(57)【要約】【課題】部品の反転動作を高速に行うことができるとともに、反転部品の選択性を向上させることのできる新規の部品反転機構及びこれを備えた部品搬送装置を提供する。【解決手段】反転トラック１３１は略Ｖ字状断面を有する搬送ブロック１３０Ａの表面形状により構成され、一対の傾斜面１３１Ａと１３１Ｂとが対向配置される。圧電ユニット１３３は、ユニットベース１３３Ａに圧電アクチュエータ１３４が固定されたものである。圧電アクチュエータ１３４は、ユニットベース１３３Ａに対して取付部材１３３Ｂにより片持ち支持された状態で固定される。圧電アクチュエータ１３４はシム板１３４Ａと圧電体１３４Ｂとを有し、シム板１３４Ａの先端に突片状の反転駆動部１３４ｂが形成される。反転駆動部１３４ｂは反転トラック１３１に臨むように配置される。【選択図】　　　　　図１
2004142893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品を搬送する過程で前記部品を反転させるための部品反転機構であって、
前記部品の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記部品の搬送経路途中に設けられた反転トラックと、該反転トラックに臨む反転駆動部を備えた圧電アクチュエータとを有し、
前記姿勢検出手段の検出結果に応じて前記圧電アクチュエータを稼動させることにより前記反転駆動部を動作させて前記反転トラックに配置された部品を反転させることを特徴とする部品反転機構。
【請求項２】
前記反転駆動部は、待機時において前記反転トラックのトラック面の一部を構成するとともにその周囲の前記トラック面と連続するように配置され、前記反転駆動部を前記トラック面から突出させることにより前記部品を反転させることを特徴とする請求項１に記載の部品反転機構。
【請求項３】
前記反転トラックは一対の傾斜面を備えた略Ｖ字状断面を有し、一方の前記傾斜面上に配置された前記部品に対して前記一方の傾斜面上から前記反転駆動部を突出させることにより前記部品を他方の前記傾斜面上に反転させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の部品反転機構。
【請求項４】
前記反転駆動部は、前記略Ｖ字状断面が開いている方向に突出動作し、前記部品の上部に作用するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の部品反転機構。
【請求項５】
前記反転駆動部は、前記一方の傾斜面に対してほぼ直交する方向に突出動作し、前記部品の上部に作用するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の部品反転機構。
【請求項６】
前記圧電アクチュエータは、シム板と、該シム板の表面上に被着された圧電体とを有し、前記シム板が片持ち支持されているとともに前記シム板の支持されている端部とは反対側の端部が前記反転駆動部を構成しているユニモルフ型若しくはバイモルフ型の素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の部品反転機構。
【請求項７】
前記反転駆動部は、前記シム板及び前記圧電体よりも幅狭の突片状に構成されていることを特徴とする請求項６に記載の部品反転機構。
【請求項８】
前記圧電アクチュエータの駆動系に、その電圧供給経路の電気抵抗値を可変に構成する電気抵抗可変手段を設けることを特徴とする請求項１に記載の部品反転機構。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の部品反転機構と、該部品反転機構を途中に配置してなる搬送経路を備えた搬送体とを有することを特徴とする部品搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は部品反転機構及び部品搬送装置に係り、特に、振動式部品搬送装置の部品搬送経路途中に設ける場合に好適な部品を反転させるための構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、振動パーツフィーダなどと呼ばれる振動式部品搬送装置が従来から用いられている。特に、近年、半導体ＩＣチップ、表面実装型電子部品、水晶振動片などのように、一辺が０．５ｍｍ〜数ｍｍ程度の微細な直方体形状を有する部品を既定の姿勢で高速に供給するための部品供給装置として、振動式部品搬送装置が多く用いられている。
【０００３】
表裏が異なる構造を有する部品を供給する場合には、部品の表裏の姿勢を予め既定の姿勢に揃える必要があり、このために、搬送経路途中で部品を反転させるための部品反転機構を設ける場合がある。例えば、表面実装型のチップ抵抗を搬送するときには、一方の面に黒色のカーボン抵抗が露出し、反対側の面に白色系のセラミック製の基板が露出していることから、光学センサ等により表裏を容易に判別することができるので、その表裏の判定を行った後に部品を反転させるようにしている。このときに用いる部品反転機構としては、例えば、以下の特許文献１に記載されているように、略Ｖ字状断面を有するトラックと、このトラックの一方の傾斜面に対向して設けられた光学センサ等で構成される部品表裏検出手段と、この部品表裏検出手段に隣接して下流側の一方の傾斜面に設けられた部品反転手段とを有する部品表裏矯正装置が知られている。
【０００４】
上記の部品反転手段としては、略Ｖ字状断面を有するトラックの一方の傾斜面から空気を噴出させ、その空気圧により部品を反転駆動する方法が一般的である。すなわち、部品表裏検出手段で既定の姿勢とは表裏が反対であることが判明した部品に対しては、一方の傾斜面に開口したノズル開口から部品に空気を吹き付けることにより反転させて他方の傾斜面上に載置させる。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−２３６９１８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の部品反転機構においては、一方の傾斜面上に形成されたノズル開口から空気を噴出させることにより部品を反転可能に構成されているため、部品表裏検出手段によって部品の姿勢が判定された後に電磁弁等を切り替えて空気をノズル開口へ向けて送り出す必要がある。ところが、電磁弁等の切換動作には一定の時間がかかる上、空気の供給開始後にノズル開口から空気が噴出し始めるまでの間にも所定長さの空気供給経路の存在によるタイムラグが発生するため、高速制御には限界があり、部品供給速度を高速化することができない。特に近年要求されている部品供給の高速化には対応できないという問題点がある。
【０００７】
また、近年においては、特に電子部品が小型化、軽量化されてきているため、搬送される部品のうちの一部に選択的に空気を吹き付けて反転させるといったことが難しいという問題点もある。たとえば、振動式パーツフィーダにおいては、部品はトラック上を振動しながら搬送されていくため、部品を高速に搬送させようとすると、或る部品を反転させるために空気を吹き付けた場合に、その前後の部品をも巻き込んで反転させてしまうという不具合が発生しやすくなる。特に、高速に空気の噴出の有無を切換えようとすれば、空気の圧力を高める必要があるため、ノズル開口から噴出される空気圧も高くなり、特定の部品のみに空気流を選択的に吹き付けるといったことが難しくなる。
【０００８】
さらに、上記の空気吹き付け式の部品反転手段においては、空気供給経路を構成するエアーホースが邪魔になったり、エアコンプレッサや電磁弁の動作等の空気供給・切換制御に伴う騒音が大きかったりすることから周囲環境を悪化させるという問題点もある。
【０００９】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、部品の反転動作を高速に行うことができるとともに、反転部品の選択性を向上させることのできる新規の部品反転機構及びこれを備えた部品搬送装置を提供することにある。また、上記構成により大量の部品を高速に搬送することのできる部品搬送装置を実現することにある。さらに、周囲環境を悪化させることのない部品反転機構を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の部品反転機構は、部品を搬送する過程で前記部品を反転させるための部品反転機構であって、前記部品の姿勢を検出する姿勢検出手段と、前記部品の搬送経路途中に設けられた反転トラックと、該反転トラックに臨む反転駆動部を備えた圧電アクチュエータとを有し、前記姿勢検出手段の検出結果に応じて、前記圧電アクチュエータを稼動させることにより前記反転駆動部を動作させて前記反転トラックに配置された部品を反転させることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、圧電アクチュエータを用いることによって、従来の空気吹き付け式の部品反転手段とは異なり、きわめて高い応答速度を容易に実現することができるとともに、反転駆動部の機械的動作によって部品を反転させるため、前後の部品に影響を与えにくくなるため、正確かつ高速に部品の姿勢を制御することができる。したがって、整列された部品を高速に供給することが可能になる。また、エアーホースが不要になるとともに、エアー供給時の騒音もなくすことができるなど、周囲環境への影響を低減できる。
【００１２】
本発明において、前記反転駆動部は、待機時において前記反転トラックのトラック面の一部を構成するとともにその周囲の前記トラック面と連続するように配置され、前記反転駆動部を前記トラック面から突出させることにより前記部品を反転させることが好ましい。反転駆動部が反転トラックのトラック面の一部を構成するとともにその周囲の前記トラック面と連続するように配置されているため、反転駆動部の非動作時には部品をそのまま反転トラックの下流側に導くことができるとともに、反転駆動部の動作によって直ちに部品を反転させることができるため、より高速に、かつ、良好な選択性をもって、部品の姿勢を制御することができる。ここで、周囲のトラック面と連続するとは、トラック面が平面である場合には周囲のトラック面と同一平面上にその表面が位置することを言い、トラック面が平面でない場合には、その表面が周囲のトラック面と接線連続又は曲率連続であることを言う。
【００１３】
本発明において、前記反転トラックは一対の傾斜面を備えた略Ｖ字状断面を有し、一方の前記傾斜面上に配置された前記部品に対して前記一方の傾斜面上から前記反転駆動部を突出させることにより前記部品を他方の前記傾斜面上に反転させることが好ましい。これによって、略Ｖ字状断面を備えた反転トラックの一方の傾斜面上から反転駆動部を突出させることによって、部品に過剰な衝撃を与えることなく、部品を確実に反転させることができる。
【００１４】
本発明において、前記反転駆動部は、前記略Ｖ字状断面が開いている方向に突出動作し、前記部品の上部に作用するように構成されていることが好ましい。反転駆動部が略Ｖ字状断面が開いている方向に突出動作し、部品の上部の作用するように構成されていることにより、反転駆動部の動作が部品に並進運動を生じさせる応力を与えることがないため、部品を確実に回転させることができ、確実に部品を反転させることが可能になる。また、反転駆動部の動作方向が略Ｖ字状断面が開いている方向に向いているため、反転動作部が部品を必要以上に他方の傾斜面側に押し出してしまうことがなくなるので、反転駆動部のストロークを精密に調整する必要がなくなり、その結果、反転動作部の動作ストロークに拘わらず、安定した反転動作を実現することが可能になる。この場合、例えば、略Ｖ字断面の断面と平行な仮想平面上の方向であって、略Ｖ字断面の開いた方向と直交する方向（たとえば水平方向）に沿って圧電アクチュエータ（或いは、後述するシム板）を配置することが好ましい。
【００１５】
本発明において、前記反転駆動部は、前記一方の傾斜面に対してほぼ直交する方向に突出動作し、前記部品の上部に作用するように構成されていることが好ましい。反転駆動部が一方の傾斜面に対してほぼ直交する方向に突出動作し、部品の上部に作用するように構成されていることにより、部品の反転方向（部品の回転動作の接線方向）に直接応力を加えることができるため、反転駆動部の動作ストロークが小さくても、効率的に部品を反転させることが可能になる。
【００１６】
本発明において、前記圧電アクチュエータは、シム板と、該シム板の表面上に被着された圧電体とを有し、前記シム板が片持ち支持されているとともに前記シム板の支持されている端部とは反対側の端部が前記反転駆動部を構成しているユニモルフ型若しくはバイモルフ型の素子であることが好ましい。これによって、低電圧でも十分な動作ストロークが得られるとともに、簡易な構成で足りるため製作が容易で、かつ、小型軽量化が可能となる。また、小型化軽量化が可能であるために、特に振動式部品搬送装置に用いる場合にはその振動に与える影響を低減できる。さらに、圧電アクチュエータには電磁的な影響を部品に与えないという利点があり、特に電子部品を搬送する場合に好適である。
【００１７】
本発明において、前記反転駆動部は、前記シム板及び前記圧電体よりも幅狭の突片状に構成されていることが好ましい。これによって、十分な駆動力及び応答速度を得ることができるとともに、部品寸法や部品形状にも容易に対応することができる。特に、突片状に構成された反転駆動部の幅が、搬送すべき部品の搬送方向の長さよりも短くなるように設定することが望ましい。これによって、反転させるべき部品のみを確実に反転させることができ、前後に隣接する部品に影響を与えないように構成できるから、信頼性をさらに向上できる。
【００１８】
本発明において、前記圧電アクチュエータの駆動系に、その電圧供給経路の電気抵抗値を可変に構成する電気抵抗可変手段を設けることが好ましい。これによれば、駆動系の電圧供給経路の電気抵抗値を可変に構成する電気抵抗可変手段を設けることにより、供給される駆動波形に対して、圧電アクチュエータに対する印加電圧波形を変形させることができるので、圧電アクチュエータの変位速度や変位加速度を制御することが可能になり、反転駆動部の部品に対する反転作用の速度及び加速度を調整し、最適な操作態様を実現できるようになる。たとえば、電気抵抗可変手段により電気抵抗値を増大させることにより、印加電圧波形の立ち上がりの傾斜を緩やかに構成し、反転駆動部の変位速度及び変位加速度を低減することによって、部品に対して反転駆動部をソフトタッチさせ、部品の跳ね飛ばしを防止したり部品のダメージを低減することが可能になる。また、反転駆動部の退避動作時には電気抵抗値を小さくすることによって印加電圧波形の立ち下がり傾斜を急傾斜にし、迅速に反転駆動部を待避させることができる。電気抵抗可変手段としては、圧電アクチュエータと直列に接続された可変抵抗を挙げることができ、その可変抵抗の抵抗値を変化させることによって上記作用を果たすことが可能である。
【００１９】
次に、本発明の部品搬送装置は、上記いずれかに記載の部品反転機構と、該部品反転機構を途中に配置してなる搬送経路を備えた搬送体とを有することを特徴とする。これによって、部品を迅速かつ確実に搬送することができる。特に、該搬送体に振動を加えて前記搬送経路上の部品を移動させる振動印加手段を有することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明に係る部品反転機構及び部品搬送装置の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
最初に、図１乃至図５を参照して、本発明に係る部品反転機構の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態の部品反転機構１３０の外観を示す概略斜視図、図２は部品反転機構１３０における搬送方向と直交する断面を示す概略断面図、図３及び図４は部品反転機構１３０における部品反転位置（図２に示す範囲ＩＩＩ）の拡大断面図、図５は、部品反転機構１３０における部品反転位置（図１に示す範囲Ｖ）の拡大斜視図である。なお、図１及び図５においては、図示の都合上、後述する補助ブロックの上部を省略した状態とし、部品反転位置を見やすくしてある。また、以下の説明では、部品Ｐが板状の直方体である場合、すなわち、部品Ｐの縦横高さのうち、たとえば縦寸法（長さ）＞横寸法（幅）＞高さ（厚さ）の関係が成立している場合であって、その縦寸法（長さ）の方向を搬送方向に合わせ、縦寸法と横寸法で規定される長方形の表面をトラック面に向けて搬送していく場合について説明する。ただし、本発明は、このような形状の部品Ｐを搬送する場合に限定されるものではなく、表裏に区別があり、反転動作によって表裏を揃えることができるものであれば如何なる部品であっても搬送することができるものである。
【００２２】
この部品反転機構１３０は、後述する部品搬送装置の搬送経路の一部を構成する反転トラック１３１と、部品Ｐの姿勢を検出するための光学センサ、撮影カメラ等で構成される姿勢検出手段１３２と、この姿勢検出手段１３２の検出結果に応じて上記反転トラック１３１上にて部品を反転させるための圧電ユニット１３３とを有する。
【００２３】
反転トラック１３１は、略Ｖ字状断面を有する搬送ブロック１３０Ａの表面形状により構成されている。搬送ブロック１３０Ａには、反転トラック１３１を構成する一対の傾斜面１３１Ａと１３１Ｂとが対向配置されるように形成される。また、搬送ブロック１３０Ａの傾斜面１３１Ｂ側には、補助ブロック１３０Ｂが固定されている。この補助ブロック１３０Ｂの表面の一部は、一対の傾斜面１３１Ａ，１３１Ｂに続いて反転トラック１３１に臨むように設けられた補助傾斜面１３１Ｃ（図３及び図４参照）となっている。
【００２４】
圧電ユニット１３３は、ユニットベース１３３Ａに圧電アクチュエータ１３４が固定されたものである。圧電アクチュエータ１３４は、ユニットベース１３３Ａに対して取付部材１３３Ｂにより片持ち支持された状態で固定される。また、ユニットベース１３３Ａは、上記反転トラック１３１に対してほぼ水平方向に伸びる姿勢で固定されている。圧電アクチュエータ１３４は、ステンレス鋼、ばね鋼、その他の各種合金素材などで構成されるシム板（弾性板）１３４Ａと、このシム板１３４の表面上に被着された圧電体１３４Ｂとを有する。
【００２５】
圧電アクチュエータ１３４の基部１３４ａはユニットベース１３３Ａに固定され、当該基部１３４ａの反対側に自由端として構成された反転駆動部１３４ｂが設けられている。より具体的には、基部１３４ａはユニットベース１３３Ａに対して取付部材１３３Ｂにより挟持された状態で固定されている。また、反転駆動部１３４ｂは、シム板１３４Ａの一部により構成されている。反転駆動部１３４ｂは、シム板１３４Ａの一部で構成され、シム板１３４Ａの先端に幅が絞られた幅狭の突片状となるように構成されている。すなわち、この突片状の反転駆動部１３４ｂは、シム板１３４の幅（反転駆動部以外の部分の幅）よりも小さくなるように構成されている。
【００２６】
図３乃至図５に示すように、搬送ブロック１３０Ａには、反転トラック１３１を構成する一方の傾斜面１３１Ａをスリット状に開口させる切り欠き状のスリット開口１３０ａが設けられている。そして、反転駆動部１３４ｂは、搬送ブロック１３０Ａのスリット開口１３０ａを通して反転トラック１３１に臨むように配置されている。この反転駆動部１３４ｂは、図３及び図５に示すように、待機状態において傾斜面１３１Ａと同一平面上に配置される先端面１３４ｃを有する。この先端面１３４ｃは、待機状態において傾斜面１３１Ａの一部を構成し、先端面１３４ｃとその周囲の傾斜面１３１Ａの部分とが連続した表面形状となるように構成されている。図示例では、先端面１３４ｃと傾斜面１３１Ａは共に平面であり、相互に同一の平面上に配置されている。
【００２７】
搬送ブロック１３０Ａには、図１に示すように、上記部品反転位置に設けられた反転トラック１３１の前後に搬送トラック１３０Ｔが形成されている。この搬送トラック１３０Ｔもまた基本的に略Ｖ字状断面を有し、一対の傾斜面が対向配置されている。搬送トラック１３０Ｔにおける上記反転トラック１３１の上流位置には、整列トラック部１３０Ｓが設けられている。この整列トラック部１３０Ｓでは、一方の傾斜面が他方の傾斜面よりもより垂直に近い傾斜角を有し、他方の傾斜面の幅は、正規の搬送姿勢にあるときの部品Ｐの厚さとほぼ等しい幅に形成されている。この整列トラック部１３０Ｓにおいては、正規の姿勢にない部品Ｐ（例えば、他方の傾斜面の幅方向にその幅（横寸法）や長さ（縦寸法）が伸びるように横たわっている部品）は搬送途中で自重によりバランスを崩し他方の傾斜面を越えて落下し、搬送トラック１３０Ｔ上から排除される。これによって、正規の姿勢にない部品Ｐを排除し、正規の姿勢にある部品Ｐ、すなわち、上述のように、長さ（縦寸法）を搬送方向に向け、幅（横寸法）を一方の傾斜面の幅方向に向け、厚さを他方の傾斜面の幅方向に向けた姿勢にある部品（図１、図３及び図５に示される姿勢の部品）のみを下流側に（反転トラック１３１に）供給する。すなわち、長さ（縦寸法）と幅（横寸法）とによって構成される長方形の表面を反転トラック１３１の一方の傾斜面１３１Ａに向ける姿勢となるように、上流側の搬送トラック１３０Ｔは部品Ｐを反転トラック１３１へ供給する。
【００２８】
また、反転トラック１３１の下流側に伸びる搬送トラック１３０Ｔには、反転トラック１３１の一対の傾斜面１３１Ａ，１３１Ｂのいずれかに上記長方形の表面が対向する姿勢で搬送される部品に対しても、その長方形の表面が下に向くように構成された水平面部が設けられている。この水平面部は、一方の傾斜面１３１Ａに上記長方形の表面が対向する姿勢にある部品と、他方の傾斜面１３１Ｂがに上記長方形の表面を向ける姿勢で搬送されてきた部品とのいずれに対しても最終的に同じ姿勢で下流側に送り出すようにするための部品合流部を構成する。
【００２９】
図１２には、本実施形態の圧電アクチュエータ１３４の構造を示す。圧電アクチュエータ１３４の基本構造は、上述のようにシム板１３４Ａの表面に圧電体１３４Ｂを被着させたものである。より具体的には、図示例のように、シム板１３４Ａの表裏両面にそれぞれ薄膜状の圧電体１３４Ｂが被着されている。圧電体１３４Ｂは例えば圧電セラミックスで構成され、その表裏両面にそれぞれ図示しない電極が形成されている。そして、この圧電体１３４Ｂをシム板１３４Ａに対して導電性を有するエポキシ系接着剤などにて導電接着する。この圧電体１３４Ｂの表裏両面に形成された図示しない電極のうち、外側の電極層は配線１３４Ｐにそれぞれ接続され、内側の電極はシム板１３４Ａに導電接続されている。さらに、シム板１３４Ａからも配線１３４Ｑが引き出され、配線１３４Ｐと１３４Ｑとの間に駆動電圧Ｖｄが印加される。
【００３０】
なお、図示例では、シム板１２４Ａの表裏両面に圧電体１３４Ｂが取り付けられたバイモルフ型の素子が構成されているが、シム板の一方の表面上にのみ圧電体が取り付けられてなるユニモルフ形の素子を構成してもかまわない。
【００３１】
図１３には、圧電アクチュエータ１３４の動作態様を示す。図１３（ａ）は駆動電圧Ｖｄとして正の所定電圧＋ｖ１を印加した場合、図１３（ｂ）は駆動電圧Ｖｄを０とした場合、図１３（ｃ）は駆動電圧Ｖｄとして負の所定電圧−ｖ２を印加した場合の圧電アクチュエータ１３４の様子をそれぞれ示す。図１３（ａ）に示すように、正の駆動電圧＋ｖ１を印加することにより、反転駆動部１３４ｂは搬送ブロック１３０Ａから離れる方向に動作し、後述するように部品を反転させる。また、図１３（ｂ）に示すように、電圧無印加状態では非動作状態となる。さらに、図１３（ｃ）に示すように、負の駆動電圧−ｖ２を印加することにより、図１３（ａ）に示す動作状態とは反対方向に反転駆動部１３４ｂが移動する。
【００３２】
圧電アクチュエータ１３４は、図３に示すように、待機時において搬送ブロック１３０Ａに嵌合した状態となっていて、その先端面１３４ｃが傾斜面１３１Ａと連続するように、すなわち面一（つらいち）になるように設計される。しかしながら、通常、図１３（ｂ）に示す電圧無印加状態にある圧電アクチュエータ１３４において、その先端面１３４ｃを傾斜面１３１Ａと完全に一致させることはきわめて困難である。これは、各構成部品の公差を如何に低減しようとも、圧電アクチュエータ１３４の形状誤差、圧電アクチュエータ１３４とユニットベース１３３Ａとの間の取付誤差、ユニットベース１３３Ａと搬送ブロック１３０Ａとの取付誤差などが累積するためである。
【００３３】
そこで、本実施形態では、上記各構成部品の累積公差を、図１３（ｂ）に示す電圧無印加状態を基準とした、図１３（ｃ）に示す反対駆動状態のストローク以下に設定し、圧電アクチュエータ１３４の待機時においては、圧電アクチュエータ１３４に動作状態とは逆極性の（負の）駆動電圧を印加するように構成した。これによって、構成部品の累積誤差によって電圧無印加状態の圧電アクチュエータ１３４の先端面１３４ｃと搬送ブロック１３０Ａとの間には隙間が発生したとしても、逆極性の駆動電圧Ｖｄが印加されることにより、動作時とは反対側に反転駆動部１３４ｂが移動し、搬送ブロック１３０Ａに押し付けられた状態となるため、搬送ブロック１３０Ａに形成された傾斜面１３１Ａと圧電アクチュエータ１３４の先端面１３４ｃとを常にきわめて高い精度で一致させることができる。
【００３４】
なお、駆動時の駆動電圧（Ｖｄ＝＋ｖ１）の絶対値（ｖ１）と、待機時の逆極性の駆動電圧（Ｖｄ＝−ｖ２）の絶対値（ｖ２）とを相互に一致させる必要はない。駆動時の駆動電圧Ｖｄは、部品Ｐを反転するのに最適な反転駆動部１３４ｂのストロークが得られるように設定し、待機時の駆動電圧Ｖｄは、累積公差を解消できるに十分な反対方向のストロークが得られるように設定すればよいからである。
【００３５】
図１４は、反転トラック１３１上に部品Ｐが到達したことを検出する図示しない光学センサ等よりなる検出器にて発せられる到達信号φＡと、この到達信号φＡに応じて姿勢検出手段１３２により到達した部品の姿勢を検出し、その検出された表裏姿勢に対応して発せられる反転制御信号φＢと、この反転制御信号φＢに従って出力される駆動電圧Ｖｄとの関係を示すものである。上記到達信号φＡは姿勢検出手段１３２による検出タイミングを規定するためのものである。本実施形態では、図示しない制御手段により到達信号φＡと同期して姿勢検出手段１３２を動作させ、同制御手段が部品の姿勢を判定する。部品が表裏逆様であると判定されると、同制御手段は上記反転制御信号φＢを発生し、駆動回路から圧電アクチュエータ１３４に供給されている駆動電圧Ｖｄ＝−ｖ２を＋ｖ１に切り換える。これによって図４に示すように圧電アクチュエータ１３４の反転駆動部１３４ｂが動作し、反転トラック１３１上の部品Ｐは反転される。
【００３６】
図１５（ａ）には、図示しない駆動回路と圧電体ＰＺ（圧電アクチュエータに相当）との間に可変抵抗ＶＲを接続した回路（原理図）を示し、図１５（ｂ），（ｃ）には、上記の駆動回路に接続された可変抵抗ＶＲを介して受ける圧電体ＰＺの印加電圧Ｖａの波形と、圧電体ＰＺ（圧電アクチュエータ）の変位δの波形とを示す。図１５（ａ）に示すように、駆動回路と圧電体ＰＺとの間に可変抵抗ＶＲを接続することにより、可変抵抗ＶＲの電気抵抗を増減させることによって、圧電体ＰＺが受ける印加電圧Ｖａの電圧波形を変えることができる。このことは、可変抵抗ＶＲの電気抵抗を変えることによって圧電体ＰＺの変位δの変化態様も変えることができることを意味する。たとえば、図１５（ｂ）に示すように、可変抵抗ＶＲの抵抗値が低く設定されている場合には、印加電圧Ｖａの波形の変形度合は少ないため、圧電体ＰＺ（圧電アクチュエータ）の変形速度は速い。すなわち、図１３の（ｃ）の状態から（ａ）の状態に移行するときの変形速度及び加速度が大きい。一方、可変抵抗ＶＲの抵抗値を大きく設定した場合には、図１５（ｃ）に示すように印加電圧Ｖａの波形の立ち上がり、立ち下がりは放物線、円弧状になり（すなわち、立ち上がり時、立ち下がり時の変位波形の傾きが緩やかになり）、圧電アクチュエータの変位速度は遅くなる。
【００３７】
上記のように、可変抵抗ＶＲの抵抗値が小さいと圧電アクチュエータの変位速度が速く、変位加速度も大きい。したがって、この場合、圧電アクチュエータにより部品Ｐを反転させると、部品Ｐを強打することになり、部品Ｐが飛び跳ねて、トラックから外れてしまう恐れがあるとともに、部品Ｐに大きなダメージを与えてしまう。一方、可変抵抗ＶＲの抵抗値を大きくすることによって、圧電アクチュエータの変位速度が小さくなるので、部品Ｐを跳ね飛ばすことなく、スムーズに反転させることが可能になる。また、反転駆動部を部品Ｐに対してソフトタッチさせ、部品Ｐのダメージを低減することも可能である。なお、図１５（ａ）はあくまでも原理図であり、実用回路の構成を表すものではない。したがって、上記原理図とは異なっていても、実質的に同様に圧電アクチュエータの変位速度を調整することができればよい。
【００３８】
また、上記回路では可変抵抗ＶＲの抵抗値を大きくすれば、立ち上がりだけでなく、立ち下がりにおいても変位速度が低下するが、実用上は、立ち上がり時（すなわち反転動作時）における供給電位の変動速度を遅くすることにより圧電アクチュエータを相対的にゆっくりと変位させ、立ち下がり時（すなわち復帰動作時）における供給電位の変動速度を速くすることにより相対的に高速に変位させることが好ましい。これは、反転動作時においては変位速度を制御することによって部品Ｐを適切に反転させる必要があるのに対して、部品を反転させた後には、復帰動作を素早く行うことによって反転させた部品以外の他の部品に影響を与えないようにする必要があるからである。このため、本実施形態に用いる実用回路としては、図１４に示す駆動時電位（正電位＋ｖ１）の供給系においてのみ電気抵抗値が可変に構成されるか、或いは、駆動時電位（正電位＋ｖ１）の供給系の電気抵抗値と退避時電位（負電位−ｖ２）の供給系の電気抵抗値とが別々に設定可能に構成されていることが好ましい。また、駆動時電位の供給系の（すなわち圧電アクチュエータに直列に接続された）電気抵抗値が、退避時電位の供給系の（圧電アクチュエータに直列に接続された）電気抵抗値よりも大きいことが好ましい。
【００３９】
また、上記のように印加電圧波形Ｖａを可変に構成しても、その動作時間は１ミリ秒未満であり、従来の空気の噴出によって部品を反転させる場合の動作体タイミングのずれにくらべて数分の一以下、典型的には数十分の一程度にすることができる。したがって、従来構造の部品反転機構に比べて、きわめて高速に部品を反転させることができる。また、圧電アクチュエータの反転駆動部１３４ｂの動作によって機械的に部品を反転させるため、空気の噴出とは異なり、反転させるべき部品Ｐの前後にある部品を巻き込んで反転させてしまうといったこともなくなる。特に、本実施形態では、反転駆動部１３４ｂの幅（部品Ｐの搬送方向の幅）を、部品Ｐの搬送方向の長さよりも小さく構成しているので、ひとつの部品Ｐを確実に反転させることができ、隣接して搬送されてきた２以上の部品Ｐを誤って共に反転させてしまうといったことが防止される。したがって、従来の１０倍以上の高速な反転動作を確実に行うことができるため、部品搬送速度、或いは、部品供給速度を従来に比しきわめて高めることができるという顕著な効果を得ることができる。
【００４０】
以上説明した本実施形態において、搬送トラック１３０Ｔにより搬送され、反転トラック１３１に搬送されてきた部品Ｐは、上記の姿勢検出手段１３２によってその表裏の搬送姿勢が検出される。たとえば、姿勢検出手段１３２がＣＣＤカメラ等の撮影装置で構成されている場合には、図３に示すように、部品Ｐの画像を光軸Ｌを中心とする範囲で撮影し、その画像を処理することにより部品の表裏を判定する。また、姿勢検出手段１３２が光学センサである場合には、部品の表面から反射される光の強度レベルによって表裏を判定する。このようにして部品の表裏が判定され、その部品Ｐが表裏逆様の姿勢にある場合には、圧電アクチュエータ１３４が駆動され、図４に示すように、反転駆動部１３４ｂが略上方へ移動する。反転駆動部１３４ｂが移動すると、その先端面１３４ｃは、傾斜面１３１Ａに接していた部品Ｐの上部接触面を押し上げるので、部品Ｐは図４に示すように図示反時計周りに回転する。これにより、部品Ｐは傾斜面１３１Ｂ上に横倒し状態となって下流側に送られる。
【００４１】
本実施形態では、反転駆動部１３４ｂは、略Ｖ字状断面の開いた方向（ほぼ図示上方）に向けて動作するように構成されているので、その先端面１３４ｃも上記方向に移動し、部品Ｐの上部に作用する。したがって、反転駆動部１３４ｂの動作ストロークの大小に拘わらず反転駆動部１３４ｂから部品Ｐが受ける応力の方向はほとんど変化しないため、部品Ｐを安定的に反転させることができる。すなわち、部品Ｐを他方の傾斜面１３１Ｂに向けて並進動作させてしまうことによって部品Ｐの反転に失敗するといった事態の発生を防止できる。
【００４２】
［第２実施形態］
次に、図６乃至図９を参照して、本発明に係る部品反転機構の第２実施形態について説明する。図６は、この実施形態の部品反転機構２３０の概略斜視図、図７は、部品反転位置（図６に示す範囲ＶＩＩ）を拡大して示す拡大部分斜視図、図８は、部品反転位置（図９に示す範囲ＶＩＩＩ）を拡大して示す部分拡大断面図、図９は、部品反転機構２３０の搬送方向と直交する断面を示す縦断面図である。
【００４３】
この部品反転機構２３０においては、搬送ブロック２３０Ａに、第１実施形態とほぼ同様の搬送トラック２３０Ｔ及び整列トラック２３０Ｓが形成されている。また、反転トラック２３１の形成部位（部品反転位置）においては、搬送ブロック２３０Ａに第１実施形態とほぼ同様の補助ブロック２３０Ｂが併設されている。さらに、反転トラック２３１上の部品Ｐの表裏姿勢を検出するための姿勢検出手段２３２もまた第１実施形態と同様に構成されている。
【００４４】
本実施形態では、反転トラック２３１に設けられた一対の傾斜面２３１Ａ及び２３１Ｂのうち、一方の傾斜面２３１Ａに対してほぼ平行に伸びるように、すなわち、シム板２３４Ａが一方の傾斜面２３１Ａにほぼ平行に設置されるように、圧電ユニット２３３が固定されている。圧電ユニット２３３は、第１実施形態とほぼ同様のユニットベース２３３Ａと、取付部材２３３Ｂと、圧電アクチュエータ２３４とを備えている。圧電アクチュエータ２３４は、第１実施形態とほぼ同様のシム板２３４Ａと、このシム板２３４Ａの表面に被着された圧電体２３４Ｂとを有する。また、シム板２３４Ａの基部２３４ａはユニットベース２３３Ａと取付部材２３４Ｂとによって固定され、その反対側端部に反転駆動部２３４ｂが動作自在に設けられている。反転駆動部２３４ｂは、シム板２３４Ａが幅方向に絞られた形状の幅狭の突片状に構成されている。
【００４５】
上記の反転駆動部２３４ｂは、図７及び図８に示すように、反転トラック２３１の傾斜面２３１Ａと平行に、斜め上方から下方へ向けて伸び、その表面が傾斜面２３１Ａと連続（一致）するように、すなわち、面一（つらいち）となるように配置されている。ここで、圧電ユニット２３３には、例えばユニットベース２３３Ａの一部として構成された表面部２３３ａが設けられ、この表面部２３３ａもまた、一方の傾斜面２３１Ａの表面と一致するように構成されている。
【００４６】
この場合、図１３を参照して第１実施形態において説明したように、図７及び図８に示す待機時に、逆極性の電圧を圧電アクチュエータ２３４に印加することによって、反転駆動部２３４ｂの裏面を背後のユニットベース２３３Ａの表面部２３３ａにぴったりと当接させることができ、その結果、反転駆動部２３４ｂの表面の高さを上記のように周囲の傾斜面２３１Ａと一致させることができる。
【００４７】
この実施形態では、反転駆動部２３４ｂが一方の傾斜面２３１Ａと一致するように配置されているため、反転駆動部２３４ｂが部品Ｐの上部を他方の傾斜面２３１Ｂに向けて押し出すことによって、部品Ｐは図８に点線で示すように反転される。
【００４８】
ここで、本実施形態では、反転駆動部２３４ｂが一方の傾斜面２３１Ａとほぼ直交する方向に動作するため、反転駆動部２３４ｂは、部品Ｐに対してその反転動作の円運動の接線方向に応力を及ぼすことになる。したがって、わずかな動作ストロークでも確実に部品Ｐを反転させることができるという利点がある。
【００４９】
［第３実施形態］
次に、図１０及び図１１を参照して、本発明に係る第３実施形態の部品反転機構３３０について説明する。この部品反転機構３３０は、その反転トラック３３１の断面形状以外は上記第２実施形態の部品反転機構２３０とほぼ同様であるので、それぞれ対応する各構成部分、すなわち、搬送ブロック３３０Ａ、補助ブロック３３０Ｂ、姿勢検出手段３３２、圧電ユニット３３３、圧電アクチュエータ３３４などの共通部分についての説明は省略する。
【００５０】
本実施形態では、搬送ブロック３３０Ａに形成される反転トラック３３１に、一対の対向配置された傾斜面３３１Ａと３３１Ｂが設けられているが、これらの傾斜面３３１Ａと傾斜面３３１Ｂとの間に、傾斜面３３１Ａに対向する傾斜面３３１ａと、傾斜面３３１Ｂに対向する傾斜面３３１ｂとが設けられている。傾斜面３３１ａと傾斜面３３１ｂとは隣接し、相互に背中合わせとなるように形成されている。
【００５１】
上流の搬送トラックから搬送されてくる部品Ｐは、当初、傾斜面３３１Ａ及び３３１ａ上に配置されている。そして、姿勢検出手段による検出結果により部品Ｐの表裏が既定姿勢に対して表裏逆様であると判定されると、圧電アクチュエータが稼動し、そのシム板３３４Ａの先端に設けられた反転駆動部３３４ｂが斜め上方に移動し、部品Ｐの上部を傾斜面３３１Ｂに向けて移動させる。このとき、傾斜面３３１Ｂとの間には傾斜面３３１ａがあるので、部品Ｐが反転駆動部３３４ｂによって移動されるとき、部品Ｐは傾斜面３３１ａの支持によって回転し、反転され、その結果、図１１に点線で示すように、部品Ｐは傾斜面３３１Ｂ及び３３１ｂ上に配置された状態になる。
【００５２】
この実施形態では、略Ｖ字状断面の反転トラック３３１内に、さらに傾斜面３３１ａ，３３１ｂが形成されていることにより、全体として反転トラック３３１が略Ｗ字状断面を有することになり、これによって部品Ｐをより回転させやすくなるため、部品を容易に反転させることができるという利点がある。
【００５３】
［第４実施形態］
最後に、図１６及び図１７を参照して、本発明に係る部品搬送装置の実施形態について説明する。ここで、図１６は、本実施形態の部品搬送装置１００の平面図、図１７は部品搬送装置１００の側面図である。
【００５４】
この部品搬送装置１００は、螺旋状の搬送トラックを備えた螺旋状搬送部１１０と、この螺旋状搬送部１１０の出口に接続された直線状の搬送トラックを備えた直線状搬送部１２０とを有する。螺旋状搬送部１１０は、いわゆるボウル型振動バーツフィーダと呼ばれるものである。螺旋状搬送部１１０には、振動源１１１と、この振動源１１１に接続されたボウル型の搬送体１１２とを有する。振動源１１１は、搬送体１１２に対して、その軸線周りに旋回する方向に往復する振動を与えるように構成されている。
【００５５】
また、搬送体１１２には、円錐状に構成された内底部１１２ａと、この内底部１１２ａの外周部分から上方へ向けて螺旋状に伸びる搬送トラック１１２ｂとが設けられている。内底部１１２ａ上に部品（図示せず）を多数投入すると、振動源１１１によって与えられた振動により、部品は徐々に螺旋状の搬送トラック１１２ｂ上を移動していく。搬送トラック１１２ｂは、内底部１１２ａに近い下部から上部に向かうに従って徐々に幅狭になるように構成され、上部に進むに従って部品を徐々に１列に整列させ、それらの姿勢を揃えていく。
【００５６】
直線状搬送部１２０は、振動源１２１と、この振動源１２１に接続された搬送体１２２とを有する。振動源１２１は、搬送体１２２を搬送方向に往復する振動を与える。搬送体１２２は、上記螺旋状搬送部１１０の搬送トラック１２０の出口に接続された、直線状の搬送トラック１２２ａを備えている。この搬送トラック１２２ａは、上記搬送トラック１１２ｂによって整列された各部品の整列状態を維持したまま、当該部品を直線方向に搬送していく。
【００５７】
本実施形態では、螺旋状搬送部１１０の搬送トラック１１２ｂによる搬送経路の途中に、上記部品反転機構１３０が装着される。より具体的には、搬送体１１２に上記搬送ブロック１３０が嵌合するように取り付け固定される。すなわち、搬送トラック１１２ｂの途中に、上記搬送トラック１３０Ｔ、選別トラック１３０Ｓ及び反転トラック１３１が配置されることになる。これによって、螺旋状搬送部１１０において螺旋状の搬送トラック１１２ｂを搬送されていく途中で、部品の表裏姿勢が検出され、その姿勢に応じて部品が表裏反転される。これによって、螺旋状搬送部１１０の搬送トラック１１２ｂの出口では、全ての部品が表裏をそろえた状態で搬送されていることになる。
【００５８】
また、本実施形態において、螺旋状搬送部１１０の代わりに、直線状搬送部１２０の途中に図示点線で示す部品反転機構１３０′を取り付けてもよい。この場合には、直線状搬送部１２０による搬送途中において部品が反転され、その表裏姿勢が揃えられる。
【００５９】
尚、本発明の部品反転機構及び部品搬送装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６０】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、圧電アクチュエータを用いて部品を反転させることにより、部品の反転動作を高速に行うことができるとともに、反転部品の選択性を向上させることができるので、部品整列能力を犠牲にすることなく高速搬送に容易に対応することができるため、高速かつ正確に部品供給を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品反転機構の第１実施形態の構造を示す概略斜視図である。
【図２】第１実施形態における搬送方向と直交する断面を示す概略断面図である。
【図３】第１実施形態における部品反転位置の断面構造（図２に示す範囲ＩＩＩ）を示す部分拡大断面図である。
【図４】第１実施形態の部品反転位置における反転動作時の状態を示す部分拡大断面図である。
【図５】第１実施形態の部品反転位置の構造（図１に示す範囲Ｖ）を示す部分拡大斜視図である。
【図６】本発明に係る部品反転機構の第２実施形態の構造を示す概略斜視図である。
【図７】第２実施形態における部品反転位置の構造（図６に示す範囲ＶＩＩ）を示す部分拡大斜視図である。
【図８】第２実施形態における部品反転位置の断面構造（図９に示す範囲ＶＩＩＩ）を示す部分拡大断面図である。
【図９】第２実施形態における搬送方向と直交する断面を示す概略断面図である。
【図１０】本発明に係る部品反転機構の第３実施形態の部品反転位置の構造を示す部分拡大斜視図である。
【図１１】第３実施形態における部品反転位置の断面構造を示す部分拡大断面図である。
【図１２】圧電アクチュエータの平面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。
【図１３】圧電アクチュエータの動作状態を示す説明図（ａ）〜（ｃ）である。
【図１４】部品の到達信号φＡ、反転制御信号φＢ及び駆動電圧Ｖｄの波形を示すタイミングチャートである。
【図１５】発電アクチュエータの接続回路図（ａ）、並びに、印加電圧波形と変位δの波形との関係を示す波形図（ｂ）及び（ｃ）である。
【図１６】本発明に係る部品搬送装置（第４実施形態）の構造を示す平面図である。
【図１７】第４実施形態の側面図である。
【符号の説明】
１００…部品搬送装置、１１０…螺旋状搬送部、１２０…直線状搬送部、１３０…部品反転機構、１３０Ａ…搬送ブロック、１３０Ｂ…補助ブロック、１３０Ｔ…搬送トラック、１３０Ｓ…選別トラック、１３１…反転トラック、１３１Ａ，１３１Ｂ…傾斜面、１３２…姿勢検出手段、１３３…圧電ユニット、１３３Ａ…ユニットベース、１３３Ｂ…取付部材、１３４…圧電アクチュエータ、１３４Ａ…シム板、１３４Ｂ…圧電体、１３４ａ…基部、１３４ｂ…反転駆動部、１３４ｃ…先端面
【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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【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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