JP6898559B2 - エアノズル、及びこれを備えたパーツフィーダ - Google Patents

Description

本発明は、例えばパーツフィーダに適用されるエアノズルに関する。

従来、搬送路上で電子部品等のワーク（チップ）の姿勢判別を行い、不適切な姿勢のワークを搬送路上から排除または搬送路上で反転させて姿勢矯正しつつ、それ以外の適正姿勢のワークを所定の供給先に搬送可能なパーツフィーダが知られている。

例えば特許文献１には、処理トラック上を搬送されるワークに向かって気体を噴出することで不良品を排除するパーツフィーダが記載されている。このパーツフィーダでは、処理ブロックの内部に通気流路の一部が形成されている。

特開２００４―２２４４４９号公報

しかし特許文献１に記載のパーツフィーダでは、弁を開閉することにより通気流路に圧力振動が生じ、この圧力振動の振動数が通気流路内の気体に固有の固有振動数と等しくなると、通気流路内の気体の圧力が共振により大きく振動する。気体が大きく振動すると通気流路に負圧が生じ、通気流路の吹出口にワークが引き寄せられる。

この点、ワークの寸法が大きい場合には負圧の影響が小さく、吹出口がワークを引き寄せられない。しかしワークの微小化が進むと負圧の影響が大きくなり、ワークが吹出口に引き寄せられる問題が生じる。これにより、不適切な姿勢のワークを搬送路上から排除または搬送路上で反転させて姿勢矯正させることができない。

そこで、この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、共振を防止することで負圧が生じるのを防ぎ、吹出口に搬送路上のワークが引き寄せられるのを防止できるエアノズル、及びこれを備えたパーツフィーダを提供することを目的とする。

本発明のエアノズルは、気体を供給する気体供給部に一端側が接続された供給流路と、前記供給流路に配置された弁と、前記供給流路の他端側に設けられた吹出口と、前記供給流路において前記弁から前記吹出口の間に形成される基幹流路に連通するとともに、前記基幹流路内の気体の固有振動数と同じ固有振動数の気体を内部に有する空気室と、を備えた。

上記構成により、弁を開閉することにより生じる基幹流路の圧力振動が、基幹流路内の気体の固有振動数と等しくなることによる共振を防止できる。これにより、共振に起因して基幹流路内で負圧が生じるのを防ぎ、吹出口に搬送路上のワークが引き寄せられるのを防止できる。

本発明のエアノズルにおいて、前記基幹流路と前記空気室とは、前記空気室の断面より小さい断面の接続部で接続されたことが好ましい。これにより、共振および共振に起因する負圧の発生を防止するための空気室の体積を小さくすることができる。

また、このとき、面同士が接合して配置された本体部材と補助部材を備え、前記基幹流路は、前記本体部材と前記補助部材の接合部に形成され、前記吹出口に接続された吹出口側流路と、前記弁と前記本体部材を接続する外部流路と、前記本体部材の内部に形成され、前記吹出口側流路と前記外部流路を接続する内部流路と、を有し、前記空気室が前記本体部材に形成されてもよい。

エアノズルでは、搬送路上を搬送されるワークの大きさや処理内容に応じて吹出口から噴出される気体の噴出量を変える必要がある。気体の噴出量を変えるため、内部流路の形状が異なる複数の本体部材を用意する。このとき、内部流路の形状に応じて共振を防止する空気室を予め、それぞれの本体部材内に形成しておく。これにより、補助部材を交換することなく、ワークの大きさや処理内容に応じて本体部材を交換するだけで、共振を防止しつつワークへの噴出量を変えることができる。

パーツフィーダが、ワークを搬送する搬送路と、上記エアノズルとを備え、前記吹出口が、前記搬送路に気体を吹出し可能に配置された。これによりパーツフィーダにおいて、共振に起因して基幹流路内で負圧が生じるのを防ぎ、吹出口に搬送路上のワークが引き寄せられるのを防止できる。

上述したように、本発明によると、弁を開閉することにより生じる基幹流路の圧力振動が、基幹流路内の気体の固有振動数と等しくなることによる共振を防止できる。これにより、共振に起因して基幹流路内で負圧が生じるのを防ぎ、吹出口に搬送路上のワークが引き寄せられるのを防止できる。

本発明の実施形態に係るエアノズルを有するパーツフィーダの斜視図である。 図１のパーツフィーダの吹出口および搬送路を示す部分拡大斜視図である。 本発明のエアノズルを示す概略図である。 ブロックに形成されたエアノズルの流路を示す拡大斜視図である。 （ａ）は本体ブロックに形成された空気室の拡大断面図であり、（ｂ）は（ａ）の変形例を示す空気室の拡大断面図である。 変形例１の空気室およびネック部を示す拡大斜視図である。 変形例２の空気室を示す拡大斜視図である。 変形例３の空気室およびネック部を示す拡大斜視図である。 変形例４の空気室およびネック部を示す拡大斜視図である。 変形例５の空気室部を示す拡大斜視図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。

図１および図２に示すように、パーツフィーダ１は、搬送路２に沿って複数のワークＷを搬送するものであり、図示しない良否判別手段によりワークＷの姿勢等を判別して良否を判別する。本実施形態では、良否判断手段としてカメラを用いる。不良と判別されたワークＷは、エアノズル１０の吹出口３２から噴出される圧縮空気により、搬送路２に設定された所定の処理位置で搬送路２上から排除または搬送路２上で反転して姿勢矯正される。

図３に示すようにエアノズル１０は、気体である圧縮空気を供給する圧縮空気源（気体供給部）１１に一端側が接続された供給流路２０と、供給流路２０の途中に配置された弁である電磁弁１２と、供給流路２０の他端側に設けられた吹出口３２と、後述するブロック１４内に形成された空気室５５とを備えている。

電磁弁１２は通電されないとき供給流路２０を閉じるので、圧縮空気源１１の圧縮空気が吹出口３２から噴出されない。電磁弁１２が通電されることにより供給流路２０を開放し、圧縮空気源１１から供給された圧縮空気が吹出口３２からワークＷに向かって噴出される。

図４を併せて参照すると、ブロック１４は図中上方に配置された直方体形状の本体ブロック（本体部材）１５と、下方に配置された補助部材１７とからなる。この補助部材１７は、パーツフィーダ１に一体に設けられている。本体ブロック１５の下面１６と補助部材１７の上面１８とが向かい合って接合されることで、１つのブロック１４を構成している。以下、本体ブロック１５の下面１６と補助部材１７の上面１８をまとめて、ブロック１４の接合部と称する。

供給流路２０は、電磁弁１２より上流に配置された上流側流路２２と、電磁弁１２より下流に配置された基幹流路である下流側流路２１とから構成されている。上流側流路２２は、圧縮空気源１１と電磁弁１２を接続する。下流側流路２１は、電磁弁１２から吹出口３２まで延びている。下流側流路２１は、電磁弁１２とブロック１４（本体ブロック１５）を接続する外部流路２３と、吹出口３２に接続された吹出口側流路４３と、吹出口側流路４３と外部流路２３を接続する内部流路３０とを備えている。

内部流路３０は本体ブロック１５の内部に形成され、上流から下流に向かって順に配置された第１流路３５と第２流路４０を有する。第１流路３５は、本体ブロック１５の内部に横たわって形成された円柱形状の空間である。この第１流路３５は、内部流路３０の吹出口３２と反対側の端部に形成された流路入り口３１から本体ブロック１５の内側に向かって直線状に延び、本体ブロック１５の内部で終端している。第１流路３５が終端する近傍には、第２流路４０と接続する開口３６が形成されている。第１流路３５は、外部流路２３と第２流路４０を接続している。外部流路２３と第１流路３５とは、流路入り口３１に取り付けられた連結部材２５を介して接続されている。第１流路３５と第２流路４０とは、開口３６を介して接続されている。

第２流路４０は、本体ブロック１５の内部に形成され、上下方向に延びる円柱形状の空間である。この第２流路４０は、第１流路３５と吹出口側流路４３を接続している。具体的には図４中、第２流路４０の上端が第１流路３５の開口３６と接続し、第２流路４０の下端が、吹出口側流路４３の吹出口３２と反対側の端部に形成された開口４４と接続されている。吹出口側流路４３の開口４４は本体ブロック１５の下面１６に形成されているため、第２流路４０は第１流路３５の開口３６から延び、本体ブロック１５の下面１６に貫通している。

吹出口側流路４３はブロック１４の接合部に形成され、直線状に延びる平板状の空間である。具体的には、吹出口側流路４３は、本体ブロック１５の下面１６に形成された細長い溝４５と、この溝４５を被覆する補助部材１７の上面１８の平面部とから構成されている。本体ブロック１５単体を下方から見たとき、溝４５が露出している。また吹出口側流路４３の長さ方向略中央部かつ本体ブロック１５側には、空気室５５と連通する開口４６が形成されている。この吹出口側流路４３は、第２流路４０と、先端に吹出口３２が形成された吹出口側流路４３の一部である吹出し通路５０とを接続している。具体的には吹出口側流路４３は、開口４４を介して第２流路４０の下端と接続し、吹出口側流路４３の吹出口３２側に形成された開口４７を介して吹出し通路５０と接続されている。

吹出し通路５０はブロック１４の接合部に形成され、開口４７から吹出口３２まで延びる直方体形状の空間である。具体的には吹出し通路５０は、本体ブロック１５の下面１６に形成された細長い溝５１と、この溝５１を被覆する補助部材１７の上面１８の平面部とから構成されている。本体ブロック１５単体を下方から見たとき、溝５１が露出している。

空気室５５は、本体ブロック１５の内部に形成され、上下方向に延びる円柱形状の空間である。空気室５５は、供給流路２０において電磁弁１２から吹出口３２の間に形成された下流側流路２１に連通し、具体的には、空気室５５は吹出口側流路４３から分岐して設けられている。なお空気室５５は、電磁弁１２と吹出口３２との間で供給流路２０に連通する限り、吹出口側流路４３から分岐する構成に限定されない。空気室５５の下端は、吹出口側流路４３にネック部（接続部）５７を介して接続され、空気室５５の上端は、本体ブロック１５の内部で終端している。ネック部５７は、本体ブロック１５の内部に形成され、吹出口側流路４３と空気室５５との間を上下方向に延びる円柱形状の空間である。ネック部５７の断面は、空気室５５の断面よりも十分に小さい。ネック部５７の断面とは、ネック部５７の長さ方向（図４中、上下方向）と直交する方向の断面である。空気室５５の断面とは、空気室５５の長さ方向（図４中、上下方向）と直交する方向の断面である。ネック部５７の下端は吹出口側流路４３の開口４６に接続され、ネック部５７の上端は空気室５５の下端に接続されている。

空気室５５とネック部５７はヘルムホルツ共振器として機能し、この共振器内の気体の固有振動数は、供給流路２０の電磁弁１２より下流の下流側流路２１内の気体の固有振動数と同じ固有振動数を有する。下流側流路２１内の気体の固有振動数をｆ、空気室５５とネック部５７から構成されるヘルムホルツ共振器内の気体の固有振動数をｆ_Hとすると以下の式１が成立する。なお固有振動数ｆは、下流側流路２１の長さや、電磁弁１２の種類によって変動する。
ｆ＝ｆ_H （式１）

更に、空気室５５の体積をＶ，ネック部５７の断面積をＳ，ネック部５７の長さをＬ，音速をｃとすると、以下の式２が成立する。
ｆ_H＝（ｃ／２π）√（Ｓ／（ＶＬ）） （式２）

また空気室５５は、本体ブロック１５を掘り込み加工することで形成されている。このため、図５（ａ）に示すように本体ブロック１５の段部１５ａに蓋体５６ａを嵌合することで、空気室５５を形成している。本実施形態では蓋体５６ａの厚みがＬ１である。図５（ｂ）に示すように蓋体５６ｂの厚みをＬ２とすることで、空気室５５の体積Ｖすなわち固有振動数ｆ_Hを変化させることができる。したがって、供給流路２０の製造誤差、推定誤差などによる固有振動数ｆの変動に対し、所望の厚みを有する蓋体を選択するだけで固有振動数ｆ_Hを調整できる。

[本実施形態のエアノズルの特徴]
本実施形態のエアノズルには以下の特徴がある。

本実施形態のエアノズル１０では、空気室５５とネック部５７から構成されるヘルムホルツ共振器内の気体が、電磁弁１２より下流の下流側流路２１内の気体の固有振動数ｆと同じ固有振動数ｆ_Hを有する。したがって、電磁弁１２を開閉することにより生じる下流側流路２１の圧力振動が、下流側流路２１内の気体の固有振動数ｆと等しくなることによる共振を防止できる。これにより、共振に起因して下流側流路２１内で負圧が生じるのを防ぎ、吹出口４３に搬送路２上のワークＷが引き寄せられるのを防止できる。

本実施形態のエアノズル１０では、下流側流路２１と空気室５５とが、空気室５５の断面より小さい断面のネック部５７で接続されることにより、共振および共振に起因する負圧の発生を防止するための空気室５５の体積を小さくすることができる。

エアノズルでは、搬送路２上を搬送されるワークＷの大きさや処理内容に応じて吹出口４３から噴出される気体の噴出量を変える必要がある。気体の噴出量を変えるため、内部流路の形状が異なる複数の本体部材を用意する。このとき、内部流路の形状に応じて共振を防止する空気室を予め、それぞれの本体部材内に形成しておく。これにより、補助部材１７を交換することなく、ワークＷの大きさや処理内容に応じて本体部材を交換するだけで、共振を防止しつつワークＷへの噴出量を変えることができる。

次に、前記実施形態の空気室５５に係る変形例について説明する。前記実施形態では、空気室５５とネック部５７は本体ブロック１５の内部に形成されたがこれに限定されない。なお、以下において圧縮空気源１１、電磁弁１２および供給流路２２は前記実施形態と同様の構成を有する。その他、前記実施形態と同様の構成には、同じ符号を付してその説明を適宜省略する。

＜変形例１＞
図６に示すように、変形例１の空気室６０とネック部６１は補助部材１７の内部に形成されている。空気室６０は、補助部材１７の内部を上下方向に延びる円柱形状の空間である。空気室６０の上端は、吹出口側流路４３にネック部６１を介して接続され、空気室６０の下端は、補助部材１７の内部で終端している。ネック部６１は、補助部材１７の内部に形成され、吹出口側流路４３と空気室６０との間を上下方向に延びる円柱形状の空間である。ネック部６１の断面は、空気室６０の断面よりも十分に小さい。ネック部６１の断面とは、ネック部６１の長さ方向（図６中、上下方向）と直交する方向の断面である。空気室６０の断面とは、空気室６０の長さ方向（図６中、上下方向）と直交する方向の断面である。ネック部６１の上端は吹出口側流路４３の開口６２に接続され、ネック部６１の下端は空気室６０の上端に接続されている。開口６２は、吹出口側流路４３の長さ方向略中央部かつ補助部材１７側に形成されている。これにより、前記実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜変形例２＞
図７に示すように、変形例２の空気室６５は本体ブロック１５の内部に形成される一方、ネック部が形成されていない。空気室６５は、本体ブロック１５の内部を上下方向に延びる円柱形状の空間である。空気室６５の下端は、吹出口側流路４３に開口４６を介して直接、接続され、空気室６５の上端は、本体ブロック１５の内部で終端している。

空気室６５は、供給流路２０の電磁弁１２より下流の下流側流路２１内の気体の固有振動数と同じ固有振動数の気体を内部に有する。これにより空気室６５が、気柱共振器として機能する。下流側流路２１内の気体の固有振動数をｆ、空気室６５内の気体の固有振動数をｆ_Cとすると以下の式３が成立する。なお固有振動数ｆは、下流側流路２１の長さや、電磁弁１２の種類によって変動する。
ｆ＝ｆ_C （式３）

更に、空気室６５の長さ（上下方向の寸法）をＬ，音速をｃとすると、以下の式４が成立する。
ｆ_C＝ｃ／（４Ｌ） （式４）
これにより、供給流路２０の製造誤差、推定誤差などによる固有振動数ｆの変動に対し、空気室６５の長さを変えることで固有振動数ｆ_Cを調整できる。

＜変形例３＞
図８に示すように、変形例３の空気室６６とネック部６８はブロック１４の外側に設けられ、外部流路２３に連通されている。空気室６６は、ブロック１４の外側に設けられ、上下両端部が閉蓋された大径円筒部６７の内部に形成されている。大径円筒部６７の下端は、外部流路２３にネック部６８を介して接続されている。ネック部６８は、空気室６６と外部流路２３との間を上下方向に延びる小径円筒部６９の内部に形成されている。小径円筒部６９の断面は、大径円筒部６７の断面よりも十分に小さい。小径円筒部６９の断面とは、小径円筒部６９の長さ方向（図８中、上下方向）と直交する方向の断面である。大径円筒部６７の断面とは、大径円筒部６７の長さ方向（図８中、上下方向）と直交する方向の断面である。小径円筒部６９の上端は大径円筒部６７の下端に接続され、小径円筒部６９の下端は、外部流路２３に設けられた開口７０を介して外部流路２３に接続されている。この構成により前記実施形態と同様の効果を得ることができる。

＜変形例４＞
図９に示すように、変形例４では、変形例３の空気室６６とネック部６８に加え、本体ブロック１５に形成された前記実施形態の空気室５５とネック部５７を備えている。このとき、下流側流路２１の圧力振動に複数の周波数成分が含まれる場合には、それぞれの周波数成分に対応した固有振動数の気体を内部に有する空気室５５，６６とする。これにより、確実に共振を防止できる。

＜変形例５＞
図１０に示すように変形例５では、空気室７２が、偏平の円柱形状の空間から形成されている。これにより、空気室を種々の形状とすることができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

前記実施形態は、空気室を円柱形状の空間から形成したがこれに限定されない。空気室は、直方体形状又は多角柱形状の空間から形成されてもよい。

前記実施形態では、ブロック１４を本体ブロック１５と補助部材１７から構成したが、ブロックを一体に形成してもよい。

前記実施形態では本体ブロック１５と補助部材１７の接合によりエアノズル１０を形成したが、どのような形態のノズル（例えばニードル状）であってもよい。

１０ エアノズル
１１ 圧縮空気源（気体供給部）
１２ 電磁弁
１５ 本体ブロック（本体部材）
１７ 補助部材
２０ 供給流路
２１ 下流側流路（基幹流路）
２３ 外部流路
３０ 内部流路
３２ 吹出口
４３ 吹出口側流路
５５ 空気室
５７ ネック部（接続部）

Claims (4)

1. 気体を供給する気体供給部に一端側が接続された供給流路と、
   前記供給流路に配置された弁と、
   前記供給流路の他端側に設けられた吹出口と、
   前記供給流路において前記弁から前記吹出口の間に形成される基幹流路に連通するとともに、前記基幹流路内の気体の固有振動数と同じ固有振動数の気体を内部に有する空気室と、
   を備えたことを特徴とするエアノズル。
2. 前記基幹流路と前記空気室とは、前記空気室の断面より小さい断面の接続部で接続されたことを特徴とする請求項１に記載のエアノズル。
3. 面同士が接合して配置された本体部材と補助部材を備え、
   前記基幹流路は、
   前記本体部材と前記補助部材の接合部に形成され、前記吹出口に接続された吹出口側流路と、
   前記弁と前記本体部材を接続する外部流路と、
   前記本体部材の内部に形成され、前記吹出口側流路と前記外部流路を接続する内部流路と、
   を有し、
   前記空気室が前記本体部材に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のエアノズル。
4. ワークを搬送する搬送路と、
   請求項１から３のいずれか一項に記載のエアノズルと、
   を備え、
   前記吹出口が、前記搬送路に気体を吹出し可能に配置されたことを特徴とするパーツフィーダ。

Images