JP2014136620A - 物品姿勢変更装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物品の姿勢変更処理の高速化を図るとともに、物品の保持不良による物品、保持枠、フィンガ等の損傷若しくは保持孔からの物品の脱落を抑制する。
【解決手段】貫通した保持孔１１ｋを備えた保持枠１１ｆを含む被軸支体１１、及び、保持孔１１ｋの開口を貫通方向両側でそれぞれ開閉するように被軸支体１１に対して移動可能に構成されるとともに、保持孔１１ｋの閉鎖時に保持孔１１ｋに臨む吸引口１２ｇ，１２ｈを備えた一対のフィンガ１２Ａ，１２Ｂを有する物品保持ユニット１０と、回転軸線１０Ｘを中心として被軸支体１１を回転可能に軸支する支持機体２０と、物品保持ユニット１０を回転駆動する回転駆動機構３０と、物品保持ユニット１０の回転姿勢に応じて一対のフィンガ１２Ａ，１２Ｂを移動させ、保持孔１１ｋを貫通方向両側で交代的に開閉させるフィンガ駆動機構４０と、吸引口１２ｇ，１２ｈに吸着力を生じさせる吸引手段１０ｖと、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は物品姿勢変更装置に係り、特に、供給された微細な電子部品の姿勢を変更する場合に好適な姿勢変更装置の構造に関する。

一般に、微細な電子部品（ＩＣチップなど）の供給を受けた物品保持部を回転軸回りに回転させることにより、物品の姿勢を変更する反転ユニットが知られている（例えば、以下の特許文献１及び２）。これらの反転ユニットでは、物品保持部に配置した板状の保持枠の両側に一対のフィンガの先端部をスライド可能に設け、保持枠の両側に一対のフィンガを対向配置することによって保持枠の保持孔内に配置された物品を保持した状態とし、この状態で物品保持部の回転動作を行うようになっている。

特開２００６−１０３８８０号公報 特開２００６−３０６５１６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の反転ユニットでは、下方のフィンガの先端部を保持孔の下に配置した状態で物品の供給を受け、その後、一対のフィンガの先端部を保持孔の両側に配置して閉鎖してから物品保持部を反転させるとともに、反転が完了した後に、上になったフィンガの先端部を保持孔上から退避させて物品を露出させるようにしているため、反転動作の前後にフィンガの動作時間が必要になることから、物品の反転処理のタクトタイムを短縮することができないという問題点がある。

一方、上記特許文献２に記載の反転ユニットでは、反転動作の開始後に上方のフィンガの先端部が保持孔を閉鎖し始め、反転動作の終了前に上方のフィンガの先端部が保持孔を開放し始めるため、反転動作の前後の所要時間を削減することにより、特許文献１の反転ユニットよりも物品の反転処理のタクトタイムを短縮することが可能になる。しかしながら、この反転ユニットでは、タクトタイムを短縮するために、フィンガによる保持孔の閉鎖動作を反転動作の開始後にゆっくりと行ったり、フィンガによる開放動作を反転動作の終了前に迅速に行ったりすると、物品保持部の回転中に保持孔の一方が開放された状態となるため、物品の姿勢不良や脱落が生ずるおそれが高くなり、特に、物品保持部の回転速度を高めると、その遠心力により、物品が保持孔とフィンガの間に挟まれて物品、保持枠、フィンガ等が損傷したり、物品が弾き飛ばされて保持孔から脱落しやすくなったりするという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、保持孔を備えた保持枠の両側に一対のフィンガをスライド可能に配置してなる物品保持ユニットが回転可能に構成された物品姿勢変更装置において、物品の姿勢変更処理のタクトタイムの短縮或いは姿勢変更動作の高速化を図るとともに、物品の保持不良による物品、保持枠、フィンガ等の損傷若しくは保持孔からの物品の脱落を抑制することにある。

斯かる実情に鑑み、本発明の物品姿勢変更装置は、貫通した保持孔を備えた保持枠を含む被軸支体、及び、前記保持孔の開口を貫通方向両側でそれぞれ開閉するように前記被軸支体に対して移動可能に構成されるとともに、前記保持孔の閉鎖時に前記保持孔に臨む吸引口を備えた一対のフィンガを有する物品保持ユニットと、回転軸線を中心として前記被軸支体を回転可能に軸支する支持機体と、前記物品保持ユニットを回転駆動する回転駆動機構と、前記物品保持ユニットの回転姿勢に応じて前記一対のフィンガを移動させることにより前記保持孔を貫通方向両側で交代的に開閉させるフィンガ駆動機構と、前記吸引口に物品に対する吸着力を生じさせる吸引手段と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、前記一対のフィンガの保持孔に臨む吸引口を備えたことにより、いずれか一方のフィンガが保持孔を閉鎖していれば、当該一方のフィンガの吸引口に物品が吸着されるため、物品保持ユニットの回転中に他方のフィンガが保持孔の開口を少なくとも部分的に開放している時点においても、物品が脱落したり、物品が保持枠と他方のフィンガとの間に挟まれて物品や保持枠が損傷を受けたりするおそれを低減できる。したがって、物品保持ユニットの回転時に双方のフィンガが保持孔の貫通方向両側を共に閉鎖した状態に維持する必要がなくなるため、フィンガによる保持孔の開閉動作と物品保持ユニットの回転動作とを並行して行うことで物品の姿勢変更処理のタクトタイムを短縮させやすくなるとともに、上記吸着力により遠心力にも対応できるようになるため物品保持ユニットの回転速度自体も高速化できる。また、他方のフィンガが保持孔を開放した状態でも一方のフィンガの吸引口に吸着されることで物品を保持することができるため、下方のフィンガが保持孔を閉鎖するとともに上方のフィンガが保持孔を開放している必要がなくなるから、物品保持ユニットの回転動作の開始時及び終了時の物品保持ユニットの姿勢に制約がなくなり、物品の姿勢を任意の角度姿勢間で変更することが可能になる。

本発明において、前記吸引手段は、前記物品保持ユニットに設けられ、前記吸引口に連通する回転側吸引経路と、前記支持機体に設けられ、前記被軸支体との間において前記回転軸線の周りに同軸に形成された円筒摺接面を介して前記回転側吸引経路に接続される支持側吸引経路とを備えることが好ましい。これによれば、フィンガの吸引口に連通する回転側吸引経路は、被軸支体と支持機体との間において回転軸線の周りに同軸に設けられる円筒摺接面を介して支持側吸引経路と接続されるため、吸引口で物品に対する吸着力を生じさせるための吸引経路の取り回しを容易に構成することができる。

本発明において、前記回転側吸引経路は、前記円筒摺接面に入口開口を有するとともに前記被軸支体の前記一対のフィンガが対向していない表面部位に出口開口をそれぞれ有する、前記被軸支体の内部に形成された被軸支体内吸引経路部と、前記被軸支体内吸引経路部の前記出口開口に接続されるとともに前記一対のフィンガにそれぞれ接続される一対の可撓性チューブと、前記一対の可撓性チューブの接続箇所と前記吸引口とを連通する、前記一対のフィンガの内部にそれぞれ形成された通気孔と、を有することが好ましい。

本発明において、前記回転側吸引経路は、前記円筒摺接面に入口開口を有するとともに前記被軸支体の前記一対のフィンガとの間の摺接面に出口開口をそれぞれ有する、前記被軸支体の内部に形成された被軸支体内吸引経路部と、前記被軸支体内吸引経路部の前記出口開口に対して少なくとも前記フィンガが前記保持孔を閉鎖したときにそれぞれ接続されるとともに、前記吸引口に連通するように前記一対のフィンガの内部にそれぞれ構成された一対のフィンガ内吸引経路部と、を有することが好ましい。

本発明において、前記一対のフィンガは、前記保持孔の開放時に前記保持孔上から基端側へ退避する先端部を有し、前記一対のフィンガにおける前記保持孔の開閉時に前記保持孔上を通過する先端縁には、前記保持枠から離反するに従って張り出すように構成された傾斜面が設けられることが好ましい。これによれば、保持孔が開放された状態で当該保持孔内の物品が当該保持孔の開口から部分的に飛び出した不良姿勢にあるときでも、フィンガが移動（スライド）して保持孔を閉鎖する際に先端縁の傾斜面によって上記不良姿勢にある物品が保持孔の内側へ案内され、反対側のフィンガの吸引口に近づくように導かれるため、当該物品の不良姿勢が傾斜面による案内作用とフィンガによる吸引作用とによって修正されることで、物品が保持枠とフィンガの先端部との間に挟み込まれることを抑制できるとともに、物品の姿勢を保持孔内における正規の収容姿勢に戻すことが可能になる。この場合に、前記傾斜面は前記先端縁に形成された縦溝内に形成されることが望ましい。これによれば、フィンガの先端縁の縦溝内に傾斜面が形成されることにより、傾斜面によって案内される物品の導かれる方向が縦溝の内部側面によって幅方向に規制されるため、当該物品をより安定的に保持孔の内側へ向けて案内することができる。

本発明において、前記一対のフィンガは、前記被軸支体に対して前記回転軸線に沿って移動可能に取り付けられるとともに、前記保持孔の開放時に前記保持孔上から基端側へ退避する先端部を有し、前記フィンガ駆動機構は、前記一対のフィンガにそれぞれ取り付けられたカムフォロアが前記回転軸線の周りに同軸に形成されたカム面に対して前記一対のフィンガの前記基端側から当接する端面カムと、前記一対のフィンガに対して前記先端部の側へ弾性復元力を与える弾性体と、を有することが好ましい。これによれば、フィンガ駆動機構を端面カムと弾性体の組み合わせによって構成することにより、回転駆動機構によって物品保持ユニットを回転駆動するだけで、端面カムのプロファイルに応じて自動的に既定の態様で一対のフィンガを回転軸線に沿って移動（スライド）させることができる。また、この端面カムではカムフォロアがカム面に対してフィンガの基端側から当接するため、保持孔を閉鎖するためにフィンガが弾性体の弾性復元力によってフィンガの先端部の側へ移動（スライド）する際に、物品が保持枠とフィンガの先端部との間に挟み込まれることなどにより弾性復元力を越える駆動抵抗を受けたときには、フィンガのそれ以上の移動（スライド）は停止する。したがって、弾性体の弾性復元力を適宜に設定することにより、物品、保持枠、フィンガ等が損傷を受けることを抑制することが可能になる。

本発明によれば、物品の姿勢変更処理のタクトタイムの短縮、或いは、姿勢変更動作の高速化を図るとともに、物品の保持不良による物品、保持枠、フィンガ等の損傷若しくは保持孔からの物品の脱落を抑制することができるという優れた効果を奏し得る。

特に、フィンガの先端縁に傾斜面を設けることにより、傾斜面によって物品が保持孔の内側へ案内され、反対側のフィンガの吸引口に近づくことで、一時的に物品の保持不良が発生しても物品が保持枠とフィンガの先端部との間に挟み込まれることを抑制できるとともに、物品の不良姿勢を正規の姿勢に戻すことが可能になる。したがって、タクトタイムの短縮、或いは、姿勢変更動作の高速化と、物品、保持枠、フィンガ等の損傷若しくは保持孔からの物品の脱落の抑制とを、さらに高い次元で両立させることが可能になる。

また、フィンガ駆動機構を端面カムと弾性体の組み合わせで構成することにより、保持孔を閉鎖するためにフィンガが先端側へ移動（スライド）する際に、物品が保持枠とフィンガの先端部との間に挟み込まれることなどによってフィンガが弾性復元力を越える駆動抵抗を受けると、そのスライド移動が停止するため、物品、保持枠、フィンガ等に損傷が生ずることを抑制できる。この場合にも、タクトタイムの短縮、或いは、姿勢変更動作の高速化と、物品、保持枠、フィンガ等の損傷若しくは物品の脱落の抑制とをさらに高い次元で両立させることが可能になる。

本発明に係る物品姿勢変更装置の第１実施形態の全体構成を一部断面で示す側面図である。 同第１実施形態の全体構成を一部断面で示す平面図である。 同第１実施形態の物品保持ユニットの先端部分の初期姿勢を回転軸線と直交する断面で示す断面図（ａ）、及び、前記先端部分の当該初期姿勢における回転軸線に沿った断面を示す断面図（ｂ）。 同第１実施形態の物品保持ユニットの先端部分の初期姿勢より４５度回転した姿勢を回転軸線と直交する断面で示す断面図（ａ）、及び、前記先端部分の当該４５度回転した姿勢における回転軸線に沿った断面を４５度回転した方向から示す断面図（ｂ）。 同第１実施形態の物品保持ユニットの先端部分の初期姿勢より９０度回転した姿勢を回転軸線と直交する断面で示す断面図（ａ）、及び、前記先端部分の当該９０度回転した姿勢における回転軸線に沿った断面を９０度回転した方向から示す断面図（ｂ）。 同第１実施形態の物品保持ユニットの先端部分の初期姿勢より１３５度回転した姿勢を回転軸線と直交する断面で示す断面図（ａ）、及び、前記先端部分の当該１３５度回転した姿勢における回転軸線に沿った断面を１３５度回転した方向から示す断面図（ｂ）。 同第１実施形態の物品保持ユニットの先端部分の初期姿勢より１８０度回転した姿勢を回転軸線と直交する断面で示す断面図（ａ）、及び、前記先端部分の当該１８０度回転した姿勢における回転軸線に沿った断面を１８０度回転した方向から示す断面図（ｂ）。 本発明に係る物品姿勢変更装置の第２実施形態の物品保持ユニットの先端部の構成を一部断面で示す拡大側面図である。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。最初に、図１及び図２を参照して第１実施形態の物品姿勢変更装置の全体構成について説明する。図１は第１実施形態の側面図、図２は第１実施形態の平面図であり、それぞれ一部を断面として表している。

第１実施形態の物品姿勢変更装置は、被軸支体１１、及び、この被軸支体１１に対して移動可能に取り付けられた一対のフィンガ１２Ａ，１２Ｂを備えた物品保持ユニット１０と、この物品保持ユニット１０がその回転軸線１０Ｘを中心として回転可能となるように被軸支体１１を軸支する支持機体２０と、回転軸線１０Ｘを中心として物品保持ユニット１０を回転駆動する回転駆動機構３０と、一対のフィンガ１２Ａ、１２Ｂを被軸支体１１に対して移動させるフィンガ駆動機構４０とを具備する。

被軸支体１１は、支持機体２０において回転軸線１０Ｘ方向の前後に設けられた軸受部２１，２２によって回転軸線１０Ｘを中心として回転自在に軸支されている。被軸支体１１は、軸受部２１に軸支される円盤状の拡径部１１ａと、この拡径部１１ａの中心から後方（すなわち物品保持ユニット１０の基端側）へ伸びる円柱状の軸部１１ｂと、上記拡径部１１ａの中心から前方（すなわち物品保持ユニット１０の先端側）へ突出する突起部１１ｃとを有する後部回転体１１Ａを備えている。また、被軸支体１１は、後部回転体１１Ａの上記突起部１１ｃに嵌合する嵌合部１１ｄと、この嵌合部１１ｄからさらに前方（物品保持ユニット１０の先端側）へ伸びる先端支持部１１ｅとを有する前部回転体１１Ｂを備えている。この前部回転体１１Ｂの上記先端支持部１１ｅの先端段差面上には板状の保持枠１１ｆが取り付け固定されている。図２に示すように、保持枠１１ｆには、上記先端支持部１１ｅの先端段差面にねじ等により固定された基部から前方へ突出した部分に、上下両面に貫通した保持孔１１ｋが形成されている。保持孔１１ｋの平面形状（開口形状）は任意であるが、保持すべき物品が嵌合する形状（当該物品を収容可能な相似形状）とすることが好ましい。

フィンガ１２Ａ、１２Ｂは、上記後部回転体１１Ａの軸部１１ｂの外面上に固定されたガイドレールとこのガイドレールに対して直線に沿ってスライド移動可能に構成されるスライダとからなるガイド機構１１ｇ、１１ｈを介して回転軸線１０Ｘの方向にスライド移動可能に取り付けられる。図１に示す状態では、フィンガ１２Ａは図示上方に配置され、フィンガ１２Ｂはフィンガ１２Ａと反対側の図示下方に配置される。フィンガ１２Ａ、１２Ｂは、上記ガイド機構１１ｇ、１１ｈにそれぞれ取り付けられた基端部から、上記被軸支体１１の拡径部１１ａに設けられた挿通用開口１１ｉ、１１ｊを通過して、回転軸線１０Ｘに沿って前方（物品保持ユニット１０の先端側）へ伸びる直線状の基部１２ａ，１２ｂと、この基部１２ａ，１２ｂの前端に接続された先端部１２ｃ，１２ｄとを備えている。

フィンガ１２Ａ，１２Ｂの先端部１２ｃ、１２ｄは、上記先端支持部１１ｅの上下両面においてそれぞれ回転軸線１０Ｘに沿って形成された案内溝（凹溝）１１ｚに案内されて回転軸線１０Ｘの前後に移動し、保持枠１１ｆの上下両面上をそれぞれ摺動することにより保持孔１１ｋを開閉できるように構成される。一方、フィンガ１２Ａ，１２Ｂの基部１２ａ，１２ｂの基端には、回転軸線１０Ｘと直交する回転軸周りに回転自在に構成されたローラ構造を有するカムフォロア１２ｅ，１２ｆが半径方向外側へ突出する姿勢でそれぞれ取り付けられている。また、図３（ｂ）に示すように、フィンガ１２Ａ、１２Ｂの先端縁には、保持枠１１ｆから離反するほどに物品保持ユニット１０の先端側へ張り出すように構成された傾斜面１２ｉ、１２ｊが形成されている。これらの傾斜面１２ｉ、１２ｊは上記先端縁に形成された縦溝１２Ｌと１２Ｍの内底面に相当する部位にそれぞれ形成されている。

物品保持ユニット１０には回転側吸引経路１０ｖが構成される。この回転側吸引経路１０ｖは、支持機体２０に構成される支持側吸引経路２０ｖと接続され、支持側吸引経路２０ｖを介して接続された図示しない排気装置を稼働させることにより、フィンガ１２Ａ、１２Ｂの先端部１２ｃ、１２ｄに設けられる後述する吸引口１２ｇ、１２ｈ（図３参照）に物品を吸着できるように構成される。上記軸受部２２による軸部１１ｂの軸支箇所に隣接する位置には、軸部１１ｂが回転可能に摺接する軸孔を備えた接続板２３が設置され、この接続板２３内には上記支持側吸引経路２０ｖの一部を構成する吸引経路部２３ａが形成される。この吸引経路部２３ａは上記軸孔の内周面２３ｂに開口している。一方、回転側吸引経路１０ｖは、被軸支体１１内に形成された吸引経路部１１ｖと、この吸引経路部１１ｖと、フィンガ１２Ａ、１２Ｂ（の先端部１２ｃ、１２ｄ）との間に接続された可撓性チューブ１３Ａ、１３Ｂとを有する。

吸引経路部１１ｖは、接続板２３の円筒状の内周面２３ｂと摺接する軸部１１ｂの円筒状の外周面１１ｐに開口する入口開口１１ｖａを備える。ここで内周面２３ｂと外周面１１ｐは上記円筒摺接面を構成する。この入口開口１１ｖａは、上記外周面１１ｐにおいて環状に構成された凹溝１１ｑと、この凹溝１１ｑの内部と軸部１１ｂの中心に設けられた吸引経路１１ｖとを連通する半径方向に伸びる接続孔１１ｒを介して、軸部１１ｂ内で回転軸線１０Ｘに沿って延在する吸引経路部１１ｖの部分に連通している。なお、図示例では一対の接続孔１１ｒが対向位置に直線上に連結して形成された貫通孔が構成されている。また、吸引経路部１１ｖは、軸部１１ａ内を回転軸線１０Ｘに沿って延在し、拡径部１１ａ内を通過して突起部１１ｃの先端から嵌合部１１ｄの外周面に形成される出口開口１１ｖｂを備えている。この出口開口１１ｖｂは上記可撓性チューブ１３Ａ，１３Ｂの一端に接続される。また、上記フィンガ１２Ａ、１２Ｂの先端部１２ｃ、１２ｄの内部には、図３に示すように、可撓性チューブ１３Ａ，１３Ｂの他端の接続箇所から上記吸引口１２ｇ，１２ｈに通じる通気孔１２ｖが形成されている。なお、可撓性チューブ１３Ａ、１３Ｂは、嵌合部１１ｄの外周面の出口開口１１ｖｂからフィンガ１２Ａ、１２Ｂに設けられた長円状の開口範囲を有する開口部１２ｓ，１２ｔを通して外周側へ導出され、半円弧状に湾曲して先端部１２ｃ，１２ｄの外面に接続される。

回転駆動機構３０は、サーボモータ等よりなる駆動源３１と、この駆動源３１の出力軸３１ａを上記被軸支体１１の軸部１１ｂに連結し、駆動源３１の回転を被軸支体１１に伝達する軸継手３２とを有する。図示例では軸継手としてオルダムカップリングを用いている。駆動源３１を稼働させると、軸継手３２を介して被軸支体１１が回転軸線１０Ｘを中心に回転し、これによって物品保持ユニット１０の全体が支持機体２０に対して回転駆動される。

フィンガ駆動機構４０は、フィンガ１２Ａ，１２Ｂの基部１２ａ，１２ｂに取り付けられたカムフォロア１２ｅ、１２ｆと、物品保持ユニット１０を内側に収容する態様で支持機体２０に固定された円筒状のカム部材４１と、フィンガ１２Ａ,１２Ｂの基部１２ａ，１２ｂの基端の両側面にそれぞれ設けられた取付箇所と後部回転体１１Ａの拡径部１１ａの後面にそれぞれ設けられた取付箇所との間に接続された引張ばねからなるそれぞれ二本の弾性体４２Ａ、４２Ｂとを有する。上記カム部材４１の端面には回転軸線１０Ｘの周りに同軸に形成されたカム面４１ａが設けられ、上記カムフォロア１２ｅ，１２ｆが上記弾性体４２Ａ,４２Ｂの弾性復元力によりカム面４１ａに回転軸線１０Ｘの後方側（フィンガ１２Ａ,１２Ｂの基端側）から当接することにより端面カムが構成される。この端面カムのカムプロファイルは、一対のフィンガ１２Ａ、１２Ｂの先端部１２ｃと１２ｄが交代的に保持孔１１ｋを開閉するように構成される。ここで、本明細書に言う「交代的」とは、フィンガ１２Ａの先端部１２ｃによる保持孔１１ｋに対する開閉タイミングと、フィンガ１２Ｂの先端部１２ｄによる保持孔１１ｋに対する開閉タイミングとが交互に生ずる場合を広く包含する。本実施形態では、フィンガ駆動機構４０により、先端部１２ｃが保持孔１１ｋを開放している状態で先端部１２ｄが保持孔１１ｋを閉鎖している時点が存在し、かつ、先端部１２ｄが保持孔１１ｋを開放している状態で先端部１２ｃが保持孔１１ｋを閉鎖している時点が存在するように動作する。また、後述する図示例の場合には、先端部１２ｃと１２ｄが同時に保持孔１１ｋを両側から閉鎖している全閉時点も存在するように動作する。ただし、本発明では、全閉時点は必ずしも設けなくてもよい。

以上のように構成される第１実施形態の物品姿勢変更装置は以下のように動作する。まず、図３に示すように、下方にあるフィンガ１２Ｂの先端部１２ｄが保持孔１１ｋを閉鎖し、上方にあるフィンガ１２Ａの先端部１２ｃが保持孔１１ｋを開放する初期状態になっているとする。このとき、フィンガ１２Ａは物品保持ユニット１０の基端側の待機位置に配置され、フィンガ１２Ｂは物品保持ユニット１０の先端側の繰出位置に配置される。また、物品保持ユニット１０は保持枠１１ｆが水平となる初期姿勢にある。この状態で、本発明の物品に相当する部品Ｐを図示しない搬送装置（例えば、吸着ヘッドを備えたピックアンドプレース機構など）により保持孔１１ｋ内に供給すると、保持孔１１ｋを閉鎖している先端部１２ｄの上面に開口する吸引口１２ｈは保持孔１１ｋの内部に臨んでいるため、供給された部品Ｐは吸引口１２ｈにより先端部１２ｄの上面に吸着保持される。

次に、図４に示すように、回転駆動機構３０により物品保持ユニット１０が回転軸線１０Ｘを中心として回転を開始し、同時に、フィンガ１２Ａが物品保持ユニット１０の先端側（図４（ｂ）の左側）へスライド移動を開始する。図４では、物品保持ユニット１０が初期姿勢より４５度回転し、フィンガ１２Ａの先端部１２ｃが物品保持ユニット１０の基端側から先端側へ移動して、保持孔１１ｋを閉鎖しつつある状態を示している。このとき、上記搬送装置による供給位置のずれや、供給された際に先端部１２ｄの上面に衝突したときの反発などにより、部品Ｐが保持孔１１ｋの図示上方の開口面より外側に突出していた場合でも、上記傾斜面１２ｉにより部品Ｐは保持孔１１ｋの内側へ案内され、これによって先端部１２ｄの吸引口１２ｈに接近して吸着力を受けるため、正規の保持位置に戻される。また、上記傾斜面１２ｉは縦溝１２Ｌ内に形成されているため、縦溝１２Ｌの両側の内側面により部品Ｐは幅方向にも規制され、保持孔１１ｋ内に案内される。ここで、縦溝１２Ｌの両側の内側面も先端側に開くように傾斜した面で構成されていればさらに保持孔１１ｋ内への案内機能を高めることができる。

次に、図５に示すように、物品保持ユニット１０が９０度程度回転すると、フィンガ１２Ａはスライド移動を完了して繰出位置に配置され、その先端部１２ｃは保持孔１１ｋを完全に閉鎖する。これによって、保持孔１１ｋは先端部１２ｃと１２ｄにより両側から完全に閉鎖された状態となる。このとき、吸引口１２ｇと１２ｈは共に保持孔１１ｋに臨む位置にあるため、吸引口１２ｇと１２ｈの吸着力が同様であれば、密閉された保持孔１１ｋ内で部品Ｐに対する吸着状態は実質的に解除される。その後、物品保持ユニット１０がさらに同じ方向に回転していくと、図６に示すように、先端部１２ｄが上方に配置され、先端部１２ｃが下方に配置されるようになるとともに、今度はフィンガ１２Ｂが物品保持ユニット１０の基端側へスライド移動（退避動作）を開始し、先端部１２ｄは保持孔１１ｋを開放する。図６に示す状態は物品保持ユニット１０が１３５度程度回転した様子を示す。このとき、保持孔１１ｋの先端部１２ｄの側が開放されるため、部品Ｐは反対側の先端部１２ｃの吸引口１２ｇに吸着される。ここで、先端部１２ｄの先端縁に形成された傾斜面１２ｊは、図３〜図５に示す状態で得られる先端部１２ｄの上面（吸引口１２ｈ）と部品Ｐとの吸着状態（貼り付き）を、図６に示す段階で早期に解除し、反対側の先端部１２ｃの吸引口１２ｇに確実に吸着させるように機能する。この機能は、特に薄板状の部品Ｐにおいて生ずる貼り付きによる問題を解決する。

その後、物品保持ユニット１０が１８０度回転すると、図７に示すように、フィンガ１２Ｂはさらに基端側へスライド移動して退避位置に配置される。このとき、フィンガ１２Ａは繰出位置にあるので、先端部１２ｃは保持孔１１ｋを閉鎖したままである。これによって、物品保持ユニット１０は、上記初期姿勢に対して上下反転した反転姿勢となるため、部品Ｐも反転した姿勢とされる。このとき、保持孔１１ｋの下方にあるフィンガ１２Ａの先端部１２ｃの上面にある吸引口１２ｇにより部品Ｐは吸着保持された状態にある。そして、図示しない上記搬送装置により保持孔１１ｋ内の部品Ｐが取り出される。

なお、上記搬送装置の吸着ヘッドの吸着力が吸引口１２ｇ、１２ｈの吸着力よりも大きければ、部品Ｐの取出時に吸引口１２ｇ、１２ｈの吸着力を一時的に低減したりなくしたりする必要は必ずしもない。ただし、部品Ｐの姿勢変更処理のタクトタイムが増大する虞はあるものの、部品Ｐの取り出しを容易にするために、回転側吸引経路１０ｖ又は支持側吸引経路２０ｖの一部、或いは、両吸引経路間の接続部分を遮断して大気開放したり、図示しない電磁弁などにより排気装置と支持側吸引経路２０ｖの間を遮断して大気開放したりして、吸着力を一時的に解除してもよい。

上記のように、先端部１２ｃが保持孔１１ｋを閉鎖し、先端部１２ｄが保持孔１１ｋを開放している状態（反転姿勢）では、先端部１２ｃが保持枠１１ｆの下方に配置されているため、物品保持ユニット１０が上記初期姿勢にあるときと同様に、新たな部品Ｐの供給を受けることができる。そして、その後は、上記の物品保持ユニット１０の１８０度の回転と同様に、上記の説明とはフィンガ１２Ａと１２Ｂを相互に逆になる態様で動作させることで、物品保持ユニット１０を上記初期姿勢に戻すことができ、同時に保持されている部品Ｐの姿勢を反転させることができる。以後、反転動作は部品Ｐの供給を受ける度に繰り返し行うことができる。なお、この場合に、或る反転動作と、その次の反転動作の回転の向きを相互に同じにすることもでき、また、相互に逆向きにすることもできる。

本実施形態では、保持孔１１ｋを両側から開閉可能に構成された一対のフィンガ１２Ａ、１２Ｂに吸引口１２ｇ、１２ｈを形成し、保持孔１１ｋ内に物品を吸着保持するように構成したことにより、フィンガ１２Ａ、１２Ｂのいずれか一方が保持孔１１ｋを閉鎖した状態となっていれば、物品が保持孔１１ｋ内から脱落しにくくなるとともに、物品が不良姿勢となることも抑制できる。このため、フィンガ１２Ａ、１２Ｂの開閉動作を物品保持ユニット１０の回転中に行うことも可能になるため、物品の姿勢変更処理のタクトタイムを短縮できる。また、物品保持ユニット１０を高速で回転させても遠心力により物品が跳ね飛ばされるおそれを低減できるため、物品保持ユニット１０の回転速度自体を高速化することも可能になる。さらに、本実施形態では供給時及び排出時において物品が吸着保持されるため、物品保持ユニット１０の初期姿勢や反転姿勢は図示のような保持孔１１ｋの開放された側が上方を向く水平姿勢に限定される必要がなく、傾斜姿勢や保持孔１１ｋの開放された側が下方に向く姿勢でも用いることができる。さらに言えば、本実施形態のような反転動作に限らず、４５度、９０度などの他の角度で姿勢を変更する態様で用いても支障がない。

本実施形態において、吸引口１２ｇ、１２ｈに吸着力を発生させるための吸引経路は、支持側吸引経路２０ｖと回転側吸引経路１０ｖとで構成され、両吸引経路１０ｖと２０ｖは、物品保持ユニット１０が支持機体２０に対して回転する際に相互に摺接する接続板２３の円筒状の内周面２３ｂと後部回転体１１Ａの軸部１１ｂに形成された円筒状の外周面１１ｐとによって構成される円筒摺接面を介して接続される。これによって、物品保持ユニット１０の回転動作に影響を受けない状態で吸引経路を常時構成できるため、装置構造の簡易化を図ることができる。ただし、上述のように吸引経路が特定の位置及び姿勢のときにのみ接続されるように構成してもよい。例えば、凹溝１１ｑを形成せずに接続孔１１ｒのみを外周面１１ｐに開口させることで、物品保持ユニット１０が初期姿勢と反転姿勢にあるときにのみ吸引経路が形成されるようにすることも可能である。

ここで、上記の円筒摺接面では、上記内周面２３ｂ上の吸引経路部２３ａの開口は、上記外周面１１ｐに開口する環状の凹溝１１ｑに臨み、凹溝１１ｑは軸部１１ｂを貫通するように構成される一対の接続孔１１ｒを介して吸引経路部１１ｖに連通している。このため、物品保持ユニット１０の回転姿勢に応じて吸引経路の通気抵抗が増減する。すなわち、接続孔１１ｒの開口が上記内周面２３ｂ上の吸引経路部２３ａの開口位置と対向する角度位置にあるときには、吸引経路部２３ａと接続孔１１ｒの内部とが直接連通するために吸引経路の通気抵抗が最も低くなり、接続孔１１ｒの開口が上記内周面２３ｂ上の吸引経路部２３ａの開口位置と直交する角度位置にあるときには、吸引経路部２３ａと接続孔１１ｒの内部とが凹溝１１ｑの９０度分の長さ部分を介して接続されるために吸引経路の通気抵抗が最も高くなる。したがって、本実施形態の場合には、物品保持ユニット１０の反転動作の開始時点（初期姿勢）と終了時点（反転姿勢）において吸引経路の通気抵抗が最も低くなるために吸引口１２ｇ、１２ｈの吸着力は最大となり、当該反転動作の開始時点と終了時点の間においては吸引経路の通気抵抗が増大するために吸着力は減少する。特に、図５に示す両時点の中間時点である９０度の時点では、上述のように通気抵抗が最も高くなるために吸着力は最小となる。ここで、上記反転動作の開始時点及び終了時点では、保持孔１１ｋの一方は開放されているとともに、物品の供給と排出が行われるため、供給された物品の確実な吸着保持と物品が排出された後の吸引作用の継続を図るためにも、吸引経路の通気抵抗の低減は重要である。したがって、本発明の上記構成によれば、上記開始時点及び終了時点では、物品の確実な吸着作用を確保できる。一方、上記中間時点では保持孔１１ｋの両側が共に閉鎖されているために、吸引経路の通気抵抗が増大しても支障はない。ただし、この中間時点でも吸引経路自体は確保されているため、その後の初期姿勢や反転姿勢になった際における吸着力の発生タイミングの遅れを防止できるから、物品保持ユニット１０を高速回転させても吸着力不足による問題が発生することを回避できる。

本実施形態ではさらに、回転側吸引経路１０ｖが被軸支体１１内の吸引経路部１１ｖと、被軸支体１１とフィンガ１２Ａ、１２Ｂとの間に接続された可撓性チューブ１３Ａ、１３Ｂとによって構成されるため、被軸支体１１とフィンガ１２Ａ、１２Ｂとの間のスライド移動方向の相対的移動量を可撓性チューブ１３Ａ、１３Ｂの可撓性によって吸収できる。このため、吸引経路部１１ｖと吸引口１２ｇ、１２ｈの間の吸引経路の気密性を高めることができるから、確実な吸着作用を確保することができる。特に、図示のように半円弧状に可撓性チューブ１３Ａ、１３Ｂを取り回すことで、上記相対的移動量の吸収特性を確保しつつコンパクトに構成できる。また、可撓性チューブ１３Ａ、１３Ｂはフィンガ１２Ａ、１２Ｂの回転軸線１０Ｘに沿った距離変動を吸収すれば足りるので、物品保持ユニット１０の回転動作に影響を受けず、また、物品保持ユニット１０の回転態様にも制約を与えない。例えば、フィンガ１２Ａ、１２Ｂに接続される可撓性チューブを支持側吸引経路２０ｖとの間に直接接続することも可能ではあるが、この場合には、物品保持ユニット１０の回転態様を、反転動作の回転方向が交互に逆向きの回転になるようにしなければならず、また、可撓性チューブの変形も大きくなるために耐久性にも問題が生ずる可能性がある。本実施形態では、上記のように反転動作の度に交互に逆向きに回転させてもよいが、物品保持ユニット１０を連続して同じ回転の向きに回転させ続けることも可能である。

次に、図８を参照して、本発明に係る物品姿勢変更装置の第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、基本的に上記第１実施形態と同様の物品保持ユニット１０、支持機体２０、回転駆動機構３０及びフィンガ駆動機構４０を備えているので、それらの図示及び説明は省略する。本実施形態では、物品保持ユニット１０を構成する被軸支体１１のうち、前部回転体１１Ｂ′及びフィンガ１２Ａ′，１２Ｂ′の構造が第１実施形態とは異なり、また、回転側吸引経路１０ｖのうち、被軸支体１１（前部回転体１１Ｂ′）からフィンガ１２Ａ′，１２Ｂ′へ接続される吸引経路部分が第１実施形態とは異なる。

本実施形態では、吸引経路部１１ｖ′は、後部回転体１１Ａの突起部１１ｃから嵌合部１１ｄ′を介して先端支持部１１ｅ′の内部へそのまま回転軸線１０Ｘに沿って延在する。そして、吸引経路部１１ｖ′の出口開口１１ｖｂ′は、先端支持部１１ｅ′とフィンガ１２Ａ′、１２Ｂ′の先端部１２ｃ′，１２ｄ′との摺接部分である、先端支持部１１ｅ′の上下両側の案内溝（凹溝）１１ｚ′の内底面に開口している。一方、先端部１２ｃ′，１２ｄ′の内部には、上記吸引口１２ｇ′，１２ｈ′に接続可能に構成された吸引経路部１２ｖ′がそれぞれ形成されている。このフィンガ内の吸引経路部１２ｖ′は、先端部１２ｃ′，１２ｄ′が保持孔１１ｋを閉鎖したときに上記出口開口１１ｖｂ′と連通する接続開口１２ｖａ′をそれぞれ備えている。

本実施形態においては、回転側吸引経路１０ｖを構成する被軸支体１１内の吸引経路部１１ｖ′と、フィンガ１２Ａ′，１２Ｂ′内の吸引経路部１２ｖ′とが、被軸支体１１とフィンガ１２Ａ′及び１２Ｂ′の摺接部において、先端部１２ｃ′，１２ｄ′が保持孔１１ｋを閉鎖する際には接続され、先端部１２ｃ′，１２ｄ′が保持孔１１ｋを開放する際には遮断されるように構成される。これによって、吸引口１２ｇ′，１２ｈ′が保持孔１１ｋ内に臨む際には確実に物品を吸着することができる。ここで、保持孔１１ｋを開放している側（図示上側）の吸引経路部１１ｖ′の出口開口１１ｖｂ′と、吸引経路部１２ｖ′の接続開口１２ｖａ′とが共に摺接面によって閉鎖されるため、保持孔１１ｋを閉鎖している側（図示下側）の吸引口（図示では１２ｈ′）の吸着力に影響を与えないように構成できる。また、本実施形態では、第１実施形態のような可撓性チューブを用いる必要がないため、物品保持ユニット１０の先端部分のさらなるコンパクト化を図ることができる。

尚、本発明の物品姿勢変更装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態では、吸引経路部２３ａと接続される吸引経路部１１ｖの入口開口１１ｖａを、軸部１１ｂの外周部１１ｐの形成領域に設けた凹溝１１ｑと対向配置された一対の接続孔１１ｒによって構成しているが、凹溝１１ｑの深さを増大させる、吸引経路部１１ｖを軸部１１ｂの中心より半径方向にずらして凹溝１１ｑ内に開口するように形成するなどの構成によって、接続孔１１ｒを設けずに吸引経路部２３ａを凹溝１１ｑのみを介して吸引経路部１１ｖに接続するように構成しても構わない。この場合には物品保持ユニット１０の角度姿勢による通気抵抗の増減を低減できる。また、多数の接続孔１１ｒを設けることによっても、同様に通気抵抗の増減を緩和できる。

また、上記各実施形態では、一対のフィンガ１２Ａと１２Ｂが被軸支体１１に対して物品保持ユニット１０の回転軸線１０Ｘに沿って移動するように構成しているが、例えば、一対のフィンガ１２Ａと１２Ｂを上記とは異なる方向、例えば、上記回転軸線１０Ｘと直交する方向に移動するように構成してもよい。この場合には、物品の姿勢を変更した際の前後の位置が回転軸線１０Ｘに対して異なる方位に配置されることとなるが、これを利用することにより、物品の姿勢を変更しつつ同時に物品を空間的に移送することも可能になる。

１０…物品保持ユニット、１０ｖ…回転側吸引経路、１１…被軸支体、１１Ａ…後部回転体、１１Ｂ…前部回転体、１１ａ…拡径部、１１ｂ…軸部、１１ｃ…突起部、１１ｄ…嵌合部、１１ｅ…先端支持部、１１ｆ…保持枠、１１ｇ，１１ｈ…ガイド機構、１１ｉ，１１ｊ…挿通用開口、１１ｋ…保持孔、１１ｐ…外周面、１１ｑ…凹溝、１１ｒ…接続孔、１１ｖ…吸引経路部、１１ｖａ…入口開口、１１ｖｂ…出口開口、１１ｚ…案内溝、１２Ａ，１２Ｂ…フィンガ、１２ａ，１２ｂ…基部、１２ｃ，１２ｄ…先端部、１２ｅ，１２ｆ…カムフォロア、１２ｇ，１２ｈ…吸引口、１２ｉ，１２ｊ…傾斜面、１２Ｌ，１２Ｍ…縦溝、１２ｓ，１２ｔ…開口部、１２ｖ…通気孔、１２ｖ′…吸引経路部、１２ｖａ′…接続開口、１３Ａ，１３Ｂ…可撓性チューブ、２０…支持機体、２０ｖ…支持側吸引経路、２１，２２…軸受部、２３…接続板、２３ａ…吸引経路部、２３ｂ…内周面、３０…回転駆動機構、３１…駆動源、３１ａ…出力軸、３２…軸継手、４０…フィンガ駆動機構、４１…カム部材、４１ａ…カム面、４２Ａ，４２Ｂ…弾性体、Ｐ…部品

Claims (7)

1. 貫通した保持孔を備えた保持枠を含む被軸支体、及び、前記保持孔の開口を貫通方向両側でそれぞれ開閉するように前記被軸支体に対して移動可能に構成されるとともに、前記保持孔の閉鎖時に前記保持孔に臨む吸引口を備えた一対のフィンガを有する物品保持ユニットと、
   回転軸線を中心として前記被軸支体を回転可能に軸支する支持機体と、
   前記物品保持ユニットを回転駆動する回転駆動機構と、
   前記物品保持ユニットの回転姿勢に応じて前記一対のフィンガを移動させることにより前記保持孔を貫通方向両側で交代的に開閉させるフィンガ駆動機構と、
   前記吸引口に物品に対する吸着力を生じさせる吸引手段と、
   を具備することを特徴とする物品姿勢変更装置。
2. 前記吸引手段は、
   前記物品保持ユニットに設けられ、前記吸引口に連通する回転側吸引経路と、
   前記支持機体に設けられ、前記被軸支体との間において前記回転軸線の周りに同軸に形成された円筒摺接面を介して前記回転側吸引経路に接続される支持側吸引経路と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の物品姿勢変更装置。
3. 前記回転側吸引経路は、
   前記円筒摺接面に入口開口を有するとともに前記被軸支体の前記一対のフィンガが対向していない表面部位に出口開口をそれぞれ有する、前記被軸支体の内部に形成された被軸支体内吸引経路部と、
   前記被軸支体内吸引経路部の前記出口開口に接続されるとともに前記一対のフィンガにそれぞれ接続される一対の可撓性チューブと、
   前記一対の可撓性チューブの接続箇所と前記吸引口とを連通する、前記一対のフィンガの内部にそれぞれ形成された通気孔と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の物品姿勢変更装置。
4. 前記回転側吸引経路は、
   前記円筒摺接面に入口開口を有するとともに前記被軸支体の前記一対のフィンガとの間の摺接面に出口開口をそれぞれ有する、前記被軸支体の内部に形成された被軸支体内吸引経路部と、
   前記被軸支体内吸引経路部の前記出口開口に対して少なくとも前記フィンガが前記保持孔を閉鎖したときにそれぞれ接続されるとともに、前記吸引口に連通するように前記一対のフィンガの内部にそれぞれ構成された一対のフィンガ内吸引経路部と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載の物品姿勢変更装置。
5. 前記一対のフィンガは、前記保持孔の開放時に前記保持孔上から基端側へ退避する先端部を有し、
   前記一対のフィンガにおける前記保持孔の開閉時に前記保持孔上を通過する先端縁には、前記保持枠から離反するに従って張り出すように構成された傾斜面が設けられる、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の物品姿勢変更装置。
6. 前記傾斜面は前記先端縁に形成された縦溝内に形成される、
   ことを特徴とする請求項５に記載の物品姿勢変更装置。
7. 前記一対のフィンガは、前記被軸支体に対して前記回転軸線に沿って移動可能に取り付けられるとともに、前記保持孔の開放時に前記保持孔上から基端側へ退避する先端部を有し、
   前記フィンガ駆動機構は、前記一対のフィンガにそれぞれ取り付けられたカムフォロアが前記回転軸線の周りに同軸に形成されたカム面に対して前記一対のフィンガの前記基端側から当接する端面カムと、前記一対のフィンガに対して前記先端部の側へ弾性復元力を与える弾性体と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の物品姿勢変更装置。

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