(57)【要約】【課題】進行波を搬送面に発生させて、搬送面上のワークをスムーズ且つ高速に搬送することが可能なワーク搬送装置を提供する。【解決手段】メイントラック１６の搬送面を外周縁１Ｅに沿った領域である外周部の少なくとも一部に形成した搬送部１、及び進行波を搬送部１に発生させる駆動手段４を備え、進行波によりワークを搬送面上で搬送するワーク搬送装置ＬＦであって、搬送部１として、メイントラック１の搬送面を鉛直方向に含む外周側の領域の断面形状における肉厚を、メイントラック１６の搬送面よりも水平方向に内側の領域の断面形状における肉厚よりも大きく設定したものを適用した。【選択図】図５
2018131304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周縁に沿った領域である外周部の少なくとも一部に搬送面を形成した搬送部、及び進行波を前記搬送部に発生させる駆動手段を備え、前記進行波によりワークを前記搬送面上で搬送するワーク搬送装置であって、
前記搬送部は、前記搬送面を横断する前記搬送面と直交する鉛直断面で切断した断面形状について、前記搬送面を鉛直方向に含む前記外周側の領域の肉厚が、前記搬送面よりも水平方向に内側の領域の肉厚よりも大きくなるように形成したものであることを特徴とするワーク搬送装置。
【請求項２】
前記搬送部は、前記搬送面を含む前記外周部をそれよりも内側の領域よりも上方に突出した形状又は下方に突出した形状となるように形成したものである請求項１に記載のワーク搬送装置。
【請求項３】
前記搬送部は、前記搬送面を含む前記外周部からそれよりも内側の領域に亘って、漸次又は段階的に肉厚が薄くなるように形成したものである請求項１又は２に記載のワーク搬送装置。
【請求項４】
前記搬送部のうち、前記搬送面を含む前記外周部の上面側の領域を低弾性率材料で構成するとともに、他の領域を前記低弾性率材料よりも弾性率が高い王で構成している請求項１乃至３の何れかに記載のワーク搬送装置。
【請求項５】
前記搬送面を、前記搬送部の上面側において上方に開放する溝形状をなすように形成し、
前記搬送部の前記外周部に、前記搬送面と直交する多数のスリットを形成し、
当該スリットを、前記搬送面の溝形状よりも深く当該搬送部の底面には至らない深さにするとともに、上方及び当該搬送部の外周縁に開放させている請求項１乃至４の何れかに記載のワーク搬送装置。
【請求項６】
前記搬送部において前記搬送面よりも内方寄りの領域に、前記搬送面と並行する２本の直線部分と、これら２本の直線部分を連絡するＵターン部分とから構成される返送面を形成している請求項１乃至５の何れかに記載のワーク搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、進行波によりワークを搬送するワーク搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、部品を搬送する装置として、バネと駆動源を使って搬送部全体を斜め方向に振動させることで、部品を搬送するパーツフィーダが知られている。このような搬送装置では、振幅を大きくすることで部品の搬送速度を上げることが可能であるが、搬送部の下流端の水平振幅が大きくなると、搬送部の下流端に設定されるインターフェース部と次工程設備との間の隙間を広げる必要がある。その結果、次工程設備とインターフェース部との間に部品が落下したり、部品の詰まりが生じるおそれがある。特に、部品の微細化や搬送速度の高速化が進むほど、部品の落下や詰まりが生じる確率も高くなる。
【０００３】
また、上述のパーツフィーダは、搬送部全体を斜め方向に振動させる駆動源の周波数を上げ、変位振幅を小さくすることで、ワークの搬送速度を上げることが可能であるが、一般的に３００Ｈｚ程度である駆動源の周波数をこれ以上に上げると、人間の耳の感度が高い１ｋＨｚ〜４ｋＨｚの周波数に近づき、騒音が大きくなる。また、板バネで共振させる構造では、３００Ｈｚを超え、１ｋＨｚ以上になると、搬送部などが弾性変形して、ワークを正常に搬送できなくなる（搬送部（シュート）を均一に平行振動させるのが困難になる）。
【０００４】
このような不具合の発生を回避可能なパーツフィーダとして、超音波振動によって生じる進行波を利用して部品を移送するパーツフィーダが知られている。特許文献１には、水平面に対して傾斜させて設置したリング（長円のリングも含む）状または円板状の振動体のうち、裏面に、定在波の１／２波長で分極方向を正負交互に繰り返す多数の分極領域を有する圧電体を貼り付け、圧電体の二つの分極領域群のそれぞれに時間的に９０°の位相のずれた２種類の高周波電圧（時間的な位相の異なる高周波電圧）を印加することで、圧電体の屈曲振動で進行波が励起され、振動体の振動面に乗った部品を移送する構成が開示されている。また、同特許文献には、搬送速度の増大を図ることも目的に、搬送面に複数のスリットが搬送方向に沿って所定ピッチで設けられた構成も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１２７６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、搬送部に多数のスリットを形成したタイプの搬送部を超音波駆動で振動させ、ワークを搬送するようにした超音波パーツフィーダでは、搬送速度増大のためにスリットを深くすると、櫛歯状の突起部分で局所的な意図しない挙動（振動）が発生し、ワークが跳躍してスムーズな搬送処理を妨げる要因となる。そして、このような問題は駆動周波数を高くすればするほど顕著となる。本発明者は、こうした問題が、バネの振動で搬送部全体を斜めに振動させるタイプのワーク搬送装置では起こらず、特許文献１のように搬送部を弾性振動させて進行波を発生させる方式のワーク搬送装置において生じることを見出した。
【０００７】
そこで、スリットを浅くしたり、スリット同士の間隔を広げるなどの解決策も考えられるが、搬送速度が低下したり、定在波の比率が高くなって進行波生成が困難になるといった不具合が生じる。このような問題は、搬送部にスリットを形成しない場合、例えば弾性率の異なる材料を用いて搬送部を構成する場合等でも同様であることが本発明者らの研究により分かってきた。
【０００８】
本発明は、このような点に着目してなされたものであって、主たる目的は、搬送面にスムーズな搬送処理に支障を来すような局所的な振動が発生する事態を防止・抑制しつつ、搬送スピードの高速化を実現可能なワーク搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明は、外周縁に沿った領域である外周部の少なくとも一部に搬送面を形成した搬送部と、進行波を搬送部に発生させる駆動手段とを備え、進行波によりワークを搬送面上で搬送するワーク搬送装置であって、搬送部が、搬送面を横断する搬送面と直交する鉛直断面で切断した断面形状について、搬送面を鉛直方向に含む外周側の領域の肉厚が、搬送面よりも水平方向に内側の領域の肉厚よりも大きくなるように形成したものであることを特徴としている。
【００１０】
本発明者は、搬送部の断面形状を、搬送面を鉛直方向に含む外周側の領域の肉厚が、搬送面よりも水平方向に内側の領域の肉厚よりも大きく設定したことによって、相対的に肉厚が大きい外周側領域における局所的な振動が発生し難くなること見出した。また、相対的に肉厚が大きい外周側領域では、搬送面に進行波を発生させた際の搬送面から中立軸（曲げモーメントを掛けた場合に、材料が全く負荷を受けていない位置のことであり、引張も圧縮も発生していない位置）までの距離（ｅ値）を、搬送面よりも水平方向に内側の領域と比べて相対的に大きい値に保つことができ、搬送方向の振幅が増大し、搬送速度を上げることができる。
【００１１】
本発明に係るワーク搬送装置における好適な搬送部としては、搬送面を含む外周部をそれよりも内側の領域よりも上方に突出した形状又は下方に突出した形状となるように形成したものや、搬送面を含む外周部からそれよりも内側の領域亘って、漸次又は段階的に肉厚が薄くなるように形成したものを挙げることができる。
【００１２】
本発明において、搬送部のうち、搬送面を含む外周部の上面側の領域を低弾性率材料で構成するとともに、他の領域を低弾性率材料よりも弾性率が高い高弾性率材料で構成した場合、搬送部全体を同一材料から形成した態様と比較して、中立軸を搬送部の底面側に下げることができ、搬送面に進行波を発生させた際の搬送面から中立軸までの距離（ｅ値）が大きくなり、搬送速度が向上し、搬送面を含む外周部の上面側の領域を弾性率が低い材料で形成することで、搬送処理中のワークの跳躍を抑えることが可能である。高弾性率材料としては金属等を挙げることができ、低弾性率材料としては樹脂等を挙げることができる。
【００１３】
また、本発明では、搬送面として、搬送部の上面側において上方に開放する溝形状をなすように形成されたものを適用し、搬送部の外周部に、搬送面と直交する多数のスリットが形成され、スリットを、搬送面の溝形状よりも深く搬送部の底面には至らない深さにするとともに、上方及び搬送部の外周縁に開放させている構成を採用することができる。このようなスリットを搬送部の外周部に多数形成することによって、搬送部は櫛歯状の搬送面を有するものになり、搬送面上で搬送するワークの速度をより一層上げることができるとともに、搬送面にスリットが形成されることで、搬送面にスリットが形成されていない構成と比較して、中立軸が下がるため、搬送面に進行波を発生させた際の搬送面から中立軸までの距離（ｅ値）が大きくなり、搬送速度が向上する。
【００１４】
本発明に係るワーク搬送装置の具体的な適用例としては、ワークを次工程に搬送する搬送部と別に、リターン経路としての搬送面も備えたいわゆるリニアフィーダを挙げることができる。すなわち、搬送部において搬送面（メイントラックの搬送面）よりも内方寄りの領域に、搬送面と並行する２本の直線部分と、これら２本の直線部分を連絡するＵターン部分とから構成される返送面を形成しているワーク搬送装置である。
【００１５】
なお、本発明における「搬送面」は、水平又は略水平な面（水平面）、又は水平に対して傾斜角度傾斜した面（傾斜面）、或いはＵ字状の面（曲面）の何れをも包含する概念である。またワークとしては、例えば電子部品などの微小部品を挙げることができるが、電子部品以外の物品であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、搬送面に生成した進行波によって搬送面上のワークを搬送するため、搬送部の下流端に設定されるインターフェース部と次工程設備との間に、水平振幅を考慮した隙間を確保する必要がなく、その隙間を広げた場合に起こり得るワークの落下や詰まりを防止・抑制することができるとともに、搬送部の断面形状として、搬送面を鉛直方向に含む外周側の領域の肉厚が、搬送面よりも水平方向に内側の領域の肉厚よりも大きくなるように設定したことによって、搬送面に発生する進行波によってワークを従来よりもさらにスムーズ且つ高速に搬送することが可能なワーク搬送装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係るワーク搬送装置の全体図。
【図２】同実施形態に係るリニアフィーダの搬送部を下方（裏面）から見た模式図。
【図３】同実施形態に係るリニアフィーダの全体構成図。
【図４】同実施形態に係るリニアフィーダの平面図。
【図５】図４のｘ−ｘ線断面を一部省略して示す図。
【図６】図４のＢ方向矢視図を含むリニアフィーダの図。
【図７】同実施形態における搬送部を下方（裏面）から見た外観図。
【図８】同実施形態における搬送部のうち図４のＣ領域拡大図。
【図９】同実施形態における０°モードと９０°モードの波の空間的位相差を示す図。
【図１０】同実施形態における搬送部の剛性及び質量に関する説明図。
【図１１】スリットを有する搬送部の弾性変形を経時的に示す模式図。
【図１２】スリットのない搬送部の弾性変形を経時的に示す模式図。
【図１３】同実施形態に係るリニアフィーダの比較対象となるリニアフィーダを示す図。
【図１４】同実施形態に係るボウルフィーダの側断面を模式的に示す図
【図１５】同実施形態に係るリニアフィーダの一変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
本実施形態に係るワーク搬送装置は、例えば図１に示すリニアフィーダＬＦ及びボウルフィーダＢＦにそれぞれ適用されるものである。以下では、リニアフィーダＬＦについて説明する。図２は図１に示すリニアフィーダＬＦを下方から見た模式図であり、図３はリニアフィーダＬＦの全体構成を模式的に示す図である。
【００２０】
本実施形態に係るリニアフィーダＬＦは、図１に示す供給用のボウルフィーダＢＦに接続されたものであり、図３に示すように、複数の駆動手段４に時間的位相差を持たせた駆動信号を与えることで搬送面上のワークを搬送するものである。
【００２１】
リニアフィーダＬＦは、図１に示すように、搬送面を有する搬送部１と、搬送部１を下方から支持する支持台２と、搬送部１の所定箇所に設置された選別部３とを有する。
【００２２】
搬送部１は、進行波を生成する弾性部材であるプレート弾性体１１によって形成され、長尺な形状をなし、任意の軸に対して非対称な形状を有するものである。プレート弾性体１１は、例えば平面視矩形状をなし、例えば２０ｋＨｚ以上の加振によって撓み波が形成される弾性体である。本実施形態では、導体のプレート弾性体１１を適用している。プレート弾性体１１は、搬送部１のうち後述するメイントラック１６の始端部がボウルフィーダＢＦのうちボウル搬送部１（Ｂ）における螺旋トラック１６（Ｂ）の終端部と接続されている。搬送部１は、ほぼ直線状に延伸する搬送面を有する。なお、搬送部１の形状は平面視長方形状に限定されず、図３に模式的に示すように平面視長円形状であってもよい。
【００２３】
図１、図４乃至図８（図４はリニアフィーダＬＦの平面図であり、図５は図４のｘ−ｘ線断面を一部省略して示す模式図であり、図６（ａ）、（ｂ）は図４のＢ方向矢視図、ｚ−ｚ断面図であり、図７は下方から見た搬送部１の全体図であり、図８は搬送部１のうち図４のＣ領域外観図である）に示すように、プレート弾性体１１の中央部分には、肉厚寸法が均一である平面視略長円形状の薄肉部１２が形成され、薄肉部１２の外側が搬送トラック１３となっている。薄肉部１２の上向き面には、図１に示すように、薄肉部１２よりも一回り小さい平面形状の押さえ板１４が載置され、共通の止着具１５を、押さえ板１４のネジ挿通孔及び薄肉部１２のネジ挿通孔に通して支持台２のネジ孔に螺合することで、搬送部１を支持台２に固定している。なお、図４乃至図８では、押さえ板１４及び止着具１５を省略し、図５では押さえ板１４及び支持台２を想像線（二点鎖線）で示している。
【００２４】
搬送部１において、薄肉部１２のうち押さえ板１４と支持台２に挟持されていない非挟持部分は、薄肉部１２のうち押さえ板１４と支持台２に挟持されている挟持部分よりも剛性が小さく、搬送トラック１３と比較しても剛性が小さい。このような構成により、プレート弾性体１１のうち非挟持部分よりも外周側において、搬送トラック１３に沿って撓み進行波を効果的に発生させることができる。
【００２５】
本実施形態では、ワークを整列させて搬送する直線状のメイントラック１６を、プレート弾性体１１のうち長軸Ｌ（図４等参照）を境界とする一方側のエリアにのみ設け、メイントラック１６から排除されたワークをボウルフィーダＢＦに戻すリターントラック１７を、プレート弾性体１１のうち長軸Ｌを境界とする一方側のエリアから他方側のエリア側に亘る広範囲に設けている。
【００２６】
リターントラック１７は、図４に示すように、プレート弾性体１１のうち長軸Ｌを境界とする一方側のエリアにおいてメイントラック１６よりも内側に設けた直線状の上流側リターントラック１７ａと、プレート弾性体１１のうち長軸Ｌを境界とする他方側のエリアに設けた直線状の下流側リターントラック１７ｂと、上流側リターントラック１７ａの下流端（終端）から下流側リターントラック１７ｂの上流端（始端）に亘って設けた部分円弧状（Ｕ字状）の中間リターントラック１７ｃとから構成されている。上流側リターントラック１７ａ及び下流側リターントラック１７ｂが、本発明における「搬送面と並行する２本の直線部分」であり、中間リターントラック１７が、本発明における「２本の直線部分を連絡するＵターン部分」である。
【００２７】
リターントラック１７は、図５に示すように、メイントラック１６よりも深い溝状に設定されている。本実施形態では、上流側リターントラック１７ａと下流側リターントラック１７ｂが、プレート弾性体１１の長軸Ｌに対して相互に対称となる位置に形成されている。また、部分円弧状の中間リターントラック１７ｃは、プレート弾性体１１の長軸Ｌを中心に対称となる形状に設定されている。リターントラック１７の上向き面が、本発明における「返送面」である。なお、返送面は、水平又は略水平な面（水平面）、又は水平に対して所定角度傾斜した面（傾斜面）、或いはＵ字状の面（曲面）の何れであってもよい。
【００２８】
メイントラック１６は、プレート弾性体１１のうち長軸Ｌを境界とする一方側のエリアにおいて上流側リターントラック１７ａよりも外周側に形成され、断面形状が上流側リターントラック１７ａよりも浅い溝状に設定されている（図５参照）。メイントラック１６の上向き面が、本発明における「搬送面」である。メイントラック１６の上向き面は、搬送部１の上面側において上方に開放され、本実施形態では、外周側に向かって下り勾配となるように所定角度傾斜した面に設定されている。メイントラック１６では搬送中にワークを一列に整列させて次工程装置に供給することができる。以下では、プレート弾性体１１のうち長軸Ｌを境界とする一方側のエリアを「メイントラック側エリア」とし、他方側のエリアを「リターントラック側エリア」とする。本実施形態に係る搬送部１の特徴的な形状については後述する。
【００２９】
選別部３は、図１に示すように、メイントラック１６に搬送されるワークの搬送姿勢を判別するものであり、姿勢判別に利用されるセンサ３１と、姿勢判別の結果に基づいてエアを噴出させるエア噴出部（図示省略）とを有する。選別部３は、メイントラック１６の搬送面上において搬送されるワークのうち、センサ３１が所望の適正な姿勢ではない姿勢（異方向姿勢）あると判別したワークに対して、エア噴出部からエアを噴出することで、異方向姿勢のワークをメイントラック１６から排除し、メイントラック１６よりも内側であって且つ低位置にある上流側リターントラック１７ａに落下させるものである。
【００３０】
メイントラック１６から排除されて上流側リターントラック１７ａに落下した異方向姿勢のワークは、中間リターントラック１７ｃ及び下流側リターントラック１７ｂを経てボウルフィーダＢＦのボウル弾性体１１に戻される。適正な姿勢であると判別されたワークは、メイントラック１６の終端に設けた排出口から排出される。
【００３１】
このような搬送部１を撓み変形させる複数の駆動手段４は、図２及び図３に示すように、圧電素子４１によって構成されている。メイントラック１６の搬送面及びリターントラック１７の返送面に進行波を発生させる進行波発生手段として機能する複数の圧電素子４１は、プレート弾性体１１のうち、メイントラック１６の搬送面及びリターントラック１７の返送面が形成された部分の裏面（下向き面）側に貼り付けられている。なお、図４以降の各図では駆動手段４（圧電素子４１）を省略している。
【００３２】
同一周波数で空間的位相差がある複数の定在波（第１定在波、第２定在波）を、メイントラック１６の搬送面及びリターントラック１７の返送面に生じさせる複数の圧電素子４１は、プレート弾性体１１の長手方向に伸縮することでメイントラック１６の搬送面及びリターントラック１７の返送面に撓みを発生させるものであり、プレート弾性体１１のメイントラック側エリアとリターントラック側エリアに、それぞれ長軸Ｌ方向に沿って設けられる。メイントラック側エリアに沿った位置に配置された圧電素子４１と、リターントラック側エリアに沿った位置に配置された圧電素子４１は、図２及び図３に示すように互いに空間的位相差をもって設けられている。本実施形態では、メイントラック側エリアを、０°モードの波を発生させるための第１加振領域Ｚ１に設定し、リターントラック側エリアを、９０°モードの波を発生させるための第２加振領域Ｚ２に設定している。
【００３３】
図３に示すように、第１加振領域Ｚ１の圧電素子４１は第１アンプ５１に接続され、第２加振領域Ｚ２の圧電素子４１は第２アンプ５２に接続されている。各圧電素子４１は、第１加振領域Ｚ１及び第２加振領域Ｚ２においてそれぞれ振動モードの腹の位置に１／２波長間隔で配置されている。各加振領域（第１加振領域Ｚ１、第２加振領域Ｚ２）において隣り合う圧電素子４１は、振幅の山と谷の関係となることから、同じ駆動をした場合に逆方向の変位（図２及び図３で「＋」と「−」で表現）となるように構成されている。つまり、搬送面に上下方向の撓み振動を発生させて、効率良く加振させるために、搬送面の下方（裏側）に、振動モードの腹の位置に１／２波長間隔で圧電素子４１を貼り付け、搬送方向に隣り合う圧電素子４１の極性を交互に入れ替えている。
【００３４】
第１加振領域Ｚ１と第２加振領域Ｚ２とでは、周波数を同じにしつつ、空間的に波の位相が９０°ずれた２つの振動モード、具体的には、図９に示す０°モードと９０°モードの波を発生させて効率良く加振するため、図３に示すように、例えば第２加振領域Ｚ２に対して第１加振領域Ｚ１はリターントラック１７におけるワークの搬送方向に沿って（ｎ＋１／４）λ（ｎ＝０又は正の整数）の空間的位相差が設定され、第１加振領域Ｚ１と第２加振領域Ｚ１とで同じ極性の圧電素子４１同士の配置が実質的にλ／４ずれるように取り付けられている（取付条件）。このように、本実施形態では、１／４波長ずらして圧電素子４１が配置されている。図９では、０°モードの波と９０°モードの波の同じ位置で、０°モードの波の節と９０°モードの波の腹が一致しており、９０°の空間的位相差があることが理解できる。
【００３５】
なお、定在波とは、共振すると単にその場で振動するものである。また、圧電素子４１は一体のもので、表面の電極の極性を交互に入れ替える構成であってもよく、図２及び図３に示す極性と逆の極性であってもよい。さらに、圧電素子４１は、第１加振領域Ｚ１（メイントラック側エリア）及び第２加振領域Ｚ２（リターントラック側エリア）に１つずつ設けられる構成、あるいは片方の加振領域に圧電素子４１同士の配置がλ／４ずれて設けられる構成でもよい。またプレート弾性体１１のうち、搬送面（メイントラック１６の搬送面、リターントラック１７の返送面）が形成された部分の裏側とオモテ側のそれぞれ取り付けられてもよい。すなわち、上述した取付条件を満たせば２以上の圧電素子４１が搬送部１のどこに設けられてもよい。
【００３６】
そして、搬送部１は対称構造となっていないため、搬送部１のうち０°モードの固有振動数ｆ１と、９０°モードの固有振動数ｆ２とに差（ｆ１＜ｆ２）が生じている。本実施形態に係るリニアフィーダＬＦは、図３に示すように、少なくとも固有振動数ｆ１と固有振動数ｆ２の差に起因する機械的位相差を、進行波を発生させるための時間的位相差に含まれる要素として取得する機械的位相差取得手段を備えている。ここで、機械的位相差は、２つの振動モードの固有振動数の差に起因した位相差である。つまり、機械的位相差は、搬送部１の非対称形状から派生する位相差であり、異なる２つの固有振動数の振動モードに対し、一つの周波数で加振する場合に、２つの定在波に生じる時間位相の差である。「固有振動数の差」とは、２つの振動モードが同じ変形形態および同じ波の数であることを意味しており、異なる２つの振動モードの固有振動数の差であり、振動モードの数と、進行波を生成するための定在波の数は必ずしも一致するものではない。ここで述べる「同じ変形形態」とは、例えば、２つの振動モードの振動方向や振動の仕方が同じであることを意味しており、「同じ波の数」とは、搬送部における振動モードの波の数を意味するものである。すなわち、物体を振動させた場合には、空間的に位相差を有する２つの振動モードがあり、振動モードが３つになるケースは皆無である。したがって、例えば同一周波数、同じ変形形態および同じ波の数であり、空間的位相差がある３つ以上の定在波を搬送面に生じさせる構成であっても、振動モードは、相互に固有振動数の異なる第１振動モードと第２振動モードの２つである。互いに空間位相が９０°ずれていることから、２つの振動モードのうち第１振動モードを０°モード、第２振動モードを９０°モードと定義することができる。
【００３７】
０°モードと９０°モードは、固有振動数が完全に一致しないため、ある一つの周波数で駆動する場合、２つの定在波（０°モードと９０°モード）に位相差が生じ、加振周波数を変化すると、位相差も変化し、それと同時に、共振ピークから外れるため、振幅差も生じる。そのため、加振周波数を変化させることは、結果的に位相差と振幅比を変更していることと同等になる。そこで、本実施形態では、機械的位相差取得手段として、固有振動数ｆ１と固有振動数ｆ２の差に起因する機械的位相差のみならず、駆動信号の加振周波数に起因する機械的位相差を、進行波を発生させるための時間的位相差に含まれる要素として取得するものを適用している。
【００３８】
また、本実施形態では、機械的位相差取得手段が、搬送部１の減衰特性に起因する機械的位相差も、進行波を発生させるための時間的位相差に含まれる要素として取得するように構成している。これは、搬送部１の減衰特性が変化すれば機械的位相差も変動するという点に着目した構成である。
【００３９】
本実施形態に係るリニアフィーダＬＦは、図３に示すように、波形を選択する波形選択手段６を備えている。波形選択手段６は、例えば正弦波、矩形波、三角波等の複数種の波形から１つの波形を選択するものである。また、本実施形態に係るリニアフィーダＬＦは、各振動モードに印加する波形の電気的位相差を調整する電気的位相差調整手段７を備え、電気的位相差調整手段７が、機械的位相差取得手段で取得した機械的位相差に対して、複数の駆動手段４（第１駆動手段４１、第２駆動手段４２）への駆動信号の時間的な位相差を調整して付与するように構成している。「電気的位相差」は、２つの振動モード用のそれぞれの駆動手段４に印加する電圧波形の位相差であり、外部から与える時間的な位相差指令である。本実施形態に係るリニアフィーダＬＦは、電気的位相差のみならず、機械的位相差も含む位相差を時間的位相差と捉えることで、時間的位相差を９０°又はほぼ９０°に一致させることが可能になり、最も効率の良い進行波比の進行波を少なくともメイントラック１６の搬送面に発生させることができる。
【００４０】
また、本実施形態に係るリニアフィーダＬＦは、加振周波数を調整する加振周波数調整手段８と、全ての定在波（０°モードの定在波、９０°モードの定在波）の振幅を調整する振幅調整手段（第１振幅調整手段９１、第２振幅調整手段９２）とを備えている。第１振幅調整手段９１、第２振幅調整手段９２は、０°モードの定在波の振幅と９０°モードの定在波の振幅が等しくなるように調整するものである。
【００４１】
本実施形態に係るリニアフィーダＬＦは、このような構成において、第１加振領域Ｚ１の圧電素子４１と第２加振領域Ｚ２の圧電素子４１に対して、時間的に位相を９０°ずらした超音波の正弦波振動を与えると、空間的且つ時間的に９０°ずれた２つの定在波が重ね合わされ、メイントラック１６の搬送面自体が弾性変形し、撓み振動が進行波となる（循環方式）。同様に、リターントラック１７の返送面自体も共振して弾性変形し、撓み振動が進行波となる（循環方式）。進行波が生成されると、メイントラック１６の搬送面やリターントラック１７の返送面のある一点の軌跡が楕円振動を描き、この楕円振動が搬送面の頂点や返送面の頂点に達する時にワークと接触し、ワークに摩擦力を与える。摩擦力が作用する方向にワークは搬送される。このワークの搬送方向は、進行波の進む方向の逆になる。そして、２つの領域（第１加振領域Ｚ１、第２加振領域Ｚ２）の圧電素子４１に与える波の振動（例えば正弦波振動）の位相差を調整することで、進行波比（進行波比＝最小振幅／最大振幅）を調整して、完全又はほぼ完全な進行波を生成して、ワークを搬送することができる。
【００４２】
そして、本実施形態に係るリニアフィーダＬＦでは、より一層の搬送速度の向上を図るべく、搬送部１の断面形状を図５及び図６に示す特徴的な形状に設定している。本実施形態では、搬送部１のうち外周縁１Ｅに沿った領域である外周部の少なくとも一部にメイントラック１６の搬送面を形成し、搬送面を横断する鉛直断面で切断した搬送部１の断面形状について、メイントラック１６の搬送面を鉛直方向に含む外周側の領域の肉厚が、メイントラック１６の搬送面よりも水平方向に内側の領域の肉厚と比較して大きくなるように形成した搬送部１を適用している。具体的には、メイントラック１６の搬送面を含む搬送部１の外周部をそれよりも内側の領域に対して下方に突出した形状となるように設定している（図５参照）。
【００４３】
本実施形態では、搬送部１の外周縁１Ｅから薄肉部１２に到達する領域に向かって、肉厚が漸次薄くなるように搬送部１の形状を設定している。したがって、本実施形態の搬送部１のうち、搬送部１の外周縁１Ｅから薄肉部１２に到達するまでの領域では、断面形状がほぼ三角形状になる。また、本実施形態では、搬送部１の外周部に、メイントラック１６の搬送面と直交する多数のスリット１８を形成している。各スリット１８は、図５、図６及び図８に示すように、メイントラック１６の搬送面の溝形状よりも深く搬送部１の底面１Ｂには至らない深さを有し、上方及び搬送部１の外周縁１Ｅに開放されている。本実施形態では、各スリット１８を、搬送部１の外周縁１Ｅから薄肉部１２に到達する領域に亘って形成している。したがって、本実施形態では、メイントラック１６の搬送面及びリターントラック１７の返送面の両方が、ワークの搬送方向に沿ってスリット１８により所定ピッチで分断されている。このようなスリット１８を搬送部１の少なくとも外周部に多数形成することによって、外周部にスリット１８が形成されることで、外周部にスリット１８が形成されていない構成と比較して、進行波の発生時に負荷を受けずに引張も圧縮も発生していない位置である「中立軸」は下がる（搬送部１の底面１Ｂに近付く）。その結果、外周部に設けたメイントラック１６の搬送面に進行波を発生させた際の搬送面から中立軸までの距離（ｅ値）が大きくなり、ワークの搬送速度が向上する。
【００４４】
ここで、図１０（ａ）に示すように、例えばスリット１８が形成された搬送部１の断面形状に着目すると、搬送部１のうちスリット１８が形成された領域はほぼ三角形状になり、その長辺１Ｈから搬送部１の底面１Ｂまでの領域はスリット１８が形成されていない肉厚部分１Ｎ（同図において平行斜線を付した部分）になる。この肉厚部分１Ｎは搬送部１の長軸方向の全長にわたってつながっている。したがって、搬送部１のうちスリット１８が形成されたほぼ三角形状の領域において、長辺１Ｈを対辺とする頂点１Ｔ及びその近傍領域（突起部分Ｑ２）の局所的な挙動を考える上で、肉厚部分１Ｎは、拘束状態に近いと考えることができる。このような形状によれば、搬送部１の肉厚がほぼ一定であるような形状と比べ、スリット１８が形成されたほぼ三角形状の領域のうち突起部分Ｑ２における局所的な振動が発生し難くなる。
【００４５】
このことは図１０に示す模式図から以下のように理解することができる。図１０（ａ）では、肉厚部分１Ｎを含む拘束領域（Ｑ１）から最も遠くに位置する部分（Ｑ２）から拘束領域（Ｑ１）に至るまでに、質量及び剛性が漸次大きくなっていく。つまり、振動が生じた際に最も振幅が大きくなる部分（Ｑ２）で最も質量が小さく、最もひずみが大きくなる部分（Ｑ１）で最も剛性が大きい構造となっている。それに対して、図１０（ｂ）では、肉厚部分１Ｎ’を含む拘束領域（Ｑ１’）から最も遠くに位置する部分（長辺１Ｈ’の対辺である辺１Ｔ’及びその近傍領域であって符号（Ｑ２’）で示す部分）から拘束領域（Ｑ１’）に至るまでの質量及び剛性がほぼ一定となっている。したがって、図１０（ｂ）に示す搬送部１’の形状よりも図１０（ａ）に示す搬送部１の形状の方が固有振動数は高くなる。
【００４６】
図５等に示す本実施形態における搬送部１は、以上に述べた構成及び形状を有するものであることから、拘束領域（Ｑ１）から最も遠くに位置する頂点１Ｔ及びその近傍部分（Ｑ２）が局所的に大きく振動するような振動モードの固有振動数が、図１０（ｂ）に示す搬送部１の肉厚がほぼ一定であるような形状と比べて大きくなり、局所的な振動が発生し難い構造になっている。
【００４７】
また、メイントラック１の搬送面に進行波を発生させた際の搬送面から中立軸までの距離（ｅ値）は、大きいほど振幅が増大し、ワークの搬送速度を上げることができる。本実施形態における搬送部１は、上述の形状を有するものであるため、搬送部１のうち、外周縁１Ｅに沿った領域である外周部のｅ値は、メイントラック１の搬送面よりも水平方向に内側の領域のｅ値と比較して大きな値になる。その結果、搬送部１のうち外周部に形成したメイントラック１６の搬送面に沿ったワークの搬送速度を上げることができる。
【００４８】
さらにまた、本実施形態では、搬送部１の外周部に、メイントラック１６の搬送面と直交する多数のスリット１８を形成している。各スリット１８は、図５、図６及び図８に示すように、メイントラック１６の搬送面の溝形状よりも深く搬送部１の底面１Ｂには至らない深さを有し、上方及び搬送部１の外周縁１Ｅに開放されている。本実施形態では、各スリット１８を、搬送部１の外周縁１Ｅから薄肉部１２に到達する領域に亘って形成している。したがって、本実施形態では、メイントラック１６の搬送面及びリターントラック１７の返送面の両方が、ワークの搬送方向に沿ってスリット１８により所定ピッチで分断されている。このようなスリット１８を搬送部１の少なくとも外周部に多数形成することによって、外周部に設けたメイントラック１６の搬送面上におけるワークの搬送速度をより一層上げることができるとともに、外周部にスリット１８が形成されることで、外周部にスリット１８が形成されていない構成と比較して、中立軸が下がる（搬送部１の底面１Ｂに近付く）。その結果、外周部に設けたメイントラック１６の搬送面に進行波を発生させた際の搬送面から中立軸までの距離（ｅ値）が大きくなり、ワークの搬送速度が向上する。
【００４９】
ここで、ワーク搬送方向に沿ってスリットが形成された搬送部の弾性変形を時系列的に並べた模式図を図１１に示すとともに、ワーク搬送方向に沿ってスリットが形成されていない搬送部の弾性変形を時系列的に並べた模式図を図１２に示す。図１１及び図１２では、弾性変形前の状態における「搬送面」、「中立軸」、「底面」をそれぞれ直線で示し、搬送部を弾性変形させた際の搬送面の「ある一点（黒丸）」の軌跡を楕円形で示し、弾性変形させると楕円振動が生じることを模式的に示している。そして、図１１及び図１２に示す弾性変形前の搬送部の高さ寸法（底面から搬送面までの寸法）は同じであり、これらの図から以下の点が把握できる。すなわち、図１１に示すスリットを形成した搬送部の搬送面から中立軸までの距離（ｅ値）は、図１２に示すスリットを形成していない搬送部の搬送面から中立軸までの距離（ｅ値）よりも大きくなり、スリットを形成した搬送部の水平振幅は、スリットを形成していない搬送部の水平振幅よりも大きく、スリットを形成した搬送部の垂直振幅は、スリットを形成していない搬送部の垂直振幅よりも小さくなる。その結果、スリットを形成した搬送部は、スリットを形成していない搬送部と比較して、ワークの搬送速度が速くなり、搬送面上におけるワークの意図しない跳躍を効果的に低減することができる。
【００５０】
このように本実施形態に係るリニアフィーダＬＦでは、搬送部１のうち断面形状における頂点１Ｔ及びその近傍領域（図１０（ａ）の符号（Ｑ２）で示す領域）の局所的な振動を抑制しつつ、スリット１８を深くすることができ、メイントラック１６の搬送面から中立軸までの距離（ｅ値）を大きな値に保つことができ、搬送トラック１３に沿って生成された進行波により、ワークとメイントラック１６の搬送面との間、及びワークとリターントラック１７の返送面との間に摩擦力が発生し、ワークの搬送処理をスムーズ且つ高速に行うことができ、ワーク供給処理能力及びワーク回収処理能力が向上する。
【００５１】
搬送速度向上のために多数のスリット１６を搬送部１に設けることで、搬送部１には櫛歯状の多数の突起が形成される。そして、各スリット１６の切り込み深さ（スリット深さ）を深くすると、突起部の曲げを伴うような固有振動モードの固有振動数が低くなる。このことは以下のように理解することができる。
【００５２】
スリットを設けることで形成される突起部の一つを片持ち梁に見做した場合に、スリット深さを深くすることは、片持ち梁の長さを長くすることに相当する。片持ち梁の長さを長くすると、片持ち梁の曲げ振動モードの固有振動数は低くなる。これは突起部の固有振動数が、突起部の質量に反比例して増減することに起因しており、上述したように突起部の長さが長くなる（片持ち梁の長さを長くする）ことで突起部の質量が増すため、突起部の固有振動数の値はスリット深さが浅い場合と比べて低い値となる。スリットが浅く、突起部の曲げを伴う固有振動モードの固有振動数が駆動周波数よりも（はるかに）高い場合には、このような振動の影響は生じない。しかし、固有振動数が低くなり、駆動周波数に近くなると、搬送部１に撓み進行波を発生させる際にも突起部の曲げ振動が生じやすくなり、スムーズな搬送を妨げてしまう。本実施形態に係るワーク搬送装置では、搬送部１全体で、外周に沿って波が形成されるような撓み振動が生じることが望ましく、搬送部にスリットを設けた構成において、櫛歯状の突起部の曲げ振動が生じることは望ましくない。つまり、搬送部全体の撓み振動を利用して搬送に用いる進行波進行波を生成した際に、突起部自体に曲げは生じず、突起部が肉厚部の撓みに沿って剛体的に振られているような振動状態が望ましい。
【００５３】
また、本実施形態に係るリニアフィーダによれば、図１３に示す従来の構成、すなわち、搬送部Ａ１の断面形状が、外周縁Ａ１Ｅから内側に向かう所定領域の肉厚がほぼ均一である構成と比較して、搬送部１を下方から支持して固定している部分（本実施形態では、支持台２のうち搬送部１の薄肉部１２の下向き面に接触している部分）の高さ位置を、メイントラック１６の搬送面の高さ位置に近付けることができ、図１３に示す構成と比較して、搬送部１における内向きの振動（水平面内で搬送方向に垂直な方向の振動）は低減されて、メイントラック１６の搬送面上で搬送されるワークが搬送面から飛び跳ねて外れる事象を防止・抑制できる。なお、図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本実施形態の比較対象となるリニアフィーダＡＬＦを、図８、図５に対応して示す図であり、本実施形態における搬送部１との関係において対応する部分を指す各符号の先頭に「Ａ」を付している。
【００５４】
また、本実施形態に係るリニアフィーダＬＦは、上下方向の超音波撓み進行波でワークを搬送するため、搬送部１の先端の水平振幅がゼロに近く、搬送部１の先端を次工程装置に接近させて設置でき、小さいワークの落下を防止・抑制することができるとともに、圧電素子４１が、超音波振動により進行波を発生させるように構成していることから、駆動音が人間の耳に聞こえず、無音化でき、騒音が大きくなることを防止しつつ高速化を達成できる。
【００５５】
本実施形態に係るリニアフィーダＬＦは、薄肉部１２の外側に設定した搬送トラック１３のみを撓み振動させるので、前述のように、搬送部１の中央部を固定しても搬送トラック１３の撓み振動モードに影響を与えず、進行波が得られる。なお、第１加振領域Ｚ１の圧電素子４１と、第２加振領域Ｚ２の圧電素子４１とで、それらに与える波の位相差を反転させることで（時間位相を反転（−９０°））、逆方向にワークを搬送させることができ、ワークの詰まりが発生した場合などで、ワークを一旦逆送させて詰まりを解除することができる。
【００５６】
また、図１に示すボウルフィーダＢＦにもリニアフィーダＬＦの上述した構成に準じた構成を適用することができる。ボウルフィーダＢＦは、図１及び図１４に示すように、任意の軸に対して非対称な形状を有するボウル状の搬送部１（Ｂ）と、同一周波数で空間的位相差がある複数の定在波を螺旋トラック１６（Ｂ）の搬送面に生じさせる複数の駆動手段４（Ｂ）とを備え、これら複数の駆動手段４（Ｂ）に、上述のリニアフィーダＬＦと同様または準じた構成によって、電気的位相差に加えて機械的位相差を含む時間的位相差を持たせた駆動信号を与えることで、ボウル状搬送部１（Ｂ）のうち螺旋状の搬送トラックである螺旋トラック１６（Ｂ）の搬送面に進行波を発生させてワークを所定の搬送先（供給先、本実施形態ではリニアフィーダＬＦのメイントラック１６の上流端）に搬送するものである。図１４は、ボウルフィーダＢＦの側断面を模式的に示す図であり、断面部分を示す平行斜線（ハッチング）を省略している。
【００５７】
ボウル状搬送部１（Ｂ）は、進行波を生成する弾性部材であるボウル弾性体１１（Ｂ）によって形成されている。底部側から上昇し且つ螺旋形状を描く搬送面を有する螺旋トラック１６（Ｂ）の終端部（下流端部）は、リニアフィーダＬＦのうちメイントラック１６の始端部（上流端部）に接続されている。本実施形態では、ボウル弾性体１１（Ｂ）の中央部分を適宜のパーツ（図１では止着具（ボルト）、図１４では押さえ部材１４（Ｂ））によって支持台２（B）に固定している。
【００５８】
そして、搬送部１（Ｂ）は、図１４に示すように、螺旋トラック１３（Ｂ）の搬送面を鉛直方向に含む外周側の領域の断面形状における肉厚を、螺旋トラック１６（Ｂ）の搬送面よりも水平方向に内側の領域の断面形状における肉厚よりも大きく設定したものである。また、搬送部１（Ｂ）は、螺旋トラック１６（Ｂ）の搬送面を含む外周部をそれよりも内側の領域よりも上方に突出した形状となるように形成したものである。この搬送部１（Ｂ）は、螺旋トラック１３（Ｂ）の搬送面を含む外周部をそれよりも内側の領域よりも上方に突出した形状となるように形成したものである。また、搬送部１（Ｂ）の外周部には、螺旋トラック１３（Ｂ）の搬送面と直交する多数のスリット１８（Ｂ）を形成し、スリット１８（Ｂ）を、螺旋トラック１３（Ｂ）の搬送面の溝形状よりも深く、且つ搬送部１（Ｂ）の底面には至らない深さにするとともに、上方及び搬送部１（Ｂ）の外周縁１Ｅ（Ｂ）に開放させている。
【００５９】
このような搬送部１（Ｂ）を備えたボウルフィーダＢＦは、上述のリニアフィーダＬＢと同様又はほぼ同様の作用効果を奏する。
【００６０】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、搬送面と直交する鉛直断面で切断した断面形状について、搬送面を鉛直方向に含む外周側の領域の肉厚が、搬送面よりも水平方向に内側の領域の肉厚よりも大きくなるように形成した搬送部として、本発明では、図１５に示すように、搬送部１のうち、搬送面を含む外周部の上面側の領域を低弾性率材料で構成するとともに、他の領域を低弾性率材料よりも弾性率が高い高弾性率材料で構成したものを採用することができる。具体的には、搬送部１のうち少なくともメイントラック１６の搬送面を含む領域１Ｌを樹脂等の弾性率の低い材料で形成し、その他の領域１Ｈ（搬送部１の下方領域）を金属等の弾性率の高い材料で形成したものを採用することができる。このような構成であれば、搬送部１全体を同一材料から形成した態様と比較して、中立軸を搬送部１の底面１Ｂ側に下げることができ、メイントラック１６の搬送面に進行波を発生させた際のメイントラック１６の搬送面から中立軸までの距離（ｅ値）が大きくなり、搬送速度が向上する。また、搬送部１のうち少なくともメイントラック１６の搬送面を含む領域は局所的な振動が発生し易いが、図１５に示す傘形状（断面形状が三角形状をなす部分を両サイドに有する形状）に設定することで、弾性率の低い材料で形成した領域１Ｌにおける局所的な振動を抑えて、適切な進行波を生成することができる。このように、搬送部１の上方領域を弾性率が低く反発係数の小さい材料で形成することで、搬送処理中のワークの跳躍を抑えることができる。なお、図１５は、図５に対応する図である。
【００６１】
本発明では、搬送部に多数のスリットを設けて櫛歯状の搬送面に設定した構成において、櫛歯状の搬送面に図示しないフィルムを貼り付け、ワークがスリットに落下しないようにしてもよい。
【００６２】
また、本発明のワーク搬送装置では、スリットを設けていない搬送部を適用することができる。搬送部にスリットを設けていない構成であれば、ワークがスリットで躓くような問題が発生しない。搬送部にスリットを設けていない構成であっても、搬送面を含む搬送部の所定領域の断面形状がほぼ三角形状をなすことで、図１０を参照して詳述した上記作用効果を奏する。
【００６３】
本発明における搬送部は、搬送面を含む外周部をそれよりも内側の領域よりも上方に突出した形状又は下方に突出した形状となるように形成したものが好適であり、リニアフィーダの搬送部として、搬送面を含む外周部をそれよりも内側の領域よりも上方に突出した形状となるように形成したものを適用することができる。
【００６４】
また、本発明における搬送部は、搬送面を含む外周部からそれよりも内側の領域に亘って、肉厚が段階的に薄くなるように形成したものであっても構わない。
【００６５】
上記実施形態では進行波を循環方式により発生させたが、循環方式ではない方式（搬送面の両端をそれぞれ位相差を変えて加振する両端加振方式等）で進行波を発生させてもよい。
【００６６】
本発明では、駆動手段として、圧電素子に代えて、磁歪素子を適用することができる。
【００６７】
ワークとしては、例えば電子部品などの微小部品を挙げることができるが、電子部品以外の物品であってもよい。
【００６８】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１、１（Ｂ）…搬送部
１８、１８（Ｂ）…スリット
１Ｂ、１Ｂ（Ｂ）…搬送部の底面
１Ｅ、１Ｅ（Ｂ）…搬送部の外周縁
４、４（Ｂ）…駆動手段
ＬＦ、ＢＬ…ワーク搬送装置（リニアフィーダ、ボウルフィーダ）
【図１】
2018131304.tif 000003
【図２】
2018131304.tif 000004
【図３】
2018131304.tif 000005
【図４】
2018131304.tif 000006
【図５】
2018131304.tif 000007
【図６】
2018131304.tif 000008
【図７】
2018131304.tif 000009
【図８】
2018131304.tif 000010
【図９】
2018131304.tif 000011
【図１０】
2018131304.tif 000012
【図１１】
2018131304.tif 000013
【図１２】
2018131304.tif 000014
【図１３】
2018131304.tif 000015
【図１４】
2018131304.tif 000016
【図１５】
2018131304.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月19日(2017.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
前記搬送部のうち、前記搬送面を含む前記外周部の上面側の領域を低弾性率材料で構成するとともに、他の領域を前記低弾性率材料よりも弾性率が高い高弾性率材料で構成している請求項１乃至３の何れかに記載のワーク搬送装置。