(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に振動を受けることで、トレイ内に投入された部品の整列化を行う部品トレイにおいて、
トレイ内底面に設けられ、対向して凹部を構成する少なくとも一組以上の傾斜面と、
前記凹部の溝の少なくとも一端に設けられた穴とを備え、
トレイ内底面の溝方向の内寸と前記部品の全長との差により、前記溝方向に沿って整列した前記部品の端部と前記一端側のトレイ内壁面との間に、少なくとも前記部品の径または前記部品の幅の長さを有する隙間が形成され、
前記隙間に挟まった前記部品が、前記溝方向に垂直な方向に加えられる前記振動を受けて前記傾斜面を下り、前記穴より外部に排出されることを特徴とする部品トレイ。
【請求項２】
前記傾斜面は、前記溝方向にも傾斜を有し、
前記穴は、前記溝の一端に設けられた
ことを特徴とする請求項１記載の部品トレイ。
【請求項３】
自身が前記溝方向に傾斜するように配置され、
前記穴は、前記溝の一端に設けられた
ことを特徴とする請求項１記載の部品トレイ。
【請求項４】
前記凹部は少なくとも底部分がＶ字型である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の部品トレイ。
【請求項５】
前記凹部はＷ字型である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の部品トレイ。
【請求項６】
前記穴の前記溝方向に垂直な方向における寸法は、一方の前記傾斜面を延長した仮想面と他方の前記傾斜面側の前記穴の下端部との前記仮想面における法線距離が、前記部品の径または幅より大きく設定された
ことを特徴とする請求項４または請求項５記載の部品トレイ。
【請求項７】
前記凹部はＵ字型である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の部品トレイ。
【請求項８】
前記穴の前記溝方向に垂直な方向における寸法は、対向する前記各傾斜面の傾斜角度が最大となる位置間の幅より大きく設定された
ことを特徴とする請求項７記載の部品トレイ。
【請求項９】
前記穴の前記溝方向における寸法は、前記トレイ内底面の溝方向における内寸と前記部品の全長との差より大きく設定された
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の部品トレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水平方向に振動を受けることで、トレイ内に投入された部品の整列化を行う部品トレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生産設備において部品を揃えて製造機械に渡す部品トレイは、従来から重要な製造要素技術として研究されており、数多くの実用化が図られている。例えば、図１１（ａ）に示す部品トレイ１００では、トレイ内底面をＶ字型とする傾斜面１０１が設けられている。そして、図１１（ｂ）に示すように、トレイ内に非整列に部品（細長部品）２が投入された後、振動装置を用いて、部品トレイ１００を水平方向（通常、トレイ内底面の溝方向に垂直な方向）に往復運動させる。これにより、図１１（ｃ）に示すように、当該部品２を溝方向に沿って整列させることができる。
【０００３】
この部品２の整列化は、図１２に示すように、往復運動している部品トレイ１００の傾斜面１０１が、部品２に対して、溝方向に向くようにモーメントを与えることによるものである。
しかしながら、トレイ内の全ての部品２を整列化させることは難しく、図１３（ｂ）に示すように、一部の部品２が、整列が完了した部品２（整列部品２ａ）の端部とトレイ内壁面との隙間部分に挟まり、整列できなくなる場合がある。以下、このような非整列部品２ｂの発生原因について、より詳細に示す。
【０００４】
部品トレイ１００を往復運動させると、部品トレイ１００とトレイ内の部品２には加減速が加わることになるが、トレイ内の部品２は慣性により部品トレイ１００とは異なる運動となる。その結果、図１２（ａ）に示すように、部品２の端部において、部品トレイ１００の傾斜面１０１から力が加えられることになる。また、部品２には、それ以外にも重力などの力が加わることになる。
ここで、これらの合力ベクトルをＦとし、合力ベクトルＦのＸＹＺ方向成分を（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）とする。また、図１２に示すように、部品トレイ１００の水平面内（ＸＹ面内）において、溝方向（Ｙ軸）と部品とのなす角度をΦとし、部品２に加えられるモーメントをＭとする。また、部品２の全長をｌとする。
【０００５】
この場合、摩擦力を無視すると、合力ベクトルＦの各成分のうち、Ｆｙ方向の成分は存在しないため、Ｆｙ＝０となり、また、ＦｚはモーメントＭに寄与しない。したがって、モーメントＭは、Ｍ＝Ｆｘ・ｃｏｓΦ・ｌで表すことができる。
この場合、図１２（ｂ）に示すように、Φ≒９０°付近では、Ｍ≒０となる。つまり、部品２が溝方向に略垂直な方向を向いている場合には、整列化のためのモーメントＭが小さくなる。
【０００６】
すなわち、図１３（ａ）に示すように、トレイ内に投入された直後の部品２は非整列であるため、この状態で部品トレイ１００を往復運動させた場合、大きなモーメントＭが加えられる部品２と、小さなモーメントＭが加えられる部品２とが混在することになる。その結果、Φ≒０付近の部品２はすぐに整列が完了し、Φ≒９０°付近の部品２は整列までに時間を要するため、図１３（ｂ）に示すような状態（多くの部品２は整列が完了しているが、一部の部品２がまだ完了していない状態）となることが想定される。そして、符号Ａ部分（整列部品２ａの端部とトレイ内壁面との間）に、整列がまだ完了していない部品２が挟まってしまう場合がある。
この符号Ａ部分に挟まった非整列部品２ｂは、図１３（ｃ）に示すように、モーメントＭにより溝方向に整列しようとしても、重なった整列部品２ａからの抗力Ｎｐや、トレイ内壁面からの抗力Ｎｗによって整列が妨げられてしまう。したがって、全ての部品２を整列化することは難しく、非整列部品２ｂが残ってしまう。この場合、非整列部品２ｂを手作業やロボット等を用いて取り除く必要があり、煩雑であった。
【０００７】
それに対して、上記部品の整列化を可能とした技術が知られている（例えば特許文献１，２参照）。特許文献１に開示された整列装置では、供給台に収納された非整列の部品を振動源ボックスにより振動させ、ガイド板を有する傾斜移送面を介して整列させて、下部に穴が設けられたトラフに送る構成となっている。これにより、部品を整列させてトラフに送ることができ、トラフ内の全ての部品を整列化することが可能となる。また、特許文献２に開示されたパーツフィーダでは、画像装置にて部品ホルダに収納された部品の向きを監視し、衝撃装置により振動させて所望の向きに揃える構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−２０２４２４号公報
【特許文献２】特許３１７２４９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、従来の部品トレイでは、トレイ内の部品を整列化する過程において、整列部品の端部とトレイ内壁面との間に整列が完了していない部品が挟まり、整列化が阻害されてしまうという課題があった。一方、特許文献１，２では、上記課題を解決する装置について開示されているが、装置が大掛かりであり、複雑な構成であるという課題があった。
【００１０】
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、簡素な構成で、トレイ内に投入された部品の整列化が可能な部品トレイ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】
【００１１】
この発明に係る部品トレイは、トレイ内底面に設けられ、対向して凹部を構成する少なくとも一組以上の傾斜面と、凹部の溝の少なくとも一端に設けられた穴とを備え、トレイ内底面の溝方向の内寸と部品の全長との差により、溝方向に沿って整列した部品の端部と一端側のトレイ内壁面との間に、少なくとも部品の径または部品の幅の長さを有する隙間が形成され、隙間に挟まった部品が、溝方向に垂直な方向に加えられる振動を受けて傾斜面を下り、穴より外部に排出されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、上記のように構成したので、簡素な構成で、トレイ内に投入された部品の整列化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る部品トレイの構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る部品トレイおよび部品の寸法を示す上面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における穴の寸法を説明する斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態１における穴の幅方向の寸法を説明する図であり、（ａ）側断面図であり、（ｂ）拡大側断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係る部品トレイによる非整列部品の排出を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係る部品トレイの構成を示す斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る部品トレイの別の構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態３に係る部品トレイの構成を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る部品トレイの別の構成を示す斜視図である。
【図１０】この発明の実施の形態４に係る部品トレイの構成を示す斜視図である。
【図１１】従来の部品トレイの構成・動作を示す斜視図であり、（ａ）部品トレイの構成を示す図であり、（ｂ）部品投入直後の状態を示す図であり、（ｃ）部品整列化を行った状態を示す図である。
【図１２】従来の部品トレイによる部品の整列化原理を説明する上面図であり、（ａ）部品に加えられるモーメントを説明する図であり、（ｂ）Φ≒９０°付近の向きである部品を示す図である。
【図１３】従来の部品トレイにおける整列部品による非整列部品の整列化阻害を説明する図であり、（ａ）部品投入直後の状態を示す上面図であり、（ｂ）部品整列化を行った状態を示す上面図であり、（ｃ）整列部品による非整列部品の整列化阻害状態を示す上面図および側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る部品トレイ１の構成を示す斜視図である。
部品トレイ１は、トレイ内に非整列に部品２が投入された後に、振動装置（不図示）により水平方向に振動されることで往復運動を行い、トレイ内の部品２の整列化を行うものである。なお以下では、部品トレイ１に投入される部品２として、図に示すような円柱状の細長部品を用いて説明を行う。
【００１５】
この部品トレイ１は、図１に示すように、上面に開口を有する箱型形状に構成されている。そして、トレイ内底面には、対向することで凹部を構成し、トレイ内に非整列に投入された部品２を整列させる少なくとも一組以上の傾斜面１１が設けられている。図１では、Ｖ字型底面を構成する一組の傾斜面１１が対向して設けられている。
また、トレイ内底面の溝の両端には、部品トレイ１による部品２の整列化過程において、整列が完了した部品２（整列部品２ａ）の端部とトレイ内壁面１３との間に挟まった、整列がまだ完了していない部品２（非整列部品２ｂ）をトレイ外に排出するための穴１２が設けられている。なお、この穴１２は、溝の一端にのみ設けるようにしてもよいが、両端に設けた方が非整列部品２ｂの排出効率が高くなる。
【００１６】
次に、トレイ内底面に設けられた穴１２の寸法について、図２〜４を参照しながら説明する。なお、図２に示すように、トレイ内底面の長手方向（トレイ内底面の溝方向）における内寸をＬとし、部品２の全長をｌとする。
まず、図３に示す穴１２の短手方向（トレイ内底面の溝方向）における厚み寸法Ｄについて説明する。
図２に示すように、トレイ内に部品２を収納するためには、Ｌ≧ｌの関係を満たす必要がある。そして、通常は、部品２の寸法公差等を考慮してＬ＞ｌで設計を行うため、整列部品２ａの端部とトレイ内壁面１３とによる隙間は最大でΔ＝Ｌ−ｌ＞０となる。
そして、上記隙間の全範囲において、非整列部品２ｂを排出可能とすることが望ましい。よって、穴１２の厚み寸法Ｄは、Ｄ＞Δを満たすように設計することが望ましい。
【００１７】
次に、図３に示す穴１２の長手方向（トレイ内底面の溝方向に垂直な方向）における幅寸法Ｗについて説明する。
図４に示すように、整列部品２ａの端部とトレイ内壁面１３との間に挟まった非整列部品２ｂは、トレイ内底面の傾斜面１１に沿って下方に滑り、穴１２を介してトレイ外に排出される。そのため、穴１２の幅寸法Ｗは、一方の傾斜面１１（図４では右側の傾斜面１１）を延長した仮想面と他方の傾斜面１１（図４では左側の傾斜面１１）側の穴１２の下端部との仮想面における法線距離が、部品２の直径より大きくなるように設計することが望ましい。
【００１８】
具体的には、傾斜面１１の傾斜角度をθとし、部品２の直径をｄとした場合、図４（ｂ）に示すように、一方の傾斜面１１に沿って滑る部品２の部品トレイ１の水平面内における幅Ｗ１は、Ｗ１＝（ｄ／ｓｉｎθ）となる。また、トレイ内底面の底（Ｖ字型底面の溝）とトレイ外底面との間には厚みｈが存在する。そして、この厚みｈにより必要となる部品トレイ１の水平面内における幅Ｗ２は、（ｈ／ｔａｎθ）となる。また、他方の傾斜面１１に沿って滑る部品２による幅Ｗ１および厚みｈによる幅Ｗ２についても同様である。したがって、穴１２の幅寸法Ｗは、Ｗ＞２（Ｗ１＋Ｗ２）＝２（（ｄ／ｓｉｎθ）＋（ｈ／ｔａｎθ））を満たすように設計することが望ましい。
【００１９】
次に、上記のように構成された部品トレイ１による部品２の整列化動作について説明する。
まず、従来と同様に、部品トレイ１に非整列に部品２が投入された後、振動装置（不図示）により部品トレイ１が水平方向に振動が加えられることで、部品トレイ１は往復運動を行う。この際、通常、トレイ内底面の溝方向に垂直な方向に振動が加えられ、往復運動を行う。
そして、トレイ内底面がＶ字型に構成されているため、図１２に示すように、トレイ内の部品２の両端部に、重力および加振動を含む力によるモーメントが加えられ、トレイ内底面の溝方向に沿って整列していく。これにより、多くの部品２は整列を完了することができるが、一部の部品２が、整列部品２ａの端部とトレイ内壁面１３との間に挟まり、整列できなくなる場合がある。
【００２０】
しかしながら、図５に示すように、この挟まった非整列部品２ｂは、トレイ内底面の溝の両端に設けられた穴１２を介してトレイ外に排出される。よって、部品トレイ１内には、整列部品２ａのみが残ることになる。なお、トレイ外に排出された部品２は、例えば、部品トレイ１の下方に設けられた受け皿（不図示）等により回収され、再度、部品トレイ１に投入される。
【００２１】
以上のように、この実施の形態１によれば、Ｖ字型底面の溝の少なくとも一端に、整列部品２ａの端部とトレイ内壁面１３との間に挟まった非整列部品２ｂをトレイ外に排出するための穴１２を設けるように構成したので、部品２の整列化過程において、非整列部品２ｂをトレイ内から取り除くことができ、簡素な構成で、トレイ内に投入された部品２の整列化が可能である。
【００２２】
実施の形態２．
実施の形態１では、図１に示すように、トレイ内底面の溝方向に垂直な方向にのみ傾斜を有する傾斜面１１を設けた場合について示した。それに対して、実施の形態２では、上記に加え、溝方向にも傾斜を有する傾斜面１１ｂを設けた場合について示す。
図６，７はこの発明の実施の形態２に係る部品トレイ１の構成を示す斜視図である。図６，７に示す実施の形態２に係る部品トレイ１は、図１に示す実施の形態１に係る部品トレイ１の傾斜面１１を傾斜面１１ｂに変更し、溝の両端に設けた穴１２を一方にのみ設けるように変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
傾斜面１１ｂは、Ｖ字型底面を構成する１組の対向する傾斜面であり、さらに、トレイ内底面の溝方向にも傾斜を有している。
また、穴１２は、溝の一方の端部にのみ設けられている。ここで、図６では溝の上方端にのみ穴１２が設けられ、図７では溝の下方端にのみ穴１２が設けられている。
【００２４】
次に、上記のように構成された部品トレイ１による部品２の整列化動作について説明する。
まず、従来と同様に、部品トレイ１に非整列で部品２が投入された後、振動装置（不図示）により部品トレイ１が水平方向に振動が加えられることで、部品トレイ１は往復運動を行う。この際、図６の構成の場合では、Ｖ字型底面を構成する傾斜面１１ｂが溝方向にも傾斜しており、整列部品２ａが溝の下方側へと積極的に寄ることを想定している。この場合、整列部品２ａの端部とトレイ内壁面１３との間に挟まる非整列部品２ｂは上方側に集まることになる。よって、非整列部品２ｂは溝の上方端に設けられた穴１２を介してトレイ外に排出される。
一方、図７の構成の場合では、Ｖ字型底面を構成する傾斜面１１ｂが溝方向に傾斜しており、非整列部品２ｂが溝方向の下方側へと積極的に寄ることを想定している。よって、非整列部品２ｂは溝の下方端に設けられた穴１２を介してトレイ外に排出される。
【００２５】
以上のように、この実施の形態２によれば、Ｖ字型底面を構成し、さらにトレイ底面の溝方向にも傾斜を有する傾斜面１１ｂを設け、溝の両端のうち一方にのみ穴１２を設けるように構成しても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
なお、実施の形態２では、トレイ内底面の溝方向にも傾斜を有する傾斜面１１ｂを設けた場合について示したが、これに限るものではなく、例えば、実施の形態１に係る部品トレイ１自体を、トレイ内底面の溝方向に傾斜させて設置させても同様の状態とすることができ、同様の効果を得ることができる。
【００２７】
実施の形態３．
実施の形態１では、Ｖ字型底面を構成する傾斜面１１を設けた場合について示した。それに対して、実施の形態２では、Ｕ字型底面を構成する傾斜面１１ｃを設けた場合について示す。
図８はこの発明の実施の形態３に係る部品トレイ１の構成を示す側断面図である。図８に示す実施の形態３に係る部品トレイ１は、図１に示す実施の形態１に係る部品トレイ１の傾斜面１１を傾斜面１１ｃに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２８】
なお、図８に示すようなＵ字型底面の場合、整列部品２ａの端部とトレイ内壁面１３との間に挟まった非整列部品２ｂは、傾斜面１１ｃに沿っては滑らない。そのため、穴１２の幅寸法Ｗとしては、例えば、Ｕ字型底面を構成する各傾斜面１１の傾斜角度が最大となる位置間の幅より大きく設計する。また、図９に示すように、Ｕ字型底面の底部分のみをＶ字型として、実施の形態１に示した幅寸法Ｗに設定するようにしてもよい。
【００２９】
そして、図８，９に示すようなＵ字型底面の部品トレイ１であっても、実施の形態１に係る部品トレイ１と同様に、部品２の整列化過程において、整列部品２ａの端部とトレイ内壁面１３との間に挟まった非整列部品２ｂを穴１２を介してトレイ外に排出することができる。
ただし、Ｕ字型底面では、溝から溝方向に垂直な方向に向かって傾斜角度が大きくなる。そのため、Ｖ字型底面と比較して、トレイ内底面の外側部分において、部品２に加えるモーメントが弱くなる傾向にある。
【００３０】
以上のように、この実施の形態３によれば、Ｕ字型底面を構成する傾斜面１１ｃを設けるようにしても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
実施の形態４．
実施の形態１ではＶ字型底面を構成する傾斜面１１を設け、実施の形態３ではＵ字型底面を構成する傾斜面１１ｃを設けた。それに対して、実施の形態４では、Ｗ字型底面を構成する２組の対向する傾斜面１１ｄを設けた場合について示す。
図１０はこの発明の実施の形態４に係る部品トレイ１の構成を示す側断面図である。図１０に示す実施の形態４に係る部品トレイ１は、図１に示す実施の形態１に係る部品トレイ１の傾斜面１１を傾斜面１１ｄに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
なお、図１０に示すようなＷ字型底面の場合、２本の溝が形成されることになる。そして、各溝において、その両端のうち少なくとも一方に穴１２が設けられる。また、その際の穴１２の各寸法は、実施の形態１に示す通りであり、その説明を省略する。
【００３３】
そして、図１０に示すようなＷ字型底面の部品トレイ１であっても、実施の形態１に係る部品トレイ１と同様に、部品２の整列化過程において、整列部品２ａの端部とトレイ内壁面１３との間に挟まった非整列部品２ｂを穴１２を介してトレイ外に排出することができる。また、２本の溝を用いて整列化を行うことができるため、生産効率の向上に寄与することができる。
【００３４】
以上のように、この実施の形態４によれば、Ｗ字型底面を構成する傾斜面１１ｄを設けるようにしても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
なお、実施の形態３，４では、トレイ内底面の溝方向に垂直な方向にのみ傾斜を有する傾斜面１１ｃ，１１ｄを設けた場合について示したが、実施の形態２のように、上記に加え、溝方向にも傾斜を持たせるようにしてもよい。また、部品トレイ１自体を溝方向に傾斜させて設置させるようにしてもよい。なお、この場合には、溝の一方の端部にのみ穴１２を設ける。
【００３６】
また、実施の形態１〜４では、部品２として、図に示すような円柱状の細長部品を用いた場合について示したが、これに限るものではなく、角柱状の細長部品や一部に突起を有する細長部品、ねじ等を用いてもよく、同様に適用可能である。
なお、この場合において、少なくとも底部分がＶ字型である部品トレイ１における穴１２の幅寸法Ｗは、一方の傾斜面１１〜１１ｄを延長した仮想面と他方の傾斜面１１〜１１ｄ側の穴１２の下端部との仮想面における法線距離が、上記部品２の幅（角柱状の細長部品の幅、突起を有する細長部品の突起部分を含む幅等）または径（ねじの頭の直径等）より大きく設計することが望ましい。
【００３７】
また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１  部品トレイ
２  部品
２ａ  整列部品
２ｂ  非整列部品
１１，１１ｂ〜１１ｄ  傾斜面
１２  穴
１３  トレイ内壁面
【図１】
0005881476.tif 000002
【図２】
0005881476.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005881476.tif 000012
【図１２】
0005881476.tif 000013
【図１３】
0005881476.tif 000014