JP6589116B2 - 部品供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、種々の製品の製造に用いられる部品等を整列し、順次次のプロセスに供給する部品供給装置に関するものである。

従来、種々の製品生産現場等において用いられている部品供給装置として、部品対象物を振動させて搬送する方式や、回転盤が回転することで搬送する方式（特許文献１参照）を採用した部品供給装置が用いられていた。

これらの従来の部品供給装置では、搬送対象物を所定の姿勢で排出するべく、センサ等を用いて搬送対象物の姿勢を認識し、所望の姿勢である搬送対象物（良品）を分別、排出することが行われていた。

そして、所望の姿勢ではない搬送対象物（不良品）については、排出されずに装置内を再循環させたり、別途排出し作業者の手作業により装置内に再投入されたりしていた。

特開２０１１−５１７２７号公報

しかし、従来の振動による搬送方式では搬送対象物の高速搬送がしづらく、また、振動に伴い騒音が発生するとともに、振動により搬送対象物にキズが付くという問題があった。

更に、振動による搬送方式においては、搬送対象物が大型で軽いものである場合には、振動によりはずんでしまい、センサ等による姿勢認識がし辛いという問題があった。

一方、回転盤が回転することで搬送する方式では、振動による搬送方式において問題となっていた騒音が発生せず、また、振動による搬送対象物のキズの発生を効果的に防止することができるという有利な効果がある。

しかし、両方式ともにセンサ等により不良品と識別されたものについて装置内を再循環させるのみであり、搬送対象物の姿勢の修正は搬送過程における偶発的な姿勢変化に頼っていた。

そのため、不良品の姿勢は修正されにくく、長時間にわたり装置内を循環することになる結果、搬送対象物が装置内の構成部品や他の搬送対象物との衝突を繰り返し、破損してしまうおそれがあった。

また、不良品が長時間装置内を循環することで、部品供給装置における処理の遅延を招いていた。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、搬送対象物の搬送の高速化、静音化を実現するとともに、搬送対象物の姿勢認識を安定して行うことができ、搬送対象物の姿勢を修正し迅速な供給処理を行うことのできる部品供給装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上述した課題を解決するために、高速、低騒音かつ製造コストの低減化を図り、更に対象物の破損を効果的に防止することのできる部品供給装置を発明した。

第１発明に係る部品供給装置は、モータにより回転し、整列対象の部品が投入される円盤と、前記円盤の上面の外周側に形成され、内側から外側に向けて上る傾斜角度が３０°〜４０°の内側斜面と、前記内側斜面の周りに形成される環状の傾斜角度が０°〜５°の部品載置面と、を有する環状凸部と、前記円盤の面上から浮いた状態で吊持され、前記円盤の前記環状凸部に囲まれた部位に投入された部品を前記円盤の回転に伴い前記環状凸部の内側斜面を介して前記部品載置面に乗り上げるように誘導案内するとともに、前記部品載置面上の前記部品を載置可能な幅を徐々に狭め前記部品を前記部品載置面に一列に整列するガイドと、前記環状凸部上の前記部品の姿勢が所定の姿勢となっているか否かを検出する姿勢検出機構と、前記姿勢検出機構が前記部品の姿勢が前記所定の姿勢以外の姿勢であると検出した場合に、前記円盤の前記環状凸部に囲まれた部位へ、前記部品を回転させつつ前記内側斜面を介して落下させる落下機構と、前記落下機構よりも前記円盤の回転方向の下流に設けられた部品排出部と、を備えることを特徴とする。

第２発明に係る部品供給装置は、第１発明において、前記姿勢検出機構は光電センサであることを特徴とする。

第３発明に係る部品供給装置は、第１発明において、前記姿勢検出機構は画像認識装置であることを特徴とする。

第４発明に係る部品供給装置は、第１乃至第３発明の何れか１つにおいて、前記落下機構はエア噴射機構であることを特徴とする。

第５発明に係る部品供給装置は、第１乃至第３発明の何れか１つにおいて、前記落下機構は前記環状凸部の前記整列幅になる部位に進退可能な突出機構であることを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、搬送対象物の搬送の高速化、静音化を実現するとともに、搬送対象物の姿勢認識を安定して行うことができ、搬送対象物の姿勢を修正し迅速な供給処理を行うことができる。

本発明の実施形態に係る部品供給装置を、周壁を外した状態で示す斜視図である。 図１の部品供給装置の上面図である。 本発明の実施形態に係る部品供給装置に周壁を取り付けた状態を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係る部品供給装置の円盤の環状凸部における内面傾斜の傾斜角度の好ましい一例を示す説明図である。 部品の姿勢を示す斜視図であり、（Ａ）は適合品となる姿勢を示す斜視図、（Ｂ）は不適合品となる姿勢を示す斜視図である。 図５と異なる部品の姿勢を示す斜視図であり、（Ａ）は適合品となる姿勢を示す斜視図、（Ｂ）は不適合品となる姿勢を示す斜視図である。 図５及び図６とは更に異なる部品の姿勢を示す斜視図であり、（Ａ）は適合品となる姿勢を示す斜視図、（Ｂ）は不適合品となる姿勢を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態に係る部品供給装置について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る部品供給装置１００を、周壁（支持体）５を外した状態で示す斜視図である。図２は、図１の部品供給装置１００の上面図である。図３は、本発明の実施形態に係る部品供給装置１００に周壁５を取り付けた状態を示す縦断面図である。

部品供給装置１００は、モータ２０により回転する円盤１と、円盤１を覆うように設けられた円環状の壁体３と、部品２を誘導案内するためのガイド３０と、部品２の姿勢を検出する姿勢検出機構９１と、姿勢検出機構９１の検出結果に応じて部品２を円盤１内に落下させる落下機構９２と、部品が排出される部品排出部８と、を備えて構成されている。

円盤１は、上面中央に截頭円錐形をなす中央凸部１０が形成され、上面外周側に環状凸部１１が形成される。

環状凸部１１は、図３に示すように、その円環状の内側面１１ａが内側から外側に向けて上る斜面をなし、この内側斜面１１ａの周りに円環状の部品載置面となる内側から外側に向けて下る外側の斜面である部品載置面１１ｂを有する。１１ｃは内側斜面１１ａと外側斜面１１ｂとの間の環状の頂部である。

部品載置面１１ｂは、外側斜面に代えて平坦面でもよい。好ましい角度は、後述する整列対象品である部品２が部品載置面１１ｂに乗り上げた場合に、載置面の幅の制約などで転げ落ちることを除けば、転げ落ちない角度として、水平面を基準にして０°〜５°の範囲が好ましい。ただし、この角度に限定されるものではなく、上記意図を満足させれば５°以上であってもよい。

円盤１の中央凸部１０と環状凸部１１との間に多数の部品２が投入される。部品２は、本実施形態においては円環状の部品２が想定されているが、本発明においては搬送可能な部品２はこれに限らず、矩形部品や円筒形の部品等、特定の形状や大きさに限定されるものではない。また、部品２の材料も金属や樹脂等、様々なものを用いることができ、特定の材料に限定されることはない。

図４は、円盤１の環状凸部１１における内側斜面１１ａの傾斜角度と部品載置面１１ｂの傾斜角度の好ましい例を示したものである。内側斜面の角度が３０°〜４０°、部品載置面１１ｂの角度が０°〜５°であると、最も効率良く部品２を部品載置面１１ｂに押し上げることができる。

中央凸部１０及び環状凸部１１を含む円盤１は、部品への衝撃の緩和や傷がつくことの防止を考慮した材料を用いて形成されていて、例えばウレタンゴムなどの耐衝撃性に優れた非金属材料あるいは金属製円盤に耐衝撃性のゴムやプラスチックを被覆したものが用いられている。

中央凸部１０及び環状凸部１１と回転円盤１の本体とは、一体成形品或いは別構成品を一つに結合したものでもよい。

壁体３は、環状凸部１１に近い径を有する。この壁体３が円盤１の上方で環状凸部１１と近接するように、回転円盤１に対して浮いた状態で支持体５を介して支持されている。

支持体５は、円盤１及び壁体３の外周囲を囲む周壁により構成され、図３に示すように止め具６を介して壁体３を円盤１上、特に環状凸部１１の上方付近で浮いた状態で支持している。支持体５は、モータ２０を収納するベース７に固定されている。

ガイド３０は、円盤１の面上から浮いた状態で吊持された円弧状に湾曲した長板状の部材であり、金属により形成される他、樹脂材料で形成したものや、金属に樹脂またはウレタンゴムを被覆し形成されたものが用いられている。

ガイド３０は、円盤１に投入された部品２が環状凸部１１の内側斜面１１ａを介して誘導案内するものであり、回転円盤１面上から内側斜面部１１ａ面にかけて、円盤１の表面および内側斜面部１１ａの表面に対して非接触状態で配置されている。

ガイド３０を吊持する吊持機構３１は、壁体３の上部に掛け渡しされる梁部材３１ｂ、３１ｃに取付けられた吊持具３１ａよりなり、この吊持具３１ａは、ガイド３０の向きや位置を調整する調整機構３１ｄ、３１ｅを介して梁部材３１ｂに接続されている。

また、梁部材３１ｃには部品センサ７が設けられている。部品センサ７は円盤１上における部品２の有無を検出する機械式の接触センサである。

部品センサ７が円盤１上に部品２があることを検出すると、部品センサ７から検出信号がモータ２０に送信される。モータ２０はこの検出信号に応じて駆動を開始し、部品センサ７からの検出信号が送信されなくなるまで駆動を継続する。

なお、本発明においては、部品センサ７は機械式の接触センサに限られず、光電センサ等、種々のセンサを用いることができる。

姿勢検出機構９１は、部品２の姿勢を検出する機構である。こうした機構として、光電センサや機械式の接触センサ等の各種センサや撮像装置等、種々のものを用いることができる。

落下機構９２は、姿勢検出機構９１による部品２の姿勢の検出結果に応じて部品２を回転させつつ円盤１の底部に落下させるための構成である。こうした落下機構９２として、エア噴射装置、駆動アーム等、種々のものを用いることができる。

部品排出部８は、部品２が１つずつ通過可能な幅を備えている。部品載置面１１ｂ上の部品２が円盤１の回転に伴い排出位置８１に到達すると、図示しないエア噴射装置や駆動アーム等の射出手段により部品２が部品排出部８を通じて部品供給装置１００の外部へと排出される。

次に、上述した構成を備える部品供給装置１００の動作について説明する。

まず、図示しない部品投入装置等から部品供給装置１００内に部品２が投入されると、部品センサ７が部品２の存在を検出し、モータ２０に対して駆動を開始させる。そして、モータ２０の駆動が開始されることで、円盤１の回転動作が開始される。

円盤１が半時計周り方向（図１の矢印Ｃ方向）に回転すると、円盤１上に投入されている部品２はガイド３０による動作の規制を受けつつ、内側斜面１１ａを介して部品載置面１１ｂ上へと誘導される。このとき、ガイド３０は、最終的に部品２が部品載置面１１ｂ上に一列に整列するように載置面の幅を狭める役割も担う。

こうして部品載置面１１ｂ上に一列に整列された部品２は、円盤１の回転に伴い移動し、周壁３の上部に設けられた姿勢検出機構９１の検出可能領域を通過する。このとき、姿勢検出機構９１は、通過する部品２の姿勢の検出を行う。

図５は部品２の姿勢を示す斜視図であり、（Ａ）は適合品となる姿勢を示す斜視図、（Ｂ）は不適合品となる姿勢を示す斜視図である。

本実施形態において搬送される部品２は、ボトルの開口部分に取り付けられる円筒状の樹脂製の部材であり、大径部２１及び小径部２２を備えて構成されている。
この部品２は、図５の（Ａ）と（Ｂ）に示す２つの姿勢のうち何れかの姿勢をとって部品供給装置１００内を搬送させるが、本実施形態においては、図５（Ａ）の姿勢にある状態で部品供給装置１００からその他の機器に供給される必要がある場合が想定されている。

そのため、この図５（Ａ）の状態にある部品２は適合品として他の機器に搬送されるが、図５（Ｂ）の状態にある部品２については不適合品として他の機器に搬送しないようにする必要がある。

そこで姿勢検出機構９１は、図５（Ａ）の状態にある部品２を適合品、図５（Ｂ）の状態にある部品２を不適合品として検出し、その検出結果を落下機構９２へと送信する。

姿勢検出機構９１の検出可能領域を通過した部品２は、円盤１の回転に伴い落下機構９２の近傍へと移動する。

落下機構９２は、姿勢検出機構９１の検出結果に伴い不適合品である部品２を円盤１の中央部付近に落下させる。ここで、落下機構９２は、不適合品である部品２を円盤１の中央付近に落下させる際に適合品である姿勢に変化させるべく、落下時に部品２を反転させられるようにその動作や形状等が調整されている。

本実施形態における落下機構９２は、図示しない駆動手段により回転される回転軸と、その回転軸に取り付けられた板状部材により構成されている。この回転軸の回転速度と板状部材の角度は、部品２を落下させる際にその姿勢を変化させるよう調整されている。

このようにして不適合品である部品２は落下機構９２により円盤１の中央部付近に落下されるとともに、適合品である部品２は更に円盤１の回転に伴い移動し、円盤１の周縁部に連続する部品排出部８へと導かれ排出される。

そして、部品供給装置１００内に部品２が無くなると、部品センサ７からの検出信号がモータ２０に送られなくなり、モータ２０はその動作を停止する。こうして部品供給装置１００の動作は、次に部品２が投入されるまで停止することになる。

本実施形態に係る部品供給装置によれば、一つのモータ、円盤、ガイド、壁体といった簡単な部品の構成にて、高速、低騒音の部品供給装置を提供することができる。

また、振動による搬送方式ではなく、円盤の回転による搬送方式を採用しているため、装置内における搬送中に搬送対象物が跳ねることがなく、姿勢認識を安定して行うことができる。

また、不適合品である部品の姿勢を正して適合品として再循環させることができるため、部品が不適合品であり続け装置内を長時間循環し続けることがなくなり、部品の破損を効果的に防止するとともに、迅速な搬送が可能となる。

なお、上記実施例では、ガイド３０として円弧状に湾曲した長板状のガイドを例示したが、これに代えて、回転ブラシ或いは円盤より摩擦力の大きい外周面を有する回転体を使用し、この回転体の押し上げ力により部品２を、斜面１１ａを介して部品載置面１１ｂに押し上げるようにしてもよい。また、回転体とガイドを組み合わせたものでもよい。

また、上記実施形態においては搬送対象物として図５に示す部品２が想定されていたが、本発明における搬送対象物はこれに限らず、図６や図７に示す部品２００、３００等、様々な搬送対象物を搬送することができる。

図６は、図５と異なる部品２００の姿勢を示す斜視図であり、（Ａ）は適合品となる姿勢を示す斜視図、（Ｂ）は不適合品となる姿勢を示す斜視図である。図７は、図５及び図６とは更に異なる部品３００の姿勢を示す斜視図であり、（Ａ）は適合品となる姿勢を示す斜視図、（Ｂ）は不適合品となる姿勢を示す斜視図である。

図６に示す部品２００は、円筒状の部品であり、太い径を有する本体部２１０の先端に縮径部２２０が形成されている。

この部品２００について、例えば図６（Ａ）に示すように、搬送方向Ｆに縮径部２１０を向けた状態を適合品とし、図６（Ｂ）に示すように、搬送方向Ｆの反対側に縮径部２１０を向けた状態を不適合品とする設定を行う。

そして、部品２００を部品供給装置１００に投入することで、上述した実施形態と同様に、姿勢の認識と修正、搬送を行うことができる。

また、図７に示す部品３００は、円筒状の部品であり、本体部３１０の一端側に着色部３２０が形成されている。

このような色彩に応じて姿勢の検出を行う場合、姿勢検出機構９１として撮像装置が用いることで、上述した実施形態と同様に、姿勢の認識と修正、搬送を行うことができる。

また、上述した実施形態においては、落下機構９２は図示しない駆動手段により回転される回転軸と、その回転軸に取り付けられた板状部材により構成されていたが、本発明においてはこれに限らず、進退可能な棒状部材や、エア噴射機構等も用いることができる。

また、上述した実施形態においては、不適合品については落下機構９２により落下させていたが、本発明においてはこれに限らず、部品載置面１１ｂ上で姿勢を変化させた後、そのまま部品載置面１１ｂ上に載置されたまま円盤１の回転により回転し、再度姿勢検出機構９１による姿勢検出をする構成としてもよい。

このときの姿勢変化は、図示しない姿勢変化機構を用いて行う。姿勢変化機構としては、部品載置面１１ｂの下面から部品を突き上げるように動作する、進退可能な棒状部材等の突出部材や、エア噴射機構等を用いることができる。

１ 円盤
２ 部品
３ 壁体
５ 支持体
６ 止め具
７ 部品センサ
８ 部品排出部
１１ 環状凸部
１１ａ 内側斜面
１１ｂ 部品載置面
１１ｃ 環状の頂部
３０ ガイド
９１ 姿勢検出機構
９２ 落下機構

Claims (5)

1. モータにより回転し、整列対象の部品が投入される円盤と、
   前記円盤の上面の外周側に形成され、内側から外側に向けて上る傾斜角度が３０°〜４０°の内側斜面と、前記内側斜面の周りに形成される環状の傾斜角度が０°〜５°の部品載置面と、を有する環状凸部と、
   前記円盤の面上から浮いた状態で吊持され、前記円盤の前記環状凸部に囲まれた部位に投入された部品を前記円盤の回転に伴い前記環状凸部の内側斜面を介して前記部品載置面に乗り上げるように誘導案内するとともに、前記部品載置面上の前記部品を載置可能な幅を徐々に狭め前記部品を前記部品載置面に一列に整列するガイドと、
   前記環状凸部上の前記部品の姿勢が所定の姿勢となっているか否かを検出する姿勢検出機構と、
   前記姿勢検出機構が前記部品の姿勢が前記所定の姿勢以外の姿勢であると検出した場合に、前記円盤の前記環状凸部に囲まれた部位へ、前記部品を回転させつつ前記内側斜面を介して落下させる落下機構と、
   前記落下機構よりも前記円盤の回転方向の下流に設けられた部品排出部と、
   を備えることを特徴とする部品供給装置。
2. 前記姿勢検出機構は光電センサであることを特徴とする請求項１記載の部品供給装置。
3. 前記姿勢検出機構は画像認識装置であることを特徴とする請求項１記載の部品供給装置。
4. 前記落下機構はエア噴射機構であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の部品供給装置。
5. 前記落下機構は前記環状凸部の前記整列幅になる部位に進退可能な突出機構であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の部品供給装置。

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