JPH08108917A - 圧電駆動型搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】圧電駆動型搬送装置の重量の軽量化を図ること
及び当該装置から発する騒音・振動の低減を図ること。 【構成】加振体を圧電素子と弾性板の二構成要素でなら
しめ，前記弾性板の表裏面に圧電素子を貼着する構成と
加振体の一構成要素である弾性板の一端を搬送体の下面
又は裏面に直接又は連結部材を介して固定する構成と前
記弾性板の他端に質量体を固定する構成と加振体の長手
方向の中間部を支点とし，当該支点を加振体支持体によ
って支持する構成と前記加振体支持体を基台に立設して
固定する構成からなる圧電駆動型搬送装置。 【効果】圧電駆動型搬送装置の重量を同搬送能力を有す
る従来の圧電駆動型搬送装置のそれに比し１／２前後に
まで軽量化し得ること及び当該装置から発する騒音・振
動を大幅に低減し得ること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気部品或いは機械部品
等の各種部品を振動により整列搬送させる搬送体の振動
源として圧電素子を用いた圧電駆動型搬送装置に係るも
のである。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子を駆動源とする従来の圧電駆動
型搬送装置には特願・平５−１７０７７７号等，既に多
くの発明及び考案が開示されておりその構成及び搬送原
理を図３を用いて説明すると以下のようである。

【０００３】即ち加振体１と搬送体を連結する連結部材
を全く用いず、加振体１を構成する弾性板の一端を搬送
体３に直接固定する構成と前記弾性板３の他端に質量体
４を固定する構成と基台６から立設する搬送体支持体７
によって搬送体５を支持する構成からなるものである。

【０００４】加振体１の一構成要素である圧電素子２に
交流電圧を印加すると圧電素子２は正の半サイクルで伸
長し，負の半サイクルで収縮する繰り返しの伸縮運動を
惹起し，当該伸縮運動を受けて圧電素子２と一体的に固
着されている弾性板３に撓み運動を生じさせる。加振体
１の一構成要素である前記弾性体３の撓み運動は加振体
１の撓み運動となり、加振体１と搬送体５との固定点を
支点とする矢印方向の振動となって搬送体５を斜め上方
に振動させる。前記搬送体５の斜め上方への振動を受け
て搬送体上に載置される部品８は斜め上方への押圧力を
受けて瞬間的に空中に浮上，その瞬間内に微小変位した
搬送体５はもとの位置に復帰して部品８の搬送をもたら
すのである。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】前記した従来の圧電
駆動型搬送装置は加振体１に搬送部品８を含む搬送体５
の荷重が付加されないため，前記荷重の変動にかかわら
ず加振体１は安定的に撓み運動をし得るという効果があ
り、これを受けて安定した搬送速度が得られる。また加
振体１への恒常的荷重が付加されないことから加振体１
の損壊を防止でき，耐久性を大幅に向上させるという効
果がある。

【０００６】しかし前記従来の圧電駆動型搬送装置には
以上に示す欠点及び問題点がある。その一つは基台６は
加振体１で発生する撓み運動に基づく振動を吸収させな
ければならないことの必要上，その重量は搬送体重量の
数倍にせざるを得ず，そのため圧電駆動型搬送装置全体
の重量がきわめて大きくなり、当該装置の運搬及び据付
けに少なからぬ支障をもたらすという問題点がある。ま
た基台６を据付ける床面の条件変化により基台振動の床
面からの反作用が搬送体支持体７を通して搬送体５に付
加され，搬送体５の振動が安定しないという問題点もあ
り看過することができない。

【０００７】更にもう一つの問題点は圧電駆動型搬送装
置から発する騒音・振動が大きいことであり，その原因
は当該装置の構成に起因するものである。本発明は前記
した従来の圧電駆動型搬送置がかかえる欠点及び問題点
の解決を図った新規な圧電駆動型搬送装置を提供せんと
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以下、図１及び図２を用
いてその手段を説明する。本発明に係る圧電駆動型搬送
装置は加振体１の一構成要素である弾性板３の一端を搬
送体の下面又は裏面に直接又は連結部材を介して固定す
る構成と前記弾性板３の他端に質量体４を固定する構成
と加振体１の長手方向の中間部に支点９を付設し当該支
点９を加振体支持体１０によって支持する構成と前記加
振体支持体１０を基台６上に立設して固定する構成から
なるものである。

【０００９】更に前記構成に加えて本発明における加振
体１は圧電素子２と弾性板３の二構成要素でなり，弾性
板３の表裏面に圧電素子２を貼着することによって構成
される。

【００１０】固体変位材料の一つであり，電気エネルギ
ーを直接振動エネルギーに変換することのできる圧電素
子２として本発明ではチタン酸ジルコン酸鉛Ｐｂ（Ｔｉ
ｘＺｒｌ−ｘ）Ｏ_３を主成分とする圧電磁器組成物を加
圧成形し焼成して焼結体を形成する。その後、当該焼結
体は所定の形状及び寸法となるよう切断し，次いで前記
焼結体に圧電性を付与させるため厚さ方向又は長手方向
に直流電圧を印加する分極処理が施されて圧電素子が形
成される。

【００１１】圧電素子２貼着の支持体となる弾性板３は
不銹鋼，ばね鋼等の高弾性及び導電性を具有する板材で
なり，所定の形状及び寸法に成形加工される。

【００１２】前記所定の形状及び寸法に形成された圧電
素子２及び弾性板３はエポキシ樹脂等適宜の接着剤を用
いて弾性板３の表裏に圧電素子２を貼着し，圧電素子２
の表面に形成された電極に給電線（図示せず）を接続し
て本発明のバイモルフ構造でなる加振体１が形成され
る。ここで弾性板３の表裏面への圧電素子２の貼着は加
振体１を支持する加振体１に付設された支点９を中心と
して長手方向の一方側又は両方側の表裏面のいずれであ
ってもよい。

【００１３】本発明において基台６は搬送体５及び加振
体１を支持するためのものであることにおいては従来の
圧電駆動型搬送装置に用いられる基台と異なるところは
ない。しかしその支持形態は著しく相違する。即ち従来
の圧電駆動型搬送装置においては加振体の一構成要素で
ある弾性板３の一端を搬送体５に傾斜させて直接固定す
ることによって加振体１を支持する形態であったのに対
し本発明での支持形態は加振体１の長手方向の中間部の
両側面に支点９を付設し，当該支点９を加振体支持体１
０によって支持し，もって搬送体５及び加振体１を支持
するものであり，加振体１か直接基台６に固定されるも
のではない。前記加振体支持体１０は基台６上に立設し
て固定される。よって加振体１は加振体支持体１０を介
して基台６に支持されることにより搬送体５を介して基
台に加振体１を支持固定する従来の圧電駆動型搬送装置
とはその構成において大きく相違する。

【００１４】本発明では加振体１の一構成要素である弾
性板３の一端は直接又は連結部材を介して搬送体５に固
定される。ここで連結部材は加振体から生じる屈曲振動
を撓み運動に変換させる部材であり、搬送体５の振動振
幅を増大させる必要があるときは連結部材を加振体１の
一構成要素である弾性板３の一端と搬送体５との間に介
在させて加振体１の屈曲振動を搬送体５に伝達させるの
である。逆に搬送体５の振動振幅を特に増大させる必要
のないときは加振体１の一構成要素である弾性板３の一
端を搬送体５に直接固定することで足る。

【００１５】加振体１の一構成要素である弾性板３の他
端には質量体４が固定される。当該質量体４は加振体１
の一構成要素である弾性板３の端部に搬送体５と質量体
４を固定して加振体１を屈曲振動させたとき，搬送体５
と質量体４との重量上の平衡によって加振体１の長手方
向で屈曲振動か零となる点即ち節を生じさせるために固
定されるものである。しかるにこの点を加振体１の側面
に支点９として付設し，当該支点９を加振体支持体１０
によって支持すれば基台６には加振体１の屈曲振動は伝
達されない。

【００１６】

【作用】加振体１の一構成要素である圧電素子２に交流
電圧を印加するとバイモルフ構造でなる加振体１は圧電
素子２の伸縮に伴なって屈曲振動を生じる。即ち交流電
圧の印加によって圧電素子２は正の半サイクルで伸長
し，負の半サイクルで収縮する運動を行うことから弾性
板３への圧電素子２の貼着を一面で伸長，他面で収縮す
る構成とすれば加振体１からは印加する交流電圧の周波
数に応じた周期の屈曲振動が生じることになる。この屈
曲振動は印加する交流電圧の極性によって正反転するこ
とによって生じるものである。ここで加振体１を傾斜さ
せて配設させておけば前記加振体１の屈曲振動を受けて
搬送体５に斜め上方への振動をもたらし搬送体５上に部
品８が載置されていれば当該部品８（以下搬送部品とい
う）に斜め上方への押圧力が付加され，搬送部品８を瞬
間的に空中に浮上させ，その瞬間に微小変位した搬送体
５をもとの位置に復帰させて搬送部品８の搬送をもたら
すのである。

【００１７】前記搬送体５の斜め上方への振動は横方向
と上下方向の双方向に変位する振動の合成ベクトルとし
て搬送体５上に載置される搬送部品８に振動加速度によ
って生じる慣性力と摩擦力との複合作用によって相対す
べりと跳躍現象をもたらす。ここで搬送体５の上下方向
にも振動を必要とするのは搬送体５と搬送部品８との接
触面の摩擦力に非対称性をもたせるためである。かかる
上下方向の振動により搬送部品８に作用する上下方向の
力（以下，法線力という）は時間的に変化し搬送部品８
は見かけ上重くなったり軽くなったりする。ところで前
記摩擦力は搬送体５面の法線力に摩擦係数を乗じたもの
であるから搬送体５の振動方向や位相を適宜に選定すれ
ば振動の往路と復路とで相異なる大きさの摩擦が得ら
れ，その結果として搬送部品８は一方向のみに搬送され
る。

【００１８】前記したように本発明では加振体１の支持
を加振体１の長手方向における屈曲振動が零となる点で
行うため、加振体１から生じる屈曲振動は基台６には伝
達されない。そのため加振体１は基台６からの拘束を受
けずに搬送体５と質量体４との平衡下に自由に屈曲振動
を行うことができる。

【００１９】

【実施例】第１の実施例は前記加振体１の長手方向にお
ける屈曲振動が零となる点を支点９として当該支点９を
加振体支持体１０によって支持する構成と前記加振体支
持体１０を基台６に立設して固定する構成と加振体１の
一端に質量体４を固定する構成でなる圧電駆動型搬送装
置において加振体の他端を搬送体に直接固定する構成で
なる圧電駆動型搬送装置である。

【００２０】第２の実施例は前記第１の実施例の圧電駆
動型搬送装置に代えて加振体１を構成する弾性板３の一
端と搬送体５との間に連結部材を介在させてなる構成と
する圧電駆動型搬送装置である。

【００２１】第３の実施例は前記第１の実施例又は前記
第２の実施例の圧電駆動型搬送装置において弾性板３へ
の圧電素子２の貼着を加振体１の支点９を中心として長
手方向の両方側の表裏面に行う構成とする圧電駆動型搬
送装置である。

【００２２】第４の実施例は前記第１の実施例又は前記
第２の実施例の圧電駆動型搬送装置において弾性板３へ
の圧電素子２の貼着を加振体１に付設した支点９を中心
として長手方向の一方側の表裏面に行う構成とする圧電
駆動型搬送装置である。

【００２３】第５の実施例は前記第１の実施例又は前記
第２の実施例の圧電駆動型搬送装置において加振体支持
体をアルミニウム台金又はニッケル合金でなる吸振材を
用いる構成とする圧電駆動型搬送装置である。

【００２４】第６の実施例は前記第１の実施例又は前記
第２の実施例の圧電駆動型搬送装置において加振体を直
線的構成とする圧電駆動型搬送装置である。

【００２５】第７の実施例は前記第１の実施例又は前記
第２の実施例の圧電駆動型搬送装置において加振体１を
直列かつ二列に平行に配設する構成（

【図２】に示す加振体）とする圧電駆動型搬送装置であ
る。本実施例に係る装置は搬送体５と基台６との間隔を
狭小化させ得るものである。

【００２６】第８の実施例は前記第１の実施例又は前記
第２の実施例の圧電駆動型搬送装置において加振体１を
構成する弾性板３の一端への質量体４の固定を加振体１
ごとに個別に行う構成とする圧電駆動型搬送装置であ
る。

【００２７】第９の実施例は前記第１の実施例と前記第
２の実施例の圧電駆動型搬送装置において加振体１を二
以上用いる構成にあっては加振体１を構成する弾性板３
の一端への質量体４の固定を一又は二以上の質量体４の
固定によらしめる構成とする圧電駆動型搬送装置であ
る。

【００２８】

【発明の効果】本発明の第一の効果は基台重量を搬送体
重量の数倍にする必要が全くなくなったことから圧電駆
動型搬送装置の重量を著しく軽量化し得たことである。
具体的には従来比において１／２前後まで軽量化し得た
ことである。かかる圧電駆動型搬送装置の軽量化は当該
装置の運搬及び据付けを容易なものとし，また使用資材
の節減に寄与する。

【００２９】第二の効果は基台への振動伝達が殆どされ
ないため基台自体の振動かなくなり，この効果を受けて
基台設置床面からの反作用が殆どなくなり，搬送体の振
動をきわめて安定的に維持することができ得たことであ
り騒音もこれに伴って低減し得たことである。

【００３０】第三の効果は本発明は直線搬送をさせるリ
ニアフイーダはもとよりいわゆるボウルフイーダにも適
用できることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明に係る圧電駆動型搬送装置の正面図で
ある。

【図２】は本発明に係る別の構成でなる圧電駆動型搬送
装置の正面図である。

【図３】は従来の圧電駆動型搬送装置の正面図である。

【符号の説明】

１．加振体 ２．圧電素子 ３．弾性板 ４．質量体 ５．搬送体 ６．基台 ７．搬送体支持体 ８．搬送部品 ９．支点 １０．加振体支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡原 秀銘 東京都秋川市引田13番地 リオン電子株式 会社内 (72)発明者 富岡 清 東京都秋川市引田13番地 リオン電子株式 会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加振体を圧電素子と弾性板の二構成要素で
   ならしめ，前記弾性板の表裏面に圧電素子を貼着する構
   成と加振体の一構成要素である弾性板の一端を搬送体の
   下面又は裏面に直接又は連結部材を介して固定する構成
   と前記弾性板の他端に質量体を固定する構成と加振体の
   長手方向の中間部に支点を付設し当該支点を加振体支持
   体によって支持する構成と前記加振体支持体を基台に立
   設して固定する構成からなる圧電駆動型搬送装置。
2. 【請求項２】弾性板への圧電素子の貼着を加振体に付設
   した支点を中心として長手方向の両方側の表裏面に行な
   う構成とする請求項１の圧電駆動型搬送装置。
3. 【請求項３】弾性板への圧電素子の貼着を加振体に付設
   した支点を中心として長手方向の一方側の表裏面に行う
   構成とする請求項１の圧電駆動型搬送装置。
4. 【請求項４】加振体支持体をアルミニウム合金又はニッ
   ケル合金でなる吸振材を用いる構成とする請求項１の圧
   電駆動型搬送装置。
5. 【請求項５】加振体を直線的構成とする請求項１の圧電
   駆動型搬送装置。
6. 【請求項６】加振体を直列かつ二列に平行に配設する構
   成とする請求項１の圧電駆動型搬送装置。
7. 【請求項７】加振体を構成する弾性板の一端への質量体
   の固定を加振体ことに個別に行う構成とする請求項１の
   圧電駆動型搬送装置。
8. 【請求項８】加振体を二以上用いる構成にあっては加振
   体を構成する弾性板の一端への質量体の固定を一又は二
   以上の質量体の固定によらしめる構成とする請求項１の
   圧電駆動型搬送装置。