JP6987502B2 - 真空発生器を備える真空システムの制御方法、真空システムのためのコントローラ、及び真空システム - Google Patents

Description

本開示は、吸着カップまたは同様のデバイスに適用可能な負圧を発生させるために圧縮空気によって駆動される真空発生器を備える真空システムを制御する方法および該システム用のコントローラに関する。

本発明は、概して材料搬送システムに関し、より具体的には、真空発生器および吸着カップを備える真空システムの運転を介して対象物に係合させられ、かつそれらに実質的に密着させられる材料搬送システムの吸着カップのための真空発生器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等の対象物に係合するように移動させられ、その対象物を吊り上げて所望の場所に移動するように適合される吸着カップ等を含む材料搬送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させることができ、所望の場所に輸送されるときに対象物が吸着カップに対して保持されるように、対象物と吸着カップとの間に真空を作り出すために真空発生器を起動させることができる。

吸着カップ（複数可）で発生する真空は、真空システム内の真空発生器によって提供され、それによって圧縮空気が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部の大気と接続する通気口を通して消失することができ、真空がシステム内およびカップ内で十分な量まで消失すると、吸着カップが対象物から解放され得る。

従来技術のデバイスは、例えば、輸送または吊上げの目的に使用される負圧を発生させるための真空エジェクタポンプが開示されている欧州特許第１０６４４６４号明細書、および材料搬送システムのための自動解放真空デバイスが開示されている米国特許第７９５０４２２号明細書から既知である。

輸送のために現在使用されている真空システムは、多くの利点を有するものの、システムおよび／または真空カップ（複数可）に通気するための時間が長すぎると見なされる場合もある。

本発明の目的は、使用者にとってより扱いやすいこと、またより短い停止時間を有することによって、上述の欠点を排除するかまたは少なくとも軽減する、改善された真空システムを実現することである。

工業生産ラインにおけるサイクル時間を短縮するために、吸着カップ（複数可）から対象物を能動的に解放するための構成を有する真空発生器を提供することが知られている。既知の解決法は、例えば制御弁を介して、典型的には、吸着カップ（複数可）または供給ラインを大気圧と接続するために通気することである。

従来技術のデバイスは、例えば、高圧空気によって駆動され、吸着カップ内に保持された対象物を能動的に解放するために配置された手段を有する真空発生器が開示されている欧州特許第Ｂ１−２２６３０１１号明細書から既知である。

現在使用されているシステムは、使用されているデバイスの多くの利点を有するが、吸着カップ（複数可）に通気するための時間が長すぎると見なされる場合もある。また、真空システムは大気をシステム内に進入させないため、時には吸着カップが表面に張り付くという問題もあり、少なくとも十分に速くない。

欧州特許第１０６４４６４号明細書 米国特許第７９５０４２２号明細書 欧州特許第Ｂ１−２２６３０１１号明細書

本発明の目的は、上述の欠点を排除するかまたは少なくとも軽減する真空エジェクタデバイス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。

前述の目的は、独立請求項の態様および実施形態に従う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る。

一態様によれば、対象物の輸送のための真空システムにおいて真空発生器を制御するための方法が提供される。真空システムは、第１のオン／オフ弁を介して圧縮空気流によって駆動される真空発生器を備える。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器は、圧縮空気流によって真空グリッパ手段に真空を供給するために、真空システムに含まれる真空グリッパ手段と流れ接続するように配置される。真空システムは、真空システムに圧縮空気を供給するように配置される第２の弁と、真空チャンバ内のシステム圧力を監視するための圧力センサと、真空システムコントローラとを備える。オン／オフ弁が真空発生器に空気を流入させておらず、コントローラが非真空発生状態を示す場合、また圧力平衡からシステム圧力の負の時間導関数への変動が検出された場合、第２の弁が作動し、補償のために一定量の圧縮空気を真空システムに流入させて圧力平衡を再確立する。

別の態様によれば、対象物の輸送のための真空システムにおいて真空発生器を制御するためのコントローラが提供される。真空システムは、第１のオン／オフ弁を介して圧縮空気流によって駆動される真空発生器を備える。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器は、圧縮空気流によって真空グリッパ手段に真空を供給するために、真空システムに含まれる真空グリッパ手段と流れ接続するように配置され、真空システムは、真空システムに圧縮空気を供給するように配置される第２の弁と、真空チャンバ内のシステム圧力を監視するための圧力センサと、真空システムコントローラとを備える。コントローラは、第１のオン／オフ弁、第２の弁、および圧力センサと通信するように配置され、オン／オフ弁が真空発生器に空気を流入させておらず、コントローラが非真空発生状態を示す場合、また圧力平衡からシステム圧力の負の時間導関数への変動が検出された場合、コントローラは、第２の弁を作動させるように配置され、補償のために一定量の圧縮空気を真空チャンバに流入させて圧力平衡を再確立する。

別の態様によれば、対象物の輸送のための真空システムが提供される。真空システムは、第１のオン／オフ弁を介して圧縮空気流によって駆動される真空発生器を備え、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器は、圧縮空気流によって真空グリッパ手段に真空を供給するために、真空システムに含まれる真空グリッパ手段と流れ接続するように配置され、真空システムは、真空システムに圧縮空気を供給するように配置される第２の弁と、真空チャンバ内のシステム圧力を監視するための圧力センサと、真空システムコントローラとを備える。コントローラは、第１のオン／オフ弁、第２の弁、および圧力センサと通信するように配置され、オン／オフ弁が真空発生器に空気を流入させておらず、コントローラが非真空発生状態を示す場合、また圧力平衡からシステム圧力の負の時間導関数への変動が検出された場合、コントローラは、第２の弁を作動させるように配置され、補償のために一定量の圧縮空気を真空チャンバに流入させて圧力平衡を再確立する。

本発明は、目的に従って、真空システムは大気がシステム内に進入することを許容しないため、吸着カップが表面に張り付くというエジェクタ駆動型真空システムの問題を解決する。コントローラは、そのような事象を自律的に検出し、自発的に解消されない場合は、システム内の大気との平衡を補償および維持するために圧縮空気を真空システム内に注入する。

本発明は、種々の態様および実施形態に従って、限定されないが、吸着カップの付いたグリッパと、真空エジェクタの電源を切ったまたはアイドリングモードのときに、大気が真空システム内に進入するのを阻止するための逆止弁を有する、省エネ装備の人間工学的吊上げデバイスの用途において頻繁に遭遇する問題を解決する。これは、グリッパが標的である対象物上に位置付けられたときに、たとえ真空エジェクタが調整される前、または操作モードになる前であっても、グリッパが標的である表面または別の表面を保持できるためである。

本発明のさらに別の目的は、真空グリッパ手段において真空を遮断するために、空気に関する様々な要求に適合させることができる解放機能を備える真空発生器を提供することである。

本発明の実施形態が概略的に示される添付の図面を参照して、以下に本発明をより詳細に説明する。

真空発生器を備える真空システム１０における真空発生器のための制御ユニットの実装の概略図である。

対象物の輸送のための真空システム１０における本発明の実装の概要について、最初に図１を参照する。

次に、図１を参照して本発明の一実施形態を説明するが、真空システムの上記説明に対応する実施形態の詳細は、図１で以前に使用された対応する参照番号によって示される。

真空システム１０は、第１のオン／オフ弁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を備え、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は、真空発生器３への圧縮空気流によって真空グリッパ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つ以上の真空グリッパ６と流れ接続するように配置される。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配置される第２の弁２を備える。図１において、ラインＰ_空気源は、圧縮空気の供給源である空気源から第１の弁１を介して真空発生器３までの圧縮空気流の方向を表している。空気の供給源である空気源は、真空発生器３、換言すると第１の弁１に圧縮空気を供給する場合と、システム１０内、典型的には真空チャンバ１１内に圧縮空気を入れるための第２の弁２に圧縮空気を供給する場合の両方で典型的には同じであるが、図に示されるように、異なる供給接続部１ａおよび１ｂを介している。

圧力センサ４は、システム圧力Ｐを監視するために、真空チャンバ１１の内部もしくは上に提供されるか、またはその中心に位置する。真空システム１０は、「コントローラ」とも称される真空システムコントローラ５をさらに備える。一例として、限定されるものではないが、弁１および２は、直接的に操作されるソレノイド弁であってもよいか、または真空発生器および／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式弁を起動させるためのパイロット弁として動作してもよい。

典型的には、コントローラ５は、第１のオン／オフ弁１、第２の弁２、および圧力センサ４と通信するように配置される。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ならびに制御弁１および２だけではなく、システム圧力センサ４（時には圧力ゲージとも称される）と一体化されてもよく、後者は、真空システム内、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５は、真空発生器３だけではなく、真空システムの他の部品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コンポーネントによって定義および／または操作されてもよい。

オン／オフ弁１が真空発生器３に空気を流入させておらず、コントローラ５が、例えば、第１の弁１、または真空発生器自体からの信号によって、非真空発生状態を示す場合、また圧力平衡からシステム圧力Ｐの負の時間導関数への変動が検出された場合、例えば、真空グリッパ６でまたは真空チャンバ１１内で真空が検出された場合、コントローラ５は、第２の弁２を作動させるように配置され、補償のために一定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し、負圧は存在しないが、意図した通りに大気圧が存在するようにする。

このようにして、一態様による本発明は、真空グリッパ６によって保持された対象物の能動的な解放のために、真空グリッパ６に迅速な空気の供給を提供することを目標とする。本明細書において、「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手段も含む。

従来技術と比較した場合の他の利点は、無駄がないことおよび／または使用しやすいことである。典型的には、限定されるものではないが、１つのシステム圧力センサ４のみが使用されるため、追加のセンサおよび外部機能は必要ない。各真空グリッパ６、例えば、吸着カップ上にセンサは必要ではなく、前述のように、中央に位置するかまたは集中型のセンサが１つ必要なだけである。

一実施形態によれば、真空チャンバ１１に入れられる圧縮空気の量は、真空チャンバ１１内に入れられた前回の解放サイクル期間の空気量に基づいて決定される。種々の実施形態によるコントローラおよび本発明の制御方法は、前回の運転サイクルに基づいて、真空チャンバ１１または真空システム１０に入れられる圧縮空気の量に適応する。コントローラ５または本発明の方法は、使用のために手動による介入および設定を必要としない。これは、大気との適切な通気を確実にするために、操作者による集中的な手作業を頻繁に必要とするか、または操作者が不必要に長い期間を有する制御パラメータを設定する必要がある従来技術のデバイスと比較すると利点である。また、各サイクルの成功が評価され、性能を向上させるために自動的に使用されるため、手動設定および較正は必要ではない。

この実施形態による利点は、本方法およびコントローラ５は、継続的に適応しているため、用途における実際の要求によって決定された場合のみ、必要な限り頻繁にかつ長く作動されるということである。

しかしながら、代替の実施形態によれば、また付加的に、操作者が、用途または使用における個々の要求により合致するように制御パラメータを手動でも調節できるよう、コントローラ５を適合させることができる。

また、真空発生に関する入力信号に基づいて、コントローラ５または本発明の制御方法を排他的にまたは従属的に無効にすることも可能であり得る。

システム圧力Ｐは、継続的にまたは定期的に監視されてもよく、変動は自律的に検出され得る。

一実施形態によれば、前回の各解放サイクルが分析され、そのパラメータが自律的に再評価される。

図１に概略的に示される真空発生器３は、典型的にはエジェクタとして実現される。真空グリッパ手段６は、真空発生器３から一般的に供給される吸着カップとしてまたは一連の吸着カップとして実現されてもよい。

図１は、本発明を例示する目的で、真空システムの概略的な配置図を示しているに過ぎず、当業者には既知であるように、実際の真空システムは、真空システムを所望の機能に適合させるために、追加のバルブ、センサ、および流れ接続部を備えることができることに留意されたい。

本発明は、上に提供された教示から当業者に理解され得る本発明の上記および他の変更例を包含する添付の特許請求の範囲において定義される。

一例として、この例においてコントローラ５を定義および／または操作するコンポーネントは、１つ以上の汎用または専用コンピュータデバイス上で実行される専用ソフトウェア（またはファームウェア）によって実装され得る。そのようなコンピュータデバイスは、１つ以上の処理装置、例えば、ＣＰＵ（「中央処理装置」）、ＤＳＰ（「デジタルシグナルプロセッサ」）、ＡＳＩＣ（「特定用途向け集積回路」）、離散アナログおよび／もしくはデジタルコンポーネント、または他のいくつかのプログラム可能論理デバイス、例えばＦＰＧＡ（「フィールドプログラマブルゲートアレイ」）等を含んでもよい。この文脈において、コントローラ５の各「コンポーネント」は、アルゴリズムの概念的な等価物を指すことを理解されたい：コンポーネントと特定のハードウェアまたはソフトウェアルーティンとの間に必ずしも一体一対応が存在するわけではない。１つのソフトウェアが、場合によっては異なるコンポーネントを備えることもある。例えば、処理装置は、ある命令を実行しているときにはあるコンポーネントとして機能し得るが、別の命令を実行しているときには別のコンポーネントとして機能する。また、ある場合には、１つのコンポーネントは、１つの命令によって実装され得るが、他の場合には、複数の命令によって実装され得る。コンピュータデバイスは、システムメモリ、およびシステムメモリを含む種々のシステムコンポーネントを処理装置に連結するシステムバスをさらに含んでもよい。システムバスは、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺機器用バス、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、数種類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、揮発性および／または非揮発性メモリ、例えば、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、およびフラッシュメモリ等の形態のコンピュータ記憶媒体を含んでもよい。専用ソフトウェアは、システムメモリ内に格納されてもよいか、またはコンピュータデバイスに含まれるかまたは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／非揮発性のコンピュータ記憶媒体上に、例えば、磁気媒体、光学媒体、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等に格納されてもよい。コンピュータデバイスは、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、ワイヤレスインターフェース、ネットワークアダプタ等の１つ以上の通信インターフェースを含んでもよい。１つ以上のＩ／Ｏデバイスが、例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン、表示部、プリンタ、ディスクドライブ等を含む通信インターフェースを介して、コンピュータデバイスに接続されてもよい。専用ソフトウェアは、記憶媒体、読み取り専用メモリ、または電気搬送波信号を含む任意の好適なコンピュータ可読媒体上でコンピュータデバイスに提供されてもよい。

典型的には、コントローラおよび方法を操作するための全ての機能は、１つの小型パッケージに含まれる。

Claims (12)

1. 対象物の輸送のための真空システムにおいて真空発生器を制御するための方法であって、
   前記真空システムは、第１のオン／オフ弁を介して圧縮空気流によって駆動される前記真空発生器を備え、
   前記真空システムの一部である真空チャンバを介して、前記真空発生器は、前記圧縮空気流によって真空グリッパ手段に真空を供給するために、前記真空システムに含まれる前記真空グリッパ手段と流れ接続するように配置され、
   前記真空システムは、前記真空システムに圧縮空気を供給するように配置される第２の弁と、前記真空チャンバ内のシステム圧力を監視するための圧力センサと、真空システムコントローラと、を備え、
   前記第１のオン／オフ弁が前記真空発生器に空気を流入させておらず、前記真空システムコントローラが非真空発生状態を示す場合であり、大気との圧力平衡から前記システム圧力の負の時間導関数への変動が検出された場合に、前記第２の弁が作動し、補償のために一定量の圧縮空気を前記真空システムに流入させて前記大気との圧力平衡を再確立することを特徴とする、方法。
2. システム圧力は、継続的に監視され、変動が自律的に検出される、請求項１に記載の方法。
3. システム圧力は、定期的に監視され、変動が自律的に検出される、請求項１に記載の方法。
4. 前記真空チャンバに入れられる前記圧縮空気の量は、前記真空チャンバ内に入れられた前回の解放サイクル期間の空気量に基づいて決定される、請求項１または２に記載の方法。
5. 対象物の輸送のための真空システムにおいて真空発生器を制御するための真空システムコントローラであって、
   前記真空システムは、第１のオン／オフ弁を介して圧縮空気流によって駆動される前記真空発生器を備え、
   前記真空システムの一部である真空チャンバを介して、前記真空発生器は、前記圧縮空気流によって真空グリッパ手段に真空を供給するために、前記真空システムに含まれる前記真空グリッパ手段と流れ接続するように配置され、
   前記真空システムは、前記真空システムに圧縮空気を供給するように配置される第２の弁と、前記真空チャンバ内のシステム圧力を監視するための圧力センサと、真空システムコントローラと、を備え、
   前記真空システムコントローラは、前記第１のオン／オフ弁、前記第２の弁、および前記圧力センサと通信するように配置され、
   前記第１のオン／オフ弁が前記真空発生器に空気を流入させておらず、前記真空システムコントローラが非真空発生状態を示す場合であり、大気との圧力平衡から前記システム圧力の負の時間導関数への変動が検出された場合に、前記真空システムコントローラは、前記第２の弁を作動させるように配置され、補償のために一定量の圧縮空気を前記真空チャンバに流入させて前記大気との圧力平衡を再確立することを特徴とする、真空システムコントローラ。
6. 前記真空システムコントローラは、システム圧力を継続的に監視し、変動を自律的に検出するように配置される、請求項５に記載の真空システムコントローラ。
7. 前記真空システムコントローラは、システム圧力を定期的に監視し、変動を自律的に検出するように配置される、請求項５に記載の真空システムコントローラ。
8. 前記真空システムコントローラは、前記真空チャンバに入れられた前回の解放サイクル期間の空気量に基づいて、前記真空チャンバに入れられる圧縮空気の量を決定するように配置される、請求項５に記載の真空システムコントローラ。
9. 対象物の輸送のための真空システムであって、
   前記真空システムは、第１のオン／オフ弁を介して圧縮空気流によって駆動される真空発生器を備え、
   前記真空システムの一部である真空チャンバを介して、前記真空発生器は、前記圧縮空気流によって真空グリッパ手段に真空を供給するために、前記真空システムに含まれる前記真空グリッパ手段と流れ接続するように配置され、
   前記真空システムは、前記真空システムに圧縮空気を供給するように配置される第２の弁と、前記真空チャンバ内のシステム圧力を監視するための圧力センサと、真空システムコントローラと、を備え、
   前記真空システムコントローラは、前記第１のオン／オフ弁、前記第２の弁、および前記圧力センサと通信するように配置され、
   前記第１のオン／オフ弁が前記真空発生器に空気を流入させておらず、前記真空システムコントローラが非真空発生状態を示す場合であり、大気との圧力平衡から前記システム圧力の負の時間導関数への変動が検出された場合に、前記真空システムコントローラは、前記第２の弁を作動させるように配置され、補償のために一定量の圧縮空気を前記真空チャンバに流入させて前記大気との圧力平衡を再確立することを特徴とする、真空システム。
10. 前記真空システムコントローラは、システム圧力を継続的に監視し、変動を自律的に検出するように配置される、請求項９に記載の真空システム。
11. 前記真空システムコントローラは、システム圧力を定期的に監視し、変動を自律的に検出するように配置される、請求項９に記載の真空システム。
12. 前記真空システムコントローラは、前記真空チャンバに入れられた前回の解放サイクル期間の空気量に基づいて、前記真空チャンバに入れられる圧縮空気の量を決定するように配置される、請求項９に記載の真空システム。
    

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