部件排列装置的制作方法

本实用新型涉及一种部件排列装置。

背景技术：

以往，已知有用于将多个部件排列在多个凹部内的部件排列装置(参照日本特开平6-171734号公报以及日本特开2010-189078号公报)。

但是，在日本特开平6-171734号公报以及日本特开2010-189078号公报的部件排列装置中，若不是正确的姿势，则部件不会进入凹部内，因此导致大量部件散乱地分布在凹部之间的通道上。其结果是，存在将所有部件排列在凹部内为止需要时间之类的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种能够高效地排列部件的部件排列装置。

本实用新型的部件排列装置的一个方式排列部件，该部件具有主体部和从主体部向一个方向延伸的突出部，该部件排列装置包括：托盘主体部；以及多个凹部。多个凹部形成于托盘主体部的上表面，并与多个部件对应。凹部具有开口部和底面。开口部在部件为正确的姿势以及错误的姿势时都接纳部件。底面在部件为正确的姿势时支承部件，并且在部件为错误的姿势时使部件横滚。

根据本实用新型的一个方式，能够提供一种能够高效地排列部件的部件排列装置。

附图说明

图1是示出实施方式所涉及的齿轮的结构的侧视图。

图2是实施方式所涉及的部件排列装置的立体图。

图3是实施方式所涉及的部件排列装置的俯视图。

图4是图3的局部放大图。

图5是图4的V-V剖视图。

图6是图4的V-V剖视图。

图7(a)和图7(b)是用于对实施方式所涉及的齿轮排列在凹部内的状态进行说明的图。

图8(a)和图8(b)是用于对实施方式所涉及的齿轮排列在凹部内的状态进行说明的图。

图9(a)和图9(b)是用于对实施方式所涉及的齿轮排列在凹部内的状态进行说明的图。

图10是示出另一实施方式所涉及的齿轮的结构的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本实用新型的一实施方式所涉及的部件排列装置进行说明。但是，本实用新型的范围并不限定于以下实施方式，在本实用新型的技术思想的范围内能够任意地改变。并且，在以下附图中，为了容易理解各结构，有时使各结构中的比例尺以及数量等与实际结构中的比例尺以及数量等不同。

并且，附图中，作为三维直角坐标系，相应地示出XYZ轴坐标系。在XYZ轴坐标系中，X轴方向是与规定托盘主体部21的上表面21a的一个边平行的方向。Y轴方向是与X轴方向垂直的方向，是与规定托盘主体部21的上表面21a的另一个边平行的方向。Z轴方向与托盘主体部21的上表面21a垂直，是与X轴方向以及Y轴方向这两者垂直的方向。

在托盘主体部21的上表面21a为水平的情况下，X轴方向以及Y轴方向与水平方向一致，Z轴方向与铅垂方向一致。在Z轴方向与铅垂方向一致时，将Z轴方向的正侧称作“上”，将Z轴方向的负侧称作“下”。

另外，在本说明书中，所谓“平行”是不仅包括在严格意义上物理平行的情况还包括实质上平行的情况的概念。实质上平行是指在10°以下的范围内倾斜的情况。

并且，在本说明书中，所谓“垂直”是不仅包括在严格意义上物理垂直的情况还包括实质上垂直的情况的概念。实质上垂直是指在10°以下的范围内倾斜的情况。

图1是示出齿轮10的结构的侧视图。图2是部件排列装置100的立体图。图3是部件排列装置100的俯视图。在图2以及图3中图示了100个齿轮10以正确的姿势排列的状态。

(齿轮10)

齿轮10是作为通过部件排列装置100排列的对象的“部件”的一个例。在本实施方式中，设想使部件排列装置100排列100个齿轮10。如图1所示，齿轮10包括主体部11和突出部12。

(1)主体部11

主体部11形成为圆板状。主体部11的直径比突出部12的直径大。具体地说，主体部11的直径R1比突出部12的直径R2大。主体部11具有上表面11a、下表面11b以及侧面11c。主体部11的上表面11a和下表面11b分别是主体部11的主表面。主体部11的上表面11a和下表面11b分别形成为平面状。主体部11的侧面11c与上表面11a以及下表面11b相连。主体部11的侧面11c形成为圆环状。在主体部11的侧面11c形成有多个外齿。

(2)突出部12

突出部12形成为圆柱状。突出部12配置于主体部11的上表面11a。突出部12沿着主体部11的轴心AX向一个方向延伸。

突出部12的直径比主体部11的直径小。具体地说，突出部12的直径R2比主体部11的直径R1小。突出部12具有上表面12a和侧面12b。突出部12的上表面12a与主体部11的上表面11a平行。突出部12的上表面12a的面积比主体部11的下表面11b的面积小。突出部12的侧面12b是突出部12的柱面。突出部12的侧面12b与主体部11的上表面11a以及突出部12的上表面12a相连。

(3)齿轮10的重心

如图1所示，齿轮10的重心10w位于轴心AX上。齿轮10的重心10w位于比轴心方向上的齿轮10的中心10c靠主体部11的下表面11b侧的位置处。换句话说，齿轮10的重心10w比轴心方向上的齿轮10的中心10c远离突出部12的上表面12a。因而，重心10w与主体部11的下表面11b在轴心方向上的间隔T1比重心10w与突出部12的上表面12a的轴心方向上的间隔T2短。

间隔T1比将间隔T1和间隔T2加在一起的齿轮10的总高T3的二分之一短。间隔T2比齿轮10的总高T3的二分之一长。

(部件排列装置100)

部件排列装置100是用于排列齿轮10的装置。在本实施方式中，设想使部件排列装置100排列100个齿轮10。如图2所示，部件排列装置100包括托盘20和摆动机构30。

(1)托盘20

托盘20具有托盘主体部21、壁部22和100个凹部23。

托盘主体部21形成为平板状。托盘主体部21具有上表面21a。在本实施方式中，托盘主体部21的上表面21a平坦，但是能够容许在整体上稍微弯曲和微小的凹凸。并且，在本实施方式中，托盘主体部21的上表面21a为正方形，但是上表面21a的形状可以变更为长方形、圆形、椭圆形以及其他形状。

壁部22包围托盘主体部21。壁部22抑制被投入的齿轮10从托盘主体部21的上表面21a掉下来。在本实施方式中，壁部22由包围托盘主体部21的四周的四个平板部件构成，但是壁部22的结构可以根据托盘主体部21的形状而变更。

100个凹部23形成于托盘主体部21的上表面21a。托盘主体部21的上表面21a中的相邻的两个凹部23之间的区域成为未容纳于凹部23内的齿轮10的通道。在本实施方式中，设置有100个凹部23，但是凹部23的个数可以根据所排列的齿轮10的个数而变更。并且，在本实施方式中，100个凹部23以10行×10列排列，但是X轴方向上的行数、Y轴方向上的列数以及行与列之间的位置关系可以适当地变更。

关于凹部23的详细内容，在后面进行叙述。

(2)摆动机构30

摆动机构30包括载物台31、摆动轴32以及马达33。

载物台31支承托盘20。托盘20固定于载物台31上。摆动轴32固定于载物台31的侧面。摆动轴32沿Y轴方向延伸。

马达33安装于摆动轴32。马达33使摆动轴32在以摆动轴32的轴心为中心的周向上反复向正侧和逆侧转动。由此，托盘主体部21以摆动轴32的轴心为中心摆动。

以水平方向为基准的托盘主体部21的最大摆动角θ(在图2以及图3中未图示，参照图9(a)和图9(b))能够以齿轮10的重心10w的位置为基准而设定。

具体地说，优选托盘主体部21的最大摆动角θ比角度β(参照图1)大，该角度β是连接齿轮10的重心10w和突出部12的角部12w的直线L1相对于轴心方向形成的角度。由此，如后述，能够容易地使以错误的姿势进入凹部23内的齿轮10通过托盘主体部21的摆动而横滚。另外，突出部12的角部12w是突出部12的上表面12a与侧面12b之间的边界。

并且，优选托盘主体部21的最大摆动角θ比角度γ(参照图1)小，该角度γ是连接齿轮10的重心10w和主体部11的角部11w的直线L2与轴心方向形成的角度。由此，如后述，能够抑制以正确的姿势进入凹部23内的齿轮10通过托盘主体部21的摆动而从凹部23出来。另外，主体部11的角部11w是主体部11的下表面11b与侧面11c之间的边界。

(3)凹部23的详细内容

a.凹部23的俯视观察

图4是图3的局部放大图。

如图4所示，在X轴方向上相邻的两个凹部23在X轴方向上的间隔10x被设定成如下：容纳于该两个凹部23内的两个齿轮10各自的突出部12的X轴方向上的间隔12x比齿轮10中的主体部11的直径R1大。由此，未容纳于凹部23内的齿轮10(在图4中用虚线示出的齿轮10)能够在容纳于在X轴方向上相邻的两个凹部23内的两个齿轮10之间沿Y轴方向移动。

并且，在Y轴方向上相邻的两个凹部23的Y轴方向上的间隔10y被设定成如下：容纳于该两个凹部23内的两个齿轮10各自的突出部12的Y轴方向上的间隔12y比齿轮10中的主体部11的直径R1大。由此，未容纳于凹部23内的齿轮10能够在容纳于在Y轴方向上相邻的两个凹部23内的两个齿轮10之间沿X轴方向移动。

b.凹部23的剖面观察

图5以及图6分别是图4的V-V剖视图。其中，在图5中图示了齿轮10以正确的姿势进入凹部23内的状态，在图6中图示了齿轮10以错误的姿势进入凹部23内的状态。

在本实施方式中，如图5所示，所谓齿轮10的正确的姿势是主体部11位于突出部12的下侧且主体部11容纳于凹部23内的姿势。并且，如图6所示，所谓齿轮10的错误的姿势是主体部11位于突出部12的上侧且突出部12进入凹部23内的姿势。

如图5以及图6所示，凹部23具有开口部23a、底面23b以及内侧面23c。

c.开口部23a

开口部23a向托盘主体部21的上表面21a开口。在托盘主体部21的上表面21a为水平的情况下，开口部23a向铅垂方向的上方开口。

开口部23a形成为能够接纳齿轮10的主体部11以及突出部12各自的大小。具体地说，开口部23a的直径S1比主体部11的直径R1大。因此，在俯视观察托盘主体部21的上表面21a的情况下，开口部23a的开口面积比主体部11的面积大。

这样，不仅在如图5所示那样齿轮10为正确的姿势的情况下，而且在如图6所示那样齿轮10为错误的姿势的情况下，开口部23a也能够接纳齿轮10。因此，即使大量齿轮10被投入到托盘主体部21的上表面21a，也能够抑制齿轮10散乱地分布在凹部23之间的通道上。因而，能够使齿轮10顺畅地移动，因此能够将齿轮10高效地排列在凹部23内。

另外，优选开口部23a是与主体部11的平面形状相似的形状。在本实施方式中，由于主体部11的平面形状是圆形，因此优选开口部23a也是圆形。

d.底面23b

底面23b是凹部23的最深部。在本实施方式中，底面23b是与托盘主体部21的上表面21a平行的平面。

底面23b形成为以正确的姿势进入凹部23内的齿轮10不会横滚的大小。具体地说，底面23b的直径S2与主体部11的直径R1相同，或者比主体部11的直径R1稍大。详细地说，优选底面23b的直径S2为主体部11的直径R1的1.0倍以上且1.5倍以下。因此，在俯视观察托盘主体部21的上表面21a的情况下，底面23b的面积比主体部11的面积大。由此，底面23b作为以正确的姿势支承如图5所示那样以正确的姿势进入凹部23内的齿轮10的“支承部”发挥功能。

另一方面，底面23b形成为以错误的姿势进入凹部23内的齿轮10变得不稳定的大小。具体地说，底面23b的直径S2充分大于突出部12的直径R2。详细地说，优选底面23b的直径S2为突出部12的直径R2的1.5倍以上。并且，与托盘主体部21的上表面21a垂直的Z轴方向上的底面23b的深度D1充分小于突出部12的高度T4。详细地说，优选底面23b的深度D1为突出部12的高度T4的0.8倍以下。由此，底面23b作为使如图6所示那样以错误的姿势进入凹部23内的齿轮10横滚而从凹部23中排除的“排除部”发挥功能。

另外，优选底面23b是与主体部11的平面形状相似的形状。在本实施方式中，由于主体部11的平面形状是圆形，因此优选底面23b也是圆形。

这样，若齿轮10为正确的姿势，则凹部23的底面23b作为“支承部”发挥功能，并且若齿轮10为错误的姿势，则凹部23的底面23b作为“排除部”发挥功能。因此，既能够将以正确的姿势进入凹部23内的齿轮10维持为稳定的状态，又能够将以错误的姿势进入凹部23内的齿轮10迅速地从凹部23中排除。因而，能够使错误的姿势的齿轮10选择性地向其他凹部23移动，因此能够将齿轮10高效地排列在凹部23内。

e.内侧面23c

内侧面23c与托盘主体部21的上表面21a以及凹部23的底面23b相连。在本实施方式中，内侧面23c形成为圆锥台面状。因而，凹部23的内径随着从开口部23a侧靠近底面23b侧而变小。

内侧面23c相对于托盘主体部21的上表面21a倾斜。内侧面23c相对于托盘主体部21的上表面21a形成锐角δ1。由此，无论是正确的姿势，还是错误的姿势，都能够从开口部23a顺畅地接纳齿轮10。

锐角δ1的值并无特别限制，能够根据齿轮10相对于托盘主体部21的摩擦系数而适当地设定。这是因为，若摩擦系数微小，则即使锐角δ1小，也能够从开口部23a顺畅地接纳齿轮10，但是若摩擦系数大，则如果不增大锐角δ1，则不易从开口部23a顺畅地接纳齿轮10。例如，在假设摩擦系数是比较大的0.4的情况下，能够将锐角δ1设为68度以下。

并且，需要将锐角δ1设成比托盘主体部21的最大摆动角θ大。例如，能够将锐角δ1设定为最大摆动角θ+5度以上。

内侧面23c相对于凹部23的底面23b倾斜。内侧面23c相对于凹部23的底面23b形成钝角δ2。由此，相比于内侧面23c与底面23b垂直的情况，能够使错误的姿势的齿轮10更加容易颠倒。另外，钝角δ2是从180度减去锐角δ1而得的值。

f.托盘主体部21的上表面21a与主体部11的上表面11a之间的位置关系

在齿轮10以正确的姿势支承于底面23b的情况下，优选以凹部23的底面23b为基准，托盘主体部21的上表面21a具有与齿轮10的主体部11的上表面11a相同的高度。即，优选Z轴方向上的底面23b的深度D1与主体部11的厚度T5相同。在该情况下，托盘主体部21的上表面21a与主体部11的上表面11a齐平。因此，能够将主体部11的上表面11a与托盘主体部21的上表面21a一同用作未容纳的齿轮10的通道。因而，能够抑制未容纳于凹部23内的齿轮10与以正确的姿势容纳于凹部23内的齿轮10的主体部11发生干涉而难以移动。

在齿轮10以正确的姿势支承于底面23b的情况下，以凹部23的底面23b为基准，托盘主体部21的上表面21a也可以比齿轮10的主体部11的上表面11a高。即，底面23b的深度D1也可以比主体部11的厚度T5深。在该情况下，也能够抑制未容纳于凹部23内的齿轮10与以正确的姿势容纳于凹部23内的齿轮10的主体部11发生干涉而难以移动。

但是，若托盘主体部21的上表面21a比齿轮10的主体部11的上表面11a过高，则有可能导致移动中的齿轮10被其阶梯差卡住。因此，优选底面23b的深度D1比主体部11的厚度T5不会过于深。详细地说，优选底面23b的深度D1为主体部11的厚度T5的1.5倍以下。

g.齿轮10的重心10w的位置

如图5所示，在齿轮10以正确的姿势支承于底面23b的情况下，优选齿轮10的重心10w比Z轴方向上的齿轮10的中心10c靠近底面23b。由此，能够将以正确的姿势进入凹部23内的齿轮10维持为更加稳定的状态，因此能够更加可靠地以正确的姿势进行支承。

另一方面，如图6所示，在齿轮10以错误的姿势进入凹部23内的情况下，优选齿轮10的重心10w比Z轴方向上的齿轮10的中心10c远离底面23b。由此，以错误的姿势进入凹部23内的齿轮10变得更加不稳定而成为容易横滚的状态，因此能够更加顺畅地从凹部23中排除。

(部件排列装置100的动作)

接下来，对部件排列装置100的动作进行说明。

首先，向托盘20投入100个齿轮10。在该时间点，100个齿轮10成为散乱地分布在托盘主体部21的上表面21a的状态。

接下来，通过摆动机构30开始摆动托盘20。此时，如图7(a)所示，以正确的姿势接纳于凹部23的开口部23a内的齿轮10通过主体部11被底面23b和内侧面23c的引导而顺畅地进入凹部23内。并且，如图7(b)所示，以错误的姿势接纳于凹部23的开口部23a内的齿轮10通过突出部12被底面23b和内侧面23c的引导而顺畅地进入凹部23内。其结果是，能够减少散乱地分布在凹部23之间的通道上的齿轮10的数量，因此能够使其他齿轮10迅速地移动。

接下来，通过摆动机构30逐渐增大托盘20的摆动角。此时，如图8(a)所示，以正确的姿势进入凹部23内的齿轮10通过主体部11与底面23b以及内侧面23c之间的边界23d抵接而停止。并且，如图8(b)所示，以错误的姿势进入凹部23内的齿轮10通过突出部12与底面23b以及内侧面23c之间的边界23d抵接而暂时停止。

接下来，通过摆动机构30将托盘20的摆动角增大至最大摆动角θ。此时，如图9(a)所示，由于最大摆动角θ被设定为小于角度γ(参照图1)，因此齿轮10的重心10w不会超过X轴方向上的底面23b与内侧面23c之间的边界。因而，正确的姿势的齿轮10维持主体部11抵接于底面23b与内侧面23c之间的边界的状态。另一方面，如图9(b)所示，由于最大摆动角θ被设定为大于角度β(参照图1)，因此齿轮10的重心10w超过X轴方向上的底面23b与内侧面23c之间的边界。因而，错误的姿势的齿轮10利用主体部11的重量横滚而向凹部23的外部滚出。这样，能够使错误的姿势的齿轮10选择性地移动，因此能够将齿轮10高效地排列在凹部23内。

之后，通过将利用摆动机构30进行的摆动反复进行规定时间，齿轮10排列于部件排列装置100。

(另一实施方式)

本实用新型虽然通过上述的实施方式进行了记载，但是不应理解成构成该公开的一部分的论述以及附图限定该实用新型。作为本领域技术人员应该根据该公开明确可知各种各样的代替实施方式、实施例以及运用技术。

在上述实施方式中，设成凹部23的内侧面23c整体相对于托盘主体部21的上表面21a倾斜，但是并不限于此。也可以只使凹部23的内侧面23c中的一部分相对于托盘主体部21的上表面21a倾斜。在该情况下，也能够从开口部23a顺畅地接纳齿轮10。另外，也可以使凹部23的内侧面23c整体与托盘主体部21的上表面21a垂直。

在上述实施方式中，设成凹部23的底面23b整体与托盘主体部21的上表面21a平行，但是并不限于此。底面23b的形状能够根据齿轮10的形状而适当地改变，可以只使凹部23的底面23b中的一部分与上表面21a平行，也可以使凹部23的底面23b整体与上表面21a平行。

在上述实施方式中，以具有主体部11和突出部12的齿轮10为“部件”的一个例进行了说明，但是本实用新型所涉及的部件排列装置能够用于具有主体部和突出部的所有部件的排列。

在上述实施方式中，设齿轮10的主体部11为圆板状，但是并不限于此。例如，如图10所示，主体部11也可以由圆板状的第一主体部11d和圆柱状的第二主体部11e构成。