JPS6317716A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子部品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ものに係り、特にその振動源とし
て圧電素子を用いた圧電側動形搬送装置に関する。

（従来の技術） 従来の圧電側動形搬送装置の一例として実開昭５２−６
１０８７号公報或いは実開昭５７−４６５１７号公報に
示す直進形パーツフィーダがあるが、その構成を第１０
図に示す。この第１０図において、１は基台、２は基台
１の上面に固定した下枠で、これの両端には傾斜して立
上がる２本の弾性板３．３を介して上枠４が水平に支持
されている。５は上枠４上に固定した搬送体たるトラフ
で、これに搬送物６を載せる。７は前記各弾性板３の側
面に取付けられた板状の圧電素子で、これには端子８．
９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。この場合、弾性板３と両
圧電素子７，７とで加振体たるバイモルフ１０を構成し
ており、両圧電素子７．７に分極方向が反対になるよう
に交流電圧を印加すると、例えば正の半サイクルで一方
の圧電素子７が伸び且つ他方の圧電素子７が縮み、反対
に負の半サイクルで一方が縮み且つ他方が伸びるといっ
た伸縮運動を繰返すことにより、バイモルフ１０が矢印
１１方向にたわみ振動する。このたわみ振動により、ト
ラフ５を矢印１２で示す斜め上下方向に振動させて、搬
送物６を斜め上方に跳上げる動作を繰返すことによって
これをトラフ５に沿って矢印１３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。

この種の圧電駆動形パーツフィーダは電磁駆動フィーダ
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徴を有するが、搬送速度の点で
問題があり、以下にその理由を述べる。

即ち、バイモルフ１０の固有振動数と同一周波数の交流
電圧を印加すれば、共振現象により同一電圧でも振動振
幅が１０倍以上になることが知られている。しかし、共
振時でもバイモルフ１０に対しその振動を妨げる方向に
大きな荷重が加わると振動振幅は急激に低下するので、
振動を妨げる方向の荷重を極力小さくする必要がある。

而して、第１０図に示すように２個のバイモルフ１０の
長さが同一で且つ互に平行であるから、バイモルフ１０
の矢印１１方向の振動に対してトラフ５は常に水平を保
って斜め」二下方向（矢印１２方向）に振動することに
なる。しかし、上述した従来のものでは、振動時におい
ても上枠４の連結部分４ａの角度が常に一定に保たれる
ため、弾性板３の上端部とトラフ５のなす角度θ（第１
１図参照）を常に一定に保つように振動することとなり
、これが原因で弾性板３の上端部に対しその振動を妨げ
る方向に過大な曲げ外力が加わってしまう。このため、
バイモルフ１０の振動振幅ひいてはトラフ５の振動振幅
が小さくなり、実用的な搬送速度が得られない欠点があ
った。

そこで、このような欠点を解消するために、第１２図に
示すように構成することが考えられている。即ち、バイ
モルフ１０の弾性板３の上端部とトラフ５との間に、弾
性材製の連結部材１４を介在させ且つこの連結部材１４
の曲げ剛性を弾性板３のそれよりも低い値に設定したも
のである。これによって、振動時には第１３図に示すよ
うに曲げ剛性の低い連結部材１４を弾性変形させること
により、弾性板３の上端部とトラフ５との間の角度変化
が比較的小さな力で許容され、その分、振動を妨げる方
向の荷重が減少してバイモルフ１０の振動振幅が増大す
る。

しかしながらこの場合、連結部材１４の曲げ剛性が低く
なっているため、搬送物の重量の変化によって連結部材
１４の変位二が大きく変化し、これかトラフ５の振動振
幅ひいては搬送速度を大きく変化させる原因となる。ち
なみに、第５図に搬送物の重責と搬送速度との関係を示
しておくが、−点鎖線で示すように搬送物の重量の変化
によって搬送速度が２０％程度も変化してしまう。実際
に、パーツフィーダを生産ラインで使用する場合には、
搬送物を常に一定の時間間隔で所定のステーションに供
給することが重要な条件となるが、上述した連結部十４
１４を用いたものでは、搬送物の重量変化に伴う搬送速
度の変化により搬送物の供給のタイミングが不安定にな
ってしまう不具合がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように、加振体の弾性板と搬送体との間に、曲
げ剛性の低い連結部材を介在させる構成とすると、搬送
体の振動振幅ひいては搬送速度をある程度大きくするこ
とができるが、反面、搬送速度が搬送物の重量変化によ
って大きく変化し易＜、搬送速度が安定しないという問
題点があった。

本発明はこのような欠点を解決するためのもので、従っ
てその目的は、搬送速度を十分に大きくでき、しかもそ
の搬送速度を搬送物の重量変化に拘らず安定化できる圧
電側動形搬送装置を提供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の圧電側動形搬送装置は、搬送体を振動させるた
めの加振体を、弾性板の側面に板状の圧電素子を取付け
て構成し、その圧電素子に電圧を印加することによって
圧電素子を弾性板と共にたわみ振動させるようにしたも
のにおいて、前記圧電素子を上下に二分割し、電圧印加
時に下側の圧電素子と上側の圧電素子とを互いに反対方
向にたわませて振動させるように構成したものである。

（作用） 下側の圧電素子と上側の圧電素子とを互いに反対方向に
たわませて振動させるから、上側の圧電素子の振動によ
って弾性板の上端側部分は加振体全体としての振動方向
（下側の圧電素子のたわみ方向）とは反対方向にそり曲
げられることになる。このため、振動時に搬送体側から
弾性板に加わる曲げ力を小さくできて、加振体の振動振
幅ひいては搬送体の振動振幅を大きくできる。しかも、
弾性板と搬送体との間に曲げ剛性の低い連結部材を介在
させずに済むから、その連結部材を介在させることによ
る不具合、即ち搬送物の重；変化により搬送速度が大き
く変化してしまうという不具合を解消できる。

（実施例） 以下、本発明を直進形パーツフィーダに適用した第１実
施例を第１図乃至第５図に基いて説明する。まず全体（
１′４成を示す第２図において、２０は上面に取付座２
１を固定した基台、２２は加振体で、例えば板ばね製の
弾性板２３の両側面に板状の圧電索子２４乃至２７を夫
々２枚ずつ上下に位置させて取付けた１１３成である。

従って、この加振体２２は従来のバイモルフに対し圧電
素子を上下に二分割した形態となっている。そして、例
えば２個の加振体２２が斜め上下方向に指間して互いに
平行となるように各弾性板２３の下端部が取付座２１の
両側部の傾斜面部２１ａ、２１ａにねじ止め等により固
定されている。２８は搬送体たるトラフで、これの下面
に固定された取付座２９の両側部の傾斜面部２９ａ、２
９ａに、各弾性板２３の上端部をねじ１［−め等により
固定し、これによってトラフ２８を水平に支持している
。この場合、加振体２２の各圧電素子２４乃至２７の分
極極性が第３図に示すように、上側の圧電素子２４゜２
５と下側の圧電素子２６．２７とで逆極性となっている
（第３図に分極極性を＋、−の符号で示している）。そ
して、端子３０に与えられた交流電圧がリード線３０ａ
及び弾性板２３を介して各圧電素子２４乃至２７の裏面
に印加され、端子３１に与えられた交流電圧がリード線
３１ａを介して各圧電素子２４乃至２７の表面に印加さ
れるようになっている。

次に、上記構成の作用について説明する。両加振体２２
の各圧電素子２４乃至２７に交流電圧を印加すると、上
側の圧電素子２４．２５の分極極性と下側の圧電素子２
６．２７の分極極性とが互いに逆極性になっていること
から、第１図に示すように例えば正の半サイクルで下側
の圧電素子２６．２７が右側にたわみ且つ上側の圧電素
子２４゜２５が左側にたわみ、反対に負の半サイクルで
夫々反対方向にたわむといった運動を繰返して振動する
。この振動に伴って、弾性板２３の上端側部分は下側の
圧電素子２６．２７のたわみ方向に変位するように振動
して、トラフ２８を斜め上下方向に振動させる。これに
よって、トラフ２８上の搬送物３２を斜め上方に跳上げ
る動作を繰返してこの搬送物３２をトラフ２８に沿って
図示左方向に移動せしめる。

而して本実施例では、下側の圧電素子２６，２７と上側
の圧電素子２４．２５とを互いに反対方向にたわませて
振動させるから、上側の圧？Ｉｉ素子２４．２５の振動
によって弾性板２３の上端側部分は加振体２２全体とし
ての振動方向（下側の圧電素子２６．２７のたわみ方向
）とは反対方向にそり曲げられることになる。このため
、振動時に弾性板２３の」１端側部分か」下側の圧電素
子２４゜２５によって取付座２９の傾斜面部２９ａに沿
うように曲げられるため、トラフ２８側から弾性板２３
に加わる曲げ力、即ち加振体２２の振動を妨げる方向の
荷重を小さくできて、加振体２２の振動振幅ひいてはト
ラフ２８の振動振幅を大きくでき、十分な搬送速度を確
保できる。しかも、弾性板２３とトラ、フ２８との間に
曲げ剛性の低い連結部材を介在させずに済むから、その
連結部材を介在させることによる不具合、即ち搬送物の
重量変化により搬送速度が大きく変化してしまうという
不具合を解消できる。ちなみに第５図に示す実験結果に
よれば、本実施例では搬送物の重量が変化しても搬送速
度の変化は５９６以下であり、搬送速度が安定している
。また、低剛性の連結部材を用いたものに比し弾性板２
３とトラフ２８との連結部分の剛性が高くなるから、機
械的な強度の向上にもなり、振動疲労による寿命を２倍
以上にすることができる。

第６図は本発明をボ°ウル形パーツフィーダに適用した
第２実施例を示したもので、以下これについて説明する
。３３は円盤状の基台で、これの上面には複数個の取付
座３４を同一円周上に等間隔に設けている。そして、各
取付座３４には、第１実施例と同一構成の加振体２２の
弾性板２３の下端を固定し、これによって各加振体２２
が基台３３上の同一円周上に夫々所定角度だけ傾斜され
た形態で等間隔に配置されている。更に、各加振体２２
の弾性板２３の上端には、搬送体たるボウル３５を連結
している。

このような構成のボウル形パーツフィーダにおいて、加
振体２２の圧電素子２４乃至２７に交流電圧を印加する
と、下側の圧電素子２６．２７と上側の圧電素子２４．
２５とを互いに反対方向にたわませるように振動する。

この振動により、ボウル３５が螺旋方向（周方向の斜め
上下方向）に振動して、ボウル３５内の搬送物がボウル
３５内周面の螺旋状の搬送路３６に沿って順次搬送され
、その出口３６ａから排出されることになる。

この場合においても、下側の圧電素子２６，２７と上側
の圧電素子２４．２５とを互いに反対方向にたわませる
ように振動させるから、振動時に各弾性板２°３の」１
端側部分が圧電素子２４．２５によってボウル３５の下
面に対しほぼ一定の角度を維持するように曲げられるこ
とになり、第１実施例と同じく搬送速度を大きくしかも
安定させることができる。

尚、加振体２２のＩＩＩ造は上記実施例のものに限定さ
れず、例えば第７図に示す第３実施例のように弾性板２
３中央の変曲点部分に切欠部３７を形成し、これによっ
て弾性板２３の変形量ひいては振動振幅を増加させるよ
うにしても良い。

また、ボウル形パーツフィーダでは、ボウル３５が周方
向に若干量変位するため、弾性板２３に若干量のひねり
を加える必要がある。そこで、ボウル３５から弾性板２
３に加えられるひねり方向の荷重を低減するために、第
８図に示す第４実施例のように各圧電素子２４乃至２７
の厚みに夫々勾配をつけるようにしても良い。この場合
、圧電素子２４乃至２７の厚み（電極間の距離）が小さ
い程、曲げ変位が大きくなるから、振動時に弾性板２３
にひねりが加えられることになる。このため、ボウル３
５から弾性板２３に加わるひねり方向の荷重も低減でき
て、ボウル３５の振動振幅を一層大きくすることができ
る。

史に、第９図に示す第５実施例のように上側の圧電素子
２４．２５の貼着位置を例えば左側に偏倚させ、下側の
圧電素子２６．’２７の貼着位置を右側に偏倚させた構
成としても、弾性板２３にひねりを加えることができる
。

尚、−１１記実施例では弾性板２３を圧電素子２４乃至
２７の共通電極とする関係で、」二側の圧電索子２４．
２５の分極極性と下側の圧電索子２６゜２７の分極極性
とが互いに逆極性となるようにしたが、これに限定され
ず、例えば圧電素子２４乃至２７の分極極性を上下同一
として、印加電圧の極性を上下で逆極性とする構成とし
ても良い。

［発明の効果コ 本発明は以上の説明から明らかなように、下側の圧電素
子と上側の圧電素子とを互いに反対方向にたわませて振
動させるから、搬送体側から弾性板に加わる曲げ力を小
さくできて、振動振幅ひいては搬送速度を大きくできる
。しかも、弾性板と搬送体との間に曲げ剛性の低い連結
部材を介在させずに済むから、搬送物の重量変化に伴う
搬送速度の変化の程度を小さくできて、搬送速度を安定
化できるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明を直進形パーツフィーダに適
用した第１実施例を示したもので、第１図は振動時の加
振体の側面図、第２図は全体の側面図、第３図は加振体
の側面図、第４図は同正面図、第５図は搬送物の重量と
搬送速度との関係を示した図であり、第６図は本発明を
ボウル形パーツフィーダに適用した第２実施例を示す全
体の斜視図、第７図は本発明の第３実施例を示す加振体
の正面図、第８図（ａ）、（ｂ）は本発明の第４実施例
を示す加振体の正面図と断面図、第９図（ａ）、（ｂ）
は本発明の第５実施例を示す加振体の正面図と振動時の
斜視図であり、そして第１０図乃至第１３図は従来例を
示したもので、第１０図は第２図相当図、第１１図は振
動形態を説明するための図、第１２図は全体の斜視図、
第１３図は振動形態を説明するための図である。 図面中、２２は加振体、２３は弾性板、２４乃至２７は
圧電素子、２８はトラフ（搬送体）、３５はボウル（搬
送体）である。 第１図 第　２　Ｖ 亀　３　図　　　　　　　　　　　鳥　４　図搬送物重
量（にｇｘ＋σ゛） 第　５　図 篇　６　図 （ａ）　　　　　　（ｂ） 第　７　図　　　　　　　　篇　８　図（ａ）　　　　
　　（ｂ） 第　９　図 第　１１　　図 為１２　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、搬送体を振動させるための加振体を、弾性板の側面
   に板状の圧電素子を取付けて構成し、その圧電素子に電
   圧を印加することによって圧電素子を弾性板と共にたわ
   み振動させるようにしたものにおいて、前記圧電素子を
   上下に二分割し、電圧印加時に下側の圧電素子と上側の
   圧電素子とを互いに反対方向にたわませて振動させるよ
   うに構成したことを特徴とする圧電駆動形搬送装置。