JP4555159B2

JP4555159B2 - 振動式部品搬送装置

Info

Publication number: JP4555159B2
Application number: JP2005159139A
Authority: JP
Inventors: 朋彦吉田
Original assignee: Daiichi Co Ltd
Current assignee: Daiichi Co Ltd
Priority date: 2005-05-31
Filing date: 2005-05-31
Publication date: 2010-09-29
Anticipated expiration: 2025-05-31
Also published as: JP2006335487A

Description

本発明は振動式部品搬送装置に係り、特に、微小な部品を高速に供給する場合に好適な部品姿勢制御手段の構成に関する。

一般に、電子部品等を実装装置などに供給するための振動式部品供給装置が生産ライン等で用いられている。この種の装置では、部品を既定の姿勢で整列させた状態で供給するための部品姿勢制御手段が設けられる。この部品姿勢制御手段としては、既定の姿勢にない部品をトラック上から排除するものと、既定の姿勢にない部品の姿勢を修正するものとがある。後者の場合には、例えば、部品の姿勢をトラック形状によって矯正して供給するものや、部品を反転させて姿勢を変更するものなどが知られている。この中には、トラックを構成する一方の傾斜面上に部品を導き、部品の表裏姿勢が反対である場合にはエアを吹き付けてその部品を他方の傾斜面上に横倒しにした状態とし、その後、下流側のトラックで双方の傾斜面上を走行してきた部品の姿勢を揃えることによって部品の表裏の姿勢を一定にするように構成した表裏反転機構を備えた振動式部品搬送装置が提案されている（例えば、以下の特許文献１参照）。
特公平１−３４８９４号公報

ところで、近年、携帯電話などの携帯型電子機器の隆盛により、数ｍｍ或いはそれ以下の寸法を備えた微細な部品が多くなってきており、また、生産効率の向上を図るために部品供給の高速化が著しくなってきている。このような状況にあって、特に、上記の部品の表裏反転機構においては、振動するトラック上を部品が振動を伴って搬送されていくため、部品の姿勢が元々不安定であることから、エア吹き付け口から噴出するエアの流速や流量を少なくすると部品姿勢を変更することができなくなり、逆に、流速や流量を大きくすると部品が飛ばされて所望の姿勢にならなかったり、トラック上から排除されてしまったり、他の部品を巻き込んでしまったりするなどという問題点があるため、部品姿勢を確実に揃えて供給しようとすると、部品搬送の高速化を図ることが難しいという問題点がある。また、反転動作を安定かつ確実に行うには、部品毎にエアの流速や流量を精密に調整する必要があるため、調整作業に熟練技が要求されるとともに、きわめて煩雑な作業を強いられるという問題点もある。

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、部品の姿勢を安定かつ確実に制御できるとともに搬送の高速化を図ることのできる振動式部品搬送装置を提供することにある。また、他の課題は、微小な部品等を対象とする場合などのように困難な条件下であっても調整作業等の負担の少ない振動式部品搬送装置を提供することにある。

斯かる実情に鑑み、本発明の振動式部品搬送装置は、自身の振動によって部品を搬送する搬送路（１０１ａ、２０１ａ）と、該搬送路上の部品姿勢変更位置（１０１Ｘ、２０１ｂ）で前記部品の姿勢を気流により変更する部品姿勢変更手段と、前記部品姿勢変更位置より下流側で前記部品の姿勢を検出する部品姿勢検出手段（１１２、２１２）と、を具備し、前記部品姿勢変更手段は、前記部品姿勢変更位置へ搬送される前記部品を検出する部品検出器（１１１、２１１）と、前記部品に吹き付ける気流の供給態様を表す気流供給圧力、気流供給流量若しくは流速、気流供給タイミング、又は、気流供給時間のいずれかの駆動パラメータを変更可能に構成された気流供給駆動部（１２１、２２１）と、前記部品検出器の検出信号に基づいて前記気流供給駆動部を制御するとともに、前記部品姿勢検出手段により検出された部品姿勢に基づいて、前記部品姿勢変更位置より下流側の前記部品の姿勢が正常である良品率若しくは前記部品の姿勢が不良である不良品率の変化態様を、前記駆動パラメータを変化させて求め、前記変化態様に応じて前記良品率が高くなるように前記気流供給駆動部の前記駆動パラメータを制御する気流供給制御部（１２２、１２３、１２３′、１２４、２２３）と、を有することを特徴とする。

この発明によれば、気流供給駆動部により供給される気流に基づいて搬送路上の部品姿勢変更位置で部品の姿勢が変更されるに際して、部品姿勢変更位置より下流側で部品姿勢検出手段が検出した部品の姿勢が正常である良品率が高くなるように気流供給制御手段が気流供給駆動部の駆動パラメータを制御するように構成されていることにより、部品の姿勢を安定かつ確実に変更できるようになり、良品率の向上及び安定化を図ることができるため、部品の搬送効率を高めて搬送速度を高速化することができる。また、気流供給制御手段によって気流供給駆動部の駆動パラメータが制御されるため、気流供給状態の調整作業が不要となる。特に、微小な部品を搬送する場合や高速に部品を搬送する場合などの厳しい状況下でも、煩雑な作業なしで装置の性能を充分に引き出すことが可能になり、熟練者の手間を煩わせる必要もなくなる。

本発明において、前記気流供給制御手段は、前記駆動パラメータの変化による前記良品率若しくは不良品率の変化態様に応じて前記駆動パラメータの設定値を決定し、該設定値となるように前記駆動パラメータを制御することが好ましい。これによれば、駆動パラメータによる良品率若しくは不良品率の変化態様のデータを予め計測しておき、この計測データに応じて好適な駆動パラメータを設定することができるため、駆動パラメータをリアルタイムに制御する必要がないことから気流供給制御手段を簡易に構成できるとともに、制御の応答速度による制約がなくなるため、部品搬送の高速化にも容易に対応できるようになる。

本発明において、前記気流供給制御手段は、前記良品率若しくは前記不良品率を計測するステップと、前記駆動パラメータを変化させるステップとを繰り返し、前記駆動パラメータを変化させるステップでは、前回の駆動パラメータの変化による前記良品率若しくは不良品率の変化態様に応じて前記良品率が高くなるように前記駆動パラメータを増加又は減少させることにより、前記駆動パラメータを常時制御することが好ましい。気流供給制御手段がリアルタイムで駆動パラメータを制御することにより、部品の搬送状態の変化にも対応でき、常時、部品姿勢を安定的に揃えることができる。

本発明において、前記部品検出器は、前記搬送路上の前記部品の姿勢を検出する第１の部品姿勢検出器（１１１）であり、前記部品姿勢変更手段は、前記第１の部品姿勢検出器により検出された部品姿勢が不良である場合に前記部品の姿勢を変更し、前記部品姿勢が正常である場合に前記部品の姿勢を変更しないように構成されていることが好ましい。これによれば、上流側から種々の姿勢で搬送されてくる部品の姿勢に応じて、部品を正常な姿勢に揃えることが可能になる。

本発明において、前記部品姿勢検出手段は、前記部品姿勢変更位置より下流側に設けられた第２の部品姿勢検出器を有し、前記気流供給制御手段は、前記第２の部品姿勢検出器の検出値に基づいて前記良品率若しくは不良品率の変化態様を求めることが好ましい。

本発明において、前記部品姿勢検出手段は、前記部品姿勢変更位置より下流側に設けられた第２の部品姿勢検出器と、該第２の部品姿勢検出器により検出された部品姿勢が不良の場合に前記部品を前記搬送路上から排除する部品排除手段と、を有し、前記気流供給制御手段は、前記部品排除手段の駆動信号に基づいて前記良品率若しくは不良品率の変化態様を求めることが好ましい。

本発明において、前記部品姿勢検出手段は、前記部品姿勢変更位置より下流側に設けられた第２の部品姿勢検出器と、該第２の部品姿勢検出器により検出された部品姿勢が不良の場合に前記部品を前記搬送路上から排除する部品排除手段と、該部品排除手段の部品排除位置より下流側で部品を検出する下流側部品検出器と、を有し、前記気流供給制御手段は、前記下流側部品検出器により検出された部品数に基づいて前記良品率若しくは不良品率の変化態様を求めることが好ましい。

本発明において、前記駆動パラメータは前記気流供給駆動部における気流供給時間であることが好ましい。気流供給制御部の制御対象となる気流供給駆動部の駆動パラメータとしては、気体の供給圧力、気体の供給流量、気体の流速、気体の供給タイミングなどが挙げられる。この中でも、上記駆動パラメータとして気流供給時間を制御する場合には、他のパラメータよりも簡易な制御回路で正確に制御することができるとともに、部品姿勢変更位置に供給される気体の流量を確実に調整することができる。

本発明において、前記気流供給駆動部は、気流供給経路の途中に設けられた中途開口部と、この中途開口部を開閉する開閉手段とを有し、前記部品姿勢変更手段を動作させないときには前記中途開口部を開放し、前記部品姿勢変更手段を動作させる際には前記開閉手段によって前記中途開口部を閉鎖することによって気流を前記部品姿勢制御位置へ供給するように構成されていることが好ましい。中途開口部を開閉手段によって開閉することによって部品姿勢変更位置への気流の供給の有無を切り替えることができるため、気流供給駆動部に与えられる気流を止めずに常時流れる状態とすることができるので、気流供給駆動部の切り替え動作時点から実際に部品姿勢変更位置への気流の供給時点までのタイムラグを低減することができ、高速搬送にも容易に対応できる。特に、上記開閉手段を圧電アクチュエータにより構成することで、動作の高速化を図ることができる。

［第１実施形態］
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１は第１実施形態の振動式部品搬送装置の全体構成を模式的に示す概略構成図、図２は同装置における後述する部品姿勢変更位置の断面図、図３は同装置の平面図である。

本実施形態の振動式部品搬送装置１００は、自身の振動により部品１を搬送する搬送路１０１ａを備えている。搬送路１０１ａは、図３に示すように直線状に構成されていてもよいが、これに限定されるものではなく、例えば、従来公知のボウル型振動式部品供給装置のように螺旋状に構成されたものであってもよい。振動式部品搬送装置１００は、上記搬送路１０１ａが形成された振動体１０１と、この振動体１０１を搬送方向に往復振動させる振動源（図示せず。）とを備えている。

振動式部品搬送装置１００には、図３に示すように、上記の搬送路１０１ａに沿って、上流側から順に、ブロックやセンサなどが取り付けられた部品姿勢変更部１０１Ａ、部品姿勢変更部１０１Ｂ、部品選別部１０１Ｃ、部品検出部１０１Ｄ、１０１Ｅが構成されている。なお、部品検出部１０１Ｅは、図示のように、振動式部品搬送装置１００の振動体１０１ではなく、搬送先の装置（例えば部品実装装置など）に設ける場合もある。

部品姿勢変更部１０１Ａ及び１０１Ｂは基本的に同様に構成され、それぞれに部品姿勢変更手段１２０が設けられている。ここで、部品姿勢変更手段１２０は第１の部品姿勢検出器１１１を含み、この第１の部品姿勢検出器１１１は搬送路１０１上を搬送されてきた部品１の姿勢を検出する。部品姿勢変更手段１２０は、第１の部品姿勢検出器１１１によって検出された部品姿勢に応じて当該部品１の姿勢を気流によって変更するように構成される。具体的には、第１の部品姿勢検出器１１１は、例えば、搬送路１０１ａ上の部品１に光を照射し、その反射光の光量に応じて部品姿勢を判別する。そして、第１の部品姿勢検出器１１１によって検出された部品姿勢が不良姿勢（姿勢変更を要する姿勢）であれば、部品姿勢変更手段１２０は図１に示す部品姿勢変更位置１０１Ｘにおいて部品１に気流を吹き付けてその姿勢を変更させ、第１の部品姿勢検出器１１１によって検出された部品姿勢が正常な姿勢（姿勢変更を要しない姿勢）であれば、部品姿勢変更手段１２０は動作せず、部品１はそのまま部品姿勢変更位置１０１Ｘを通過するようになっている。

図２には部品姿勢変更位置１０１Ｘにおける搬送路１０１ａの断面を示す。搬送路１０１ａは振動体１０１の表面に形成された搬送面１０１ｂと１０１ｃによりＶ字状（Ｌ字状）の溝として構成され、この搬送路１０１ａ上を直方体状の部品１が振動によって搬送される。搬送面１０１ｂには振動体１０１に形成された気流供給通路１０１ｄが開口し、その開口部が気流吹き付け口１０１ｅとなっている。この気流吹き付け口１０１ｅから気流が不良姿勢にある部品１に吹き付けられることにより、部品１は、図示一点鎖線に示すように気流によって搬送面１０１ｃ側に倒れる。

この気流吹き付け口１０１ｅは、部品１が不良姿勢（図示実線）にあるときに、部品１の上部からそれよりもさらに上方へ張り出す範囲で開口するように構成されている。これは、気流吹き付け口１０１ｅ全体が部品１によって覆われるように構成されていると、気流吹き付け口１０１ｅから気流を部品１に吹き付けた場合に、部品１と搬送面１０１ｂとの間に発生する負圧で部品１が搬送面１０１ｂに吸着されて姿勢変更ができなくなるといったことを防止するためである。

なお、上記の搬送路１０１ａに設けられた気流供給通路１０１ｄ及び気流吹き付け口１０１ｅは、他の構成と共に部品姿勢変更手段１２０の一部を構成する。

部品選別部１０１Ｃには、上記の第１の部品姿勢検出器１１１と同様に構成された第２の部品姿勢検出器１１２と、部品排除手段１３０とが設けられている。ここで、部品排除手段１３０は、第２の部品姿勢検出器１１２によって不良姿勢にあると判断された部品１０を部品排除位置１０１Ｙにおいて気流により搬送路１０１ａ上から吹き飛ばし、排除するように構成されている。したがって、搬送路１０１ａ上の部品排除位置１０１Ｙには、上記とほぼ同様の気流供給通路の開口部である気流吹き付け口が設けられている。

本実施形態では、部品排除手段１３０は、後述する気流供給駆動部１２１と同様に構成された気流供給駆動部１３１と、この気流供給駆動部１３１に駆動信号を与える駆動回路１３２とを有し、第２の部品姿勢検出器１１２の検出信号に対応したタイミングで駆動回路１３２から気流供給駆動部１３１に駆動信号が出力され、気流供給駆動部１３１が部品排除位置に気流を供給するようになっている。

上記の部品姿勢変更手段１２０は、図１に示すように、気流供給駆動部１２１と、この気流供給駆動部１２１を制御する気流供給制御部を構成する駆動回路１２２及び気流供給制御部１２３とを備えている。気流供給駆動部１２１は、上記気流供給通路１０１ｄへの気流の供給態様を決定するもので、その具体例である流路切替ユニット１０を図５及び図６に示してある。

図５及び図６に示すように、本実施形態の流路切替ユニット１０は、本体１１と、この本体１１に接続固定された支持体１２と、支持体１２に接続固定された開閉手段１３とを備えている。

本体１１は、導入部材１１Ａと、これに接続された主部材１１Ｂとを有する。導入部材１１Ａは端部に継手１４が接続され、内部には軸孔が構成されている。この軸孔は途中で直角に屈折して主部材１１Ｂの内部に連通している。導入部材１１Ａには流量制御用のニードル弁などで構成される流量調整手段１５が設けられている。なお、本体１１は一体部品で構成されていてもよい。

本体１１の内部には、図６に示すように、上記軸孔を含む通気経路１１Ｓが構成されている。この通気経路１１Ｓの導入口１１Ｓａは上記継手１４が接続された部分に設けられ、ここから通気経路１１Ｓは導入部材１１Ａ内を伸び、上記流量調整手段１５による流量調整部で屈折した後、直線状に伸びてそのまま主部材１１Ｂ内に入り、さらに直線状に進み、その終端に中途開口部１１Ｓｂが形成されている。

通気経路１１Ｓの途中には、内部開口１１Ｐが開口している。この内部開口１１Ｐは、通気経路１１Ｓの直線状に伸びる部分において側方へ開口している。具体的に述べると、主部材１１Ｂの内部には、通気経路１１Ｓと交差（図示例の場合には直交）する分岐経路１１Ｑが設けられ、この分岐経路１１Ｑと通気経路１１Ｓの交差部が上記内部開口１１Ｐとなっている。そして、分岐経路１１Ｑの出口は継手１６に連通している。

本実施形態においては、上記継手１４に図１に示す気流供給源Ａが必要に応じてチューブなどの管路を介して接続され、また、上記継手１６は必要に応じてチューブなどの管路を介して気流供給通路１０１ｄに接続される。このとき、上記通気経路１１Ｓから内部開口１１Ｐを経て分岐経路１１Ｑを通り、さらに上記気流供給通路１０１ｄに至る経路が本発明の気流供給経路を構成する。

本体１１には、上記支持体１２が固定ねじ１２ｘにより接続固定され、この支持体１２には、固定ねじ１３ｘによりスペーサ１３ｙとの間に上記開閉手段１３が接続固定されている。開閉手段１３は、金属板等で構成される弾性板の表面に圧電体１３ｃが固着（貼着）された圧電アクチュエータを有し、弾性板の基端には上記支持体１２に接続固定される固定部（固定端）１３ａが設けられ、弾性板の先端には上記中途開口部１１Ｓｂに外側から臨む動作部（自由端）１３ｂが設けられている。

なお、圧電アクチュエータとしては、図示例のように弾性板の表裏両面に圧電体１３ｃが固着されたバイモルフ型構造を有するものに限らず、弾性板の片面のみに圧電体が固着されたユニモルフ型構造を有するものであってもよい。さらに、上記固定部１３ａ及び動作部１３ｂをも一体に備えた圧電体そのもので構成されていてもよい。

開閉手段１３は、外部から供給される駆動信号により上記固定部１３ａと動作部１３ｂの間を撓み変形させることができ、これによって固定部１３ａを基準部位として、動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂに対して接近したり離反したりする方向（図示上下方向、以下、単に「動作方向」という。）に移動するように構成されている。動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂに向けて移動すると、中途開口部１１Ｓｂの気流放出抵抗が増大し、動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂに当接すると、中途開口部１１Ｓｂは閉鎖される。逆に、動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂから離間すると中途開口部１１Ｓｂが開放され、動作部１１Ｓｂが中途開口部１１Ｓｂに対して遠ざかるに従って中途開口部１１Ｓｂの気流放出抵抗は減少する。

動作部１３ｂの中途開口部１１Ｓｂ側の表面にはシリコーンゴム等で構成される緩衝材（密閉材、或いはゴム材）１９が固定され、動作部１３ｂと中途開口部１１Ｓｂの当接時における損傷の発生を防止し、また、通気経路１１Ｓの完全閉鎖時における動作部１３ｂと中途開口部１１Ｓの開口縁との間の密閉性を高めるようになっている。なお、上記緩衝材１９の代わりに、中途開口部１１Ｓｂの外縁に環状の緩衝材が固定されていてもよい。

上記開閉手段１３はカバー部材１７によって被覆されている。カバー部材１７は、上記固定ねじ１３ｘとスペーサ１３ｙとの間に挟持された状態で固定され、その結果、経路開閉手段１３とカバー部材１７との間にはスペーサ１７ｙの厚さ分のすき間が形成される。

本体１１には、上記動作部１３ｂの動作方向に貫通するねじ孔１１ｃが設けられ、このねじ孔１１ｃには規制ねじ１８が螺合している。規制ねじ１８は、その下端部を図示下方からドライバー工具等で回転操作することにより、本体１１に対して上記動作方向に進退可能に構成される。そして、規制ねじ１８の上端部を上記支持体１２に当接させることにより、支持体１２を動作方向に規制することができる。すなわち、規制ねじ１８が操作されて上方に移動すると、規制ねじ１８の上端部により支持体１２は上方に弾性変形し、その結果、経路開閉手段１３の固定部１３ａの位置が上方へ移動する。

ただし、本実施形態の場合、規制ねじ１８により開閉手段１３の固定部１３ａ、すなわち基準部位の位置が動作方向に移動するだけではなく、開閉手段１３が本体１１と支持体１２の接続固定部位を中心として回動するので、厳密に言えば、開閉手段１３の姿勢、すなわち、固定部１３ａから動作部１３ｂに向かう方向も変化させることができるようになっている。

カバー部材１７には開口１７ａが設けられ、この開口１７ａを通して開閉手段１３の動作状態が表示される表示手段ＤＰが視認できるように構成されている。図示例の場合、表示手段ＤＰはＬＥＤ（発光ダイオード）などの表示灯であり、開閉手段１３である圧電アクチュエータの駆動電圧の有・無、或いは、駆動電圧の正・負に応じて点灯・消灯するように構成されている。すなわち、表示手段ＤＰは、開閉手段１３の開放動作時と閉鎖動作時とを識別できる態様で、その動作状態を表示する。

以上説明した本実施形態では、継手１４を図示しない給気系に接続することにより、気体（圧縮空気）を導入口１１Ｓａから通気経路１１Ｓ内に導入すると、開閉手段１３により通気経路１１Ｓが閉鎖されていない場合、気体は通気経路１１Ｓを通って中途開口部１１Ｓｂから放出される。このとき、内部開口１１Ｐは通気経路１１Ｓの直線状に伸びる部分の側面に設けられているので、通気経路１１Ｓの中途開口部１１Ｓｂの気流放出抵抗と、内部開口１１Ｐの外側（分岐経路１１Ｑ）の外部圧力との関係で、内部開口１１Ｐを通して分岐経路１１Ｑに流れる気体の流量が決定される。上記の気流放出抵抗が充分に低く、上記の外部圧力が充分に高い場合、内部開口１１Ｐからは気体が流出しない。なお、このときの気流放出抵抗や外部圧力は、通気経路１１Ｓへの気体の流入量によっても変化する。

一方、開閉手段１３の動作部１３ｂにより中途開口部１１Ｓｂを閉鎖すると、通気経路１１Ｓに導入された気体は内部開口１１Ｐを通って分岐経路１１Ｑに流れる。例えば、継手１６を用いて外部機器に接続した場合には、気体は分岐経路１１Ｑから外部機器へと供給される。

本実施形態において、開閉手段１３の動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂを完全に閉鎖していない場合、動作部１３ｂが動作方向に移動すると、動作部１３ｂと中途開口部１１Ｓｂの距離に応じて中途開口部１１Ｓｂの気流放出抵抗が増減し、この増減に応じて内部開口１１Ｐを介した分岐経路への気体の流出量も増減する。すなわち、動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂに接近するに従って、気流放出抵抗が増大し、内部開口１１Ｐを通した流出量が増大する。逆に、動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂから離間するに従って、気流放出抵抗が減少し、内部開口１１Ｐを通した流出量が減少する。したがって、開閉手段１３の動作部１３ｂによって中途開口部１１Ｓｂを完全に開閉しなくても、動作部１３ｂと中途開口部１１Ｓｂとの距離を変化させるだけで、分岐経路１１Ｑへ供給される気流の圧力や流量を制御することができる。そこで、本明細書においては、開閉手段１３による中途開口部の開閉動作は、このような不完全な開閉動作をも含むものとする。そして、本実施形態の流路切替ユニット１０は、開閉手段１３を動作させることによって気体の流路を切り替える切替弁、或いは、分岐経路へ気体を供給・停止することができる開閉弁としての機能を有する。

なお、本実施形態の流路切替ユニット１０では、開閉手段１３の固定部１３ａ、すなわち基準部位の位置を動作方向に位置調整手段で調整することで、通気経路１１Ｑの形成された本体１１と開閉手段１３との位置関係を適宜に設定できるようにしている。このようにすると、中途開口部１１Ｓｂに対する動作部１３ｂの位置を調整することができるので、動作部１３ｂと中途開口部１１Ｓｂとの間のクリアランスを調整し、通気経路１１Ｓの閉鎖状態や開放状態を最適化できる。本実施形態の位置調整手段では、動作部１３ｂの動作の基準となる基準部位（固定部１３ａ）の位置を調整することにより、上記の開閉状態の調整を可能としている。

本実施形態では、規制ねじ１８を回転操作すると支持体１２が弾性変形し、その結果、固定部１３ａの位置が動作部１３ｂの動作方向に移動する。したがって、支持体１２と規制ねじ１８の当接状態が支持体１２の弾性力によって常に保持され、開閉手段１３の固定部１３ａが安定的に位置決めされる。特に、支持体１２が弾性変形している限りガタは発生しないため、微小な調整量でも確実に調整でき、また、きわめて高い調整精度を得ることができる。

また、規制ねじ１８による規制力で支持体１２を弾性変形させることにより固定部１３ａの位置を設定しているので、固定部１３ａに対する複雑な位置決め手段が不要となり、位置調整手段をきわめて簡単な構造で構成できる。そして、このような簡単な構成で開閉手段１３の位置調整が可能となるので、製造コストの増加を防止でき、また、ユニットの小型化を妨げることもない。

さらに、本実施形態の場合、支持体１２が本体１１に対して片持ばり状に接続固定され、支持体１２の本体１１に対する支点が固定部１３ａに対して動作部１３ｂとは反対側に配置されているので、支持体１２の弾性変形によって開閉手段１３が上記支点を中心に回動し、これによって、固定部１３ａの動作方向の移動量よりも、動作部１３ｂの動作方向の移動量の方が大きくなるように構成されている。したがって、規制ねじ１８による支持体１２の弾性変形量が微小であっても動作部１３ｂの位置を大きく変化させることが可能である。

本実施形態の開閉手段１３においては、例えば、圧電アクチュエータに正電圧（例えば＋６０Ｖ）を印加すると、弾性板が図示下方に撓んで動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂを閉鎖し、負電圧（例えば−６０Ｖ）を印加すると、弾性板が図示上方に撓んで動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂから離間するように設定することができる。そして、上記正電圧と負電圧を切り替えて開閉手段１３をオンオフ制御する。このようにすると、圧電アクチュエータの動作ストロークを最も有効に利用できる。なお、上記の正電圧と負電圧の符号関係は逆でも構わない。すなわち、負電圧を印加すると閉鎖し、正電圧を印加したときに開放してもよい。要は、閉鎖時と開放時の印加電圧の符号が逆となっていればよい。

上記のように設定した場合の調整方法は例えば以下の通りである。まず、上記の流量調整手段１５によって気体の流量を供給先（継手１６を接続する側）において必要な流量に設定する。次に、上記の位置調整手段を用いて、すなわち、規制ねじ１８を操作することにより、開閉手段１３に上記の正電圧を印加したときに動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂを完全に閉鎖し、分岐経路１１Ｑへ流れる流量が導入流量と等しくなるように設定するとともに、上記の負電圧を印加したときに動作部１３ｂが中途開口部１１Ｓｂから充分に離間して、分岐経路１１Ｑへ流れる流量が０となるように設定する。

このとき、上記の表示手段ＤＰは、その点灯の有無によって開閉手段１３の動作状態が閉動作と開動作のいずれであるかを知ることができるように構成され、上記の場合には、例えば、正電圧が印加されているときは点灯し、負電圧が印加されているときは消灯する。これによって開閉手段１３による通気経路１１Ｓの開閉動作状態を簡単に知ることができるため、表示手段ＤＰを見ながら気体の流通状態を確認することにより、きわめて容易に上記の調整作業を行なうことができる。つまり、表示手段ＤＰが点灯しているときは通気経路１１Ｓが閉鎖されているはずであり、表示手段ＤＰが消灯しているときは通気経路１１Ｓが開放されているはずであるので、例えば、表示手段ＤＰの表示態様を見ながら、実際の分岐経路１１Ｑへ流れる気体の流量や圧力等を確認することができる。

実際には、動作ストロークが充分に確保されていれば、正電圧が印加されている状態で完全な閉鎖状態（すなわち分岐経路１１Ｑの流量が導入される流量と等しい状態）が得られる位置調整範囲を或る程度広く確保することができるため、この位置調整範囲内において、負電圧が印加されたときに分岐経路１１Ｑの流量が０となる位置、すなわち、分岐経路１１Ｑが正圧にも負圧にもならない位置を発見すればよい。

本実施形態では、上記の位置調整手段を設けることによって、開閉手段１３による流路切替態様の調整・最適化をきわめて容易に実施できる。特に、流路切替ユニット１０は、本来的にタイムラグの発生しやすいエア制御系やエア駆動系において、常にエアを流し続け、エアの滞留をなくすことで、エアの供給速度やエア圧力の伝達速度に関連する応答速度の高速化を図ることができるという効果を有するものであり、このような高速応答性の代償として微妙で繊細なセッティングを要求するが、本実施形態では、上記の調整作業の容易化により、当該ユニットの効果を充分に引き出すことが可能になる。

また、上記位置調整手段はきわめて簡易に構成できるため、製造コストの上昇を抑制することができるとともに、ユニットの小型化を妨げないという利点がある。特に、本実施形態には、開閉手段の駆動機構として圧電アクチュエータを用いることによりユニットの小型化が容易であるという利点があるので、位置調整手段を簡易に構成することは極めて重要である。

上記のように構成された気流供給駆動部１２１は、上記の第１の部品姿勢検出器１１１の検出信号に基づいて動作する駆動回路１２２によって制御される。ここで、第１の部品姿勢検出器１１１によって検出された部品姿勢が不良姿勢である場合には、駆動回路１２２は上記気流供給駆動部１２１へ駆動信号を送り、これにより、圧電アクチュエータで構成される開閉手段１３が中途開口部１１Ｓｂを閉鎖するため、気流吹き付け口１０１ｅから部品１に気流が吹き付けられて、部品１が搬送面１０１ｃに倒される。また、第１の部品姿勢検出器１１１によって検出された部品姿勢が不良姿勢でない場合には、駆動回路１２２は気流供給駆動部１２１へ駆動信号を送らないので、開閉手段１３も中途開口部１１Ｓｂを開放したままの状態となり、その結果、部品１は気流を受けずにそのまま下流側へと搬送されていく。

上記のように、気流供給駆動部１２１は、気流吹き付け口１０１ｅへの気流の供給状態を決定するものであり、気流供給駆動部１２１として上述の流路切替ユニット１０を用いることにより、迅速かつ正確に気流の供給状態を制御することができる。

しかしながら、振動式部品搬送装置１００では、振動する搬送路１０１ａ上を部品１が振動しながら搬送されていくので、部品１のサイズ、重量、比重、振動状態などによって気流による姿勢変更状態がきわめて微妙に変化する。また、近年では、搬送対象の部品１としてきわめて微小で軽いものが多くなってきており、さらに、部品１の搬送速度も２５００〜３０００個／分を超えるような極めて高い速度が要求されるようになってきている。したがって、上記の流路切替ユニット１０を用いた場合でも、不良姿勢にある部品１の姿勢変更を確実に行うことはきわめて困難である。

そこで、本実施形態では、上記の部品姿勢変更手段１２０において、上記の気流供給駆動部１２１の駆動パラメータを制御する気流供給制御部１２３を設けてある。この気流供給制御部１２３は、プログラマブルコントローラ、ＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）、専用の制御回路などで構成される。気流供給制御部１２３は、上記部品姿勢変更位置１０１Ｘより下流側で第２の部品姿勢検出器１１２の検出信号を受け、この検出信号に応じた態様で駆動回路１２２を制御するように構成されている。すなわち、第２の部品姿勢検出器１１２の検出信号に基づいて部品１の姿勢が依然として不良である割合（不良品率）を求め、この不良品率が小さくなるように駆動回路１２２の駆動信号を制御し、これによって気流供給駆動部１２１の動作状態を最適化して部品姿勢変更手段１２０による部品の姿勢変更が確実に行われるように調整する。

上記の駆動パラメータとしては、気流供給駆動部１２１の供給する気流の供給圧力、供給流量、供給タイミングなどが挙げられるが、一般的に、気流の供給圧力、供給流量、供給タイミングそのものを制御することは、工場内のコンプレッサ等で構成される気流供給源Ａの圧力制御態様、同一の気流供給源Ａに接続された他の供給先機器の動作状態、気流供給経路内の圧力変動、流量測定の精度などに大きく影響を受けるとともに、複雑な制御回路やアクチュエータ構造などを必要とするため難しい。そこで、本実施形態の場合、気流供給駆動部１２１の気流供給時間を駆動パラメータとして気流供給制御部１２３によって制御するようにしている。気流供給制御部１２３の気流供給時間は、上記中途開口部１１Ｓｂの閉鎖期間と対応する。この閉鎖期間の制御は、駆動回路１２２の駆動信号の態様（例えば駆動パルスのパルス幅など）を変化させるだけで容易に実現できるため、制御系の構成も簡易なもので足り、しかも、高精度に制御することが可能である。特に、本実施形態の場合、圧電アクチュエータを用いた開閉手段１３により中途開口部１１Ｓｂを高速に開閉することができるため、きわめて短い気流供給時間でも確実に制御することができる。

図４は、上記の気流供給制御部１２３の制御態様の一例を示す概略フローチャートである。本実施形態において、気流供給制御部１２３は、部品１を連続的に搬送路１０１ａに沿って搬送した状態で、図示しない操作部材（スイッチなど）を操作することによって自動的に動作を開始するように構成されている。気流供給制御部１２３は、図４に示すように、まず、ステップＳ１において気流供給時間を初期値に設定し、次に、ステップＳ２において第２の部品姿勢検出器１１２によって部品姿勢変更位置より下流側で部品姿勢を所定時間計測し、ステップＳ３においてそのデータを記録した後、ステップＳ４において気流供給時間を所定量だけ変化させて更新し、再び第２の部品姿勢検出手段１１２による部品姿勢の計測及び記録を繰り返す。そして、ステップＳ５に示すように気流供給時間が終了値になるまで継続する。

その後、上記の気流供給時間を初期値から終了値まで変化させたときの不良品率の変化態様を求め、不良品率の最小値や極小値などをとる気流供給時間の好適値をステップＳ６において算出する。そして、この気流供給時間の好適値をステップＳ７において設定値とする。これにより、これ以降、気流供給制御部１２３は上記設定値で駆動回路１２２を制御し、気流供給駆動部１２１を好適な条件で駆動する。

上記のようにすると、部品姿勢変更手段１２０の気流の供給状態は好適化され、その結果、部品姿勢変更位置における部品１の姿勢変更がより確実に行われるようにすることができる。すなわち、部品１に対する気流の吹き付けが弱いことで部品１の姿勢変更が行われなかったり、部品１に対する気流の吹き付けが強すぎることで部品１が飛ばされて、正規の状態で倒伏しなかったり、搬送路１０１ａ上から排除されてしまったりすることが低減される。

図７及び図８は、第２の部品姿勢検出手段１１２による部品姿勢の検出により得られた不良品率及び良品率の気流供給時間依存性を示すグラフである。ここで、図７及び図８に示すデータはいずれも、気流供給時間の初期値を０．５ｍｓｅｃとし、２００μｓｅｃずつ増加させながら計測を繰り返し、気流供給時間が終了値である４．０ｍｓｅｃになるまで継続したものである。ここで、初期値と終了値は、いずれも搬送路１０１ａ上を搬送されてくる部品１が気流吹き付け口１０１ｅを横切るのに必要な通過時間の半分以下であることが好ましい。本実施形態における上記通過時間は１０〜１２ｍｓｅｃである。また、図７に示すデータは図８に示すデータよりも気流供給源Ａの供給圧力を大きくした状態で計測したものである。なお、不良品率のデータは、気流供給時間が長くなりすぎると部品１の一部が搬送路１０１ａ上から排除されてしまうために、その分、不良姿勢で搬送されてくる部品数が減少することにより、気流供給時間が大きくなりすぎても不良品率がそれほど上昇していない。

本実施形態では、上記のようにして不良品率を低減させて良品率を高めることができる気流供給時間を設定し、この設定値で駆動回路１２２を制御することにより気流供給駆動部１２１に好適な駆動信号を送ることで、部品１の姿勢変更の成功率を高め、その結果、部品１の高速搬送を可能とすることに成功している。例えば、図７及び図８に示す手順で好適な気流供給時間を設定する前の部品１の搬送速度が２０００〜２５００個／分であったのに対して、好適な設定値とした後には、３２００〜３６００個／分とすることができた。

なお、本実施形態では、第２の部品姿勢検出器１１２の検出信号に応じて気流供給制御部１２３が駆動パラメータを制御しているが、例えば、図１に破線で示すように、部品排除手段１３０の駆動回路１３２の出力する駆動信号を上記検出信号の代わりに用いることによって制御を行うようにしてもよい。

一方、図７及び図８に示すように、良品率のデータは気流供給時間に対して放物線上の変化を示している。したがって、上記の不良品率よりも良品率の方が気流供給時間の好適値を高精度かつ安定的に求めることができる。ただし、良品率を求めるには上記の第２の部品姿勢検出器１１２が不良姿勢でない部品をも検出できるように構成する必要がある。例えば、第２の部品姿勢検出器１１２が不良姿勢である部品１が到来したときに所定の検出信号を送出するとともに、不良姿勢でない部品が到来したときにも別の検出信号を送出するように構成する。

また、第２の部品姿勢検出器１１２が不良姿勢にある部品１が到来したときのみを判別できるように構成されている場合には、第２の部品姿勢検出器１１２の検出信号のみから直接良品率を得ることができないので、例えば、図９に示すように、更に下流側の部品検出部１０１Ｄ、１０１Ｅに設けられた下流側部品検出器１４０、１５０で得られた部品１の搬送数と、第２の部品姿勢検出器１１２の不良品数とから良品率を算出するようにしてもよい。

さらに、図９に示す部品排除手段１３０による部品排除位置１０１Ｙより下流側では、基本的に良品のみが搬送されていくことから、部品を検出する下流側部品検出器１４０、１５０で一定時間当たりの搬送量（部品数）を計測した場合、この一定時間あたりの搬送量は良品率と正の相関を持つことになる。したがって、この一定時間当たりの搬送量を上記良品率の代わりに用いることによって制御を行うようにしてもよい。すなわち、この場合には、気流供給制御部１２３は、部品の搬送量が増大するように駆動パラメータを制御することとなる。

本実施形態では、部品姿勢変更手段１２０を下流側の部品姿勢検出手段である第２の部品検出器１１２の検出信号に基づいて制御しているが、第２の部品検出器１１２は、本来、部品排除手段１３０のための部品姿勢検出手段であるため、部品姿勢変更手段１２０を制御するための新たな部品姿勢検出手段を設ける必要がないという利点がある。

［第２実施形態］
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明に係る第２実施形態について説明する。この実施形態では、図１０において、第１実施形態と同様の部分については同一符号を付し、それらの説明を省略する。

本実施形態において、部品姿勢変更手段１２０′は、第１実施形態と同様に、第１の部品姿勢検出器１１１、気流供給駆動部１２１、駆動回路１２２、気流供給制御部１２３′を備えているが、本実施形態では、気流供給制御部１２３′が駆動回路１２２を制御するのではなく、調整駆動部１２４を制御している点で第１実施形態とは異なる。この調整駆動部１２４は、気流供給駆動部１２１の上記流量調整手段１５を駆動するものであり、例えば、電動モータなどを備えて流量調整手段１５を駆動し、通気経路１１Ｓに流入する気体（エア）の流量を調整することができるように構成されている。

図１１は、本実施形態の気流供給制御部１２３′の動作手順を示す概略フローチャートである。本実施形態の気流供給制御部１２３′は、振動式部品搬送装置１００が搬送動作をしている際には、常時駆動パラメータを制御するように構成されている。

気流供給制御部１２３′は、最初に、ステップＰ１において流量調整手段１５の流量値を、調整駆動部１２４を介して初期値に設定し、次に、ステップＰ２において、この状態で部品１の良品率を計測する。この場合の良品率の計測には、第１実施形態において図１及び図９を参照して説明した良品率を計測する方法と同じ方法を用いることができる。

次に、ステップＰ３において流量の設定値を所定量増加させ、ステップＰ４において再び上記と同様に良品率を計測し、ステップＰ５において良品率が上昇すれば、再び設定値を所定量増加させて良品率を計測するというように、ステップＰ３及びＰ４を繰り返す。ステップＰ５において良品率が上昇しなくなると、ステップＰ６において設定値を所定量減少させ、ステップＰ７において良品率を計測した後、ステップＰ８において良品率が上昇すれば、再び設定値を所定量減少させて良品率を計測するというように、ステップＰ６及びＰ７を繰り返す。ステップＰ８において良品率が上昇しなくなると、再び上記のステップＰ３に戻る。

上記のように制御することによって、気流供給制御部１２３′は調整駆動部１２４を介して常に良品率が最も高くなるように流量調整手段１５を制御していることになるので、部品姿勢変更手段１２０′において部品を高い確率で所望の姿勢に変更することができる。したがって、煩雑な調整作業を行なわなくても、高い搬送効率を実現することができる。

なお、本実施形態においては、良品率を計測しているが、第１実施形態と同様に不良品率を計測しても構わない。この場合には、上記の説明における良品率を全て不良品率に置き換え、良品率の上昇を不良品率の低下に置き換えればよい。

［第３実施形態］
次に、図１２を参照して本発明に係る第３実施形態について説明する。この実施形態では、振動体２１０に設けられた搬送路２０１ａ上を部品２が搬送されていく過程で、部品２の姿勢を部品姿勢変更手段２２０で変更する。この例では、搬送路２０１ａの途中に段差２０１ｂが形成され、この段差２０１ｂに到達した部品２がノズル２２０ａから吹き付けられる気流によって姿勢を変えるように構成されている。

上記の段差２０１ｂ上に部品２が到達するとタイミングセンサ２１１のタイミング信号で気流供給駆動部２２１が動作し、ノズル２２０ａに気流を供給する。また、この場合、部品姿勢変更位置より下流側に選別センサ２１２が設けられ、この選別センサ２１２によって部品２が良品姿勢にあるか否かが判定される。この選別センサ２１２によって部品２の良品率（若しくは不良品率）が計測され、これが気流供給制御部２２３に供給されて上記気流供給駆動部２２１を制御する。この場合、気流供給駆動部２１２の駆動パラメータとしては、気流の供給流量、供給圧力、供給期間のいずれであってもよい。

本実施形態においては、ノズル２２０ａから吹き付けられる気流が弱すぎると部品２の姿勢変更ができず、気流が強すぎると部品２が過剰に回転して所望の姿勢に変更することができなくなる。したがって、上記のように下流側の部品姿勢の状況に応じて気流供給制御部２２３が気流供給駆動部２２１の駆動パラメータを制御することにより、気流が好適な態様でノズル２２０ａから部品２に吹き付けられ、部品２が高い確率で所望の姿勢に変換される。

尚、本発明の振動式部品供給装置は、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、気流供給駆動部として、気流供給経路の途中に設けられた中途開口部を圧電アクチュエータを用いた開閉手段によって開閉可能に構成しているが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、電磁バルブなどの公知の各種の気流供給駆動部を用いてもよい。また、上記第１実施形態の気流供給制御部を、第２実施形態において説明した図１１の手順で動作させるように（すなわち、リアルタイムに気流供給駆動部を制御するように）構成しても構わない。

第１実施形態の主要構成を模式的に示す概略構成図。第１実施形態の部品姿勢変更位置における搬送路の断面図。第１実施形態の全体構成を示す概略平面図。第１実施形態の気流供給制御部の動作手順の一例を示す概略フローチャート。第１実施形態の気流供給駆動部の一例を示す概略斜視図。第１実施形態の気流供給駆動部の一例を示す概略縦断面図。第１実施形態の部品姿勢変更後の不良品率及び良品率を示すグラフ。第１実施形態の部品姿勢変更後の異なる不良品率及び良品率を示すグラフ。第１実施形態の変形例を示す概略構成図。第２実施形態の主要構成を示す概略構成図。第２実施形態の気流供給制御部の動作手順の一例を示す概略フローチャート。第３実施形態の主要構成を模式的に示す概略説明図。

１，２…部品、１００…振動式部品搬送装置、１０１…振動体、１０１ａ…搬送路、１１１…第１の部品姿勢検出器、１１２…第２の部品姿勢検出器、１２０…部品姿勢変更手段、１２１…気流供給駆動部、１２２…駆動回路、１２３…気流供給制御部、１３０…部品排除手段、１４０，１５０…下流側部品検出器

Claims

自身の振動によって部品を搬送する搬送路（１０１ａ、２０１ａ）と、該搬送路上の部品姿勢変更位置（１０１Ｘ、２０１ｂ）で前記部品の姿勢を気流により変更する部品姿勢変更手段と、前記部品姿勢変更位置より下流側で前記部品の姿勢を検出する部品姿勢検出手段（１１２、２１２）と、を具備し、
前記部品姿勢変更手段は、前記部品姿勢変更位置へ搬送される前記部品を検出する部品検出器（１１１、２１１）と、前記部品に吹き付ける気流の供給態様を表す気流供給圧力、気流供給流量若しくは流速、気流供給タイミング、又は、気流供給時間のいずれかの駆動パラメータを変更可能に構成された気流供給駆動部（１２１、２２１）と、前記部品検出器の検出信号に基づいて前記気流供給駆動部を制御するとともに、前記部品姿勢検出手段により検出された部品姿勢に基づいて、前記部品姿勢変更位置より下流側の前記部品の姿勢が正常である良品率若しくは前記部品の姿勢が不良である不良品率の変化態様を、前記駆動パラメータを変化させて求め、前記変化態様に応じて前記良品率が高くなるように前記気流供給駆動部の前記駆動パラメータを制御する気流供給制御手段（１２２、１２３、１２３′１２４、２２３）と、を有することを特徴とする振動式部品搬送装置。
前記気流供給制御手段は、前記駆動パラメータの変化による前記良品率若しくは前記不良品率の変化態様に応じて前記駆動パラメータの設定値を決定し、該設定値となるように前記駆動パラメータを制御することを特徴とする請求項１に記載の振動式部品搬送装置。
前記気流供給制御手段は、前記良品率若しくは前記不良品率を計測するステップと、前記駆動パラメータを変化させるステップとを繰り返し、前記駆動パラメータを変化させるステップでは、前回の駆動パラメータの変化による前記良品率若しくは前記不良品率の変化態様に応じて前記良品率が高くなるように前記駆動パラメータを増加又は減少させることにより、前記駆動パラメータを常時制御することを特徴とする請求項１に記載の振動式部品搬送装置。
前記部品検出器は、前記搬送路上の前記部品の姿勢を検出する第１の部品姿勢検出器（１１１）であり、前記部品姿勢変更手段は、前記第１の部品姿勢検出器により検出された部品姿勢が不良である場合に前記部品の姿勢を変更し、前記部品姿勢が正常である場合に前記部品の姿勢を変更しないように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動式部品搬送装置。
前記部品姿勢検出手段は、前記部品姿勢変更位置より下流側に設けられた第２の部品姿勢検出器を有し、前記気流供給制御手段は、前記第２の部品姿勢検出器の検出値に基づいて前記良品率若しくは不良品率の変化態様を求め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振動式部品搬送装置。
前記部品姿勢検出手段は、前記部品姿勢変更位置より下流側に設けられた第２の部品姿勢検出器と、該第２の部品姿勢検出器により検出された部品姿勢が不良の場合に前記部品を前記搬送路上から排除する部品排除手段と、を有し、前記気流供給制御手段は、前記部品排除手段の駆動信号に基づいて前記良品率若しくは不良品率の変化態様を求め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振動式部品搬送装置。
前記部品姿勢検出手段は、前記部品姿勢変更位置より下流側に設けられた第２の部品姿勢検出器と、該第２の部品姿勢検出器により検出された部品姿勢が不良の場合に前記部品を前記搬送路上から排除する部品排除手段と、該部品排除手段の部品排除位置より下流側で部品を検出する下流側部品検出器と、を有し、前記気流供給制御手段は、前記下流側部品検出器により検出された部品数に基づいて前記良品率若しくは不良品率の変化態様を求め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振動式部品搬送装置。
前記駆動パラメータは前記気流供給時間であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の振動式部品搬送装置。
前記気流供給駆動部は、気流供給経路の途中に設けられた中途開口部と、この中途開口部を開閉する開閉手段とを有し、前記部品姿勢変更手段を動作させないときには前記中途開口部を開放し、前記部品姿勢変更手段を動作させる際には前記開閉手段によって前記中途開口部を閉鎖することによって気流を前記部品姿勢制御位置へ供給するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の振動式部品搬送装置。