JPS61287612A - 圧電駆動形搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は電気或いは機械部品等比較的小さい物品を振動
により搬送する搬送体の振動源としてばね部材及び圧電
素子を用いた圧電駆動形振送装置に関する。

［発明の技術的背景］ 圧電素子を振動源とした従来の圧電駆動パーツフィーダ
を第６図に示す。この第６図において、１はベース、２
は下枠、３はこの下枠２に互いに平行で傾斜して立上が
る２本の板ばね４を介して水平に支持された加振体、５
は物品である搬送物６を載せる搬送体例えばトラフ、７
は前記各板ばね４に貼着された圧電素子で、これには端
子８．９間に与えられた交流電圧がリード線８ａ、９ａ
を介して印加されるようになっている。

この装置において、各板ばね４に貼着した圧電素子７に
交流電圧を印加して励振すると、その各圧電素子７．７
は正の半サイクルで伸び、負の半サイクルで縮む運動を
行うから、その片持型バイモルフ構造によって前記伸縮
運動が撓み運動に変換されて、これが板ばね４に伝達さ
れて、これら板ばね４を下枠２との連結部を支点として
撮動して加振体３を励振し、これによりトラフ５を振動
させる。

［背景技術の問題点１ この種の圧電駆動パーツフィーダは、実開昭５２−６１
０８７号公報、実開昭５．．７−４６５１７号公報など
に述べられているように、Ｎ１１駆動フイーダや電動振
動フィーダに比して構造が小形且つ単純であるため、取
扱い、補修が容易であり、しかも消費電力量が少ないた
め、経済面でも優れるほか、騒音問題の懸念も全くない
などの多くの特長を有するが、搬送効率の点でまだ問題
があった。即ち、上記構成による圧電駆動パーツフィー
ダにおいて、交流電圧を圧電素子７に印加すると、圧電
素子７は板ばね４と一体になってたわみ振動を起こし板
ばね４の可動端に結合したトラフ５を斜め上下方向に振
動させ、搬送物６をトラフ５に沿って矢印方向に移動せ
しめる。この場合搬送物６の搬送速度はトラフ５の振動
振幅に比例する。

一方、トラフ５の振動振幅はパーツフィーダの構造によ
り定まる共振点と非共振点とでは、同一の力で励振して
も大きく異なる。この励振周波数と振動振幅の関係を第
４図に示す。

この第４図に示すように、共振点（ｆＬ、ｆ２、ｆａ、
ｆａ　＞と非共振点とでは同一の励振力でも振動振幅が
１００倍以上も異なり、圧電素子７に印加する電圧の周
波数を共振周波数に一致させると効率が高くなることが
わかる。しかし、この共振点即ち共振周波数は常に一定
ではなく、共振周波数をｆｏ（）１２）、パーツフィー
ダの板ばね４のばね定数をｋ　（Ｋｇｆ／ａｍ）　、パ
ーツフィーダの板ばね４より上の重量をＷ　（ＫＱｆ＞
　、１力加速度をＱ　（１１１１／Ｓ”　）とすると、
で示される。

ここで、ばね定数にと重力加速度Ｑは一定であるが、重
ＪｉＷはトラフ５等の重量と搬送物（物品６）の重」の
和である。そしてトラフ５等の重量は一定であるが、搬
送物６の重量は常に変化する。

従って重量Ｗは常に変化し、それにつれて共振周波数ｆ
ｏも変化する。このため、圧電素子７の印加電圧の周波
数を一定にすると、搬送物６の重量変化によって共振周
波数と異なった周波数で励振する状態が発生し、搬送速
度が低下し従って搬送効率が低下する。

一方、圧電素子７に同一の電圧が印加された場合に生ず
る変位と力の関係を第５図に示す。第５図に示されるよ
うに、圧電素子７に同一の電圧が印加された場合に生じ
る変位δと力Ｆは、力Ｆが増加すると変位δが減少する
関係にある。従って、圧電素子７に内部応力が発生して
いる場合、これを打消すための力が必要となり、同一の
電圧を印加する場合に生ずる変位は打消しに要する分だ
け小さくなる。この内部応力は、板ばね４に加わる重量
に比例するので、搬送物６の重ａが増加するに従って圧
電素子７に発生する変位は小さくなる。

また、搬送物の搬送速度はトラフ５の変位に比例するの
で、圧電素子７の変位が小さくなると、トラフ５の変位
も小さくなり、搬送速度が低下する。従って、搬送物の
重量が大きいほど、共振周波数で励振しても搬送速度が
減少する現象が発生するという問題がある。

ところで、搬送速度を安定させる方法として実開昭５５
−１６７９１３号公報に開示された方法がある。これは
トラフと板ばねとの間にフ字形補助ばねを挿入して結合
したものである。この方法によると、トラフの型苗をフ
字形補助ばねの変形によって吸収するものであり、トラ
フの重量吸収に効果がある。しかし、トラフ上で搬送物
を移動させている場合の重ｆｆ１Ｗの変化による共振周
波数の変化という本質的な問題は解決できない。

［発明の目的］ そこで本発明の目的は搬送物により重量変化を受けなが
らも圧電素子を常に装置の共振周波数と略同−の周波数
の電圧によって駆動でき、搬送速度が高くなる圧電駆動
形振送装置を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明による圧電駆動形振送装置は搬送体を励振する加
振体をばね部材と圧電素子との組合せ装置により振動さ
せるものにおいて、搬送物の重量を重量検出手段により
検出し、その検出信号により圧電素子に印加する電圧と
その周波数を搬送物の重量変化に応じて制御し、この圧
電素子を常に略共振周波数点で駆動できるようにしたも
のである。

［発明の実施例］ 以下本発明の第１実施例について第１図により説明する
。１０は固定部即ち固定台で、これには下枠１１が固着
され、その両端には２本のばね部材即ち板ばね１２が傾
斜立上がり状態になるようにその下端にて連結されてい
る。これら板ばね１２の上端間には水平状態に加振体１
３が連結され、そしてこの加振体１３は搬送物１４を載
せこれを搬送する搬送体即ちトラフ１５に取付けられる
。

一方、前記板ばね１２には圧電素子１６が導電性接着剤
により貼着されている。そしてこれら圧電素子１６に電
圧を印加するための一方のリード線１７は前記板ばね１
２に接続され他方のリード線１８は圧電素子１６の板ば
ね１２とは反対極部分に接続されている。ここで、前記
下枠１１、板ばね１２、加振体１３及び圧電素子１６と
で加振機構１９をなすが、この加振機構１９中、前記ト
ラフ１５上の搬送物１４の重量により変位または歪む部
分例えば一方の板ばね１２の自由端側近傍に重量検出手
段をなす例えばストレインゲージからなる検出素子２０
が取付られている。

次に回路構成をその全体的作用と共に説明する。

即ち可変駆動電源２１は成る周波数をもつ電圧をリード
線１７．１８間に出力しこれを圧電素子１６に印加して
いる。このため圧電素子１６が振動するので加振体１３
が斜め上下方向に振動をし、トラフ１５を同方向に振動
させるので搬送物１４が矢印方向に搬送される。

この搬送動作中において、加振機構１９に加わる重量は
搬送物１４の量によって常に変化しており、これが前記
検出素子２０を有する重量検出手段２２により検出され
、ここから重量検出信号■１が出力される。この重量検
出信号ｖ１は加算部２３により基準値■２と加算され、
そしてその和である重量信号■３は変換率ε！なる周波
数変換回路２４により検出した重量に応じて予め定めら
れている加振機構１９の共振周波数ｆｏに等しい値の周
波数信号Ｓｆに変換される。同時に重量信号■３は増幅
率ε２なる電圧変換回路２５により検出重量に応じて予
め定められである電圧■０を内容とする電圧信号Ｓｖに
変換される。そして可変駆動電源２１はこれら周波数信
号Ｓｒ及び電圧信号Ｓ■を受けてその出力周波数がｆＯ
に及び電圧が■０に夫々制御され、この値をもって検出
素子２０に印加するものである。この結果、板ばね１２
のばね定数にと板ばね１２に加わる重ｆｆ１Ｗにより定
まる共振周波数ｆｏと圧電素子１６の特性によって定ま
る印加電圧■０とをもつ交流電圧により圧電素子１６が
駆動され、しかもこの関係が搬送物１４の重量変化があ
ってもこの変化に追従して維持されるので圧電素子１６
は常に最大振幅をもって振動される。この結果搬送物１
４の搬送速度が増大し、及び搬送効率が向上し、且つこ
れらが搬送物１４の重量変化に左右されない安定したも
のとなる。

次に本発明の第２実施例について第２図及び第３図によ
って説明する。この実施例では、検出素子２６として渦
電流変位センサを用いており、これを前記検出素子２０
に代え第１図に二点鎖線で示すように搬送物１４の重量
により上下する部分例えば加振体１３の下面と空隙を介
して対向する位置に配設している。検出素子２６による
検出出力ｅは増幅器２７により増幅され、続いてアクテ
ィブフィルタ２８に与えられることによりその直流分信
号Ｅのみが抽出され、そしてこれが前置増幅器２９によ
り直流増幅されて高周波発振器３０に与えられその発振
周波数を制御するようになっており、この高周波発振器
３０の発振出力電圧が第１図に示す圧電素子１６に印加
されるようになっている。ここで、アクティブフィルタ
２８は抵抗３１．３２、コンデンサ３３．３４及びオペ
アンプ３５からなる。また前置増幅器２９はオペアンプ
３６及び抵抗３７．３８からなる。

さて、検出素子２６の出力ｅは標準負荷即ち搬送物１４
の重さが標準である場合はｅｌで、重負荷時はｅｌであ
る。そしてこれらは第３図に示すように ｅ　１　　＝Ｅ１　　＋Ａｔ　　Ｓｉｎ　　ω’ｔｅ　
２　　＝Ｅ２　　＋Ａ２５ｉｎ　ωｔで表わされる。こ
こでＥｌ及びＥ２は搬送物１４の重さによってトラフ１
５が沈む分に相当する値（トラフ１５が静止している状
態での直流分）、Ａ１及びＡ２は夫々の重量における振
動の最大振幅値（トラフ１５が振動しているときの交流
会）である。従ってアクティブフィルタ２８から出力さ
れた直流分信号Ｅ１．Ｅｘ　　（第３図に図示）が搬送
物１４の重量信号になり、これによって高周波発振器３
０の発振出力が制御されるので第１実施例の場合と同様
に圧電素子１６の重量に応じて変化した共振周波数と略
同−の周波数をもつ電圧によって駆動されるようになる
。

ここでアクティブフィルタ２８を用いた理由につき説明
する。検出素子２６の出力ｅ１、ｅ２は搬送物１４の重
量による検出素子２６と加振体１３との間の空隙長変位
分Ｅ１、Ｅ２と、振動動作による空隙長の変動分Ａｓ　
、Ａ２　　（ｓｉｎωで）とを含み、この振動による変
動分Ａｔ　、　Ａ２　　（ｓｉｎωｔ）をＯＲ回路で除
去するとコンデンサＣによる平滑作用の結果、第３図に
曲線３９で示すようにｅｘ　＝Ｅｌ十ｏ、５Ａｌ、ｅ２
＝Ｅ２　＋０．５Ａ２　　（図示を省略）となって振動
による変動分（０，５Ａｓ　、０．５Ａ２　）が直流分
として残り、Ｅｒ　、Ｅｘに対する誤差になる。即ちＥ
ｓ　、Ｅ２を決定する要素は板ばね１２のばね定数であ
るのに対して、Ａｔ　、Ａ２は搬送物１４の重信以外の
要因により定めるものであるからである。従ってこの実
施例によれば、アクティブフィルタ２８を用いたことに
よりＥｌ、Ｅ２のみを抽出することができる。

その他本発明は上記同突絶倒のみに限定されるものでは
なく、例えばボウルをよじり回動するように加振して搬
送物を螺旋状に移送する方式の圧電駆動パーツフィーダ
に適用しても差支えないことは勿論である。

［発明の効果］ 本発明は以上述べたように搬送体を励振する加振体をば
ね部材と圧１１＊子との組合せ装置により撮動させて搬
送体上の搬送物を移動させるようにしたものにおいて、
搬送物の重量を重】検出手段により検出し、その検出信
号により圧電素子に印加する電圧とその周波数を搬送物
の重量変化に応じて制御する構成としたことにより、こ
の圧電素子を常に略共振周波数点で駆動できるようにな
り、搬送速度が高くなる圧電駆動形搬送装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例をその機械的構成部分と共
に示すブロック図、第２図は第２実施例を示すブロック
図、第３図は第２実施例を説明するための図、第４図は
一般的な圧電素子の周波数−変位特性図、第５図は一般
的な圧電素子のカー変位特性図、第６図は従来例を説明
するための側面図である。 図中、１０は固定台、１１は下枠、１２は板ばね、１３
は加振体、１４は搬送物、１５はトラフ（搬送体）、１
６は圧電素子、１９は加振機構、２０は検出素子、２１
は可変駆動電源、２２は重量検出回路、２４は周波数変
換回路、２５は電圧変換回路、２６は検出素子、２７は
増幅器、２８はアクティブフィルタ、２９は前置増幅器
、３０は高周波発振器である。 出願人　　株式会社　　東　　芝 第　２　図 時間＋１）→ 第　３　閉 励振周波数→ 第　４　図 カー　　　Ｆ（Ｋｇｆ） 第　５　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、搬送物を載せてこれを振動により搬送する搬送体を
   励振させる加振体と、この加振体と固定部材との間に設
   けられてこの加振体を支持するばね部材と、このばね部
   材に設けられこのばね部材と協同して前記加振体を振動
   させるための圧電素子と、前記搬送体上を移動中の搬送
   物の重量に応じた電気信号を得る重量検出手段と、前記
   電気信号により前記圧電素子に印加する電圧及び周波数
   を制御する制御手段とからなる圧電駆動形搬送装置。