定される。以下の例では、信号Ｃ１１、Ｃ１３の値はバイナリであって、「１」または「０」である。任意の作業サイクルＷ_Ｃについて、真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）がシステム圧力Ｓ２ＨからＳ２ｈに低下している真空生成が「オフ」である場合には、Ｃ１３は省エネルギー中に「１」に設定される。真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）がＳ２ｈ以下であると、Ｃ１３は「１」から「０」に切り替わる。システム圧力ｐ⁻（ｔ）がＳ２Ｈに等しくなるまでＣ１３は「ゼロ」のままであり、Ｃ１３は「ゼロ」に切り替わり、真空発生器は「オフ」に設定される。真空グリッパツールが解放されると、システム圧力は急速に「ゼロ」に低下する。

図９にさらに示すように、作業サイクルＷ_Ｃのシステム圧力が真空システム圧力Ｃ１１に近いほど、Ｓ２ＨとＳ２ｈとの間のより狭い圧力スイング、すなわち許容圧力バンドが可能になる。したがって、作業サイクルＷ_Ｃ１の圧力スイングは作業サイクルＷ_Ｃ２のそれよりも大きい。これは、Ｗ_Ｃ２の目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻がＷ_Ｃ１の目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻よりも本質的に低く、システム圧力Ｃ１１と目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻との間の距離が、目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻が減少するにつれて減少し、圧力スイングが少なくなり、これは図１０にも示されている。

図１０は、真空グリッパの作業サイクルを示す経時的な圧力図である。対応する図４は、しきい値ＥＳ_ＬｏｗおよびＥＳ_Ｈｉｇｈが手動設定されているときに作業ステーションの動作プロセス中に発生する可能性のある問題を示しており、各作業サイクルＷ_Ｃ中の真空発生および圧力の変動に対して設定が調整されていない。従来技術に対する本発明の利点は、システムのシステム圧力の変動を考慮し、決定された目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻と予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻とに基づいて作業サイクルＷ_Ｃごとに最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈを適応させることができるということである。このようにして、現在の作業サイクルＷ_Ｃｎ（ｎ＝１，２，３，．．．）に対して決定された目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻と、予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻＝Ｃ１１と、に基づいて、最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧Ｓ２ｈが算出される。

従来技術と比較した他の利点は、無駄がなく、かつ／または使い易いことである。典型的には、これに限定されないが、１つのシステム圧力センサ４のみが使用されるので、追加のセンサおよび外部機能は必要ない。上述したように、各真空グリッパ６、例えば吸着カップには複数のセンサは必要でなく、中央に配置された１つのセンサまたは中央のセンサのみが必要である。

主コントローラ（図５の符号７）ではなく、真空システムコントローラ（図５の符号５０）にＡＤＬ機能と方法を配置することが利点である。前記コントローラは、バス配線、例えばケーブルを介して互いに通信している。前記配線は、配線の長さによる遅延を招くことが多い。そのような遅延は、真空システムの制御および動作の妨害を引き起こす実質的な重要性を有する可能性がある。ＡＤＬ機能および方法が、主コントローラよりも真空システムに近い真空システムコントローラに配置されている場合には、前記遅延は除去される。

コントローラ５０または本発明の方法は、使用するために手動による介入または設定を必要としない。これは、オペレータによる集中的な手作業をしばしば必要とする、あるいは大気への適切な通気を確実にするためにオペレータが制御パラメータを設定するのに不必要な長い時間がかかる従来技術の装置と比較して有利である。また、性能を向上させるために各サイクルの成功が評価され、自動的に使用されるので、手動による設定と較正は必要ない。

この実施形態の利点は、方法Ｓ１００および真空システムコントローラが連続的に適応しており、アプリケーションの実際の必要性によって、必要に応じて必要なだけ頻繁にかつ必要な時間だけ起動されるためである。

しかし、代替的な実施形態によれば、または加えて、オペレータが制御パラメータを手動で調整して、アプリケーションまたは使用の個々のニーズに適合するように、真空システムコントローラを適合させることもできる。

真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）は、連続的または定期的に監視することができ、変動を自律的に検出することができる。

一実施形態によれば、それぞれの以前の解放サイクルが解析され、そのパラメータは自律的に再評価される。

図１および図５に概略的に示す真空発生器３は、典型的には、エジェクタとして実現される。真空グリッパツール６は、真空発生器３から共通に供給される吸着カップとして、または吸着カップのセットとして実現することができる。

図１および図５は、本発明を説明するための真空システムの一般的なレイアウトを単に示しているに過ぎず、当業者には周知のように、真空システムを所望の機能に適合させるために、実際の真空システムは追加のバルブ、センサ、および流れ接続を含んでもよいことに留意されたい。

本発明は、添付の特許請求の範囲において規定され、上に提示した教示から当業者によって理解され得る本発明の上記および他の変更を包含する。

一例として、この実施例における真空システムコントローラを規定および／または動作させる構成要素は、１つまたは複数の汎用または専用コンピューティングデバイス上で実行される専用のソフトウェア（またはファームウェア）によって実装されてもよい。このようなコンピューティングデバイスは、１つまたは複数の処理ユニット、例えば、ＣＰＵ（「中央処理装置」）、ＤＳＰ（「デジタル信号プロセッサ」）、ＡＳＩＣ（「特定用途向け集積回路」）、個別アナログおよび／またはデジタル構成要素、あるいはＦＰＧＡ（「フィールド・プログラマブル・ゲートアレイ」）などのプログラム可能な論理デバイスを含むことができる。この文脈において、コントローラ５の各「構成要素」は、アルゴリズムの概念的な等価物を指すと理解するべきであって、構成要素とハードウェアまたはソフトウェアルーチンの特定の部分との間には必ずしも一対一の対応があるとは限らない。１つのハードウェアは、時には異なる構成要素を含む。例えば、処理ユニットは、１つの命令を実行するときには１つの構成要素として働き、別の命令を実行するときには他の構成要素として働くことができる。また、１つの構成要素は、場合によっては１つの命令で実装されてもよいが、他の場合には複数の命令によって実装されてもよい。コンピューティングデバイスは、システムメモリと、システムメモリを含む様々なシステム構成要素を処理ユニットに結合するシステムバスと、をさらに含むことができる。システムバスは、メモリバスもしくはメモリコントローラ、周辺バス、および様々なバスアーキテクチャのいずれかを使用するローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造のいずれかであってもよい。システムメモリは、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）およびフラッシュメモリなどの揮発性および／または不揮発性メモリの形態のコンピュータ記憶媒体を含むことができる。専用ソフトウェアは、システムメモリに格納することができるか、あるいは磁気媒体、光媒体、フラッシュメモリカード、デジタルテープ、ソリッドステートＲＡＭ、ソリッドステートＲＯＭなどの、コンピューティングデバイスに含まれるかまたはコンピューティングデバイスにアクセス可能な他の取り外し可能／取り外し不可能な揮発性／不揮発性コンピュータ記憶媒体に格納することができる。コンピューティングデバイスは、シリアルインターフェース、パラレルインターフェース、ＵＳＢインターフェース、無線インターフェース、ネットワークアダプタなどの１つまたは複数の通信インターフェースを含むことができる。１つまたは複数のＩ／Ｏデバイスは、通信インターフェースを介して、コンピューティングデバイスに接続することができ、それはキーボード、マウス、タッチスクリーン、ディスプレイ、プリンター、ディスクドライブなどを含む。専用ソフトウェアは、記録媒体、読み出し専用メモリ、または電気的キャリア信号を含む、任意の適切なコンピュータ可読媒体でコンピューティングデバイスに提供することができる。

通常、コントローラおよび方法を動作させるためのすべての機能は、１つの小型パッケージに含まれている。

Claims (14)

1. 対象物を輸送するための真空グリッパツールを動作させる真空システムにおける作業サイクルの省エネルギーを可能にする自動圧力レベル決定および適応のための方法であって、
   前記真空システムは、
   圧縮空気流によって駆動される真空発生装置であって、前記真空システムの一部である真空チャンバを介した前記真空発生装置は、前記圧縮空気流の結果として前記真空グリッパに真空を供給するために、前記真空グリッパツールと流れ接続されるように構成され、システム圧力ｐ⁻（ｔ）を監視するための圧力センサが前記真空チャンバの内部に配置される、真空発生装置と、
   主コントローラに電気的に接続された真空システムコントローラと、を含み、
   前記真空システムコントローラは、前記真空発生装置を制御し、かつ前記真空発生装置と通信し、前記圧力センサと通信するように構成され、
   前記真空システムコントローラは、測定されたシステム圧力ｐ⁻（ｔ）を連続的に監視するように構成され、
   前記真空システムコントローラは、前記作業サイクル中のシステム圧力時間微分Ｄ（ｔ）＝ｄｐ⁻／ｄｔをさらに算出することができることを特徴とし、
   前記方法は、
   予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻における前記システム圧力時間微分の値Ｄ_０を、作業サイクルの始動時に決定するステップ（Ｓ１１０）と、
   前記値Ｄ_０を使用して目標システム圧力時間微分の値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}を算出するステップ（Ｓ１２０）と、
   Ｄ（ｔ）が前記値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなるまで、システム圧力時間微分Ｄ（ｔ）を前記値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}と比較するステップ（Ｓ１３０）と、
   Ｄ（ｔ）が前記値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなる場合の目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻を決定するステップ（Ｓ１４０）と、
   前記目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻および前記予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻によって最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈを算出するステップ（Ｓ１５０）と、
   真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）が前記最小システム圧力Ｓ２ｈに等しいかまたはそれに近い場合には、真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）を前記最大システム圧力Ｓ２Ｈに再設定するために、前記真空発生装置を動作させるステップ（Ｓ１６０）と、を含む方法。
2. 前記値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}を算出するステップ（Ｓ１２０）は、式Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}＝ｋ＊Ｄ_０（ここで、０＜ｋ＜１）を使用して行われる、請求項１に記載の方法。
3. 前記算出するステップ（Ｓ１５０）は、前記最大システム圧力（Ｓ２Ｈ）を
   Ｓ２Ｈ＝ｐ_０ ⁻＋（ｐ_ｎ ⁻−ｐ_０ ⁻）＊Ｋ_１
   により算出し、
   前記最小システム圧力（Ｓ２ｈ）を
   Ｓ２ｈ＝ｐ_ｎ ⁻−（ｐ_ｎ ⁻−Ｓ２Ｈ）＊Ｋ_２
   により算出するステップを含み、
   ここで、Ｋ_１は０．５≦Ｋ_１≦１．０の値に設定され、Ｋ_２は０≦Ｋ_２≦２０の値に設定される、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記動作させるステップ（Ｓ１６０）において、前記真空発生装置は、ｐ⁻（ｔ）＞Ｓ２Ｈである場合には閉鎖（オフ）され、ｐ⁻（ｔ）＜Ｓ２ｈである場合には開放（オン）される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記真空発生装置を作動させるステップ（Ｓ１６０）は、ｐ⁻（ｔ）＞Ｓ２Ｈである場合には閉鎖（オフ）され、ｐ⁻（ｔ）＜Ｓ２ｈである場合には開放（オン）されるオン／オフバルブ（１）を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. システム圧力ｐ⁻（ｔ）が連続的に監視され、変動が自律的に検出される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
7. システム圧力ｐ⁻（ｔ）が定期的に監視され、変動が自律的に検出される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 対象物を輸送するための真空グリッパツールを動作させる真空システムにおける作業サイクルの省エネルギーを可能にする自動圧力レベル決定および適応のためのコントローラ（５０）であって、
   前記真空システムは、
   圧縮空気流によって駆動される真空発生装置であって、前記真空システムの一部である真空チャンバを介した前記真空発生装置は、前記圧縮空気流の結果として前記真空グリッパに真空を供給するために、前記真空グリッパツールと流れ接続されるように構成され、真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）を監視するための圧力センサが前記真空チャンバの内部に配置される、真空発生装置と、
   主コントローラに電気的に接続された真空システムコントローラと、を含み、
   前記真空システムコントローラは、前記真空発生装置を制御し、かつ前記真空発生装置と通信し、前記圧力センサと通信するように構成され、
   前記真空システムコントローラは、測定されたシステム圧力ｐ⁻（ｔ）を連続的に監視するように構成され、
   前記真空システムコントローラは、前記作業サイクル中のシステム圧力時間微分Ｄ（ｔ）＝ｄｐ⁻／ｄｔをさらに算出することができることを特徴とし、
   前記真空システムコントローラは、処理回路内にプロセッサを含み、
   前記処理回路は、予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻における前記システム圧力時間微分の値Ｄ_０を、作業サイクルの始動時に決定するステップと、
   前記値Ｄ_０を使用して目標システム圧力時間微分の値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}を算出するステップと、
   Ｄ（ｔ）が前記値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなるまで、システム圧力時間微分Ｄ（ｔ）を前記値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}と比較するステップと、
   Ｄ（ｔ）が前記値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}に等しくなる場合の目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻を決定するステップと、
   前記目標システム圧力ｐ_ｎ ⁻および前記予め設定されたシステム圧力ｐ_０ ⁻によって最大システム圧力Ｓ２Ｈおよび最小システム圧力Ｓ２ｈを算出するステップと、
   真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）が前記最小システム圧力Ｓ２ｈに等しいかまたはそれに近い場合には、真空システム圧力ｐ⁻（ｔ）を前記最大システム圧力Ｓ２Ｈに再設定するために、前記真空発生装置を動作させるステップと、を実行するように動作する、コントローラ。
9. 前記値Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}の前記算出は、式Ｄ_{ｔａｒｇｅｔ}＝ｋ＊Ｄ_０（ここで、０＜ｋ＜１）を使用して行われる、請求項８に記載のコントローラ。
10. 前記最大システム圧力Ｓ２Ｈの前記算出は、次式により行われ、
    Ｓ２Ｈ＝ｐ_０ ⁻＋（ｐ_ｎ ⁻−ｐ_０ ⁻）＊Ｋ_１
    前期最小システム圧力（Ｓ２ｈ）の前記算出は、次式により行われ、
    Ｓ２ｈ＝ｐ_ｎ ⁻−（ｐ_ｎ ⁻−Ｓ２Ｈ）＊Ｋ_２
    ここで、Ｋ_１は０．５≦Ｋ_１≦１．０の値に設定され、Ｋ_２は０≦Ｋ_２≦２０の値に設定される、請求項８または９に記載のコントローラ。
11. 前記真空発生装置は、ｐ⁻（ｔ）＞Ｓ２Ｈである場合には閉鎖（オフ）され、ｐ⁻（ｔ）＜Ｓ２ｈである場合には開放（オン）されるように動作する、請求項８から１０のいずれか一項に記載のコントローラ。
12. 前記真空発生装置は、ｐ⁻（ｔ）＞Ｓ２Ｈである場合には閉鎖（オフ）され、ｐ⁻（ｔ）＜Ｓ２ｈである場合には開放（オン）されるオン／オフバルブ（１）を含む、請求項８から１１のいずれか一項に記載のコントローラ。
13. システム圧力ｐ⁻（ｔ）が連続的に監視され、変動が自律的に検出される、請求項８から１２のいずれか一項に記載のコントローラ。
14. システム圧力ｐ⁻（ｔ）が定期的に監視され、変動が自律的に検出される、請求項８から１３のいずれか一項に記載のコントローラ。