JP2010076873A - 部品選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】選別された部品を落下させずに、部品選別部に再度供給できる部品選別装置を提供する。
【解決手段】部品選別装置は、中心軸に対して第１の所定角度を成して延在するフランジ部が形成された皿ボウルと、皿ボウルの小径部を被覆する回転板と、皿ボウルの内壁に近接して螺旋状に配設された部品移送レールと、皿ボウルおよび回転板を部品移送レールの螺旋上昇方向に回転駆動させる回転駆動部と、フランジ部の外周に近接して配設された外周シュータと、外周シュータが近接して配設されている部分を除く外周に配設された周壁と、外周シュータの出口に連続すると共にフランジ部に近接されて配設された部品選別部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、部品を受容する容器内に無作為に投入された多数の部品を、それぞれの寸法、形状、および姿勢を条件として選別し、所望の条件を満たす部品のみを供給する部品選別装置に関する。

図９および図１０に、従来用いられている部品選別装置の一例（特許文献１）を示す。部品選別装置１ｃは、皿ボウル２、回転板３、部品移送レール５、部品搬送レール７、シャフト９、モータ６および部品選別部１０を含む。皿ボウル２は、中心軸Ａ２（不図示）に関して概ね回転対象な円錐管部２ｓと底部２ｂを含む中空な円錐台状に形成されている。円錐管部２ｓは中心軸Ａ２に対して所定の傾斜角を成し、底部２ｂは円錐管部２ｓの小径端部から中心軸Ａ２に向かう求心方向に延在している。

円錐管部２ｓは、その小径端部が底部２ｂによって概ね閉ざれ、その大径端部が開口されて、いわゆる深皿状の皿ボウル２を形成している。底部２ｂと円錐管部２ｓの内壁とによって囲まれる空間を皿ボウル２の内部と呼ぶ。円錐管部２ｓの大径端部からは中心軸Ａ２に対して概ね垂直な遠心方向に所定の長さで延在するフランジ部２ａが設けられている。

円錐管部２ｓの内壁には、複数のキー２ｋが所定の間隔で設けられている。キー２ｋは帯状に形成されており、皿ボウル２の小径端部（底部２ｂ近傍）と大径端部（フランジ部２ａ近傍）との間に延在して配設されている。

回転板３は、中心軸Ａ３（不図示）に関して概ね回転対称な中空の円錐状に形成されて、その開放端部が皿ボウル２の底部２ｂを覆うように、頂点を皿ボウル２の大径部側に向けた状態で皿ボウル２の内部に載置されている。皿ボウル２と回転板３とは、中心軸Ａ９（不図示）に関して回転対象に形成されたシャフト９によって、中心軸Ａ２、Ａ３、およびＡ９のそれぞれが軸Ａｃと重なるようにして互いに固定されている。シャフト９は、モータ６によって軸Ａｃに関して回転駆動される。つまり、軸Ａｃは皿ボウル２、回転板３、およびシャフト９の回転の中心であり、それらの回転軸であるとともに中心軸である。なお、図９においては、視認性を考慮して、回転軸Ａｃのみが図示されている。モータ６によって、皿ボウル２（含むフランジ部２ａおよびキー２ｋ）および回転板３はシャフト９と一体的に回転する。

皿ボウル２の内部には、円錐管部２ｓの内壁の曲面に沿うように、螺旋状に形成された部品移送レール５が配設されている。部品移送レール５は、その小径端部および大径端部がそれぞれ回転板３の外周部および皿ボウル２のフランジ部２ａの内周部近傍に位置すると共に、円錐壁２ｓに対して所定の間隔で位置するように、支持アーム５ａによりつり下げ保持されている。皿ボウル２および回転板３は、シャフト９を介してモータ６によって、キー２ｋと部品移送レール５との交点が底部２ｂからフランジ部２ａに向かって移動する方向（図９において、矢印Ｄｒで表示）に回転される。

フランジ部２ａの外周部に近接して、開口部を有するＣ字状に形成された周壁４が配設されている。周壁４の開口部は、シャフト９の回転方向Ｄｒから見て部品移送レール５の大径端部より下流に位置している。周壁４の開口部の２つの端部のうち上流側に連続して、フランジ部２ａの外周部の接線方向に延在する部品搬送レール７が設けられている。

部品搬送レール７は、回転軸Ａｃに対して概ね垂直な底板７ｂと回転軸Ａｃに対して概ね平行な２つの側壁７ｓによってコの字状断面を有するように形成されている。部品搬送レール７ｂの上面とフランジ部２ａの上面とは概ね同一平面上に延在し、２つの側壁７ｓのうち、フランジ部２ａの近傍に位置するものは他方より短く形成されている。この短い方の側壁７ｓはフランジ部２ａ上に延出している。これは、後述するようにフランジ部２ａ上に載置された状態で運ばれてくる部品を部品搬送レール７の内部に誘導するためであり、この側壁７ｓを誘導板と称する。

周壁４には、回転方向Ｄｒに関して、部品搬送レール７より上流で且つ部品移送レール５の大径端部より下流の位置に回転軸Ａｃの方向に突きだして部品選別部１０が設けられている。部品選別部１０は、所定の高さ位置に所定の突出量で周壁４から回転軸Ａｃ方向に突出する突出部材として構成されおり、選別する部品と寸法或いは形状が異なる部品を求心（回転軸Ａｃ）方向に押し出す。

上述の如く構成された部品選別装置１ｃは、好ましくは回転軸Ａｃが鉛直線方向に平行になるように設置された状態で、所定数の部品Ｐが皿ボウル２に無作為に投入された後に運転が開始される。モータ６によるシャフト９の回転に応じて、皿ボウル２および回転板３が回転方向Ｄｒに回転される。すると、回転板３上に位置する部品Ｐは、皿ボウル２より遠心方向に移動して円錐管部２ｓの内周壁に当接する。この状態で、部品Ｐはキー２ｋによって押されて、皿ボウル２の回転方向Ｄｒに移動し、部品移送レール５の小径端部より部品移送レール５に乗り上がる。

回転するキー２ｋにより、部品Ｐは部品移送レール５に沿って上昇してフランジ部２ａ上に移送される。フランジ部２ａ上に移送された部品Ｐは皿ボウル２の回転により、フランジ部２ａ上を周壁４に沿って部品移送レール５上を移動して、部品選別部１０に到達する。このように、部品Ｐに部品移送レール５を上昇させる回転方向Ｄｒを、供給回転方向という。

部品選別部１０は、フランジ部２ａ上に載置されて搬送されてくる部品をその形状、寸法、および姿勢で選別して、所望の選別条件を満たすもののみを下流側に通過させる。一方、選別条件を満たさないものは、部品選別部１０によって求心（回転軸Ａｃ）方向に押し出されて皿ボウル２内に戻される。つまり、選別対象の部品Ｐが寸法や形状が選別条件を満たしていても、その姿勢が選別条件を満たさしていなければ、部品選別部１０で押し出されて、皿ボウル２内に落下する。

一方、寸法、形状、および姿勢が所望の選別条件を満たすものは部品選別部１０を通過して、部品搬送レール７に到達する。到達した部品Ｐは、誘導板７ａによって部品搬送レール７内に取り込まれる。このようにして、皿ボウル２に無作為に投入された複数の部品Ｐから、所望の寸法、形状、および姿勢であるもののみが部品選別装置より外部に供給される。
特開２００４−０６７３２５号公報

しかしながら、上術の部品選別装置においては、選別条件を満たさない、つまり部品選別部を通過できない部品Ｐは、フランジ部２ａから排除されて皿ボウル２の回転板３に向かって落下する。排除された部品Ｐが落下する際に円錐管部２ｓの内壁、キー２ｋ、部品移送レール５、或いは回転板３に、さらには回転板３上の部品Ｐとぶつかって、騒音および部品Ｐの打痕の原因となる。

また、排除された部品Ｐは、落下の課程において、部品移送レール５上を移送中の他の部品Ｐを回転板３上に叩き落としてしまう。これは、騒音および部品Ｐの打痕の原因であると共に、部品選別装置１ｃが部品Ｐを部品選別部１０に供給する能力、つまり部品選別装置１０の選別能力の低下を招く。この能力低下を補うためには、皿ボウル２の回転速度を増す必要がある。

しかしながら、回転速度を増して、フランジ部２ａへの部品Ｐの供給量が増せば、さらに以下に述べる事態を招く。フランジ部２ａに連続して供給された部品Ｐが互いに干渉して、部品選別部１０に至る前に、落下して上述の問題を引き起こす。さらに、部品選別部１０での部品Ｐの詰まりが発生して、選別できなかった部品Ｐが落下する。同時に、詰まりにより、部品選別部１０の選別能力が不安定になる。また、選別する部品Ｐの量の増加に対応して部品Ｐの排除量が増して落下量が増え、部品移送レール７から叩き落とされる量も増す。結果、騒音或いは打痕の発生も増加する。なお、回転速度の増加による電力消費が増大することは言うまでもない。

本発明は、上述の問題に鑑みて、選別された部品を落下させずに、部品選別部に再度供給できる部品選別装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る部品選別装置は、中心軸に概ね回転対称な中空の円錐台形に形成され、その大径部の外周縁に当該中心軸に対して第１の所定角度を成して延在するフランジ部が形成された皿ボウルと、
中心軸に概ね回転対称な円錐形に形成され、頂点側を前記皿ボウルの大径部に向けて前記皿ボウルの小径部を被覆する回転板と、
前記皿ボウルの内壁に近接して前記回転板の外縁から前記フランジ部まで螺旋状に配設された部品移送レールと、
前記皿ボウルおよび前記回転板を前記部品移送レールの螺旋上昇方向に回転駆動させる回転駆動手段と、
前記フランジ部の外周に入口側を近接して配設された外周シュータと、
前記フランジ部の外周部であって、前記外周シュータが近接して配設されている部分を除く外周に配設された周壁と、
前記外周シュータの出口に連続すると共に前記フランジ部に近接されて配設された部品選別部とを備える。

前記皿ボウルは内壁に、前記小径部と大径部の間に延在する少なくとも１つのキーを備えることが望ましい。

前記キーは、さらに前記フランジ部（２０ａ）まで延在することが望ましい。

上記部品選別装置は、前記部品選別部に連続して、前記皿ボウルの接線方向に形成された部品搬送レールをさらに備え、
前記部品選別部は、前記外周シュータによって搬送されてきた部品を選別して、選別条件を満たす部品を前記部品搬送レールに通過させ、選別条件を満たさない部品を前記中心軸方向に排出することを特徴とする。

前記部品選別部は近接するフランジ部より高く位置することが望ましい。

前記中心軸が水平面に対して、所定の傾斜角度を成していることが望ましい。

前記中心軸の水平面に成す傾斜角度は鋭角であることが望ましい。

前記中心軸が水平面に成す傾斜角度は１０°〜１５°の範囲で選ばれることが望ましい。

以上の説明のとおり本発明によれば、皿ボウルの回転によりフランジ部に供給された部品はさらに、フランジ部の外周側に近接して配設された外周シュータを介して当該外周シュータに接続された部品選別部によって選別される。つまり、フランジ部の近接外周部分で部品選別部による部品の選別が行われる。このように、フランジ部上ではなくフランジ部の近接外周側で部品選別が行われることによって、選別条件を満たさなかった部品を皿ボウルに戻すことなくフランジ部に戻すことができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態にかかる部品選別装置について説明する。図１に部品選別装置１を斜め上方からみた様子を示すように、部品選別装置１は、上述の従来の部品選別装置１ｃと類似の構造を有している。具体的には、部品選別装置１は、部品選別装置１ｃにおける皿ボウル２、周壁４、および部品搬送レール７がそれぞれ皿ボウル２０、周壁４０、および部品搬送レール７０に交換されると共に、外周シュータ８０が新たに設けられている。

皿ボウル２０は、フランジ部２ａがフランジ部２０ａに交換されると共に、キー２ｋがキー２０ｋに交換されている以外は、皿ボウル２と同様に構成されている。具体的には、キー２ｋが円錐管部２ｓの小径端部と大径端部との間に延在しているのに対して、キー２０ｋは、小径端部から大径端部を経てフランジ部２０ａ上にまで延在している。周壁４０は、周壁４と同様に開口部を有するＣ字状に形成されると共に、フランジ部２０ａの外周部に近接して設けられている。

皿ボウル２０の回転軸Ａｃに沿った断面を示す図２を参照して、フランジ部２０ａと周壁４０について説明する。なお、図２においては、視認性を考慮して、皿ボウル２０と周壁４０の一部のみが示されている。フランジ部２０ａは回転軸Ａｃに対して所定の鋭角θ１（０＜θ１＜π／２）を成すように、つまり、回転軸Ａｃに対して垂直な面ＰＨに対して鋭角θ２（π／２−θ１）を成すように延在している。周壁４０は皿ボウル２０の円錐管部２ｓと同様に、回転軸Ａｃに対して所定の角度θ３（０＜θ３＜π）を成して傾斜している。なお、フランジ部２０ａの長さＬ、周壁４０の高さＨ、さらに角度θ１（θ２）およびθ３は、後述するように、フランジ部２０ａが部品Ｐを載置した状態で搬送できるように、周壁４０は搬送されてくる部品Ｐがフランジ部２０ａから円周方向に落下しないように適宜決定される。

部品選別装置１の平面を示す図３を参照して、外周シュータ８０および部品搬送レール７０について説明する。なお、図３においては、視認性を考慮して、フランジ部２０ａ、周壁４０、外周シュータ８０、および部品搬送レール７０が主に表されている。外周シュータ８０は、周壁４０の２つの開口端のうち下流側に連続して設けられている。

図４に示すように、外周シュータ８０は、中央部が凹んだＶ字状断面を有する円弧状の底板８０ｂと、好ましくは同心状に形成された２つの側壁８０ｓとにより、フランジ部２０ａの外周に沿うように構成されている。また、外周シュータ８０の２つの側壁８０ｓのうち、フランジ部２０ａに近接する側壁８０ｓは、その上流端部がフランジ部２０ａの上面の接線方向に連続するように位置されている。その上端部には、フランジ部２０ａの上面に載置された状態で運ばれてくる部品Ｐを外周シュータ８０の内部に誘導する誘導板８０ａ（図Ｂ）が設けられている。

部品搬送レール７０は、外周シュータ８０の下流端部に連続して、フランジ部２０ａから離反する方向に設けられている。部品搬送レール７０のフランジ部２０ａの近接側には、部品選別部１０がフランジ部２０ａの上部より外周側の位置に設けられている。

次に、図３において矢印Ａの方向から見た部品選別装置１を示す図５を参照して、上述のごとく構成された部品選別装置１の設置例について説明する。なお、視認性を考慮して、図５においては主に説明に必要な主な部材以外は省略されている。部品選別装置１は、部品搬送レール７０に平行な方向に対して、回転軸Ａｃが鉛直線ＶＬに対して所定の角度θ４（０＜θ４＜π／２）を成すように設置される。

つまり、フランジ部２０ａは、部品選別部１０に対してほぼ９０°上流側に位置する部分ＰＰを最高位点として鉛直線ＶＬに対して垂直な水平面ＨＰに対して角度θ５（π／２−θ４）を成して傾くように設置される。なお、この最高位点ＰＰは、上述の誘導板８０ａによって、フランジ部２０ａ上から部品Ｐが外周シュータ８０に誘導される部分である。

これにより、最高位点ＰＰでフランジ部２０ａから外周シュータ８０に取り込まれた最高位点ＰＰは、鉛直線ＶＬに対して角度θ４（水平面ＨＰに対して角度θ５）で傾いた外周シュータ８０のＶ溝で案内されて部品選別部１０に至る。部品選別部１０は、搬送されてきた部品Ｐをその形状、寸法、および姿勢が所望の条件を満たすもののみを下流の部品搬送レール７０側に通過させ、満たさないものを求心（回転軸Ａｃ）方向に排除する。

角度θ４（θ５）は、後述するように、最高位点ＰＰで誘導板８０ａによって取り込まれた部品Ｐが、特に振動やベルトドライブのような搬送手段を必要とせずに外周シュータ８０を下降移動することと、部品選別部１０から排除された部品Ｐがフランジ部２０ａに安定的に載置されるように考慮して決定される。この意味において、θ４およびθ５（θ５＝π／２−θ４）はそれぞれ鋭角である。なお、角度θ４は約８０°〜１５°（θ５は１０°〜１５°）の範囲で選択されることが好ましく、本実施形態においては１０°に設定されている。

図６、図７、および図８を参照して、上述のように構成され、設置された部品選別装置１に部品Ｐの選別動作について説明する。回転軸Ａｃが鉛直線ＶＬに対して８０°（水平面ＨＰに対して１０°）傾いて設置された状態で、所定数の部品Ｐが皿ボウル２に無作為に投入された後に運転が開始される。

図６に示すように、フランジ部２０ａ上に移送された部品Ｐは皿ボウル２の回転により、キー２０ｋに押されながらフランジ部２０ａ上を周壁４０に沿って移動して部品搬送レール７０に直前に到着する。そして、フランジ部２０ａの最高位点ＰＰ付近に設けられた誘導板８０ａによって、部品Ｐは外周シュータ８０に誘導される。部品Ｐは最高位点ＰＰから暫時下降している外周シュータ８０を移動して、部品選別部１０に到着する。

図７に示すように、フランジ部２０ａがθ５だけ水平面ＨＰに対して傾斜して設置されている結果、部品選別部１０の近傍下部にフランジ部２０ａが位置している。外周シュータ８０によって搬送されてきた部品Ｐは、部品選別部１０の直前に設けられた段差Ｓによって、その姿勢が変えられたのちに部品選別部１０に供給される。部品選別部１０は、選別条件を満たさない部品Ｐを求心（回転軸Ａｃ）方向に押し出す。

図８に示すように、部品選別部１０から求心方向に押し出された部品Ｐは、部品選別部１０の近傍でフランジ部２０ａと周壁４０との間に部品Ｐを保持できる空間で保持される。このように、フランジ部２０ａと周壁４０との間に形成されて、部品Ｐを保持できる空間をポケットと呼ぶ。

つまり、フランジ部２０ａを水平面ＨＰに対して角度θ５だけ傾斜させて設置しているおかげで、部品選別部１０から排除された部品Ｐは皿ボウル２０に落下させることなく、ポケットに押し出し保持できる。なお、皿ボウル２０の回転に応じてフランジ部２０ａの水平面ＨＰに対する傾斜角度θはより大きくなるが、それにつれて部品Ｐはより周壁４０側に移動するので、周壁４０とフランジ部２０ａとの間の空間によって確実に受け止められる。

ポケットにおいては、皿ボウル２０の回転に応じて部品Ｐの重心はフランジ部２０ａ側から周壁４０側へ徐々に移動した後にまたフランジ部２０ａ側に徐々に移動する。そして、最高位点ＰＰにおいて、部品Ｐは、部品移送レール５によって皿ボウル２０から供給されてきた部品Ｐと一緒に外周シュータ８０に取り込まれて上述の動作が繰り返される。

なお、キー２０ｋによって、皿ボウル２０の回転によるポケット内での部品Ｐの重心移動に関わらず、部品Ｐを搬送して、再度外周シュータ８０に供給できる。ただし、部品Ｐがフランジ部２０ａと周壁４０と摩擦力だけで十分に保持できる場合にはキー２０ｋはキー２ｋに取って変えることができるばかりでなく、廃止することも可能である。また、部品選別部１０の上流側に、部品Ｐの姿勢を変えるための手段として段差Ｓが設けられているが、選別する部品Ｐの形状などによっては必須ではない。また、深皿状の皿ボウル２０の代わりに、平坦なディスク状の部材を、部品の受容体として用いてよい。

本実施の形態においては、θ４（θ５）の傾斜により、外周シュータ８０には部品Ｐを部品選別部１０に向けて移動させるための駆動装置が不要であり。部品搬送レール７０はに、部品選別部１０をパスした部品Ｐを次行程に供給するためにベルトドライブなどの適当な駆動手段が設けられている。しかしながら、部品搬送レール７０はベルトドライブの変わりに、モータと変心カム等を用いた打振駆動装置を用いることができる。さらに、部品搬送レール７０を外周シュータ８０と一体的に構成して、共に打振駆動措置を用いてもよい。また、打振駆動措置の振動生成には、モータと変心カム等の機械的部材の変わりに圧電素子などの電気的部材を用いることもできる。

上述のように、本発明の実施形態にかかる部品選別装置においては、部品選別部で排除された部品を、皿ボウルに落下させるのではなく、部品選別部の近傍に設置されたフランジ部に戻す。そして、戻された部品はフランジ上に載置された状態で搬送されて、部品移送レールを移動して皿ボウルから上昇してきた部品と一緒に再び部品選別部による選別が行われる。このように、部品選別部で排除された部品を皿ボウルに落下させて皿ボウルに戻すことなく、部品選別部を含有する搬送ルートであるポケットに戻すことにより、排除された部品の落下に起因する上述の問題を解消することができる。

本発明にかかる部品選別装置は、同一の部品を大量かつ迅速に供給する必要がある部品供給装置等に利用できる。

本発明の実施形態に係る部品選別装置の構成を示す斜視図 図１の皿ボウルの中心軸に関する断面図 図１の部品選別装置の概略平面図 図１の外周シュータの斜視図 図１の部品選別装置の概略側面図 図１の部品選別装置において部品が皿ボウルから外周シュータに共有される様子を示す部分斜視図 図１の部品選別装置において、外周シュータから共有された部品が部品選別部によって選別される様子を示す部分斜視図 図１の部品選別装置において、部品選別部によって排除された部品が周壁とフランジ部との間に形成されたポケットに保持される様子を示す部分斜視図 従来の部品選別装置の構成を示す斜視図 図９の部品選別装置の内部構造を示す部分断面図

符号の説明

１、１ｐ 部品選別装置
２、２０ 皿ボウル
２ａ フランジ部
２ｂ 底部
２ｓ 円錐管部
３ 回転板
４、４０ 周壁
５ 部品移送レール
５ａ 支持アーム
６ モータ
７、７０ 部品搬送レール
９ シャフト
１０ 部品選別部
８０ 外周シュータ
８０ａ 誘導板
８０ｓ 側壁
８０ｂ 底板
Ａｃ 中心軸
Ｄｒ 回転方向
Ｐ 部品
ＰＰ 最高位点

Claims (8)

1. 中心軸に概ね回転対称な中空の円錐台形に形成され、その大径部の外周縁に当該中心軸に対して第１の所定角度を成して延在するフランジ部が形成された皿ボウルと、
   中心軸に概ね回転対称な円錐形に形成され、頂点側を前記皿ボウルの大径部に向けて前記皿ボウルの小径部を被覆する回転板と、
   前記皿ボウルの内壁に近接して前記回転板の外縁から前記フランジ部まで螺旋状に配設された部品移送レールと、
   前記皿ボウルおよび前記回転板を前記部品移送レールの螺旋上昇方向に回転駆動させる回転駆動手段と、
   前記フランジ部の外周に入口側を近接して配設された外周シュータと、
   前記フランジ部の外周部であって、前記外周シュータが近接して配設されている部分を除く外周に配設された周壁と、
   前記外周シュータの出口に連続すると共に前記フランジ部に近接されて配設された部品選別部とを備える部品選別装置。
2. 前記皿ボウルは内壁に、前記小径部と大径部の間に延在する少なくとも１つのキーを備える、請求項１に記載の部品選別装置。
3. 前記キーは、さらに前記フランジ部まで延在する、請求項２に記載の部品選別装置。
4. 前記部品選別部に連続して、前記皿ボウルの接線方向に形成された部品搬送レールをさらに備え、
   前記部品選別部は、前記外周シュータによって搬送されてきた部品を選別して、選別条件を満たす部品を前記部品搬送レールに通過させ、選別条件を満たさない部品を前記中心軸方向に排出することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の部品選別装置。
5. 前記部品選別部は近接するフランジ部より高く位置することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の部品選別装置。
6. 前記中心軸が鉛直線に対して、垂直な水平面に対して所定の傾斜角度を成していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の部品選別装置。
7. 前記傾斜角度は鋭角であることを特徴とする、請求項６に記載の部品選別装置。
8. 前記傾斜角度は１０°〜１５°の範囲で選ばれることを特徴とする、請求項７に記載の部品選別装置。

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