(57)【要約】【課題】反転対象の部品ごとの専用部品を用いることなく、多品種の部品に対して反転を行う。【解決手段】上部が開口し、開口端辺を回転中心として上向きに回転可能な部品収納部１と、上端辺の位置が開口端辺の位置と一致し、部品収納部１の回転により当該部品収納部１に収納された部品１０が反転して載置される部品置き部２と、部品収納部２を反転させる回転機構部３とを備え、回転機構部３は、部品収納部１の回転角度に応じて回転速度を調整する。【選択図】図１
2012028675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部が開口し、開口端辺を回転中心として上向きに回転可能な部品収納部と、
上端辺の位置が前記開口端辺の位置と一致し、前記部品収納部の回転により当該部品収納部に収納された部品が反転して載置される部品置き部と、
前記部品収納部を反転させる回転機構部とを備え、
前記回転機構部は、前記部品収納部の回転角度に応じて回転速度を調整する
ことを特徴とする部品姿勢変更装置。
【請求項２】
前記回転機構部は、前記部品収納部が第１の回転角度に到るまでは、前記部品が前記部品収納部底面上を滑り前記部品収納部側面に接触する第１の回転速度で前記部品収納部を回転させ、前記部品収納部が前記第１の回転角度から第２の回転角度に到るまでは、前記部品が前記部品収納部側面上を滑り前記部品置き部の上端辺に接触する第２の回転速度で前記部品収納部を回転させる
ことを特徴とする請求項１記載の部品姿勢変更装置。
【請求項３】
前記部品置き部面上は、前記部品が前記部品収納部側面上を滑る際に前記部品置き部上にまで滑ることがないように構成される
ことを特徴とする請求項２記載の部品姿勢変更装置。
【請求項４】
前記回転機構部は、前記部品収納部が反転状態に至るまで、前記部品が前記部品収納部底面に接触した状態を維持させる第３の回転速度で前記部品収納部を回転させる
ことを特徴とする請求項１記載の部品姿勢変更装置。
【請求項５】
前記回転機構部は、前記部品収納部が第１の回転角度に到るまでは、前記部品が前記部品収納部底面上を滑り前記部品収納部側面に接触する第１の回転速度で前記部品収納部を回転させる
ことを特徴とする請求項４記載の部品姿勢変更装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生産設備への部品供給において部品の表裏を反転させる部品姿勢変更装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、生産設備への部品供給を行う際に、部品の表裏を反転させる機能を有する反転ユニットがある（例えば非特許文献１参照）。この反転ユニットは、図９に示すように、回転軸１００の上下側に取り付けられた２つのスライダ１０１，１０２と、スライダ１０１，１０２を回転軸１００を中心に回転させる回転機構部１０３と、各スライダ１０１，１０２に取り付けられた部品収納部１０４，１０５とから構成されている。部品収納部１０４，１０５の対向面には、部品１１０を収納する収納溝１０４ａ，１０５ａが形成されている。
なお、スライダ１０１，１０２のうち下側に位置したスライダ（図９ではスライダ１０１）は先端側に突出し、スライダ１０１に取り付けられた部品収納部１０４の収納溝１０４ａを外部に露出させるように構成されている。また、部品収納部１０４，１０５は、スライダ１０１，１０２の回転に伴って回転する際に、互いの収納溝１０４ａ，１０５ａで部品１１０を挟み込み、一体となって回転するように構成されている。
【０００３】
この反転ユニットによる部品反転動作では、まず、外部に露出した収納溝１０４ａに、部品１１０を一方の面（表面）を上にして収納する。次いで、回転機構部１０３によりスライダ１０１，１０２を反転させる。この際、部品収納部１０４，１０５は一体となって部品１１０を挟み込み反転する。次いで、下部に位置した他方のスライダ１０２が先端側に突出して、スライダ１０２に取り付けられた部品収納部１０５の収納溝１０５ａが外部に露出される。これによって部品１１０の他方の面（裏面）が上になり、部品１１０を反転させることができる。
【０００４】
また、図１０に示すように、部品１１０を収納する収納孔１０６ａが形成された部品収納部１０６と、部品収納部１０６の両側で独立して開閉し、収納孔１０６ａを露出させる開閉扉部１０７，１０８と、２つの開閉扉１０７，１０８を閉じた状態で部品収納部１０６を部品１１０とともに反転させる回転機構部１０９とから構成される部品実装装置も開示されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２８１９８号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ウェブサイト記事、［ＴＯＵ  反転ユニット］、http://www.meg.co.jp/tou/index.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１および特許文献１では、部品収納部１０４〜１０６は、部品１１０の種類・サイズごとに収納溝１０４ａ，１０５ａ、収納孔１０６ａの形状・寸法が異なる専用部品であり、多品種の部品に対応させることができないという課題があった。
【０００８】
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、反転対象の部品ごとの専用部品を用いることなく、多品種の部品に対して反転を行うことができる部品姿勢変更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】
【０００９】
この発明に係る部品姿勢変更装置は、上部が開口し、開口端辺を回転中心として上向きに回転可能な部品収納部と、上端辺の位置が開口端辺の位置と一致し、部品収納部の回転により当該部品収納部に収納された部品が反転して載置される部品置き部と、部品収納部を反転させる回転機構部とを備え、回転機構部は、部品収納部の回転角度に応じて回転速度を調整するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、上記のように構成したので、上部が開口し、開口端辺を回転中心として上向きに回転可能な部品収納部と、上端辺の位置が開口端辺の位置と一致し、部品収納部の回転により当該部品収納部に収納された部品が反転して載置される部品置き部と、部品収納部を反転させる回転機構部とを備え、回転機構部は、部品収納部の回転角度に応じて回転速度を調整することで、反転対象の部品ごとの専用部品を用いることなく、多品種の部品に対して反転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る部品姿勢変更装置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に係る部品姿勢変更装置による部品反転動作（部品が非薄型形状の場合）を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る部品姿勢変更装置による部品反転動作での条件式２を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る部品姿勢変更装置による部品反転動作での反転の失敗を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る部品姿勢変更装置による部品反転動作での条件式３を説明する図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る部品姿勢変更装置において部品収納部の回転中心が部品置き部の上端辺の位置と不一致の場合を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る部品姿勢変更装置において薄型形状の部品を用いた場合を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る部品姿勢変更装置による部品反転動作（部品が薄型形状の場合）を説明する図である。
【図９】従来の反転ユニットの構成を示す斜視図である。
【図１０】従来の部品実装装置の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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に係る部品姿勢変更装置の構成を示す図である。
部品姿勢変更装置は、図１に示すように、部品収納部１、部品置き部２および回転機構部３から構成されている。
【００１３】
部品収納部１は、反転対象の部品１０を収納するものであり、上部が開口した箱型形状に形成されている。この部品収納部１には回転軸４が連結され、部品置き部２と対向する開口端辺を回転中心として上向きに回転可能に構成されている。なお、部品収納部１の回転中心（部品置き部２と対向する開口端辺の位置）は、部品置き部２の部品収納部１と対向する上端辺の位置と一致するように構成されている。
また、部品１０は部品収納部１に収納可能なサイズであればよく、多品種の部品を用いることができる。
【００１４】
部品置き部２は、部品収納部１が部品置き部２側に回転することによって、この部品収納部１に収納された部品１０が反転して載置されるものである。この部品置き部２面上に反転して載置された部品１０は不図示の生産設備に供給される。
【００１５】
回転機構部３は、回転軸４を回転させることによって部品収納部１を回転させるものであり、モータなどのアクチュエータにより構成される。この回転機構部３は、部品収納部１の回転角度に応じて回転速度を調整しながら部品収納部１を回転させる。
なお、回転機構部３は、モータを用いて回転軸４を直接回転させる構成に限らず、例えばラックと歯車を用いて、ラックの直動運動を歯車で回転運動に変換することによって回転軸４を回転させるように構成してもよい。
【００１６】
次に、上記のように構成された部品姿勢変更装置による部品反転動作について説明する。
図２はこの発明の実施の形態１に係る部品姿勢変更装置による部品反転動作（部品１０が非薄型形状の場合）を説明する図である。なお、図２（ａ）に示す部品収納部１に収納された部品１０の上面を表面、下面を裏面とする。
部品姿勢変更装置による部品反転動作では、まず、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、回転機構部３は、部品１０が収納された部品収納部１を、部品置き部２と対向する開口端辺を回転中心として、上向きに第１の回転角度（９０度）まで回転させる。この際、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、部品収納部１が傾くことによって、部品１０が部品収納部１の底面上を滑り、部品１０の側面が部品収納部１の側面に接触する。
【００１７】
ここで、部品収納部１が９０度回転するのに要する時間をＴ１とし、部品１０が部品収納部１の底面上を滑り部品収納部１の側面に接触するのに要する時間をＴ２とした場合、回転機構部３は、Ｔ１＞Ｔ２（条件式１）を満たす第１の回転速度で部品収納部１を回転させる。
【００１８】
次いで、図２（ｄ）に示すように、回転機構部３は、部品収納部１をさらに回転させる。この際、部品１０が部品収納部１の側面上を滑り、部品１０の表面端辺Ａが部品置き部２の上端辺に接触する。
【００１９】
ここで、図３に示すように、部品１０の重心位置をＧとし、部品１０の表面端辺Ａを通り重力方向に伸びる直線をＬとした場合、重心位置Ｇが直線Ｌの左側領域に位置するときには、部品１０は倒れ込むことなく部品収納部１の側面上を滑ることができる。一方、重心位置Ｇが直線Ｌの右側領域に位置するときには、部品１０は自ら倒れ込んでしまう。この部品１０の重心位置Ｇは、部品収納部１が回転して傾くにつれて直線Ｌの右側領域に近づく。
そのため、部品１０の重心位置Ｇが直線Ｌ上に位置する（部品収納部１が第１の回転角度から第２の回転角度まで回転する）のに要する時間をＴ３とし、部品１０の表面端辺Ａが部品置き部２の上端辺に接触するのに要する時間をＴ４とした場合、回転機構部３は、Ｔ３＞Ｔ４（条件式２）を満たす第２の回転速度で部品収納部１を回転させる。
【００２０】
また、図２（ｃ）から図２（ｄ）の状態に移行する際に、図４に示すように、部品１０が部品収納部１の側面上から部品置き部２面上にまで滑ってしまった場合には、部品１０が横を向いた状態で部品置き部２面上に載置されてしまうため、反転が失敗となる。
ここで、図５に示すように、部品１０の質量をＭとし、重力加速度をＧとし、部品置き部２面上と部品１０との間の摩擦係数をμとし、部品収納部１の回転角度をθ［ｒａｄ」（図２（ａ）の状態をθ＝０として、時計回りを正方向とする）とした場合、部品１０が部品置き部２面上にまで滑らないための条件式は、μＭｇ＞Ｍｇｔａｎ（θ−（π／２））である。
そのため、部品置き部２面上は、摩擦係数μが、μ＞ｔａｎ（θ−（π／２））（条件式３）を満たすような粗さに形成されている。
【００２１】
その後、回転機構部３は、部品収納部１を１８０度まで回転させると、図２（ｅ），（ｆ）に示すように、部品１０が表面端辺Ａを回転中心として部品置き部２上に倒れこみ、部品置き部２上に反転した状態（部品１０の裏面が上面となった状態）で載置される。
【００２２】
なお、図６に示すように、部品収納部１の回転中心（開口端辺の位置）が、部品置き部２の上端辺の位置と一致していない場合には、部品収納部１を回転させた際に、部品収納部１と部品置き部２との間に落差が生じてしまい、部品１０が部品収納部１から落下したり、転がってしまって、正常に反転させることができない恐れがある。
【００２３】
次に、薄型形状の部品１０を反転させる場合について説明する。
図７はこの発明の実施の形態１に係る部品姿勢変更装置において薄型形状の部品１０を用いた場合を示す図であり、図２に示す動作方法によって部品収納部１を第１の回転角度から第２の回転角度へ回転している状態を示している。なお、Ｈは部品１０の高さであり、Ｗは部品１０の幅であり、μ２は部品収納部１の側面上と部品１０との間の摩擦係数である。また、説明の簡略化のため、部品１０の重心位置Ｇは部品１０中心位置であるとする。
薄型形状（高さＨ＜＜幅Ｗ）の部品１０に対して図２に示す動作方法によって反転を行うと、部品収納部１が第２の回転角度に至る途中で、部品１０の重心位置Ｇが直線Ｌの右側領域に容易に移動してしまうため、部品１０が部品収納部１内で倒れ込んでしまい、この部品１０を反転させることができなくなってしまう。
【００２４】
ここで、部品１０の重心位置Ｇが直線Ｌの左側領域に位置するための条件式は、ｔａｎ（θ−（π／２））＜（Ｈ／Ｗ）であり、部品１０が部品収納部１の側面上を滑るための条件式は、μ２＜ｔａｎ（θ−（π／２））である。
そのため、摩擦係数μ２は、μ２＜（Ｈ／Ｗ）（条件式４）を満たす必要がある。しかしながら、薄型形状の部品１０を用いた場合には、条件式４を満たすような摩擦係数μ２を得ることは困難であり、部品１０が部品収納部１内で倒れてしまう。
【００２５】
そこで、薄型形状の部品１０を反転させる場合には、部品収納部１の側面上を滑らせるのではなく、部品収納部１を第１の回転角度からさらに回転させる際に生じる遠心力によって部品１０が部品収納部１底面に接触した状態を維持させて、部品収納部１の反転後、重力によって部品１０を部品置き部２上に載置させる方法を用いる。
【００２６】
図８はこの発明の実施の形態１に係る部品姿勢変更装置による部品反転動作（部品１０が薄型形状の場合）を説明する図である。なお、図８（ａ）〜（ｃ）までの動作は、図２（ａ）〜（ｃ）の動作と同一であり、その説明を省略する。
【００２７】
回転機構部３は、部品収納部１を第１の回転角度（９０度）から反転状態まで回転させる際に、図８（ｄ）〜（ｆ）に示すように、遠心力Ｔによって部品１０が部品収納部１底面に接触した状態を維持させる第３の回転速度（角速度ω）で部品収納部１を回転させる。
ここで、図８（ｄ）に示すように、遠心力Ｔは、Ｔ＞Ｍｇｓｉｎ（θ−（π／２））を満たす必要がある。また、部品収納部１の回転中心から部品１０の重心位置Ｇまでの距離をｒとすると、遠心力Ｔは、Ｔ＝Ｍｒω２で示されるため、上式は、Ｍｒω２＞Ｍｇｓｉｎ（θ−（π／２））となる。したがって、回転機構部３は、ω＞√（ｇｓｉｎ（θ−（π／２）／ｒ）（条件式５）を満たす第３の回転速度（角速度ω）で部品収納部１を回転させる。
【００２８】
その後、回転機構部３によって、部品収納部１が反転（１８０度回転させた位置）すると、部品１０は重力により部品置き部２上に着地して、部品置き部２上に反転した状態（部品１０の裏面が上面となった状態）で載置される。
【００２９】
なお、薄型形状の部品１０を反転させる場合には、図８（ｂ），（ｃ）の動作を省略することも可能である。すなわち、回転機構部３により、部品収納部１を図８（ａ）の状態から反転状態まで一工程で回転させるようにしてもよい。
しかしながらこの場合、回転中心から部品１０の重心位置Ｇまでの距離ｒが不定である（部品収納部１のどの位置に部品１０が収納されているかにより距離ｒが異なる）ため、上記の条件式５を用いると、部品収納部１を回転させる角速度ωは不定となってしまう。
一方、条件式５では、最短の距離ｒ０（部品１０が部品収納部１の部品置き部２側側面に接触した状態）のときに必要な角速度ωが最も速く、距離ｒが長くなるにつれて必要な角速度ωは遅くなる。そこで、図８（ｂ），（ｃ）の動作を省略する場合には、部品１０が収納される位置に関わらず、回転機構部３は、ω＞√（ｇｓｉｎ（θ−（π／２）／ｒ０）（条件式６）を満たす第３の回転速度（角速度ω）で部品収納部１を回転させるようにする。
これにより、部品収納部１を図８（ａ）の状態から反転状態まで一工程で回転させる場合にも、部品１０が部品収納部１底面に接触した状態を維持でき、部品１０を反転させることができる。
【００３０】
以上のように、この実施の形態１によれば、反転対象の部品ごとの専用の部品収納部１を用いることなく、上部が開口した箱型形状の部品収納部１に部品１０を収納して、部品収納部１の回転中心を部品置き部２の部品収納部１に対向する上端辺の位置に一致させて、部品収納部１の回転角度に応じて回転速度を調整しながら回転させることによって部品１０を容易に反転させることができる。これにより、部品１０の種類やサイズを限定することなく反転を行うことができ、簡便な構成で、柔軟性に富んだ部品供給形態を提供することができ、作業効率を向上することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  部品収納部
２  部品置き部
３  回転機構部
４  回転軸
１０  部品
【図１】
2012028675.tif 000003
【図２】
2012028675.tif 000004
【図３】
2012028675.tif 000005
【図４】
2012028675.tif 000006
【図５】
2012028675.tif 000007
【図６】
2012028675.tif 000008
【図７】
2012028675.tif 000009
【図８】
2012028675.tif 000010
【図９】
2012028675.tif 000011
【図１０】
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