JP6716064B2

JP6716064B2 - パーツフィーダ

Info

Publication number: JP6716064B2
Application number: JP2016115840A
Authority: JP
Inventors: 蒲田　喜彦; 喜彦蒲田
Original assignee: HU-BRAIN, INC.
Current assignee: HU-BRAIN, INC.
Priority date: 2016-06-10
Filing date: 2016-06-10
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2036-06-10
Also published as: JP2017218318A

Description

本発明は、姿勢変更及び搬送が容易かつ迅速に行えると共に、電子部品のような微小物体を擦って損傷させることを抑制するパーツフィーダに関するものである。

例えば特許文献１〜特許文献４には、電子部品のような微小物体（以下、ワークという）を整列して搬送させるために、その搬送経路に傾斜を設け、かつ搬送経路に空気を噴射する構成のパーツフィーダが示されている。

特許文献１のパーツフィーダは、長方形の板状の部材を選別対象として、ボウルの中心から径外方へ向かって上向き３０度傾斜の傾斜トラック上で傾斜の下端の内側周壁から部品の幅よりは大で傾斜の下端の内側周壁から部品の幅よりは大で長さよりは小の位置に移送方向に並ぶ空気噴出孔からの噴出空気によって長さ方向を移送方向と直交させている部品を吹き起こし、吹き起こした部品の上端部に相当する位置で外側周壁の内周面に開口された空気噴出孔からの噴出空気を部品の背後に吹き付けて傾斜トラックから選別排除する構成としている。

特許文献２のパーツフィーダは、開角が鈍角である断面がＶ字形状の振動トラックの一方の側壁に沿って、幅と高さの大きさが近似する直方形状の部品を移送させ、該一方の側壁に対向して表裏検出手段を設け、該表裏検出手段により、裏向きと検出されたときには、該一方の側壁に形成した空気噴出孔から空気を噴出させて、該部品を飛翔状態にして、その重心の回りに回動させ、他方の側壁に着地させた後は、該他方の側壁との当接点のまわりに回動させるようにして表裏を反転させるべく噴射する空気の強さ及び空気噴出孔の位置を定める構成としている。

特許文献３のパーツフィーダは、直線フィーダと、直線フィーダにワークを供給するボールフィーダを備え、ボールフィーダのトラックに空気噴気口が設けられ、空気噴気口上にワーク受けが設けられ、空気噴気口とワーク受けとによりワーク分離機構が構成され、さらに、ワーク受けは網支持体である筒体と、筒体上端に設けられた網体とを有した構成とされている。

特許文献４のパーツフィーダは、Ｖ字状断面形状からなる第１搬送路とＲ形状底部を有する断面形状からなる第２搬送路とが並行して設けられ、第１搬送路と第２搬送路との間には凸形状の突起部ＰＴが設けられ、また、第１搬送路の他方の斜面にはエアー噴出部が設けられた構成とされている。

これら、特許文献１〜４のパーツフィーダに共通する構成は、空気を噴出してワークの姿勢を変更してワークを整列搬送する又は空気を噴出して姿勢の異なるワークを排除して整列搬送すること、ワークの搬送経路が傾斜していること、である。

特許文献１〜４のパーツフィーダは、空気を噴出してワークを浮遊させるが、空気を噴出する部分は姿勢を変更したり（吹き飛ばして）除去したりする部位にのみであり、ワークはこの空気を噴出した部分でのみ浮遊する。換言すると、ワークは空気を噴出する部分以外では、ワークは浮遊することなく、傾斜した搬送経路を摺りながら移動していることになる。

一方、ワークの搬送経路を傾斜させている理由は、ワークの少なくとも２面、つまり搬送経路と接触する底面と、この底面と隣接する側面を接触させて、移動姿勢を安定させるためと、移動方向に傾斜させて自重により移動させることにある。

以上のことから、従来の特許文献１〜４のパーツフィーダは、空気が噴射される部位以外では、ワークの２面を擦りながら移動していることとなり、ワークが損傷する可能性が高くなるといった問題がある。

また、ワークのうち２面が接触することで、例えば極小のワーク、例えばミクロン単位の電子素子の場合は、ワーク自体又は搬送経路のワークと接触する面に塵や埃が数個付着するだけで、ワークの移動が妨げられてしまい、搬送経路を進行方向に傾斜させていたとしても搬送が停止することがある。

特開平１１−２０８８７２号公報特開２００１−１８７６２８号公報特開２００７−９１３８４号公報特開２００７−２７６９９３号公報

解決しようとする問題は、従来の特許文献１〜４のパーツフィーダは、搬送経路で２面が接触して移動することから、擦れて損傷を受ける可能性が高い点、及びワーク自体や搬送経路に塵や埃が付着するとワークの搬送移動が妨げられてしまう点、である。

上記課題を解決するため、本発明のパーツフィーダは、微小なワークを搬送経路である搬送路において搬送するパーツフィーダにおいて、搬送路が、空気を噴出する陽圧チャンバと、この陽圧チャンバの上面に設けた板状又はシート状の多孔質材と、この多孔質材の表面でワークの移動方向と直交する方向の端部に設けたガイドプレートと、前記多孔質材と前記ガイドプレートに設けた各々その表面へ出退可能なピンと、からなり、さらに、前記搬送路がガイドプレート側と進行方向側に傾斜していることを特徴とする。

本発明のパーツフィーダは、搬送路が、主路となる多孔質材の表面と副路となるガイドプレートとの２面で構成されるが、このうち多孔質材の表面からは陽圧チャンバにより空気が噴出しているので、少なくとも多孔質材の表面においてはワークが接触せず浮遊し、よってワークが搬送移動時に擦れて損傷する可能性が低下するという利点がある。

また、本発明のパーツフィーダは、多孔質材の表面で浮遊したワークに対して、多孔質材の表面から又はガイドプレートからピンを突出させるので、極めて小さな力でワークの姿勢変更が可能となると共に、この時に搬送路とワークが擦れることがないので、ワーク損傷することも抑制されるという利点がある。

本発明のパーツフィーダの概略構成を示し、（ａ）は（ｂ）のＥ矢視図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、である。本発明のパーツフィーダの図１のＢ部を拡大して示し、（ａ）は図１（ｂ）のＤ矢視図、（ｂ）は図１（ｂ）のＥ矢視図、である。本発明のパーツフィーダの図１のＣ部を拡大して示した、図１（ｂ）のＤ矢視図である。（ａ）（ｂ）は、ワークの姿勢状態について説明するための図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明のパーツフィーダにおけるピンの駆動状況を説明するための図である。本発明のパーツフィーダにおいて、ワークの姿勢状態に対するピンの駆動例を説明するための図である。（ａ）〜（ｅ）は本発明のパーツフィーダにおける減速部材の駆動例を説明するための図である。

本発明のパーツフィーダは、搬送経路で２面が接触して移動することから、擦れて損傷を受ける可能性が高い点、及びワーク自体や搬送経路に塵や埃が付着するとワークの搬送移動が妨げられてしまう点を、空気を噴出する陽圧チャンバと、この陽圧チャンバの上面に設けた板状又はシート状の多孔質材と、この多孔質材の表面でワークの移動方向と直交する方向の端部に設けたガイドプレートと、前記多孔質材と前記ガイドプレートに設けた各々その表面へ出退可能なピンと、からなる搬送路をガイドプレート側と進行方向側に傾斜させる構成とすることで改善した。

また、本発明のパーツフィーダは、上記構成に加えて、多孔質材の下面に、該多孔質材の孔を開閉制御してワークを減速させる減速部材を設けてもよい。こうすることで、搬送姿勢を同じにしたワークを、所定間隔で個別に下流へ搬送させることができる。

以下、図１〜図７を参照して本発明の具体的実施形態について説明する。本発明のパーツフィーダ１は、搬送路２に主要な特徴があるので、例えばワークＷの搬送経路の上流工程及び下流工程の設備、及び、パーツフィーダ２における搬送路２以外の周辺構成、については示していないと共に説明を割愛する。なお、図示については、極小のワークＷを本発明のパーツフィーダ１の各構成要素も小さいので、解釈を容易にするために誇張かつ拡大して示している。

本発明のパーツフィーダ１は、後述の搬送路２と、搬送路２の上流側で搬送されるワークＷの状況を撮影するカメラ３と、このカメラ３によって撮像された画像データを画像処理し、解析して同じ姿勢とするために後述のピンＧ０，Ｇ１，Ｂ１、ピンＧ２，Ｂ２の出退、及び本例では後述の減速部材２Ｄの出退を制御する制御部４とを備えている。

搬送路２は、次のように構成されている。２Ａは、空気を噴出する陽圧チャンバであり、不図示の空気ポンプと接続している。この陽圧チャンバ２Ａは、所定の幅と搬送経路長を有した上面が開口した箱状とされている。なお、陽圧チャンバ２Ａの陽圧とは、空気ポンプから供給された空気が充満して上面から吹き出すことを意味する。

２Ｂは、陽圧チャンバ２Ａの開口面である上面に設けた板状又はシート状の多孔質材である。本例では、多孔質材２Ｂとして、表裏を貫通する無数の孔が形成された板状のものを採用する。多孔質材２Ｂは、搬送されている状態のワークＷの底面が位置する搬送路２の床面を構成する。ワークＷは、陽圧チャンバ２Ａ内に充満した空気が該多孔質材２Ｂの表面から噴出し、浮遊した状態で搬送される。なお、多孔質板２Ｂは、図示では孔を個々には示していないが、ハッチングを入れて無数の孔が存在することを示している。

２Ｃは、陽圧チャンバ２Ａの一側面に設けたガイドプレートである。このガイドプレート２Ｃは、多孔質材２Ｂの表面から所定の高さで上方へ突出した状態で設けている。

Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２は、上流側から順にガイドプレート２Ｃに設けたピンである。ピンＧ０，Ｇ１，Ｇ２は、ガイドプレート２Ｃの多孔質材２Ｂを臨む側の面から不図示の駆動手段により瞬時に出退するよう構成されている。

Ｂ１，Ｂ２は、上流側から順に多孔質材２Ｂの下面で陽圧チャンバ２Ａ内に設けたピンである。ピンＢ１，Ｂ２は、多孔質材２Ｂの表面から不図示の駆動手段により瞬時に出退するよう構成されている。

本例では、搬送経路の上流側から、ピンＧ０，Ｇ１，Ｂ１，Ｇ２，Ｂ２の順に設けられており、いずれも突出量を、図５（ａ）（ｂ）に示すように９０°だけ回転させる半突出と、図５（ｃ）（ｄ）に示すように１８０°回転させる全突出と、が制御部４により制御されるように構成されている。なお、この制御に関しては後述する。

２Ｄは、本例では、ピンＢ２を設けた位置からさらに下流位置における陽圧チャンバ２Ａ内に設けた減速部材２Ｄである。この減速部材２Ｄは、陽圧チャンバ２Ａ内においてガイドプレート２Ｃが位置する側と反対側（以下、反ガイドプレート２Ｃ側という）から該ガイドプレート２Ｃ側へ移動してワークＷの搬送経路範囲内の多孔質材２Ａの空気噴出部位を塞ぐことでワークＷを減速させ、ガイドプレート２Ｃ側から反ガイドプレート２Ｃ側へ移動してワークＷの搬送経路範囲内の多孔質材２Ａの空気噴出部位を開けることでワークＷを通常速度とする。減速部材２Ｄの移動制御は、上記制御部４によって行われる。なお、この制御に関しては後述する。

このように構成された搬送路２は、図示のとおり、本例では直線状に形成していると共に、ワークＷの搬送上流端を上方に、搬送下流端を下方に角度θ１だけ傾斜させ、かつ、
多孔質材２Ｂ（陽圧チャンバ２Ａ及びガイドプレート２Ｃを一体的に）、ガイドプレート２Ｃ側が下方に、該多孔質材２Ｂのガイドプレートを設けていない側の端部を上方に角度θ２だけ傾斜させている。

すなわち、搬送路２は、搬送方向へ向かって下り勾配（角度θ１）の傾斜と、ガイドプレート２Ｃ側に下り勾配（角度θ２）の傾斜とを設けている。これにより、ワークＷは、多孔質材２Ｂから噴出する陽圧チャンバ２Ａからの空気により浮遊状態となる。

なお、搬送路２の上記角度θ１と角度θ２は、ワークＷの自重が関与しており、本発明のパーツフィーダ１におけるワークＷは搬送路２においては経路全長で浮遊しているため、数度（例えば５°〜２０°）の範囲で傾斜させる程度で十分である。特に搬送方向に大きく傾けると、搬送速度を早くすることができるが、姿勢を整える時間が確保できなくなる可能性がある。

本発明のパーツフィーダ１は、上記のようにワークＷが浮遊していることと、搬送路２が角度θ２だけガイドプレート２Ｃ側に傾いていることにより、ワークＷは該ガイドプレート２Ｃに速やかに寄ってここで整列され、かつ搬送路２が角度θ１だけ搬送方向に傾いていることにより、該ガイドプレート２Ｃで整列された状態で、該ワークＷの自重により搬送方向（上流から下流）へ移動しやすくなっている。

ワークＷが意図する姿勢でかつ意図する間隔で整列して搬送される場合は、上記のようにワークＷの自重に任せて搬送されるが、上流から送られるワークＷは姿勢も間隔もばらばらである。

そこで、上記構成の本発明のパーツフィーダ１は、搬送路２において、ピンＧ０の位置に到達する前にカメラ３でワークＷで１個ずつ撮像し、この撮像データを制御部４において個別に画像処理を行ったうえ、現状の姿勢と間隔を解析し、ピンＧ０〜Ｇ２、ピンＢ１，Ｂ２、及び減速部材２Ｄの出退の駆動制御を行って、上流からワークＷの搬送方向の先端となっている面、上面となっている面が個々にばらばらであっても、同じ姿勢にして、かつ１個ずつ個別に分離して搬送する。この動作について以下、詳述する。

以下、ワークＷは、６面を有し、図４に示すように、意図する正しい搬送姿勢を図４（ａ）として各面に１〜６の面番号を付して説明する。制御部４は、上流から搬送されたワークＷが、図４（ａ）に示すように、面５又は面６が搬送方向の先端面又は後端面にあるのか、図４（ｂ）に示すように、面２又は面４が搬送方向の先端面又は後端面にあるのかを判断し、図４（ａ）の状態であればピンＧ０を駆動せず、図４（ｂ）の状態であればピンＧ０を半突出駆動する。

例えば図４（ｂ）のように、ワークＷの面２が先端面、面４が後端面に位置した状態で、ピンＧ０の突出位置に、ワークＷの先端部が位置したときにピンＧ０を半突出させると先端方向に９０°回転して面６が先端面となり、ワークＷの後端部が位置したときにピンＧ０を半突出させると後端方向に９０°回転して面５が先端面となる。本例の場合は、面５を先端面とするので、ワークＷの先端部が位置したときにピンＧ０を半突出させる。

ピンＧ０の位置をワークＷが通過するまでには、ワークＷは先端面が面５又は面６となっており、続いて、制御部４は、ワークＷの先端面が面５なのか面６なのか、及び、上面が面１〜面４のいずれであるのかの解析結果に基づいて、ピンＧ１，Ｂ１，Ｇ２，Ｂ２の駆動と、駆動させる場合の半突出又は全突出の信号をワークＷの間隔に基づいたタイミングで連続して出力する。

例えば、面５又は面６が先端面にある場合は、図６のように場合分けでき、各々について次のように制御する。なお、図６において、半分白・半分黒の丸印は半突出（９０°回転）を、全白丸は全突出（１８０°回転）を意味する。なお、本例では、ピンＧ１，Ｇ２はワークＷの上部を反ガイドプレート２Ｃ方向に押して一方向に回転させ、ピンＢ１，Ｂ２はワークＷの後端部を押し上げて該後端部を先端方向の一方向に回転させる、つまりいずれも一方向に回転させて姿勢を整える制御例を説明する。

＜面１が上面：面５が先端面＞意図する正常姿勢なので、ピンＧ１〜Ｂ２のどれも駆動しない。なお、面５が先端面にあるときには、本例ではピンＢ１，Ｂ２は駆動しない。
＜面２が上面：面５が先端面＞ピンＧ１を全突出させて面２の反対面である面４を上面にした後、ピンＧ２を半突出させて面４の隣接面である面１を上面にする。

＜面３が上面：面５が先端面＞ピンＧ１を全突出させて面３の反対面である面１を上面にする。
＜面４が上面：面５が先端面＞ピンＧ１を半突出させて面４の隣接面である面１を上面にする。

＜面１が上面：面６が先端面＞ピンＧ１を全突出させて面１の反対面である面３を上面にし、ピンＢ１を全突出させて面５を先端面にすると共に面３の反対面である面１を上面にする。
＜面２が上面：面６が先端面＞ピンＢ１を全突出させて面５を先端面にすると共に面２の反対面である面４を上面にし、ピンＧ１を半突出させて面４の隣接面である面１を上面にする。

＜面３が上面：面６が先端面＞ピンＢ１を全突出させて面５を先端面にすると共に面３の反対面である面１を上面にする。
＜面４が上面：面６が先端面＞ピンＢ１を全突出させて面５を先端面にすると共に面４の反対面である面３を上面にし、ピンＧ２を半突出させて面４の隣接面である面１を上面にする。

本例では、ピンＢ２を駆動する必要のない制御例を示したが、ピンＧ１，Ｂ１，Ｇ２，Ｂ２の設置位置や数及び駆動制御は、上記に限らないと共に、７面以上の面を有したワークＷの姿勢変更に必要となる場合もあることから、上記に限定しない。

本例では、ピンＢ２を通過するまでにはワークＷは全て意図した同じ姿勢（面１が上面、面５が先頭面）となっており、続いて、制御部４は、搬送方向のワークＷ同士の距離の解析に基づいて、図７に示すように、減速部材２Ｄの出退を制御する。

図７（ａ）に示すように、搬送方向先頭から３個連続し、所定（適正）間隔を開けて２個連続し、てワークＷが減速部材２Ｄの位置に到来すると、制御部４は先頭ワークＷが減速部材２Ｄ上を通過し終える直前に、図７（ｂ）に示すように、減速部材２Ｄをガイドプレート側２Ｃに移動させて多孔質材２Ｂの空気噴出孔を塞いで減速させる。

なお、減速部材２Ｄは多孔質材２Ｂの空気噴出孔を塞ぐが、浮遊状態にあるワークＷが多孔質材２Ｂに着地することはなく、浮遊と傾斜による自重搬送の速度が減速する程度に僅かな範囲を僅かな時間だけ多孔質部材２Ｂの空気噴出孔を塞いで、ごく僅かに空気噴出量を減らすようにしている。

制御部４は、本例では、先頭から３個目のワークＷが通過し終える直前に、図７（ｄ）に示すように、減速部材２Ｄをガイドプレート側２Ｃに移動させて多孔質材２Ｂの空気噴出孔を塞いで減速させる。こうすることで、ワークＷは、同じ姿勢で、ほぼ等間隔で個別に下流工程へ搬送されることなる。

以上のように、本発明のパーツフィーダ１は、従来はワークＷの２面が常に接触した状態で搬送されていたのに対し、ガイドプレート２Ｃの１面でしかも浮遊した状態のワークが接触した状態で搬送させることができるので、搬送移動時に擦れて損傷する可能性を低下させることができる。

また、本発明のパーツフィーダ１は、多孔質材２Ｂの表面で浮遊したワークＷに対して、多孔質材２Ｂの表面とガイドプレート２ＣからピンＧ０〜Ｇ２、ピンＢ１，Ｂ２を出退させるので、極めて小さな力でワークの姿勢変更が可能となると共にワークＷが擦れることがないので損傷を抑制することができる。

１パーツフィーダ
２搬送路
２Ａ陽圧チャンバ
２Ｂ多孔質材
２Ｃガイドプレート
２Ｄ減速部材
３カメラ
４制御部
Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２（ガイドプレートから出退する）ピン
Ｂ１，Ｂ２（多孔質材から出退する）ピン
Ｗワーク

Claims

微小なワークを搬送経路である搬送路において搬送するパーツフィーダにおいて、搬送路が、空気を噴出する陽圧チャンバと、この陽圧チャンバの上面に設けた板状又はシート状の多孔質材と、この多孔質材の表面でワークの移動方向と直交する方向の端部に設けたガイドプレートと、前記多孔質材と前記ガイドプレートに設けた各々その表面へ出退可能なピンと、からなり、さらに、前記搬送路がガイドプレート側と進行方向側に傾斜していることを特徴とするパーツフィーダ。
多孔質材の下面に、該多孔質材の孔を開閉制御してワークを減速させる減速部材を設けたことを特徴とする請求項１記載のパーツフィーダ。