JP3129457B2 - 故障予知機能を備えた真空制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は故障予知機能を備えた真
空制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気圧機器等には負圧／正圧用の
圧力スイッチが多用されている。

【０００３】ここで圧力／電気変換による負圧用の圧力
スイッチの一例を説明する。当該負圧用の圧力スイッチ
は圧力空気、流体路および空気圧機器等からなる負圧
（真空）システム、すなわち、作業対象部材（ワーク）
の搬送に係る吸着、非吸着の確認等に採用される。

【０００４】この種の真空用の圧力スイッチの動作状態
の一例を図８に示す。図から容易に理解されるように、
圧力スイッチに配設される拡散型半導体圧力センサ、増
幅器、出力回路並びに可変抵抗器等からなる検知回路か
ら、予め設定された吸着、非吸着（真空破壊）時の圧力
値に係る応差１、２に対応した出力信号Ｓ_a 、Ｓ_b が送
出される。

【０００５】当該出力信号Ｓ_a は比較的高真空度の閾値
Ｐ_h1により導出され、また出力信号Ｓ_b は出力信号Ｓ_a
に比して低真空度の閾値Ｐ_h2に係る信号である。当該出
力信号Ｓ_a 、Ｓ_b は、例えば、ＦＡ用のコンピュータ等
に連動するシーケンスコントローラに供給されて、各種
の制御駆動手段等に供される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記の従
来の技術にあっては、通常、真空度表示手段が配設され
ておらず、このため、上記閾値Ｐ_h1、Ｐ_h2を定める際
に、吸着、非吸着の反復動作を行い、ここで閾値Ｐ_h1、
Ｐ_h2を決定し、且つ対応した出力信号Ｓ_a、Ｓ_b の送出
を行うべく可変抵抗器等での設定調整が行われる。従っ
て、空気圧機器等に多数の圧力スイッチが配置される際
に、その間に設定値の誤差を生起し、すなわち、定量的
な設定に困難を伴う。また、吸着、非吸着の反復作業に
伴う最大到達真空度等の経時的な低下および異常変化、
例えば、フィルタの目詰まり、真空ポンプあるいはエジ
ェクタの能力低下、配管、継手、吸着パッドからの真空
洩れ、ワークの違い、ワークの表面の変化、ワークの位
置決めの変化、パッドのへたり、摩耗、吸着、非吸着を
行う場合の供給弁、破壊弁、真空安全弁、真空リリーフ
弁の故障等によるワークの吸着確認真空度への到達不能
点（図示される吸着／非吸着状態Ｍ）の多発により、修
理フィルタに代表される部品交換等の事前報知を行うべ
く、出力信号Ｓ_a の比較処理の際には、スイッチ出力信
号（パルス波形信号）のラッチ信号処理等を必要とし、
その信号処理規模並びに装置規模が増大する。このよう
な状態は正圧用の圧力スイッチにおいても同様な不都合
となる種々の欠点を有していた。

【０００７】本発明の目的は上記の点に鑑みてなされた
ものであって、真空制御装置において、ワークの搬送の
反復作業等に伴って真空発生器の最大圧力値が経時的に
低し、予め設定された圧力値（故障予知判定圧力値）へ
到達しなくなり、予め設定された表示についている値と
一致した場合に故障予知信号を送出して、有効な事前判
断に供するとともに、故障予知判定圧力値、応差等の圧
力値の設定が的確、容易に行うことができ、しかも現在
の圧力値と、故障予知判定圧力値、応差等の圧力値を明
確に表示することが可能な故障予知機能を備えた真空制
御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、真空供給機構と、前記真空供給機構か
ら導出される真空圧力を検出し、デジタル的に表示する
検出部と、前記検出部によって検出された真空圧力値と
予め設定された故障予知のための故障予知判定圧力値と
を比較し、前記真空圧力値が前記故障予知判定圧力値に
到達しないときに異常と判断して異常信号を送出する判
定手段と、前記異常信号が発生する毎にカウントし且つ
予め設定されたカウント数と一致したときにのみ故障予
知信号を出力する故障予知信号送出手段と、少なくとも
前記異常であると判定するための異常判定圧力値、故障
予知のための前記故障予知判定圧力値をデジタル的に表
示するための表示手段と、少なくとも前記異常判定圧力
値、故障予知判定圧力値を設定するための圧力設定手段
と、を有することを特徴とする。

【０００９】

【作用】圧力設定手段によって異常判定圧力値と故障予
知判定圧力値とが設定され、検出部によって検出された
圧力が判定手段により異常と判定されると、故障予知信
号送出手段から故障予知信号が出力される。すなわち、
判定手段は、検出部によって検出された真空圧力値と予
め設定された故障予知のための故障予知判定圧力値とを
比較し、前記真空圧力値が前記故障予知判定圧力値に到
達しないときに異常と判断して異常信号を送出する。故
障予知信号送出手段は、判定手段から送出された前記異
常信号が連続し且つ予め設定されたカウント数と一致し
たときにのみ故障予知信号を出力する。従って、前記異
常信号が不連続あるいは予め設定されたカウント数に到
達しない場合には、前記カウント数がクリアされ、故障
予知信号が出力されることはない。

【００１０】

【実施例】次に、本発明に係る故障予知機能を備えた真
空制御装置について好適な実施例を挙げ、添付の図面を
参照しながら以下詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明に係る真空制御装置に組み込
まれる故障予知装置の全体を示す構成図であり、図１
中、参照符号Ｗはワーク、参照符号12は真空システムに
係る搬送手段に配設されたワーク吸着用の吸着盤を示
す。

【００１２】この実施例においては、圧力空気Ａｐの値
（負圧) に係る検知信号を送出する半導体圧力センサ1
6、定電流回路18、増幅器20を有している。そして、増
幅器20から導出された信号、すなわち、圧力空気Ａｐの
値（負圧) に対応したアナログ信号をデジタル検知信号
Ｓ₂ に変換するＡ／Ｄ変換器22と、ワンチップマイクロ
コンピュータ等のコントローラ30とを備え、当該コント
ローラ30には、ＣＰＵ30ａ、プログラムを備えたＲＯＭ
30ｂ、Ｉ／Ｏ30ｃ等を備えるとともに、後記される設定
値アップ／ダウン用のスイッチＳ_W1／Ｓ_W2と、セット用
のスイッチＳ_W3、リセット用のスイッチＳ_W4が接続され
ている。さらに、情報を記憶し且つ電源断において情報
が保持されるＥＥ（Ｅ²)ＰＲＯＭ32と、後記される設定
値、情報の可視的表示（数字、アルファベット、漢字
等）を行うためのＬＣＤドライバ34およびＬＣＤ38が接
続されている。

【００１３】以上のように構成される故障予知装置を組
み込む真空制御装置を図２乃至図４に示す。

【００１４】図２並びに図３において、参照符号５０は
真空制御装置を示し、この真空制御装置５０はバルブブ
ロック５２とエゼクタ５４と検出部５６とフィルタ５８
と接続部材６０とから基本的に構成されている。バルブ
ブロック５２には空気供給ポート６２、６４および６６
が形成され、その内部にエゼクタ５４に圧縮空気を送給
しまたは遮断するためのポペット弁５３が設けられ、さ
らにその上面には第１と第２の電磁弁６８、７０が設け
られている。第１電磁弁６８は圧縮空気の供給弁であ
り、第２電磁弁７０は真空破壊用の電磁弁である。第１
電磁弁６８、第２電磁弁７０には夫々電源並びにＯＮ／
ＯＦＦ信号等の制御信号を図示しない導線を介して送給
すべく、第１コネクタ６８ａ、第２コネクタ７０ａが設
けられている。バルブブロック５２に隣接してエゼクタ
５４が設けられる。エゼクタ５４の内部にはノズル部５
５とディフューザ部５７とが設けられ、さらに該エゼク
タ５４の上面にはサイレンサ７２が配設され、このサイ
レンサ７２はエゼクタ５４の前記ディフューザ部５７か
ら導出される圧力空気によって生起する音を消音する。
検出部５６は真空圧力を検出するものであり、その内部
に半導体圧力センサ１６を含む。検出部５６はその上部
にコネクタ部７４、デジタル表示部７６、アップ用スイ
ッチＳ_W1、ダウン用スイッチＳ_W2、セット用のスイッチ
Ｓ_W3、リセット用スイッチＳ _W4 を有し、さらに、表示部
７８、８０を有する。デジタル表示部７６には、例え
ば、漢字またはカタカナで“故障"、 “コショウ" 等の
表示をすることもできる。フィルタ５８は内部に疏水性
の物質から構成され、水分の侵入を阻止するフィルタ本
体６１を含み、摘み８２によって接続部材６０に着脱自
在に装着されている。言うまでもないが、バルブブロッ
ク５２、エゼクタ５４、サイレンサ７２、検出部５６、
フィルタ５８は、夫々内部通路によって圧力流体が流通
することが可能なように連通状態にある。特に、検出部
５６の内部には、ピエゾ等からなる半導体圧力センサ１
６ (差圧型または容量型を含む) 、定電流回路１８、増
幅器２０、Ａ／Ｄ変換器２２、コントローラ３０、ＥＥ
（Ｅ ² ）ＰＲＯＭ３２、ＬＣＤドライバ３４等が配設さ
れている。コネクタ部７４は、図１に示す故障予知信号
Ｓ₄ 並びに圧力スイッチ信号Ｓ₆ を導出するために、導
線の接続が可能であり、また、該コネクタ部７４は検出
部５６に対する電源、制御用信号線を接続することがで
き、さらに他の真空制御装置、外部制御装置等に対して
その圧力検出情報あるいは制御情報を提供すべく通信機
能をもたせることができる。

【００１５】以上のように構成される真空制御装置にお
いて、先ず、動作開始指令信号Ｃ₁が供給されると、空
気供給ポート６６から圧力空気が導入され、エゼクタ５
４において負圧が発生する。この負圧は接続部材６０の
図示しないポートに接続された吸着盤１２を負圧とし、
ロボット等の搬送手段の稼働に伴い、該吸着盤１２にワ
ークＷが吸着し、次いで非吸着（離脱）が行われる。こ
れにより検出部５６内の半導体圧力センサ１６に印加さ
れる圧力（負圧）は図５に示される変化の圧力値Ｐ_O1、
Ｐ_O2、Ｐ_O3…Ｐ_ON+1の状態となる。この場合、図から容
易に理解されるように、例えば、吸着盤１２側の真空圧
力の漏洩、フィルタの目詰まりの理由により、経時的に
最大圧力値（真空度）が低下する場合がある。

【００１６】ここで圧力値Ｐ_O1、Ｐ_O2、Ｐ_O3…Ｐ_ON+1に
対応した信号は半導体圧力センサ16、増幅器20、Ａ／Ｄ
変換器22を介してデジタル検知信号Ｓ₂ に変換され、コ
ントローラ30に入力される。

【００１７】当該コントローラ30は、後記されるプログ
ラムを備えており、先ず、所定のモードで前記圧力値Ｐ
_O1乃至Ｐ_ON+1のピークホールドによる値が、例えば、前
回値とともに順次デジタル表示部76のＬＣＤ38に表示さ
れる。次いで、再び、モードを切り換えてスイッチＳ_W1
乃至Ｓ_W4により、前記圧力値Ｐ_O1乃至Ｐ_ON+1に係る圧力
スイッチ信号Ｓ₆ を導出するための閾値となる、所謂、
応差ＰＨ₁ が設定される。その後、モード切換作用下
に、正常な最大圧力値（最大真空度）から、例えば、20
％の低下点を故障予知判定を行う圧力値とする故障予知
判定真空度Ｐｈが設定される。

【００１８】さらに前記圧力値Ｐ_O1乃至Ｐ_ON+1におい
て、前記故障予知判定真空度Ｐｈ以下が異常とされる、
例えば、６回が設定（設定カウント）される。斯かる設
定値等はＬＣＤ38に表示されて視認される。

【００１９】前記のように圧力設定後は、前記圧力値Ｐ
_O1乃至Ｐ_ON+1の応差ＰＨ₁ に係る圧力スイッチ信号Ｓ₆
もしくはその情報が連続して導出され、各種の制御駆動
手段等、例えば、搬送手段のフルクローズド制御、ＦＭ
Ｓ、ＣＩＭ等の情報処理に供される。

【００２０】一方、前記圧力値Ｐ_O1乃至Ｐ_ON+1におい
て、前記故障予知判定真空度Ｐｈ以下の異常とされる真
空値データＰｄ（信号としてはデジタル検知信号Ｓ₂ ）
が６回連続して生起する、すなわち、６回の異常カウン
トにおいて、故障予知信号Ｓ₄ が連続して導出される。

【００２１】この場合の故障予知信号Ｓ₄ の導出等に係
る情報は、ＥＥ（Ｅ²)ＰＲＯＭ32に記憶されて、電源断
の後の再動作時に、前記情報の再現が可能となる。

【００２２】以下、ＲＯＭ30ｂに格納されたプログラム
に基づいた故障予知信号Ｓ₄ の導出に係るコントローラ
30のシーケンス制御を説明する（図４参照）。

【００２３】本プログラムは全体に係る動作開始指令信
号Ｃ₁ の入力に基づいて、その遂行がスタートする。 1) ステップ101 において、故障予知信号Ｓ₄ の取り込
み指示のプロセス処理が行われる（図６、図７参照）。 2) ステップ102 において、前記故障予知信号Ｓ₄ の有
無判定に係るデシジョン処理が行われる。ＹＥＳの場合
は次のステップ103 に進む。また、ＮＯの場合はステッ
プ105 に進む。 3) ステップ103 において、スイッチＳ_W4のＯＮ信号の
有無判定のデシジョン処理が行われる。ＮＯの場合は自
己リターンし、ＹＥＳの場合は次のステップ104に進
む。 4) ステップ104 において、前記故障予知信号Ｓ₄ の送
出停止の指示のプロセス処理が行われる。

【００２４】ここまでのステップ101 乃至104 において
継続して導出される故障予知信号Ｓ ₄ の停止の処理が行
われる。 5) ステップ105 において、デジタル検知信号Ｓ₂ の取
り込み指示のプロセス処理が行われる。 6) ステップ106 において、圧力スイッチ信号Ｓ₆ の有
無判定に係るデシジョン処理が行われる。ＹＥＳの場合
は次のステップ107 に進む。また、ＮＯの場合は、ステ
ップ110 に進む。 7) ステップ107 において、圧力スイッチ信号Ｓ₆ がＯ
Ｎ状態において、フラグ _SONＦを１にするプロセス処理
が行われる（なお、ＯＦＦ状態＝０）。 8) ステップ108 において、真空値データＰｄ（デジタ
ル検知信号Ｓ₂ の最大値）＞故障予知判定真空度Ｐｈの
デシジョン処理が行われる。ＮＯの場合、すなわち、真
空値データＰｄは異常なしと判断されリターンに進む。
ＹＥＳの場合は次のステップ109 に進む。 9) ステップ109 において、圧力スイッチ信号Ｓ₆ のＯ
Ｎ状態で、真空値データＰｄが故障予知判定真空度Ｐｈ
を越えた場合に、フラグ_ECＦを１にするプロセス処理が
行われてリターンに進む。 10) ステップ110 において、前記ステップ106 がＮＯの
場合にフラグ _SONＦが１か否かのデシジョン処理が行わ
れる。ＮＯの場合はリターンに進み、ＹＥＳの場合は次
のステップ111 に進む。 11) ステップ111 において、フラグ_ECＦが１か否かのデ
シジョン処理が行われる。ＹＥＳの場合はステップ115
に進み、ＮＯの場合は次のステップ112 に進む。 12) ステップ112 において、異常カウントインクリメン
ト（６回）のプロセス処理が行われる。 13) ステップ113 において、異常カウントインクリメン
ト値（６回）と設定カウント値（６回) とが比較され、
一致するＹＥＳにおいては次のステップ114 に進む。Ｎ
Ｏの場合はステップ116 に進む。 14) ステップ114 において、異常カウントインクリメン
ト（６回）が設定カウント値（６回）であるとして、故
障予知信号Ｓ₄ の送出のプロセス処理が行われて、次な
る判定を開始すべくリターンに進む。 15) ステップ115 において、前記ステップ106 がＹＥＳ
の場合、すなわち、圧力スイッチ信号Ｓ₆ のＯＮ状態に
おいて、真空値データＰｄが故障予知判定真空度Ｐｈを
越える場合があり、正常とされて異常カウントをクリア
するプロセス処理が行われる。 16) ステップ116 においてフラグ_ECＦを０にするプロセ
ス処理が行われて次のステップ117 に進む。 17) ステップ117 においてフラグ _SONＦを０にするプロ
セス処理が行われて次なる再度の判定を開始すべくリタ
ーンに進む。

【００２５】このようにして、ワークＷの搬送の反復作
業等に伴う最大圧力値の経時的な低下が生じる際、故障
予知判定真空度Ｐｈに対する異常カウントが予め設定さ
れた回数と一致するとき、故障予知信号Ｓ₄ を送出し
て、事前に、例えば、フィルタ部５８のフィルタの目詰
まり、エゼクタの性能低下等の交換時期に係る有効な報
知が行われるとともに、故障予知判定真空度Ｐｈ、応差
ＰＨ₁ 等の圧力値の設定が的確、容易並びに現在の圧力
値とともに明確な表示が行われる。

【００２６】なお、当該実施例では故障予知判定真空度
Ｐｈへの到達不能回数ｎ（異常カウント）と予め設定さ
れた回数Ｎ（設定カウント）は６回の連続とし、故障予
知信号Ｓ₄ の送出、すなわち、正常な搬送作業等が不能
となる圧力値に至る故障予知信号Ｓ₄ を送出して事前判
断に係る報知を行うものである。

【００２７】このような判定基準は搬送手段の構成、動
作状態により変更されるものであり、従って、より有効
な経験的な値、例えば、１回の真空値データＰｄが故障
予知判定真空度Ｐｈへ到達不能の場合、さらに所定の回
数において真空値データＰｄが故障予知判定真空度Ｐｈ
へ到達しない割合が所定値を越えた場合、また所定時間
内で真空値データＰｄが故障予知判定真空度Ｐｈに達成
しない割合が所定値を越えた場合等が判定基準となる。
この場合、前記判定基準に基づいたプログラムを遂行し
て前記実施例と同様に故障予知信号Ｓ₄ を送出すれば良
い。

【００２８】図４はエゼクタを組み込んだ図３の真空制
御装置50に対する別の実施例であり、エゼクタ54に代替
して真空ポンプ（図示せず）をポート66に接続するよう
に構成している。このため、ポペット弁53の形状は略同
じであるが、該ポペット弁53をコイルスプリング80によ
って復帰動作させる。残余の構成は第３図に示す真空制
御装置50と同じであるので、その詳細な説明を省略す
る。なお、その作用効果は実質的に第３図の真空制御装
置と同じである。また、図３並びに図４に示す真空制御
装置は複数個連設してマニホールド化することもでき
る。例えば、特開昭63−154900号の図５に開示される構
成の如く組み込めばよい。さらにまた、弁とセンサコン
トロール部位（ここでは、参照符号68ａ、70ａ、74) を
一体化させて電磁弁への制御、吸着確認、故障予知、弁
のＯＮ／ＯＦＦ制御を行わせてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の真空制御
装置によれば、ワークの搬送の反復作業等に伴って最大
圧力値が経時的に低下し、予め設定された圧力値（故障
予知判定圧力値）へ到達不能が生じた際に、予め設定さ
れた値との所定の一致において故障予知信号を送出し
て、有効な事前判断に係る報知が行われるとともに、故
障予知判定圧力値、応差等の圧力値の設定がセットスイ
ッチ、リセットスイッチを介して的確、容易に行われ、
さらに現在の圧力値とともにデジタル表示部に前記故障
予知判定圧力値、応差等の圧力値の明確な表示が行われ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧力情報処理装置に係る実施例の全体
を示す構成図である。

【図２】本発明に係る真空制御装置の斜視説明図であ
る。

【図３】本発明に係る真空制御装置において、エゼクタ
を組み込んだ構成の一部縦断説明図である。

【図４】本発明に係る真空制御装置において、真空ポン
プを接続する構成の一部縦断説明図である。

【図５】図１乃至図４に示される実施例の動作説明に供
される図である。

【図６】図１乃至図４に示される実施例のコントローラ
のプログラムに係るフローチャートである。

【図７】図１乃至図４に示される実施例のコントローラ
のプログラムに係るフローチャートである。

【図８】従来の技術の動作説明に供される図である。

【符号の説明】

16…半導体圧力センサ 22…Ａ／Ｄ変換器 30…コントローラ 38…ＬＣＤ 32…ＥＥ（Ｅ²)ＰＲＯＭ ＰＨ₁ …応差 Ｓ₂ …デジタル検知信号 Ｓ₄ …故障予知信号 Ｓ₆ …圧力スイッチ信号 Ｓ_W1〜Ｓ_W4…スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永井 茂和 埼玉県草加市稲荷６−19−１ エスエム シー株式会社 草加工場内 (72)発明者 伊藤 吉治 埼玉県草加市稲荷６−19−１ エスエム シー株式会社 草加工場内 (56)参考文献 特開 昭61−246648（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−174810（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−14205（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空供給機構と、前記真空供給機構から導出される 真空圧力を検出し、デ
   ジタル的に表示する検出部と、 前記検出部によって検出された真空圧力値と予め設定さ
   れた故障予知のための故障予知判定圧力値とを比較し、
   前記真空圧力値が前記故障予知判定圧力値に到達しない
   ときに異常と判断して異常信号を送出する判定手段と、 前記異常信号が発生する毎にカウントし且つ予め設定さ
   れたカウント数と一致したときにのみ故障予知信号を出
   力する故障予知信号送出手段と、 少なくとも前記異常であると判定するための異常判定圧
   力値、故障予知のための前記故障予知判定圧力値をデジ
   タル的に表示するための表示手段と、 少なくとも前記異常判定圧力値、故障予知判定圧力値を
   設定するための圧力設定手段と、を有す ることを特徴とする故障予知機能を備えた真空制
   御装置。