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技術 振込装置

出願人 シンフォニアテクノロジー株式会社
発明者 村岸恭次
出願日 2015年4月24日 (5年7ヶ月経過) 出願番号 2015-089835
公開日 2016年12月8日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2016-204135
状態 特許登録済
技術分野 振動コンベヤ
主要キーワード 可動台座 周期的加 正規方向 静止摩擦状態 中間台 動摩擦状態 剛体部分 たる板
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年12月8日)のものです。
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図面 (18)

課題

物品収納孔に適切に物品を移動させて効率良く振り込むことを可能にする、新たな構成の振込装置を提供する。

解決手段

物品収容部41が設けられた嵌め込みエリアA1において物品Wを物品収容穴41に嵌め込むために、嵌め込みエリアA1を有する振動台63と、この振動台63を上下方向および水平方向に加振する加振手段と、この加振手段を制御して振動台63に楕円振動を生成することにより嵌め込みエリアA1上で物品Wの水平方向への移動を制御する制御手段とを設けることとした。

概要

背景

この種の振込装置は、例えば自動組立機に各種物品を供給する手段等として使用されるもので、従来より特許文献1、2に示すものが知られている。

これら特許文献のものは、物品を収容するための多数の物品収納孔が形成された型枠パレット)と、この型枠に対し一端部と他端部の高低関係が交互に入れ替わるような揺動動作および振動を同時に与える駆動手段とを設け、この駆動手段で型枠上の物品を繰り返し移動させることで、物品を物品収納孔に振り込んで整列させるように構成されている。

概要

物品収納孔に適切に物品を移動させて効率良く振り込むことを可能にする、新たな構成の振込装置を提供する。 物品収容部41が設けられた嵌め込みエリアA1において物品Wを物品収容穴41に嵌め込むために、嵌め込みエリアA1を有する振動台63と、この振動台63を上下方向および水平方向に加振する加振手段と、この加振手段を制御して振動台63に楕円振動を生成することにより嵌め込みエリアA1上で物品Wの水平方向への移動を制御する制御手段とを設けることとした。

目的

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、物品収納孔のような物品収容部に適切に物品を移動させて効率良く振り込むことを可能にする、新たな構成の振込装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

物品収容部が設けられた嵌め込みエリアにおいて当該物品収容部に物品を嵌め込む振込装置であって、前記嵌め込みエリアを有する振動台と、この振動台を上下方向および水平方向に加振する加振手段と、この加振手段を制御して振動台に楕円振動を生成することにより嵌め込みエリア上で物品の水平方向への移動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする振込装置。

請求項2

前記加振手段による水平方向の加振は水平2方向に対して行い得るものであり、前記制御手段は加振手段を制御して振動台に3次元方向の楕円振動を生成し得るようにしている請求項1に記載の振込装置。

請求項3

前記嵌め込みエリアの隣接位置に、前記加振手段および制御手段を通じて物品の搬送面に対する物理的性状の違いにより当該物品を異なる方向に移動させて分別するための分別エリアを設けている請求項1又は2に記載の振込装置。

請求項4

前記嵌め込みエリアが型枠着脱可能に嵌め込んで構成されるものであり、当該嵌め込みエリアの隣接位置に、前記加振手段および制御手段を通じて嵌め込みエリアへの物品の送り込み又は嵌め込みエリアからの物品の撤収を行うための収容エリアを設けている請求項1〜3の何れかに記載の振込装置。

請求項5

前記嵌め込みエリア若しくは嵌め込みエリアに向かう位置に、物品が衝突した際に当該物品の姿勢矯正する姿勢矯正部を搬送面から突出させて設けている請求項1〜4の何れかに記載の振込装置。

技術分野

0001

本発明は、物品収容部を備えた振動台上で物品を移動させて当該物品を物品収容部に振り込む振込装置に関するものである。

背景技術

0002

この種の振込装置は、例えば自動組立機に各種物品を供給する手段等として使用されるもので、従来より特許文献1、2に示すものが知られている。

0003

これら特許文献のものは、物品を収容するための多数の物品収納孔が形成された型枠パレット)と、この型枠に対し一端部と他端部の高低関係が交互に入れ替わるような揺動動作および振動を同時に与える駆動手段とを設け、この駆動手段で型枠上の物品を繰り返し移動させることで、物品を物品収納孔に振り込んで整列させるように構成されている。

先行技術

0004

特開平11−171325号公報
特開2006−103833号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、このような構成のものは、物品を嵌める型枠を上下方向に振動あるいは一端と他端を交互に揺動させて確率的に物品を型枠に嵌め込むだけであるため、物品の移動方向を任意に制御することが難しく、型枠上に物品を効率良く移動させることができないという欠点がある。このため、全ての物品収納孔に物品を嵌め込むことが難しく、充填率が低下しがちであるという課題がある。

0006

さらに、物品の方向の整列や、補選別を行うことができない。このため、特に表裏の決まった方向で型枠に嵌め込む必要のある物品などの場合、装置への物品供給時に、予め物品の表裏などの方向を揃えて振込装置に供給する必要があり、また、物品投入時に表裏が反転し易いため、収まった物品に所定外の方向の物品が含まれる可能性が高くなるという課題もある。

0007

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、物品収納孔のような物品収容部に適切に物品を移動させて効率良く振り込むことを可能にする、新たな構成の振込装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

0009

すなわち、本発明の振込装置は、物品収容部が設けられた嵌め込みエリアにおいて当該物品収容部に物品を嵌め込むために、嵌め込みエリアを有する振動台と、この振動台を上下方向および水平方向に加振する加振手段と、この加振手段を制御して振動台に楕円振動を生成することにより嵌め込みエリア上で物品の水平方向への移動を制御する制御手段3とを設けたものである。

0010

このようにすれば、振動台上の物品を楕円振動に沿って自由に往復移動させることができるので、物品の嵌っていない物品収容部に集中的に物品を集めて繰り返し搬送させることができ、物品収容部に対する充填効率や充填率を有効に向上させることができる。

0011

充填効率や充填率をより有効に高めるためには、前記加振手段による水平方向の加振は水平2方向に対して行い得るものであり、前記制御手段は加振手段を制御して振動台に3次元方向の楕円振動を生成し得るものであることが望ましい。

0012

向性がある物品や選別を要する物品を簡易投入可能とするためには、前記嵌め込みエリアの隣接位置に、前記加振手段および制御手段を通じて物品の搬送面に対する物理的性状の違いにより当該物品を異なる方向に移動させて分別するための分別エリアを設けていることが好ましい。

0013

嵌め込みエリアが型枠を着脱可能に嵌め込んで構成されるものである場合には、嵌め込みエリアの隣接位置に、前記加振手段および制御手段を通じて嵌め込みエリアへの物品の送り込み又は嵌め込みエリアからの物品の撤収を行うための収容エリアを設けていることが好適である。

0014

物品が矩形状等である場合には、前記嵌め込みエリア若しくは嵌め込みエリアに向かう位置に、物品が衝突した際に当該物品の姿勢矯正する姿勢矯正部を搬送面から突出させて設けていることが更に好ましい。

発明の効果

0015

以上説明した本発明によれば、振動台上の物品を楕円振動に沿って自由に移動させることができるので、物品の嵌っていない物品収容部に集中的に物品を集めて繰り返し搬送させることができ、物品収容部に対する充填効率や充填率を従来に比べて格段に向上させることが可能な、優れた振込装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0016

本発明の一実施形態に係る振込装置の外観を示す斜視図。
同振込装置を構成する加振手段及び制御手段を示す一部省略した斜視図。
同振込装置を構成する型枠周辺の模式的な図。
同振込装置の搬送機能を説明する図。
同振込装置の分別機能を説明する図。
同振込装置における振込動作の様子を示す図。
同振込装置を構成する加振手段を一部破砕して示す斜視図。
図7の加振手段を更に分解した斜視図。
図8に対応した平面図。
図8に対応した正面図。
同加振手段の加振方向を示す概念図。
同加振手段における各方向への周期的加振力間の位相差と物品の搬送速度との関係を示す図。
同加振手段における各方向への周期的加振力間の位相差と物品の搬送速度と摩擦係数との関係を示す図。
同加振手段における水平方向への周期的加振力の振幅と物品の搬送速度との関係を示す図。
本発明の変形例を示す図。
本発明の他の変形例を示す図。
本発明のさらに他の変形例を示す図。

実施例

0017

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

0018

図1及び図2に、本発明の一実施形態に係る振込装置Aを示す。この振込装置Aは、型枠4が取り付けられる振動台63と、この振動台63を加振する加振手段2と、この加振手段2を制御する制御手段3とを備えている。

0019

加振手段2及び制御手段3の詳細は後述するが、概要について述べると加振手段2は、振動台63を弾性支持手段たる板バネ71、72、73によってX方向、Y方向、Z方向に振動可能に支持するとともに、板バネ71、72、73を加振源である圧電素子81、82、83によって厚み方向に駆動可能としたものであり、制御手段3はX方向、Y方向、Z方向に同一周波数でそれぞれ振幅、位相差を変えて各圧電素子81、82、83に振動を与える制御を行い得るように構成されている。そして、図3に示すように、X−Z平面内での楕円振動V1、Y−Z平面内での楕円振動V2を生成し、これらを合成した振動で振動台63を加振し得るようにしている。また、制御手段3を構成する振動切替部32は、搬送方向設定部33から入力される指令に基づいて、XY平面上で物品Wの移動方向および移動速度を任意に切り替え可能としている。図4はこのような自由搬送機能を例示するもので、図4(a)はX方向に沿って正逆方向に物品Wを搬送している様子を示し、図4(b)はY方向に沿って正逆方向に物品Wを搬送している様子を示し、図4(c)はX方向成分とY方向成分を刻々変化させて自由な方向に物品Wを搬送している様子を示す。

0020

このような振動台63に対して、本実施形態は型枠4を嵌め込み、振動台63を振動させることによって、振動台63上の物品Wを型枠4の物品収容部たる物品収容穴41に効率よく嵌め込むことができるようにしている。

0021

具体的に説明すると、振動台63には図1及び図3等に示すように、略矩形で均一な深さの凹部63bが設けてあり、型枠4はこの凹部63bに嵌り合う平面形状及び厚みを有したもので、嵌め合わせた状態で型枠4の上面4aと振動台63の上面63aとが面一となる関係に設定されている。本実施形態において、型枠4が嵌め込まれたエリア又はこれを含む周辺近傍までのエリアを嵌め込みエリアA1と称する。

0022

型枠4には、振込対象である物品Wの平面形状および厚みに対応した物品収容穴41が縦横に配列した状態で多数設けてある。この実施形態の物品Wは薄肉円板形状であり、物品収容穴41もこの薄円板形状に略対応し、抵抗なく物品Wが嵌り込むように若干系に余裕をもたせて円板形状の空洞に形成してある。

0023

また、振動台63の隣接位置には、型枠4が設けられていない分別エリアA2が設けてある。この分別エリアA2は、嵌め込みエリアA1と同じ加振手段2および制御手段3によって加振されるもの、さらに言えば嵌め込みエリアA1と一体となって振動するもので、物品Wの摩擦係数の違いにより当該物品Wを分別するためのものである。より具体的には、物品Wの表裏で振動台63に対する摩擦係数が異なる場合、振動切替部32に入力する指令に係る振幅と位相差を搬送方向設定部33で適宜に設定すれば、正規の姿勢の物品W(T)と表裏反転した物品W(B)とを正逆方向に搬送することが可能とされる。例えば、図5(a)に示すように正規の姿勢の物品W(T)と表裏反転した物品W(B)とが混在する状態から、同図(b)に示すように正規の姿勢の物品W(T)を嵌め込みエリアA1に向かって移動させ、反転した物品W(B)を分別エリアA2に向かって移動させるような搬送力を付与することができる。このような分別機能についても後述する。

0024

なお、振動台63の周囲は4辺に設けた突条63aによって囲まれている。この実施形態の突条63aは、物品Wの振動台63からの離脱防止を主眼としたものである。

0025

図6は、型枠4の物品収容穴41に物品Wが嵌め込まれる様子を示している。嵌め込みエリアA1に移動した物品Wのうち、空の物品収容穴41に到来した物品Wは物品収容穴41に順次落ち込んで嵌り込み、物品収容穴41に嵌め込まれた物品Wは上面が型枠4の上面4aと面一となって新たな搬送面を形成するため、次に到来する物品Wは嵌め込まれている物品Wの上を通過して空いている物品収容穴41に向かうことができる。このような動作をX方向、Y方向、X−Y方向に繰り返し行うことによって、型枠4への物品Wの充填が完了する。

0026

以下、加振手段2及び制御手段3について具体的に説明する。

0027

図1の状態では、加振手段2はベース40の上に設置されるカバー42によって正面、背面および側面の四面が覆われている。

0028

図7に、上記の加振手段2より振動台63を取り外した状態を示す。加振手段2はその内部でX、Y、Zの3軸方向に対して弾性的に支持された直方体状のブロックとしての可動台座61を有しており、当該可動台座61に4個の皿ネジ62a〜62aを用いて矩形プレート状の可動板62が連結されている。そして、可動板62の上面に上述した振動台63が着脱可能に設けられている。図では、可動板62と振動台63とは四隅近傍に設けられた被止着部62b〜62bと止着具63b〜63bを用いて固定されている。

0029

上記のカバー42、可動板62および振動台63を取り外した状態を図8に示す。以下、この図を用いて、本実施形態に係る加振手段2の構成をさらに詳細に説明する。

0030

この加振手段2はベース40に対して、可動台座61をX、Y、Zの3方向に弾性支持するように構成されており、剛体部分としてのベース40、第1中間台51、51、第2中間台52および可動台座61を順次接続するようにして、第1の板状バネ部材71、71、第2の板状バネ部材72、72および第3の板状バネ部材73、73を設けている。各板状バネ部材71〜73は、各々板厚方向がX、Y、Z方向になるように配置されているために、当該方向に対して弾性変形を行い易くなっている。

0031

さらに、可動台座61をX、Y、Zの3方向に振動させるための加振源としての第1〜第3圧電素子81〜83を備えている。

0032

ベース40上、四隅よりやや中心寄りの位置の四箇所には、矩形状に配置されるようにして取付ブロック41が設けられている。取付ブロック41は、各々L字型の断面を有しており、Y方向に対をなして隣接する取付ブロック41、41間に第1の板状バネ部材71、71が設けられている。この第1の板状バネ部材71、71の板厚方向はX方向である。

0033

そして、第1の板状バネ部材71、71の長手方向中心付近取付部71c〜71cを介して第1中間台51、51が取り付けられている。第1中間台51はそれぞれY方向に延在する直方体形状に形成されている。

0034

そして、XZ面内において第1中間台51、51の間に第2の板状バネ部材72、72が取り付けられている。第2の板状バネ部材72、72は、板厚方向はY方向である。この第2の板状バネ部材72、72の長手方向中心付近には取付部72c〜72cを介して、第2中間台52が取り付けられている。

0035

第2中間台52は、図9の平面図に示すように、矩形の枠体として構成されており、X、Y、Z方向に直交する6面を有する直方体のブロックを4個組み合わせることによって形成されている。

0036

取付部72c〜72cは、図10に示す長孔に沿って取付位置が変更可能とされ、第2の板状バネ部材72、72のバネとしての有効長を変えることができるようになっている。同様に、上述した、第1の板状バネ部材71、71を第1中間台51、51に取り付けるための取付部71c〜71cも、長孔に沿って第1の板状バネ部材71、71のバネとしての有効長も変えることができるようになっている。

0037

上記のように、第1の板状バネ部材71、71、および第2の板状バネ部材72、72はそれぞれ、有効長を変化することによって、バネ定数を変化させるとともに、固有振動数もまた変化させることができる。

0038

図8に戻って、矩形の枠体をなす第2中間台52の上面と下面にはそれぞれ、2個ずつ計4個の第3の板状バネ部材73〜73がX方向に沿って設けられている。第3の板状バネ部材73〜73の両端部は、取付部73c〜73cを介して固定されている。

0039

また、上下2対の第3の板状バネ部材73、73にはバネ間ブロック73eが取り付けられており、このバネ間ブロック73eの上方には、第2中間台52の上面に接続される第3の板状バネ部材73、73を挟んだ状態で、上述した可動台座61が取り付けられている。

0040

上記のように、本実施形態の加振手段2では、ベース40に対して第1中間台51、51が第1の板状バネ部材71、71を用いてX方向に弾性的に支持され、第1中間台51、51に対して第2中間台52が第2の板状バネ部材72を用いてY方向に弾性的に支持され、第2中間台52に対して可動台座61が第3の板状バネ部材73を用いてZ方向に弾性的に支持される構成とされている。これにより、可動台座61はベース40に対してX、Y、Zの各方向に弾性的に支持されるようになっている。

0041

各板状バネ部材71〜73は、それぞれ板厚方向となるX、Y、Z方向に弾性を有するとともに、これと直交する幅方向長手方向には十分な剛性を有する。そのため、各方向への支持は独立しているものと考えることができる。

0042

さらに、本実施形態の加振手段では、X、Y、Z方向に独立した加振源として第1〜第3の圧電素子81〜83を有している。

0043

まず、X方向への加振源は、2個の第1の板状バネ部材71、71の表面にそれぞれ2個ずつ貼設された合計4個の第1圧電素子81〜81から構成される。この第1圧電素子81〜81は、電圧印加されることによって、Y方向に伸びまたは縮みを生じ、第1の板状バネ部材71、71に曲げを生じさせることによってX方向の変位を生じさせることが可能とされている。

0044

このようにすることで、図9想像線で示すように、X方向に離間させた第1の板状バネ部材71、71の間隔を保ったまま同じように変形させることができ、第1中間台51、51を、水平状態を保ったままX方向にのみ変位させることができる。

0045

次に、図8に戻って、Y方向への加振源は、2個の第2の板状バネ部材72、72の表面にそれぞれ2個ずつ貼設された合計4個の第2圧電素子82〜82から構成される。このようにすることで、図9に想像線で示すように、Y方向に離間させた第2の板状バネ部材72、72の間隔を保ったまま同じように変形させることができ、第2中間台52を、水平状態を保ったままY方向にのみ変位させることができる。

0046

さらに、図8に戻って、Z方向への加振源は、上下に2個ずつ設けられている板状バネ部材73〜73のうち上側の2個の板状バネ部材73、73の表面にそれぞれ2個ずつ貼設された合計4個の第3圧電素子83〜83から構成される。このようにすることで、図10に想像線で示すように、Z方向に離間させた第3の板状バネ部材73、73の間隔を保ったまま同じように変形させることができ、可動台座61を水平状態を保ったままZ方向にのみ変位させることができる。

0047

上記のように、X、Y、Zの各方向に変位を与えることのできる電圧を各々正弦波状に変化させることによって、可動台座61ひいては振動台63に対して各方向に周期的な加振力を付与することができる。

0048

上記のようにして構成した加振手段2に対して図2に示す制御手段3は、第1圧電素子81、第2圧電素子82および第3圧電素子83に各々正弦波状の制御電圧を付与することによって、X、Y、Zの各方向の振動を発生させるための周期的加振力を生じさせる。

0049

そのため、制御手段3は、正弦電圧を生じさせる発振機34を備えており、この正弦電圧をアンプ35により増幅した上で、各圧電素子81、82、83に出力する。さらに、上記制御手段3はX、Y、Zの各方向の制御電圧を詳細に調整するための振動制御部31を有している。なお、発振機34により生じさせる振動の周波数は、X、Y、Z方向のいずれかの振動系と共振する周波数とすることで、振動を増幅して省電力化を図るようにしてある。なお、全ての方向の振動系の振動が干渉することを避けるためには、各方向の固有振動数を離してもよい。この時、各方向の固有振動数は例えば−10%〜+10%程度離すようにする。

0050

なお、本実施形態においては、上述したように第1の板状バネ部材71、71および第2の板状バネ部材72、72の有効長を、バネ座71c〜71c、72c〜72cによって各々変更することが可能である。そのため、Z方向の固有振動数を基準として、X方向およびY方向の固有振動数をそれぞれ適切な値になるように変更調整することが可能である。

0051

振動制御部31は大きくは、X、Y、Zの各方向の制御電圧の振幅を調整する振幅調整回路31aと、それぞれの位相差を調整するための位相調整回路31bとからなる。本実施形態では、X、Y、Zの各制御電圧にそれぞれ対応した振幅調整回路31aを有するとともに、Z方向の制御電圧の位相を基準として、これと所定の位相差となるように制御電圧の位相を調整する位相調整回路31bをX、Yの制御電圧についてそれぞれ設けるように構成している。

0052

そして、制御手段3は、搬送する物品Wに応じた搬送方向および搬送速度を設定するための搬送方向設定部33と、設定した搬送方向と搬送速度に応じて各振幅調整回路31aおよび各位相調整回路31bに具体的な制御値を変更するための命令を出す振動切替部32とを有している。

0053

そして、搬送方向設定部33は、ジョイスティックのような操作部によって搬送対象である物品Wの搬送方向と搬送速度の設定値を入力するか、或いは予め搬送方向と搬送速度について記述さればプログラムに従って搬送方向と搬送速度をシーケンシャルに設定するか、更にはカメラ等と連動して搬送方向と搬送速度を設定するか、何れにせよ設定した搬送方向と搬送速度に合わせて振動形態を切り替えるように振動切替部32に対して命令を与える。

0054

さらに、振動切替部32では搬送方向や搬送速度が命令された目標値となるように、各振幅調整回路31aおよび各位相調整回路31bのそれぞれの具体的な制御値を決定して当該制御値に切り替えるよう命令を出力する。

0055

上記のように構成した物品搬送装置1は、具体的には次のように動作し、振動台63に載せた物品Wの搬送や分別などを行う。

0056

ここで、図11の模式図に示すように簡略化して、振動台63がベース40に対してX、Y、Zの各方向に弾性体74、75、76により弾性的に支持するとともに、各方向の加振源84、85、86を設けている場合を想定する。このように構成することで、X、Y、Zの三方向に設けた加振源84、85、86によって振動台63を三方向に動作させることが可能とされている。図11の模式図における弾性体74〜76は、第1〜第3の板状バネ部材71〜73(図8参照)に相当するとともに、加振源84〜86はそれぞれ第1〜第3圧電素子81〜83(図8参照)に相当する。

0057

図10に示すモデルの振動台63に対して、Z方向にZ=Z0×sinωtで表される周期的な振動変位を与える。ここで、Z0はZ方向の振幅を、ωは角周波数を、tは時間を示す。さらに、X、Y方向にもそれぞれZ方向と同一周波数の振動を、X=X0×sin(ωt+φx)、Y=Y0×sin(ωt+φy)の式のように与えることとする。ここで、X0、Y0はそれぞれX方向、Yの振幅を、φx、φyはそれぞれX方向、Z方向の振動のZ方向の振動に対する位相差を示す。

0058

このように、X、Y、Zの各方向に正弦波状の周期的な振動変位を加えることにより、振動台63にはこれらが合成された三次元的な振動を生じさせることができる。例えば、図11に示すように、Z方向の振動成分に対してφx、φyの位相差を持たせてX、Y方向の振動を生じさせたとき、二次元的にはXZ平面上で右側を上にした楕円軌道を有する振動が生じ、YZ平面上で右側を下にした楕円軌道を有する振動が生じる。そして、さらにこの2つを合成することで、図中右下に示すように三次元空間上での楕円軌道が生じる。

0059

そして、各方向の振動変位の振幅および位相を変えることにより、XZ平面、YZ平面内の二次元の楕円軌道の大きさや向きを変更することができ、対応して三次元空間上の楕円軌道の大きさや向きを自由に変更することができる。なお、このように各方向への周期的な振動変位を付与するために、制御上は各方向への周期的加振力を付与することで対応を行っている。

0060

以上のように、振動台63が楕円軌道を描きつつ振動することによって、振動台63の上に載せられた物品Wは移動を行う。そして、この移動のうちX方向への移動速度成分は上記XZ平面内の楕円軌道によって制御でき、Y方向への移動速度成分は上記YZ平面内の楕円軌道によって制御できる。すなわち、Z方向への振動成分を基準としてX方向、Y方向のそれぞれの振動の振幅と位相差を変化させることで、X、Y方向への移動速度成分を変化させ、任意の方向に搬送させることが可能となる。

0061

具体的には移動速度の変更は次のようにして行う。

0062

図11を参照しつつ図12を用いて説明すると、位相差φx(φy)によって物品Wの移動速度Vx(Yy)は正弦波に類似したカーブを描くように変化する。そのため、Z方向の振動成分に対するX方向の振動成分の位相差を図11におけるφ12に設定したときにはXが正となる方向に物品Wは搬送されていく。また、位相差をφ14に設定したときには、Xが負となる方向に物品Wは搬送されていく。これらに対して、位相差をφ11、φ13と設定したときには、移動速度Vxは0になって、物品WはX方向に静止した状態となる。さらに、φ11〜φ13の間またはφ13〜π(-π)〜φ11の間で位相差を変化させることによって、それぞれ正の方向、負の方向に対する速度を増減させることができる。こうした関係は、X方向だけでなくY方向にも成り立ち、同様にZ方向の振動成分に対する位相差を設定することで移動方向と移動速度を変化させることができる。

0063

このように、X、Y各方向の振動成分の振幅X0、Y0と、Z方向振動成分に対する位相差φx、φyとを変化させることによって、X、Y方向への移動速度Vx、Vyを変化さることができる。

0064

さらに、図11を参照しつつ説明すると、図12で示した位相差と物品Wの移動速度Vx(Yy)との関係を示すカーブは、物品Wと振動台63との摩擦係数によって変化し、図13に示す関係となる。すなわち、2種類の物品W11、W12と振動台63との間の摩擦係数をそれぞれμ11、μ12としてμ11<μ12の関係があるとき、W12の時の移動速度のグラフは、W11の時の移動速度のカーブを位相差が正となる方向にずらした形状になる。そのため、楕円振動を行う振動台63の上に同時に摩擦係数の異なる物品Wを置いた場合には、移動速度及び移動方向が異なることになる。

0065

具体的には、図13に示す位相差φ11に設定している場合にはW11は移動することなく、W12が負の方向に移動することになる。また、位相差をφ11からφ12の間に設定した場合には、W11を正の方向に、W12を負の方向に移動させることができる。そして、φ12に設定すると、W12を移動させずに、W11のみを正の方向に移動させることができる。また、φ12からφ14の間に設定すると、W11、W12ともに正の方向に移動させることができるが、φ13を境にW11とW12の速度の大小を入れ替えることができる。さらに、φ12からφ14の範囲で位相差を細かく変更すれば、W11とW12の速度比も変更することができる。

0066

そして、位相差をφ14とすれば、W11を移動させずに、W12のみを正方向に移動させることができる。さらに、位相差をφ14からφ15の間に設定すれば、W12を正方向に、W11を負の方向に移動させることができる。位相差をφ15と設定すれば、W12を移動させずにW11のみを負の方向に移動させることができる。そして、位相差をφ15からπの範囲にしたときは、W11とW12の双方とも負の方向に移動させることができ、この範囲で位相差を変えることで両者の移動速度の比を変更することもできる。

0067

さらに、図11を参照しつつ図14を用いて説明すると、位相差φx(φy)と物品Wの移動速度Vx(Yy)との関係は、振幅X0(Y0)を変えることによっても変化する。すなわち、位相差φx(φy)に対する物品Wの移動速度Vx(Yy)である正弦波類似のカーブは、概ね振動変位の振幅X0(Y0)に比例して変化する。このことから、物品Wの移動速度Vx(Yy)を2倍にしたい場合には、概ねX(Y)方向の振動変位の振幅を2倍にすればよい。そのためには、それに応じた加振力を与えるべく、制御電圧の振幅を変化させればよい。

0068

このようにして、摩擦係数の異なる2種の物品WをX(Y)方向に搬送する場合においては、Z方向の振動に対するX(Y)方向の振動の位相差φx(φy)を変更することで、2種の物品Wのうちどちらかのみを移動させることや、移動方向を変えつつ速度比を変えることが可能となり、さらにX(Y)方向の振動の振幅を変えることで、移動速度の絶対値を制御することができる。これらを組み合わせることで、片方の速度を維持したままで、他方の速度を変更することや搬送の向きを変更することも可能となる。

0069

以上のような、一方向への搬送速度および向きの制御を、二方向に展開することで、XY平面内で自由に移動させることが可能となる。すなわち、水平方向の振動をX、Yの2方向にして、Z方向の振動とそれぞれ組み合わせることで、XZ平面内の楕円振動、YZ平面内の楕円振動をそれぞれ作り出し、これらを合成した三次元的な楕円振動を発生させ、この楕円振動の向きや大きさを三次元的に切り替えることで、より詳細に物品Wの移動方向や移動速度を制御できる。そして、Z方向の制御電圧によって生じる周期的加振力を基準として、X方向、Y方向の制御電圧によって生じる周期的加振力の振幅や位相をそれぞれ変更することによって、XZ平面内の楕円振動成分とYZ平面内の楕円振動成分をそれぞれ変更すれば、上述の図11〜13の関係に従ってそれぞれX方向、Y方向の移動速度成分を物品Wに与えることが可能となる。

0070

すなわち、これらを適宜活用すれば、図4に示すような自由搬送機能や、図5に示すような分別機能を自在に実現することができる。

0071

以上のように、本実施形態の振込装置は、物品収容穴41が設けられた嵌め込みエリアA1において物品Wを物品収容穴41に嵌め込むために、嵌め込みエリアA1を有する振動台63と、この振動台63を上下方向および水平方向に加振する加振手段2と、この加振手段2を制御して振動台63に楕円振動を生成することにより嵌め込みエリアA1上で物品Wの水平方向への移動を制御する制御手段3とを設けたものである。

0072

このようにすれば、振動台63上の物品Wを楕円振動に沿って自由に往復移動させることができるので、物品Wの嵌っていない物品収容穴41に集中的に物品Wを集めて繰り返し搬送させることができ、投入する物品Wが比較的少量であっても物品収容穴41に対する充填効率や充填率を有効に向上させることができる。

0073

特に、この実施形態の振込装置Aは、加振手段2による水平方向の加振を水平2方向に対して行い得るものであり、制御手段3は加振手段2を制御して振動台63に3次元方向の楕円振動を生成し得るようにしているので、振動台63上の物品Wを水平面内で自在に移動させることができ、充填効率や充填率をより有効に向上させることができる。すなわち、揺動と振動を同時に与えて物品を搬送する従来構成の場合、物品の移動方向が一定方向に沿った往復動作に限られるので、それと直交する方向の端部付近に位置する物品収納孔に物品が供給されにくいといった課題があるが、本実施形態によれば水平面内で物品をXY方向に自在に移動させることができるので、空の物品収容穴41に対して物品Wを効果的に集中させることが可能となる。

0074

しかも、制御手段3を通じて、嵌め込みエリアA1に存する物品の移動速度をも制御可能としているので、物品Wを物品収容穴41に嵌り易く且つ嵌った後に飛び出しにくい低速度で移動させることができ、充填効率や充填率を更に有効に向上させることができる。すなわち、揺動と振動を同時に与えて物品を搬送する従来構成の場合、駆動初期の物品の動き始めに静止摩擦状態から動摩擦状態に切り替わった瞬間に一挙に物品が移動する。このため、物品収納孔に収まるうえで適した速度に調整することが難しいという課題がある。振動を加えることで物品が静止摩擦状態から動摩擦状態に切り替わるとはいえ、重力の影響を受ければ物品は揺動後に次第に加速されるうえに、物品収容穴の位置は点在していることから、何れの物品収納孔に対しても適切な速度で物品を供給する調整は実質的に困難である。これに対して、本実施形態は、重力の影響を受けずに物品Wに対して速度制御を適切に行うことができるため、充填効率や充填率を効果的に高めることができる。

0075

また、本実施形態では、嵌め込みエリアA1の隣接位置に、加振手段2および制御手段3を通じて物品Wの振動台に対する表裏の摩擦係数の違いを利用した表裏判別により物品Wを異なる方向に搬送して分別するための分別エリアA2を設けているので、物品Wの表裏方向の整列や、補選別を行うことができる。このため、本実施形態のように表裏の決まった方向で物品収容穴41に嵌め込む必要のある物品Wの場合、装置への物品供給時に、予め物品Wの表裏など方向を揃えて振込装置に供給する必要がなく、表裏が混在した物品Wを投入しても、あるいは投入後に表裏が反転しても、所望の向きの物品すなわち正規の姿勢の物品W(T)だけを嵌め込みエリアA1の方向に搬送することができる。その結果、投入後の整列や選別を可能にして、装置の簡易化、充填状態の適正化を図ることが可能となる。

0076

さらに、嵌め込みエリアA1が型枠4を着脱可能に嵌め込んで構成されるものであり、嵌め込みエリアA1の隣接位置の分別エリアA2は、加振手段2および制御手段3を通じて嵌め込みエリアA1への物品の送り込み又は嵌め込みエリアA1からの物品Wの撤収を行うための収容エリアとしての機能も有するため、型枠4の着脱に伴って物品Wの一時的退避、その後の送り込みを適切に行うことができる。

0077

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態に限定されるものではない。

0078

例えば、上記実施形態では振り込みを要する物品が薄肉円板状のものであったが、物品の形態に応じ、種々に型枠の物品収容穴の形状を変えて実施することができる。図15はその一例として矩形状の物品Wを扱う場合を示し、嵌め込みエリアA1に嵌め込まれる型枠4はこれに対応した物品収容部たる矩形状の物品収容穴41を有し、隣接位置に設けた収容エリアを兼ねる分別エリアA2から物品を供給し得るものである。

0079

このような矩形状の物品Wの場合、物品収容穴41に対して当該物品Wが水平面内で回転した姿勢にあるときは物品収容穴41の上に到来しても嵌め込まれない。このような場合は、嵌め込みエリアA1の一部(例えば外縁)に、物品が衝突した際に物品の姿勢を矯正する姿勢矯正部(図では突条63aなど)を振動台63から突出させて設けておくことが有効である。このようにすれば、物品Wを図4(b)に示す方向に沿って一旦姿勢強制部(突条63a)に衝突させる動作を行えば、物品Wが物品強制部(63a)に倣ってその長辺が物品収容穴41の長辺と平行な姿勢に矯正されるので、その後に再度物品収容穴41の方向へ物品を移動させれば物品収容穴41に嵌め込む確率を高めることができる。

0080

また、図16に示すように、分別エリアA2の隣接位置に、表裏選別で除外した部品貯留しておく収容エリアA3を別途に設けてもよい。

0081

収容エリアA3に搬送路Bから物品Wが供給される構成のものでは、正規方向の物品Wを型枠4に振込・取り出した後、収容エリアA3に一時貯留した正規方向と反対向きの部品Wを搬送路Bに戻して搬送路B上で大振幅の上下方向振動を加え、物品Wの姿勢を表裏反転させて再度分別エリアA2に投入してもよい。

0082

さらに収容エリアA3は、分別エリアA2の端部に向かってのぼり傾斜の斜面Sを持つ凹型の形状としてもよい。このようにすると、収容エリアA3に貯留された物品Wは小振幅時には斜面Sを登ることができず、分別で排除された物品Wは分別エリアA2、嵌め込みエリアA1に移動することができない。一方、大振幅時には、収容エリアA3に貯留された物品Wは斜面Sの登が可能となり、分別エリアA2に再度投入することができる。

0083

勿論、表裏が同じ条件の物品の場合、分別エリアは不必要であるため、嵌め込みエリアのみ、或いは嵌め込みエリアと収容エリアだけで振込装置を構成することもできる。

0084

嵌め込みエリアだけで構成する場合も、図16のように外部から物品を導入する搬送路を接続しても勿論構わない。

0085

また、物品を物品収容部の数より遥かに大量に投入する場合等には、楕円振動は2次元方向の振動(図3における楕円振動V1)だけでもある程度有効な充填効率および充填率が期待できるため、楕円振動V2を形成するための加振手段2や制御手段3(図2参照)の要素部分を省略して簡素化することも可能である。

0086

さらに、物品収容部を貫通孔とし、その下にトラフを設けるなどすれば、本装置を粒の大きさによって物品を分ける(ふるい)装置としても利用することが可能である。

0087

さらにまた、振動台上において、図17に示すように物品Wを物品収容穴41に向かわせつつ姿勢矯正する位置に姿勢矯正部たるガイド163aを設け、このガイド163aに沿って物品Wが型枠4の物品収容穴41に投入されるように構成することも有効である。

0088

その他、加振源として圧電素子ではなく電磁フィーダを用いるなど、各部の具体的な構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

0089

2…加振手段
3…制御手段
41…物品収容部(物品収容穴)
63…振動台
A…振込装置
A1…嵌め込みエリア
A2…分別エリア(収容エリア)
W…物品

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