JP6303493B2 - 物体の回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、落下中の物体（例えばチップ部品や造粒物など）の落下衝撃を緩和し、物体が破損又は変形するのを抑制しつつ回収する回収装置に関する。本発明における物体とは、所定値以上の落下衝撃によって割れや欠け、又は変形が発生し得る固形物体のことであり、その素材や用途は限定されない。

従来より、積層セラミックコンデンサのようなチップ部品を製造工程の中で搬送する場合、ある高さの搬送ラインから、それより高さの低い別の搬送ラインへチップ部品を移送する必要が生じることがある。その場合、従来ではスライダーのような滑り台に沿ってチップ部品を滑らせて搬送する方法が用いられているが、所定以上の高さを滑らせるには、スライダー自体が大型になると共に、水平方向にも大きなスペースを必要とする。さらに、所定の落下速度で落下するチップ部品をスライダーの上に落下させたとき、その衝撃でチップ部品が破損する可能性もある。

そこで、従来では図１１に示すように、複数の搬送ベルト１０１、１０２、１０３を上下に多段階に配置し、最上段の搬送ベルト１０１上を搬送したチップ部品Ｃを、次段のベルト１０２上に落下させ、順次チップ部品Ｃを下段のベルト上へ落下させるようにして、１段当りのチップ部品Ｃの落下衝撃を緩和しつつ搬送する方法がある。積層セラミックコンデンサのようなチップ部品は、落下衝撃によって割れや欠けが発生しやすいため、１段当りのチップ部品の落下高さＨを許容落下距離以下に管理する必要がある。

例えば、０．５×０．５×１．０ｍｍのサイズの積層セラミックコンデンサを１ｍの高さから自由落下させると、落下速度は約４ｍ／ｓまで加速される。この速度でチップ部品を剛体プレート（例えばセラミックプレート）に衝突させると、３０％以上の確率で割れや欠けといったダメージを受けることを実験により確認した。一方、落下高さを５０ｍｍ（落下速度は約１ｍ／ｓ）とすると、割れや欠けはほぼゼロであり、許容落下距離は５０ｍｍ（許容衝撃速度は１ｍ／ｓ）であることが確認されている。よって、５０ｍｍを超える高さから落下した場合は、何らかの落下衝撃緩和対策が必要である。

ウレタンやスポンジなどのやわらかい弾性マット上にチップ部品を落下させると、そのマットが衝撃を吸収するので、チップ部品の破壊や損傷の回避が可能となる。しかし、マット上に多数のチップ部品を連続的に落下させると、先に落下したチップ部品と後続のチップ部品とが衝突し、その衝撃によっても割れや欠けが発生する。前述の０．５×０．５×１．０ｍｍサイズのチップ部品の場合、チップ部品同士の衝突により割れや欠けが発生しない許容相対速度は約２ｍ／ｓである。

上述のベルトを用いた搬送装置では、先に落下したチップ部品の上に後から落下したチップ部品が衝突しないように、ベルトの搬送速度を調節する必要がある。そのため、複数のベルトを常に駆動し続けなければならず、動力エネルギーも大きくなる。また、一気に多数のチップ部品を落下させると、たとえベルトの搬送速度を上げても対応できない可能性がある。

特許文献１には、落下衝撃の緩和を目的としたコンベアのシュート装置が開示されている。このシュート装置は、高さ方向に複数段並べて配置される搬送路を備え、上下に隣り合う各搬送路のうち、下側に位置する搬送路の上流側端部を、その上側に位置する搬送路の下流側端部に回動自在に接続し、自由状態では各搬送路を上流側から下流側へかけて下方へ傾斜させた落下速度減少手段と、最下段の搬送路に設けられ、この搬送路を上昇又は下降させ、落下速度減少手段の高さ調整を行うワイヤーとを有するものである。

しかしながら、特許文献１に記載されたシュート装置の場合、
（１）十分に落下衝撃の緩和を図るためにはかなりの長さの搬送路が必要であること、
（２）ジグザグ状に移動させながら落下させるため、移動に多大な時間がかかること、
（３）複数の搬送路をヒンジ軸を介して回動可能に連結する必要があるため、装置が大型かつ複雑になること、などの課題がある。

特開２００７−１５３５７６号公報

そこで、本発明の目的は、複数の物体が連続して落下してきた場合でも物体を割れや欠けなく回収できる回収装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、落下中の物体の落下衝撃を緩和しつつ回収する回収装置において、前記物体の落下位置の直下に鉛直軸に対する傾斜角θが所定の許容衝突角度以下の受部を持ち、当該落下位置から水平方向に離れた位置に傾斜角θが前記許容衝突角度よりも大きい出口部を持ち、前記受部から出口部に向かって漸次傾斜角が大きくなるよう湾曲し、前記出口部から前記物体を水平方向の速度成分を持つように放出するガイド板と、前記ガイド板の出口部に対向して設けられ、前記出口部から放出された物体を受けて減速かつ通過させるワイヤー集合体であって、前記物体が通過可能な間隔を持ってワイヤーを複数本平行に配設したワイヤー集合体と、前記ワイヤー集合体の下方に配置された回収部と、を備えた回収装置を提供する。

落下した物体は、斜め配置のガイド板との衝突により入射角≒反射角で方向転換し、ガイド板上にて再衝突を繰り返すかガイド板上を滑りながら減速しつつ、出口部から水平方向の速度成分をもって放出される。ガイド板上にて方向転換した物体は速やかに落下位置から遠ざかるので、複数の物体を連続的に落下させても、後続の落下してきた物体による追突を回避できる。ガイド板を通過することで物体の垂直方向の運動エネルギーの大部分が水平方向の運動エネルギーに変換されるので、ワイヤー集合体に投入されたときの物体の垂直速度成分が小さく、ワイヤー集合体での重力による再加速がされにくい。物体は複数のワイヤーとの衝突を繰り返すことで、その移動速度が段階的に低減される。ワイヤー集合体は、物体が通過可能な間隔を持ってワイヤーを複数本平行に配設したものであるから、物体がワイヤーの間を通過しやすく、最上層のワイヤー上に物体が滞留するのを抑制できる。そのため、物体は速やかに最上層のワイヤー間を通過し、後続の物体との衝突を回避できる。ワイヤー線径、ワイヤー密度、ワイヤー本数、ワイヤー張力等を最適化することで、許容衝撃速度以下に減速させることが可能である。ワイヤー集合体にて許容衝撃速度以下に減速した物体は、回収ボックスなどの回収部によって回収することができる。一連の回収操作により、連続的に落下してきた物体を割れ欠けなく回収することができる。

本発明にかかるガイド板は、鉛直落下してきた物体を水平方向へ方向転換し、減速させるだけでなく、連続して落下してくる物体の速度分布を拡大させ、物体を分散させる機能を有するものが望ましい。すなわち、鉛直落下してくる物体の速度分布は所定の速度（例えば４ｍ／ｓ）付近に集中しているが、ガイド板で衝突を繰り返すかガイド板上を滑らせることにより、各物体が個別に減速されるので、出口部から放出される物体の水平方向の速度分布は、鉛直落下してきた物体の速度分布に比べて拡がる（速度バラツキが大きくなる）。そのため、ガイド板から高速で放出された物体はガイド板から遠い位置に落下し、低速で放出された物体はガイド板の近い位置に落下する。このように物体のワイヤー集合体への落下位置が分散するので、ワイヤー集合体上に物体が滞留するのを抑制でき、物体同士の衝突頻度を低減できる。また、物体の速度分布を適度な分布とすることで、低速の物体に高速の物体が衝突しても破損を防止できる。

物体はガイド板の出口部から水平方向の速度成分をもって放出される。出口部の鉛直軸に対する傾斜角θは少なくとも許容衝突角度よりも大きければよいが、その傾斜角θは９０°近傍とされているのが望ましい。ここで、傾斜角θは厳密な意味での９０°つまり水平である必要はない。出口部の傾斜角θを９０°近傍とすることによって、ワイヤー集合体への物体の落下位置の分散が最も大きくなり、ワイヤー集合体上でのチップ部品同士の衝突頻度も低減できる。

ワイヤー集合体の最上層のワイヤーが、出口部から放出される物体の放出方向の鉛直面と平行とされているのが望ましい。最上層のワイヤーを物体の放出方向と直交方向に配置してもよいが、物体がワイヤーと衝突して跳ね返り、後続の物体と衝突する可能性がある。そこで、ワイヤー方向を物体の放出方向の鉛直面と平行とすることで、ガイド板から放出された物体が最初にワイヤーと衝突したとき、衝突による跳ね返りを抑制しながら速やかにワイヤー間を通過させることができる。なお、下層のワイヤーについては、水平方向の速度が減速されているため、物体の放出方向の鉛直面と平行である必要はない。

ワイヤー集合体の最上層のワイヤーは、出口部から放出された物体の移動方向と対向する向きに傾斜しているのが望ましい。このように傾斜させることで、ガイド板から水平方向に放出された物体がワイヤー集合体の外部へ飛び出すのを抑制できる。

ガイド板が物体の移動方向に沿うように延びる長尺な複数枚のばね板材を含み、これらばね板材が弾性変形可能に配置されているものでもよい。この場合は、ガイド板を板ばね状の構成部材とすることで、しなやかさが増し、物体とガイド板との衝突時の衝突時間が増大する。衝突時間の増大に応じて衝撃力は減少し、ガイド板の傾斜角θをより大きく設定することが可能となる。

ガイド板の出口部又はその近傍に、物体の移動速度を低減する制動手段を設けてもよい。物体の移動方向におけるガイド板の沿面距離を長くすれば、物体がガイド板と多数回衝突を繰り返すか又はガイド板上を長距離滑るので、減速度が増すが、ガイド板が大型化してしまう。そこで、ガイド板の出口部又はその近傍に制動手段を設けることで、ガイド板を小型化しつつ、所望の制動効果を得ることが可能になる。物体がワイヤー集合体に到達した時点で所定の減速と所望の速度分布とが得られることで、ワイヤー集合体上で物体同士の衝突によるダメージの発生リスクを低減できる。

制動手段としては、例えば出口部の上面に可撓性を持つワイヤー状突起を多数本設けてもよい。出口部の上面に柔らかいワイヤー状突起を設けることにより、物体がワイヤー状突起と接触して制動され、上方への跳ね上がりを防止できる。出口部を移動する物体に対してエアーを対向方向から吹きつけるエアブロー手段を設けても良い。この場合には、ガイド板に加工を施す必要がなく、構成が簡単である。しかも、ガイド板を滑り下りる物体に対してほぼ同等の制動効果を与えることができるので、望ましい速度分布を得ることができる。さらには、出口部の上部又は上下部に磁気回転ローラを設けたものでもよい。磁気回転ローラは、非磁性金属部分を含む物体（例えばチップ部品）を減速させるのに効果的であり、磁気回転ローラにより物体に渦電流を発生させ、その渦電流による反発作用により物体に制動力を発生させることができる。高速で移動する物体がより強く制動されるので、高速移動する物体を効果的に減速できる。

以上のように、本発明によれば、物体を傾斜角θが所定の許容衝突角度以下のガイド板の受部上に落下させ、ガイド板上で方向転換させた状態で、ワイヤー集合体を通過させることにより減速するので、連続的に落下する物体をダメージを与えることなく回収することができる。また、ガイド板とワイヤー集合体とを組み合わせることで、上下方向にコンパクトな回収装置を構成できる。

傾斜した板へのチップ部品の落下衝撃を説明するための原理図である。 本発明に係る回収装置の第１実施例の概略側面図である。 図２に示す回収装置の平面図である。 ガイド板を通過するチップ部品の速度分布の推移を示す図である。 ワイヤー集合体を構成するフィルタ（エッチングプレート）の一例の斜視図である。 ワイヤー集合体を構成するフィルタの他の例の斜視図である。 本発明に係る回収装置の第２実施例におけるガイド板の概略側面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。 本発明に係る回収装置の第３実施例のガイド板の斜視図である。 本発明に係る回収装置の第４実施例の概略側面図（ａ）とその変形例の概略側面図（ｂ）である。 本発明に係る回収装置の第５実施例の概略側面図である。 従来の搬送装置の一例の概略図である。

本発明における回収装置の構造を説明する前に、物体の回収原理を図１に従って説明する。図１に示すように、鉛直軸に対して角度θ（θ＜９０°）で傾斜した板Ｐの上方からチップ部品Ｃを落下させ場合を想定する。このとき、チップ部品Ｃの落下速度をＶとすると、板Ｐに対して垂直方向のチップ部品Ｃの速度成分Ｖｉは、
Ｖｉ＝Ｖｓｉｎθ （１）
となる。ここで、板Ｐが剛体であれば、衝突の際の剛体衝突等価速度Ｖａは、
Ｖａ＝Ｖｉ＝Ｖｓｉｎθ （２）
となる。なお、剛体衝突等価速度とは、板Ｐを変形しにくい剛体とみなした上で、チップ部品Ｃが板Ｐに衝突する際の衝突速度のうちの板Ｐに対する垂直方向の速度成分である。

いま、チップ部品Ｃを自由落下させ、速度４ｍ／ｓで傾斜板Ｐに衝突させた場合を想定すると、θ＝３０°で傾斜した板Ｐに対するチップ部品Ｃの剛体衝突等価速度は２ｍ／ｓとなる。つまり、物体Ｃを傾斜板Ｐに落下させた場合には、物体Ｃを水平な板上に落下させた場合に比べて板Ｐから受ける衝撃力を低減でき、ダメージを緩和できる。チップ部品が割れや欠けといったダメージを受けないと考えられる許容衝撃速度を１ｍ／ｓと仮定すると、この許容衝撃速度を満足する角度（許容衝突角度）αは、
α＝ａｒｃｓｉｎ（１／４） （３）
によって、α≒１４°となる。

上記許容衝突角度の信憑性を確かめるため、０．５×０．５×１．０ｍｍサイズのセラミックチップ１００個を１ｍの高さから落下させ、θが５°、１０°、１５°、２０°、３０°、９０°のセラミック板Ｐに衝突させた。衝突後のチップ部品Ｃは、その後の衝撃による割れ欠けを回避するために、メッシュ板Ｍにて回収した。その結果、割れ欠けの発生割合は、５°および１０°の場合は０％、１５°の場合は１％、２０°で３％、３０°で８％、９０°で３０％であった。これにより、許容衝突角度１４°未満の傾斜を持たせた板Ｐの場合は、板Ｐが剛体にも関わらず衝撃緩和が可能であることを確認した。

上述の許容衝突角度α≒１４°は、０．５ｍｍ角サイズのセラミックチップを速度４ｍ／ｓでセラミック板Ｐに衝突させた場合であるが、板の硬さや弾性、チップ部品の大きさや強度等によって許容衝突角度αは異なる。αは実験的に求めることができる。

ガイド板の受部は鉛直軸に対して角度θで傾斜しているため、垂直に落下してきたチップとガイド板との接触角もθとなる。角度θで板に接触したチップは、出射角θ近傍で跳ね返り、再び板上で接触するか、板上を滑り落ちる。再度板と接触する角度も剛体衝突等価速度（例えば１ｍ/ｓ）を満足するように形状を工夫するか、板の大きさを調整することで、チップに割れや欠けが発生するのを防止できる。

更に、落下位置で跳ねたチップと垂直落下してきたチップとの衝突時のダメージを見積もる。落下位置で跳ねたチップの出射角が入射角と同じだとすると、跳ねたチップの軌道は垂直方向に対して２θとなる。２θの角度で跳ねたチップが、別途垂直落下してきたチップの側面に反発係数１で衝突したとすると、その際の剛体衝突等価速度は式（４）により与えられる。
ΔＶ＝（Ｖ−ｖ）／２ （４）
ここで、２θ＝２８°、Ｖ＝ｓｉｎ２８°×４ｍ／ｓであるから、Ｖ＝１．９ｍ／ｓ（衝突する側のチップの水平方向速度）、ｖ＝０ｍ／ｓ（衝突される側のチップの水平方向速度）であり、式（４）により剛体衝突等価速度ΔＶは０．９５ｍ／ｓとなり、許容衝撃速度１ｍ／ｓより小さい。そのため、割れ欠け発生のリスクは生じない。

ここで、許容衝撃速度および許容相対速度について説明する。許容衝撃速度は、衝突などの際にチップ自身が受ける衝撃の許容値である。許容相対速度は、チップ同士が衝突する場合の相対速度の許容値である。例えば、剛体に対して距離５０ｍｍの落下までが許容される場合、その際の落下衝突速度は１ｍ／ｓなので、許容衝撃速度は１ｍ／ｓとなる。チップ同士が衝突する場合は、許容衝撃速度（１ｍ／ｓ）同士で正面衝突したケースを考えると、その際の相対速度は２ｍ／ｓとなるので、許容相対速度は２ｍ／ｓとなる。

−第１実施例−
図２、図３は本発明に係る回収装置の第１実施例を示す。この回収装置１Ａは、例えば自然落下する積層セラミックコンデンサのようなチップ部品Ｃの回収に使用される。なお、図２、図３は理解を容易にするために図示したものであり、チップ部品Ｃと各部材との寸法関係は実際とは異なる。

本回収装置１Ａは、チップ部品Ｃを所定位置に落下させる落下筒３０と、落下筒３０の中を落下したチップ部品Ｃを受けて水平方向に方向転換するガイド板４０と、ガイド板４０から放出されたチップ部品Ｃを受けて減速かつ通過させるワイヤー集合体５０と、ワイヤー集合体５０を通過したチップ部品Ｃを回収する回収部６０とを備えている。図２の矢印はチップ部品Ｃの移動軌跡を示す。

ガイド板４０の受部４１は落下筒３０の直下に位置しており、鉛直軸に対する傾斜角θが許容衝突角度α以下で傾斜している。そのため、落下してくるチップ部品Ｃは受部４１に対して許容衝突角度α以下で衝突し、受部４１に衝突したチップ部品Ｃに割れや欠けが発生しない。許容衝突角度αは、既述の通り、ガイド板の硬さや弾性、チップ部品の大きさや強度等によって異なるが、剛体板に対して許容衝撃速度が１ｍ／ｓのセラミックチップＣを４ｍ／ｓの速度で衝突させた場合の許容衝突角度αは約１４°である。ガイド板４０は、チップ部品Ｃの落下位置から水平方向に離れた位置に傾斜角θが許容衝突角度αよりも大きい出口部４２を持ち、受部４１から出口部４２に向かって漸次傾斜角が大きくなるよう湾曲している。この実施例の出口部４２は水平方向、つまり傾斜角θ＝９０°とされている。斜め方向の受部４１との衝突により入射角≒反射角で方向転換したチップ部品Ｃは、ガイド板４０との衝突を繰り返しながら又はガイド板４０の上を滑りながら減速し、出口部４２から水平方向へ放出される。なお、ガイド板４０は図示の形状に限らず、例えば出口部４２の傾斜角θが９０°より小さくても、又は大きくてもよい。つまり、出口部４２が下向きに傾斜していてもよいし、上向きに傾斜していてもよい。

図４は、ガイド板４０を通過するチップ部品Ｃの速度分布の推移を示し、横軸が速度、縦軸は個数又は確率分布である。図４のＩは、落下筒３０中を落下してガイド板４０に到達した時のチップ部品の垂直方向の速度分布を示し、図４のIIは、ガイド板４０の出口部４２から放出される時のチップ部品の水平方向の速度分布を示す。例えば１ｍを超える高さから落下したチップ部品Ｃは約４ｍ／ｓまで加速されるが、その速度バラツキは小さい。そのため、Ｉに示すように速度分布は４ｍ／ｓ付近に集中する。これに対し、ガイド板４０によって方向転換され減速されたチップ部品の速度分布は、IIに示すように中心速度が４ｍ／ｓより低くなり、かつ分布が例えば２．５〜３．５ｍ／ｓに拡大する。そのため、出口部４２から水平方向へ放出されたチップ部品Ｃは、ワイヤー集合体５０上に分散して落下する。すなわち、ガイド板４０から高速で放出されたチップ部品Ｃはガイド板４０から遠い位置に落下し、低速で放出されたチップ部品Ｃはガイド板４０から近い位置に落下する。チップ部品Ｃの落下位置が分散することで、ワイヤー集合体５０上でチップ部品Ｃが滞留するのを防止できる。なお、速度分布が拡がることにより、ガイド板４０から低速で放出されたチップ部品に対し、高速で放出されたチップ部品が衝突する可能性があるが、最も低速（例えば２．５ｍ／ｓ）のチップ部品と最も高速（例えば３．５ｍ／ｓ）のチップ部品との速度差を許容相対速度（例えば２ｍ／ｓ）以下に抑えることができるので、チップ部品の衝突による破損の心配がない。

もし、図４のIIIに示すように速度分布がさらに拡大（例えば１．０〜４．０ｍ／ｓ）すると、ガイド板４０から低速（例えば１．０ｍ／ｓ）で放出されたチップ部品に対し、高速（例えば４．０ｍ／ｓ）で放出されたチップ部品が許容相対速度（例えば２ｍ／ｓ）を超える速度で衝突する可能性が生じる。そのため、チップ部品同士が許容相対速度を超える速度で衝突しないように、換言すれば適度な速度分布が得られるように、ガイド板４０の湾曲形状、長さ、平滑度、摩擦係数などを最適化するのがよい。

この実施例のワイヤー集合体５０は、複数層のフィルタ（エッチングプレート）５１を積層したもので構成されている。後述するように、フィルタ５１には多数本のワイヤー５２が平行に形成されている。少なくとも最上層のフィルタ５１ａのワイヤー５２は、図３に示すように回収装置１Ａを平面視した際、チップ部品Ｃの放出方向に対して平行とされているのが望ましい。その理由は、ガイド板４０から水平方向に放出されたチップ部品Ｃが、ワイヤー５２との衝突によって跳ね返るのを抑制するためである。この実施例では、上層のフィルタ５１ａから下層のフィルタ５１ｂに至るに従いその傾き（水平面に対する角度）が漸次減少するように配置されている。最上層のフィルタ５１ａは、ガイド板４０の出口部４２に近い側が下方に位置し、その反対側が上方に位置するように傾斜しており、その傾斜角度βは３０°〜９０°であることが望ましい。この角度に設定することで、ガイド板４０から水平方向に放出されたチップ部品Ｃがワイヤー集合体５０の外部へ飛び出すのを抑制できる。最下層のフィルタ５１ｂの傾きはほぼ９０°（ほぼ水平）とされている。なお、ここではフィルタ５１の傾きを漸次変化させて配置したが、フィルタ５１の角度は任意であり、すべてのフィルタ５１を同じ角度で傾斜させてもよいし、チップ部品の飛び出しを抑制できる場合には、すべてのフィルタ５１を水平に配置してもよい。

図５はフィルタ５１の一例を示す。このフィルタ５１は、１枚の金属板をエッチングすることにより、複数本のワイヤー５２を枠部５３と一体に形成したエッチングプレートで構成されている。各ワイヤー５２は枠部５３の対向する２辺の間に互いに平行に形成されている。ワイヤー５２の間隔Ｄは、チップ部品Ｃの最大寸法（０．５×０．５×１．０ｍｍサイズのチップ部品の例では１ｍｍ）より大きく設定されている。この実施例では、複数本のワイヤー５２の中間部同士が、その軸線方向に対して直交方向の連結部５４によって相互に連結されている。上述のように連結部５４を追加することで、ワイヤー５２を弛ませた場合でも、その間隔Ｄのバラツキを解消できる。連結部５４は任意であるが、その本数は１本に限らず、ワイヤー５２の長さが長くなれば２本以上に増やしてもよい。ワイヤー５２としては、チップ部品Ｃが衝突したときに十分な緩衝効果を発揮できるヤング率を持ち、かつ断線しにくいワイヤーであればよい。チップ部品Ｃの重量や比重等に応じてワイヤーの材質、太さ、張力などを設定すればよい。

この実施例のフィルタ５１の場合、１枚の金属板をエッチングすることにより、多数本のワイヤーを平行に保持した状態で形成することができるので、安価に作製できる。しかも、フィルタ５１の厚みを薄くできるので、フィルタ５１の枠部５３をスペーサなどの支持部材に固定し、それらを複数層積み重ねることにより、任意の構造のワイヤー集合体５０を構成できる。

上述のように最上層のフィルタ５１ａのワイヤー方向は、ガイド板４０の出口部４２から放出されたチップ部品Ｃの放出方向の鉛直面と平行となるように配置されているのが望ましいが、放出方向と直交方向となるように配置されてもよい。また、全てのフィルタ５１のワイヤー方向を平行としてもよいし、上下に隣接するフィルタのワイヤー方向を直交方向としてもよい。さらに、ワイヤー集合体５０を水平面に垂直投影したとき、その投影図におけるワイヤー最小間隔がチップ部品Ｃの最小寸法（０．５×０．５×１．０ｍｍサイズのチップ部品の例では０．５ｍｍ）以下となるように、上下のフィルタのワイヤー位置が水平方向に相互に異なるのが望ましい。その理由は、チップ部品が如何なる姿勢で落下してきても、いずれかのフィルタのワイヤーに必ず衝突させることができるからである。但し、実際のチップ部品は姿勢を変化させながら落下するので、垂直投影図におけるワイヤー間隔がチップ部品Ｃの最小寸法より小さくしなくても、いずれかのワイヤーに衝突させることが可能である。

ガイド板４０を通過し、略水平方向に軌道を変えたチップ部品Ｃの垂直速度成分はほぼゼロとなっているため、ワイヤー集合体５０での重力による再加速がされにくい。フィルタ５１を構成するワイヤー５２の間隔はチップ部品Ｃの最大寸法より大きいので、最上部のフィルタ５１ａ上に落下したチップ部品は速やかにワイヤー間を通過し、下層の別のフィルタ５１のワイヤーに衝突する。そのため、チップ部品Ｃはワイヤー５２と多数回の衝突を繰り返すことで段階的に減速され、最下部のフィルタ５１ｂを通過したチップ部品Ｃの落下速度を許容衝撃速度（１ｍ／ｓ）より十分に低くすることができる。

最下層のフィルタ５１ｂとその下方に位置する回収部６０との間の高さは、許容距離（５０ｍｍ）以下の近距離とされている。そのため、ワイヤー集合体５０で減速したチップ部品Ｃが重力により再加速されることを防止でき、回収部６０でチップ部品Ｃを割れ欠けなく回収することができる。回収部６０としては、図示したような弾性メッシュ板でもよいし、回収ボックスでもよく、さらにはベルトコンベア等の可動手段であってもよい。

ここで、本発明に係る回収装置１Ａの実験例について説明する。厚み０．１ｍｍ、３００ｍｍ角の金属板を図１に示すようなガイド板４０の形状に湾曲形成し、受部４１をチップ落下位置に合わせ、チップ落下位置から離れた位置に出口部４２を配置した。落下したチップが接触する受部４１の鉛直方向に対する角度θを１４°とし、出口部４２を水平とした。一方、フィルタ５１は、厚み０．１ｍｍ、３００ｍｍ角の金属板をエッチング加工することにより、ワイヤーの線径０．１ｍｍ、間隔２ｍｍとなるように形成した。１０枚のフィルタ５１を図２に示すように角度を順次異ならせてワイヤー集合体５０を構成した。高さ１ｍからチップ（０．５×０．５×１．０ｍｍの積層セラミックコンデンサ）３０００個を同時にガイド板４０上に落下させ、ガイド板４０からワイヤー集合体５０を通過させて、回収部６０で回収した。回収したチップはすべて割れ欠けがなく、ダメージレスで回収できたことを確認した。

図６は、ワイヤー集合体５０を構成するフィルタ５５の他の例を示す。この実施例のフィルタ５５は、上述のようなエッチングプレート５１で構成したものではなく、枠体５６の内部に複数本の金属ワイヤー５７を平行に固定したものである。ワイヤー５７の間隔Ｄは、チップ部品Ｃの最大寸法より大きく設定されている。このフィルタ５５を複数層積み重ねることでワイヤー集合体５０を構成することができる。

ワイヤー集合体は、フィルタを複数層積層したものに限らず、例えば上下方向に延びる筒状体の対向する壁間に複数本の金属ワイヤーを張りめぐらした構造でもよい。そのうち、上層部のワイヤーは物体が通過可能な間隔を持って平行に配設されたものとする必要があるが、下層部ではチップ部品の減速が進んでいるため、必ずしも平行に配設されたものである必要はなく、メッシュ状のものを使用してもよい。

−第２実施例−
図７は、本発明に係る回収装置の第２実施例を示す。この回収装置１Ｂは、ガイド板を２枚の板ばね集合体と一枚の板材の３層で構成したものである。一層目および２層目のガイド板７０、７１は、例えば厚み０．１ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ３００ｍｍの板ばね７０ａ、７１ａを２ｍｍの隙間を設けて平行配置した板ばね集合体であり、各々の隙間が隠れるように半ピッチずらして配置した。その下の第３層目には、第１実施例と同様の平板状のガイド板７２を配置した。

落下してきたチップＣは、一層目の板ばね７０ａとの接触により軌道変更するか、もしくは１層目の板ばね７０ａを通り抜け、通り抜けたチップＣは２層目の板ばね７１ｂとの接触により軌道変更する。さらに、２層目の板ばね７１ｂを通り抜けたチップＣは３層目のガイド板７２との接触により軌道変更する。１層目および２層目のガイド板７０、７１が板ばねで構成されているため、チップＣとの衝突はよりしなやかになり、衝突時の衝突時間が２〜３倍に増大する。衝突時の衝撃力Ｆは、
Ｆ＝ｍｖ／Δｔ
で表される。ここで、ｍはチップの質量、ｖは速度、Δｔは衝突時間である。衝撃力Ｆは衝突時間Δｔの増大分に反比例して減少するから、ガイド板７０、７１は、しなやかな弾性が得られるような形状が望ましい。よって、よりしなやかさを得たい場合は、ガイド板７０、７１の板ばね７０ａ、７１ａの幅寸法を小さくする、又はガイド板７０、７１の厚みを小さくする等の工夫が有効である。

例えば、許容衝撃速度が１ｍ／秒のチップが速度４ｍ／秒で落下してきた場合、ガイド板を剛体とみなした場合の許容衝突角度θは１４°であるが、衝突時間が２倍になった場合は、この許容衝突角度θは３０°で良いことになる。また、ガイド板のしなやかな弾性特性により、ガイド板に衝突したチップがそのままガイド板に沿って滑り落ちるような挙動を示せば、別途垂直落下してきたチップの側面に衝突した場合にも、チップ同士の衝突時の衝撃力は許容衝撃速度１ｍ／ｓを超えることはない。したがって、ガイド板の傾斜角θを大きくして配置することが可能になり、ガイド板の鉛直方向の設置長さを短縮することができる。

上述のようにガイド板として板ばね状の構成部材を使用することで、しなやかさが増し、チップとガイド板との衝突時間が増大する。衝突時間の増大に応じて衝撃力は減少し、ガイド板の角度もより大きく設定することが可能となる。斜め配置のガイド板を複数層とした場合には、ガイド板上を滑り下りる際のチップ同士の衝突頻度が減少し、割れ欠けのリスクを減じることができる。

−第３実施例−
図８は、本発明に係る回収装置の第３実施例を示す。この回収装置１Ｃは、第１実施例のガイド板４０の出口部４２の上面に、チップサイズ以下の径のワイヤー状の突起４３を多数本設けたものである。具体的には、０．１ｍｍ厚みの金属板からなるガイド板４０の上面に、線径０．１ｍｍ、長さ５ｍｍの金属突起を約５ｍｍ間隔で千鳥配置で溶接した。溶接方法としては、例えばワイヤーボンディングを用いることができる。突起４３は、ガイド板４０上を滑り下りてきたチップの移動速度を、摩擦接触により減速させる制動手段として機能している。ワイヤー集合体５０に入る前にチップ部品Ｃを一定量減速させることで、ワイヤー集合体５０の構造を簡素化できる。また、ワイヤー集合体５０への平均速度が小さくなるため、ワイヤー集合体５０内部でのチップ同士の衝突によるダメージ発生（チップ同士の衝突による剛体衝突等価速度＞許容衝撃速度となるリスク）を低減できる。

上述の回収装置１Ｃにおいて、ガイド板４０の受部４１上に０．５ｍｍ角のチップを１ｍの高さから落下させた。この際のガイド板４０との接触直前の落下速度は約４ｍ／秒である。ガイド板４０上を滑り下りてきたチップの出口速度分布は、突起のない場合では２．５〜３．５ｍ／秒であったが、ワイヤー状突起４３を設けた場合は、接触とともに順次減速し、チップ出口側にて１．５〜３ｍ／秒に減速していることを確認した。ワイヤー径、ワイヤー長さ、ワイヤー間隔、ワイヤー配置、更にはワイヤー材質に関しても、この実施例記載のものに限定されるものではなく、落下させるチップサイズや期待する減速度合いに応じて種々選択すればよい。

−第４実施例−
図９は、本発明に係る回収装置の第４実施例を示す。この回収装置１Ｄは、ガイド板４０の出口部４２の上方位置に、チップ部品Ｃに対して対向方向のスリット流を与えることのできるガス管８０を配置したものである。ガス管８０には、ガイド板４０に向けてガス吹き出し口８０ａが設けられている。ここで、スリット幅は１ｍｍ、スリット出口流速を１０ｍ／秒でガスを図９に示すような配置で吹き付けた。ガイド板４０を滑り下りてきたチップ部品Ｃは、ガス風圧により減速し、ガイド板４０の出口部４２での速度を例えば１．５〜３ｍ／秒に減速できた。

エアブロー用のガス管は、図９（a）のように一本のガス管８０のみでもよいし、図９（ｂ）に示すように複数のガス管８１、８２を設けてもよい。複数のガス管を用いる場合は、上流側のガス管８１の流速に対し下流側のガス管８２の流速を小さく設定する方が良い。また、ガス管８０〜８２からの吹き付け角度は任意ではあるが、ガイド板４０の出口部４２に対して１５〜７５°の範囲で調整することが望ましい。

この場合には、ガイド板４０への加工の必要がなく、構成が単純である。また、ガイド板４０を滑り下りてくるチップ全て対して、ほぼ同等の制動効果が期待でき、複数のガス管を用いた例では、段階的な制動効果も期待でき、風圧によるチップ飛びも防止できる。

−第４実施例−
図１０は、本発明に係る回収装置の第５実施例を示す。この回収装置１Ｅは、ガイド板４０の出口部４２の上下部に、回転磁界発生用の磁石９０、９１を設けたものである。この実施例では、非磁性金属部分を含むチップ部品Ｃを減速させるものであり、非磁性金属を含まないチップ部品への適用は除かれる。上述の通り、チップ部品Ｃはガイド板４０上を滑り下り、出口部４２から略水平方向に放出される。出口部４２の後方で且つチップ部品Ｃの軌道から離れた場所に磁石９０、９１を配置した。各磁石９０、９１は、それぞれ外周部にＮ極とＳ極とが交互に周方向に設けられた同じ形状の円柱形状磁石であり、チップ部品の放出軌道を挟んでその上下に間隔をあけて配置されている。磁石９０、９１の回転方向は相互に逆方向であり、中央を通過するチップ部品Ｃの進行方向に対して逆向きに回転する。磁石９０、９１によりチップ部品Ｃの非磁性金属部分に渦電流を発生させ、その渦電流による反発作用によりチップ部品Ｃに制動力を発生させることができる。なお、磁気シールド９２、９３を磁石９０、９１の後方に配置することで、チップ部品Ｃの再加速を防止することができる。

このように回転交番磁石９０、９１によりチップ部品Ｃに制動力を与えることで、チップ部品の速度を１．５〜３ｍ／秒に減速でき、磁石９０、９１の後方に配置されるワイヤー集合体５０内部でのチップ同士の衝突によるダメージ発生を低減できる。

図１０では、チップ軌道の上下部に一対の交番回転磁界発生用の磁石９０、９１を設けたが、チップ軌道の上方のみに設けても良く、その際は、ガイド板４０の出口部４２の手前での設置が望ましい。この例では、チップは磁気反発力によりガイド板４０側に押しつけられる作用が期待でき、ガイド板４０との摩擦力による制動効果を発揮できる。

本発明で使用されるワイヤー集合体としては、その上下層の全体にわたってワイヤーを配設したものである必要はなく、例えば下層部分については物体が通過可能な目開きを持つメッシュで構成してもよい。すなわち、ワイヤーを通過することで、減速後の速度分布が最大値＜１．５m/s程度の範囲に入るようになれば、ワイヤーを使用する必要性は低くなり、メッシュを使用することが可能である。

本発明が対象とする物体としては、完成したチップ部品に限らず、その中間部品（外部電極を有しないチップ部品）や、成形品、焼結体、金属体、造粒体などであってもよい。造粒体の場合、チップ部品と同様に落下衝撃により割れや欠けが発生しやすいので、本発明が有効である。焼結体や金属体の場合も、落下衝撃により変形や歪みが発生するので、本発明が有効である。物体の形状は、直方体に限らず、円盤形や錠剤のような形状でもよい。特に、角（エッジ）を有する物体の場合に効果的である。

Ｃ チップ部品（物体）
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 回収装置
３０ 落下筒
４０ ガイド板
４１ 受部
４２ 出口部
４３ 突起
５０ ワイヤー集合体
５１ フィルタ（エッチングプレート）
５２ ワイヤー
５３ 枠部
５５ フィルタ
５６ 枠体
５７ ワイヤー
６０ 回収部（メッシュ）

Claims (6)

1. 落下中の物体の落下衝撃を緩和しつつ回収する回収装置において、
   前記物体の落下位置の直下に鉛直軸に対する傾斜角θが所定の許容衝突角度以下の受部を持ち、当該落下位置から水平方向に離れた位置に傾斜角θが前記許容衝突角度よりも大きい出口部を持ち、前記受部から出口部に向かって漸次傾斜角が大きくなるよう湾曲し、前記出口部から前記物体を水平方向の速度成分を持つように放出するガイド板と、
   前記ガイド板の出口部に対向して設けられ、前記出口部から放出された物体を受けて減速かつ通過させるワイヤー集合体であって、前記物体が通過可能な間隔を持ってワイヤーを複数本平行に配設したワイヤー集合体と、
   前記ワイヤー集合体の下方に配置された回収部と、
   を備えた回収装置。
2. 前記ガイド板の出口部の傾斜角θは９０°近傍とされていることを特徴とする、請求項１に記載の回収装置。
3. 前記ワイヤー集合体の最上層のワイヤーが、前記出口部から放出される物体の放出方向の鉛直面と平行とされている、請求項１又は２に記載の回収装置。
4. 前記ワイヤー集合体の最上層のワイヤーは、前記出口部から放出された物体の移動方向と対向する向きに傾斜している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の回収装置。
5. 前記ガイド板が物体の移動方向に沿うように延びる長尺な複数枚のばね板材を含み、これらばね板材が弾性変形可能に配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回収装置。
6. 前記ガイド板の出口部又はその近傍に、前記物体の移動速度を低減する制動手段を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回収装置。

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