吸着装置および吸着方法
【課題】吸着パッドに生じた摩耗や位置ずれを自動的に検知する吸着装置を提供する。
【解決手段】吸着パッド１０の基準位置Ｌ０における吸着力Ｆ１を吸着センサ３０が測定し、測定された吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより小さいと判定部４２が判定した場合には、駆動部２０が吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に所定の変位量を変位させ、変位した位置（変位位置ＬＤ）における吸着パッド１０の吸着力Ｆ２を吸着センサ３０が測定するとともに、吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより大きいと判定部４２が判定した場合の変位量ΔＬを取得する機能を有する制御部４０を備える吸着装置１００。
【解決手段】吸着パッド１０の基準位置Ｌ０における吸着力Ｆ１を吸着センサ３０が測定し、測定された吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより小さいと判定部４２が判定した場合には、駆動部２０が吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に所定の変位量を変位させ、変位した位置（変位位置ＬＤ）における吸着パッド１０の吸着力Ｆ２を吸着センサ３０が測定するとともに、吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより大きいと判定部４２が判定した場合の変位量ΔＬを取得する機能を有する制御部４０を備える吸着装置１００。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着装置および吸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの搬送には、吸着パッドを先端に取り付けたロボットアーム等が広く用いられている。吸着パッドは、その内部を真空吸引することにより、ワークの被吸着面に対する吸着力を得る部材である。
ワークを所定位置に的確に搬送するためには、ワークと吸着パッドとを正確に位置合わせする必要がある。
ここで、ワークと吸着パッドとを位置合わせする技術に関しては種々の発明が提案されている。例えば、下記特許文献１には、吸着パッドに孔を空け、目視によりワークと吸着パッドとの水平方向の位置ずれを確認できるようにした吸着装置が記載されている。また、下記特許文献２には、光センサとワークの中心表示とを用いて、吸着パッドの水平方向の吸着位置を自動で補正する吸着装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】実開平６−７５６２９号公報
【特許文献２】特開平９−２２５８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、吸着パッドには長期間の使用により、摩耗や基準位置からの位置ずれが生じる。吸着パッドに摩耗や位置ずれが生じると、ワークに対する吸着力が低下して吸着ミスの発生が問題となる。吸着パッドによる吸着ミスが発生すると、事後保全による稼動ロスが生じてコスト増を招く。
これに対し、上記特許文献１、２に記載の発明は、光学的な手段によって吸着パッドとワークとの水平方向の位置ずれを検知するものであり、ワークに特別な形状やマーキングを要するため汎用性に乏しい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の吸着装置は、ワークを真空吸着する吸着パッドと、
前記吸着パッドを、前記ワークに対する昇降方向、または前記昇降方向に対する交差方向に駆動する駆動手段と、
前記吸着パッドの吸着力を測定する測定手段と、
測定された前記吸着力と、予め定められた閾値との大小を判定する判定手段と、
前記吸着パッドの基準位置における前記吸着力を前記測定手段が測定し、測定された前記吸着力が前記閾値より小さいと前記判定手段が判定した場合には、前記駆動手段が前記吸着パッドを前記昇降方向または前記交差方向に所定の変位量を一回または複数回変位させ、変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を前記測定手段が測定するとともに、該吸着力が前記閾値より大きいと前記判定手段が判定した場合の前記変位量を取得する機能を有する制御手段と、
を備える。
【０００６】
また本発明の吸着方法は、ワークを真空吸着する吸着パッドの吸着力を基準位置にて測定する第一測定工程と、
測定された前記吸着力が、予め定められた閾値より小さい場合に、前記吸着パッドを前記ワークに対する昇降方向、または前記昇降方向に対する交差方向に所定の変位量を変位させる第一変位工程と、
変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を測定する第二測定工程と、
該吸着力が前記閾値より大きい場合の前記変位量を取得する変位情報取得工程と、
を含む。
【０００７】
上記発明では、吸着パッドの吸着力が予め定められた閾値より小さいと判定された場合に、吸着パッドをワークに対する昇降方向または交差方向に変位させて吸着力を測定しなおし、閾値より大きな吸着力が得られる吸着パッドの位置を取得する。これにより、昇降方向への変位により吸着力が閾値を越えた場合には、吸着パッドが摩耗しているか、または昇降方向に吸着パッドの位置ずれが生じていたことが検知される。また、交差方向への変位により吸着力が向上した場合には、吸着パッドが当該方向に位置ずれを生じていたことが検知される。
【０００８】
なお、上記発明において、吸着パッドがワークを真空吸着するとは、吸着パッドの内部を吸着装置の設置雰囲気よりも負圧に吸引してワークを吸着することを意味する。
また、ワークに対する昇降方向とは、吸着パッドにより吸着されるワークの被吸着面に対する面直方向の上下を意味し、必ずしも重力方向の上下を意味するものではない。
【０００９】
また、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【００１０】
また、本発明による吸着方法を説明するにあたり、複数の工程を順番に記載することがあるが、明示の場合を除き、その記載の順番は工程を実行する順番を必ずしも限定するものではない。また、複数の工程は、明示の場合を除き、個々に相違するタイミングで実行されることに限定されず、ある工程の実行中に他の工程が発生すること、ある工程の実行タイミングと他の工程の実行タイミングとの一部ないし全部が重複していること、等でもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吸着パッドに生じた摩耗や位置ずれを検知して、ワークに対する吸着力の低下による吸着ミスが生じることを防止することのできる汎用的な吸着装置および吸着方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
＜吸着装置＞
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる吸着装置１００の一例を示す模式図である。同図で、一点鎖線は信号線を示している。
【００１４】
はじめに、本実施形態の吸着装置１００の概要について説明する。
本実施形態の吸着装置１００は、ワーク１２０を真空吸着する吸着パッド１０と、吸着パッド１０をワーク１２０に対する昇降方向（図１における上下方向）または昇降方向に対する交差方向（同図における左右方向および紙面前後方向）に駆動する駆動部２０と、吸着パッド１０の吸着力を測定する測定部（吸着センサ３０）と、測定された吸着力と予め定められた閾値ＴＨとの大小を判定する判定部４２と、を備えている。
そして、吸着装置１００は、吸着パッド１０の基準位置Ｌ０における吸着力Ｆ１を吸着センサ３０が測定し、測定された吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより小さいと判定部４２が判定した場合には、駆動部２０が吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に所定の変位量を一回または複数回変位させ、変位した位置（変位位置ＬＤ）における吸着パッド１０の吸着力Ｆ２を吸着センサ３０が測定するとともに、吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより大きいと判定部４２が判定した場合の変位量ΔＬを取得する機能を有する制御部４０をさらに備えている。
【００１５】
次に、本実施形態の吸着装置１００について詳細に説明する。
吸着装置１００は、搬送用ロボット（図示せず）のアーム部２６に組み込んで用いられる機構である。
ワーク１２０としては、半導体装置をはじめとする各種製品や、部品または部材等を対象とすることができる。
【００１６】
本実施形態では、ワーク１２０は送り台１３０の上面に載置され、吸着装置１００に対して連続的に送られる。吸着装置１００は、かかるワーク１２０を個別に吸着保持して所定位置に搬送する。ワーク１２０の上面には、所定面積に亘る平坦な被吸着面１２２が形成されている。被吸着面１２２は、吸着パッド１０の吸着面１１を包含し、その周囲に所定幅の位置ばらつきを許容する吸着許容領域を備えている。
一方、本実施形態の吸着装置１００の下端には、吸着パッド１０が、−Ｚ方向に向かって開口して設けられている。
【００１７】
図１に示すように、送り台１３０の上面をＸ−Ｙ平面とし、これに対する垂直方向をＺ方向とする。以下、便宜上、Ｘ−Ｙ方向を水平方向といい、Ｚ方向を昇降方向という。
原点Ｏは、ワーク１２０に対する吸着保持動作を開始する際の吸着パッド１０のゼロ点位置（０，０，０）であり、より具体的には、吸着パッド１０の下端面（吸着面１１）の中心位置である。
ワーク１２０は、位置（ワーク位置ＬＷ）にセットされて吸着パッド１０により吸着保持される。原点Ｏとワーク位置ＬＷとの相対位置（δＸ，δＹ，δＺ）は既知である。
基準位置Ｌ０は、吸着パッド１０の摩耗や位置ずれを検知するために吸着パッド１０の吸着力Ｆ１を測定する位置であり、原点Ｏからの相対位置（δＸ０，δＹ０，δＺ０）は既知である。ここで、基準位置Ｌ０は、原点Ｏまたはワーク位置ＬＷと一致していてもよく、またはこれらと相違する位置に設けてもよい。本実施形態の場合、原点Ｏと基準位置Ｌ０との相対位置関係は既知である。
【００１８】
吸着パッド１０をＸ，Ｙ，Ｚ方向の各軸に駆動する駆動部２０には、信号線を介して制御部４０が接続されている。制御部４０は吸着装置１００の全体を制御するコンピュータであり、内部に半導体メモリーなどの記憶部６０を備えている。具体的には、制御部４０は、吸着センサ３０から出力された測定信号ＳＧのデータ処理、駆動部２０による吸着パッド１０の駆動方向および駆動量の制御、吸着パッド１０の吸着力が不十分であると判定部４２に判定された場合の報知部５０の出力制御などを行う。
判定部４２は、閾値ＴＨが記憶された記憶部６０にアクセスして吸着パッド１０の吸着力と閾値ＴＨとの大小を判定するコンピュータである。
本実施形態の場合、制御部４０と判定部４２とは共通のコンピュータにより実現されている。ただし、本発明はこれに限られず、制御部４０と判定部４２とは互いに異なるコンピュータにより構成してもよい。
【００１９】
記憶部６０には、吸着パッド１０の原点Ｏを示す位置情報が、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向成分として記憶されており、駆動部２０を駆動して吸着パッド１０をゼロ点位置にセットすることができる。
また、記憶部６０には、基準位置Ｌ０およびワーク位置ＬＷ示す位置情報が、原点Ｏからの相対位置として、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向成分ごとにそれぞれ記憶されている。
そして、吸着装置１００は、原点Ｏにセットされた吸着パッド１０をワーク位置ＬＷまで（δＸ，δＹ，δＺ）だけ平行移動することにより、吸着パッド１０にてワーク１２０を適切に吸着することができる。
【００２０】
すなわち、本実施形態の吸着装置１００は、記憶部６０において、ワーク１２０の位置（ワーク位置ＬＷ）を示すティーチング値ＶＴを記憶している。ティーチング値ＶＴは、既知の点からワーク１２０の被吸着面１２２までの相対位置を示すデータである。既知の点としては、吸着パッド１０のゼロ点位置または基準位置Ｌ０を例示することができる。そして、本実施形態の場合、ティーチング値ＶＴは、原点Ｏとワーク１２０との相対位置（δＸ，δＹ，δＺ）として記憶部６０に記憶されている。
【００２１】
また、本実施形態の吸着装置１００は、吸着パッド１０よりも大きな被吸着面１１２を有し、ワーク１２０に対して既知の相対位置に固定して設けられた位置確認治具１１０を備えている。位置確認治具１１０の被吸着面１１２は、摩耗および位置ずれのない状態における吸着パッド１０の基準位置Ｌ０に配置されている。また、被吸着面１１２は、吸着パッド１０の吸着面１１を包含する形状であって、ワーク１２０の吸着許容領域と同一またはこれよりも小さい形状をなしている。
【００２２】
本実施形態の場合、原点Ｏとワーク１２０の相対位置（ワーク位置ＬＷ）と、原点Ｏと基準位置Ｌ０の相対位置が記憶部６０に記憶されているため、ワーク位置ＬＷと基準位置Ｌ０とは既知の相対位置にある。
そして、原点Ｏにセットされた吸着パッド１０を基準位置Ｌ０まで（δＸ０，δＹ０，δＺ０）だけ平行移動することにより、吸着パッド１０の吸着面１１を位置確認治具１１０の被吸着面１１２に対して適切な吸着位置にセットすることができる。また、基準位置Ｌ０にある吸着パッド１０を（δＸ−δＸ０，δＹ−δＹ０，δＺ−δＺ０）だけ平行移動しても、これをワーク位置ＬＷに案内することができる。
【００２３】
記憶部６０に基準位置Ｌ０を記憶するに際しては、初期調整した吸着装置１００において、新品の吸着パッド１０を原点Ｏにセットし、目視確認のもと吸着面１１を位置確認治具１１０の被吸着面１１２まで移動させる。このときの吸着パッド１０の変位量を各軸方向ごとに記憶部６０に記憶することにより、以降、制御部４０は吸着パッド１０をゼロ点位置から基準位置Ｌ０まで案内することができる。
【００２４】
吸着パッド１０には吸着ノズル３３の先端が連通して設けられている。吸着ノズル３３の基端には、継手３２を介して、可撓性のエアチューブ３１の先端が接続されている。
一方、エアチューブ３１の基端には吸引装置３４が接続されている。吸引装置３４は、エアチューブ３１および吸着パッド１０の内部を負圧に吸引する。
エアチューブ３１には、継手３２と吸引装置３４との間に測定部としての吸着センサ３０が設けられている。本実施形態では、吸着センサ３０として、エアチューブ３１の内圧を測定する空気用圧力センサを用いる。
【００２５】
吸着センサ３０からの測定信号ＳＧは、信号線を通じて制御部４０に入力される。
そして、吸着センサ３０で測定されたエアチューブ３１の内圧が所定値以下の場合、吸着パッド１０における空気漏れが実質的にゼロであって、吸着パッド１０によるワーク１２０の吸着力が十分に高いことが判定される。一方、吸着センサ３０で測定されたエアチューブ３１の内圧が所定値以上の場合、吸着パッド１０において有意な空気漏れが生じており、吸着パッド１０によるワーク１２０の吸着力が不十分であることが判定される。
【００２６】
吸着パッド１０を駆動する駆動部２０は、モータ２１、プーリ２２，２４、ベルト２３およびボールねじ２５と、吸着装置１００の全体をＸ−Ｙ方向に駆動するアーム部２６とを含んで構成されている。
そして、モータ２１の回転力がプーリ２２、ベルト２３およびプーリ２４を介してボールねじ２５に伝えられると、ボールねじ２５は図示のように±Ｚ方向に進退する。
ボールねじ２５の下端と吸着ノズル３３の上端とは、カップリング２８およびバネ２９により連結されている。
【００２７】
ここで、吸着パッド１０の下端面（吸着面１１）の中心を示すゼロ点位置は、吸着装置１００の長期間の使用等により微小に変動する。具体的な要因としては、吸着パッド１０の摩耗による吸着面１１の＋Ｚ方向への上昇や、アーム部２６の任意方向への位置ずれや塑性変形などが挙げられる。そして、吸着パッド１０の吸着面１１に摩耗が生じたり、吸着パッド１０に位置ずれが生じたりした場合、吸着パッド１０の吸着面１１の中心位置（原点Ｏ）が移動する。
これに対し、吸着装置１００の基準位置Ｌ０に配置された位置確認治具１１０や、送り台１３０で送られるワーク１２０の位置に関しては、経時的な変位が無視できる。位置確認治具１１０は吸着装置１００に固定設置されているため変位せず、ワーク１２０は送り台１３０に対して光学的その他の方法により高精度で位置合わせされるためである。
【００２８】
図２は、吸着パッド１０が摩耗して、その吸着面１１が＋Ｚ方向に上昇した状態を示す模式図である。具体的には、吸着パッド１０の吸着面１１が＋Ｚ方向にΔＺだけ上昇することにより、吸着パッド１０のゼロ点位置が原点Ｏ１（０，０，ΔＺ）に変位している。
これにより、吸着パッド１０の基準位置Ｌ０は、位置（δＸ０，δＹ０，δＺ０＋ΔＺ）に変位する。
すなわち、吸着パッド１０の吸着面１１が摩耗している場合、基準位置Ｌ０と位置確認治具１１０の被吸着面１１２との間には、昇降方向にΔＺだけ空隙が生じることとなる。
また、吸着パッド１０をゼロ点位置（原点Ｏ１）から（δＸ，δＹ，δＺ）だけ平行移動させると、吸着面１１はワーク位置ＬＷよりも＋ΔＺの位置（δＸ，δＹ，δＺ＋ΔＺ）に至ることとなる。
したがって、吸着面１１が摩耗した吸着パッド１０においては、被吸着面１１２，１２２との空隙より雰囲気空気がリークし、十分な吸着力を得ることができなくなる。
【００２９】
図３は、吸着パッド１０が水平方向に（＋ΔＸ，＋ΔＹ）だけ位置ずれをした状態を示す模式図である。具体的には、吸着パッド１０のゼロ点位置が原点Ｏ２（ΔＸ，ΔＹ，０）に変位している。
これにより、吸着パッド１０の基準位置Ｌ０は、位置（δＸ０＋ΔＸ，δＹ０＋ΔＹ，δＺ０）に変位する。
すなわち、吸着面１１に位置ずれが生じている場合、基準位置Ｌ０と位置確認治具１１０の被吸着面１１２との間には、水平方向に（ΔＸ，ΔＹ）だけ空隙が生じることとなる。
また、吸着パッド１０をゼロ点位置（原点Ｏ２）から（δＸ，δＹ，δＺ）だけ平行移動させると、吸着面１１はワーク位置ＬＷよりも（＋ΔＸ，＋ΔＹ）の位置（δＸ＋ΔＸ，δＹ＋ΔＹ，δＺ）に至ることとなる。
したがって、位置ずれが生じた吸着パッド１０においても、被吸着面１１２，１２２との空隙より雰囲気空気がリークし、十分な吸着力を得ることができなくなる。
【００３０】
そこで、本実施形態の吸着装置１００においては、測定部（吸着センサ３０）が、基準位置Ｌ０および吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に所定の変位量ΔＬを変位させた変位位置ＬＤにおいて、被吸着面１１２に対する吸着パッド１０の吸着力Ｆ１，Ｆ２を測定する。
【００３１】
より具体的には、吸着装置１００は、基準位置Ｌ０における吸着パッド１０の吸着力Ｆ１を測定し、これが所定の閾値ＴＨより小さい場合は吸着パッド１０に摩耗または位置ずれが生じていることを検知する。閾値ＴＨとしては、摩耗のない吸着パッド１０により得られる吸着力よりも低い値を設定する。ただし、閾値ＴＨは、ワーク１２０を吸着保持するのに足りる吸着パッド１０の吸着力であり、ワーク１２０の自重よりも大きな値とする。
【００３２】
本発明において、測定された吸着力Ｆ１と、予め定められた閾値ＴＨとが有効数字の範囲で一致した場合の判定は任意である。吸着力Ｆ１が閾値ＴＨよりも小さいと判定された場合と同様に、吸着パッド１０に摩耗または位置ずれが生じていると判定してもよい。または、吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより大きいと判定された場合と同様に、吸着パッド１０に摩耗または位置ずれが生じていないと判定してもよい。
【００３３】
つぎに、吸着装置１００は駆動部２０を駆動して、吸着パッド１０をまず下降方向（−Ｚ方向）に所定量だけ変位させて吸着パッド１０の吸着力Ｆ２を測定する。
ここで、図２に示すように吸着パッド１０の吸着面１１にΔＺだけ摩耗が生じている場合、吸着パッド１０を下降方向にΔＺを変位させることにより、吸着パッド１０は位置確認治具１１０の被吸着面１１２に当接し、閾値ＴＨを超える吸着力Ｆ２が得られる。これにより、吸着装置１００は、基準位置Ｌ０から変位位置ＬＤまでの変位量ΔＬ＝ΔＺだけ吸着パッド１０に摩耗が生じていることを検出する。変位量ΔＬは、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向成分として検出される。
【００３４】
なお、吸着パッド１０の吸着面１１に摩耗が生じている場合のみならず、吸着パッド１０が＋Ｚ方向に位置ずれを生じている場合も同様である。かかる場合も、基準位置Ｌ０は（δＸ０，δＹ０，δＺ０＋ΔＺ）に変位しており、基準位置Ｌ０における吸着パッド１０の吸着力Ｆ１は閾値ＴＨより小さくなる。そして、吸着パッド１０を変位位置ＬＤまで下降方向にΔＺだけ変位させることで、吸着力Ｆ２は閾値ＴＨを超える。
したがって、吸着装置１００は、吸着面１１の摩耗と吸着パッド１０の＋Ｚ方向への位置ずれを区別なく扱うことができる。
【００３５】
一方、図３に示すように吸着パッド１０の吸着面１１に水平方向の位置ずれが生じている場合、吸着パッド１０を昇降方向に駆動しても吸着力Ｆ２が閾値ＴＨを超えることはない。
そこで、所定の変位量だけ吸着パッド１０を昇降駆動しても吸着パッド１０の吸着力Ｆ２が閾値ＴＨを超えない場合、吸着装置１００は吸着パッド１０を水平方向に移動させて吸着力の変化をモニタする。
【００３６】
すなわち、制御部４０は、昇降方向または交差方向に変位した吸着パッド１０による吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより小さいと判定部４２が判定した場合に、吸着パッド１０を駆動部２０により交差方向または昇降方向に変位させ、交差方向または昇降方向に変位した位置（変位位置ＬＥ）における吸着パッドの吸着力Ｆ３を測定部（吸着センサ３０）により測定するとともに、吸着力Ｆ３が閾値ＴＨより大きいと判定部４２が判定した場合の変位量ΔＬを取得する機能をさらに有している。
【００３７】
これにより、吸着装置１００は、吸着パッド１０の摩耗や位置ずれが、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のいずれの一方向または複合方向に生じたとしても、その方向および量を検出することができる。
【００３８】
ここで、基準位置Ｌ０において吸着パッド１０に変位量ΔＬの摩耗または位置ずれが検出されたならば、すなわち原点Ｏおよびワーク位置ＬＷにおいても、変位量ΔＬだけ吸着パッド１０には当該摩耗または位置ずれが生じることとなる。
そして、吸着装置１００は、変位量ΔＬに基づいてティーチング値ＶＴを更新する。
具体的には、吸着装置１００は、ティーチング値ＶＴから変位量ΔＬを減じた値を、新たなティーチング値ＶＴとして記憶部６０に記憶する。
そして、吸着装置１００は、ゼロ点位置（原点Ｏ，Ｏ１またはＯ２）にセットされた吸着パッド１０を駆動部２０により新たなティーチング値ＶＴだけ平行移動する。これにより、吸着パッド１０の変位量ΔＬが相殺されて、吸着パッド１０をワーク１２０の被吸着面１２２に適切にセットすることができる。
このとき、吸着パッド１０の平行移動に前後して吸引装置３４を動作させ、エアチューブ３１および吸着パッド１０の内部を負圧に吸引することにより、吸着パッド１０は閾値ＴＨよりも大きな吸着力にてワーク１２０を真空吸着する。
これにより、本実施形態の吸着装置１００によれば、閾値ＴＨを超える吸着力を安定して得ることができ、ワーク１２０の吸着ミスを生じることがない。
【００３９】
＜吸着方法＞
図４は、本実施形態にかかる吸着方法（以下、本方法という場合がある）を示すフローチャートである。同図を用いて本方法を説明する。
【００４０】
はじめに、本方法の概要について説明する。
本方法は、ワーク１２０を真空吸着する吸着パッド１０の吸着力Ｆ１を基準位置Ｌ０にて測定する第一測定工程（ステップＳ１０）と、測定された吸着力Ｆ１が、予め定められた閾値ＴＨより小さい場合に、吸着パッド１０をワーク１２０に対する昇降方向、または昇降方向に対する交差方向に所定の変位量を変位させる第一変位工程（ステップＳ１２）と、変位した位置（変位位置ＬＤ）における吸着パッド１０の吸着力Ｆ２を測定する第二測定工程（ステップＳ１４）と、吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより大きい場合の変位量ΔＬを取得する変位情報取得工程（ステップＳ１６）と、を含む。
【００４１】
次に、本方法についてより詳細に説明する。
本方法は、吸着パッド１０の吸着面１１に摩耗または位置ずれが生じているか否かが不明な吸着装置１００において、当該摩耗や位置ずれによる吸着パッド１０の変位量ΔＬを自動補正して吸着パッド１０をワーク位置ＬＷに案内するものである。
【００４２】
まず、基準位置Ｌ０にセットされた吸着パッド１０における吸着力Ｆ１を測定する。かかる測定は、吸着装置１００によるワーク１２０のハンドリング工程において所定の時間間隔でおこなうとよい。
具体的には、第一測定工程（ステップＳ１０）は、吸着パッド１０をゼロ点位置より（δＸ０，δＹ０，δＺ０）だけ変位させた基準位置Ｌ０にて、吸引装置３４を駆動してエアチューブ３１を真空吸引し、吸着センサ３０にてエアチューブ３１の内圧を測定しておこなう。制御部４０に入力された吸着センサ３０の測定結果が所定値以下である場合、判定部４２は吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより大きいと判定する（ステップＳ１１：Ｙ）。かかる場合、吸着パッド１０には摩耗および位置ずれが生じていないことが判定される。そして、吸着パッド１０は原点Ｏに戻されたのち、記憶部６０に格納されたティーチング値ＶＴに基づいてワーク１２０の吸着操作を行う（ステップＳ１８）。
【００４３】
吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより小さいと判定された場合（ステップＳ１１：Ｎ）、本方法では、駆動部２０のモータ２１を駆動して、吸着パッド１０をワーク１２０に対する下降方向（−Ｚ方向）に変位させる。変位の方法は種々をとりうるが、本実施形態では、微小量（ｄＺ）を変位させる（ステップＳ１２）。吸着パッド１０を変位させる微小量ｄＺは、モータ２１の分解能と等しくするとよい。そして、駆動部２０の昇降駆動量は制御部４０に入力されて積算される。
【００４４】
ここで、吸着装置１００においては、吸着パッド１０およびワーク１２０の保護のため、昇降方向には所定の最大昇降量が設定されて記憶部６０に記憶されている。そして、制御部４０は、第一変位工程（ステップＳ１２）における吸着パッド１０の降下量が、上記所定の最大昇降量を超えていないことを確認する（ステップＳ１３）。
吸着パッド１０の下降量が最大昇降量以下の場合（ステップＳ１３：Ｎ）、第二測定工程として、吸着センサ３０は吸着パッド１０における吸着力Ｆ２を測定する（ステップＳ１４）。
吸着力Ｆ２を示すデータは吸着センサ３０から制御部４０に入力され、閾値ＴＨとの大小が判定部４２により判定される（ステップＳ１５）。
そして、吸着力Ｆ２がなお閾値ＴＨ以下であると判定された場合（ステップＳ１５：Ｎ）、吸着装置１００は、再び駆動部２０を駆動して吸着パッド１０を下降させる（ステップＳ１２）とともに、上記処理を繰り返す。
【００４５】
一方、図２に示すように、吸着パッド１０が摩耗しているか、または＋Ｚ方向に位置ずれしている場合、吸着パッド１０をΔＺだけ下降させることで吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより大きいと判定される（ステップＳ１５：Ｙ）。すなわち、吸着装置１００において吸着パッド１０のゼロ点位置が原点Ｏから原点Ｏ１（０，０，ΔＺ）に変位していることが検知される。
かかる場合、吸着装置１００は、変位量ΔＬとして、上記ΔＺを取得して（ステップＳ１６）、これを記憶部６０に記憶する。
なお、本方法では、吸着パッド１０の各回の下降量は微小量ｄＺで一定とし、微小量ｄＺを積算することにより変位量ΔＬを取得しているが、本発明はこれに限られない。例えば、複数回に亘り第一変位工程（ステップＳ１２）を行う場合には、前回変位させた吸着パッド１０を一旦戻した後に、異なる下降量にて改めて吸着パッド１０を変位させてもよい。この場合、第二測定工程（ステップＳ１４）で閾値ＴＨよりも大きな吸着力Ｆ２が測定されたときには、直前の第一変位工程（ステップＳ１２）における下降量をもって上記ΔＺとする。
【００４６】
そして、吸着装置１００は、記憶部６０に記憶されているティーチング値ＶＴ（δＸ，δＹ，δＺ）よりΔＺを減じ、（δＸ，δＹ，δＺ−ΔＺ）を新たなティーチング値ＶＴとして記憶部６０を更新する（ステップＳ１７）。そして、吸着装置１００は、吸着パッド１０を原点Ｏ１（０，０，ΔＺ）に戻す。さらに、記憶部６０に格納された新たなティーチング値ＶＴ（δＸ，δＹ，δＺ−ΔＺ）に基づいて、吸着パッド１０をワーク位置ＬＷ（δＸ，δＹ，δＺ）に移動させてワーク１２０の吸着操作を行う（ステップＳ１８）。
【００４７】
本方法は、第一または第二測定工程（ステップＳ１０，Ｓ１４）で測定された吸着力Ｆ１またはＦ２がともに閾値ＴＨよりも小さい場合に、交差方向または昇降方向に吸着パッド１０を変位させる第二変位工程（ステップＳ２０）と、第二変位工程にて変位した位置（変位位置ＬＥ）における吸着パッド１０の吸着力Ｆ３を測定する第三測定工程（ステップＳ２２）と、をさらに含む。
【００４８】
本方法では、第一から第三測定工程（ステップＳ１０，Ｓ１４，Ｓ２２）にて、基準位置Ｌ０に配置された位置確認治具１１０に対する吸着パッド１０の吸着力Ｆ１〜Ｆ３を測定する。
【００４９】
すなわち、図３に示すように、吸着パッド１０に交差方向（水平方向）の位置ずれが生じている場合、これを−Ｚ方向に下降させて吸着面１１とワーク１２０の被吸着面１２２とを当接させても水平方向の空隙は解消されず、吸着パッド１０には空気漏れが発生する。
かかる場合、第二測定工程（ステップＳ１４）後の判定工程（ステップＳ１５）において吸着力Ｆ２が閾値ＴＨを超えることなく、吸着パッド１０の下降量が最大昇降量を超えることとなる（ステップＳ１３：Ｙ）。
吸着装置１００は、吸着パッド１０の昇降方向の位置を適宜戻した上で（ステップＳ１９）、アーム部２６を駆動して吸着パッド１０をＸ，Ｙ方向に水平移動する（ステップＳ２０）。
ここで、吸着装置１００においては、吸着パッド１０や駆動部２０が他の部材と干渉しないよう、水平方向に関しても、Ｘ，Ｙ方向ごとに所定の最大移動量が設定されて記憶部６０に記憶されている。
【００５０】
そして、アーム部２６を駆動して、吸着パッド１０をワーク１２０に対する水平方向に微小量（ｄＸ，ｄＹ）だけ変位させる（ステップＳ２０）。吸着パッド１０を変位させる微小量ｄＸ，ｄＹは、アーム部２６の駆動モータ（図示せず）の分解能と等しくするとよい。駆動部２０の水平移動量は制御部４０に入力されて、Ｘ，Ｙ方向ごとに積算される。
【００５１】
吸着装置１００は、水平移動量がＸ，Ｙ方向とも最大移動量を超えていないことを制御部４０で確認し（ステップＳ２１：Ｎ）、吸着センサ３０により吸着パッド１０の吸着力Ｆ３を測定する（ステップＳ２２）。
かかる吸着力Ｆ３が閾値ＴＨ１以下の場合（ステップＳ２３：Ｎ）は、再びアーム部２６を駆動して吸着パッド１０を水平移動させて（ステップＳ２０）、吸着力Ｆ３を測定する。
【００５２】
なお、吸着力Ｆ３との大小判定に用いる閾値ＴＨ１は、第一または第二測定工程（ステップＳ１０，Ｓ１４）で測定された吸着力Ｆ１またはＦ２との大小判定に用いた閾値ＴＨと相違してもよい。具体的には、閾値ＴＨ１を閾値ＴＨよりも小さい値に設定してもよい。
吸着パッド１０の水平移動（ステップＳ２０）は、吸着パッド１０と位置確認治具１１０との摩擦を考慮して、吸着面１１と被吸着面１２２とを僅かに離間して行うことが好ましい。かかる場合、第三測定工程（ステップＳ２２）で測定される吸着パッド１０の吸着力Ｆ３は、吸着パッド１０に位置ずれがない場合も閾値ＴＨ以下となる場合がある。したがって、かかる場合、吸着装置１００は、閾値ＴＨ１として適宜の値を記憶部６０に記憶しておき、ステップＳ２３においては、判定部４２は閾値ＴＨ１を呼び出して吸着力Ｆ３との大小判定を行う。
【００５３】
吸着力Ｆ３が閾値ＴＨ１よりも大きい場合（ステップＳ２３：Ｙ）、変位情報取得工程（ステップＳ１６）として、Ｘ，Ｙ方向の積算移動量（ΔＸ，ΔＹ）を変位量ΔＬとして取得し、これを記憶部６０に記憶する。
これにより、吸着装置１００では、吸着パッド１０のゼロ点位置が原点Ｏから原点Ｏ２（ΔＸ，ΔＹ，０）に変位していることが検知される。
【００５４】
そして、吸着装置１００は、記憶部６０に記憶されているティーチング値ＶＴ（δＸ，δＹ，δＺ）よりΔＸ，ΔＹを減じ、（δＸ−ΔＸ，δＹ−ΔＹ，δＺ）を新たなティーチング値ＶＴとして記憶部６０を更新する（ステップＳ１７）。そして、吸着装置１００は、吸着パッド１０を原点Ｏ２（ΔＸ，ΔＹ，０）に戻したのち、記憶部６０に格納された新たなティーチング値ＶＴ（δＸ−ΔＸ，δＹ−ΔＹ，δＺ）に基づいて、吸着パッド１０をワーク位置ＬＷ（δＸ，δＹ，δＺ）に移動させる。かかる位置にて、閾値ＴＨを超える吸着力にてワーク１２０の吸着操作を行う（ステップＳ１８）。
【００５５】
すなわち、本方法は、第二または第三測定工程（ステップＳ１４，Ｓ２２）にて測定された吸着力Ｆ２またはＦ３が閾値ＴＨ，ＴＨ１より大きい場合に、変位量ΔＬに基づいて、ワーク１２０の位置を示すティーチング値ＶＴを更新するティーチング工程（ステップＳ１７）と、更新されたティーチング値ＶＴに基づく吸着位置ＬＡ（＝ワーク位置ＬＷ）にて、吸着パッド１０によりワーク１２０を真空吸着する吸着工程（ステップＳ１８）と、を含んでいる。
【００５６】
ここで、吸着力Ｆ３が閾値ＴＨ１を超えることなく（ステップＳ２３：Ｎ）、吸着パッド１０の水平移動量が最大移動量を超えた場合（ステップＳ２１：Ｙ）、吸着パッド１０には許容値を超える位置ずれが生じているか、または吸着面１１の摩耗形状が平坦ではなく有意な空気漏れを生じるほど大きなガタガタの凹凸形状となっていることが検知される。
かかる場合、吸着装置１００は、保全者による搬送機構の位置ずれ確認・修正を行う必要があると判定する。
【００５７】
本方法では、第二または第三測定工程（ステップＳ１４，Ｓ２２）にて測定された吸着力Ｆ２またはＦ３が閾値ＴＨ，ＴＨ１より小さい場合に報知出力を行う報知工程を行う（ステップＳ２４）。
【００５８】
すなわち、本実施形態の吸着装置１００は、図１から図３に示すように、測定された吸着力Ｆ１からＦ３がいずれも閾値ＴＨ，ＴＨ１より小さいと判定部４２が判定した場合に報知出力を行う報知部５０を備えている。
【００５９】
報知部５０には、制御部４０に接続されたアラーム警報機を用いるほか、制御部４０の表示画面に報知出力をするためのプログラムによって構成することができる。
【００６０】
上記ステップＳ１０からＳ１７およびＳ１９からＳ２４までの各工程は、吸着パッド１０によるワーク１２０の吸着保持操作を多数回繰り返す中で、所定の回数または所定の時間ごとに間欠的に行うとよい。これにより、吸着装置１００は吸着パッド１０の摩耗や位置ずれの発生を迅速に検知し、ワーク１２０のティーチング値ＶＴを自動的に更新することで、吸着ミスによる不具合の発生を未然に防止することができる。
【００６１】
上記本実施形態の吸着装置１００の作用効果について説明する。
本実施形態の吸着装置１００は、吸着パッド１０の基準位置Ｌ０における吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより小さいと判定された場合に、吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に所定の変位量を変位させて吸着力Ｆ２を再度測定し、吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより大きくなる吸着パッド１０の位置を特定して変位量ΔＬを取得する。これにより、吸着パッド１０のゼロ点位置である原点Ｏが変位していることが検知されるため、ワーク１２０の吸着ミスが発生してから事後保全をすることがなく、吸着装置１００の稼動ロスを抑制することができる。
また、本実施形態の吸着装置１００では、吸着パッド１０やワーク１２０を光学的に観察して位置合わせをするのではなく、吸着パッド１０の吸着力の大小によって原点Ｏや基準位置Ｌ０の位置ずれを検知する方式である。このため、ワーク１２０には特別な形状やマーキングなどを要しない。すなわち、ワーク１２０によらず吸着保持操作が可能である意味で、吸着装置１００は汎用性が高い。
そして、本実施形態の吸着装置１００によれば、吸着面１１が昇降方向に変位したことが検知可能であるため、吸着面１１に摩耗や昇降方向への位置ずれが生じた場合もワークの吸着ミスを防止することができる。
【００６２】
そして、本実施形態の吸着装置１００は、かかる変位量ΔＬに基づいて、ワーク１２０の位置を示すティーチング値ＶＴを更新する。これにより、吸着パッド１０に摩耗または位置ずれが生じた場合であっても、かかる変位量ΔＬに基づいてティーチング値ＶＴが自動的に教示される。そして、吸着パッド１０の案内位置である吸着位置ＬＡをワーク１２０のワーク位置ＬＷに対して常に正確に一致させることができる。
【００６３】
本実施形態の吸着装置１００では、位置確認治具１１０がワーク１２０に対して既知の相対位置に固定して設けられている。そして、測定部（吸着センサ３０）が、基準位置Ｌ０および変位位置ＬＤにおいて、ワーク１２０の被吸着面１２２に対する吸着パッド１０の吸着力Ｆ１，Ｆ２を測定して閾値ＴＨとの大小判定を行う。これにより、吸着装置１００は、位置確認治具１１０を基準（不動点）として、吸着パッド１０の摩耗や位置ずれを検知することができる。また、吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に変位させて吸着力Ｆ１〜Ｆ３を測定するにあたり、ワーク１２０とは離間して設けられた位置確認治具１１０を用いることにより、ワーク１２０に不測の外力を与えることがない。
かかる意味で、位置確認治具１１０の被吸着面１１２は、ワーク１２０の被吸着面１２２よりも昇降方向の高位置に設けられていることが好ましい。これにより、吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に変位させる際に吸着パッド１０とワーク１２０とが干渉することがない。
【００６４】
なお、本発明は本実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。
例えば、本実施形態の吸着装置１００においては、ワーク１２０の吸着保持動作の開始点となる原点Ｏと、位置確認治具１１０が設けられた基準位置Ｌ０とを別々としているが、本発明はこれに限られない。位置確認治具１１０とワーク１２０との相対位置（δＸ−δＸ０，δＹ−δＹ０，δＺ−δＺ０）をティーチング値ＶＴとして記憶部６０に格納するとともに、位置確認治具１１０の被吸着面１１２を開始点（原点Ｏ）としてワーク１２０の吸着保持動作を行ってもよい。
【００６５】
また、本実施形態の吸着装置１００では、吸着パッド１０の吸着力を測定するための位置確認治具１１０を設けているが、本発明はこれに限られない。吸着パッド１０による吸着保持動作の最中に、ワーク１２０の被吸着面１２２に対する吸着パッド１０の吸着力を吸着センサ３０および制御部４０によって測定し、これが閾値ＴＨより大きいか否かを判定部４２により判定してもよい。すなわち、吸着パッド１０の吸着力を測定するための治具を別途設けることなく、吸着保持の対象であるワーク１２０自身を用いて、吸着パッド１０の摩耗や位置ずれを検知してもよい。
【００６６】
また、本実施形態の吸着装置１００では、吸着パッド１０の摩耗または位置ずれを示す変位量ΔＬに基づいてティーチング値ＶＴを更新しているが、本発明はこれに限られない。記憶部６０に記憶されたティーチング値ＶＴは不変とし、吸着パッド１０のゼロ点位置のずれを調整してもよい。具体的には、ゼロ点位置（原点Ｏ１，Ｏ２）にある吸着パッド１０を、変位情報取得工程（ステップＳ１６）で取得された変位量ΔＬの分だけ逆方向に移動させることにより、吸着パッド１０の原点調整が可能である。かかる位置（原点Ｏ）を、吸着パッド１０の原点位置として更新することにより、ティーチング値ＶＴを更新せずとも、原点Ｏを基準としてワーク位置ＬＷに正確に吸着パッド１０を案内することができる。
【００６７】
また、本実施形態の吸着装置１００では、第一変位工程（ステップＳ１２）の後に第二変位工程（ステップＳ２０）を行っているが、本発明はこれに限られない。すなわち、吸着パッド１０をまず水平移動させて吸着力を大小判定した後に、昇降移動させて吸着力を再測定してもよい。または、第一変位工程（ステップＳ１２）と第二変位工程（ステップＳ２０）を任意順に複数回繰り返して行ってもよい。
【００６８】
また、本実施形態においては、吸着パッド１０の吸着力を測定する測定部として、エアチューブ３１の内圧を測定する吸着センサ３０を用いているが、本発明はこれに限られない。例えば、位置確認治具１１０の下部に荷重センサを設置して位置確認治具１１０の自重をモニタすることにより、吸着パッド１０による吸着力を位置確認治具１１０の重力荷重に置換して測定してもよい。
または、吸着センサ３０に代えて流量計を用い、吸引装置３４の駆動時にエアチューブ３１の内部を流れる気流の流量がゼロに漸減していくか否かをもって吸着パッド１０に気流漏れが生じているか否かを判定してもよい。そして、位置確認治具１１０被吸着面１１２に対して吸着パッド１０による吸着開始から所定時間経過時のエアチューブ３１内の流量が所定の閾値以下である場合は、エアチューブ３１に空気漏れがなく、したがって吸着パッド１０に十分な吸着力が生じていることが検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる吸着装置の一例を示す模式図である。
【図２】吸着パッドが摩耗して、その吸着面が＋Ｚ方向に上昇した状態を示す模式図である。
【図３】吸着パッドが水平方向に（＋ΔＸ，＋ΔＹ）だけ位置ずれをした状態を示す模式図である。
【図４】本実施形態にかかる吸着方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 吸着パッド
１１ 吸着面
２０ 駆動部
２１ モータ
２２，２４ プーリ
２３ ベルト
２５ ボールねじ
２６ アーム部
２８ カップリング
２９ バネ
３０ 吸着センサ
３１ エアチューブ
３２ 継手
３３ 吸着ノズル
３４ 吸引装置
４０ 制御部
４２ 判定部
５０ 報知部
６０ 記憶部
１００ 吸着装置
１１０ 位置確認治具
１１２ 被吸着面
１２０ ワーク
１２２ 被吸着面
１３０ 送り台
ΔＬ 変位量
Ｆ１〜Ｆ３ 吸着力
Ｌ０ 基準位置
ＬＡ 吸着位置
ＬＤ，ＬＥ 変位位置
ＬＷ ワーク位置
Ｏ，Ｏ１，Ｏ２ 原点
ＴＨ，ＴＨ１ 閾値
ＶＴ ティーチング値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着装置および吸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの搬送には、吸着パッドを先端に取り付けたロボットアーム等が広く用いられている。吸着パッドは、その内部を真空吸引することにより、ワークの被吸着面に対する吸着力を得る部材である。
ワークを所定位置に的確に搬送するためには、ワークと吸着パッドとを正確に位置合わせする必要がある。
ここで、ワークと吸着パッドとを位置合わせする技術に関しては種々の発明が提案されている。例えば、下記特許文献１には、吸着パッドに孔を空け、目視によりワークと吸着パッドとの水平方向の位置ずれを確認できるようにした吸着装置が記載されている。また、下記特許文献２には、光センサとワークの中心表示とを用いて、吸着パッドの水平方向の吸着位置を自動で補正する吸着装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】実開平６−７５６２９号公報
【特許文献２】特開平９−２２５８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、吸着パッドには長期間の使用により、摩耗や基準位置からの位置ずれが生じる。吸着パッドに摩耗や位置ずれが生じると、ワークに対する吸着力が低下して吸着ミスの発生が問題となる。吸着パッドによる吸着ミスが発生すると、事後保全による稼動ロスが生じてコスト増を招く。
これに対し、上記特許文献１、２に記載の発明は、光学的な手段によって吸着パッドとワークとの水平方向の位置ずれを検知するものであり、ワークに特別な形状やマーキングを要するため汎用性に乏しい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の吸着装置は、ワークを真空吸着する吸着パッドと、
前記吸着パッドを、前記ワークに対する昇降方向、または前記昇降方向に対する交差方向に駆動する駆動手段と、
前記吸着パッドの吸着力を測定する測定手段と、
測定された前記吸着力と、予め定められた閾値との大小を判定する判定手段と、
前記吸着パッドの基準位置における前記吸着力を前記測定手段が測定し、測定された前記吸着力が前記閾値より小さいと前記判定手段が判定した場合には、前記駆動手段が前記吸着パッドを前記昇降方向または前記交差方向に所定の変位量を一回または複数回変位させ、変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を前記測定手段が測定するとともに、該吸着力が前記閾値より大きいと前記判定手段が判定した場合の前記変位量を取得する機能を有する制御手段と、
を備える。
【０００６】
また本発明の吸着方法は、ワークを真空吸着する吸着パッドの吸着力を基準位置にて測定する第一測定工程と、
測定された前記吸着力が、予め定められた閾値より小さい場合に、前記吸着パッドを前記ワークに対する昇降方向、または前記昇降方向に対する交差方向に所定の変位量を変位させる第一変位工程と、
変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を測定する第二測定工程と、
該吸着力が前記閾値より大きい場合の前記変位量を取得する変位情報取得工程と、
を含む。
【０００７】
上記発明では、吸着パッドの吸着力が予め定められた閾値より小さいと判定された場合に、吸着パッドをワークに対する昇降方向または交差方向に変位させて吸着力を測定しなおし、閾値より大きな吸着力が得られる吸着パッドの位置を取得する。これにより、昇降方向への変位により吸着力が閾値を越えた場合には、吸着パッドが摩耗しているか、または昇降方向に吸着パッドの位置ずれが生じていたことが検知される。また、交差方向への変位により吸着力が向上した場合には、吸着パッドが当該方向に位置ずれを生じていたことが検知される。
【０００８】
なお、上記発明において、吸着パッドがワークを真空吸着するとは、吸着パッドの内部を吸着装置の設置雰囲気よりも負圧に吸引してワークを吸着することを意味する。
また、ワークに対する昇降方向とは、吸着パッドにより吸着されるワークの被吸着面に対する面直方向の上下を意味し、必ずしも重力方向の上下を意味するものではない。
【０００９】
また、本発明の各種の構成要素は、個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。
【００１０】
また、本発明による吸着方法を説明するにあたり、複数の工程を順番に記載することがあるが、明示の場合を除き、その記載の順番は工程を実行する順番を必ずしも限定するものではない。また、複数の工程は、明示の場合を除き、個々に相違するタイミングで実行されることに限定されず、ある工程の実行中に他の工程が発生すること、ある工程の実行タイミングと他の工程の実行タイミングとの一部ないし全部が重複していること、等でもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吸着パッドに生じた摩耗や位置ずれを検知して、ワークに対する吸着力の低下による吸着ミスが生じることを防止することのできる汎用的な吸着装置および吸着方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１３】
＜吸着装置＞
図１は、本発明の第一の実施形態にかかる吸着装置１００の一例を示す模式図である。同図で、一点鎖線は信号線を示している。
【００１４】
はじめに、本実施形態の吸着装置１００の概要について説明する。
本実施形態の吸着装置１００は、ワーク１２０を真空吸着する吸着パッド１０と、吸着パッド１０をワーク１２０に対する昇降方向（図１における上下方向）または昇降方向に対する交差方向（同図における左右方向および紙面前後方向）に駆動する駆動部２０と、吸着パッド１０の吸着力を測定する測定部（吸着センサ３０）と、測定された吸着力と予め定められた閾値ＴＨとの大小を判定する判定部４２と、を備えている。
そして、吸着装置１００は、吸着パッド１０の基準位置Ｌ０における吸着力Ｆ１を吸着センサ３０が測定し、測定された吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより小さいと判定部４２が判定した場合には、駆動部２０が吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に所定の変位量を一回または複数回変位させ、変位した位置（変位位置ＬＤ）における吸着パッド１０の吸着力Ｆ２を吸着センサ３０が測定するとともに、吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより大きいと判定部４２が判定した場合の変位量ΔＬを取得する機能を有する制御部４０をさらに備えている。
【００１５】
次に、本実施形態の吸着装置１００について詳細に説明する。
吸着装置１００は、搬送用ロボット（図示せず）のアーム部２６に組み込んで用いられる機構である。
ワーク１２０としては、半導体装置をはじめとする各種製品や、部品または部材等を対象とすることができる。
【００１６】
本実施形態では、ワーク１２０は送り台１３０の上面に載置され、吸着装置１００に対して連続的に送られる。吸着装置１００は、かかるワーク１２０を個別に吸着保持して所定位置に搬送する。ワーク１２０の上面には、所定面積に亘る平坦な被吸着面１２２が形成されている。被吸着面１２２は、吸着パッド１０の吸着面１１を包含し、その周囲に所定幅の位置ばらつきを許容する吸着許容領域を備えている。
一方、本実施形態の吸着装置１００の下端には、吸着パッド１０が、−Ｚ方向に向かって開口して設けられている。
【００１７】
図１に示すように、送り台１３０の上面をＸ−Ｙ平面とし、これに対する垂直方向をＺ方向とする。以下、便宜上、Ｘ−Ｙ方向を水平方向といい、Ｚ方向を昇降方向という。
原点Ｏは、ワーク１２０に対する吸着保持動作を開始する際の吸着パッド１０のゼロ点位置（０，０，０）であり、より具体的には、吸着パッド１０の下端面（吸着面１１）の中心位置である。
ワーク１２０は、位置（ワーク位置ＬＷ）にセットされて吸着パッド１０により吸着保持される。原点Ｏとワーク位置ＬＷとの相対位置（δＸ，δＹ，δＺ）は既知である。
基準位置Ｌ０は、吸着パッド１０の摩耗や位置ずれを検知するために吸着パッド１０の吸着力Ｆ１を測定する位置であり、原点Ｏからの相対位置（δＸ０，δＹ０，δＺ０）は既知である。ここで、基準位置Ｌ０は、原点Ｏまたはワーク位置ＬＷと一致していてもよく、またはこれらと相違する位置に設けてもよい。本実施形態の場合、原点Ｏと基準位置Ｌ０との相対位置関係は既知である。
【００１８】
吸着パッド１０をＸ，Ｙ，Ｚ方向の各軸に駆動する駆動部２０には、信号線を介して制御部４０が接続されている。制御部４０は吸着装置１００の全体を制御するコンピュータであり、内部に半導体メモリーなどの記憶部６０を備えている。具体的には、制御部４０は、吸着センサ３０から出力された測定信号ＳＧのデータ処理、駆動部２０による吸着パッド１０の駆動方向および駆動量の制御、吸着パッド１０の吸着力が不十分であると判定部４２に判定された場合の報知部５０の出力制御などを行う。
判定部４２は、閾値ＴＨが記憶された記憶部６０にアクセスして吸着パッド１０の吸着力と閾値ＴＨとの大小を判定するコンピュータである。
本実施形態の場合、制御部４０と判定部４２とは共通のコンピュータにより実現されている。ただし、本発明はこれに限られず、制御部４０と判定部４２とは互いに異なるコンピュータにより構成してもよい。
【００１９】
記憶部６０には、吸着パッド１０の原点Ｏを示す位置情報が、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向成分として記憶されており、駆動部２０を駆動して吸着パッド１０をゼロ点位置にセットすることができる。
また、記憶部６０には、基準位置Ｌ０およびワーク位置ＬＷ示す位置情報が、原点Ｏからの相対位置として、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向成分ごとにそれぞれ記憶されている。
そして、吸着装置１００は、原点Ｏにセットされた吸着パッド１０をワーク位置ＬＷまで（δＸ，δＹ，δＺ）だけ平行移動することにより、吸着パッド１０にてワーク１２０を適切に吸着することができる。
【００２０】
すなわち、本実施形態の吸着装置１００は、記憶部６０において、ワーク１２０の位置（ワーク位置ＬＷ）を示すティーチング値ＶＴを記憶している。ティーチング値ＶＴは、既知の点からワーク１２０の被吸着面１２２までの相対位置を示すデータである。既知の点としては、吸着パッド１０のゼロ点位置または基準位置Ｌ０を例示することができる。そして、本実施形態の場合、ティーチング値ＶＴは、原点Ｏとワーク１２０との相対位置（δＸ，δＹ，δＺ）として記憶部６０に記憶されている。
【００２１】
また、本実施形態の吸着装置１００は、吸着パッド１０よりも大きな被吸着面１１２を有し、ワーク１２０に対して既知の相対位置に固定して設けられた位置確認治具１１０を備えている。位置確認治具１１０の被吸着面１１２は、摩耗および位置ずれのない状態における吸着パッド１０の基準位置Ｌ０に配置されている。また、被吸着面１１２は、吸着パッド１０の吸着面１１を包含する形状であって、ワーク１２０の吸着許容領域と同一またはこれよりも小さい形状をなしている。
【００２２】
本実施形態の場合、原点Ｏとワーク１２０の相対位置（ワーク位置ＬＷ）と、原点Ｏと基準位置Ｌ０の相対位置が記憶部６０に記憶されているため、ワーク位置ＬＷと基準位置Ｌ０とは既知の相対位置にある。
そして、原点Ｏにセットされた吸着パッド１０を基準位置Ｌ０まで（δＸ０，δＹ０，δＺ０）だけ平行移動することにより、吸着パッド１０の吸着面１１を位置確認治具１１０の被吸着面１１２に対して適切な吸着位置にセットすることができる。また、基準位置Ｌ０にある吸着パッド１０を（δＸ−δＸ０，δＹ−δＹ０，δＺ−δＺ０）だけ平行移動しても、これをワーク位置ＬＷに案内することができる。
【００２３】
記憶部６０に基準位置Ｌ０を記憶するに際しては、初期調整した吸着装置１００において、新品の吸着パッド１０を原点Ｏにセットし、目視確認のもと吸着面１１を位置確認治具１１０の被吸着面１１２まで移動させる。このときの吸着パッド１０の変位量を各軸方向ごとに記憶部６０に記憶することにより、以降、制御部４０は吸着パッド１０をゼロ点位置から基準位置Ｌ０まで案内することができる。
【００２４】
吸着パッド１０には吸着ノズル３３の先端が連通して設けられている。吸着ノズル３３の基端には、継手３２を介して、可撓性のエアチューブ３１の先端が接続されている。
一方、エアチューブ３１の基端には吸引装置３４が接続されている。吸引装置３４は、エアチューブ３１および吸着パッド１０の内部を負圧に吸引する。
エアチューブ３１には、継手３２と吸引装置３４との間に測定部としての吸着センサ３０が設けられている。本実施形態では、吸着センサ３０として、エアチューブ３１の内圧を測定する空気用圧力センサを用いる。
【００２５】
吸着センサ３０からの測定信号ＳＧは、信号線を通じて制御部４０に入力される。
そして、吸着センサ３０で測定されたエアチューブ３１の内圧が所定値以下の場合、吸着パッド１０における空気漏れが実質的にゼロであって、吸着パッド１０によるワーク１２０の吸着力が十分に高いことが判定される。一方、吸着センサ３０で測定されたエアチューブ３１の内圧が所定値以上の場合、吸着パッド１０において有意な空気漏れが生じており、吸着パッド１０によるワーク１２０の吸着力が不十分であることが判定される。
【００２６】
吸着パッド１０を駆動する駆動部２０は、モータ２１、プーリ２２，２４、ベルト２３およびボールねじ２５と、吸着装置１００の全体をＸ−Ｙ方向に駆動するアーム部２６とを含んで構成されている。
そして、モータ２１の回転力がプーリ２２、ベルト２３およびプーリ２４を介してボールねじ２５に伝えられると、ボールねじ２５は図示のように±Ｚ方向に進退する。
ボールねじ２５の下端と吸着ノズル３３の上端とは、カップリング２８およびバネ２９により連結されている。
【００２７】
ここで、吸着パッド１０の下端面（吸着面１１）の中心を示すゼロ点位置は、吸着装置１００の長期間の使用等により微小に変動する。具体的な要因としては、吸着パッド１０の摩耗による吸着面１１の＋Ｚ方向への上昇や、アーム部２６の任意方向への位置ずれや塑性変形などが挙げられる。そして、吸着パッド１０の吸着面１１に摩耗が生じたり、吸着パッド１０に位置ずれが生じたりした場合、吸着パッド１０の吸着面１１の中心位置（原点Ｏ）が移動する。
これに対し、吸着装置１００の基準位置Ｌ０に配置された位置確認治具１１０や、送り台１３０で送られるワーク１２０の位置に関しては、経時的な変位が無視できる。位置確認治具１１０は吸着装置１００に固定設置されているため変位せず、ワーク１２０は送り台１３０に対して光学的その他の方法により高精度で位置合わせされるためである。
【００２８】
図２は、吸着パッド１０が摩耗して、その吸着面１１が＋Ｚ方向に上昇した状態を示す模式図である。具体的には、吸着パッド１０の吸着面１１が＋Ｚ方向にΔＺだけ上昇することにより、吸着パッド１０のゼロ点位置が原点Ｏ１（０，０，ΔＺ）に変位している。
これにより、吸着パッド１０の基準位置Ｌ０は、位置（δＸ０，δＹ０，δＺ０＋ΔＺ）に変位する。
すなわち、吸着パッド１０の吸着面１１が摩耗している場合、基準位置Ｌ０と位置確認治具１１０の被吸着面１１２との間には、昇降方向にΔＺだけ空隙が生じることとなる。
また、吸着パッド１０をゼロ点位置（原点Ｏ１）から（δＸ，δＹ，δＺ）だけ平行移動させると、吸着面１１はワーク位置ＬＷよりも＋ΔＺの位置（δＸ，δＹ，δＺ＋ΔＺ）に至ることとなる。
したがって、吸着面１１が摩耗した吸着パッド１０においては、被吸着面１１２，１２２との空隙より雰囲気空気がリークし、十分な吸着力を得ることができなくなる。
【００２９】
図３は、吸着パッド１０が水平方向に（＋ΔＸ，＋ΔＹ）だけ位置ずれをした状態を示す模式図である。具体的には、吸着パッド１０のゼロ点位置が原点Ｏ２（ΔＸ，ΔＹ，０）に変位している。
これにより、吸着パッド１０の基準位置Ｌ０は、位置（δＸ０＋ΔＸ，δＹ０＋ΔＹ，δＺ０）に変位する。
すなわち、吸着面１１に位置ずれが生じている場合、基準位置Ｌ０と位置確認治具１１０の被吸着面１１２との間には、水平方向に（ΔＸ，ΔＹ）だけ空隙が生じることとなる。
また、吸着パッド１０をゼロ点位置（原点Ｏ２）から（δＸ，δＹ，δＺ）だけ平行移動させると、吸着面１１はワーク位置ＬＷよりも（＋ΔＸ，＋ΔＹ）の位置（δＸ＋ΔＸ，δＹ＋ΔＹ，δＺ）に至ることとなる。
したがって、位置ずれが生じた吸着パッド１０においても、被吸着面１１２，１２２との空隙より雰囲気空気がリークし、十分な吸着力を得ることができなくなる。
【００３０】
そこで、本実施形態の吸着装置１００においては、測定部（吸着センサ３０）が、基準位置Ｌ０および吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に所定の変位量ΔＬを変位させた変位位置ＬＤにおいて、被吸着面１１２に対する吸着パッド１０の吸着力Ｆ１，Ｆ２を測定する。
【００３１】
より具体的には、吸着装置１００は、基準位置Ｌ０における吸着パッド１０の吸着力Ｆ１を測定し、これが所定の閾値ＴＨより小さい場合は吸着パッド１０に摩耗または位置ずれが生じていることを検知する。閾値ＴＨとしては、摩耗のない吸着パッド１０により得られる吸着力よりも低い値を設定する。ただし、閾値ＴＨは、ワーク１２０を吸着保持するのに足りる吸着パッド１０の吸着力であり、ワーク１２０の自重よりも大きな値とする。
【００３２】
本発明において、測定された吸着力Ｆ１と、予め定められた閾値ＴＨとが有効数字の範囲で一致した場合の判定は任意である。吸着力Ｆ１が閾値ＴＨよりも小さいと判定された場合と同様に、吸着パッド１０に摩耗または位置ずれが生じていると判定してもよい。または、吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより大きいと判定された場合と同様に、吸着パッド１０に摩耗または位置ずれが生じていないと判定してもよい。
【００３３】
つぎに、吸着装置１００は駆動部２０を駆動して、吸着パッド１０をまず下降方向（−Ｚ方向）に所定量だけ変位させて吸着パッド１０の吸着力Ｆ２を測定する。
ここで、図２に示すように吸着パッド１０の吸着面１１にΔＺだけ摩耗が生じている場合、吸着パッド１０を下降方向にΔＺを変位させることにより、吸着パッド１０は位置確認治具１１０の被吸着面１１２に当接し、閾値ＴＨを超える吸着力Ｆ２が得られる。これにより、吸着装置１００は、基準位置Ｌ０から変位位置ＬＤまでの変位量ΔＬ＝ΔＺだけ吸着パッド１０に摩耗が生じていることを検出する。変位量ΔＬは、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向成分として検出される。
【００３４】
なお、吸着パッド１０の吸着面１１に摩耗が生じている場合のみならず、吸着パッド１０が＋Ｚ方向に位置ずれを生じている場合も同様である。かかる場合も、基準位置Ｌ０は（δＸ０，δＹ０，δＺ０＋ΔＺ）に変位しており、基準位置Ｌ０における吸着パッド１０の吸着力Ｆ１は閾値ＴＨより小さくなる。そして、吸着パッド１０を変位位置ＬＤまで下降方向にΔＺだけ変位させることで、吸着力Ｆ２は閾値ＴＨを超える。
したがって、吸着装置１００は、吸着面１１の摩耗と吸着パッド１０の＋Ｚ方向への位置ずれを区別なく扱うことができる。
【００３５】
一方、図３に示すように吸着パッド１０の吸着面１１に水平方向の位置ずれが生じている場合、吸着パッド１０を昇降方向に駆動しても吸着力Ｆ２が閾値ＴＨを超えることはない。
そこで、所定の変位量だけ吸着パッド１０を昇降駆動しても吸着パッド１０の吸着力Ｆ２が閾値ＴＨを超えない場合、吸着装置１００は吸着パッド１０を水平方向に移動させて吸着力の変化をモニタする。
【００３６】
すなわち、制御部４０は、昇降方向または交差方向に変位した吸着パッド１０による吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより小さいと判定部４２が判定した場合に、吸着パッド１０を駆動部２０により交差方向または昇降方向に変位させ、交差方向または昇降方向に変位した位置（変位位置ＬＥ）における吸着パッドの吸着力Ｆ３を測定部（吸着センサ３０）により測定するとともに、吸着力Ｆ３が閾値ＴＨより大きいと判定部４２が判定した場合の変位量ΔＬを取得する機能をさらに有している。
【００３７】
これにより、吸着装置１００は、吸着パッド１０の摩耗や位置ずれが、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向のいずれの一方向または複合方向に生じたとしても、その方向および量を検出することができる。
【００３８】
ここで、基準位置Ｌ０において吸着パッド１０に変位量ΔＬの摩耗または位置ずれが検出されたならば、すなわち原点Ｏおよびワーク位置ＬＷにおいても、変位量ΔＬだけ吸着パッド１０には当該摩耗または位置ずれが生じることとなる。
そして、吸着装置１００は、変位量ΔＬに基づいてティーチング値ＶＴを更新する。
具体的には、吸着装置１００は、ティーチング値ＶＴから変位量ΔＬを減じた値を、新たなティーチング値ＶＴとして記憶部６０に記憶する。
そして、吸着装置１００は、ゼロ点位置（原点Ｏ，Ｏ１またはＯ２）にセットされた吸着パッド１０を駆動部２０により新たなティーチング値ＶＴだけ平行移動する。これにより、吸着パッド１０の変位量ΔＬが相殺されて、吸着パッド１０をワーク１２０の被吸着面１２２に適切にセットすることができる。
このとき、吸着パッド１０の平行移動に前後して吸引装置３４を動作させ、エアチューブ３１および吸着パッド１０の内部を負圧に吸引することにより、吸着パッド１０は閾値ＴＨよりも大きな吸着力にてワーク１２０を真空吸着する。
これにより、本実施形態の吸着装置１００によれば、閾値ＴＨを超える吸着力を安定して得ることができ、ワーク１２０の吸着ミスを生じることがない。
【００３９】
＜吸着方法＞
図４は、本実施形態にかかる吸着方法（以下、本方法という場合がある）を示すフローチャートである。同図を用いて本方法を説明する。
【００４０】
はじめに、本方法の概要について説明する。
本方法は、ワーク１２０を真空吸着する吸着パッド１０の吸着力Ｆ１を基準位置Ｌ０にて測定する第一測定工程（ステップＳ１０）と、測定された吸着力Ｆ１が、予め定められた閾値ＴＨより小さい場合に、吸着パッド１０をワーク１２０に対する昇降方向、または昇降方向に対する交差方向に所定の変位量を変位させる第一変位工程（ステップＳ１２）と、変位した位置（変位位置ＬＤ）における吸着パッド１０の吸着力Ｆ２を測定する第二測定工程（ステップＳ１４）と、吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより大きい場合の変位量ΔＬを取得する変位情報取得工程（ステップＳ１６）と、を含む。
【００４１】
次に、本方法についてより詳細に説明する。
本方法は、吸着パッド１０の吸着面１１に摩耗または位置ずれが生じているか否かが不明な吸着装置１００において、当該摩耗や位置ずれによる吸着パッド１０の変位量ΔＬを自動補正して吸着パッド１０をワーク位置ＬＷに案内するものである。
【００４２】
まず、基準位置Ｌ０にセットされた吸着パッド１０における吸着力Ｆ１を測定する。かかる測定は、吸着装置１００によるワーク１２０のハンドリング工程において所定の時間間隔でおこなうとよい。
具体的には、第一測定工程（ステップＳ１０）は、吸着パッド１０をゼロ点位置より（δＸ０，δＹ０，δＺ０）だけ変位させた基準位置Ｌ０にて、吸引装置３４を駆動してエアチューブ３１を真空吸引し、吸着センサ３０にてエアチューブ３１の内圧を測定しておこなう。制御部４０に入力された吸着センサ３０の測定結果が所定値以下である場合、判定部４２は吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより大きいと判定する（ステップＳ１１：Ｙ）。かかる場合、吸着パッド１０には摩耗および位置ずれが生じていないことが判定される。そして、吸着パッド１０は原点Ｏに戻されたのち、記憶部６０に格納されたティーチング値ＶＴに基づいてワーク１２０の吸着操作を行う（ステップＳ１８）。
【００４３】
吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより小さいと判定された場合（ステップＳ１１：Ｎ）、本方法では、駆動部２０のモータ２１を駆動して、吸着パッド１０をワーク１２０に対する下降方向（−Ｚ方向）に変位させる。変位の方法は種々をとりうるが、本実施形態では、微小量（ｄＺ）を変位させる（ステップＳ１２）。吸着パッド１０を変位させる微小量ｄＺは、モータ２１の分解能と等しくするとよい。そして、駆動部２０の昇降駆動量は制御部４０に入力されて積算される。
【００４４】
ここで、吸着装置１００においては、吸着パッド１０およびワーク１２０の保護のため、昇降方向には所定の最大昇降量が設定されて記憶部６０に記憶されている。そして、制御部４０は、第一変位工程（ステップＳ１２）における吸着パッド１０の降下量が、上記所定の最大昇降量を超えていないことを確認する（ステップＳ１３）。
吸着パッド１０の下降量が最大昇降量以下の場合（ステップＳ１３：Ｎ）、第二測定工程として、吸着センサ３０は吸着パッド１０における吸着力Ｆ２を測定する（ステップＳ１４）。
吸着力Ｆ２を示すデータは吸着センサ３０から制御部４０に入力され、閾値ＴＨとの大小が判定部４２により判定される（ステップＳ１５）。
そして、吸着力Ｆ２がなお閾値ＴＨ以下であると判定された場合（ステップＳ１５：Ｎ）、吸着装置１００は、再び駆動部２０を駆動して吸着パッド１０を下降させる（ステップＳ１２）とともに、上記処理を繰り返す。
【００４５】
一方、図２に示すように、吸着パッド１０が摩耗しているか、または＋Ｚ方向に位置ずれしている場合、吸着パッド１０をΔＺだけ下降させることで吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより大きいと判定される（ステップＳ１５：Ｙ）。すなわち、吸着装置１００において吸着パッド１０のゼロ点位置が原点Ｏから原点Ｏ１（０，０，ΔＺ）に変位していることが検知される。
かかる場合、吸着装置１００は、変位量ΔＬとして、上記ΔＺを取得して（ステップＳ１６）、これを記憶部６０に記憶する。
なお、本方法では、吸着パッド１０の各回の下降量は微小量ｄＺで一定とし、微小量ｄＺを積算することにより変位量ΔＬを取得しているが、本発明はこれに限られない。例えば、複数回に亘り第一変位工程（ステップＳ１２）を行う場合には、前回変位させた吸着パッド１０を一旦戻した後に、異なる下降量にて改めて吸着パッド１０を変位させてもよい。この場合、第二測定工程（ステップＳ１４）で閾値ＴＨよりも大きな吸着力Ｆ２が測定されたときには、直前の第一変位工程（ステップＳ１２）における下降量をもって上記ΔＺとする。
【００４６】
そして、吸着装置１００は、記憶部６０に記憶されているティーチング値ＶＴ（δＸ，δＹ，δＺ）よりΔＺを減じ、（δＸ，δＹ，δＺ−ΔＺ）を新たなティーチング値ＶＴとして記憶部６０を更新する（ステップＳ１７）。そして、吸着装置１００は、吸着パッド１０を原点Ｏ１（０，０，ΔＺ）に戻す。さらに、記憶部６０に格納された新たなティーチング値ＶＴ（δＸ，δＹ，δＺ−ΔＺ）に基づいて、吸着パッド１０をワーク位置ＬＷ（δＸ，δＹ，δＺ）に移動させてワーク１２０の吸着操作を行う（ステップＳ１８）。
【００４７】
本方法は、第一または第二測定工程（ステップＳ１０，Ｓ１４）で測定された吸着力Ｆ１またはＦ２がともに閾値ＴＨよりも小さい場合に、交差方向または昇降方向に吸着パッド１０を変位させる第二変位工程（ステップＳ２０）と、第二変位工程にて変位した位置（変位位置ＬＥ）における吸着パッド１０の吸着力Ｆ３を測定する第三測定工程（ステップＳ２２）と、をさらに含む。
【００４８】
本方法では、第一から第三測定工程（ステップＳ１０，Ｓ１４，Ｓ２２）にて、基準位置Ｌ０に配置された位置確認治具１１０に対する吸着パッド１０の吸着力Ｆ１〜Ｆ３を測定する。
【００４９】
すなわち、図３に示すように、吸着パッド１０に交差方向（水平方向）の位置ずれが生じている場合、これを−Ｚ方向に下降させて吸着面１１とワーク１２０の被吸着面１２２とを当接させても水平方向の空隙は解消されず、吸着パッド１０には空気漏れが発生する。
かかる場合、第二測定工程（ステップＳ１４）後の判定工程（ステップＳ１５）において吸着力Ｆ２が閾値ＴＨを超えることなく、吸着パッド１０の下降量が最大昇降量を超えることとなる（ステップＳ１３：Ｙ）。
吸着装置１００は、吸着パッド１０の昇降方向の位置を適宜戻した上で（ステップＳ１９）、アーム部２６を駆動して吸着パッド１０をＸ，Ｙ方向に水平移動する（ステップＳ２０）。
ここで、吸着装置１００においては、吸着パッド１０や駆動部２０が他の部材と干渉しないよう、水平方向に関しても、Ｘ，Ｙ方向ごとに所定の最大移動量が設定されて記憶部６０に記憶されている。
【００５０】
そして、アーム部２６を駆動して、吸着パッド１０をワーク１２０に対する水平方向に微小量（ｄＸ，ｄＹ）だけ変位させる（ステップＳ２０）。吸着パッド１０を変位させる微小量ｄＸ，ｄＹは、アーム部２６の駆動モータ（図示せず）の分解能と等しくするとよい。駆動部２０の水平移動量は制御部４０に入力されて、Ｘ，Ｙ方向ごとに積算される。
【００５１】
吸着装置１００は、水平移動量がＸ，Ｙ方向とも最大移動量を超えていないことを制御部４０で確認し（ステップＳ２１：Ｎ）、吸着センサ３０により吸着パッド１０の吸着力Ｆ３を測定する（ステップＳ２２）。
かかる吸着力Ｆ３が閾値ＴＨ１以下の場合（ステップＳ２３：Ｎ）は、再びアーム部２６を駆動して吸着パッド１０を水平移動させて（ステップＳ２０）、吸着力Ｆ３を測定する。
【００５２】
なお、吸着力Ｆ３との大小判定に用いる閾値ＴＨ１は、第一または第二測定工程（ステップＳ１０，Ｓ１４）で測定された吸着力Ｆ１またはＦ２との大小判定に用いた閾値ＴＨと相違してもよい。具体的には、閾値ＴＨ１を閾値ＴＨよりも小さい値に設定してもよい。
吸着パッド１０の水平移動（ステップＳ２０）は、吸着パッド１０と位置確認治具１１０との摩擦を考慮して、吸着面１１と被吸着面１２２とを僅かに離間して行うことが好ましい。かかる場合、第三測定工程（ステップＳ２２）で測定される吸着パッド１０の吸着力Ｆ３は、吸着パッド１０に位置ずれがない場合も閾値ＴＨ以下となる場合がある。したがって、かかる場合、吸着装置１００は、閾値ＴＨ１として適宜の値を記憶部６０に記憶しておき、ステップＳ２３においては、判定部４２は閾値ＴＨ１を呼び出して吸着力Ｆ３との大小判定を行う。
【００５３】
吸着力Ｆ３が閾値ＴＨ１よりも大きい場合（ステップＳ２３：Ｙ）、変位情報取得工程（ステップＳ１６）として、Ｘ，Ｙ方向の積算移動量（ΔＸ，ΔＹ）を変位量ΔＬとして取得し、これを記憶部６０に記憶する。
これにより、吸着装置１００では、吸着パッド１０のゼロ点位置が原点Ｏから原点Ｏ２（ΔＸ，ΔＹ，０）に変位していることが検知される。
【００５４】
そして、吸着装置１００は、記憶部６０に記憶されているティーチング値ＶＴ（δＸ，δＹ，δＺ）よりΔＸ，ΔＹを減じ、（δＸ−ΔＸ，δＹ−ΔＹ，δＺ）を新たなティーチング値ＶＴとして記憶部６０を更新する（ステップＳ１７）。そして、吸着装置１００は、吸着パッド１０を原点Ｏ２（ΔＸ，ΔＹ，０）に戻したのち、記憶部６０に格納された新たなティーチング値ＶＴ（δＸ−ΔＸ，δＹ−ΔＹ，δＺ）に基づいて、吸着パッド１０をワーク位置ＬＷ（δＸ，δＹ，δＺ）に移動させる。かかる位置にて、閾値ＴＨを超える吸着力にてワーク１２０の吸着操作を行う（ステップＳ１８）。
【００５５】
すなわち、本方法は、第二または第三測定工程（ステップＳ１４，Ｓ２２）にて測定された吸着力Ｆ２またはＦ３が閾値ＴＨ，ＴＨ１より大きい場合に、変位量ΔＬに基づいて、ワーク１２０の位置を示すティーチング値ＶＴを更新するティーチング工程（ステップＳ１７）と、更新されたティーチング値ＶＴに基づく吸着位置ＬＡ（＝ワーク位置ＬＷ）にて、吸着パッド１０によりワーク１２０を真空吸着する吸着工程（ステップＳ１８）と、を含んでいる。
【００５６】
ここで、吸着力Ｆ３が閾値ＴＨ１を超えることなく（ステップＳ２３：Ｎ）、吸着パッド１０の水平移動量が最大移動量を超えた場合（ステップＳ２１：Ｙ）、吸着パッド１０には許容値を超える位置ずれが生じているか、または吸着面１１の摩耗形状が平坦ではなく有意な空気漏れを生じるほど大きなガタガタの凹凸形状となっていることが検知される。
かかる場合、吸着装置１００は、保全者による搬送機構の位置ずれ確認・修正を行う必要があると判定する。
【００５７】
本方法では、第二または第三測定工程（ステップＳ１４，Ｓ２２）にて測定された吸着力Ｆ２またはＦ３が閾値ＴＨ，ＴＨ１より小さい場合に報知出力を行う報知工程を行う（ステップＳ２４）。
【００５８】
すなわち、本実施形態の吸着装置１００は、図１から図３に示すように、測定された吸着力Ｆ１からＦ３がいずれも閾値ＴＨ，ＴＨ１より小さいと判定部４２が判定した場合に報知出力を行う報知部５０を備えている。
【００５９】
報知部５０には、制御部４０に接続されたアラーム警報機を用いるほか、制御部４０の表示画面に報知出力をするためのプログラムによって構成することができる。
【００６０】
上記ステップＳ１０からＳ１７およびＳ１９からＳ２４までの各工程は、吸着パッド１０によるワーク１２０の吸着保持操作を多数回繰り返す中で、所定の回数または所定の時間ごとに間欠的に行うとよい。これにより、吸着装置１００は吸着パッド１０の摩耗や位置ずれの発生を迅速に検知し、ワーク１２０のティーチング値ＶＴを自動的に更新することで、吸着ミスによる不具合の発生を未然に防止することができる。
【００６１】
上記本実施形態の吸着装置１００の作用効果について説明する。
本実施形態の吸着装置１００は、吸着パッド１０の基準位置Ｌ０における吸着力Ｆ１が閾値ＴＨより小さいと判定された場合に、吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に所定の変位量を変位させて吸着力Ｆ２を再度測定し、吸着力Ｆ２が閾値ＴＨより大きくなる吸着パッド１０の位置を特定して変位量ΔＬを取得する。これにより、吸着パッド１０のゼロ点位置である原点Ｏが変位していることが検知されるため、ワーク１２０の吸着ミスが発生してから事後保全をすることがなく、吸着装置１００の稼動ロスを抑制することができる。
また、本実施形態の吸着装置１００では、吸着パッド１０やワーク１２０を光学的に観察して位置合わせをするのではなく、吸着パッド１０の吸着力の大小によって原点Ｏや基準位置Ｌ０の位置ずれを検知する方式である。このため、ワーク１２０には特別な形状やマーキングなどを要しない。すなわち、ワーク１２０によらず吸着保持操作が可能である意味で、吸着装置１００は汎用性が高い。
そして、本実施形態の吸着装置１００によれば、吸着面１１が昇降方向に変位したことが検知可能であるため、吸着面１１に摩耗や昇降方向への位置ずれが生じた場合もワークの吸着ミスを防止することができる。
【００６２】
そして、本実施形態の吸着装置１００は、かかる変位量ΔＬに基づいて、ワーク１２０の位置を示すティーチング値ＶＴを更新する。これにより、吸着パッド１０に摩耗または位置ずれが生じた場合であっても、かかる変位量ΔＬに基づいてティーチング値ＶＴが自動的に教示される。そして、吸着パッド１０の案内位置である吸着位置ＬＡをワーク１２０のワーク位置ＬＷに対して常に正確に一致させることができる。
【００６３】
本実施形態の吸着装置１００では、位置確認治具１１０がワーク１２０に対して既知の相対位置に固定して設けられている。そして、測定部（吸着センサ３０）が、基準位置Ｌ０および変位位置ＬＤにおいて、ワーク１２０の被吸着面１２２に対する吸着パッド１０の吸着力Ｆ１，Ｆ２を測定して閾値ＴＨとの大小判定を行う。これにより、吸着装置１００は、位置確認治具１１０を基準（不動点）として、吸着パッド１０の摩耗や位置ずれを検知することができる。また、吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に変位させて吸着力Ｆ１〜Ｆ３を測定するにあたり、ワーク１２０とは離間して設けられた位置確認治具１１０を用いることにより、ワーク１２０に不測の外力を与えることがない。
かかる意味で、位置確認治具１１０の被吸着面１１２は、ワーク１２０の被吸着面１２２よりも昇降方向の高位置に設けられていることが好ましい。これにより、吸着パッド１０を昇降方向または交差方向に変位させる際に吸着パッド１０とワーク１２０とが干渉することがない。
【００６４】
なお、本発明は本実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。
例えば、本実施形態の吸着装置１００においては、ワーク１２０の吸着保持動作の開始点となる原点Ｏと、位置確認治具１１０が設けられた基準位置Ｌ０とを別々としているが、本発明はこれに限られない。位置確認治具１１０とワーク１２０との相対位置（δＸ−δＸ０，δＹ−δＹ０，δＺ−δＺ０）をティーチング値ＶＴとして記憶部６０に格納するとともに、位置確認治具１１０の被吸着面１１２を開始点（原点Ｏ）としてワーク１２０の吸着保持動作を行ってもよい。
【００６５】
また、本実施形態の吸着装置１００では、吸着パッド１０の吸着力を測定するための位置確認治具１１０を設けているが、本発明はこれに限られない。吸着パッド１０による吸着保持動作の最中に、ワーク１２０の被吸着面１２２に対する吸着パッド１０の吸着力を吸着センサ３０および制御部４０によって測定し、これが閾値ＴＨより大きいか否かを判定部４２により判定してもよい。すなわち、吸着パッド１０の吸着力を測定するための治具を別途設けることなく、吸着保持の対象であるワーク１２０自身を用いて、吸着パッド１０の摩耗や位置ずれを検知してもよい。
【００６６】
また、本実施形態の吸着装置１００では、吸着パッド１０の摩耗または位置ずれを示す変位量ΔＬに基づいてティーチング値ＶＴを更新しているが、本発明はこれに限られない。記憶部６０に記憶されたティーチング値ＶＴは不変とし、吸着パッド１０のゼロ点位置のずれを調整してもよい。具体的には、ゼロ点位置（原点Ｏ１，Ｏ２）にある吸着パッド１０を、変位情報取得工程（ステップＳ１６）で取得された変位量ΔＬの分だけ逆方向に移動させることにより、吸着パッド１０の原点調整が可能である。かかる位置（原点Ｏ）を、吸着パッド１０の原点位置として更新することにより、ティーチング値ＶＴを更新せずとも、原点Ｏを基準としてワーク位置ＬＷに正確に吸着パッド１０を案内することができる。
【００６７】
また、本実施形態の吸着装置１００では、第一変位工程（ステップＳ１２）の後に第二変位工程（ステップＳ２０）を行っているが、本発明はこれに限られない。すなわち、吸着パッド１０をまず水平移動させて吸着力を大小判定した後に、昇降移動させて吸着力を再測定してもよい。または、第一変位工程（ステップＳ１２）と第二変位工程（ステップＳ２０）を任意順に複数回繰り返して行ってもよい。
【００６８】
また、本実施形態においては、吸着パッド１０の吸着力を測定する測定部として、エアチューブ３１の内圧を測定する吸着センサ３０を用いているが、本発明はこれに限られない。例えば、位置確認治具１１０の下部に荷重センサを設置して位置確認治具１１０の自重をモニタすることにより、吸着パッド１０による吸着力を位置確認治具１１０の重力荷重に置換して測定してもよい。
または、吸着センサ３０に代えて流量計を用い、吸引装置３４の駆動時にエアチューブ３１の内部を流れる気流の流量がゼロに漸減していくか否かをもって吸着パッド１０に気流漏れが生じているか否かを判定してもよい。そして、位置確認治具１１０被吸着面１１２に対して吸着パッド１０による吸着開始から所定時間経過時のエアチューブ３１内の流量が所定の閾値以下である場合は、エアチューブ３１に空気漏れがなく、したがって吸着パッド１０に十分な吸着力が生じていることが検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第一実施形態にかかる吸着装置の一例を示す模式図である。
【図２】吸着パッドが摩耗して、その吸着面が＋Ｚ方向に上昇した状態を示す模式図である。
【図３】吸着パッドが水平方向に（＋ΔＸ，＋ΔＹ）だけ位置ずれをした状態を示す模式図である。
【図４】本実施形態にかかる吸着方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０ 吸着パッド
１１ 吸着面
２０ 駆動部
２１ モータ
２２，２４ プーリ
２３ ベルト
２５ ボールねじ
２６ アーム部
２８ カップリング
２９ バネ
３０ 吸着センサ
３１ エアチューブ
３２ 継手
３３ 吸着ノズル
３４ 吸引装置
４０ 制御部
４２ 判定部
５０ 報知部
６０ 記憶部
１００ 吸着装置
１１０ 位置確認治具
１１２ 被吸着面
１２０ ワーク
１２２ 被吸着面
１３０ 送り台
ΔＬ 変位量
Ｆ１〜Ｆ３ 吸着力
Ｌ０ 基準位置
ＬＡ 吸着位置
ＬＤ，ＬＥ 変位位置
ＬＷ ワーク位置
Ｏ，Ｏ１，Ｏ２ 原点
ＴＨ，ＴＨ１ 閾値
ＶＴ ティーチング値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを真空吸着する吸着パッドと、
前記吸着パッドを、前記ワークに対する昇降方向、または前記昇降方向に対する交差方向に駆動する駆動手段と、
前記吸着パッドの吸着力を測定する測定手段と、
測定された前記吸着力と、予め定められた閾値との大小を判定する判定手段と、
前記吸着パッドの基準位置における前記吸着力を前記測定手段が測定し、測定された前記吸着力が前記閾値より小さいと前記判定手段が判定した場合には、前記駆動手段が前記吸着パッドを前記昇降方向または前記交差方向に所定の変位量を一回または複数回変位させ、変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を前記測定手段が測定するとともに、該吸着力が前記閾値より大きいと前記判定手段が判定した場合の前記変位量を取得する機能を有する制御手段と、
を備える吸着装置。
【請求項２】
前記ワークの位置を示すティーチング値を記憶している記憶手段をさらに備えるとともに、
前記変位量に基づいて前記ティーチング値を更新することを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項３】
前記吸着パッドよりも大きな被吸着面を有し、前記ワークに対して既知の相対位置に固定して設けられた位置確認治具をさらに備え、
前記測定手段が、前記基準位置および前記変位した位置において、前記被吸着面に対する前記吸着パッドの吸着力を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の吸着装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記昇降方向または前記交差方向に変位した前記吸着パッドによる前記吸着力が前記閾値より小さいと前記判定手段が判定した場合に、
前記吸着パッドを、前記駆動手段により前記交差方向または前記昇降方向に変位させ、
前記交差方向または前記昇降方向に変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を、前記測定手段により測定するとともに、
該吸着力が前記閾値より大きいと前記判定手段が判定した場合の前記変位量を取得する機能をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の吸着装置。
【請求項５】
測定された前記吸着力がいずれも前記閾値より小さいと前記判定手段が判定した場合に報知出力を行う報知手段をさらに備える請求項４に記載の吸着装置。
【請求項６】
ワークを真空吸着する吸着パッドの吸着力を基準位置にて測定する第一測定工程と、
測定された前記吸着力が、予め定められた閾値より小さい場合に、前記吸着パッドを前記ワークに対する昇降方向、または前記昇降方向に対する交差方向に所定の変位量を変位させる第一変位工程と、
変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を測定する第二測定工程と、
該吸着力が前記閾値より大きい場合の前記変位量を取得する変位情報取得工程と、
を含む吸着方法。
【請求項７】
前記第一または第二測定工程で測定された前記吸着力がともに前記閾値よりも小さい場合に、前記交差方向または前記昇降方向に前記吸着パッドを変位させる第二変位工程と、
前記第二変位工程にて変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を測定する第三測定工程と、
をさらに含む請求項６に記載の吸着方法。
【請求項８】
前記第一から第三測定工程にて、前記基準位置に配置された位置確認治具に対する前記吸着パッドの吸着力を測定することを特徴とする請求項７に記載の吸着方法。
【請求項９】
前記第二または第三測定工程にて測定された前記吸着力が前記閾値より大きい場合に、前記変位量に基づいて、前記ワークの位置を示すティーチング値を更新するティーチング工程と、
更新された前記ティーチング値に基づく吸着位置にて、前記吸着パッドにより前記ワークを真空吸着する吸着工程と、
をさらに含む請求項７または８に記載の吸着方法。
【請求項１０】
前記第二または第三測定工程にて測定された前記吸着力が前記閾値より小さい場合に報知出力を行う報知工程をさらに含む請求項７から９のいずれかに記載の吸着方法。
【請求項１】
ワークを真空吸着する吸着パッドと、
前記吸着パッドを、前記ワークに対する昇降方向、または前記昇降方向に対する交差方向に駆動する駆動手段と、
前記吸着パッドの吸着力を測定する測定手段と、
測定された前記吸着力と、予め定められた閾値との大小を判定する判定手段と、
前記吸着パッドの基準位置における前記吸着力を前記測定手段が測定し、測定された前記吸着力が前記閾値より小さいと前記判定手段が判定した場合には、前記駆動手段が前記吸着パッドを前記昇降方向または前記交差方向に所定の変位量を一回または複数回変位させ、変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を前記測定手段が測定するとともに、該吸着力が前記閾値より大きいと前記判定手段が判定した場合の前記変位量を取得する機能を有する制御手段と、
を備える吸着装置。
【請求項２】
前記ワークの位置を示すティーチング値を記憶している記憶手段をさらに備えるとともに、
前記変位量に基づいて前記ティーチング値を更新することを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
【請求項３】
前記吸着パッドよりも大きな被吸着面を有し、前記ワークに対して既知の相対位置に固定して設けられた位置確認治具をさらに備え、
前記測定手段が、前記基準位置および前記変位した位置において、前記被吸着面に対する前記吸着パッドの吸着力を測定することを特徴とする請求項１または２に記載の吸着装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記昇降方向または前記交差方向に変位した前記吸着パッドによる前記吸着力が前記閾値より小さいと前記判定手段が判定した場合に、
前記吸着パッドを、前記駆動手段により前記交差方向または前記昇降方向に変位させ、
前記交差方向または前記昇降方向に変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を、前記測定手段により測定するとともに、
該吸着力が前記閾値より大きいと前記判定手段が判定した場合の前記変位量を取得する機能をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の吸着装置。
【請求項５】
測定された前記吸着力がいずれも前記閾値より小さいと前記判定手段が判定した場合に報知出力を行う報知手段をさらに備える請求項４に記載の吸着装置。
【請求項６】
ワークを真空吸着する吸着パッドの吸着力を基準位置にて測定する第一測定工程と、
測定された前記吸着力が、予め定められた閾値より小さい場合に、前記吸着パッドを前記ワークに対する昇降方向、または前記昇降方向に対する交差方向に所定の変位量を変位させる第一変位工程と、
変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を測定する第二測定工程と、
該吸着力が前記閾値より大きい場合の前記変位量を取得する変位情報取得工程と、
を含む吸着方法。
【請求項７】
前記第一または第二測定工程で測定された前記吸着力がともに前記閾値よりも小さい場合に、前記交差方向または前記昇降方向に前記吸着パッドを変位させる第二変位工程と、
前記第二変位工程にて変位した位置における前記吸着パッドの吸着力を測定する第三測定工程と、
をさらに含む請求項６に記載の吸着方法。
【請求項８】
前記第一から第三測定工程にて、前記基準位置に配置された位置確認治具に対する前記吸着パッドの吸着力を測定することを特徴とする請求項７に記載の吸着方法。
【請求項９】
前記第二または第三測定工程にて測定された前記吸着力が前記閾値より大きい場合に、前記変位量に基づいて、前記ワークの位置を示すティーチング値を更新するティーチング工程と、
更新された前記ティーチング値に基づく吸着位置にて、前記吸着パッドにより前記ワークを真空吸着する吸着工程と、
をさらに含む請求項７または８に記載の吸着方法。
【請求項１０】
前記第二または第三測定工程にて測定された前記吸着力が前記閾値より小さい場合に報知出力を行う報知工程をさらに含む請求項７から９のいずれかに記載の吸着方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−８２７８２（Ｐ２０１０−８２７８２Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５７２５０（Ｐ２００８−２５７２５０）
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【出願人】（３０２０６２９３１）ＮＥＣエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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