JPH0628495Y2 - アクチュエータの駆動回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 イ産業上の利用分野 本考案は、振動物品供給機（パーツフイーダ）により整
列されて搬送トラツクに送られて来た物品が正規性状で
ないとき、それを搬送トラツクからはねのけるアクチユ
エータ等に利用されるもので、特に高速動作を可能とす
るアクチユエータの駆動回路に関する。

ロ従来技術 パーツフイーダは各種製品の製造工程に物品を供給する
ものとして広い分野で用途目的に応じた各種構造のもの
が使用され製造ラインの自動化に大いに役立つている。
例えば、混成集積回路に外付けされる物品、特に所定の
形状やパターンを有するチツプ抵抗、チツプコンデンザ
等のチツプ状電子部品を整列して搬送するパーツフイー
ダの一例を第１図及び第２図に示す。このパーツフイー
ダはボールフイーダ(A)と直進フイーダ(B)とを組合せて
構成したもので、(1)は多数の物品(2)(2)…を一括して
収納するすり鉢形状をしたボールフイーダ(A)のボウ
ル、(3)はボウル(1)を水平に保持して該ボウル(1)を適
切な振幅の捩り振動を与える電磁バイブレータ等で構成
されている加振部である。ボウル(1)は内周面に沿つて
物品(2)を徐々に整列させて搬送する螺旋状の搬送トラ
ツク(4)を有し、この搬送トラツク(4)の出口には物品
(2)を外部に取り出す為の直進フイーダ(B)のシユート
(5)が連結されている。

(6)はシユート(5)を水平に保持して該シユート(5)に適
切な振幅の振動を与える電磁バイブレータ等で構成され
ている加振部である。

このパーツフイーダのボールフイーダ(A)のボウル(1)及
び直進フイーダ(B)のシユート(5)に夫々加振部(3)及び
(6)により物品(2)の搬送に適した振幅や振動数で振動を
加えると、ボウル(1)内にランダムに収納された多数の
物品(2)(2)…は搬送トラツク(4)の下端に乗り移り、こ
の搬送トラツク(4)上を順次一列をなして上端の出口方
向に向けて振動しながら搬送される。従つて搬送トラツ
ク(4)上には下端から上端まで数珠つなぎに物品(2)が一
列に配列されている。そしてシユート(5)に送られてこ
こで更に振動しながら外部へと取り出されて行く。

ところで、上記チツプ抵抗、チツプ・コンデンサ等の物
品(2)は、プリント回路基板上の所定位置に取り付ける
に際して、基板に取り付ける側の面とその反対側の面と
を選別する必要がある。物品(2)の取り付けを手作業で
行う場合には、作業員が表裏を選別して取り付ければよ
いが、この場合にも予め選別されていれば作業を迅速か
つ簡単に行うことができる。しかも物品の取り付け作業
を機械化する場合には、必然的に上述の如き表裏選別を
自動化しなければならない。

そこでこのような選別装置の一例が実開昭５４−１２２
５７７号公報に示されている。この選別装置は搬送トラ
ツクの途中に光電センサを備えた表裏選別部と自己復帰
形プツシユタイプのリニアソレノイドを設け、搬送トラ
ツク上を送られてきた物品の表裏を光電センサで判別
し、物品が正規方向でないとき光電センサの出力により
リニアソレノイドを作動させ、その可動部分のアーマチ
ユアにより、当該物品をはねのけ最初の場所（ボウル底
部）に返還するようにしたものである。

而して、上記従来の選別装置はリニアソレノイドに応答
遅れがある為に、ある程度以上のスピードアツプは不可
能で高速選別には向かない欠点があつた。すなわちリニ
アソレノイドは励磁電流オン時のプツシユ動作は電圧駆
動のため、高速動作するが、励磁電流オフ時の自己復帰
動作はバネ等により機械的になされるので、復帰の応答
性が極めて低いのである。つまり高速で物品を送ろうと
しても完全に復帰していないアーマチユアに後続して送
られた物品が当たり誤動作して信頼性が低くなる。従つ
て選別速度を低下させざるを得ないが、その場合でもパ
ーツフイーダの供給速度はパーツフイーダ内の物品収納
量によつて変化するため、アーマチユアに対する光電セ
ンサの相対的な取付位置の調整が困難であるという欠点
があつた。

なお、上述したソレノイドの例としては、特開昭49-397
65号公報に記載されたプランジャソレノイド駆動装置も
ある。この装置は、復帰動作（突出動作）を、復帰スプ
リングによって行うため動作が遅い。すなわち、復帰ス
プリングは、電磁力による吸引動作を確実にするため強
いバネを使用できず復帰力が小さい（強力なスプリング
を使用すると電磁回路が大掛りになって実用性がなくな
る）。

また、この装置は過熱防止のため、吸引動作時のみ大き
な電圧を加え吸引動作後には小さな電圧で励磁して、吸
引状態時の保持電流を少なくする工夫をしている。しか
し、この保持電流は復帰スプリングの力に対抗して吸引
状態を保持するためのもので、ある程度大きな電流を必
要とする。すなわち、この装置の励磁電流および保持電
流は復帰スプリングの力に対抗することを前提とし本来
大きいもので、消費電流が大きく過熱し易いことが復帰
スプリングを持つソレノイドの本質的欠点である。

ハ考案の目的 本考案は上記従来の装置の持つ欠点を改良するためにな
されたもので、アクチユエータの励磁作用による突出及
び退入の動作に同様の応答性を与える駆動回路を提供す
ることにより、アクチユエータの高速動作を可能にする
ことを目的とする。

ニ考案の構成 本考案は、第３図のブロツク図に表わされるように、振
動物品供給機により整列されて搬送トラックに送られて
来た物品(2)が正規方向を向いていないとき、作動軸を
突出させて搬送トラックから払い落とすアクチュエータ
の駆動回路であって、 搬送トラック上の物品の通過位置に向けて配置され、そ
の検出範囲Ａに非正規方向の物品があるとき、その出力
信号ａを反転する光電センサ(8)と、 静止磁界が形成されたエアギヤップ内に配置されたボイ
スコイルのボビンに作動軸を固定し、ボイスコイルへの
通電による電磁力のみで作動軸を突出・退入させる構造
を有し、この作動軸で上記検出範囲Ａにある物品を払い
落とすように搬送トラックの(12)側方に設けたアクチュ
エータであるボイスコイルモータ(7)と、 上記光電センサの出力信号ａを受け、作動軸の突出・退
入を決定する制御信号ｂ（非正規方向の物品が検出され
ているときのみ突出）を出力する入力信号処理回路(9)
と、 検出範囲Ａから非正規方向の物品が取り除かれ、光電セ
ンサ(8)の出力信号ａの上記反転状態がなくなった瞬間
から作動軸の退入に必要な所定時間だけ急速復帰信号ｃ
を出力する急速復帰回路(11)と、 上記制御信号ｂに応じ、アクチュエータに、作動軸を突
出させる大きな励磁電圧Ｖと、作動軸を退入位置に保持
する小さなバイアス電圧−Ｖ_bを切換え供給し、制御信
号ｂが退入を決定している状態で上記急速復帰信号ｃが
出力されているときは、上記退入位置保持用の小さなバ
イアス電圧−Ｖ_bに代えて急速復帰用の大きな励磁電圧
−Ｖを供給するパワー回路(10)とを具備したことを特徴
とする。

ニ作用 上記構成は、振動物品供給装置の物品払い除け選別用の
アクチュエータとして高速動作可能なボイスコイルモー
タを採用し、 第５図に示すように、光電センサ(8)の非正規方向物品
の検出の有無と同期して、作動軸(7a)の突出・退入を決
める励磁電圧の特性を決め、作動軸によつて物品が搬送
トラック(12)から取り除かれ、非正規方向物品の検出信
号が有から無に変わった瞬間から作動軸の退入に必要な
所定時間だけ高速復帰用の大電流を供給し、その後の
（運転時間の大半を占める）待機時は、退入位置保持用
の小さなバイアス電圧−Ｖ_bを供給する制御方式を採用
している。

これによって、検出範囲Ａに非正規方向の物品(2)があ
ると大きな励磁電圧Ｖで作動軸に高速な突出動作をさ
せ、物品が払い除けられると直ちに大きな励磁電圧−Ｖ
で、作動軸に高速な退入動作をさせ、退入後の運転期間
の大部分を占める待機状態のとき、小さなバイアス電圧
−Ｖ_bで位置保持させる動作をさせることができる。

この動作により、ボイスコイルモータ(7)を過熱させな
いで、高速な突出・退入動作をさせ、高速動作する振動
物品供給機における物品の選別を可能とする。

ホ実施例 第３図に示す本考案の構成を具体化した第４図に示す電
気回路について以下説明する。

アクチユエータ(7)はボイスコイルモータ(VCM)が使用さ
れている。このボイスコイルモータ(VCM)は、静止磁界
が形成されたエアギヤツプ内にボイスコイルが巻装され
たボビンを可動状態で配置し、ボイスコイルに励磁電流
を通電することにより発生する電磁力によつて上記ボビ
ンに固定した作動軸(7a)を動かすようにしたもので、ボ
イスコイルに正極性の励磁電圧を印加することにより作
動軸(7a)を突出させ、負極性の励磁電圧を印加すること
により作動軸(7b)が退入する。この作動軸(7a)の突出動
作によつて第６図に示すように搬送トラツク(12)上に送
られて来る物品(2)の内で、通過させるべきでないもの
をはねのけるのである。

入力信号処理回路(9)は、抵抗(R₁)(R₂)、ツエナーダイ
オード(ZD₁)よりなる入力保護回路及びインバータ(13)
から構成されている。この入力信号処理回路(9)は電子
部品の表裏の姿勢を判別する光電センサ(8)より与えら
れる入力信号ａを受けて、作動軸(7a)の突出(PUSH)又は
退入(PULL)の状態を決める第５図に示すような制御信号
ｂを出力するものである。なお光電センサ(8)は、例え
ばオプチカルフアイバを用いた反射型のもので、搬送ト
ラツク(12)の途中に設けられて第６図に示すように検出
範囲Ａを持ち、物品(2)の表裏の反射率の相異によりそ
の姿勢を判別する。正規方向でない物品(2)が、この検
出範囲Ａに差しかかると、第５図に示すように入力信号
ａは“Ｈ”レベルになる。

パワ回路(10)は一端を接地したアクチユエータ(7)の他
端と正電源(+V)との間に第１のパワトランジスタ(TR₁)
を接続し、アクチユエータ(7)の他端と負電源(-V)との
間にバイアス抵抗(R₃)及び第２のパワトランジスタ(T
R₂)を直列接続し、さらにバイアス抵抗(R₃)の両端に第
３のパワトランジスタ(TR₃)を接続したものである。入
力信号処理回路(9)から出力される制御信号ｂは、電流
制限抵抗(R₄)を通り、第１のパワトランジスタ(TR₁)の
制御端子（ベース）にはスイツチングダイオード(D)を
通して与えられ、第２のパワトランジスタ(TR₂)の制御
端子（ベース）には第２のツエナダイオード(ZD₂)を通
して与えられる。ここでスイツチングダイオード(D)は
逆阻止耐圧を高めるために使用され、第２のツエナダイ
オード(ZD₂)はそのツエナー電圧が入力信号処理回路の
電源(Vcc)と略同一の大きさに定められて第２のパワト
ランジスタ(TR₂)の動作電圧を設定するために使用され
ている。このパワ回路(10)は、制御信号ｂが“Ｌ”レベ
ルか“Ｈ”レベルかによつて第１のパワトランジスタ(T
R₁)又は第２のパワトランジスタ(TR₂)の一方が導通して
アクチユエータ(7)に作動軸(7a)を突出させる正極性の
励磁電圧、又はアーマチユアの退入位置保持用の負極性
のバイアス電圧を印加する。なお第２のパワトランジス
タ(TR₂)が導通した場合（第３のパワトランジスタ(TR₃)
は非導通）にアクチユエータ(7)に与えられるバイアス
電圧(-Vb)はバイアス抵抗(R₃)における電圧降下によつ
て負電源(-V)の数分の一の大きさになつている。

急速復帰回路(11)は第５図に示すように制御信号ｂが
“Ｌ”レベルから“Ｈ”レベルに立ち上がつたときから
一定時間(T)急速復帰信号ｃを出力するもので、抵抗
(R₅)及びコンデンサ(C)よりなる時定数回路が外付けさ
れた単安定マルチバイブレータ(14)が用いられている。
この急速復帰回路(11)の出力する急速復帰信号ｃは電流
制限抵抗(R₆)を通して第３のパワトランジスタ(TR₃)の
制御端子（ベース）に与えられる。

第４図に示す電気回路の動作を第５図に示す信号波形図
に基いて説明する。

チツプ状電子部品等の物品(2)が第６図に示すように搬
送トラツク(12)上を送られて来ると光電センサ(8)の検
出範囲Ａの位置で物品(2)の表裏判定がなされる。物品
(2)が正規方向であつた場合には入力信号“Ｌ”レベル
である。これは入力信号処理回路(9)によつて反転され
て、作動軸(7a)の退入状態を決める“Ｈ”レベルの制御
信号ｂに変換される。制御信号ｂが“Ｈ”レベルである
と、第１のパワトランジスタ(TR₁)は非導通で第２のパ
ワトランジスタ(TR₂)は導通する。この結果アクチユエ
ータ(7)には負電源(-V)から負極性のバイアス電圧(-Vb)
が印加される。このバイアス電圧(-Vb)の大きさは負電
源(-V)の大きさよりバイアス抵抗(R₃)の電圧降下分だけ
減少している。この負極性のバイアス電圧(-Vb)によつ
て、アクチユエータ(7)の作動軸(7a)は退入側(PULL)の
位置に保持されている。

この退入状態で正規方向でない物品(2)が搬送トラツク
(12)に送られて来て、光電センサ(8)の検出範囲Ａに差
し掛かると、光電センサ(8)からの入力信号ａは第５図
に示すように“Ｈ”レベルに立ち上がる。これによつて
制御信号ｂは“Ｌ”レベル(PUSH)に低下する。すると第
２のパワトランジスタ(TR₂)は遮断状態になり、代つて
第１のパワトランジスタ(TR₁)が導通する。そしてアク
チユエータ(7)には正電源(+V)から正極性の励磁電圧が
印加され、アクチユエータ(7)の作動軸(7a)は退入位置
から突出位置に向つて急速に突出動作し、微少な遅れ時
間(t)の後突出位置(7a′）に達する。この結果正規方向
でない物品(2)は搬送トラツク(12)からはねのけられ
る。物品(2)がはねのけられると、光電センサ(8)からの
入力信号ａは“Ｌ”レベルに立ち上がり、制御信号ｂは
退入状態を示す“Ｈ”レベル（ＰＵＬＬ）に立ち上が
る。この“Ｈ”レベルの制御信号ｂによつて、第１のパ
ワトランジスタ(TR₁)は遮断状態になり、第２のパワト
ランジスタ(TR₂)は導通状態になるが、このとき同時に
後述する急速復帰回路(11)の働きによつて第３のパワト
ランジスタ(TR₃)が導通して、バイアス抵抗(R₃)を通さ
ないで正電源(+V)と同一の大きさを持つ負電源(-V)をア
クチユエータ(7)に印加する。この負極性の励磁電圧に
よつて、アクチユエータ(7)の作動軸(7a)は退入動作を
開始し、突出時の遅れ時間(t)と略同一の遅れ時間で突
出位置から退入位置に達する。この急速復帰動作時にお
いて急速復帰回路(11)は制御信号ｂが“Ｌ”レベルから
“Ｈ”レベルに立ち上がつたときから、単安定マルチバ
イブレータ(11)が取付けの抵抗(R₅)及びコンデンサ(C)
で設定された時間だけ急速復帰信号ｃを、第３のパワト
ランジスタ(TR₃)の制御端子（ベース）に与えて、バイ
アス抵抗(R₃)を短絡する時間を決定する。この急速復帰
動作がなされて作動軸(7a)が退入位置に達すれば、第３
のパワトランジスタ(TR₃)は非導通になり、負電源(-V)
をバイアス抵抗(R₃)の電圧降下によつて減少したバイア
ス電圧(-Vb)がアクチユエータ(7)に印加されることにな
る。この後は、光電センサ(8)にて物品(2)が正規方向で
ないことが検出されるまで、バイアス電圧(-Vb)にて作
動軸(7a)を退入位置に保持しておくことになり、正規方
向の物品(2)は搬送トラツク(12)上をそのまま送られる
ことになる。

なお上記実施例で使用される光電センサ(8)の応答時間
は、第７図(a)に示すように白黒切換点Ｓから完全に立
ち上がるまでに、例えば0.1mS程度である。一方アクチ
ユエータ(7)に用いられるボイスコイルモータ(VCM)の作
動軸(7a)が、退入位置から突出位置（この逆も同じ）へ
の２mmのストロークを移動するのに要する時間は、正電
源(+V)と負電源(-V)を夫々+5V、-5Vにした場合で２〜３m
Sである。光電センサ(8)の応答時間は無視できる大きさ
であり、ボイスコイルモータ(VCM)の応答時間が確保で
きるように、突出及び退入のタイミングを設定する。例
えば光電センサ(8)の入力信号ａが取出される周波数は
１００〜１００Hz（周期１０mS〜３mS）であるが、この
周波数に対応するパルスの幅がボイスコイルモータ(VC
M)の応答時間（２〜３mS）に対応するように、物品(2)
の供給速度を選定する。例えば２mmの長さを保つチツプ
状電子部品(2)を搬送する場合、0.06m/S程度の搬送速度
にする事ができる。上記数値により物品の選別をする
と、第６図に示すように可動軸(7a)によつて物品(2)を
打ち出す位置のずれを0.15〜0.2mmとすることができ、
精度高く物品の選別をすることができる。

ホ考案の効果 本考案は、物品をはねのけるために突出した、復帰スプ
リングを持たずコイルに通電された励磁電流による電磁
力のみで突出・退入動作をするアクチユエータの作動軸
を、急速復帰回路の働きによって、突出時と同じ大きさ
の電磁力によって、突出時と同一の応答速度で退入させ
ることができるから、後続して送られて来る物品の動き
を邪魔することがなく、高速運転の可能な物品選別装置
を提供できる。また本考案は、光電センサが物品の姿勢
を判別してから、アクチユエータの作動軸が物品をはね
のけるまでの応答時間を短縮したから、作動軸に対する
光電センサの取付位置を、物品の送り速度変化に対して
調整する必要がない。

なお、本考案で採用している復帰スプリングを持たない
アクチユエータは、復帰スプリングの力に対抗して突出
および退入動作をしないので、特開昭49-39765号公報に
記載されたような復帰スプリングを持つソレノイドに比
べて、小さい励磁電流で高速の応答速度を得ることがで
き、電流が小さいので過熱のおそれも少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は振動物品供給装置の一例を示す平面図、第２図
はその正面図である。第３図は本考案の基本構成を示す
ブロツク図、第４図はそれを具体化した一実施例を示す
電気回路図、第５図はその動作を説明するための信号波
形図である。第６図は搬送トラツク上を送られて来た物
品と、光電センサとアクチユエータの位置関係を説明す
る正面図、第７図(a)(b)は夫々光電センサ及びボイスコ
イルモータの応答時間を示す波形図である。 (7)……アクチユエータ、(7a)……作動軸、(10)……パ
ワ回路、(11)……急速復帰回路、(b)……制御信号、(c)
……急速復帰信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−205791（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−154914（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−51715（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭50−23722（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭53−34532（ＪＰ，Ｂ２) 山田一著「産業用リニアモータ」株式会 社工業調査会1981年８月発行第14〜21頁

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】振動物品供給機により整列されて搬送トラ
   ックに送られて来た物品が正規方向を向いていないと
   き、作動軸を突出させて搬送トラックから払い落とすア
   クチュエータの駆動回路であって、 搬送トラック上の物品の通過位置に向けて配置され、そ
   の検出範囲Ａに非正規方向の物品があるとき、その出力
   信号ａを反転する光電センサと、 静止磁界が形成されたエアギヤップ内に配置されたボイ
   スコイルのボビンに作動軸を固定し、ボイスコイルへの
   通電による電磁力のみで作動軸を突出・退入させる構造
   を有し、この作動軸で上記検出範囲Ａにある物品を払い
   落とすように搬送トラックの側方に設けたアクチュエー
   タであるボイスコイルモータと、 上記光電センサの出力信号ａを受け、作動軸の突出・退
   入を決定する制御信号ｂ（非正規方向の物品が検出され
   ているときのみ突出）を出力する入力信号処理回路と、 検出範囲Ａから非正規方向の物品が取り除かれ、光電セ
   ンサの出力信号ａの上記反転状態がなくなった瞬間から
   作動軸の退入に必要な所定時間だけ急速復帰信号ｃを出
   力する急速復帰回路と、 上記制御信号ｂに応じ、アクチュエータに、作動軸を突
   出させる大きな励磁電圧と、作動軸を退入位置に保持す
   る小さなバイアス電圧を切換え供給し、制御信号ｂが退
   入を決定している状態で上記急速復帰信号ｃが出力され
   ているときは、上記退入位置保持用の小さなバイアス電
   圧に代えて急速復帰用の大きな励磁電圧を供給するパワ
   ー回路とを具備したことを特徴とするアクチュエータの
   駆動回路。