(57)【要約】【課題】部品の搬送速度を速くしても、その姿勢を安定して保持できる圧電駆動形の振動式部品搬送装置を提供することである。【解決手段】下部振動体３と上部振動体５を連結する弾性板１と弾性連結板４の接続部に屈曲を設け、部品の搬送方向へ仰ぐ向きに垂直面内で傾斜角度を付与された弾性板１の先端側に、弾性連結板４を垂直に接続することにより、弾性板１の振動が増幅され、弾性板１先端部の振動よりも上部振動体５の振動に大きく寄与する弾性連結板４先端部の振動方向を水平向きとし、弾性板１先端部の振動振幅を大きく設定して部品の搬送速度を速くするほど、ボウル６上の部品の跳ね上げ角度が小さくなるようにして、搬送速度を速くしても部品の姿勢が不安定にならないようにした。【選択図】  図１
2005029326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側を固定された弾性板に圧電素子が固着された加振体を備え、前記弾性板の先端側にこの弾性板よりも曲げ剛性が低い弾性連結板を接続し、前記弾性板の先端側に部品を搬送する搬送体を連結した振動式部品搬送装置において、前記部品の搬送方向へ仰ぐ向きに前記弾性板に垂直面内での傾斜角度を付与し、この弾性板の垂直面内での傾斜角度よりも垂直に近い傾斜角度を前記弾性連結板に付与するように、前記弾性板と弾性連結板との接続部に屈曲を設けたことを特徴とする振動式部品搬送装置。
【請求項２】
前記弾性連結板の垂直面内での傾斜角度を、水平面に対して直角とした請求項１に記載の振動式部品搬送装置。
【請求項３】
前記弾性板と弾性連結板の垂直面内での傾斜角度の差を、１０〜４０°とした請求項１または２に記載の振動式部品搬送装置。
【請求項４】
前記弾性板の基端側に屈曲部を設け、この屈曲部を垂直に固定するようにした請求項１乃至３のいずれかに記載の振動式部品搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、部品を搬送する搬送体の振動源として、弾性板に圧電素子を固着した加振体を備えた振動式部品搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弾性板に圧電素子を固着した加振体を搬送体の振動源として用いる圧電駆動形の振動式部品搬送装置は、電磁石と可動鉄心を振動源として用いる電磁駆動形のものに較べて、消費電力が少なく、小型軽量に設計できる利点がある。また、搬送される部品が磁気の影響を受けないという特長もある。弾性板に圧電素子を固着した加振体はバイモルフを形成し、圧電素子に交流電圧を印加することにより、圧電素子が伸縮して弾性板を励振する。通常は、弾性板の両側面に圧電素子を固着し、これらに印加する交流電圧の周波数を加振体の共振周波数に合わせることが多い。
【０００３】
前記弾性板に圧電素子を固着した加振体は、得られる振動振幅が電磁式のものに較べて小さく、これに比例する搬送速度も小さくなるので、弾性板の先端側にこれよりも曲げ剛性が低い弾性連結部材を接続し、この弾性連結部材を介して部品を搬送するボウルやトラフ等の搬送体を連結することが多い（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載されたものでは、弾性連結部材を弾性板よりも板幅や板厚の寸法が小さい弾性連結板で形成して、部品の搬送方向へ仰ぐ向きに傾斜する弾性板の先端側に弾性連結板の下端部を接続し、その上端部に搬送体を連結している。
【０００４】
すなわち、図６（ａ）に示すように、基端側を固定して圧電素子５１が固着された弾性板５２の先端側に、これよりも曲げ剛性が低い弾性連結板５３を延長するように接続し、その上端部に搬送体５４を連結することにより、弾性板５２の先端での振動振幅を、弾性連結板５３上端部の搬送体５４との連結部で大幅に増幅し、部品の搬送速度に比例する搬送体５４の振幅を大きくすることができる。
【０００５】
図６（ｂ）は、前記弾性板５２の振動振幅を大きく設定したものであり、上記弾性連結板５３の増幅作用で、搬送体５４の振幅、つまり部品の搬送速度を大きく変更できることが分かる。弾性板５２の振動振幅は、圧電素子５１に印加する交流電圧の大きさを変えることにより制御される。
【０００６】
【特許文献１】
特公平６−１３３６９号公報（第３−５頁、第１−１２図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図６（ａ）、（ｂ）に示したように、上述した従来の圧電駆動形の振動式部品搬送装置では、弾性板５２と弾性連結板５３の垂直面内での取り付け角度が同じであり、固定された基端部を起点とする弾性板５２の振動方向と、弾性板５２との接続部を起点とする弾性連結板５３の振動方向も同じになる。このため、弾性板５２の振動振幅の大きさを変化させても、弾性連結板５３上端部における搬送体５４との連結部の振動方向、すなわち搬送体５４の振動方向は殆ど変わらない。
【０００８】
したがって、図７に示すように、搬送体５４が振動するときの搬送体５４上の部品Ａの跳ね上げ角度αは、弾性板５２の振動振幅が大きくなっても殆ど変わらず、搬送体５４からの部品Ａの跳ね上がり高さｈが高くなる。このため、弾性板５２の振動振幅を大きく設定して部品Ａの搬送速度を速くすると、部品Ａの跳ね上がり高さｈが高くなって、その姿勢が不安定となる問題がある。搬送体５４としてボウルを用いるボウルフィーダや、トラフを用いる直進フィーダでは、搬送する部品Ａを整列する機能を有するものが多いので、部品Ａの姿勢が不安定になると、その整列に支障を来たすことになる。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、部品の搬送速度を速くしても、その姿勢を安定して保持できる圧電駆動形の振動式部品搬送装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、基端側を固定された弾性板に圧電素子が固着された加振体を備え、前記弾性板の先端側にこの弾性板よりも曲げ剛性が低い弾性連結板を接続し、この弾性連結板の先端側に部品を搬送する搬送体を連結した振動式部品搬送装置において、前記部品の搬送方向へ仰ぐ向きに前記弾性板に垂直面内での傾斜角度を付与し、この弾性板の垂直面内での傾斜角度よりも垂直に近い傾斜角度を前記弾性連結板に付与するように、前記弾性板と弾性連結板との接続部に屈曲を設けた構成を採用した。
【００１１】
すなわち、弾性板と弾性連結板との接続部に屈曲を設け、弾性連結板の垂直面内での傾斜角度を、部品の搬送方向へ仰ぐ向きに垂直面内で傾斜角度を付与された弾性板よりも垂直に近づけることにより、弾性板の振動が増幅され、弾性板先端部の振動よりも搬送体の振動に大きく寄与する弾性連結板先端部の振動方向を、弾性板先端部の振動方向よりも水平側向きとし、弾性板先端部の振動振幅を大きく設定して部品の搬送速度を速くするほど、搬送体の水平面に対する振動方向角度（部品の跳ね上げ角度）が小さくなるようにした。つまり、後の図３で説明するように、搬送体の振動ベクトルＶは、弾性板先端部の振動ベクトルＶａと弾性連結板先端部の振動ベクトルＶｂが合成されたものとなり、振動ベクトルＶａを大きくするほど振動ベクトルＶｂの増幅率γが大きくなるので、搬送体の振動ベクトルＶの水平面からの傾斜角度θが小さくなる。
【００１２】
前記弾性連結板の垂直面内での傾斜角度を、水平面に対して直角とすることにより、弾性連結板先端部の振動方向を水平方向に向け、最も効果的に部品の跳ね上げ角度を小さくすることができる。また、搬送体側の弾性連結板取り付け面を垂直にすることができ、その加工を容易に行うことができる。
【００１３】
前記弾性板と弾性連結板の垂直面内での傾斜角度の差は、１０〜４０°とするのが望ましい。傾斜角度の差が１０°未満では、部品の跳ね上げ角度の低減効果をあまり期待できず、４０°を超えると、弾性連結板の振動増幅効率が低下するからである。
【００１４】
前記弾性板の基端側に屈曲部を設け、この屈曲部を垂直に固定することにより、弾性板の基端側を固定する取り付け面を垂直にすることができ、その加工を容易に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５に基づき、この発明の実施形態を説明する。この振動式部品搬送装置は、図１に示すように、弾性板１の両面に圧電素子２を固着した加振体を用い、弾性板１の基端側を下部振動体３に固定し、その先端側に接続した弾性連結板４を介して上部振動体５を連結し、上部振動体５に搬送体としてのボウル６を取り付けた圧電駆動形のボウルフィーダである。下部振動体３は、防振ゴム７を介して基台８に取り付けられている。
【００１６】
前記弾性板１と弾性連結板４はいずれもばね鋼で形成されている。弾性板１の先端側に接続された弾性連結板４は薄肉に形成されて、弾性板１よりも曲げ剛性が低くなっており、後述するように、弾性板１の振動振幅を増幅して上部振動体５に伝達する。また、図示は省略するが、弾性板１と弾性連結板４は、円周方向に１２０°の位相の３箇所で上部振動体５と下部振動体３とを連結しており、ボウル６が取り付けられた上部振動体５を円周方向にねじり振動させる。
【００１７】
前記ボウル６は、図１および図２に示すように、底部６ａから螺旋状に立ち上がる搬送路６ｂを有し、底部６ａに投入される部品Ａを搬送路６ｂに沿って、最外周の排出端に搬送する。この実施形態では、各弾性板１の垂直面内での傾斜角度が、時計回りに仰ぐ方向へ付与され、ボウル６は図１中に矢印で示す方向にねじり振動するので、部品Ａは時計回りに搬送路６ｂを搬送される。図示は省略するが、搬送路６ｂの途中には、必要に応じて部品Ａの整列用デバイス等が取り付けられる。
【００１８】
前記各弾性板１は、基端側と先端側とに屈曲部１ａ、１ｂを設けられ、基端側の屈曲部１ａが下部振動体３の垂直な取り付け面に固定され、先端側の屈曲部１ｂに弾性連結板４が垂直に接続されている。垂直に接続されて水平面と直角にされた各弾性連結板４の先端側は、上部振動体５の垂直な取り付け面に連結されている。なお、この実施形態では、圧電素子２を固着された各弾性板１の中央部は、部品Ａの搬送方向へ仰ぐ向きに、垂直から２５°傾斜するように設定されている。
【００１９】
つぎに、図３に基づいて、前記弾性板１と弾性連結板４の振動形態を説明する。図３（ａ）は、弾性板１の振動振幅を小さく設定した場合、図３（ｂ）は、弾性板１の振動振幅を大きく設定した場合である。いずれの場合も、基端側の固定部を起点とする弾性板１の振動の先端部における振動ベクトルＶａは、振動する弾性板１の接線方向である上向き角度βの方向を向く。また、弾性板１との接続部を起点とする弾性連結板４の振動の先端部における振動ベクトルＶｂは、振動する弾性連結板４の接線方向である水平方向を向く。したがって、弾性連結板４の先端部に連結された上部振動体５に伝達される振動ベクトルＶは、これらを合成したものとなり、その水平成分Ｖｘ、垂直成分Ｖｙおよび水平面からの傾斜角度θは、それぞれ次式で表される。
Ｖｘ＝Ｖａ・ｃｏｓβ＋Ｖｂ                                  （１）
Ｖｙ＝Ｖａ・ｓｉｎβ                                        （２）
θ  ＝ｔａｎ−１［Ｖａ・ｓｉｎβ／（Ｖａ・ｃｏｓβ＋Ｖｂ）］            （３）
【００２０】
前記弾性連結板４の弾性板１の振動に対する増幅率γは、次式で表される。
γ  ＝Ｖｂ／Ｖａ                                            （４）
（４）式を（３）式に代入すると、振動ベクトルＶの傾斜角度θは、次式で表される。
θ  ＝ｔａｎ−１［ｓｉｎβ／（ｃｏｓβ＋γ）］                                        （５）
【００２１】
前記増幅率γは、通常、５〜１０倍強の値となり、振動ベクトルＶａを大きくするほど高い値になる。本発明者らの実機振動テストでは、振動ベクトルＶａを１．３倍にしたときに、増幅率γが１５％程度高くなることを確認している。したがって、振動ベクトルＶａを大きくするほど、（５）式における正接真数の分母の値が大きくなり、図４に示すように、振動ベクトルＶの傾斜角度θが小さくなる。なお、図４のグラフには、図６に示したように、弾性連結板５３を弾性板５２の先端側にそのまま延長させて接続した場合における、振動ベクトルＶの傾斜角度θの変化を点線で示すが、この場合は、振動ベクトルＶａが大きくなっても傾斜角度θは一定である。
【００２２】
図５は、前記振動ベクトルＶａの大きさを変えて上部振動体５に振動を伝達したときの、搬送体であるボウル６の搬送路６ｂ上での部品Ａの移動形態を示す。搬送路６ｂ上での部品Ａの跳ね上げ角度αは、前記上部振動体５の振動ベクトルＶの傾斜角度θとほぼ等しいので、振動ベクトルＶａが大きくなるほど跳ね上げ角度αは小さくなり、部品Ａの跳ね上がり高さｈも高くならない。したがって、弾性板１の振動振幅を大きく設定して搬送速度を速くしても、部品Ａの姿勢が不安定となることはなく、部品Ａを高速で安定して、排出端に整列搬送することができる。
【００２３】
上述した実施形態では、搬送体をボウルとするボウルフィーダとしたが、本発明に係る振動式部品搬送装置は、搬送体をトラフとする直進フィーダ等にも適用することができる。
【００２４】
また、弾性板と弾性連結板の接続部における屈曲は、弾性連結板側に設けてもよく、弾性連結板の曲げ剛性を低くする手段としては、板厚や板幅等の断面寸法を小さくする方法のほかに、弾性連結板の弾性係数を小さくする方法も採用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の振動式部品搬送装置は、弾性板と弾性連結板との接続部に屈曲を設け、弾性連結板の垂直面内での傾斜角度を、部品の搬送方向へ仰ぐ向きに垂直面内で傾斜角度を付与された弾性板よりも垂直に近づけることにより、弾性板の振動が増幅され、弾性板先端部の振動よりも搬送体の振動に大きく寄与する弾性連結板先端部の振動方向を、弾性板先端部の振動方向よりも水平側向きとし、弾性板先端部の振動振幅を大きく設定して部品の搬送速度を速くするほど、搬送体上の部品の跳ね上げ角度が小さくなるようにしたので、搬送速度を速くしても部品の姿勢が不安定になることがなく、部品の整列機能を安定して確保することができる。
【００２６】
また、前記弾性連結板の垂直面内での傾斜角度を、水平面に対して直角とすることにより、弾性連結板先端部の振動方向を水平方向に向け、最も効果的に部品の跳ね上げ角度を小さくすることができ、搬送体側の弾性連結板取り付け面を垂直にして、その加工を容易に行うことができる。
【００２７】
さらに、前記弾性板の基端側に屈曲部を設け、この屈曲部を垂直に固定することにより、弾性板の基端側を固定する取り付け面を垂直にして、その加工を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】振動式部品搬送装置の実施形態を示す正面図
【図２】図１の平面図
【図３】ａ、ｂは、それぞれ図１の弾性板と弾性連結板の振動形態を説明する拡大正面図
【図４】図３の弾性板の振動ベクトルＶａの大きさと上部振動体の振動ベクトルＶの傾斜角度θの関係を示すグラフ
【図５】図４の振動ベクトルＶａの大きさを変化させたときの搬送体上の部品の移動形態を示す模式図
【図６】従来の振動式部品搬送装置における弾性板と弾性連結板の振動形態を説明する正面図
【図７】図６の搬送体上の部品の移動形態を示す模式図
【符号の説明】
１  弾性板
１ａ、１ｂ  屈曲部
２  圧電素子
３  下部振動体
４  弾性連結板
５  上部振動体
６  ボウル
６ａ  底部
６ｂ  搬送路
７  防振ゴム
８  基台
【図１】
2005029326.tif 000003
【図２】
2005029326.tif 000004
【図３】
2005029326.tif 000005
【図４】
2005029326.tif 000006
【図５】
2005029326.tif 000007
【図６】
2005029326.tif 000008
【図７】
2005029326.tif 000009