JP4382594B2

JP4382594B2 - 部品供給装置

Info

Publication number: JP4382594B2
Application number: JP2004192215A
Authority: JP
Inventors: 正人倉橋; 善高西山; 和行大槻
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2004-06-29
Filing date: 2004-06-29
Publication date: 2009-12-16
Anticipated expiration: 2024-06-29
Also published as: JP2006008400A

Description

本発明は、貯留部内に貯留された部品をすくい板によってすくい上げ、これを搬送レールに移載して整列搬送する部品供給装置に関する。

従来、部品供給装置としては、特許文献１及び２に記載のものが知られている。この部品供給装置は、モータ等の回転駆動源の駆動を受けて貯留部内を上下に往復揺動する扇形のすくい板を備え、このすくい板の前方にバイブレータの振動を受けて振動する搬送レールを設けて成る。前記すくい板上面及び搬送レール上面には、それぞれ同様の断面形状を持つ溝が形成されており、この溝に部品を嵌合させて支持できるようになっている。これにより、すくい板の揺動で貯留部に多数貯留された部品を支持してすくい上げ、上限位置で一時的に停留するようになっており、この間にすくい上げられた部品は搬送レールに移載されて整列搬送される。なお、搬送レールの貯留部側上方には、すくい板が下降揺動するのに連動して作動する排除板が設けられている。この排除板の動作により、すくい板から搬送レールに正しい姿勢で移載されなかった部品を貯留部内に排除する。

特開昭６２−７９１２６号公報実願昭５４−１３３５４１号（実開昭５６−５１７１４号）のマイクロフィルム

従来の部品供給装置において、すくい板の揺動速度を上げたい時は、回転駆動源がモータの場合、インバータ制御、ＰＷＭ制御等の制御技術を使ってモータに与える電源周波数を変更すればよい。しかし、このようにしてすくい板の揺動速度を上げると、上限位置におけるすくい板の停留時間が短くなり、すくい板から搬送レールに部品を移載できなくなる等の問題が発生していた。

本発明は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、すくい板の揺動速度を自由に変更でき、かつすくい板の揺動速度を変更しても確実に部品供給を行える部品供給装置の提供を目的とする。この目的を達成するために本発明は、部品を多数貯留可能な貯留部と、この貯留部内を揺動可能に設けられ、その揺動によって貯留部に貯留された部品を支持してすくい上げるすくい板と、このすくい板を揺動動作させるための揺動駆動源と、前記すくい板に連設され当該すくい板によってすくい上げられた部品を支持して整列搬送する搬送レールと、予め設定されたすくい板揺動速度パラメータに対応する揺動速度ですくい板が揺動するよう前記揺動駆動源を駆動制御する制御ユニットとを備えていることを特徴とする。なお、前記揺動駆動源は、ステッピングモータであり、制御ユニットは、すくい板揺動速度パラメータに対応する周波数のパルス電流で前記ステッピングモータを駆動制御する制御部を有することが好ましい。

また、上記目的を達成するために本発明は、部品を多数貯留可能な貯留部と、この貯留部内を揺動可能に設けられ、その揺動によって貯留部に貯留された部品を支持してすくい上げるすくい板と、このすくい板を揺動動作させるための揺動駆動源と、前記すくい板に連設され当該すくい板によってすくい上げられた部品の移載を受けてこれを支持して整列搬送する搬送レールとを備えた部品供給装置であって、前記すくい板が搬送レールに部品を移載する移載位置付近にある時とそれ以外の位置にある時とのすくい板の揺動速度に対応するすくい板揺動速度パラメータを設定可能であり、このすくい板揺動速度パラメータとすくい板が移載位置付近にあるか否かの識別結果とに基づいて前記揺動駆動源を駆動制御する制御ユニットを備えていることを特徴とする。前記揺動駆動源はステッピングモータであり、また制御ユニットは前記ステッピングモータを駆動するためのパルス電流のパルス数からすくい板が移載位置付近にあるか否かを判定する制御部を有していることが好ましい。

なお、上記制御ユニットは、すくい板揺動速度パラメータを任意に入力可能な操作部と、この操作部から入力されたすくい板揺動速度パラメータを記憶する記憶部とを備えていることがより好ましい。

本発明の部品供給装置は、ステッピングモータを駆動するパルス電流の周波数に対応するすくい板揺動速度パラメータを任意に設定可能であり、これに応じてステッピングモータを速度制御するものであるため、すくい板の揺動速度を自由に変更し、供給量の調整等に柔軟に対応することができる。また、すくい板揺動速度パラメータは、すくい板が搬送レールへ部品を移載する移載位置付近にある時と、それ以外の位置にある時とに対応してそれぞれ設定可能であり、これら速度値とすくい板の揺動位置とに応じて揺動駆動源が駆動制御される。よって、すくい板が移載位置付近にある時には揺動速度を遅くして移載位置での停留時間を確保し、それ以外の時は揺動速度を速めることが可能になる。これにより、部品の供給量を増やすことができる等の利点がある。

以下、図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１ないし図３において、１は部品供給装置であり、ベースプレート２に固定されたフレーム３を有し、このフレーム３には揺動駆動源の一例であるステッピングモータ４（以下、単にモータ４という）が取り付けられている。このモータ４の駆動による回転は、無端ベルト５を通じてプーリ６に伝達される。プーリ６は、フレーム３に回転自在に取り付けた主軸７の一端に固定されており、この主軸７には、主軸７の回転に伴って主軸７回りに回動するガイドローラ９が連結されている。このガイドローラ９は、アーム１０のガイド溝１０ａに係合させてある。アーム１０は、フレーム３に支軸１２を介して連結されており、この支軸１２を支点に揺動可能である。また、アーム１０の他端には、すくい板１４が一体に連結されており、このすくい板１４は、供給する部品の一例であるねじ４０を多数貯留する貯留部１３内に常時介在するよう構成されている。

前記すくい板１４は扇形状を成し、その小径円弧部１４ａはフレーム３の弧状面３ａに沿い、大径円弧部１４ｂは貯留部１３内を仕切るように固定された仕切り板１５の弧状面１５ａに沿う。また、このすくい板１４の上面には、ねじ４０の脚部を落とし込める溝１４ｃが長手方向に延びて形成されており、ねじ４０は、この溝１４ｃに脚部を落とし込み、上面で頭部座面を支持された首つり姿勢ですくい上げられる。

一方、前記フレーム３の前部には、振動付与手段１６が設置されている。この振動付与手段１６は、基本的に特開２００３−２２１１１０号公報に示される構造であり、フレーム３に取り付けられた台座１６１に磁力発生部１６２を設置するとともに、板ばね１６３ａ，１６３ｂを介して被吸着部材１６４を設置した構造である。前記磁力発生部１６２は、図４に示すように、鉄心１６５の同軸下部に永久磁石１６６を設け、これら鉄心１６５および永久磁石１６６に導線を巻いてコイル１６７を形成し、これらを鉄製のケース１６８に収めて成るものである。つまり、この磁力発生部１６２は、永久磁石１６６と、コイル１６７に通電することによって機能する電磁石とで構成されている。この結果、振動付与手段１６は図５に示すような印加電圧−磁力特性を有し、常に永久磁石１６６の磁力を有しているものの、この永久磁石１６６の磁力がある分、同じ巻き数のコイルを有する電磁石のみのタイプに比べ、大きな磁力が得られるものとなっている。

前記振動付与手段１６の被吸着部材１６４には、ほぼ水平に延びる搬送レール１７が連結してある。この搬送レール１７は、板材に前記すくい板１４の溝１４ｃと同じ断面形状の溝１７ａが加工されたものであり、ここに前記溝１４ｃと同様の姿勢でねじ４０を支持して整列させるよう構成されている。この搬送レール１７は、前記すくい板１４の揺動路上前方に連設してあり、すくい板１４の揺動上死点において、溝１４ｃが溝１７ａに連通するように構成されている。また、この搬送レール１７前端にはエスケープメント１８が設けられており、このエスケープメント１８は、搬送レール１７を送られてきたねじ４０を後工程に分離供給するように構成されている。

前記フレーム３にはガイドブロック１９が取り付けられ、このガイドブロック１９には、前記搬送レール１７に対して平行に往復移動可能なスライド軸２０が案内されている。このスライド軸２０はばね２０ａにより常時貯留部１３側に付勢されており、その先端には排除部材２１が取り付けられている。この排除部材２１の下面側には、図３にも示すように、搬送レール１７に正しい姿勢に支持されたねじ４０の通過のみを許容する切欠２１ａが形成してある。また、前記スライド軸２０には、ピン２２が直交して植設してあり、このピン２２は、フレーム３に支軸２３で揺動可能に軸支されたレバー２４のＵ溝２４ａに係合させてある。このレバー２４の下端部は、前記ガイドローラ９の回動軌跡外縁に沿う弧状面２４ｂに形成してあり、ここがガイドローラ９に接している間は、スライド軸２０および排除部材２１は、ばね２０ａの付勢に逆らって搬送レール１７の部品送り方向に待避するように構成されている。

また、搬送レール１７の上方には、特許文献１にも図示されているように、搬送レール１７と所定の間隔をおいて、押さえ板２５が配置されている。この押さえ板２５は、搬送レール１７の振動によってねじ４０が搬送レール１７から飛び出るのを防止するために設けられている。

一方、前記ベースプレート２上には、すくい板１４の揺動を検知するための近接センサ２６が配置されている。この近接センサ２６は、すくい板１４の移動路に検出面を向けて配置されており、すくい板１４が下限位置付近まで揺動した段階で、すくい板１４を検知してＯＮし、すくい板１４が下限位置付近から離れるとＯＦＦになる。この近接センサ２６は、前記モータ４の駆動を制御する制御ユニット２７に接続されている。この制御ユニット２７は、図６ではブロック形態で示しているが、実際にはベースプレート２上の空きスペースに設置されるものである。この制御ユニット２７は、制御部２８、記憶部２９、モータ駆動部３０、コイル駆動部３１、入出力部３２、操作部３３、表示部３４及び電源部３５を備える。

前記記憶部２９には、駆動制御プログラム、モータ４、振動付与手段１６及びエスケープメント１８の各種パラメータ等、部品供給装置１を動作制御するために必要な情報が予め記憶してある。この中の各種パラメータには、振動付与手段１６の駆動制御パラメータである「振動周波数」および「振動強度」、すくい板揺動速度パラメータである「すくい板通常速度」および「すくい板上限速度」、すくい板動作制御パラメータである「すくい板反転待ち時間」等が含まれる。また、前記操作部３３は、各種スイッチ、キー（図示せず）等で構成され、表示部３４は、液晶表示パネル又はディジタル表示器等で構成される。前記各種パラメータは、表示部３４を見ながら操作部３３を操作して任意に入力設定することができる。また、前記電源部３５は、直流２４Ｖ出力のスイッチング電源で構成されており、複数の交流電源に対応できるようになっている。

前記モータ駆動部３０は、制御部２８から与えられる所定のパルス列に従ってパルス波形状の電流（以下、パルス電流という）をモータ４に印加して、モータ４を駆動制御する。このパルス電流の基準となるパルス列の周波数は、「すくい板通常速度」または「すくい板上限速度」の設定値に応じて制御部２８で決定される。また、コイル駆動部３１は、制御部２８から与えられる所定のパルス列に従って、パルス波形状の電圧（以下、パルス電圧という）をコイル１６７に印加して、振動付与手段１６を駆動制御する。このコイル駆動部３１からコイル１６７に印加されるパルス電圧波形は、図７に示すようにプラス電圧とマイナス電圧とが交互に現れる形状となる。この結果、プラス電圧の印加により、永久磁石１６６分の磁力にコイル１６７への通電による電磁石の磁力分を加えた必要十分な磁力が得られ、マイナス電圧の印加により、永久磁石１６６の磁力を相殺して無磁力状態を創出できるようになっている。これにより、少ない電力でも必要十分な振動が得られる。この時、振動強度（振幅）は、パルス電圧の印加時間ｔと、パルス電圧の周期Ｔによって決まる周波数とによって決定される。つまり、振動強度は、図８に示すように、パルス電圧の周波数を共振周波数に一致させた時に最も大きくなり、しかも印加時間ｔが長いほど大きくなる。このことから、パルス電圧の周波数を共振周波数に一致させることが最も好ましいが、より安定した振動を得るためには図８に破線で示した共振周波数よりも若干高めの実用周波数帯域の周波数を採用した方がよい。

次に、図９に示すように、すくい板１４が下限位置にある状態（近接センサがＯＮの状態）から部品供給装置１を起動した時の作用を述べる。
まず、制御ユニット２７の操作部３３に設けられた電源投入スイッチ（図示せず）により電源が投入されることで、制御部２８にスタート指令信号が入力されると、制御部２８は、記憶部２９にある制御プログラム、各種動作パラメータ等を読み込む。そして、その中の「すくい板通常速度」及び「すくい板上限速度」に対応するパルス列の周波数をそれぞれ演算し、「すくい板通常速度」に対応する周波数のパルス列をモータ駆動部３０に与える。これを受けてモータ駆動部３０は、当該パルス列に対応するパルス電流をモータ４に印加する。同時に、制御部２８は「振動周波数」および「振動強度」に基づいて、コイル駆動部３１に与えるパルス列の周波数と印加時間ｔとを定め、これに基づくパルス列をコイル駆動部３１に与える。これを受け、コイル駆動部３１は、当該パルス列に対応したパルス電圧で振動付与手段１６を駆動制御する。この振動付与手段１６の駆動を受けて搬送レール１７が振動する。

搬送レール１７は、供給する部品の形状やサイズ変更に伴って交換されることがあり、これによって固有振動数が変わり、共振周波数も変わる。この時は、前記「振動周波数」の設定値を変更することで、最適な搬送レール１７の振動を得ることができる。また、「振動強度」の設定値を変更すれば、コイル駆動部３１から振動付与手段１６に印加されるパルス電圧の一パルス当たりの印加時間ｔを変更でき、振動強度の調節が可能である。

前述のようにモータ４が駆動するのを受け、プーリ６ないしガイドローラ９が回転する。この時、ガイドローラ９は、アーム１０のガイド溝１０ａに沿って転動するため、アーム１０ないしすくい板１４は上昇揺動を始める。これにより、近接センサ２６の検知信号がＯＮからＯＦＦに切り替わり、これが入出力部３２を通じて制御部２８に送られる。制御部２８は、これを受け、モータ駆動部３０に与えるパルス列のパルス数を計数する。

すくい板１４の上昇揺動に伴ってすくい板１４の溝１４ｃには、貯留部１３に貯留されたねじ４０が嵌合してすくい上げられる。そして、すくい板１４は上限位置まで揺動すると、ガイド溝１０ａの形状の作用により一定時間停留する。また、その前段に制御部２８は前記パルス数の計数値からすくい板１４が上限位置に近付いたことを識別し、モータ駆動部３０に「すくい板上限速度」に対応する周波数のパルス列を送る。これを受け、モータ駆動部３０は、当該パルス列に対応するパルス電流でモータ４を駆動制御し、モータ４の回転速度を減じる。これにより、上限位置におけるすくい板１４の停留時間が十分に確保され、この間に、すくい板１４によってすくい上げられたねじ４０は、図１０（ａ）に示すように搬送レール１７の溝１７ａに確実に移行する。

制御部２８は、「すくい板上限速度」に対応するパルス列を発した後、このパルス列のパルス数を計数する。そして、この計数値からすくい板１４が上限位置から下降し始めたことを識別すると、モータ駆動部３０に「すくい板通常速度」に対応するパルス列を再度送る。これにより、モータ４の回転速度が速められ、以てすくい板１４の揺動速度が元の速度に戻される。このように、すくい板１４が搬送レール１７にねじ４０を移載する移載位置付近にある時と、それ以外の位置にある時とに対応する揺動速度を設定し、これに応じてモータ４を速度制御しているため、単位時間当たりのすくい板１４の揺動回数を増やしつつ、上限位置での停留時間を確保することができ、以てねじ４０の供給量を増やすことができる。また、この「すくい板通常速度」および「すくい板上限速度」の各設定値を変更することにより、すくい板１４の揺動速度を自由に変更できる。このように、すくい板の揺動速度を自由に、かつきめ細かく設定できるため、供給量の調整等に柔軟に対応することができる。

また、すくい板１４が下降し始めてしばらくすると、ガイドローラ９がレバー２４から外れる。これにより、図１０（ｂ）に示すように、排除部材２１がばね２０ａの力を受けて搬送レール１７上を搬送レール１７に対して平行に貯留部１３側に移動する。この排除部材２１の動作により、搬送レール１７に正しい姿勢で移行しなかったねじ４０は貯留部１３に戻される。

一方、搬送レール１７に移行したねじ４０は、搬送レール１７の振動を受けて搬送レール１７前方へと整列搬送され、エスケープメント１８に到達する。制御部２８は、後工程に設けられるねじ締めツール（図示せず）等から発せられるねじ要求信号を受けると、入出力部３２に駆動指令信号を与え、これを受けて入出力部３２はエスケープメント１８を駆動制御する。この結果、エスケープメント１８に達したねじ４０が、ねじ締めツール等へ分離供給される。

ねじ要求信号が発せられずにエスケープメント１８が長時間作動しない時は、搬送レール１７上に所定量のねじ４０が並び、これを光電センサ３６が検知する。この検知信号は、入出力部３２を通じて制御部２８に送られる。これを受け、制御部２８は近接センサ２６の検知信号がＯＮになるまで待って、すなわち、すくい板１４が搬送レール１７にねじ４０を移載する移載位置たる上限位置から離れた下限位置付近まで揺動するのを待って、モータ駆動部３０へのパルス列の付与を停止する。この結果、モータ４が駆動停止し、すくい板１４は下限位置付近で停止する。こうすることで、排除部材２１を作動させて、すくい板１４から搬送レール１７に移載された不整列ねじを排除することができ、搬送レール１７を常に安定して振動させることができる。その後、エスケープメント１８からねじ４０が分離供給されて光電センサ３６がねじ４０を検知しなくなると、再度モータ４が駆動し、すくい板１４の揺動が再開される。

また制御部２８では、近接スイッチ２６の検知信号がＯＮ・ＯＦＦ切り替わる度にタイマ（図示せず）がリセットされる。このタイマが所定時間をカウントした時点（タイムアップした時点）で、近接センサ２６の検知信号がＯＦＦである場合は、下限位置から離れた位置ですくい板１４が揺動不能になっていると判定できる。この場合、制御部２８はモータ駆動部３０に所定時間（約５秒）だけ逆転用のパルス列を与える。モータ駆動部３０は、この逆転用のパルス列に対応するパルス電流をモータ４に印可し、これによってモータ４を逆転駆動させる。この結果、すくい板１４は反転動作する。すなわち、上昇過程にあった場合には一時的に下降に転じ、下降過程にあった場合には一時的に上昇に転じる。そして、所定時間が経過するか、もしくは近接センサ２６がＯＮになると、制御部２８は、モータ駆動部３０に再び通常のパルス列を与えてモータ４を通常駆動させる。これにより、すくい板１４は元の動作に戻る。

すくい板１４の揺動が停止する原因としては、
（１）部材同士の隙間等に噛み込んだねじ４０がすくい板１４の移動路上にある。
（２）ねじ４０同士の絡み合いが発生している。
の２点が最も多い。これに対し、前述のようにすくい板１４が一旦反転動作した後、再び元の動作に戻ることにより、すくい板１４に押されて隙間に噛み込んだねじ４０が外れたり、或いはねじ４０同士の絡み合いが解かれ、すくい板１４が正常に揺動できるようになる。

また、ねじ４０がすくい板１４の揺動移動路上のすくい板１４以外の他の部材同士の隙間（例えば、貯留部１３とフレーム３との隙間等）に噛み込んでしまい、すくい板１４が一度反転動作しただけでは外れない場合等には、すくい板１４は反転動作を繰り返す。すなわち、モータ４が一時的に逆転駆動した後、通常の駆動に戻っても、すくい板１４が再度噛み込んだねじ４０に当たるため、タイマがタイムアップしてもなお近接センサ２６がＯＮしない。このため、モータ４は再度一時的に逆転駆動し、以降、ねじ４０が外れるまでこれを繰り返すことになる。このようにすくい板１４が揺動すると、噛み込んだねじ４０に断続的な刺激を与えることができ、噛み込みを解除することが可能になる。

一方、制御部２８のタイマがタイムアップした時点で近接センサ２６の検知信号がＯＮのままである場合には、すくい板１４が近接センサ２６の検知範囲内（下限位置付近）で揺動不能になっていると判定できる。この場合、前述同様にモータ４の駆動を一時的に逆転駆動に切り換え、すくい板１４の反転動作を行ってもよい。しかし、すくい板１４が下限位置付近で揺動不能となっている場合は、すくい板１４が反転動作できる余裕が少ない。よって、この場合には制御部２８は表示部３４にエラー表示指令を送り、表示部３４によるエラー表示を実行するようにするとよい。

以上の例では、すくい板揺動速度パラメータとして「すくい板通常速度」と「すくい板上限速度」との２種類の設定値を設けたが、これを増やして、よりきめ細かくすくい板１４の揺動速度を変更できるようにしてもよい。また、「すくい板通常速度」＞「すくい板上限速度」としたが、すくい板１４上限位置において「すくい板通常速度」でモータ４が駆動し続けてもすくい板１４の停留時間が確保できる場合は、「すくい板通常速度」＝「すくい板上限速度」としてもよく、あるいは許容範囲において「すくい板通常速度」＜「すくい板上限速度」としてもよい。

本発明に係る部品供給装置の要部拡大一部切欠断面図。本発明に係る部品供給装置の一部切欠正面図。本発明に係る部品供給装置の要部拡大一部切欠斜視断面図。本発明に係る部品供給装置の要部拡大一部切欠断面図。振動付与手段の印加電圧−磁力特性を示すグラフ。本発明に係る部品供給装置の制御ユニット系のブロック説明図。振動付与手段に印加するパルス電圧の一例を示した電圧波形図振動付与手段による振動の周波数特性を示すグラフ。本発明に係る部品供給装置の動作状態を示す要部拡大一部切欠断面図。本発明に係る部品供給装置の動作説明図。

符号の説明

１部品供給装置
２ベースプレート
３フレーム
４モータ
９ガイドローラ
１０アーム
１３貯留部
１４すくい板
１６振動付与手段
１７搬送レール
１８エスケープメント
２１排除部材
２６近接センサ
２７制御ユニット

Claims

部品を多数貯留可能な貯留部と、この貯留部内を揺動可能に設けられ、その揺動によって貯留部に貯留された部品を支持してすくい上げるすくい板と、このすくい板を揺動動作させるための揺動駆動源と、この揺動駆動源の駆動に伴い回動するガイドローラと、このガイドローラとすくい板とを連結して当該揺動駆動源の駆動に伴いすくい板を揺動するアームと、このアームに形成され、前記ガイドローラが嵌合して転動し、往復移動するように構成されるとともに、ガイドローラが転動する面の中間地点が湾曲して、ここをすくい板が転動するとき、前記すくい板が移載位置付近に到達し、当該すくい板を一時的に停留させる形状を成すガイド溝と、前記すくい板に連設され当該すくい板によってすくい上げられた部品の移載を受けてこれを支持して整列搬送する搬送レールと、予め設定されたすくい板揺動パラメータに対応する揺動速度ですくい板が揺動するよう前記揺動駆動源を駆動制御するとともに、移載位置付近では揺動駆動源の駆動を減じて前記すくい板の揺動速度を減じるようすくい板揺動パラメータが設定される制御ユニットとを備えていることを特徴とする部品供給装置。
揺動駆動源は、ステッピングモータであり、制御ユニットは、すくい板揺動速度パラメータに対応する周波数のパルス電流で前記ステッピングモータを駆動制御する制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の部品供給装置。
制御ユニットは、前記ステッピングモータを駆動するためのパルス電流のパルス数からすくい板が移載位置付近にあるか否かを判定する制御部を有していることを特徴とする請求項２に記載の部品供給装置。
制御ユニットは、すくい板揺動速度パラメータを任意に入力可能な操作部と、この操作部から入力されたすくい板揺動速度パラメータを記憶する記憶部とを備えていることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の部品供給装置。