(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏面で平面度または平滑度に差がある部品の表裏を判別する装置であって、
対象部品を表裏ランダムに載置する表裏判別テーブルと、
上記表裏判別テーブル上に載置された対象部品の該表裏判別テーブルに接触していない上面に対して接離移動し、該上面に接触するエア作用盤と、
該エア作用盤を上記対象部品の上面に接触させた状態で該エア作用盤内に大気圧より高いエア圧を作用させるエア圧供給源と、
上記エア圧供給源によりエア圧が作用している上記エア作用盤内のエア圧を検出するエア圧検出手段と、
該検出エア圧の大小により、対象部品の表裏を判別する表裏判別手段と、
を有することを特徴とする部品の表裏判別装置。
【請求項２】
請求項１記載の部品の表裏判別装置において、上記表裏判別手段が上記対象部品の上面が表面でないと判別したときに、同対象部品の表裏を反転させる表裏反転手段を有する部品の表裏判別装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の部品の表裏判別装置において、上記エア作用盤は、上記表裏判別テーブルの上方に配置されたアクチュエータによって上記対象部品の上面に対して接離移動される部品の表裏判別装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項記載の部品の表裏判別装置において、上記対象部品は円板状であって、表裏の一方に上記エア作用盤が接触した状態でエア作用盤の内外を連通する溝または凹凸を有する部品の表裏判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば各種デバイスの自動組立装置に用いて好適な、部品の表裏を判別する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動組立装置では、部品の表裏を判別して表裏を揃えることが行われる（例えば、特許文献１、２）。特許文献１は撮像手段（カメラ）を用いて画像認識により表裏を判別しており、特許文献２は部品に照射する光束の反射光の有無により表裏を判別している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2008-276679号公報
【特許文献２】特開2006-005191号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、画像認識による表裏判別はコストが高い。また、反射光により表裏を判別する装置は、同様に、発光素子と受光素子を含むセンサコストが高く、部品形状によっては適用できない。【０００５】
本発明は、画像認識技術（カメラ）や発光受光素子を用いることなく、部品の表裏判別を行うことができる表裏判別装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、表裏で平面度（平滑度）に差があり、自由状態で表裏のいずれか一方が他の部材の支持面に接触した状態で安定する部品を対象に、エア圧により、表裏判別ができる装置を提案するものである。
【０００９】
本発明の部品の表裏判別装置は、表裏面で平面度または平滑度に差がある部品の表裏を判別する装置であって、対象部品を表裏ランダムに載置する表裏判別テーブルと、上記表裏判別テーブル上に載置された対象部品の該表裏判別テーブルに接触していない上面に対して接離移動し、該上面に接触するエア作用盤と、該エア作用盤を上記対象部品の上面に接触させた状態で該エア作用盤内に大気圧より高いエア圧を作用させるエア圧供給源と、上記エア圧供給源によりエア圧が作用している上記エア作用盤内のエア圧を検出するエア圧検出手段と、該検出エア圧の大小により、対象部品の表裏を判別する表裏判別手段と、を有することを特徴としている。
【００１０】
記表裏判別手段が上記対象部品の上面が表面でないと判別したときに、同対象部品の表裏を反転させる表裏反転手段を有するのが実際的である。【００１２】
上記エア作用盤は、上記表裏判別テーブルの上方に配置されたアクチュエータによって上記対象部品の上面に対して接離移動される。【００１３】
上記対象部品は円板状であって、表裏の一方に上記エア作用盤が接触した状態でエア作用盤の内外を連通する溝または凹凸を有するものに適用できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、表裏で平面度または平滑度に差がある対象部品の上面に、エア作用盤を接触させて加圧エアを供給し、エア作用盤内のエア圧を検出することで、同部品の表裏を判別することができる。撮像手段や画像認識技術、あるいは発光受光素子を用いることがないので、安価に特定形状の部品の表裏を判別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が表裏を判別する部品の一例を示す斜視図であって、（Ａ）は表面を、（Ｂ）は裏面を示す斜視図である。
【図２】部品の表裏判別装置の実施形態の主要部材を一部縦断面とブロックで示した図である。
【図３】同部品の表裏判別装置において対象部品を載置した状態の主要部を拡大した縦断面図であって、（Ａ）、（Ｂ）は部品の表裏の異なる面が上面となっている状態を示す図である。
【図４】図３に示したエア作用盤の底面図である。
【図５】本発明の部品の表裏判別装置を備えた部品の表裏揃えシステムの一例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１（Ａ）、（Ｂ）は、本発明が対象とする部品の一例の表面と裏面を示す斜視図である。この対象部品１０は、円板形状の本体部１２と、本体部１２の表裏の互いに平行な表面１３及び裏面１４と、本体部１２の軸部を貫通して表裏面１３と１４に開口する貫通穴１５と、表面１３に貫通穴１５を挟んで直径方向に形成した溝１６を備えている。溝１６は、貫通穴１５と本体部１２の外周面とを連通している。裏面１４は、本体部１２の外周面から内周方向に連通する溝や凹凸を有しない、平面度及び平滑度の高い平面である。なお、表面１３は、溝１６を除けば、裏面１４同様に平面度及び平滑度の高い平面である。
【００１７】
対象部品１０は、バケット等の他の部材の支持面上に置かれると、自由状態では表面１３及び裏面１４の一方の面（下面）が支持面に当接した状態で安定する形状（本体部１２の厚さと直径の比）に形成されている。
【００１８】
図２は、支持面上に置かれた対象部品１０の表面１３と裏面１４を判別する表裏判別装置２０の一実施形態を示す平面図である。対象部品１０は、ランダムに表裏判別テーブル２１の支持面２１ａ上に仮置きされる(順に送られる)。支持面２１ａは平滑な平面からなり、水平となるように設置されている。支持面２１ａには、対象部品１０が正規位置に載置されているかどうかを検知する部品センサ２１ｃの検出光を通す貫通穴２１ｂが形成されている。
【００１９】
表裏判別テーブル２１の上方には、エア作用盤２２が配置されている。エア作用盤２２は、エアシリンダ装置（アクチュエータ）２３により上下方向に往復直線駆動されるピストン軸（加圧エア供給軸）２４の先端部（下端部）に装着されていて、ピストン軸２４の往復直進移動により表裏判別テーブル２１の支持面２１ａ（支持面２１ａ上に載置（仮置き）された対象部品１０）に対して接離移動する。ピストン軸２４は、詳細は図示しないが、エアシリンダ装置２３にエアシリンダ駆動装置２５から供給されるエアにより往復直進駆動される構成である。エアシリンダ装置２３は、ピストン軸２４が下限位置まで下降したことを検知する下限センサー２３ａを有している。
【００２０】
エア作用盤２２は、弾性（可撓性）材により有底の筒状空間２２ａを有する筒形状に形成され、底部の外側面が対象部品１０の表裏に接触する円形の接触面２２ｂとされている。エア作用盤２２は、対象部品１０と接触する接触面２２ｂに環状溝２２ｄが形成され、この環状溝２２ｄと筒状空間２２ａとが、２本の連通孔２２ｃにより連通されている（図３、図４）。接触面２２ｂは、外径が対象部品１０の直径より大きく形成され、環状溝２２ｄは、内径が対象部品１０の貫通穴１５より大きく設定され、外径が対象部品１０の平坦部の輪郭より小さく、貫通穴１５と表裏面１３と１４の外径の間の平坦部に対向するように形成されている。接触面２２ｂは一平面上に位置していて、支持面２１ａ上に載置された対象部品１０の表面（対象部品１０の裏面１４）に密着している状態では、環状溝２２ｄが裏面１４の平坦部に対向して塞がれて筒状空間２２ａが外部空間から遮閉（密閉）され、接触面２２ｂが対象部品１０の表面１３に密着している状態では、環状溝２２ｄ（の一部分）が溝１６に対向（横断）して筒状空間２２ａが連通孔２２ｃと環状溝２２ｄと溝１６を介して外部空間と連通する。
【００２１】
ピストン軸２４は、軸心が通気路２４ａからなる管状の軸である。ピストン軸２４の通気路２４ａは、一方の開放端部がエア作用盤２２の筒状空間２２ａと連通し、他方の開放端部がエア供給パイプ２６を介して加圧エア供給装置（エア圧供給源）２７に接続されている。加圧エア供給装置２７は、所定圧の加圧エアを、エア供給パイプ２６及び通気路２４ａを介して筒状空間２２ａに送る。
【００２２】
エア供給パイプ２６の途中には、エア供給パイプ２６と連通するエア作用盤２２の筒状空間２２ａのエア圧（エア作用盤２２内のエア圧）を検出するエア圧検出装置（エア圧検出手段）２９が設けられている。
【００２３】
加圧エア供給装置２７から所定圧の加圧エアが送られているとき、エア作用盤２２の筒状空間２２ａが開放されている場合（接触面２２ｂがどの部材にも接触してない場合）には、筒状空間２２ａ及びエア供給パイプ２６内のエア圧は上昇しない。図３（Ｂ）に示したように、筒状空間２２ａが完全に密封されている場合（接触面２２ｂが対象部品１０の裏面１４に接触し、環状溝２２ｄが塞がれている場合）には、筒状空間２２ａ及びエア供給パイプ２６内のエア圧は所定圧まで上昇する。図３（Ａ）に示したように、筒状空間２２ａが一部開放されている場合（接触面２２ｂが対象部品１０の表面１３に接触し、環状溝２２ｄが溝１６と対向している場合）には、加圧エアがその一部開放部（連通孔２２ｃと環状溝２２ｄを介して溝１６）から外部に抜けるので、筒状空間２２ａ及びエア供給パイプ２６内のエア圧は一部開放部（溝１６）から外部に抜ける量に応じたエア圧（所定圧より低圧）までしか上昇しない。エア圧検出装置２９は、以上の筒状空間２２ａ及びエア供給パイプ２６内のエア圧（及びエア圧の変化率）を検出する。
【００２４】
表裏判別部（表裏判別手段）３１は、エア圧検出装置２９のエア圧検出結果（検出エア圧）から、エア作用盤２２の接触面２２ｂが接しているのが対象部品１０の表面１３か裏面１４か、あるいは対象部品１０に接触していないのかを判別する。
【００２５】
本発明の部品の表裏判別装置２０は、以下の動作により対象部品１０の表裏を判別する。以下の動作は、制御部３２が制御するものとする。
【００２６】
対象部品１０は、表裏判別装置２０の表裏判別テーブル２１の支持面２１ａ上に載置される。対象部品１０は、その中心が、ピストン軸２４及びエア作用盤２２の中心軸の延長上に位置する。
【００２７】
制御部３２は、エアシリンダ駆動装置２５を駆動してエアシリンダ装置２３からピストン軸２４を下降移動（突出）させて、エア作用盤２２の接触面２２ｂを表裏判別テーブル２１上の対象部品１０の上面（表面１３または裏面１４）に接触させる。制御部３２は、続いて加圧エア供給装置２７を駆動して、加圧エアをエア供給パイプ２６、通気路２４ａを介して筒状空間２２ａに送る。
【００２８】
対象部品１０の上面が表面１３の場合（図３（Ａ））、加圧エアは溝１６から筒状空間２２ａの外に抜けるので、筒状空間２２ａとエア供給パイプ２６内は加圧エアのエア圧まで上昇せず、加圧エアよりも低いエア圧で平衡する。エア圧検出装置２９は、エア供給パイプ２６内のエア圧を検出する。表裏判別部３１は、エア圧検出装置２９が検出したエア圧から、表裏ランダムに載置した対象部品１０の上面は表面１３であると判別する。この実施形態は、表面１３が真表面である。
【００２９】
対象部品１０の上面が裏面１４の場合（図３（Ｂ））、加圧エアは抜け道が無いので、筒状空間２２ａとエア供給パイプ２６内のエア圧は、所定値を超えて、ほぼ加圧エアのエア圧まで上昇する。エア圧検出装置２９はこのエア圧を検出する。表裏判別部３１は、エア圧検出装置２９が検出したエア圧から、表裏ランダムに載置した対象部品１０の上面は裏面１４であると判別する。
【００３０】
以上の通り、本発明の部品の表裏判別装置によれば、
対象部品１０を表裏判別テーブル２１の支持面２１ａに表裏ランダムに載置する準備ステップと、
載置された対象部品１０の上面にエア作用盤２２を接触させ、該上面とエア作用盤２２の筒状空間２２ａにエアを作用させるエア作用ステップと、
該エア作用盤２２の筒状空間２２ａのエア圧を検出するエア圧検出ステップと、
該検出圧の大小により、表裏ランダムに載置した対象部品１０の表裏を判別する表裏判別ステップと、
により表裏が不明な状態の対象部品１０の表裏を判別できるので、撮像手段や画像認識技術、あるいは発光受光素子を用いない簡単な構成及び動作により部品の表裏判別ができる。
【００３１】
制御部３２は、次の表裏反転工程において、表裏判別部３１が表裏ランダムに載置した対象部品１０の上面が裏面１４であると判別したとき、対象部品１０を表裏反転させて、表面１３を上面にしてさらに次の工程に送り、対象部品１０の上面が表面１３（真表面）であると判別したとき、対象部品１０をそのままの状態でさらに次の工程に送る。
【００３２】
図４は、図２に示した部品の表裏判別装置２０と、対象部品１０を表裏反転させる表裏反転手段を備え、表裏がランダムな状態で搬送される対象部品１０の表裏を一方に揃えて次工程に搬送する装置の平面図を示している。なお、図４において、表裏判別装置２０はエアシリンダ装置２３の輪郭のみ図示し、他の部材の図示を省略してある。
【００３３】
対象部品１０は、バケット４０にランダムに収納され、バケット４０から１個ずつ直進フィーダー４１に供給され、直進フィーダー４１により一列になって部品取り出し用エアシリンダ装置４３に搬送される。対象部品１０は、直進フィーダー４１により搬送される段階では、表面１３と裏面１４のいずれか一方がランダムに上方を向いている。部品取り出し用エアシリンダ装置４３は、部品取り出しプッシャー４４により、直進フィーダー４１から送られた対象部品１０を１個ずつ、直進フィーダー４１の搬送方向と直交する方向に位置する支持面２１ａ上に押し出す。部品取り出しプッシャー４４は、対象部品１０の本体部１２の外周面に当接する先端部には二股部４４ａが形成されており、二股部４４ａが対象部品１０（本体部１２の外周面）に当接して押し出すと同時に、対象部品１０の搬送方向の位置出し（位置決め）をする。対象部品１０は、搬送方向の位置出しがされた状態で、支持面２１ａ上に押し出され、ストッパに当接した位置に載置される。対象部品１０は、以上の押し出し動作により支持面２１ａ上の表裏判別位置に載置される。
【００３４】
制御部３２は、対象部品１０が支持面２１ａの表裏判別位置に載置されたことを部品センサ２１ｃにより検知すると、エアシリンダ駆動装置２５を駆動してエアシリンダ装置２３を介してエア作用盤２２を下降移動させ、接触面２２ｂを対象部品１０の上面（上面）に押し付け、ピストン軸２４が下限位置まで下降したことを下限センサー２３ａが検知してから、加圧エア供給装置２７を駆動して加圧エアを筒状空間２２ａに送る。エア圧検出装置２９は、筒状空間２２ａのエア圧を測定する。表裏判別部３１は、エア圧検出装置２９の検出エア圧から、表裏を判別する。
【００３５】
制御部３２は、表裏判別部３１が表裏の判別を終了した対象部品１０を、表裏判別部品プッシャー４５により、表裏反転ロータリー・エアチャック装置（表裏反転手段）４７に送る。表裏判別部品プッシャー４５はプッシュロッド４６を有するエアシリンダであって、プッシュロッド４６の突出により対象部品１０をガイドレール２１ｄに沿って押し出す。表裏反転ロータリー・エアチャック装置４７は、ガイドレール２１ｄに沿って押し出された対象部品１０を受け取るエアチャック４８を備えている。エアチャック４８は、対象部品１０を吸着して保持するとともに、保持した対象部品１０の表裏を反転させるように１８０゜回転可能である。
【００３６】
表裏反転ロータリー・エアチャック装置４７は、エアチャック４８が受け取った対象部品１０の上面（仮表面）が表面１３（真表面）であると表裏判別部３１により判別されていた場合、対象部品１０をそのまま（表裏を反転させずに）、部品移載用エアシリンダ装置４９の移載プッシャー５０の突出により押して、ピック・プレイス待ちトレイ５１に移載する。表裏反転ロータリー・エアチャック装置４７は、エアチャック４８が受け取った対象部品１０の上面が裏面１４である（上面は表面でない）と判別されていた場合、エアチャック４８を１８０゜回転させ、対象部品１０の表裏を反転させて表面１３を上に向けてから、部品移載用エアシリンダ装置４９の移載プッシャー５０の突出により押して、ピック・プレイス待ちトレイ５１に移載する。表裏反転ロータリー・エアチャック装置４７は、公知の機構である。
【００３７】
以上の部品の表裏判別及び反転動作により、全ての対象部品１０は、真表面である表面１３が上を向いた状態でピック・プレイス待ちトレイ５１に載置され、次工程に送られる。
【００３８】
本実施形態の部品の表裏判別装置は、撮像手段や画像認識技術、あるいは発光受光素子を用いることがないので、安価に特定形状の部品の表裏を判別し、表裏を揃えることができる。
【００３９】
本実施形態は、エア作用盤２２に大気圧より高いエア圧を供給する構成であるが、エア作用盤２２に大気圧より低圧なエアを供給（エア作用盤２２からエアを吸引）する構成としてもよい。エア作用盤２２が表面１３に密着している場合、エア作用盤２２の筒状空間２２ａのエア圧は大気圧より低い所定値まで下降せず、エア作用盤２２が裏面１４に密着している場合、所定値以下まで下降する。そこで表裏判別部３１は、エア圧検出装置２９の検出エア圧が大気圧より低い所定値以下かどうかにより、表裏（裏面１４かどうか）を判別する。
【００４０】
エアを吸引する他の実施形態では、エア作用盤２２を、表裏判別テーブル２１に設ける。すなわち、表裏判別テーブル２１の支持面２１ａに、エア作用盤２２の先端部形状と同形状のエア作用盤（吸着盤）を設けて、このエア作用盤内のエアを吸引して、エア作用盤が部品を吸着する構成とする。
【００４１】
エア作用盤２２の環状溝２２ｄは環状でなくても、連続していなくもよく、その形状や大きさは図示実施形態に限定されない。連通孔２２ｃは１本でも３本以上でもよく、配置は図示実施形態に限定されない。
【００４２】
対象部品１０の溝１６は、表面１３、裏面１４のいずれに設けてもよい。また、溝１６は、エア作用盤２２の筒状空間２２ａの内外を連通する空気路を形成できればよいので、位置、向き、大きさ、断面形状、本数は任意である。溝１６ではなく、表面１３から突出、膨出した突条、突起でもよい。ただし、突条等を設ける場合、突条を設けた面が支持面に接触したとき、部品がガタつかない、ガタつきが小さくなるように設けることが好ましい。
【００４３】
本発明で表裏を判別する対象部品１０は、表面１３と裏面１４の平面度または平滑度が異なれば、溝１６を設けなくてもよい。例えば、表面１３は粗面、凹凸面、凹凸を有し、あるいは凹凸を有する部品を有するのに対して、裏面１４は平面、平坦面、平滑面、あるいは鏡面であればよい。溝あるいは凹凸等は、対象部品の機能上必須のものであってもよく、表裏判別のために設けたものであってもよい。
【００４４】
部品の平面視形状は、方形、多角形、長円でもよい。エア作用盤は、部品の表裏面の形状に合わせて変更可能であって、表裏をエア圧の差により検出可能な形状、大きさに形成される。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明の部品の表裏判別装置は、表裏で平面度または平滑度に差がある部品の表裏判別に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０  部品
１２  本体部
１３  表面
１４  裏面
１５  連通孔
１６  溝
２０  表裏判別装置
２１  表裏判別テーブル
２１ａ  支持面
２２  エア作用盤
２２ａ  筒状空間
２２ｂ  接触面
２２ｃ  連通孔
２２ｄ  環状溝
２３  エアシリンダ装置（アクチュエータ）
２４  ピストン軸
２４ａ  通気路
２５  エアシリンダ駆動装置
２６  エア供給パイプ
２７  加圧エア供給装置（エア圧供給源）
２９  エア圧検出装置（エア圧検出手段）
３１  表裏判別部（表裏判別手段）
３２  制御部
４０  バケット
４１  直進フィーダー
４３  リニアガイド付きエアシリンダ装置
４４  部品取り出しプッシャー
４４ａ  二股部
４５  表裏判別部品プッシャー
４６  プッシュロッド
４７  表裏反転ロータリー・エアチャック装置（表裏反転手段）
４８  エアチャック
４９  部品移載用エアシリンダ装置
５０  移載プッシャー
５１  ピック・プレイス待ちトレイ
【要約】
表裏で平面度、平滑度に差があり、自由状態で表裏のいずれか一方が他の部材の支持面に接触する部品を対象に、空気圧により、表裏判別ができる方法及び装置を提案する。
表裏で平面度または平滑度に差がある対象部品の表裏を判別する方法であって、対象部品を表裏判別テーブル上に表裏ランダムに載置する（判別）準備ステップと、対象部品の上記表裏判別テーブルに接触していない上面にエア作用盤を接触させ、該エア作用盤内にエア圧を作用させるエア圧作用ステップと、該エア圧が作用している上記エア作用盤内のエア圧を検出するエア圧検出ステップと、該検出圧の大小により、対象部品の表裏を判別する表裏判別ステップと、を有する部品の表裏判別方法。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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