JP2018506488A - 音響分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分離されるパーツのサイズ、重量、または形状に対してより柔軟で、簡易化かつ改良されたパーツ分離を可能にする。【解決手段】製造プロセスにおいてパーツ（１６）を分離する装置であって、音波を発生する音発生装置（１９）と、前記音発生装置に機械的に結合されておらず、分離表面（１４）を構成する支持台（１２）と、を備え、前記支持台は、前記音発生装置（１９）によって発振される前記音波が、前記分離表面（１４）の少なくとも一部を運動させて、この分離装置上に載置された前記パーツ（１６）が励起されて運動するように配置され、かつ構成されている分離装置。【選択図】図６

Description

本発明は、製造プロセスにおいてバラのパーツを分離する分離装置およびその方法に関する。

この製造プロセスは、自動化された製造プロセス、部分的に自動化された製造プロセス、または手仕事の作業所における製造プロセスであってもよい。自動化された製造プロセスの場合、バラ積み品として入手可能なバラ部品は、ロボットによって個々に把持されて、自動的に次の製造プロセスへと供給される前に、まず、分離されなければならない。慣行的に、支持台の上のバラのパーツは、支持台を機械的に運動または振動させることで分離する。このような分離は、支持台全体を機械的に動かすことで、またはラムを支持台に下方から押し付けることで行うことが可能である。このようにして、支持台の上のパーツを運動状態にすることで、互いに重なり合っているパーツは分離され、隣合うパーツ間の距離が広げられる。また、カメラシステムおよび自動対象認識アルゴリズムを用いることで、個々のパーツを認識し、パーツを把持するロボットアームにパーツの配置を移動させることが可能である。

従来の方法では、分離されるパーツが乗せられた台を運動状態にするために、大きな機械的な力を加えなければならないときもある。こうした機械的な力および機械的な力の伝達により、関係する構成部品の摩耗が生じる。もう１つの短所として、従来の分離装置は特定のサイズや形状のパーツのみを適切に分離することが可能である。異なるサイズや形状を有するパーツには、別の分離装置が必要である。

本発明の目的は、分離されるパーツのサイズ、重量、または形状に対してより柔軟で、簡易化かつ改良されたパーツ分離を可能にすることである。

本発明に係る装置は請求項１によって定義され、本発明に係る方法は請求項１４によって定義される。

支持台は、分離されるパーツのための分離表面を構成する。分離されるパーツは、この支持台の上にバラ積み品として載置される。これらのパーツはバラのパーツ、すなわち、互いに固定的に連結されていないものであってもよい。また、これらのパーツは互いに絡まり合っていてもよい（例として、コイルスプリング）。音波を発生する音発生装置が設けられ、この音発生装置は分離表面および支持台に機械的に結合されていない。よって、音発生装置と支持台との間には直接的な機械的連結がなく、フレームを介して間接的に機械的な結合がなされ得るに過ぎない。機械的に結合されていないとは、分離表面の少なくとも一部が音発生装置に対して移動可能であるというように理解されたい。音発生装置と分離表面との間には直接的な機械的連結がないので、支持台への音の伝達は、主に、直接的な機械的連結ではなく、自由空間における音の伝播を介して行われる。自由空間における音の伝達を可能にするように、例えば、空気または液体（水）などの音伝達媒体が、音発生装置と運動させられる支持台との間に配置されていることが重要である。

この音伝達装置には、音波を発生する音響振動板が設けられていてもよく、この音響振動板は分離表面および支持台に結合されていない。したがって、音響振動板の動きは、機械的な力の伝達によってではなく、むしろ専ら音波によって支持台に伝達される。

音波は音発生装置によって生成され、支持台に向けて発振されて、支持台を励起する。これにより、支持台は、支持台の上のパーツを運動またはジャンプさせるのに十分な運動状態になる。音波によって支持台が運動し、その上のパーツが励起されて、後の工程でパーツの把持や検査ができるように、パーツの分離、分別、その位置での配向、および／またはもつれを解くような動きをなす。

音波は連続的に、または音波パルスとして発振することが可能である。音波パルスの長さは可変的に調節可能であることが好ましい。よって、音波の周波数および／または振幅が可変的に調節可能であることが好ましい。これにより、分離されるパーツのサイズ、形状および／または重量に応じた支持台の運動を発生させることが可能である。したがって、異なるサイズおよび／または異なる重量のパーツを柔軟に分離し、もつれを解き、および／または好ましい位置に配置することが可能である。

支持台は、可撓性ディスク（フィルム）またはコンベアベルトとして構成することも可能である。周縁領域において、可撓性の支持台は、支持台を保持するフレームと固定的に連結されることも可能である。この表面とフレームとの間の連結は開放可能に構成してもよい。例えば、支持台はその周縁領域において固定的に締着されてもよい。支持台が、支持台を保持するフレームによってではなく、音波によって運動状態にされることが極めて重要である。

あるいは、支持台を実質的な剛性板として構成してもよい。剛性とは、板の可撓性が可撓性ディスクまたはフィルムの可撓性よりも低いという意味で理解されたい。支持台の振動または運動が支持台を保持するフレームに伝達されることを防ぐために、この板はフレームに固定的に連結されるべきではなく、フレームに対して移動自在であるべきである。フレームには、例えば、板を載せるための円周状の可撓性の台が設けられていてもよい。この板は、水平方向にはプレートを横方向に制限し、かつフレームに対する板の上下運動を可能にするガイドによってフレームに保持されていてもよい。

音響振動板は支持台の下方に配置されるべきであり、音波は、支持台に向かって底部から上方に向けられた少なくとも１つの指向性構成部品を備えた音響振動板によって発振される。音響振動板と支持台との間の音伝達経路は変更可能であるべきである。この音伝達経路が短いほど、支持台に対する音波の効果が大きくなり、この音伝達経路が長いほど、パーツの着磁に対する音波の影響が小さくなる。このため、音発生装置または音響振動板は、例えばキャリッジにおいて、高さ位置が調節可能であるように構成されていてもよい。

あるいは、分離装置は、変位不能である単一の支持台を有するシングルシステムとして構成されていてもよい。支持台への搬入、支持台の上のパーツの分離、および／または分離されたパーツを取り除くことを連続して行うことが可能である。

フレームは、支持台の領域で音波を増幅するために下方に突出する周壁を、支持台の下方に備えていてもよい。この周壁は支持台と共に、例えば、共鳴体を構成してもよい。

あるいは、少なくとも２つの支持台が配置されて、音響振動板の上方の分離位置から搬出位置へと移動されるように適合されていてもよい。支持台は、支持台が円形コンベアなどの円状経路上にある中心点に対して回転するように、または、個々に変位可能なキャリッジ上に配置されるように移動されてもよい。

例示的な実施形態によると、横方向に変位可能であるように、複数の支持台がキャリッジ上にそれぞれ配置される。このキャリッジは、それぞれの支持台が、搬入位置から音響振動板の上方の分離位置へと変位されるように構成されている。搬入位置において、それぞれのキャリッジに分離されるパーツが搬入されるか、またはそれぞれの支持台から分離されたパーツが取り除かれる。分離位置において、それぞれの支持台は音響振動板の上方に配置され、発振された音波によりパーツが分離される。

特に好ましい例示的な実施形態によると、それぞれ支持台を備える２つのキャリッジが設けられ、これらのキャリッジは分離位置から搬出位置へと交互に変位する。これは、一方のキャリッジが搬出位置へと移動されると、他方のキャリッジは自動的に分離位置へと変位されるという意味で理解されたい。これにより、高さ位置が調節可能な音響振動板と組み合わせることで、音響振動板は、分離位置にあるそれぞれのキャリッジに近づけたり、キャリッジの交換ができるようにキャリッジから取り外したりしてもよいという効果が生じる。この主要な効果としては、一方の支持台では、パーツを搬入して支持台上で分離を行い、同時に、搬出位置にある他方の支持台では、分離されたパーツを取り除くことが可能である。

好ましくは、送風装置が設けられ、少なくとも、分離位置にある支持台の周縁領域において気圧サージを発生させて、支持台の壁部から分離表面の中心へとパーツを移動させるように構成されている。ここで、中心とは、それぞれの支持台の重心という意味で理解されたい。これにより、パーツの非接触分離および分別が可能である。関連する構成部品および分離されるパーツの機械的摩耗が低減される。この送風装置が、分離表面の中心に向けられた支持台の周囲全体で気圧サージを同時に発生させるように構成されていることが好ましい。この送風装置は、さらに、継続的なガスまたは空気フローのいずれかを発生するように構成されていてもよい。

パーツの分離に続いて、パーツは、従来の方法で、カメラによって補助されたロボットアームによって把持され、次の製造プロセスへと供給されてもよい。

他の実施形態によると、支持台には、分離されるパーツの収容手段が設けられる。このパーツの分離中、これらのパーツは、その場に留めるために収容手段へと移動されてもよい。この収容手段の形状は、パーツを堅固に保持できるようにパーツの形状に対して補完的なものであってもよい。この収容手段は、支持台の分離表面上に均一な間隔で配置されていてもよい。この実施形態によると、支持台を運動させることによって、それぞれの収容手段へとパーツが分離される。これにより、支持台を運動させて、それぞれのパーツを収容手段へと移動させることで分離が行われる。これらのパーツの除去は、例えば、光学カメラシステムを用いてパーツの位置をまず検知することが必要なロボットを全く用いずに実行してもよい。むしろ、収容手段の位置が、単に各収容手段に到達すれば収容手段からパーツを取り除くことができるように既知である。これらのパーツは下方から、すなわち、例えば支持台の下方から取り除いてもよい。これらのパーツは、下方より収容手段から取り除かれるか、収容手段を通り抜けて落下する。

本発明による極めて重要な効果として、分離表面は、機械的な力の伝達によってではなく、非接触の方法でなされる音の伝達によって運動し、これにより、関連する構成部品の摩耗が抑制される。発音装置の周波数や振幅を調整することにより、支持台の動作を異なる構成部品の部分に一致させることが可能である。共振振動を発生させることが好ましい。音の伝達によって生じる分離表面の動作は、パーツを取り除くことができるように中断可能である。よって、支持台はパーツを分離するために音波によって運動させられるが、音の伝達によって生じる分離表面の動作はパーツを取り除くために停止することが可能である。

以下、図面を参照して本発明の例示的な実施例を詳細に記載する。
第１の例示的な実施形態の概略断面図である。 第１の稼働位置における、図１の矢印ＩＩの方向から見た平面図である。 第２の稼働位置における、図２の平面図である。 第３の稼働位置における、図２の平面図である。 第１の例示的な実施形態の斜視図である。 図５におけるVI-VI線に沿った断面図である。 図６における構成要素VII部の詳細を示す図である。 第２の例示的な実施形態の斜視図である。 図８の第２の例示的な実施形態の縦断面図である。 他の稼働位置における、図９の縦断面図である。

支持台１２は、その上部で、パーツ１６が分離される分離表面１４を構成する。バラ積み品として入手可能なパーツ１６は分離表面１４へと供給される。

支持台１２は、フレーム１８によって固定的に連結されずに保持されている。むしろ、支持台１２はフレーム１８に対して上下移動可能であるが、支持台１２はフレーム１８によって横方向に制限されている。可撓性ゴム材料からなる台２０は支持台１２の動作を吸収して、支持台１２の振動がフレーム１８に伝達されることを防止する。あるいは、支持台１２が固定的に締着されるような変更も可能である。

例示的な実施形態において、支持台１２は、周縁領域において、パーツ１６が外側に向かって分離されることを制限する周方向カラー２１が設けられた円形ディスクとして構成されている。

送風装置２２は、カラー２１にわたって空気フローを発生させるように構成されており、この空気フローは、外側から内方へ分離表面１４上のパーツ１６を径方向に移動させるために、支持台１２の周縁領域の外端から径方向内側にその中心へと向けられている。送風装置２２は、支持台１２を完全に取り囲む送風ダクト２３と、ダクト２３から支持台１２の表面へ送風空気が流れる環状のギャップ２５とによって構成される。

支持台１２の下方において、フレーム１８には、支持台１２の下方において音波を増幅する円柱状の周壁２４が設けられている。

音波は、支持台１２の下方にある音響振動板２６によって生成される。音響振動板２６は、従来のスピーカの形状である音発生装置１９の一部を形成する。電圧を印加することで、音波を発生させるために音響振動板２６を振動状態にする。音波は支持台１２へ向かって伝播し、支持台が振動してその上に載置されたパーツ１６をジャンプさせるように支持台を励起する。

図２は、第１の例示的な実施形態（シングルシステム）に係る、パーツ分離前の分離装置の上面図である。図３は、音波によって励起された支持台１２により分離された後の同一の上面図である。図４は、同一の上面図であり、図３の分離がなされて、送風装置２２を補助的に用いてパーツ１６を外側から内方へ支持台１２の中心に向かって径方向に移動させた後を示している。第１の例示的な実施形態は、フレーム１８に対して変位不能に構成された単一の支持台１２を備えるシングルシステムである。

図８から図１０の例示的な実施形態において、２つの支持台１２が設けられている（ダブルシステム）。各支持台１２はキャリッジ２７，２８上に配置されている。これら２つのキャリッジ２７，２８はそれぞれ、音響振動板２６の上方で搬出位置から分離・搬入位置へとレール３０上で水平方向に変位可能である。キャリッジ２７，２８は交互に移動し、一方のキャリッジ２８が分離されたパーツ１６を搬出するために搬出位置に到達すると、他方のキャリッジは音響振動板２６の上方の分離位置に自動的に到達する。

音響振動板２６を備える音発生装置１９は、分離位置において、キャリッジ２７，２８のそれぞれに下方から近づくために、往復動ピストン３２において高さ位置が調節可能なように構成されている。

音響振動板２６は、支持台１２を保持する上部ハウジング部３６と共に共鳴体を形成する下部ハウジング部３４の一部を大まかに形成することも可能である。この下部ハウジング部３４は、下方から上部ハウジング部３６に向かって図９の矢印の方向に高さ位置が調節されてもよい。図９には、下方位置における下部ハウジング部３４および音発生装置１９が示されている。図１０には、上方位置における下部ハウジング部３４および音発生装置１９が示されている。上方位置において、２つのハウジング部３４，３６の壁２４は、支持台１２および音響振動板２６と共に共鳴体を形成する。

しかしながら、音響振動板を共鳴室または支持台１２に気密的に連結する必要はなく、音響振動板２６および支持台１２の間の共鳴室が特定の音伝達媒体によって充填されていることも可能である。この音伝達媒体は、空気、イオン化空気、特定ガス、オイルまたは他のいかなる音伝達媒体であってもよい。

支持台１２の収容手段は図示されていないが、分離されるパーツ１６を収集し、受け取ってもよい。この収容手段は、支持台１２の表面に孔または穴として構成されてもよい。収容手段は、各パーツ１６の少なくとも一部の形状を補完する形状であるべきである。

Claims (19)

1. 製造プロセスにおいてパーツ（１６）を分離する分離装置であって、
   音波を発生する音発生装置（１９）と、
   前記音発生装置に機械的に結合されておらず、分離表面（１４）を構成する支持台（１２）と、
   を備え、
   前記支持台は、前記音発生装置（１９）によって発振される前記音波が、前記分離表面（１４）の少なくとも一部を運動させて、この分離装置上に載置された前記パーツ（１６）が励起されて運動するように配置され、かつ構成されている分離装置。
2. 請求項１に記載の装置において、前記支持台（１２）はフレーム（１８）によって保持されているか、または締着されており、前記分離表面（１４）は前記フレームから独立して運動可能であることを特徴とする分離装置。
3. 請求項１または２に記載の装置において、前記音発生装置（１９）は前記支持台（１２）の下方に配置されており、前記音発生装置の音響振動板（２６）は、前記分離表面（１４）に対して実質的に平行に配置されていることを特徴とする分離装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の装置において、前記支持台（１２）が前記フレーム（１４）に対して運動可能に取り付けられた板であることを特徴とする分離装置。
5. 請求項４に記載の装置において、前記フレーム（１８）は、前記板のための可撓性かつ弾性の台（２０）を備えることを特徴とする分離装置。
6. 請求項１から３のいずれか一項に記載の装置において、前記支持台（１２）は可撓性ディスクまたはフィルムであることを特徴とする分離装置。
7. 請求項６に記載の装置において、前記支持台（１２）は、その周縁領域においてフレーム（１８）に連結されていることを特徴とする分離装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の装置において、前記支持台（１２）の少なくとも周縁領域において、送風装置（２２）が、前記送風装置によって生成される気圧サージが前記支持台（１２）の周縁から前記分離表面（１４）の中心に向かって前記パーツ（１６）を移動させるように配置されていることを特徴とする分離装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の装置において、少なくとも２つの支持台（１２）が、前記音響振動板（２６）の上方の分離位置から搬出位置へと移動されるように適合されて配置されていることを特徴とする分離装置。
10. 請求項９に記載の装置において、音響膜（２６）は高さ位置が調節可能であるように配置されていることを特徴とする分離装置。
11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置において、前記支持台（１２）の下方において、前記フレーム（１８）に、前記音波を増幅する周壁（２４）が設けられていることを特徴とする分離装置。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置において、前記分離表面（１４）の領域において、前記支持台（１２）に前記パーツを収容する収容手段が設けられていることを特徴とする分離装置。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置において、生成された前記音波の周波数および振幅のいずれか一方または両方が可変的に調節可能であることを特徴とする分離装置。
14. 製造プロセスにおいてパーツ（１６）を分離する方法であって、
    支持台（１２）と音波を発生する音発生装置（１９）とによって構成され、かつ前記支持台（１２）に機械的に結合されていない分離表面（１４）上に載置される前記パーツ（１６）を供給し、
    前記パーツ（１６）を、前記分離表面（１４）の少なくとも一部を励起して運動させる前記音発生装置（１９）によって発振された音波によって運動させる、方法。
15. 請求項１４に記載の方法において、複数の前記支持台（１２）を、音響振動板（２６）の上方の分離位置から、分離された前記パーツ（１６）を前記支持台から取り除くための搬出位置へとそれぞれ変位されることを特徴とする方法。
16. 請求項１４から１５のいずれか一項に記載の方法において、前記音響振動板（２６）を前記支持台（１２）に向かって上下方向に変位することにより、前記音響振動板から前記支持台への音の伝達を向上させることを特徴とする方法。
17. 請求項１４から１６のいずれか一項に記載の方法において、分離される前記パーツ（１６）を、送風装置（２２）の気圧サージによって、前記支持台（１２）の周縁領域から前記分離表面（１４）の中心へと移動させることを特徴とする方法。
18. 請求項１４から１７のいずれか一項に記載の方法において、前記パーツの搬入および分離を、前記支持台（１２）から前記パーツを取り除くことに対して時間をずらして実施することを特徴とする方法。
19. 請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法において、前記パーツを、前記分離表面（１４）の領域において、前記支持台（１２）における受け取り手段へとぞれぞれ分離させることを特徴とする方法。

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