(57)【要約】【課題】常磁性体からなる板材を対象とする場合であっても、効率よく１枚ずつ確実に板分離することができる板分離装置を提供する。【解決手段】本発明の板分離装置１は、最上層の板材２の少なくとも端部を持ち上げる分離用保持器４と、最上層の板材２の端部に超音波振動を与える超音波振動子５と、超音波振動によって最上層の板材２とその直下の板材２の間に生じた隙間に気体を吹き込むエアノズル６とを備える。超音波振動によって最上層（一枚目）の板材２とその直下（二枚目）の板材２の間に微小隙間が生じ、その隙間に気体を吹き込むことによって、最上層の板材２をその直下の板材２から分離することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の板材が積層されたスタックにおける最上層の板材をその直下の板材から分離する板分離装置であって、
最上層の板材の少なくとも端部を持ち上げる分離用保持器と、
最上層の板材の端部に超音波振動を与える超音波振動子と、
前記超音波振動によって最上層の板材とその直下の板材の間に生じた隙間に気体を吹き込むエアノズルと、を備えることを特徴とする板分離装置。
【請求項２】
前記超音波振動子は、最上層の板材の側面に接触する請求項１記載の板分離装置。
【請求項３】
前記超音波振動子の先端よりもさらに水平方向に突出した突出部をもち該突出部の下面が最上層の板材の上面に当接することにより該最上層の板材に対する超音波振動子の高さを規制する高さ規制部材を備え、
該高さ規制部材は、前記超音波振動子の先端下部が、最上層の板材の厚さ以下で、前記下面よりも下方に出るように前記超音波振動子に対して固定されている、請求項２記載の板分離装置。
【請求項４】
前記超音波振動子の先端に凹凸部が形成されている請求項２記載の板分離装置。
【請求項５】
前記超音波振動子は、最上層の板材の上面端部に接触する請求項１記載の板分離装置。
【請求項６】
前記分離用保持器、前記超音波振動子及び前記エアノズルは、前記スタックの周囲に複数台ずつ設けられる請求項１記載の板分離装置。
【請求項７】
前記各超音波振動子は、位相を互いに同期させた超音波を発振する、請求項６記載の板分離装置。
【請求項８】
前記板材の辺に沿って端から順に、前記各分離用保持器により最上層の板材の端部を持ち上げるとともに前記各超音波振動子から時間間隔を空けて超音波を発振する、請求項６記載の板分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数枚の板材が積層されたスタックのうち最上層の板材をその直下の板材から分離する板分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば金属板のプレス加工を実施する生産ラインにおいては、金属製の板材（ブランク材）をプレス機械へ供給する場合、プレス機械の上流側にディスタックフィーダを設置して、このディスタックフィーダにより、板材が複数枚積層されたスタックから板材を１枚ずつ取り出してプレス機械に搬入する。
【０００３】
従来、スタックの中の最上層（１枚目）の板材をその直下（２枚目）の板材から分離させるために、鉄の板材の場合は、例えば、磁力を利用したマグネットセパレータを用いていた。マグネットセパレータは、スタックの側面上部にマグネットを当て、最上層の板材とその直下の板材の端部を同じ磁極に磁気誘導し、その反発力によって分離する方式の板分離装置である（例えば下記特許文献１参照）。
【０００４】
上述したマグネットセパレータは、鉄のような強磁性体からなる板材を板分離することはできるが、例えばアルミニウムのような常磁性体（非磁性体）からなる板材を板分離することはできない。このような問題に対処するため、下記特許文献２では、常磁性体からなる板材の板分離を可能とするための技術が提案されている。
【０００５】
図１３は、特許文献２に開示された板材分離装置１００の構成を示す図である。板材分離装置１００の本体１０１は、円柱形状の支点シャフトＫを用いて、背面板１１１に連結されつつ背面板１１１に対して回動可能に支持固定されている。背面板１１１と本体１０１との間にはバネ１０６が伸縮自在に保持されており、このバネ１０６は上記の回動動作を支配している。鋸歯状の凹凸が形成された２つの接触部材１０２は、各並進体１０３に固定されている。ピストンバイブレータ１０７によって並進体１０３は鉛直方向に振動する。並進体１０３の動きと一体となって接触部材１０２が振動することによって、１枚目の板材Ｗ１と２枚目の板材Ｗ２の間に上記の凹凸の凸部が介入されて隙間が形成される。板材分離装置１００は、さらに上記の隙間に空気を送り込む図示しないエアノズルを備えており、このエアノズルからの空気によって上記の隙間が拡大される。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−６２９９１号公報
【特許文献２】特開２００６−１４３４６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献２の技術によっても板分離の確実性が低いため、効率よく１枚ずつ確実に板分離する技術が要望されている。
【０００８】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、常磁性体からなる板材を対象とする場合であっても、効率よく１枚ずつ確実に板分離することができる板分離装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の技術的手段を採用する。
（１）本発明は、複数枚の板材が積層されたスタックにおける最上層の板材をその直下の板材から分離する板分離装置であって、最上層の板材の少なくとも端部を持ち上げる分離用保持器と、最上層の板材の端部に超音波振動を与える超音波振動子と、前記超音波振動によって最上層の板材とその直下の板材の間に生じた隙間に気体を吹き込むエアノズルと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記の本発明の装置によれば、超音波振動によって最上層（一枚目）の板材とその直下（二枚目）の板材の間に微小隙間が生じ、その隙間に気体を吹き込むことによって、最上層の板材をその直下の板材から分離することができる。すなわち、超音波を、板材間に隙間を生じさせるきっかけとして用いることにより、最上層の板材とその直下の板材との分離を確実に行うことができる。したがって、常磁性体からなる板材を対象とする場合であっても、効率よく１枚ずつ確実に板分離することができる
【００１１】
（２）また、上記（１）の板分離装置において、前記超音波振動子は、最上層の板材の側面に接触する。
【００１２】
超音波振動子を最上層の板材の上面に接触させた場合、超音波振動子の押し付け力と分離用保持器の持ち上げ力の方向が互いに反対方向となり干渉するため、両者のバランスの調整が煩雑となるが、超音波振動子を最上層の板材の側面に接触させることにより、超音波振動子の押し付け力と分離用保持器の持ち上げ力の方向が直行するため、両者の力が干渉しない。
【００１３】
（３）また、上記（２）の板分離装置において前記超音波振動子の先端よりもさらに水平方向に突出した突出部をもち該突出部の下面が最上層の板材の上面に当接することにより該最上層の板材に対する超音波振動子の高さを規制する高さ規制部材を備え、該高さ規制部材は、前記超音波振動子の先端下部が、最上層の板材の厚さ以下で、前記下面よりも下方に出るように前記超音波振動子に対して固定されている。
【００１４】
板材が積層したスタックの端部が揃っていない場合でも、上記の高さ規制部材が最上層の板材の上面に当接して最上層の板材がガイドとして機能することにより、超音波振動子を最上層の板材の側面に確実に当てることができる。
【００１５】
（４）また、上記（２）の板分離装置において、前記超音波振動子の先端に凹凸部が形成されている。
【００１６】
このように超音波振動子の先端に凹凸部が形成されることにより、端部が突出している板材に超音波振動子が当たりやすく、超音波振動子に当たった板材から順次落ちていくので、最終的に最上層の板材の側面に超音波振動子を当てることができる。
【００１７】
（５）また、上記（１）の板分離装置において、前記超音波振動子は、最上層の板材の上面端部に接触する。
【００１８】
超音波探触子が最上層の板材の上面端部に接触することにより、最上層の板材に確実に超音波振動を与えることができる。
【００１９】
（６）また、上記（１）の板分離装置において、前記分離用保持器、前記超音波振動子及び前記エアノズルは、前記スタックの周囲に複数台ずつ設けられる。
【００２０】
このように、分離用着装置、超音波振動子及び気体吹込装置を、板材の周囲に複数台ずつ設けることにより、大型の板材にも対応することができる。
【００２１】
（７）また、上記（６）の板分離装置において、前記各超音波振動子は、位相を互いに同期させた超音波を発振する。
【００２２】
このように各超音波振動子において発振する超音波の位相を同期させることにより、隣接する超音波振動子からの超音波が干渉し合って減衰するなどの不安定な現象を防止することができる。したがって、板材の分離を安定して行うことができる。
【００２３】
（８）また、上記（６）の板分離装置において、前記板材の辺に沿って端から順に、前記各分離用保持器により最上層の板材の端部を持ち上げるとともに前記各超音波振動子から時間間隔を空けて超音波を発振する。
【００２４】
このように各超音波振動子が時間間隔を空けて超音波を順次発振するので、超音波同士が干渉し合って減衰するなどの不安定な現象を防止することができる。したがって、板材の分離を安定して行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、常磁性体からなる板材を対象とする場合であっても、効率よく１枚ずつ確実に板分離することができるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２７】
図１は、本発明の実施形態にかかる板分離装置１の基本構成を示す図である。この板分離装置１は、複数枚の板材２が積層されたスタック３における最上層の板材２をその直下の板材２から分離するための装置である。対象となる板材２は、例えば、鉄やアルミニウムなどの金属板である。以下、本実施形態では、主にプレスラインに用いられるディスタックフィーダに搭載される板分離装置１について説明する。
【００２８】
図１に示すように、板分離装置１は、最上層の板材２の少なくとも端部を持ち上げる分離用保持器４と、最上層の板材２の端部に超音波振動を与える超音波振動子５と、超音波振動によって最上層の板材２とその直下の板材２の間に生じた隙間に気体を吹き込むエアノズル６とを備える。
【００２９】
分離用保持器４は、例えばバキュームカップ（吸盤）であり、図示しない適宜の移動機構によって、昇降動作及び板材２に対する進退動作（水平方向移動）ができるように構成されている。分離用保持器４は、上記の進退動作により、最上層の板材２の上方位置と、上方位置から退避した位置とを移動でき、上方位置にて下降することにより最上層の板材２の上面端部に吸着し、吸着したまま上昇することにより最上層の板材２の端部を持ち上げることができる。
【００３０】
超音波振動子５は、最上層の板材２に接触して押し付けられ、最上層の板材２の端部に超音波振動を与える。図１に示した構成例では、超音波振動子５は、最上層の板材２の側面に接触して押し付けられる。超音波振動子５には高周波電源７が接続されている。高周波電源７は、高周波電圧を超音波振動子５に印加する。
【００３１】
超音波振動子５を最上層の板材２の側面に押し付けるための機構としては、例えば、図２に示すような押し付け機構１２を適用することができる。この押し付け機構１２は、水平方向に延びるガイドレール１３と、ガイドレール１３上を移動可能なスライダ１４と、スライダ１４をガイドレール１３に沿って移動させる駆動装置１５とを備える。駆動装置１５は、図２に示すような空圧式または油圧式のシリンダ装置のほか、駆動モータとこの駆動モータの回転運動を直線運動に変換する機構（ラックアンドピニオン機構、ボールネジ機構、ベルト機構など）とから構成されるものやリニアモータであってもよい。
【００３２】
エアノズル６は、スタック３の側方に配置され、超音波振動によって最上層の板材２とその直下の板材２の間に生じた隙間に気体を吹き込む。吹き込む気体は、空気のほか、窒素などの不活性ガスなどであってもよい。エアノズル６にはエアホース８を介して気体供給源（ポンプなど）９が接続されている。
【００３３】
上記のスタック３から板材２が順次取り出されていくと、最上層の板材２の位置が段々低くなっていく。したがって、板分離装置１は、さらに、超音波振動子５を上下移動させて高さを変更する手段と、エアノズル６を上下移動させて高さを変更する手段とを備えることが好ましい。超音波振動子５を上下移動させて高さを変更する手段と、エアノズル６を上下移動させて高さを変更する手段は、別々に構成された機構に限られず、一体に構成されたものであってもよい。
また、板分離装置１は、板材２の取出しに応じてスタック３を持ち上げ、スタック３の上面の高さを一定に保持する手段を備えても良い。この場合、上述した超音波振動子５の高さを変更する手段と、エアノズル６の高さを変更する手段を省略することができる。
【００３４】
上記のように構成された板分離装置１は、以下の動作によって最上層の板材２とその直下の板材２とを分離する。
【００３５】
まず、分離用保持器４を最上層の板材２の上面端部に吸着させる。次に、超音波振動子５を最上層の板材２の側面に接触させ押し付ける。超音波振動子５により最上層の板材２の端部に超音波振動を与え、エアノズル６により最上層の板材２とその直下の板材２の間に生じた隙間に気体を吹き込み、分離用保持器４により吸着した最上層の板材２を持ち上げる。この場合、分離用保持器４により最上層の板材２の端部を持ち上げてから、超音波振動子５により最上層の板材２の端部に超音波振動を与え、エアノズル６により最上層の板材２とその直下の板材２の間に生じた隙間に気体を吹き込んでもよい。
【００３６】
２枚目の板材２から分離された最上層の板材２は、ディスタックフィーダのワーク把持具（バキュームカップ）１０によって所定の高さまで持ち上げられた後、水平移動して所定の場所まで搬送される。なお、板材２がワーク把持具１０によって持ち上げられるとき、分離用保持器４は、板材２と干渉しないように、板材２の外側に退避する。
【００３７】
上記の如き構成された板分離装置１によれば、超音波振動によって最上層（一枚目）の板材２とその直下（二枚目）の板材２の間に微小隙間が生じ、その隙間に気体を吹き込むことによって、最上層の板材２をその直下の板材２から分離することができる。すなわち、超音波を、板材２間に隙間を生じさせるきっかけとして用いることにより、最上層の板材２とその直下の板材２との分離を確実に行うことができる。したがって、アルミニウムのような常磁性体からなる板材２を対象とする場合であっても、効率よく１枚ずつ確実に板分離することができる。
【００３８】
また、超音波振動子５を最上層の板材２の上面に接触させた場合、超音波振動子５の押し付け力と分離用保持器４の持ち上げ力の方向が互いに反対方向となり干渉するため、両者のバランスの調整が煩雑となるが、超音波振動子５を最上層の板材２の側面に接触させることにより、超音波振動子５の押し付け力と分離用保持器４の持ち上げ力の方向が直行するため、両者の力が干渉しない。
【００３９】
図３は、分離用保持器４、超音波振動子５及びエアノズル６をスタック３の周囲に複数台ずつ設けた構成例を示す図である。図３の構成例では、分離用保持器４、超音波振動子５及びエアノズル６を、板材２の両側にそれぞれ４台ずつ設置している。このように構成することにより、大型の板材２にも対応することができる。
この場合、各分離用保持器４は板材２に対して互いに独立に進退移動できることが好ましく、各超音波振動子５は板材２に対して互いに独立に進退移動できることが好ましく、各エアノズル６は板材２に対して互いに独立に進退移動できることが好ましい。この構成により、種々の大きさ及び形状の板材２に対応することができる。
なお、板材２の片側のみの板分離で十分に板分離が可能である場合は、分離用保持器４、超音波振動子５及びエアノズル６を板材２の片側のみに設置してもよい。
【００４０】
図４において、板材２の同一辺側で、隣接する各超音波振動子５同士の配置間隔が広すぎると、図中の破線で示すように超音波振動子５の間に板材２がはまり込む恐れがある。
したがって、各超音波振動子５を、隣接する各超音波振動子５同士の配置間隔ｂが、板材２における超音波振動子５が押し付けられる辺の想定最小長さａの１／２以下となるように設置するのが好ましい。あるいは、隣接する超音波振動子５同士の配置間隔を調整するための間隔調整手段を設け、板材２の大きさが変わる毎に、間隔調整手段により、隣接する各超音波振動子５同士の配置間隔ｂを、板材２における超音波振動子５が押し付けられる辺の長さの１／２以下に調整するのが好ましい。
この構成により、超音波振動子５の間に板材２がはまり込むのを回避することができる。
【００４１】
図５に示すように、板材２の同一辺側に設置された各超音波振動子５において、超音波の影響範囲（板材２内において超音波が伝播する範囲）が重なる場合、発振する超音波の位相を互いに同期させることが好ましい。なお、図５では、超音波の伝播イメージを破線で示している。
このように各超音波振動子５において発振する超音波の位相を同期させることにより、隣接する超音波振動子５からの超音波が干渉し合って減衰するなどの不安定な現象を防止することができる。したがって、板材２の分離を安定して行うことができる。
【００４２】
図６は、超音波同士の干渉による悪影響を防止する他の手段を説明する図である。（Ａ）は超音波振動子５の配置状態を示している。この超音波振動子５を、左側から順にＮｏ．１〜Ｎｏ．４とする。（Ｂ）は各超音波振動子５の超音波の発振タイミングを示している。（Ｃ）は各分離用保持器４により最上層の板材２を端から順に持ち上げている様子を示す図である。
超音波同士の干渉による悪影響を防止する他の手段では、図６に示すように、板材２の辺に沿って端から順に、各分離用保持器４により最上層の板材２の端部を持ち上げるとともに各超音波振動子５から時間間隔を空けて超音波を発振する。
このように各超音波振動子５が時間間隔を空けて超音波を順次発振するので、超音波同士が干渉し合って減衰するなどの不安定な現象を防止することができる。したがって、板材２の分離を安定して行うことができる。
【００４３】
次に、最上層の板材２に対して超音波振動子５を簡易かつ的確に当てる手段について説明する。図７（Ａ）に示すように、板材２の厚さが超音波振動子５の先端の厚さと比べて非常に薄く、かつスタック３において板材２の端部の位置が不揃いの状態で積層されている場合、超音波振動子５をスタック３の側面上部に当てただけでは、最上層の板材２の側面に超音波振動子５を当てることができない。最上層の板材２とその直下の板材２とを分離するためには、図７（Ｂ）に示すように、最上層の板材２の側面に超音波振動子５を確実に当てることが必要である。
ここで、サーボモータを用いた位置制御によって超音波振動子５の高さを位置決め制御する手法を採用しても、板材２が非常に薄い場合（例えば１．０ｍｍ以下）では精密で的確な位置決めは困難である。したがって、最上層の板材２に対して超音波振動子５を簡易かつ的確に当てるための手段が必要である。以下、手段１〜手段４について説明する。
【００４４】
［手段１］
図８は、最上層の板材２に対して超音波振動子５を簡易かつ的確に当てるための手段１の構成例であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。
図８において、超音波振動子５には高さ規制部材１８が取り付けられている。高さ規制部材１８は、超音波振動子５の先端よりもさらに水平方向に突出した突出部１８ａをもちこの突出部１８ａの下面が最上層の板材２の上面に当接することにより最上層の板材２に対する超音波振動子５の高さを規制する機能を有する。高さ規制部材１８は、超音波振動子５の先端下部が、最上層の板材２の厚さ以下で、上記の下面よりも下方に出るように超音波振動子５に対して固定されている。図８において、高さ規制部材１８は、高さ規制部材１８を上下から挟む取付部品１９によって超音波振動子５に対して固定されている。
【００４５】
図９は、高さ規制部材１８が取り付けられた超音波振動子５の動作を説明する図である。まず、図９（Ａ）に示すように、高さ規制部材１８の先端が最上層の板材２の端部の真上位置にくるように超音波振動子５を水平方向に移動させる。次に、図９（Ｂ）に示すように、上記の真上位置から超音波振動子５を下降させ、高さ規制部材１８の突出部１８ａの下面を最上層の板材２の端部上面と接触させたら、超音波振動子５を最上層の板材２の方向に押し込む。
【００４６】
このとき、高さ規制部材１８の下面よりも下方に出た超音波振動子５の先端の厚さは、最上層の板材２の厚さ以下であるので、板材２が積層したスタック３の端部が揃っていない場合でも、上記の高さ規制部材１８が最上層の板材２の上面に当接して最上層の板材２がガイドとして機能することにより、超音波振動子５の先端を最上層の板材２の側面に確実に当てることができる。
なお、図９（Ｃ）に示すように、最上層の板材２を分離用保持器４により持ち上げるときは、板材２と高さ規制部材１８が干渉しないように、高さ規制部材１８は超音波振動子５とともに板材２の外側に退避する。
【００４７】
［手段２］
図１０に示す手段２では、分離用保持器４により最上層の板材２を吸着して持ち上げ（このとき何枚かの板材２も一緒に持ち上げられる）、超音波振動子５を最上層の板材２に向かってそのまま押し込む。すると、超音波振動子５に当たった板材２から順次落下していくことにより、図１０（Ｂ）に示すように、最上層の板材２の側面に超音波振動子５が当たり、最終的には図１０（Ｃ）に示すように、最上層の板材２とその直下の板材２が分離する。
【００４８】
［手段３］
図１１に示す手段３では、超音波振動子５の先端に凹凸部５ａが形成されている。具体的には、この凹凸部５ａは、超音波振動子５の先端における鉛直面内の断面輪郭形状が凹凸に形成されたものである。
分離用保持器４により最上層の板材２を吸着して持ち上げ（このとき何枚かの板材２も一緒に持ち上げられる）、超音波振動子５を最上層の板材２に向かってそのまま押し込む。すると、超音波振動子５に当たった板材２から順次落下していくことにより、図１１（Ｂ）に示すように、最上層の板材２の側面に超音波振動子５が当たり、最終的には図１１（Ｃ）に示すように、最上層の板材２とその直下の板材２が分離する。手段３は手段２の変形例であり、凹凸部５ａによって、飛び出ている板材２の端部が超音波振動子５に当たりやすくなる。
【００４９】
［手段４］
図１２に示す手段４では、超音波振動子５を、最上層の板材２の上面端部に接触させることにより、最上層の板材２に確実に超音波振動を与えることができる。
【００５０】
なお、上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。上述した実施形態では、板材２は鉄やアルミニウムなどの金属板として説明したが、金属板以外であってもよい。例えば、板材はシリコンウエハであってもよい。
本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態にかかる板分離装置の基本構成を示す図である。
【図２】押し付け機構の構成を示す図である。
【図３】分離用保持器、超音波振動子及びエアノズルをスタックの周囲に複数台ずつ設けた構成例を示す図である。
【図４】各超音波振動子同士の配置間隔について説明する図である。
【図５】超音波同士の干渉による悪影響を防止する手段を説明する図である。
【図６】超音波同士の干渉による悪影響を防止する他の手段を説明する図である。
【図７】最上層の板材に対して超音波振動子を当てることについて説明する図である。
【図８】最上層の板材に対して超音波振動子を簡易かつ的確に当てるための手段１を説明する図である。
【図９】最上層の板材に対して超音波振動子を簡易かつ的確に当てるための手段１を説明する別の図である。
【図１０】最上層の板材に対して超音波振動子を簡易かつ的確に当てるための手段２を説明する図である。
【図１１】最上層の板材に対して超音波振動子を簡易かつ的確に当てるための手段３を説明する図である。
【図１２】最上層の板材に対して超音波振動子を簡易かつ的確に当てるための手段４を説明する図である。
【図１３】特許文献１に開示された従来技術の構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  板分離装置
２  板材
３  スタック
４  分離用保持器
５  超音波振動子
５ａ  凹凸部
６  エアノズル
７  高周波電源
８  エアホース
９  気体供給源
１０  ワーク保持具
１２  押し付け機構
１３  ガイドレール
１４  スライダ
１５  駆動装置
１８  高さ規制部材
１８ａ  突出部
１９  取付部品
【図１】
2009096604.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009096604.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009096604.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009096604.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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