JPH08165013A - 圧電駆動型搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】搬送部品の搬送速度を高めること及び搬送部品
を含む搬送体重量の経時的変化によつても搬送速度の殆
んど変動のない圧電駆動型搬送装置を提供すること。 【構成】圧電素子を弾性板の両面に貼着したいわゆるバ
イモルフでなる加振体を二以上用いる構成と当該加振体
を基台平面に対し傾斜角５５゜〜７５゜をもたせて基台
に傾斜立設させて固定する構成と前記加振体を加振体の
長手方向と非直線にして連結部材に固定する構成と連結
部材を搬送体下面に垂直又は垂直に近い傾斜角をもたせ
て搬送体下面に固定する構成から圧電駆動型搬送装置。 【効果】搬送部品の搬送速度を著しく高め得ること及び
搬送部品を含む搬送体重量の経時的変化によっても搬送
速度は殆んど変動しないことである。

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装置の駆
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】以下、図２を用いて当該技術を説明す
る。圧電素子を駆動源とする従来の圧電駆動型搬送装置
の一形態として以下のものがある。即ち圧電素子２を弾
性板３の両面に貼着したいわゆるバイモルフでなる加振
体１を二以上用いる構成と当該加振体１を基台６に傾斜
立設させて固定する構成と前記加振体１を加振体１の長
手方向と同一の直線上に配設される連結部材４に固定す
る構成と前記連結部材４を搬送体５下面に傾斜させて固
定する構成からなるものである。

【０００３】前記構成でなる圧電駆動型搬送装置の各圧
電素子２に交流電圧を印加すると以下に記載する搬送原
理によって搬送体５上に載置される搬送部品８に一方向
の駆動力が付与される。即ち，前記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
クルで収縮する繰り返し運動を行うことから圧電素子２
に貼着したバイモルフでなる加振体１においてそれぞれ
の圧電素子２に印加する電圧を半サイクルずつずらせ
ば，その片持ち型バイモルフ構造によって前記伸縮運動
は撓み運動に変換され，加振体１の一端と基台６との連
結部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，もって搬送体５上に載置される搬送
部品８を一方向に整列搬送させるのである。

【０００４】

【従来技術の問題点】前記した従来の圧電駆動型搬送装
置がかかえる第一の問題点は搬送部品８の搬送速度が顧
客の要請に応えるに十分に高くないことである。即ち従
来，数百個／分程度で十分であった搬送速度が近年の電
子機器組立ライン等の組立能力の著しい増強を受けて圧
電駆動型搬送装置にも１０００個／分を超える搬送速度
が求められるに至ったもののこれに応えることができな
いことである。第二の問題点は搬送部品８を含む搬送体
重量の経時的変化により搬送速度が大きく変動すること
である。即ち搬送部品８を含む搬送体重量の軽重にかか
わらず常に一定の搬送速度が得られないため加振体１へ
の給電の調整を要することである。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は前記した従
来の圧電駆動型搬送装置がかかえていた問題点を解決せ
んとするものである。即ち，きわめて高い搬送速度を有
しかつ搬送部品を含む搬送体重量の経時的変化によって
も搬送速度が殆んど変動しない圧電駆動型搬送装置を提
供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以下，図１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圧
電素子２を弾性板３の両面に貼着したいわゆるバイモル
フでなる加振体１を二以上用いる構成と当該加振体１を
基台６平面に対し傾斜角５５°〜７５°をもたせて基台
６に傾斜立設させて固定する構成と前記加振体１を加振
体１の長手方向と非直線にして連結部材４に固定する構
成と前記連結部材４を搬送体５下面に垂直又は垂直に近
い傾斜角をもたせて搬送体５下面に固定する構成からな
るものである。

【０００７】本発明の一構成要素である加振体１は圧電
素子２，弾性板３及び圧電素子２に給電するための給電
線の三構成要素でなり，弾性板３の表裏面に圧電素子２
を貼着し，圧電素子２表面に形成された電極に給電線を
取着してなるものである。固定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（ＴｉｘＺｒｌ−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し，しかる
後、当該焼結体を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分極処
理を施したものが用いられる。

【０００８】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，工具鋼等の高弾性及び導電性を具有す
る板材であり，所定の形状及び寸法に成形加工される。
前記所定の形状及び寸法に成形された圧電素子２及び弾
性板３はエポキシ系接着剤等の適宜の接着剤を用いて弾
性板３の表裏面に圧電素子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）を取着して本
発明の一構成要素であるバイモルフ構造でなる加振体１
が形成される。

【０００９】基台６は加振体１及び連結部材４を介して
搬送体５を支持するものであり，当該基台６には加振体
１の一端が固定される。しかるに本発明で前記固定は基
台６平面に対し傾斜角５５°〜７５°にして加振体１を
傾斜立設させる。従来，加振体１の傾斜角４５°又は３
０°以下であり，かかる傾斜角の下では他の要素を如何
に変えても従来技術の問題点を解決することは困難との
判断に達した。そこで本発明では加振体の傾斜角を逆に
きわめて大なる方向に転換させると共に加振体の傾斜角
以外の要素との組合わせによって前記問題点解決の可能
性を追求した条件の一つが加振体１の傾斜角を基台６平
面に対し５５゜〜７５°とすることである。

【００１０】加振体１の他端は連結部材の一端に固定さ
れる。ここで前記加振体１の他端と連結部材４の一端と
の固定は従来，加振体１の長手方向と同一直線上となる
ようにされていた。しかるに本発明では前記固定を同一
直線上ではなく加振体１の長手方向と非直線にして固定
する。当該非直線固定は本発明の不可欠の構成要素の一
つであり，従来技術の問題点解決の上での重要な条件の
一つである。

【００１１】連結部材４は加振体１から生じる屈曲振動
を撓み運動に変換させて搬送体５に振動振幅を発生させ
る部材である。ここで本発明に用いる連結部材４は搬送
部品８を含む搬送体５の重量変化に伴なう搬送速度の変
動を狭小化させるため，従来よりもその厚さを厚くして
曲げ剛性を高めたことである。具体例として外径１５０
ｍｍのボウルフィーダにおいて連結部材４の厚さは従来
比で１．２倍以上厚くし，曲げ剛性で１．５倍以上に高
めている。

【００１２】連結部材４の他端は搬送体の下面に固定さ
れる。しかるに当該固定は搬送体５下面に垂直又は垂直
に近い傾斜角にならしめて行っており，本発明の不可欠
の構成要素の一つである。ここで前記垂直に近い傾斜角
とは搬送体５下面からの垂線に対し１０°以内の角度を
いう。連結部材４の搬送体５下面への固定をかかる固定
としたのは搬送体５の斜め上方への振動振幅のうち縦方
向と横方向の振幅比率を変えることにある。即ち、従来
縦方向と横方向の振動振幅の比率は１対４又はその近傍
であったが他の要素との組合せを如何に変えても当該比
率では到底搬送部品８の搬送速度を大きく引上げること
は困難であることが実験結果から判明した。そこで本発
明では搬送速度の重要因子である搬送体５横方向の振動
振幅を高めること，即ち縦振動の振動振幅は搬送部品８
を一定時間空中に浮上させるに足る大きさにとどめて横
方向の振動振幅の比率を従来より高めることでその解決
を図ったのである。具体的には縦方向と横方向の振動振
幅比を搬送体５重量によって１対５．５〜７．８の範囲
内で適宜に高め，併せて連結部材４の厚さを厚くしたこ
ととの副次的効果である搬送装置自体の共振周波数の上
昇によって搬送速度は従来比において２．２倍以上の４
５ｍｍ／ｓｅｃ以上を得ている。

【００１３】

【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を傾斜立
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上に搬送部品
８が載置されていれば当該部品８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。

【００１４】前記搬送体５の斜め上方への振動は横方向
と縦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
て生じる習慣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の縦方向にも
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。かかる縦方
向の振動により搬送部品８に作用する縦方向の力（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。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例の一つとして基台６平面に対
し加振体１の傾斜角６５゜とし，加振体１の長さ５４ｍ
ｍ，幅２０ｍｍ，厚さ４ｍｍとし，連結部材４の長さ２
７ｍｍ，厚さ２ｍｍ，幅９ｍｍのものを二列に並列させ
たときの搬送体５の縦方向と横方向の振動振幅比は１対
６．３，共振周波数は２６０Ｈｚとなっており，搬送速
度４７ｍｍ／ｓｅｃを得ている。

【００１６】

【発明の効果】本発明の第一の効果は搬送部品の搬送速
度を著しく高めたことである。即ち具体的には同一外径
のボウルフィーダにおいて従来比で２．２倍以上の４５
ｍｍ／ｓｅｃ以上の搬送速度が得られていることであ
る。第二の効果は搬送部品を含む搬送体重量の経時的変
化によっても搬送速度は殆んど変動しないことである。
この効果は搬送部品の整列供給を安定的に行なわしめる
点できわめて有益である。

【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．連結部材 ５．搬送体 ６．基台 ８．搬送部品

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧電素子２を弾性板３の両面に貼着したい
   わゆるバイモルフでなる加振体１を二以上用いる構成と
   当該加振体１を基台６平面に対し傾斜角５５゜〜７５°
   をもたせて基台６に傾斜立設させて固定する構成と前記
   加振体１を加振体１の長手方向と非直線にして連結部材
   ４に固定する構成と前記連結部材４を搬送体５下面に垂
   直又は垂直に近い傾斜角をもたせて搬送体５下面に固定
   する構成からなる圧電駆動型搬送装置。
2. 【請求項２】連結部材４の固定を搬送体５下面からの垂
   線に対し１０°以内の傾斜角とする請求項１の圧電駆動
   型搬送装置。