(57)【要約】【課題】棒形状の部材を穴に挿入する小型軽量の部材挿入装置の提供。【解決手段】棒状部材を案内管によって穴付部材に形成された受入れ穴に挿入するための装置において、案内管を縦方向に配設して、上部開口部を棒状部材の投入口とし、下部開口部を棒状部材の供給口とすると共に、案内管に回転振動を生じさせる振動発生手段を装着し、案内管内に投入した棒状部材を回転させながら供給口より下方に戴置した受入れ部材の受入れ穴上に供給して棒状部材を挿入するようにした部材挿入装置【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状部材を案内管によって穴付部材に形成された受入れ穴に挿入するための装置において、案内管を縦方向に配設して、上部開口部を棒状部材の投入口とし、下部開口部を棒状部材の供給口とすると共に、案内管に回転振動を生じさせる振動発生手段を装着し、案内管内に投入した棒状部材を回転させながら供給口より下方に戴置した受入れ部材の受入れ穴上に供給して棒状部材を挿入するようにしたことを特徴とする部材挿入装置。
【請求項２】
複数に分割された分割電極を有し、分極された圧電振動子からなる振動発生子を案内管の外周に装着して振動発生手段とし、各電極に位相をずらした超音波領域周波数電力を印加することにより案内管に回転振動を生じさせる請求項１に記載の部材挿入装置。
【請求項３】
圧電振動子の分割された分極の電極数が２ｎ（ｎは２以上の整数）であり、隣接する電極に３６０／２ｎ度位相がずれた超音波領域周波数の電力が印加される請求項２に記載の部材挿入装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は部材の挿入装置、特に脆性材料からなる棒状の小型部材を安定して穴部に挿入することが可能な部材挿入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学あるいはバイオ関連の分析用ガラスセンサは、微細な部材の組立てによって構成され、嵌合い構造を有するものが多いが、これ等の部材は微細であること、材料がガラス等の脆く破損し易いことからその嵌合いには細心の注意が必要とされ、人手による組み立てが難しいことから、装置による自動化が要請されている。
【０００３】
小型部材を穴付部材上に誘導して受入れ穴に挿入する方法としては、小型部材を送給する供給路を振動せしめて部材を前方に送給する方式の振動供給器（一般的にパーツフィーダーと呼ばれている。）を応用したものがある。しかしこの方式の部材供給器は、部材に機械振動を与えて跳ね上げて前進させる方式であるために、取り扱う部材が薄いガラス製のような脆性部材では破損のおそれがあった。このため、破損の心配がなく、安定して正確な位置に送給して受入れ穴に挿入することのできる部材挿入装置の開発が要請されている。
【特許文献１】特開２０００−９５３２８
【非特許文献１】「ニューアクチュエータ便覧」ｐ．７５０  フジ・テクノシステム１９９４年１２月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は小型軽量で、かつ簡単な構造で、ガラスのような脆性材料の部材を破損することなく安定して嵌合して、組立てができる部材挿入装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果なされたもので、具体的には、棒状部材を案内管によって穴付部材に形成された受入れ穴に挿入するための装置において、案内管を縦方向に配設して、上部開口部を棒状部材の投入口とし、下部開口部を棒状部材の供給口とすると共に、案内管に回転振動を生じさせる振動発生手段を装着し、案内管内に投入した棒状部材を回転させながら供給口より下方に戴置した受入れ部材の受入れ穴上に供給して棒状部材を挿入するようにしたことを特徴とする部材挿入装置を提供するものである。
【０００６】
また、本発明は、複数に分割された分極電極を有する圧電振動子からなる振動発生子を案内管の外周に装着して振動発生手段とし、各電極に位相をずらした超音波領域周波数電力を印加することにより案内管に回転振動を生じさせる上記の部材挿入装置、及び、圧電振動子の電極数が２ｎ（ｎは２以上の整数）であり、隣接する電極に３６０／２ｎ度位相がずれた超音波領域周波数の電力が印加される上記の部材挿入装置を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、案内管に振動発生手段によって回転振動を与え、案内管に投入した棒状部材を回転させながら重力落下させて、下に戴置した穴付部材の穴部分に誘導するものであるから、安定して確実に挿入することができる。
【０００８】
特に、棒状部材と穴付部材の水平断面が楕円あるいは方形の場合のように真円形でない場合は、挿入時に棒状部材を回転させて方向を合わせて挿入する必要があるが、本発明では、棒状部材は回転しながら送給されるので、自動的に方向が合わされて嵌合される。
【０００９】
また、棒状部材は案内管内面の超音波振動に接触するだけで回転するので、棒状部材が受入れ穴に嵌合しても外力がかからずガラスのような脆性材料でも破損することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の部材挿入装置１は、棒状部材６を穴付部材７の受入れ穴８に差込んで嵌合する場合に、差込みに使用される装置で、図２に示すように、複数の電極が設けられ、複数に分割して分極された圧電振動子３ａからなる振動発生手段３が外周に装着された案内管２内に、棒状部材６を投入し、位相の異なる超音波周波数電力を各電極に入力することによって、案内管２に径方向の伸縮振動を生じせしめると共に伸縮が最大となる方向が回転する回転振動を発生せしめて、案内管２内の棒状部材６に対して回転力を与え、棒状部材を回転させながら重力落下させて、下方に戴置した穴付部材７の受入れ穴８に棒状部材６が差込まれ嵌合するように構成されている。
【００１１】
図１は本発明の部材挿入装置を示すものであり、ステンレス等の案内管２を縦方向に配設し、上端を部材投入口とし、下端を部材供給口とする。また、案内管中央部に振動発生手段３として圧電振動子３ａを装着し、さらに下端部に穴付部材７の受入れ穴８とほぼ同一口径の絞り口径を持ったロート状の位置合わせ管４を装着して部材挿入装置１を構成している。
【００１２】
振動発生手段としての圧電振動子３ａはリング状に形成され、図１においては、図２に示すように、電極が周方向に４つに分割されて分割分極１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが形成され、圧電振動子３ａは、下側（紙面の裏側方向）に設けられた電極との間で、紙面の垂直方向に分割分極されている。図２および図５における＋−の記号は分極の極性を示し、各電極部分の分極極性は、円の半分側を同じ方向とし、他の半分は分極極性が逆になるように分極されたものが用いられている。従って、案内管２の中心軸を中心として対象に位置する分割電極１０ａと１０ｃ、１０ｂと１０ｄは分極極性が逆方向となる。なお
、本発明においては、電極の数は電極対の数をもって表す。
【００１３】
４分割した圧電振動子３ａを用いるときには、図５に示すように、隣接する分割電極１０ａ、と１０ｂ、１０ｃと１０ｄに、それぞれ９０度位相の異なった電力ＰとＱが入力されるように、増幅部１４ａと１４ｂにそれぞれ接続され（図ではアース側配線の記載は省略してある。）、この場合、対象に位置する分割電極には同一の位相の電力が分岐されて印加されている。
【００１４】
圧電振動子３ａを駆動するための電圧は、ピーク対ピーク電圧が５〜３００ボルトの交流電圧が使用される。圧電振動子３ａを振動させる交流の周波数は、２０〜１００キロヘルツ程度の超音波領域の共振周波数が好ましい。また電圧の印加時間をパルス的に変化させてもよい。
【００１５】
圧電振動子３ａは、４分割とする他、２ｎ個（ｎは２以上の整数）に分割して用いることができ、この場合、隣接する分割電極１０には、位相が３６０度／２ｎずれた電力が周方向の各分割電極に順次印加される。
【００１６】
２相交流電源５は、交流発生部１２とこれを位相の異なる交流に分ける位相分波部１３と、それぞれの交流を増幅する増幅部１４ａ、１４ｂによって構成されている。
【００１７】
隣接する分割電極１０に配線１５ａ、１５ｂにより、位相のずれた電力を印加することにより、図６（中空管の外壁のみ図示）に示すように、案内管２の水平断面外壁に二点鎖線の様な半径方向の伸縮振動が発生し、その最大伸縮方向（ｒ方向）が周方向に回転する回転振動となる。
【００１８】
なお、案内管２内の棒状部材６が回転振動と重力の作用を受けて重力方向に移動するかぎりにおいて、管軸が重力方向に対して角度を持った傾斜状態であってもよい。
【００１９】
前述の回転振動を発生する分割した電極を有する圧電振動子３ａとしては、図３に示すように厚み０．５〜３ミリメートル程度のセラミックＰＺＴ９の両面に複数に分割した分割電極１０を積層して挟み込んだタイプを用いることができる。圧電振動子３ａの分割電極１０に位相の異なる電圧を印加することでセラミックの伸縮力により径方向の伸縮が発生し、伸び縮み振動が励起され、その振動が案内管２に伝達されて内部の棒状部材６を回転させる回転振動となる。最適のピーク対ピーク電圧、周波数は圧電振動子３ａの形状による共振モードから算出することができる。圧電振動子３ａの厚み及び形状を変えることで印加最大電力と発振周波数を変化させることができる。
【００２０】
また、図３では圧電振動子３ａは一層のみであるが、図４に示すように金属板１１を挟んだ２個のサンドウィッチタイプ（２層型）にすれば、更に励起される回転振動量が大きくなり、案内管２の回転振動を大きくすることができる。
【００２１】
案内管２の部材としては、振動減衰の小さい硬質材料、すなわち、ステンレス、しんちゅう、アルミニュウム、鉄、銅等の金属材料やガラス、セラミック等の硬質無機材料が好ましく、アクリル、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の硬質プラスチック材料でもよい。なお、案内管２として、金属材料等の導電材料を使用する場合は、圧電振動子３の４分割電極と案内管２との間に電気絶縁対策が必要であることは言うまでもない。
【００２２】
本発明は、この回転振動の発生体である圧電振動子３ａに印加する電圧を変化させることにより回転振動力を制御し、２相交流電源５の位相を０から９０度の間で調節して回転速度を制御することができ、また、２相交流電源５の位相を−９０から０度の間で調節すると、回転方向を逆転させることが出来る。
【００２３】
図７は他の例を示すもので、案内管２の上部開口部の投入口を広口とし、下部開口部が絞られて棒状部材に接触して、棒状部材に回転振動を伝達する構造としたものである。この構造にすると棒状部材の投入が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の部材挿入装置は、構造が簡単でかつ脆性材料の棒状部材を安定して挿入する装置であり、化学、バイオ関連等の微細なガラスセンサの製造等、微細で破損し易い部材の組立てに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施装置の例を示す縦断面図。
【図２】４分割分極した圧電振動子の平面図。
【図３】圧電振動子の例を示す一部切欠斜視図。
【図４】圧電振動子の他の例を示す一部切欠斜視図。
【図５】圧電振動子と２相交流電源の接続説明図。
【図６】案内管壁面の半径方向の回転振動を説明する図。
【図７】投入口を広口とした実施装置の例を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１：部材挿入装置
２：案内管
３：振動発生手段
３ａ：圧電振動子
４：位置合わせ管
５：２相交流電源
６：棒状部材
７：穴付部材
８：受入れ穴
９：セラミックＰＺＴ
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ
：分割電極
１１：金属板
１２：交流発生部
１３：位相分波部
１４ａ、１４ｂ
：増幅部
１５ａ、１５ｂ
：配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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