(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の選別ローラを、その回転軸が相互に平行となるように基台上に回転自在に配置し、少なくとも一方の選別ローラには外径が異なる複数の選別エリアが軸方向に沿って形成され、一対の選別ローラの間隙部の一端に多数の部品を順次供給し、選別ローラの回転力によって各部品を転動させながら間隙部の他端方向に送り出し、各選別エリアにおける一対の選別ローラの外周面の間隙の大小によって各部品の形状を選別するように構成するとともに、上記一対の選別ローラの外周面の周速が相互に異なるように構成し、さらに上記一対の選別ローラの外周面の表面粗さが相互に異なるように構成したことを特徴とする部品形状選別装置。
【請求項２】
複数の選別エリアは、少なくとも一方の選別ローラの外径を軸方向に段階的に変えて形成されていることを特徴とする請求項１記載の部品形状選別装置。
【請求項３】
一対の選別ローラの回転軸は水平面に対して所定の傾斜角度をもって傾斜していることを特徴とする請求項１記載の部品形状選別装置。
【請求項４】
傾斜角度が１〜４０度の範囲であることを特徴とする請求項３記載の部品形状選別装置。
【請求項５】
部品が略球形状の部品であることを特徴とする請求項１記載の部品形状選別装置。
【請求項６】
上記略球形状の部品がベアリングボールであることを特徴とする請求項５記載の部品形状選別装置。
【請求項７】
一対の選別ローラの少なくとも一方が他方の選別ローラに対して平行移動自在に構成したことを特徴とする請求項１記載の部品形状選別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は部品形状選別装置に係り、特に簡素な構造を有し、多数の部品の形状を高い選別精度で連続的かつ効率的に選別でき、部品の検査工数を大幅に低減することが可能な部品形状選別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
製品または半製品としての部品の寸法仕上りや形状精度を測定して所定の公差範囲内の部品のみを選別する部品形状選別装置が多くの産業分野で使用されている。
【０００３】
例えば、図６は従来の部品形状選別装置１の概略構成例を示す平面図である。この選別装置１は、球状のベアリングボール部品２の外径の適否を判断し、部品２を寸法別に区分選別する方式を採用しており、回転自在に構成された一対の選別ローラｒ１，ｒ２を、その回転軸Ｌ１，Ｌ２が非平行となるように配置している。つまり、ローラ間の間隙が部品２の転がり方向（矢印）に向けて徐々に拡大するように一対のローラを配置して構成されている。一対の選別ローラｒ１，ｒ２の間には、その間隙（隙間）寸法の大きさを変えて、軸方向に３種の選別エリアＡ１，Ａ２，Ａ３が形成されている。
【０００４】
そして複数の部品２が、互いに外側方向に回転する一対の選別ローラｒ１，ｒ２の一端側（図６において左端側）から連続的に選別ローラｒ１，ｒ２間に供給され、部品２は選別ローラｒ１，ｒ２により回転力を付与され、他端側（図６において右端側）に順次送り出される。このとき、図７（ａ）に示すように欠けが発生していて所定の直径ｄ１より小さい直径ｄ２を有する部品２ａは、選別ローラｒ１，ｒ２間の隙間寸法が小さい選別エリアＡ１において隙間を通り抜け下方に落下する。
【０００５】
また所定の寸法公差内の直径を有する部品２は選別エリアＡ２において、ローラ間の隙間を通り抜け下方に落下する。一方、図７（ｂ）に示すように２個のボールが団子状に一体化した粗大な不良部品２ｂおよび図７（ｃ）に示すようにある方向の直径が過大になった楕円状の不良部品２ｃは、長軸の回りのみに回転し易く、隙間寸法が小さい選別エリアＡ１，Ａ２を通過後、隙間寸法が大きい選別エリアＡ３において、ローラ間の隙間を通り抜け下方に落下する。その結果、多数の部品は、その形状寸法の大小に応じて選別されて、それぞれ個別に回収される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の部品形状選別装置においては、一対の選別ローラの回転速度が同一となるように構成されているため、選別ローラ上を転動する部品の回転方向は殆ど一定となり易いため、部品の全ての直径方向における寸法形状を正確に捉えることができない場合もあった。例えば、図７（ａ）に示すような欠けを生じた部品２ａが、正規の直径ｄ１方向を回転中心として回転しながら選別ローラ上を転動する場合には、欠けを生じた部分を含む過小な直径ｄ２方向の寸法は選別エリアＡ１では測定されず、規格通りの直径ｄ１を有する部品２のみを判定する選別エリアＡ２において選別され回収されてしまう。したがって、部品の選別精度が低下する問題点があった。
【０００７】
さらに、一対の選別ローラの回転軸が非平行となるように配置した従来の選別装置においては、選別ローラ間の隙間（間隙寸法）が連続的に変化するように構成されていたため、各選別エリアの境界が曖昧になり易く部品の選別精度をさらに低下させる原因となっていた。
【０００８】
また、一対の選別ローラ等のツール間に極微小のテーパ状の隙間を形成したり、その隙間寸法を高精度に調整する機構が必要であるため、選別装置の構成部品の加工組立精度を極めて高く設定する必要があり、また、隙間の調整機構が複雑化して選別装置の製造コストが極めて高価になるとともに、保守管理や調整作業に高度な技倆が必須となる問題点もあった。
【０００９】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、簡素な構造を有し、多数の部品の形状を高い選別精度で連続的かつ効率的に選別でき、部品の検査工数を大幅に低減することが可能な部品形状選別装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る部品形状選別装置は、一対の選別ローラを、その回転軸が相互に平行となるように基台上に回転自在に配置し、少なくとも一方の選別ローラには外径が異なる複数の選別エリアが軸方向に沿って形成され、一対の選別ローラの間隙部の一端に多数の部品を順次供給し、選別ローラの回転力によって各部品を転動させながら間隙部の他端方向に送り出し、各選別エリアにおける一対の選別ローラの外周面の間隙の大小によって各部品の形状を選別するように構成するとともに、上記一対の選別ローラの外周面の周速が相互に異なるように構成し、さらに上記一対の選別ローラの外周面の表面粗さが相互に異なるように構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、複数の選別エリアは、少なくとも一方の選別ローラの外径を軸方向に段階的に変えて形成するとよい。さらに、一対の選別ローラの回転軸は水平面に対して所定の傾斜角度をもって傾斜するように構成してもよい。また、上記傾斜角度が１〜４０度の範囲であることが好ましい。
【００１２】
さらに、部品が略球形状の部品であるときに、特に顕著な効果が得られる。また、一対の選別ローラの外周面の表面粗さが相互に異なるように構成することもできる。さらに、一対の選別ローラの少なくとも一方が他方の選別ローラに対して平行移動自在に構成してもよい。
【００１３】
本発明において一対の選別ローラは、その回転軸が相互に平行または平行移動自在となるように基台上に配置されているため、非平行である場合と比較して各選別ローラを回転駆動するための減速モータからの動力伝達方式も簡素になる。また、選別ローラ間の隙間も平行であり、隙間を形成するためにローラの外周部を加工する際にも高度な寸法管理は不要となる。
【００１４】
また、少なくとも一方の軸方向に形成される複数の選別エリアは、一対の選別ローラ間の隙間（間隙）の大小によって部品の形状を選別する部位である。この選別エリアは少なくとも一方の選別ローラの外径を異ならせることによって形成されるものであるが、各選別エリアにおける隙間は連続的に変化するものではなく、その選別エリア内では一定とし、隣接する選別エリアの隙間とは異なるものである。すなわち、複数の選別エリアは、少なくとも一方の選別ローラの外径を軸方向に段階的に変えて形成することにより、連続的に変化させた従来方式と比較して、隣接する選別エリアの境界が明瞭になり、部品の選別精度を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明装置が処理の対象とする部品の形状は、特に限定されるものではなく、一対の選別ローラの間で各方向に容易に回転転動する形状の部品であれば、どのような形状の部品にも適用可能である。しかしながら、特にベアリングボールなどの略球形状を有する部品であれば、部品の各方向の寸法を瞬時に測定できるため、選別精度をより向上させることができる。
【００１６】
また、一対の選別ローラの外周面の周速が相互に異なるように構成することにより、各選別ローラの外周面と部品との接触部における接触抵抗（摩擦係数）が異なることになり、相対的に接触抵抗が大きいか、または周速が速い選別ローラの回転方向と反対方向の回転力が部品に付与される。この選別ローラによって付与される回転の中心軸は選別ローラの回転軸と平行である一方、部品がローラ上を送り出される際の回転の中心軸は選別ローラの回転軸と直交する方向に延びる。そして送り出される際の回転力と一方の選別ローラから付与される回転力とが複合化されて、部品は一対の選別ローラ上であらゆる方向にスパイラル状に回転転動しながら、ローラの一端側から他端側に転がり移動することができる。したがって、部品の表面が一対の選別ローラによって万遍無く接触されることとなり、部品の各方向における寸法形状が選別の基準となる。したがって、従来装置のように部品が一方向にのみ回転する場合と比較して、部品の選別精度を大幅に向上させることが可能になる。
【００１７】
また、一対の選別ローラの回転軸は水平にした場合において、一端側から供給された部品はローラによって回転力を付与されて他端側に転動する。しかしながら、一対の選別ローラの回転軸を水平面に対して所定の傾斜角度をもって、部品投入側から排出側に傾斜させることにより、部品の送り出し速度を高め、部品の選別時間をより短縮することができる。上記選別ローラの回転軸の最適な傾斜角度は、部品の形状，材質，寸法，重量などの条件によって異なるが、１〜４０度の範囲が好ましい。この傾斜角度が１度未満の場合には、上記部品の送り出し速度および選別処理効率の改善効果が不十分となる一方、傾斜角度が４０度を超えるように過大になると、部品がローラ上を回転せずに自重で滑り落ちる割合が多くなるため、選別操作が困難になる。
【００１８】
また、一対の選別ローラの外周面の表面粗さが相互に異なるように構成することにより、表面粗さがより粗い選別ローラの回転方向とは逆方向の回転力を部品に付与することができる。
【００１９】
上記構成に係る部品形状選別装置によれば、一対の選別ローラの回転軸が相互に平行となるように配置されているため、非平行である従来例と比較して選別ローラへの動力伝達機構が簡素化され、選別ローラ間の隙間も平行となり高精度な加工処理は必要としない。
【００２０】
特に、一対の選別ローラの外周面の周速が相互に異なるように構成されているため、部品の送り出し方向の回転力と、その直角方向の回転力を付与することが可能となり、上記２つの回転力の複合効果により部品はスパイラル状に全ての方向に回転しながら転動する。そのため、部品の各方向の寸法形状が選別の基準となり、部品の選別精度を大幅に向上させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について添付図面を参照してより具体的に説明する。
【００２２】
図１は本発明に係る部品形状選別装置１ａの一実施例を示す平面図であり、図２はその側面図である。すなわち、本実施例に係る部品形状選別装置１ａは、一対の選別ローラＲ１，Ｒ２を、その回転軸Ｌ１，Ｌ２が相互に平行または平行移動自在となるように基台３上に回転自在に配置し、一方の選別ローラＲ１には、図３に示すように外径が異なる３箇所の選別エリアＡ１，Ａ２，Ａ３が軸方向に沿って形成され、一対の選別ローラＲ１，Ｒ２の間隙部の一端に多数のベアリングボール部品２を順次供給し、選別ローラＲ１，Ｒ２の回転力によって各部品２を転動させながら間隙部の他端方向に送り出し、各選別エリアＡ１〜Ａ３における一対の選別ローラＲ１，Ｒ２の外周面の間隙の大小によって各部品２の形状を選別するように構成するとともに、図５に示すように、上記一対の選別ローラＲ１，Ｒ２の外周面の周速Ｖ１，Ｖ２が相互に異なるように構成されている。
【００２３】
また、図２および図４に示すように、一対の選別ローラＲ１，Ｒ２の回転軸Ｌ１，Ｌ２は水平面に対して所定の傾斜角度θをもって傾斜して構成される。この傾斜角度θは１〜４０度の範囲に設定される。
【００２４】
さらに、図３に示すように、複数（３箇所）の選別エリアＡ１〜Ａ３は、一方の選別ローラＲ１の外径を軸方向に段階的に変えて形成されている。すなわち隣接する選別エリアの境界に所定の段差ｇ１，ｇ２を形成している。一対の選別ローラＲ１，Ｒ２はその両端部においてローラ支持材４を介して基台３上に回転自在に固定されている。各選別ローラＲ１，Ｒ２はベルト車に掛けられたタイミングベルト５を介してそれぞれの無段変速モータ６の出力軸に接続され、各選別ローラＲ１，Ｒ２の回転速度が個別に調整できるように構成されている。
【００２５】
また、一対の選別ローラＲ１，Ｒ２に設けられた各選別エリアＡ１〜Ａ３の下部には、それぞれ過小部品や欠け不良部品を回収する過小部品回収ホッパー７と、適正な寸法形状を有する規格部品を回収する規格部品回収ホッパー８と、寸法が過大な部品を回収する過大部品回収ホッパー９とが対応して付設されている。各回収ホッパー７〜９の排出孔下部には回収容器１０ａ〜１０ｃが配置されている。また、基台３上に配置された選別ローラＲ１，Ｒ２、無段変速モータ６等の防塵対策として、ポリカーボネート（ＰＣ）等の透明な樹脂板から成るケーシング１１が基台３に被着されている。
【００２６】
上記実施例に係る部品形状選別装置１ａを使用して部品２としてのベアリングボールの形状を選別する操作は以下の通りである。まず、無段変速モータ（ギアードモータ）６，６の回転速度を調整して、図５に示すように、一対の選別ローラＲ１，Ｒ２を相互に逆方向に外側に回転させるとともに、選別ローラＲ１の周速Ｖ１が選別ローラＲ２の周速Ｖ２よりも大きくなるように調整する。このとき、一対の選別ローラＲ１，Ｒ２の外周面の好適な周速は、部品の重量や代表寸法（外径）等により異なるが、双方のローラ間において数倍、例えば２〜５倍程度の差を生じるような周速に調整することが好ましい。なお、部品に所定の方向の回転力を付与するとともに、部品の円滑な転動を実現するために、一対の選別ローラを共に必ず回転させることが重要である。
【００２７】
次に、図１および図２に示すように、部品貯留槽１２に貯留した部品２（ベアリングボール）を、選別ローラＲ１，Ｒ２の左端側に連続的に供給する。
【００２８】
一対の選別ローラＲ１，Ｒ２間に投入された部品２は、図４に示すように、傾斜した選別ローラＲ１，Ｒ２上を自重で転がり落ちる際に、ローラの軸直角方向を回転軸とする回転力を受けＳ２方向に回転すると同時に、図５に示すように、より速い周速Ｖ１で回転する選別ローラＲ１により、選別ローラＲ１の回転方向とは逆方向の回転力を受けＳ１方向に回転する。
【００２９】
すなわち、図５に示すように、一対の選別Ｒ１，Ｒ２の周速が異なるため、各選別ローラＲ１，Ｒ２の表面と部品２との接触部での接触抵抗（摩擦係数μ１，μ２）が異なることとなり、相対的に接触抵抗が高く周速が速い方の選別ローラＲ１と逆方向Ｓ１の回転力が付与される。
【００３０】
そして、前記、部品が転がり落ちる際の回転力は、一方の選別ローラＲ１から付与される回転力との複合化により、部品２は、あらゆる方向にスパイラル状に回転転動しながら、他端側に移動する。したがって、部品２の全表面が一対の選別ローラＲ１，Ｒ２によって万遍無く接触されることとなり、部品の各方向における寸法形状が選別基準となり、各部品２はその寸法形状に応じて各選別エリアＡ１〜Ａ３の隙間から下方に落下し、区分選別される。
【００３１】
すなわち、図７（ａ）に示すような欠けを生じた部品２ａ、正規の直径ｄ１を有する方向の寸法のみならず、欠けを生じた方向の寸法ｄ２をも選別の対象とされ、過小な寸法ｄ２が検出された位置で、狭い隙間を有する選別エリアＡ１の隙間を通り、下方に落下する。一方、規定の寸法形状を有する部品２は、所定の公差範囲内の隙間を有する選別エリアＡ２で選別分離される。一方、図７（ｂ），（ｃ）に示すような粗大な部品２ｂ，２ｃは、広い隙間を有する選別エリアＡ３で初めて分離される。選別分離された各部品２，２ａ〜２ｃは、それぞれの回収ホッパー７〜９を経て、回収容器１０ａ〜１０ｃ内に回収される。
【００３２】
上記実施例に係る部品形状選別装置１ａによれば、一対の選別ローラＲ１，Ｒ２の回転軸Ｌ１，Ｌ２が相互に平行または平行移動自在となるように配置されているため、非平行である従来例と比較して選別ローラＲ１，Ｒ２への動力伝達機構が簡素化され、選別ローラＲ１，Ｒ２間の隙間も平行となり、その調整操作も容易であり、かつ隙間を形成するための高精度な加工処理は必要としない。したがって、選別装置を簡素な構成で、しかも安価に製造することができる。
【００３３】
特に、一対の選別ローラの外周面の周速Ｖ１，Ｖ２が相互に異なるように構成されているため、部品２の送り出し方向Ｓ２の回転力と、その直角方向Ｓ１の回転力とを付与することが可能となり、上記２つの回転力の複合効果により部品２はスパイラル状に全ての方向に回転しながら転動する。そのため、部品２の各方向の寸法形状が選別の基準となり、部品２の選別効率および選別精度を大幅に向上させることができた。
【００３４】
なお、本実施例においては、直径が２〜３ｍｍで重量が２５〜５５ｍｇのＳｉ３Ｎ４焼結体から成るベアリングボールを部品２として選別処理にした例で示しているが、平均的に１０００個／ｍｉｎ以上の選別速度が得られた。また、図６に示すような従来の選別装置を使用して部品の選別行った場合には、各選別エリアの境界部が不明瞭であり、選別処理後に改めて目視検査による不良部品の摘出が必要であったが、本実施例に係る選別装置によって処理した後には、上記不良品の摘出作業は殆ど不要となった。そして、選別ローラの隙間の調整作業等も含め、従来方式と比較すると、本実施例に係る選別装置を使用すると検査工数を６０％以上と大幅に低減できるとことが判明した。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る部品形状選別装置によれば、一対の選別ローラの回転軸が相互に平行となるように配置されているため、非平行である従来例と比較して選別ローラへの動力伝達機構が簡素化され、選別ローラ間の隙間も平行となり高精度な加工処理は必要としない。
【００３６】
特に、一対の選別ローラの外周面の周速が相互に異なるように構成されているため、部品の送り出し方向の回転力と、その直角方向の回転力を付与することが可能となり、上記２つの回転力の複合効果により部品はスパイラル状に全ての方向に回転しながら転動する。そのため、部品の各方向の寸法形状が選別の基準となり、部品の選別精度を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る部品形状選別装置の一実施例を示す平面図。
【図２】図１に示す部品形状選別装置の側面図。
【図３】図１に示す部品形状選別装置の選別ローラの形状例を示す平面図。
【図４】選別ローラを傾斜させたときの部品の回転方向を示す側面図。
【図５】図３におけるＶ−Ｖ矢視断面図。
【図６】従来の部品形状選別装置の基本構成を示す平面図。
【図７】部品としてのベアリングボールの形状例を示す斜視図であり、（ａ）は，欠けを生じた不良部品，（ｂ）は２個のボールが一体化した不良部品，（ｃ）は楕円状に形成された不良部品をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１，１ａ  部品形状選別装置
２，２ａ，２ｂ，２ｃ  部品（ベアリングボール）
３  基台
４  ローラ支持部材
５  タイミングベルト
６  無段変速モータ
７  過小部品回収ホッパー
８  規格部品回収ホッパー
９  過大部品回収ホッパー
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  回収容器
１１  ケーシング
１２  部品貯留槽
ｒ１，ｒ２，Ｒ１，Ｒ２  選別ローラ
Ｌ１，Ｌ２  ローラ回転軸
Ａ１，Ａ２，Ａ３  選別エリア
Ｈ  水平面
Ｖ１，Ｖ２  ローラ周速
θ  傾斜角度
ｇ１，ｇ２  段差
Ｓ１，Ｓ２  回転方向
μ１，μ２  摩擦係数
【図１】
0004231605.tif 000002
【図２】
0004231605.tif 000003
【図３】
0004231605.tif 000004
【図４】
0004231605.tif 000005
【図５】
0004231605.tif 000006
【図６】
0004231605.tif 000007
【図７】
0004231605.tif 000008