JP2016175767A - 金属部品反転装置及び金属部品反転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属部品の反転作業の作業効率を高め、反転装置をコンパクト、低価格とし、複雑な立体形状の部品の場合でも適用可能とする。【解決手段】金属部品反転装置１は、回転軸２を備える回転ドラム３と、回転ドラム３の内部に取り付けられ、弾性部材４によって金属部品を吸着可能な位置に付勢されるとともに、径方向に移動可能に構成されたマグネット部５と、回転ドラム３の下部領域に設けられ、弾性部材４を付勢することによりマグネット部５を径方向の内方に移動させる付勢部材６と、を備えた。【選択図】図５

Description

本発明は、金属部品反転装置に関し、特に、モータでスライダーを駆動する構造に関する。この発明は金属部品反転装置に関し、特に、金属部品を反転させることのできる金属部品反転装置及び金属部品反転方法に関するものである。

磁石を用いてワークを反転させる発明が種々提案されている。

特許文献１に示す発明は、無作為に位置したワークをその搬送過程において１個ずつ整列させて反転させて搬送するため、図１、２に示す通り、マグネット・プーリ１ｂ、マグネット７でベルトコンベア２に金属部品を吸着させ、マグネット７で吸着し、１８０度反転させる位置まで搬送し、脱磁板８で離脱させることが記載され、また、図５〜図８はマグネット２６の位置を変えて、離脱させる方式のものである。

特許文献２に示す発明は、現場合せ的な微妙な調整を行うことなく確実にワークの姿勢を反転することができ、かつ処理速度を高くでき、ワークを傷つけにくくするため、図２に示す通り、上向きの蓋組立部品１がガイド溝１２ａの最上部の入口端Ａに送り込まれてマグネットローラー７に吸着され、ローラー７の回転に伴って部品１が磁気吸着状態のままローラー７の外周面を滑りつつガイド溝１２ａ内を通ってその最下部の出口端Ｂに向かって移動し、出口端Ｂでは部品１は下向きの姿勢で別の送路１４に送り出される発明である。

特許文献３に示す発明は、製造ラインにおけるペール缶等の搬送途中においてペール缶、１８リットル缶、ドラム缶等を反転させる装置であり、図１、２に示す通り、反転円盤１６の端面にはコンベアベルト材料が貼設されその内方には全中心角３６０°の半分１８０°以下の中心角に亘って強力磁石セグメント１７が配置され、それによって搬送コンベア上を搬送されて来るペール缶Ｃが搬送コンベアの上方に張り出した軸に突き当たると同時に反転円盤１６の端面の強力磁石セグメントによって吸着されて反転円盤１６と共に回転し、反転して（Ｃ′）搬送コンベア上に下される発明である。

特許文献４に示す発明は、磁気ベルトに部品を吸着させて、ベルトの反転に伴い、部品を１８０度反転する発明である。

実用新案平４−３２３４１号公報 特開平−６４１８５号公報 実用新案登録第３０８１９８１号公報 ドイツ実用新案Ｇ９４１３６１７．３号公報

しかしながら、特許文献１に示す発明では、ベルトコンベアでワークを反対側まで反転させる必要があるため、反転作業に時間を要し、作業効率に問題を生じる。また、反転装置が嵩張り、高価になるといった問題があった。さらに、複雑な立体形状の部品の場合、ベルトコンベア上で完全に裏返しの状態としなければならないため、マグネットの吸着力に問題が生じる可能性がある。特に、形状が複雑である場合には、吸着の際に接触点が少なくなるおそれがあるため、反転が困難となるおそれがある。他の従来技術でも同様の課題が残る。

そこで、本発明者は、マグネット部を内蔵した回転ドラムに金属部品を磁力で吸着させ、その吸着状態を維持したままで回転ドラムを半回転させ、マグネット部から金属部品に加わる磁力を変化させることにより、金属部品を回転ドラムから離脱させ、これにより、金属部品の表裏を反転させる方法及び装置に関する発明をするに至ったものである。

すなわち、本発明の金属部品反転装置は、回転軸を備える回転ドラムと、前記回転ドラムの内部に取り付けられ、弾性部材によって金属部品を吸着可能な位置に付勢されるとともに、径方向に移動可能に構成され前記回転軸と平行な軸方向に延び出すマグネットを有するマグネット部と、前記回転ドラムの下半部領域の近傍に設けられ、前記弾性部材を付勢することにより前記マグネット部を径方向の内方に移動させる付勢部材と、を備えたことを特徴とする。

別の本発明の金属部品反転装置は、回転軸を備える回転ドラムと、前記回転ドラムの内部に取り付けられ、前記回転軸と平行な軸方向に延び出すマグネットを有し、吸着領域で金属部品を吸着する電磁石部と、前記回転ドラムの下半部領域の近傍に設けられ、前記電磁石部の通過を検出する通過検出センサと、前記通過検出センサによる前記電磁石部の通過の検出に応答して、前記電磁石部に通電信号を送信し、電磁力を発生し、金属部品が吸着領域に至る前に、前記電磁石部に非通電信号を送信し、電磁力を消磁または減磁させる制御回路と、を備えたことを特徴とする。

本発明の金属部品反転方法は、回転軸に平行となるよう延び出すマグネットを有するマグネット部を内部に備えた回転ドラムを回転させ、金属部品を、前記回転ドラムの表面に吸着する吸着ステップと、前記金属部品が回転ドラムに吸着された状態を維持したまま、前記回転ドラムを回転させる回転ステップと、前記回転ドラムが少なくとも半回転した段階で、前記マグネット部から前記金属部品に及ぶ磁力を減少させることにより、前記金属部品を前記回転ドラムから離脱させて、排出シュートに排出する離脱ステップと、を備えたことを特徴とする。

請求項１乃至３の発明により、金属部品の反転作業が短時間で終了し、作業効率が格段に向上する。また、反転装置がコンパクトになり、低価格で提供できる。また、複雑な立体形状の部品の場合でも適用ができるため、金属部品の多種多様な形状に対する適応性が優れ、汎用性が優れる効果がある。

本発明実施形態１の金属部品反転装置の外観を示す斜視模式図である。 同じく内部構造を示す斜視模式図である。 同じく金属部品反転装置の構造を示す正面図である。 同じく右側面図である。 同じく平面図である。 同じく金属部品反転装置の動作を示す部分拡大正面図である。 同じく金属部品反転装置を含む金属部品反転システムの全体平面図である。 同じく正面図である。 実施形態２の金属部品反転装置の構造を示す正面図である。 同じく金属部品反転装置の動作を示す部分斜視図である。

以下に、本発明実施形態１の金属部品反転装置１について図１〜図８を参照して説明する。この金属部品反転装置１は、回転軸２を備える円筒形状の回転ドラム３と、回転ドラム３の内部に取り付けられ、弾性部材４によって金属部品を吸着可能な位置に付勢されるとともに、径方向に移動可能に構成されたマグネット部５と、回転ドラム３の下部領域に設けられ、弾性部材４を付勢することによりマグネット部５を径方向の内方に移動させる付勢部材６と、を備えたことを特徴とする。また、金属部品反転装置１は、その他、制御装置７と、固定板８，９、架台１０と、排出側に排出シュート１１と、を備えている。以下、詳細に説明する。

回転ドラム３は水平に配置され、回転軸２の両端部は軸受２１，２２で軸支されている。回転軸２はモータ２３に連結され、モータ２３により回転軸２が回転駆動されることにより、回転ドラム３に吸着された金属部品が１８０度回転されることで、反転される。

回転ドラム３は、図１、図２等に示す通り、回転軸２を受ける軸受３１，３２と、２枚の側板である円盤３３，３４と、円盤３３，３４を連結する回転軸２と平行に配置される複数本の軸３５と、円盤３３，３４のそれぞれの外径面に径方向に所定の長さで形成された摺動溝３６、及び、表面に金属部品を吸着させることが可能な金属製の円筒体３７（図１参照）を備えている。円筒体３７は回転軸３５、マグネット部５等を覆い、両側の開口部は円盤３３，３４が固定され、中心を軸方向に回転軸２が貫通する。回転ドラム３の直径や長さは、金属部品の形状或いは大きさに適合した寸法に設定される。

弾性部材４は、上下一対のコイルスプリング４１と、コイルスプリング４１が軸装される軸４２と、軸４２に沿ってスライドするスライド部４３と、スライド部４３の径方向の外側に取り付けられるスライドローラ４４と、軸４２の径方向内側端部を円盤３３，３４に固定する固定部４５と、備えている。コイルスプリング４１は回転ドラム３の径方向に配置され、伸縮できるようになっている。スライド部４３の内側壁には円盤３３，３４を挟んで、それぞれ、マグネット部５の両端部が固定されており、そのため、円盤３３，３４には、マグネット５１の本数に対応する数の複数の摺動溝３６が径方向に形成されている。回転ドラム３の回転に伴い、スライド部４３とスライドローラ４４とが径方向に摺動するようになっている。軸４２の上端部のボルト頭でスライド部４３の上限位置が規制される。

マグネット部５は、回転軸２と平行に配置される棒状の複数本のマグネット５１と、これらのマグネット５１の両端部をスライド部４３に緊締する緊締具５２と、を備えている。マグネット５１は、永久磁石であり、その磁力で、回転ドラム３の円筒体３７の表面上に金属部品を吸着するものである。マグネットは１８０度、対称の位置に一対ずつ、合計４本、配置されている。また、１本のマグネット５１の磁束密度は８０ｍＴなどが例示されるが、金属部品の大きさ、形状等によって、適宜設定が可能である。

マグネット部５とスライド部４３の重力がコイルスプリング４１に加わる一方、コイルスプリング４１からスライド部４３に弾性力が働く。マグネット部５とスライド部４３が頂点に位置する場合には、この重力が最大となり、マグネット部５とスライド部４３が付勢部材６に近づく手前位置では、この重力が小さくなる。

付勢部材６は、円弧形状の板状の押込部６１と、押込部６１を固定板８，９に固定する軸６２と、円弧形状の孔６３と、緊締部６４と、を備えている。押込部６１は、軸２よりも下方の領域に位置し、また、スライドロ−ラ４４の軌跡よりも内側に位置していることから、回転ドラム３の回転に伴い回転運動を行うスライドローラ４４に接触することが可能となっており、この場合には、スライドローラ４４を径方向内側に付勢力でスライドさせることができる。スライドの距離は、３ｍｍ程度が例示されるが、適宜、設定が可能である。金属部品の離脱を円滑に行うため、金属部品の軌道に沿って押込部６１の内側領域には段部が形成されている。

また、金属部品反転装置１の供給側に搬送コンベア１２（例えば、ベルトコンベア）、排出側に搬送コンベア１３（例えば、ベルトコンベア）が配置されている。コンベア１２は、コンベア１３よりも高い位置にある。コンベア１２は回転ドラム３の中心近傍の高さ、コンベア１３は排出シュート１１の下端以下の高さである。また、固定板８，９に回転軸２の軸受２１，２２が固定されている。

制御装置７は、制御回路（図示略）と、電源スイッチ７１と、起動ボタン７２と、停止ボタン７３と、を備えている。

固定板８，９は、複数の棒状の連結部材８１，８２、緊締具８３，８４により、それぞれ、連結されている。

架台１０は、金属部品反転装置１の下部に設けられ、これを固定するものである。

排出シュート１１は、金属部品がコンベア１３上に落下する際に、金属部品が裏返しになることを防止するものである。ここでは、排出シュート１１の傾斜角度は図示では４５度であるが、適宜の範囲に設定可能である。

つぎに、金属部品反転装置１による金属部品反転方法を説明する。まず、マグネット部５を内部に備えた回転ドラム３をモータ２３により連続回転させ、コンベア１２から間欠的に搬送されてくる金属部品を、マグネット５１の磁力によって回転ドラム３の円筒体３７の表面に吸着させる（吸着ステップ）。マグネット５１がある回転ドラム３の表面領域のうち、吸着領域において吸着が行われ、マグネット５１がない回転ドラム３の表面領域において吸着は行われない。金属部品が回転ドラム３にすべって突っかかり渋滞したとしても、いずれマグネット５１が回転し、吸着するので、問題はない。金属部品を投入するコンベア１２の位置は、回転ドラム３の中心と同一の高さの位置又はそれより上方の高さの位置が好ましい。

金属部品が回転ドラム３に吸着されると、回転ドラム３の回転に伴い回転し、その吸着状態を維持したまま、回転ドラム３を半回転以上回転した段階で、金属部品は、反転状態になる（回転ステップ）。このとき、マグネット部５とスライド部４３の重力がコイルスプリング４１に加わる一方、コイルスプリング４１からスライド部４３に弾性力が働き、マグネット５１は摺動溝３６に対して、その径方向の外側の位置に保持される。

図６に示す通り、スライドローラ４４が回転しながら付勢部材６の押込部６１に接触し、段部に当たると、スライドローラ４４とスライド部４３とマグネット部５が径方向の内側に向かって、摺動溝３６に対してその内側方向にスライドし、回転ドラム３の中心にシフトされる。これにより、マグネット５１と金属部品との距離が遠くなり、マグネット５１から金属部品に働く磁力が弱くなり、金属部品が回転ドラム３から離脱し、金属部品は反転された状態のまま、自重で排出シュート１１に落下する（離脱ステップ）。図３でいえば、回転ドラム３の左半球の中心から下側の領域で離脱させる。ここでは、回転ドラム３を５／８回転させた位置で離脱させる。このとき、排出シュート１１の働きで金属部品が裏返しになることを防止できる。なお、金属部品を離脱させる位置は、回転ドラム３の中心よりも下方で下端以上の範囲が好ましい。図３では、金属部品の離脱位置は、水平から４５度の角度の位置に設定してある。

以上説明した金属部品反転装置１、及び、金属部品反転方法によれば、回転ドラム３により、金属部品の反転作業が短時間で終了し、作業効率が格段に向上する。また、金属部品反転装置１の構造がコンパクトになり、低価格で提供できる。立体形状の部品、或いは、複雑な形状の金属部品の場合でも適用ができるため、金属部品の多種多様な形状に対する適応性が優れ、汎用性が広い。

応用例としては、プレスで加工した金属部品が、容器内に、裏表がランダムな形態で収容されている場合、搬送コンベアに流す。そして、裏表がランダムな状態で流れる搬送コンベア上の金属部品を、カメラで見てロボットが表裏を判別し、表向きであったならば、金属部品反転装置１を通過させずに、その手前でロボットハンドが金属部品を掴んで取出す。金属部品が裏向きの場合には、金属部品反転装置１を通過させて一挙に表向きに変えることができる。そのため、ロボットハンドで仮の場所へ一端、金属部品を置いておき、もう一回、裏返して、ロボットハンドでつかみ直して移動させる手間が省け、仮置きのジグも不要になり、反転時間が短縮化できる。

次に、本発明実施形態２の金属部品反転装置１０１について図９、図１０を参照して説明する。本実施形態２は、実施形態１の弾性部材４と付勢部材６を削除するとともに、永久磁石であるマグネット５１を備えたマグネット部５に代えて、電磁石１５１と、金属部品の通過検出センサ１５２とを備えたマグネット部１０５を採用し、制御装置１０７からマグネット部１０５へオン・オフ信号を送信し、電子的な制御要素を加えたものである。通過検出センサ１５２は回転ドラム１０３の内部に固定配置され（外部でも良い）、電磁石１５１の通過を検出するものであり、例えば、磁気センサ、フォトセンサなど様々な形態が可能である。対応する要素の部品番号は基本的には１００番台とし、共通する説明は実施形態１を援用する。

制御装置１０７の制御方式は、例えば、シーケンス制御でもプログラム制御でも構わない。制御装置１０７は、金属部品が離脱位置に近づくと、通過検出センサ１５２が金属部品を検出し、電磁石１５１の駆動信号をオフとし、オフ状態を、金属部品がコンベア１２へ到達する手前まで、オフ状態を維持し、金属部品がコンベア１２へ到達すると、オン状態に転換するように設定してある。

つぎに、金属部品反転装置１０１による金属部品反転方法について図９を参照し説明する。まず、電磁石１５１を内部に備えた回転ドラム１０３をモータ（図示略）により回転させ、コンベア１２から搬送されてくる金属部品を、電磁石１５１の磁力によって回転ドラム１０３の円筒体３７の表面に吸着させる（吸着ステップ）。このとき、電磁石１５１は電気が導通したオン状態である。電磁石１５１がある回転ドラム１０３の円筒体３７の表面領域の吸着領域において吸着が行われ、電磁石１５１がない回転ドラム１０３の円筒体３７の表面領域において吸着は行われない。

金属部品が回転ドラム１０３に吸着されると、回転ドラム１０３の回転に伴い回転し、その吸着状態を維持したまま、回転ドラム１０３を半回転以上させることで、金属部品は、反転状態になる（回転ステップ）。

電磁石１５１が通過検出センサ１５２により検出されると、検出信号が制御装置１０７に送られ、制御装置１０７で演算を行い、電磁石１５１をオフとするように指令する制御信号を、電磁石１５１を駆動する電流回路に送信し、電磁石１５１がオフとなる。そのため、電磁石１５１から金属部品に及ぼす磁力が消失し、金属部品が回転ドラム１０３から離脱し、金属部品は反転された状態のまま、自重で排出シュート１１１に落下する（離脱ステップ）。そして、吸着領域に至る前に電磁石がオンするように、制御装置１０７で演算を行い、電磁石１５１をオンとするように指令する制御信号を、電磁石１５１を駆動する電流回路に送信する。

以上説明した金属部品反転装置１０１、及び、金属部品反転方法によれば、実施形態１と同様の効果を得られる上、弾性部材４及び付勢部材６のような機械要素が不要となるので、装置を簡略化でき、一層のコスト削減に資することができる。

以上の実施形態は、本発明の実施のための好ましい実施形態の例示であること、また、当業者は、本発明の開示に鑑みて、本発明の要旨から離れることなく多数の改良、変更、置換、欠失、追加等が可能である。例えば、マグネット５１の本数、配置、又は、形状は適宜設定可能である等、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、マグネット部５は２箇所に配置しているが、３箇所以上の箇所、例えば、９０度ごとに、４箇所に配置してもよい。マグネット５１の形状は、棒状の他、断面多角形の長尺体でもよいし、板状でもよい。さらに、スライドローラの上限及び／又は下限を規制部材で規制してもよい。なお、乗物用部品、電気部品、建築部品等の各種の分野に適用が可能である。付勢部材６は固定位置が例示されているが、金属部品を離脱させる場所を変えるために、移動できるようにしてもよい。

１、１０１…金属部品反転装置
２、１０２…回転軸
２１、２２、１２２…軸受
２３…モータ
３、１０３…回転ドラム
３１、３２…軸受
３３、３４、１３３…円盤
３５…軸
３６…摺動溝
３７…円筒体
４…弾性部材
４１…コイルスプリング
４２…軸
４３…スライド部
４４…スライドローラ
４５…固定部
５、１０５…マグネット部
５１…マグネット
１５１…電磁石
１５２…通過検出センサ
５２…緊締具
６…付勢部材
６１…押込部
６２…軸
６３…孔
６４…緊締部
７、１０７…制御装置
８、９、１０８…固定板
１０…架台
１１、１１１…排出シュート
１２、１３…コンベア
７１…電源スイッチ
７２…起動ボタン
７３…停止ボタン
８１、８２…連結部材
８３、８４…緊締具

Claims (3)

1. 回転軸を備える回転ドラムと、
   前記回転ドラムの内部に取り付けられ、弾性部材によって金属部品を吸着可能な位置に付勢されるとともに、径方向に移動可能に構成され前記回転軸と平行な軸方向に延び出すマグネットを有するマグネット部と、
   前記回転ドラムの下半部領域の近傍に設けられ、前記弾性部材を付勢することにより前記マグネット部を径方向の内方に移動させる付勢部材と、
   を備えたことを特徴とする金属部品反転装置。
2. 回転軸を備える回転ドラムと、
   前記回転ドラムの内部に取り付けられ、前記回転軸と平行な軸方向に延び出すマグネットを有し、吸着領域で金属部品を吸着する電磁石部と、
   前記回転ドラムの下半部領域の近傍に設けられ、前記電磁石部の通過を検出する通過検出センサと、
   前記通過検出センサによる前記電磁石部の通過の検出に応答して、前記電磁石部に通電信号を送信し、電磁力を発生し、金属部品の吸着領域に至る前に、前記電磁石部に非通電信号を送信し、電磁力を消磁または減磁させる制御回路と、
   を備えたことを特徴とする金属部品反転装置。
3. 回転軸に平行となるよう延び出すマグネットを有するマグネット部を内部に備えた回転ドラムを回転させ、金属部品を、前記回転ドラムの表面に吸着する吸着ステップと、
   前記金属部品が回転ドラムに吸着された状態を維持したまま、前記回転ドラムを回転させる回転ステップと、
   前記回転ドラムが少なくとも半回転した段階で、前記マグネット部から前記金属部品に及ぶ磁力を減少させることにより、前記金属部品を前記回転ドラムから離脱させて、排出シュートに排出する離脱ステップと、
   を備えたことを特徴とする金属部品反転方法。