JP5493933B2 - Vacuum pressure control device and vacuum pressure control method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば部品を吸着する吸着ヘッドに負圧を与えるのに用いられる真空圧制御装置及び該真空圧制御装置を用いた真空圧制御方法に関する。 The present invention relates to a vacuum pressure control device used to apply a negative pressure to, for example, a suction head that sucks parts, and a vacuum pressure control method using the vacuum pressure control device.
従来、電子部品などの様々な部品や部材を吸着保持したりする用途に真空吸引装置が用いられている。特に、吸引されるワークが小型であったり、損傷を受けやすい構造の場合には、真空吸引装置により発生される吸着圧力すなわち負圧を高精度に制御することが求められている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vacuum suction device has been used for applications in which various parts and members such as electronic parts are sucked and held. In particular, when the workpiece to be sucked is small or easily damaged, it is required to control the suction pressure generated by the vacuum suction device, that is, the negative pressure with high accuracy.
例えば、下記の特許文献1には、図5に示す真空チャック装置が従来技術として開示されている。図5に示すように、真空チャック装置101は、真空源102を有する。真空源102に流路103を介して吸着用パッド104が接続されている。吸着用パッド104に、吸引孔104aが形成されている。吸引孔104aが、流路103に接続されている。吸引孔104aの流路103が接続されている側とは反対側において、ワークWが吸着用パッド104により吸着される。流路103に、圧力センサである真空センサ105が接続されている。真空センサ105で測定された負圧の値に応じて、真空源102による真空度すなわち負圧の大きさを調整している。
For example,
他方、特許文献1には、図6に示す真空チャック装置111も開示されている。真空チャック装置111では、流路103の負圧を検出するための真空センサ105が設けられている。加えて、流量センサ112が流路103に設けられている。また、異なる負圧を発生させるために、第1,第2の圧力ゲージ113,114が流路103の途中において並列に接続されている。第1の圧力ゲージ113と第2の圧力ゲージ114とを切り換えるために、電磁弁115が設けられている。真空チャック装置111では、制御装置116が、真空センサ105、流量センサ112及び電磁弁115及び真空源102に接続されている。
On the other hand,
ここでは、真空センサ105より検出される負圧が所定のしきい値を超え、かつ流量センサ112により検出された気体流量が所定のしきい値流量を下回るときに、負圧を低めるように制御装置116により制御が行われている。すなわち、ワークWの破壊や損傷を招かない適度の負圧が与えられるように、制御装置116により負圧の大きさが制御されている。
Here, when the negative pressure detected by the
特許文献1の真空チャック装置101では、真空センサ105で検出された負圧が目標とする負圧となるように、真空源102から供給される負圧を制御していた。しかしながら、特許文献1では詳細には記載されていないが、真空源102で発生される真空圧は必ずしも安定しないという問題があった。一般に、負圧を発生させるには、真空ポンプなどの真空吸引装置の後段に空気等の気体を導入して所定の負圧とする負圧発生装置が接続されている。ところが、環境変化や、空気を導入するための絞り弁などの性能が不十分であるため、負圧発生装置への気体供給量を高精度に制御することは困難であった。
In the
なお、図6に示した真空チャック装置111では、真空源102から供給される負圧を制御するに際し、真空センサ105だけでなく流量センサ112も用いられている。もっとも、流量センサ112は、前述したように、吸着用パッド104に供給される負圧が大きくならないように、すなわち負圧の大きさが一定度以下となるように制御を行うために設けられているものである。従って、真空チャック装置111においても、負圧を発生させる真空源102から供給される負圧を安定にすることはできなかった。
In the
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、負圧発生装置により発生される負圧を目標とする負圧に高精度に制御することを可能とする真空圧制御装置及び真空圧制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned disadvantages of the prior art and to control the negative pressure generated by the negative pressure generator to a target negative pressure with high accuracy and a vacuum pressure. It is to provide a control method.
本発明に係る真空圧制御装置は、負圧を発生させる負圧発生装置と、前記負圧発生装置で発生される負圧を変化させるために、該負圧発生装置に気体を供給するように負圧発生装置に接続されている気体供給源とを備える。また、上記負圧発生装置と気体供給源との間には、流量コントローラが接続されている。流量コントローラは、負圧発生装置に供給される気体の流量を変化させる。また、本発明に係る真空圧制御装置は、負圧発生装置で発生された負圧を測定するように設けられた圧力センサと、負圧発生装置に現に供給される気体流量Fを検出するように設けられた流量センサとを備える。さらに、第1及び第2の制御装置が備えられている。上記第1の制御装置は、前記圧力センサにより検出された圧力値Pと、目標負圧P0とを対比し、異なる場合には、予め求められた負圧と上記気体流量との関係とに基づき目標負圧P0に応じた目標気体流量F0を演算する。また、上記第2の制御装置は、上記流量センサにより検出されている、現に負圧発生装置に供給される気体流量Fと、前記目標気体流量F0とを対比し、F=F 0 となるように流量コントローラで設定される気体流量を変化させる。 The vacuum pressure control device according to the present invention is configured to supply a gas to the negative pressure generating device and the negative pressure generating device to change the negative pressure generated by the negative pressure generating device. A gas supply source connected to the negative pressure generator. A flow controller is connected between the negative pressure generator and the gas supply source. The flow rate controller changes the flow rate of the gas supplied to the negative pressure generator. The vacuum pressure control device according to the present invention detects a pressure sensor provided to measure the negative pressure generated by the negative pressure generator and a gas flow rate F actually supplied to the negative pressure generator. The flow rate sensor provided in the. Further, first and second control devices are provided. The first control device includes a pressure value P detected by the pressure sensor, and comparing the target negative pressure P 0, if different, to the relationship between the negative pressure and the gas flow rate obtained in advance Based on the target negative pressure P 0 , the target gas flow rate F 0 is calculated. The second control device compares the target gas flow rate F 0 with the gas flow rate F detected by the flow rate sensor and actually supplied to the negative pressure generator, and F = F 0. As described above, the gas flow rate set by the flow rate controller is changed.
本発明に係る真空圧制御装置のある特定の局面では、上記流量センサが上記流量コントローラと一体化されている。従って、流量コントローラにより設定される気体流量をより高精度に制御することができる。また、部品点数の低減を図ることができる。 In a specific aspect of the vacuum pressure control device according to the present invention, the flow rate sensor is integrated with the flow rate controller. Therefore, the gas flow rate set by the flow rate controller can be controlled with higher accuracy. In addition, the number of parts can be reduced.
本発明に係る真空圧制御方法は、負圧発生装置で発生される負圧を制御するための真空圧制御方法であって、負圧発生装置で発生された負圧を検出するステップと、検出された前記負圧の圧力値Pと、予め記憶されている目標負圧P0の値とを対比し、検出された圧力値Pと、目標負圧P0とが異なる場合に、予め求められた負圧と負圧発生装置に接続されている流量コントローラによる供給気体流量との関係とに基づき目標気体流量F0を演算するステップと、前記目標気体流量F0となるように流量コントローラによる気体流量を設定するステップと、前記負圧発生装置に現に供給されている気体流量Fを検出するステップと、前記目標気体流量F0と、前記流量センサにより検出された現に供給される気体流量Fとを対比し、F=F0となるように流量コントローラによる気体流量を変更するステップとを備える。 A vacuum pressure control method according to the present invention is a vacuum pressure control method for controlling a negative pressure generated by a negative pressure generating device, the step of detecting the negative pressure generated by the negative pressure generating device, and a detection the pressure value P of the negative pressure which is, compared to the value of the target negative pressure P 0 which is stored in advance, and the detected pressure value P, if the target negative pressure P 0 are different, previously determined Calculating the target gas flow rate F 0 based on the relationship between the negative pressure and the supply gas flow rate by the flow rate controller connected to the negative pressure generator, and the gas by the flow rate controller so as to be the target gas flow rate F 0. A step of setting a flow rate, a step of detecting a gas flow rate F currently supplied to the negative pressure generator, the target gas flow rate F 0, and a gas flow rate F actually supplied detected by the flow rate sensor, And F = As becomes 0 and a step of changing the gas flow rate by the flow controller.
本発明に係る真空圧制御装置及び真空圧制御方法によれば、前記圧力センサで検出されており、かつ負圧発生装置で発生されている圧力値だけでなく、負圧発生装置に現に供給されている気体流量Fに基づき、負圧発生装置に供給されるべき気体流量が制御されるため、負圧発生装置において発生される負圧の値すなわち真空度の大きさを高精度に制御することができる。従って、負圧発生装置に接続される吸着用パッドなどの負圧を利用した装置に、目標とする大きさの負圧を確実に与えることができる。 According to the vacuum pressure control device and the vacuum pressure control method of the present invention, not only the pressure value detected by the pressure sensor and generated by the negative pressure generator, but also supplied to the negative pressure generator. Since the gas flow rate to be supplied to the negative pressure generator is controlled based on the gas flow rate F, the value of the negative pressure generated in the negative pressure generator, that is, the degree of vacuum is controlled with high accuracy. Can do. Therefore, a target negative pressure can be reliably applied to a device using negative pressure such as a suction pad connected to the negative pressure generator.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る真空圧制御装置の概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vacuum pressure control apparatus according to an embodiment of the present invention.
真空圧制御装置1は、負圧発生装置2を有する。負圧発生装置2は、流路6を介して気体供給源8に接続されている。気体供給源8は、コンプレッサなどの圧縮空気を供給する適宜の圧縮気体供給装置により構成される。また、流路6の途中には、流量コントローラ9が接続されている。流量コントローラ9は、気体供給源8から供給される圧縮空気の流量を変化させる。
The vacuum
負圧発生装置2の構造を、図2の概略構成図を参照して説明する。負圧発生装置2は、圧縮空気を利用して負圧を発生させるエジェクタ方式の負圧発生装置である。図2に示すように、負圧発生装置2は、圧縮空気が供給される供給口2aを有する。供給口2aが、図1に示した流路6に接続されている。負圧発生装置2内には、ノズル3が設けられている。ノズル3が、供給口2aに接続されている。従って、先端の径が小さくされているノズル3に、上記圧縮空気が供給される。ノズル3の先端は、負圧発生装置2内に設けられた拡散室2dに位置している。ノズル3で絞られた圧縮空気流が拡散室2dに放出され、拡散室2dで膨張する。拡散室2dには、流路2e及びディフューザ2fが接続されている。ディフューザ2fは、ノズル3の前方に位置しており、排気口2cに接続されている。他方、流路2eは先端が拡散室2dに接続されており、他端がポート2bに接続されている。ポート2bには、図1の流路7が接続されている。
The structure of the
拡散室で膨張した圧縮空気が高速でディフューザ2fに流入する。この高速の空気流により、拡散室2dの圧力が低下し、負圧が発生する。この負圧が、流路7に与えられる。すなわち、流路7が、負圧に維持される。
The compressed air expanded in the diffusion chamber flows into the diffuser 2f at a high speed. Due to this high-speed air flow, the pressure in the diffusion chamber 2d is reduced and negative pressure is generated. This negative pressure is applied to the
図1に戻り、流路6の途中には、流量コントローラ9が設けられている。流量コントローラ9は、例えば絞り弁などの適宜の気体流量可変装置により形成することができる。流量コントローラ9により、気体供給源8から供給される気体の流路6への流量を調節することができる。それによって、負圧発生装置2に供給される圧縮空気などの気体流量を変化させることができる。上記気体流量を変化させることにより、負圧発生装置2で発生される負圧の値を調整することができる。
Returning to FIG. 1, a
他方、本実施形態では、負圧発生装置2で発生される負圧を検出するために、より具体的には、流路7における圧力を検出するために、圧力センサ10が設けられている。圧力センサ10は、例えば差圧式などの適宜の圧力検出装置により構成することができる。
On the other hand, in the present embodiment, in order to detect the negative pressure generated by the
また、負圧発生装置2に供給される上記気体流量を検出するために、流量センサ11が設けられている。流量センサ11は、流路6を流れる気体の流量すなわち負圧発生装置2に供給される気体流量を検出する。流量センサ11は、例えば、熱線式などの適宜の気体流量検出装置により構成することができる。
In addition, a
真空圧制御装置1は、第1の制御装置13と、第2の制御装置14とを有する。第1の制御装置13は、圧力センサ10に接続されている。第1の制御装置13に、圧力センサ10で検出された圧力値が与えられる。
The vacuum
また、第1の制御装置13においては、予め負圧発生装置2で発生させる目標負圧Pが、外部入力手段(図示せず)から入力され、記憶されている。また、第1の制御装置13には、予め設定されている負圧発生装置2における発生された負圧と、負圧発生装置2に供給される気体流量との関係式が記憶されている。第1の制御装置13は、圧力センサ10で検出された圧力値が目標負圧と異なっているときには、上記関係式に基づき、目標とする負圧に応じた目標気体流量Fを演算する。
In the
第2の制御装置14は、第1の制御装置13に接続されている。第1の制御装置13で演算された上記目標気体流量Fが第2の制御装置14に与えられる。
The
また、第2の制御装置14には、流量センサ11が接続されている。流量センサ11で測定された気体流量、すなわち負圧発生装置2に現に供給されている気体流量Fが第2の制御装置14に与えられる。
The
第2の制御装置14は、流量コントローラ9に接続されている。第2の制御装置14は、流量コントローラ9で設定される気体流量を制御する。好ましくは、図3の実線Aで示すように、流量センサ11は、流量コントローラ9と一体化されている。
The
流量センサ11が流量コントローラ9に一体化されている構造では、流量コントローラ9により設定されている現に送り出されている気体流量を高精度に検出、制御することができる。加えて、部品点数を低減することができる。もっとも、流量センサ11が流量コントローラ9と一体化されている必要は必ずしもない。すなわち、負圧発生装置2に現に供給される気体流量を測定し得る限り、流量センサ11は、流量コントローラ9と別体で構成されていてもよい。
In the structure in which the
また、上記流量センサ11及び流量コントローラ9と、第2の制御装置14とが一体化されていてもよい。
Further, the
なお、本実施形態の真空圧制御装置1は、流路7に接続された吸着用パッド15に負圧を与え、Wを吸着保持するために用いられる。吸着用パッド15については、従来の真空吸引によりワークWを吸着し得る適宜の構造を用いることができる。
Note that the vacuum
次に、本発明の一実施形態に係る真空圧制御方法を図4のフローチャートを参照して説明する。 Next, a vacuum pressure control method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、初期状態から、気体供給源8から気体を供給し、負圧発生装置2で負圧を発生させる。この発生された負圧を、ステップS51において、圧力センサ10により検出する。圧力センサ10で検出された圧力値が、第1の制御装置13に与えられる。圧力値を予め入力されていた目標負圧と比較する。ステップS52において、第1の制御装置は、測定された圧力値が目標負圧P0と対比し、等しいか否かを判断する。圧力値Pが目標負圧P0と等しい場合には、制御を終了する。
First, gas is supplied from the
PがP0と異なる場合には、ステップS53において、上記関係式に基づき、目標負圧となる目標気体流量F0を演算する。 If P is different from P 0 , in step S53, a target gas flow rate F 0 that is a target negative pressure is calculated based on the above relational expression.
次に、ステップS54において、第1の制御装置13において演算された目標気体流量F0が第2の制御装置14に与えられ、第2の制御装置14は、目標気体流量F0となるように流量コントローラ9を制御する。すなわち、流量コントローラ9における流量を目標気体流量F0となるように変化させる。
Next, in step S54, the target gas flow rate F 0 which is calculated in the
さらに、ステップS55において、流量センサ11において、負圧発生装置2に現に供給されている気体流量Fが検出される。
In step S55, the
ステップS56において、第2の制御装置14は、流量センサ11から与えられた現に供給されている気体の気体流量Fと、上記目標気体流量F0とを比較する。そして、F=F0である場合には、目標気体流量F0が実現されているため、制御を終了する。この場合には、目標気体流量F0が実現されているので、負圧発生装置において目標負圧P0が確実に設定され、流路7の負圧、ひいては流路7に接続されている吸着用パッド15における吸着力を目標とする圧力とすることができる。従って、ワークWを吸着用パッド15により確実に吸着し、保持することができる。
In step S56, the
他方、ステップS56において、FがF0と等しくない場合には、ステップS57において、第2の制御装置14は、気体流量を変更する。この気体流量の変更は、FがF0となるように流量コントローラ9において気体流量が変更される。しかる後、ステップS51に戻り、再度ステップS53、S54、S55及びS56の各工程が繰り返される。従って、本実施形態の真空圧制御方法によれば、負圧発生装置2に供給される気体流量を、確実に目標気体流量F0とすることができる。よって、負圧発生装置2で発生される負圧を確実に目標負圧P0とすることができる。
On the other hand, in step S56, if F is not equal to F 0, in step S57, the
従来の真空チャック装置101,111では、本発明の真空圧制御装置における負圧発生装置2までの部分に相当する真空源102自体の発生負圧については何ら検討されていなかった。前述したように、実際には、発生される負圧は、環境変化や負圧発生装置に用いられている絞り源などの性能により影響を受けるため、ばらつきがちであった。従って、従来の真空チャック装置101,111では、最終的な吸着パッドに与えられる負圧を一定にすることが困難であった。
In the conventional
これに対して、本実施形態の真空圧制御装置1及び真空圧制御方法によれば、負圧発生装置2で設定される負圧を確実に目標とする圧力値とすることができる。よって、環境の変化に係わらず、また流量コントローラ9や負圧発生装置2を構成する部材の性能ばらつきの如何に係わらず、吸着用パッド15に目標とする負圧を確実に与えることができる。
On the other hand, according to the vacuum
1…真空圧制御装置
2…負圧発生装置
2a…供給口
2b…ポート
2c…排気口
2d…拡散室
2e…流路
2f…ディフューザ
3…ノズル
6…流路
7…流路
8…気体供給源
9…流量コントローラ
10…圧力センサ
11…流量センサ
13…第1の制御装置
14…第2の制御装置
15…吸着用パッド
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記負圧発生装置で発生された負圧を変化させるために、前記負圧発生装置に気体を供給するように該負圧発生装置に接続されている気体供給源と、
前記負圧発生装置と前記気体供給源との間に接続されており、前記負圧発生装置に供給される気体の流量を変化させる流量コントローラと、
前記負圧発生装置で発生された負圧を測定するように設けられた圧力センサと、
前記負圧発生装置に現に供給される気体の流量を検出するように設けられた流量センサと、
前記圧力センサにより検出された圧力値Pと、予め記憶されている目標負圧P0の値とを比較し、検出された圧力値Pが目標負圧P0と異なる場合に、予め求められた負圧と気体流量との関係とに基づき、目標負圧P0に応じた目標気体流量F0を演算する第1の制御装置と、
前記流量センサにより検出された現に前記負圧発生装置に供給されている気体流量Fと、前記第1の制御装置により求められ目標気体流量F0とを対比し、F0がFと異なっている場合に、前記流量コントローラにより設定される気体流量をF=F 0 となるように変更する第2の制御装置とを備える、真空圧制御装置。 A negative pressure generator for generating negative pressure;
A gas supply source connected to the negative pressure generator so as to supply gas to the negative pressure generator in order to change the negative pressure generated by the negative pressure generator;
A flow rate controller that is connected between the negative pressure generator and the gas supply source, and that changes a flow rate of gas supplied to the negative pressure generator;
A pressure sensor provided to measure the negative pressure generated by the negative pressure generator;
A flow sensor provided to detect the flow rate of the gas actually supplied to the negative pressure generator;
The pressure value P detected by the pressure sensor is compared with the value of the target negative pressure P 0 stored in advance. When the detected pressure value P is different from the target negative pressure P 0 , it is obtained in advance. A first controller that calculates a target gas flow rate F 0 corresponding to the target negative pressure P 0 based on the relationship between the negative pressure and the gas flow rate;
The gas flow F currently detected by the flow sensor and supplied to the negative pressure generator is compared with the target gas flow F 0 obtained by the first controller, and F 0 is different from F. A vacuum pressure control device comprising: a second control device that changes the gas flow rate set by the flow rate controller to F = F 0 .
負圧発生装置で発生された負圧を検出するステップと、
検出された前記負圧の圧力値Pと、予め記憶されている目標負圧P0の値とを対比し、検出された圧力値Pと、目標負圧P0とが異なる場合に、予め求められた負圧と負圧発生装置に接続されている流量コントローラによる供給気体流量との関係とに基づき目標気体流量F0を演算するステップと、
前記目標気体流量F0となるように流量コントローラによる気体流量を設定するステップと、
前記負圧発生装置に現に供給されている気体流量Fを検出するステップと、
前記目標気体流量F0と、前記流量センサにより検出された現に供給される気体流量Fとを対比し、F=F0となるように流量コントローラによる気体流量を変更するステップとを備える、真空圧制御方法。 A vacuum pressure control method for controlling the negative pressure generated by the negative pressure generator,
Detecting a negative pressure generated by the negative pressure generator;
The detected pressure value P of the negative pressure is compared with the previously stored target negative pressure P 0 value. If the detected pressure value P and the target negative pressure P 0 are different, it is obtained in advance. Calculating a target gas flow rate F 0 based on the relationship between the negative pressure and the supply gas flow rate by the flow rate controller connected to the negative pressure generator;
Setting a gas flow rate by a flow rate controller to be the target gas flow rate F 0 ;
Detecting a gas flow rate F currently supplied to the negative pressure generator;
A step of comparing the target gas flow rate F 0 with the gas flow rate F that is actually supplied detected by the flow rate sensor, and changing the gas flow rate by the flow rate controller so that F = F 0. Control method.
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