JP6870819B2 - 振動型ワーク供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のワークを移動しつつ整列させ得る振動型ワーク供給装置に関するものである。

一般に、ばらの状態（ランダムな姿勢）で収容されたワーク（部品）を所望加工装置に整列供給するために振動式ワーク供給装置（振動式フィーダ）が多く用いられており、例えば、ボウル状のホッパフィーダ（ボウルフィーダ）によってワークの方向姿勢の矯正、選別及び整列などを行い、そのワークを次工程へ順次供給するよう構成されたものが提案されている。

かかる従来のボウルフィーダは、例えば特許文献１にて開示されているように、多数のワークを収容し得る円筒状の収容部と、収容部の上部から延設され、ワークを移動しながら整列させ得る整列部と、収容部の内周面に沿って螺旋状に設けられ、収容部にて収容されたワークを整列部まで搬送し得る搬送部とを具備するとともに、単一の振動源にて収容部を振動させることにより、搬送部及び整列部を振動させ、それらのワークを移動させていた（従来技術１）。

また、従来の他のボウルフィーダとして、例えば特許文献２にて開示されているように、ワークを収容させる収容部と、収容部内で傾斜して配設された円板状の搬送部と、搬送部を回転駆動させるモータと、収容部の上部に形成された整列部とを具備したものが挙げられる。そして、モータを回転させて円板状の搬送部を回転駆動させることにより、ワークを整列部まで搬送し、振動により整列部を振動させることにより、ワークを移動させつつ整列させていた（従来技術２）。

特開平１１−２２２３１２号公報 特開２０００−８５９４７号公報

しかしながら、上記従来技術１においては、単一の振動源にて収容部を振動させることにより、搬送部及び整列部のワークを移動させていたので、以下のような問題があった。
搬送部は、収容部にて収容されたワークを当該収容部の内周面に沿って上方に向かって移動させる必要があるため、搬送速度を向上させるべく比較的大きな投げ上げ角を持った振動を付与する必要があるのに対し、整列部は、通常、水平方向又は下方に向かってワークを移動させて整列させることから、整列の精度を向上させるべく比較的小さな投げ上げ角を持った振動を付与する必要がある。

このように、搬送部における搬送速度を向上させるためには、比較的大きな投げ上げ角を持った振動が必要であり、整列部における整列の精度を向上させるためには、比較的小さな投げ上げ角を持った振動が必要であることから、単一の振動源で振動する場合、その間の範囲の投げ上げ角を持った振動とする必要がある。この場合、搬送速度を向上させつつ整列の精度を向上させることが困難であるという問題があった。

一方、従来技術２によれば、モータを駆動させて円板状の搬送部による搬送を行い、振動により整列部による移動及び整列を行うことができるので、整列部における振動を比較的小さな投げ上げ角に設定して整列の精度を向上させるとともに、モータの回転速度を上げて搬送部における搬送速度を向上させることができるものの、搬送部が収容部の底面を兼ねているため、傾斜した搬送部にワークをそれほど多く収容させることができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、搬送部における搬送速度を向上させつつ整列部におけるワークの整列の精度を向上させることができるとともに、収容部のワークの収容容量を向上させることができる振動型ワーク供給装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、複数のワークを収容し得る容器状の収容部と、前記収容部の上部に形成され、ワークを整列させ得る整列部と、前記収容部のワークを前記整列部と連通した当該収容部の上部まで搬送し得る搬送部とを具備した振動型ワーク供給装置において、振動を生じさせて前記収容部のワークを前記搬送部まで移動可能とし、且つ、前記整列部のワークを整列させつつ移動可能とする第１駆動手段と、前記第１駆動手段で生じる振動系と分離した部位に配設され、独立した駆動力によって前記搬送部を動作してワークを搬送させ得るとともに、前記収容部の中央位置に取り付けられた第２駆動手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の振動型ワーク供給装置において、前記搬送部は、前記収容部内のワークを複数受けて、前記第２駆動手段の駆動によって前記整列部と連通した前記収容部の上部まで搬送可能とされたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の振動型ワーク供給装置において、前記搬送部は、前記収容部のワークを受け得る傾斜した搬送面を有し、前記第２駆動手段は、当該搬送面を傾斜させつつ前記収容部のワークを受け得る位置と、前記整列部と連通した前記収容部の上部にワークを搬送し得る位置との間で往復動可能とされたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の振動型ワーク供給装置において、前記第２駆動手段は、シリンダから成るとともに、前記搬送部は、当該シリンダの駆動により往復動可能なロッドの先端部に取り付けられたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、振動を生じさせて収容部のワークを搬送部まで移動可能とし、且つ、整列部のワークを整列させつつ移動可能とする第１駆動手段と、第１駆動手段で生じる振動系と分離した部位に配設され、独立した駆動力によって搬送部を動作してワークを搬送させ得る第２駆動手段とを備えたので、搬送部における搬送速度を向上させつつ整列部におけるワークの整列の精度を向上させることができるとともに、収容部のワークの収容容量を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、搬送部は、収容部内のワークを複数受けて、第２駆動手段の駆動によって整列部と連通した収容部の上部まで搬送可能とされたので、搬送部による搬送能力を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、搬送部は、収容部のワークを受け得る傾斜した搬送面を有し、第２駆動手段は、当該搬送面を傾斜させつつ収容部のワークを受け得る位置と、整列部と連通した収容部の上部にワークを搬送し得る位置との間で往復動可能とされたので、搬送部によるワークの搬送をより確実且つ円滑に行わせることができる。

請求項４の発明によれば、第２駆動手段は、シリンダから成るとともに、搬送部は、当該シリンダの駆動により往復動可能なロッドの先端部に取り付けられたので、汎用な駆動手段であるシリンダを使用するので、低コストで且つ簡易な構成とすることができる。

本発明の実施形態に係る振動型ワーク供給装置（搬送部３が下端部に位置）を側面側から見た模式図 同振動型ワーク供給装置（搬送部３が下端部に位置）を正面側から見た模式図 同振動型ワーク供給装置（搬送部３が上端部に位置）を側面側から見た模式図 同振動型ワーク供給装置（搬送部３が上端部に位置）を正面側から見た模式図 同振動型ワーク供給装置を上方から見た模式図 同振動型ワーク供給装置における収容部を示す平面図及び断面図 同振動型ワーク供給装置における底板を示す平面図及び断面図 同振動型ワーク供給装置における底板を示す斜視図 同振動型ワーク供給装置におけるガイド部材を示す平面図及び正面図 同振動型ワーク供給装置におけるガイド部材を示す斜視図 同振動型ワーク供給装置における搬送部を示す斜視図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。
本実施形態に係る振動型ワーク供給装置は、ワーク（種々商品の部品等）を搬送し、例えば次工程の機械に当該ワークを供給するためのもので、図１〜５に示すように、収容部１と、整列部２と、搬送部３と、振動付与機構から成る第１駆動手段４と、エアシリンダから成る第２駆動手段５とを有して構成されている。

収容部１は、複数のワークを収容し得る容器状に形成された部材から成り、図１〜６に示すように、内部に収容空間が形成されるとともに、底面１ｂの中央に円形の開口１ａが形成されている。かかる開口１ａには、図７、８に示すように、開口部６ａと、傾斜面６ｂと、底面６ｃとを有する略円板状の底板６が取り付けられており、収容部１の底面１ｂと底板６の底面６ｃとがワークの収容面を構成して多数のワークを収容可能とされている。傾斜面６ｂは、開口部６ａに向かって下り傾斜面とされており、底面１ｂ及び底面６ｃのワークが傾斜面６ｂを介して開口部６ａまで滑り落ちるようになっている。

また、収容部１の上部における内周面には、トラック１ｃが形成されている。かかるトラック１ｃは、収容部１の内周面において高さが略同一で、且つ、全周方向に亘って円環状に形成されるとともに、その搬送面（上面）が外径側に向かって下り勾配とされたワークの通路を構成するものである。なお、本実施形態に係る収容部１は、その底面１ｂに開口１ａが形成されて底板６が取り付けられているが、収容部１の底面１ｂに開口部６ａ及び傾斜面６ｂに相当する部位を形成するようにしてもよい。

さらに、収容部１の底面１ｂに取り付けられた底板６には、図１〜４に示すように、上部振動体８が固定されており、この上部振動体８は、収容部１の周方向に亘って複数形成された板バネ１０を介して下部振動体９と連結されている。板バネ１０は、それぞれが同一方向に向かって所定角度傾斜して取り付けられており、収容部１を弾性支持している。また、下部振動体９は、弾性体１３を介して固定部材１２上に固定されるとともに、固定部材１２は、複数の支持柱１４を介してベースｂ上に固定されている。

一方、収容部１の開口１ａには、図１〜４及び図９、１０に示すように、ガイド部材７が挿通して取り付けられている。かかるガイド部材７は、ガイド板７ａと、該ガイド板７ａの側方に形成された一対の側板７ｂと、取付部７ｃと、導出板７ｄとを有して構成されている。ガイド板７ａ及び一対の側板７ｂによってコ字状の搬送路が形成されており、この搬送路において搬送部３（後で詳述する）が往復動可能とされている。

取付部７ｃは、開口１ａに挿通したガイド部材７を底板６に固定させる部位から成るとともに、導出板７ｄは、ガイド部材７が収容部１に取り付けられた状態でトラック１ｃの所定位置と接続されるものである。すなわち、導出板７ｄの先端は、トラック１ｃの所定範囲に亘って接続されるとともに、導出板７ｄの上面とトラック１ｃの上面とが略面一となるよう設定されているので、搬送部３がガイド部材７の上端に達すると、搬送部３で搬送されたワークが導出板７ｄを滑ってトラック１ｃに至るようになっている。

整列部２は、収容部１の上部に形成され、ワークを移動させつつ整列させ得るもので、図１〜５に示すように、収容部１の外周面において周方向に亘って弧状に形成されるとともに、水平又はワークの移動方向に対して下り勾配とされたワークの通路を構成するものである。かかる整列部２の搬送面２ａ（上面）には、ワークを整列させるための種々形状（不図示）が形成されており、ワークが移動する過程で当該形状と干渉等して姿勢及び方向が一定に揃えられるようになっている。なお、整列部２とトラック１ｃとは、図５に示すように、収容部１の所定位置に形成された導出用開口部１ｄによって連通しており、トラック１ｃを移動したワークが導出用開口部１ｄを介して整列部２に移動し得るよう構成されている。

さらに、収容部１の外周面における整列部２の下方には、ワークを移動させる通路を構成するポケット１７が形成されている。そして、整列部２にて正常に整列されなかったワークは、移動の過程で下方のポケット１７に落下し当該ポケット１７に沿って移動するようになっている。ポケット１７の終端部における収容部１の外周面には、図５に示すように、導入用開口部１ｅが形成されており、ポケット１７を移動したワークが再び収容部１内に投入されるよう構成されている。

第１駆動手段４は、振動を生じさせて収容部１のワークを搬送部３まで移動可能とし、且つ、整列部２のワークを整列させつつ移動可能とするもので、本実施形態においては、
下部振動体９に取り付けられた交流電磁石１１ａ及び上部振動体８に取り付けられた可動コア１１ｂを有する加振手段１１にて構成されている。そして、交流電磁石１１ａに通電すると、可動コア１１ｂ及び上部振動体８を介して収容部１に捩り振動が付与されるようになっている。なお、加振手段１１は、交流電磁石１１ａ及び可動コア１１ｂを有するものに代えて、板バネ１０に直接取り付けられた圧電振動子等であってもよい。

搬送部３は、収容部１のワークを整列部２まで搬送し得るもので、本実施形態においては、第２駆動手段５を構成するエアシリンダにおけるロッド１６の先端部に取り付けられている。具体的には、搬送部３は、図１〜４及び図１１に示すように、ワークを複数受けて搬送し得る搬送面３ａを有するとともに、当該搬送面３ａが所定角度傾斜して構成されており、シリンダが駆動してロッド１６が往復動するのに伴い、下端の位置（図１、２参照）と上端の位置（図３、４参照）との間で移動して、収容部１の底面１ｂ及び底板６の底面６ｃのワークをガイド部材７の導出板７ｄまで搬送し得るようになっている。

なお、搬送部３は、遮蔽壁３ｂが取り付けられており、搬送部３ａ下端の位置にないとき、底板６の開口部６ａを当該遮蔽壁３ｂにて覆うようになっている。これにより、搬送部３が下端の位置にないとき、傾斜面６ｂを滑ったワークが開口部６ａ内に入り込むのを確実に防止することができる。

また、搬送部３の搬送面３ａが所定角度傾斜しているので、搬送部３が下端の位置にあるとき、図１に示すように、底板６における傾斜面６ｂの下り勾配と連続して傾斜した搬送面３ａとすることができ、ワークを自重にて確実に受けて搬送することができるとともに、搬送部３が上端の位置にあるとき、図３に示すように、搬送面３ａの下り勾配の先に導出板７ｄを位置させることができ、ワークを自重にて確実に放出してトラック１ｃ及び整列部２まで搬送させることができる。

ここで、本実施形態に係る第２駆動手段５は、第１駆動手段４で生じる振動系と分離独立した駆動力によって搬送部３を動作してワークを搬送させ得るもので、既述したように、本実施形態においては、エアシリンダにて構成されている。すなわち、エアシリンダを作動してロッド１６が伸縮すると、搬送部３が下端の位置（収容部１のワークを受け得る位置）と上端の位置（整列部２にワークを搬送し得る位置）との間で往復動するので、第１駆動手段４で生じる振動系と分離独立した駆動力によってワークを搬送することができるのである。

また、本実施形態に係る第２駆動手段５としてのエアシリンダは、ベースｂに固定されたシリンダ取付部材１５に取り付けられている。かかるシリンダ取付部材１５におけるシリンダを取り付けるための取付面１５ａは、鉛直方向に対して所定角度傾斜しており、シリンダ全体がその角度だけ傾斜して取り付けられるようになっている。これにより、エアシリンダの上端の位置をトラック１ｃに近づけることができるとともに、搬送部３の搬送面３ａの傾斜角度は、水平面に対してシリンダの傾斜角度が加わることとなるので、ワークを滑らせるための自重を大きく作用させることができる。

次に、本実施形態に係る振動型ワーク供給装置の作用について説明する。
先ず、搬送部３を下端の位置に保持する（図１、２参照）とともに、収容部１内に多数のワークを投入して収容させた後、交流電磁石１１ａに通電することにより加振動手段１１を作動して第１駆動手段４を駆動させる。これにより、収容部１に対して捩り振動を付与させることができ、その捩り振動によって、収容部１に収容されたワークが移動し、そのうち複数個のワークが傾斜面６ｂを滑って下端の位置にある搬送部３の搬送面３ａに至ることとなる。

その後、第２駆動手段５としてのエアシリンダを作動させると、搬送部３ａが下端の位置から上端の位置まで移動し、図３、４に示すように、搬送面３ａ上の複数のワークを上端の位置まで搬送することができる。搬送部３が上端の位置に達すると、その搬送面３ａの傾斜によってワークが自重にて導出板７ｄ及びトラック１ｃまで至ることとなる（図５中矢印Ａの流れ）。トラック１ｃ上のワークは、加振動手段１１により付与された振動によって移動し、導出用開口部１ｄを介して整列部２に至る（図５中矢印Ｂの流れ）。このように、第２駆動手段５を駆動させると、搬送部３が動作し、収容部１のワークが整列部２まで搬送されることとなる。

整列部２の搬送面２ａ上のワークは、加振動手段１１により付与された捩り振動によって移動する過程で整列された後、次の工程に搬送されることとなる（図５中矢印Ｃの流れ）。また、整列部２による整列が正常に行われなかったワークは、ポケット１７に落下し、加振動手段１１により付与された捩り振動によって当該ポケット１７に沿って移動した後、導入用開口部１ｅを介して再び収容部１内に投入されることとなる（図５中矢印Ｄの流れ）。

一方、搬送部３が上端の位置に達してから所定時間が経過したことを条件として、第２駆動手段５としてのエアシリンダを再び作動させると、搬送部３が上端の位置から下端の位置まで移動し、図１、２に示すように、収容部１内のワークを搬送面３ａにて受けることとなる。その後、所定時間経過したことを条件として、第２駆動手段５としてのエアシリンダを作動させれば、上述したように、搬送部３によるワークの搬送を行わせることができる。

このように、第１駆動手段４を継続的に駆動させて捩り振動を付与するとともに、第２駆動手段５を定期的（間欠的）に作動させることにより、第１駆動手段４による捩り振動で収容部１のワークを搬送部３まで移動させ、且つ、整列部２のワークを移動しつつ整列させることができ、並行して、第２駆動手段５による搬送部３の動作により、収容部１のワークを整列部２まで搬送させることができるのである。

上記実施形態によれば、振動を生じさせて収容部１のワークを搬送部３まで移動可能とし、且つ、整列部２のワークを整列させつつ移動可能とする第１駆動手段４と、第１駆動手段４で生じる振動系と分離独立した駆動力によって搬送部３を動作してワークを搬送させ得る第２駆動手段５とを備えたので、搬送部３における搬送速度を向上させつつ整列部２におけるワークの整列の精度を向上させることができるとともに、収容部１のワークの収容容量を向上させることができる。

また、本実施形態に係る搬送部３は、収容部１内のワークを複数受けて、第２駆動手段５の駆動によって整列部２まで搬送（具体的には、トラック１ｃを介して整列部２まで搬送）可能とされたので、搬送部３による搬送能力を向上させることができる。さらに、本実施形態に係る搬送部３は、収容部１のワークを受け得る傾斜した搬送面３ａを有し、第２駆動手段５は、当該搬送面３ａを傾斜させつつ収容部１のワークを受け得る位置（下端の位置）と、整列部２にワークを搬送し得る位置（上端の位置）との間で往復動可能とされたので、搬送部３によるワークの搬送をより確実且つ円滑に行わせることができる。

またさらに、本実施形態に係る第２駆動手段５は、シリンダ（エアシリンダ）から成るとともに、搬送部３は、当該シリンダの駆動により往復動可能なロッド１６の先端部に取り付けられたので、汎用な駆動手段であるシリンダ（エアシリンダ）を使用することができ、低コストで且つ簡易な構成とすることができる。なお、エアシリンダに代えて、例えばオイルシリンダ等、他のシリンダを第２駆動手段として用いてもよい。

特に、第１駆動手段４で生じる振動系と分離独立した駆動力によって搬送部３を動作してワークを搬送させ得る第２駆動手段５を具備したので、従来の如く収容部の内周面に形成された螺旋状のトラックを振動によって上らせて搬送するものに比べ、ワークの収容部内への投入後、収容部１から整列部２までのワークの到達時間を大幅に短縮することができるとともに、油等が付着した金属部品のように螺旋状のトラックを振動によって上らせ難いワークでも確実に搬送することができる。

また、従来の収容部の内周面に形成された螺旋状のトラックに代えて、収容部１内に第２駆動手段５を具備した（すなわち、下方のワークを上方に揚送する揚送手段を収容部１内に具備した）ので、従来のホッパ式の振動型ワーク供給装置と略同一スペースにて設置可能となり、装置の交換を容易に行わせることができる。

さらに、第１駆動手段４で生じる振動系と分離独立した駆動力によって搬送部３を動作してワークを搬送させ得る第２駆動手段５を具備したので、第１駆動手段４にて付与される振動における投げ上げ角度を極力小さくすることができ、板バネ１０の傾斜角度を極力小さく（垂直に近い傾斜角度）することができる。これにより、ワークの移動時における上下方向の踊りが小さくなり、移動速度及び整列速度を向上させることができるとともに、整列の精度を向上させつつ移動時の踊りに伴って成って生じる騒音を低減させることができる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えば第２駆動手段５をエアシリンダ等のシリンダに代えて、第１駆動手段４で生じる振動系と分離独立した駆動力によって搬送部３を動作してワークを搬送させ得る他のアクチュエータ（電動リニアアクチュエータ等）としてもよい。また、第２駆動手段５を、第１駆動手段で生じる振動系と分離独立した振動によって搬送部３を動作してワークを搬送させ得るもの、或いはベルトコンベアや揚送装置など汎用的な他の搬送手段としてもよい。なお、本実施形態においては、第２駆動手段５を所定角度傾斜させて設置しているが、傾斜させず鉛直方向に延設するように設置してもよい。

振動を生じさせて収容部のワークを搬送部まで移動可能とし、且つ、整列部のワークを整列させつつ移動可能とする第１駆動手段と、第１駆動手段で生じる振動系と分離独立した駆動力によって搬送部を動作してワークを搬送させ得る第２駆動手段とを備えた振動型ワーク供給装置であれば、外観形状が異なるもの或いは他の機能が付加されたもの等にも適用することができる。

１ 収容部
１ａ 開口
１ｂ 底面
１ｃ トラック
１ｄ 導出用開口部
１ｅ 導入用開口部
２ 整列部
２ａ 搬送面
３ 搬送部
３ａ 搬送面
３ｂ 遮蔽壁
４ 第１駆動手段
５ 第２駆動手段
６ 底板
６ａ 開口部
６ｂ 傾斜面
６ｃ 底面
７ ガイド部材
７ａ ガイド板
７ｂ 側板
７ｃ 取付部
７ｄ 導出板
８ 上部振動体
９ 下部振動体
１０ 板バネ
１１ 加振手段
１１ａ 交流電磁石
１１ｂ 可動コア
１２ 固定部材
１３ 弾性体
１４ 支持柱
１５ シリンダ取付部材
１５ａ 取付面
１６ ロッド
１７ ポケット

Claims (4)

1. 複数のワークを収容し得る容器状の収容部と、
   前記収容部の上部に形成され、ワークを整列させ得る整列部と、
   前記収容部のワークを前記整列部と連通した当該収容部の上部まで搬送し得る搬送部と、
   を具備した振動型ワーク供給装置において、
   振動を生じさせて前記収容部のワークを前記搬送部まで移動可能とし、且つ、前記整列部のワークを整列させつつ移動可能とする第１駆動手段と、
   前記第１駆動手段で生じる振動系と分離した部位に配設され、独立した駆動力によって前記搬送部を動作してワークを搬送させ得るとともに、前記収容部の中央位置に取り付けられた第２駆動手段と、
   を備えたことを特徴とする振動型ワーク供給装置。
2. 前記搬送部は、前記収容部内のワークを複数受けて、前記第２駆動手段の駆動によって前記整列部と連通した前記収容部の上部まで搬送可能とされたことを特徴とする請求項１記載の振動型ワーク供給装置。
3. 前記搬送部は、前記収容部のワークを受け得る傾斜した搬送面を有し、前記第２駆動手段は、当該搬送面を傾斜させつつ前記収容部のワークを受け得る位置と、前記整列部と連通した前記収容部の上部にワークを搬送し得る位置との間で往復動可能とされたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の振動型ワーク供給装置。
4. 前記第２駆動手段は、シリンダから成るとともに、前記搬送部は、当該シリンダの駆動により往復動可能なロッドの先端部に取り付けられたことを特徴とする請求項３記載の振動型ワーク供給装置。

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