JP2015096440A - 振動式部品搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品を直線的に搬送する振動式部品搬送装置において、部品搬送部材のヨーイング運動およびピッチング運動を抑制する。【解決手段】上部振動体１と一体に振動する上部振動系（整列供給用トラフ２０と電磁石９を含む）の重心Ｊ１と、カウンタ振動体４と一体に振動するカウンタ振動系（可動鉄芯８を含む）の重心Ｊ２とを、部品搬送方向（Ｘ方向）に垂直なＹＺ平面Ｐに対して対称に配置することにより、上部振動系とカウンタ振動系の振動の反力が同一のＸＺ平面上に発生し、そのうちのＸ方向の反力は平面Ｐに対して対称（互いに逆向きかつ同じ大きさ）となって打ち消し合い、基台２の重心を通るＺ軸の回りのモーメントおよび基台２の重心を通るＹ軸の回りのモーメントが発生しにくくなって、整列供給用トラフ２０のヨーイング運動およびピッチング運動を抑制できるようにしたのである。【選択図】図１

Description

本発明は、加振機構が発生させる加振力により、トラフ等の部品搬送部材を振動させて部品を直線的に搬送する振動式部品搬送装置に関する。

振動式部品搬送装置には、直線状の部品搬送路を有するトラフ等の部品搬送部材と床上に設置される基台とを、傾斜した姿勢の板ばね等の弾性部材で連結し、加振機構が発生させる加振力により、部品搬送部材を部品搬送方向および鉛直方向に振動させて、部品を直線的にほぼ水平に搬送するものが多い。ところが、このような振動式部品搬送装置では、部品搬送部材の振動の反力によって基台にも振動が発生し、その振動が床の基台設置面へ伝搬して、同じ設置面上に設置されている他の装置の動作に影響することが問題となる場合がある。

これに対して、整列供給用トラフ（これを取り付ける上部振動体を含む）とリターン用トラフ（これを取り付けるカウンタ振動体を含む）とを備え、両トラフを互いに逆向きに傾斜した板ばねで基台に連結し、両トラフで部品を互いに逆方向に直線的に搬送するようにした振動式部品搬送装置では、従来、両トラフを逆位相かつ同じ大きさの振幅で振動させることにより、両トラフの振動によって基台が受ける部品搬送方向の反力を打ち消し合わせ、基台設置面への振動の伝搬を抑えようとしている（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭５８−１４４０１０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているような従来の振動式部品搬送装置では、通常、整列供給用トラフとリターン用トラフの重心位置が一致しないので、以下のような問題が生じる。

すなわち、いま、部品搬送方向をＸ方向、水平面内でＸ方向と直交する方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向とすると（以下同じ。）、整列供給用トラフとリターン用トラフとはＹ方向にわずかな間隔をおいて並設されるので、通常は両トラフの重心もＹ方向に離れた位置にある。このため、両トラフが逆位相で振動すると、それぞれの振動の反力が、基台の重心を通る鉛直軸（Ｚ軸）の回りのモーメントを発生させる。したがって、基台にはＸ方向とＹ方向で構成される水平面（ＸＹ平面）内での回転運動、いわゆるヨーイング運動が発生する。このヨーイング運動は板ばねを介して各トラフにも発生する。そして、部品搬送速度を速くするために各トラフの振動周波数を上げたり、振動変位を大きくしたりすると、同時にＸ方向の加振力が大きくなり、その反力も増加するため、各トラフのヨーイング運動が大きくなる。このヨーイング運動は、各トラフの部品搬送路上での部品の蛇行を引き起こし、実質的な部品搬送速度の低下を招く。

また、両トラフの重心のＺ方向位置も必ずしも一致しているとは限らない。このため、両トラフが逆位相で振動すると、それぞれの振動の反力が基台の重心を通るＹ軸の回りのモーメントを発生させ、基台にはＸ方向とＺ方向で構成されるＸＺ平面内での回転運動、いわゆるピッチング運動が発生する。そして、このピッチング運動が板ばねを介して各トラフにも発生することにより、各トラフでの部品搬送が不安定となる。

そこで、本発明の課題は、部品を直線的に搬送する振動式部品搬送装置において、部品搬送部材のヨーイング運動およびピッチング運動を抑制することである。

上記課題を解決するため、本発明は、直線状の部品搬送路を有する部品搬送部材と、前記部品搬送部材が取り付けられる上部振動体と、前記上部振動体に並設されるカウンタ振動体と、床上に設置される基台と、前記上部振動体と基台とを連結する第１の弾性部材と、前記カウンタ振動体と基台とを連結する第２の弾性部材と、前記上部振動体およびカウンタ振動体に逆位相かつ同じ大きさの振幅の振動を付与する加振機構とを備えた振動式部品搬送装置において、前記上部振動体と一体に振動する上部振動系の重心と、前記カウンタ振動体と一体に振動するカウンタ振動系の重心とを、部品搬送方向（Ｘ方向）に垂直な平面（Ｙ方向とＺ方向で構成されるＹＺ平面）に対して対称に配置した構成を採用した。この構成は、ＹＺ平面に対して対称となる２つの重心が一致する場合も含むものとする（以下同じ。）。

上記の構成によれば、上部振動系とカウンタ振動系の振動の反力はＸ方向とＺ方向で構成される同一のＸＺ平面上に発生し、そのうちのＸ方向の反力はＹＺ平面に対して対称（互いに逆向きかつ同じ大きさ）となって打ち消し合うので、基台の重心を通るＺ軸の回りのモーメントおよび基台の重心を通るＹ軸の回りのモーメントが発生しにくくなり、部品搬送部材のヨーイング運動およびピッチング運動を抑えることができる。

上記の構成において、前記加振機構は、前記上部振動体とカウンタ振動体の一方に取り付けられる電磁石と、他方に取り付けられる可動鉄芯との間で加振力を発生させるものとすることが望ましい。これは、基台と上部振動体との間および基台とカウンタ振動体との間にそれぞれ加振機構を設けると、各加振機構の電磁石や可動鉄芯等の部品の個体差、電磁石と可動鉄芯との間のギャップや取付角度の誤差等により、両加振機構が発生させる加振力をちょうど逆向きで同じ大きさとすることが難しく、上部振動系とカウンタ振動系の振動の反力が効果的に打ち消し合わないおそれがあるが、上記のようにして加振機構を１つにすれば、上部振動系とカウンタ振動系の振動の反力を容易に逆方向かつ同じ大きさにでき、部品搬送部材のヨーイング運動やピッチング運動をより確実に抑制できるからである。

ここで、前記上部振動体に取り付けられる電磁石または可動鉄芯を、上部振動体の下方に配置すれば、上部振動系の重心の位置を低くでき、カウンタ振動系の重心との位置関係の調整がしやすくなるし、各振動系の重心位置と加振力発生位置とがＸ方向で近づくことにより、ピッチング運動の原因となるＹ軸回りのモーメントを抑えやすくなる。

また、前記カウンタ振動体の下方に、カウンタ振動系の鉛直方向の重心位置を調整するためのウエイトを配置したり、前記カウンタ振動体の少なくとも一方の側方に、カウンタ振動系の水平方向の重心位置を調整するためのウエイトを配置したり、前記上部振動体の少なくとも一方の側方に、上部振動系の水平方向の重心位置を調整するためのウエイトを配置したりすることにより、上部振動系の重心とカウンタ振動系の重心とを容易にＹＺ平面に対して対称に配置できるようになる。

また、前記第１の弾性部材と第２の弾性部材のそれぞれについて、その組込箇所を３箇所以上とし、そのうちの少なくとも２箇所は部品搬送方向と直交する方向の位置が異なるように配置すれば、部品搬送部材のＸ軸回りのモーメントを抑え、ローリング運動を抑制することができる。

本発明の振動式部品搬送装置は、上述したように、上部振動系の重心とカウンタ振動系の重心とを、部品搬送方向に垂直な平面に対して対称に配置したものであるから、部品搬送部材のヨーイング運動およびピッチング運動を抑制して、安定した部品搬送を行うことができる。

第１実施形態の部品搬送装置の一部切欠き正面図 図１の上面図 図１の右側面図 第２実施形態の部品搬送装置の正面図 第３実施形態の部品搬送装置の上面図 図５の右側面図 第４実施形態の部品搬送装置の上面図 第５実施形態の部品搬送装置の整列供給用トラフを除いた概略の外観斜視図 図８の分解斜視図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１乃至図３は第１の実施形態を示す。この振動式部品搬送装置は、ほぼ水平な直線状の部品搬送路２０ａが形成された整列供給用トラフ（部品搬送部材）２０を取り付ける上部振動体１が、略矩形の基台２の両短辺の中央付近に設けられた第１の板ばね（第１の弾性部材）３で支持されている。そして、上部振動体１を囲む（接触はしない）矩形枠状のカウンタ振動体４が、基台２の四隅に設けられた第２の板ばね（第２の弾性部材）５で支持されている。なお、基台２は、直接床上（または床上の設置台）に固定してもよいし、防振ゴムや防振ばねのような防振部材を介して床上に固定してもよい。

前記上部振動体１、整列供給用トラフ２０およびカウンタ振動体４は、それぞれ装置全体の幅方向（Ｙ方向）中央を通る共通の鉛直面（ＸＺ平面）に対して対称形状となっている。また、前記第１の板ばね３と第２の板ばね５は互いに逆向きに傾けられて基台２に取り付けられており、後述する加振機構が発生させる部品搬送方向（Ｘ方向）および鉛直方向（Ｚ方向）の振動によって、整列供給用トラフ２０の部品搬送路２０ａ上の部品が搬送されるようになっている。

前記加振機構は、上部振動体１に取り付けられる電磁石９と、カウンタ振動体４に取り付けられる可動鉄芯８とを、Ｘ方向で所定の間隔をおいて対向するように配置し、電磁石９に通電して吸引力を作用させることにより、電磁石９と可動鉄芯８との間で加振力を発生させるものである。なお、この実施形態と逆に、電磁石９をカウンタ振動体４に取り付け、可動鉄芯８を上部振動体１に取り付けるようにしてもよい。

ここで、上部振動体１と一体に振動する上部振動系（整列供給用トラフ２０と電磁石９を含む）の重心Ｊ１と、カウンタ振動体４と一体に振動するカウンタ振動系（可動鉄芯８を含む）の重心Ｊ２とは、部品搬送方向（Ｘ方向）に垂直な平面である１つのＹＺ平面Ｐに対して対称となるように配置されている。

そして、上部振動体１と整列供給用トラフ２０の素材には主にアルミニウム等の軽量な材質を採用し、カウンタ振動体４の素材には主に鉄等の比較的重い材質を採用することにより、上部振動系とカウンタ振動系の質量をほぼ同一に調整している。また、第１の板ばね３および第２の板ばね５を構成するばね片の枚数を調整して上部振動系とカウンタ振動系を同じばね定数に設定し、両振動系の固有振動数を一致させて周波数特性が同じになるようにしている。これにより、加振機構で加振力を発生させると、その加振力が基台２を介さずに直接上部振動系の重心Ｊ１とカウンタ振動系の重心Ｊ２に作用し、両振動系のＸ方向の振動波形は逆位相で振動の大きさは同じになる。

したがって、上部振動系とカウンタ振動系に発生する振動の反力は同一のＸＺ平面上に発生し、そのうちのＸ方向の反力はＹＺ平面Ｐに対して対称（互いに逆向きかつ同じ大きさ）となって打ち消し合うため、基台２の重心を通るＺ軸の回りのモーメントおよび基台２の重心を通るＹ軸の回りのモーメントのいずれも発生せず、基台２および整列供給用トラフ２０にはヨーイング運動もピッチング運動も発生しない。

この振動式部品搬送装置は、上述したように、上部振動系の重心Ｊ１とカウンタ振動系の重心Ｊ２とを１つのＹＺ平面Ｐに対して対称に配置し、両振動系の質量およびばね定数が同じになるようにしたので、整列供給用トラフ２０にはヨーイング運動およびピッチング運動が発生せず、安定した部品搬送を行うことができる。

なお、この実施形態では、上部振動系の重心Ｊ１とカウンタ振動系の重心Ｊ２を異なる位置としたが、同一の位置にあればもちろん上記と同様の効果が得られる。

また、加振機構は、一般に実施されているように、基台に電磁石を設置し、上部振動体とカウンタ振動体のそれぞれに可動鉄心を取り付ける（加振機構を２つにする）ことも考えられるが、実施形態のように加振機構を１つにした方が、上部振動系とカウンタ振動系の振動の反力を容易に逆方向かつ同じ大きさにできるので好ましい。

また、電磁石と可動鉄芯の配置は、上部振動系とカウンタ振動系の重心の位置関係および質量のバランスを実施形態と同様にできれば、実施形態と逆にしてもよい。そして、上部振動体に取り付ける電磁石や可動鉄芯の取付位置は任意であるが、実施形態のように上部振動体の下方に配置すれば、上部振動系の重心の位置を低くでき、カウンタ振動系の重心との位置関係の調整がしやすくなるし、各振動系の重心位置と加振力発生位置とがＺ方向で近づくことにより、ピッチング運動の原因となるＹ軸回りのモーメントを抑えやすくなるので好ましい。

次に、上述した第１実施形態をベースとして、カウンタ振動系または上部振動系の重心位置の調整手段を設けた例（第２〜４の実施形態）について説明する。なお、第１実施形態と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付けて説明を省略する。

まず、図４に示す第２の実施形態では、カウンタ振動体４の下面にウエイト１０を取り付けることにより、上部振動系の重心Ｊ１の鉛直方向（Ｚ方向）位置が第１実施形態よりも低くなった場合に対応して、カウンタ振動系の重心Ｊ２のＺ方向位置を低くしている。また、この図４の例では、上部振動系の重心Ｊ１のＺ方向位置がさらに低くなった場合でも、ウエイト１０を図示省略したガイドに沿って下降させることによって（図中の二点鎖線）、上部振動系の重心Ｊ１とカウンタ振動系の重心Ｊ２を容易にＹＺ平面Ｐに対して対称に配置できるようになっている。

一方、図５および図６に示す第３の実施形態は、カウンタ振動体４の両側面にウエイト１１をＸ方向移動可能に取り付け、両方のウエイト１１の重さを異ならせることにより、カウンタ振動系の重心Ｊ２の水平方向（Ｘ方向およびＹ方向）位置を調整できるようにしたものである。この例では、整列供給用トラフ２０が図示省略した上下工程との接続を考慮して装置全体のＹ方向中央から一側（図５の下側、図６の左側）へずれた位置で上部振動体１に取り付けられており、上部振動系の重心Ｊ１もＹ方向中央を通るＸＺ平面から一側へずれているので、これに対応するように、一側のウエイト１１を他側のウエイト１１よりも重くしてカウンタ振動系の重心Ｊ２を一側へずらし、両振動系の重心Ｊ１、Ｊ２の位置がＹＺ平面Ｐに対して対称となるようにしている。

なお、この第３実施形態では、ウエイト１１をＸ方向に移動させてカウンタ振動系の重心Ｊ２をＸ方向にずらすこともできるので、両振動系の重心Ｊ１、Ｊ２の位置をなるべく近づけて部品搬送をさらに安定させることができる。また、ウエイト１１は、カウンタ振動体４のいずれか一方の側面にのみ取り付けるようにしてもよい。

また、図７に示す第４の実施形態は、第３実施形態のカウンタ振動体４のウエイト１１に代えて、上部振動体１の上面にウエイト１２を取り付けることにより、上部振動系の重心Ｊ１のＹ方向位置を調整できるようにしたものである。この例でも、第３実施形態と同様に、整列供給用トラフ２０が一側へずれた状態で配置されているが、ウエイト１２の重さの調整により、上部振動系の重心Ｊ１がＹ方向中央からずれないようにして、両振動系の重心Ｊ１、Ｊ２の位置をＹＺ平面Ｐに対して対称とすることができる。なお、ウエイト１２は、上部振動体１の両側に取り付けるようにしてもよい。

図８および図９は第５の実施形態を示す。この実施形態は、上部振動体３１とカウンタ振動体３２とを上下に組み合わさる（接触はしない）ように配し、各振動体３１、３２をそれぞれ３つの板ばね３４、３５で支持するようにしたものである。その上部振動体３１にほぼ水平な直線状の部品搬送路を有する整列供給用トラフ（図示省略）が取り付けられ、加振機構が発生させる振動によって、整列供給用トラフの部品搬送路上の部品を搬送する点は第１〜４の実施形態と同じである。

前記上部振動体３１は、部品搬送方向の一端側が１つの第１の板ばね３４で、他端側が２つの第１の板ばね３４でそれぞれ支持されている。一方、前記カウンタ振動体３２は、部品搬送方向の一端側が第１の板ばね３４の両側に配された２つの第２の板ばね３５で、他端側が第１の板ばね３４の間に配された１つの第２の板ばね３５でそれぞれ支持されている。各板ばね３４、３５は、鉛直方向に延びる姿勢で組み込まれ、上端部が上部振動体３１またはカウンタ振動体３２に、下端部が略矩形の基台３３の短辺にそれぞれ図示省略したボルト等で固定されている。

前記加振機構は、上部振動体３１に取り付けられる電磁石３６とカウンタ振動体３２に取り付けられる可動鉄芯３７とで構成されており、その電磁石３６は第１の板ばね３４が２箇所設けられた側（他端側）で、可動鉄芯３７は第２の板ばね３５が２箇所設けられた側（一端側）で、それぞれカウンタ振動体３２の下方に配置されている。そして、図示は省略するが、第１〜４の実施形態と同じく、上部振動系の重心とカウンタ振動系の重心とが１つのＹＺ平面に対して対称に配置され、両振動系の質量およびばね定数が同じになるように設定されている。

この第５実施形態の振動式部品搬送装置は、上記の構成であり、第１〜４の実施形態と同じく整列供給用トラフにヨーイング運動およびピッチング運動が発生しないうえ、各板ばね３４、３５をそれぞれ３箇所に組み込み、そのうちの２箇所はＸ方向と直交する方向の位置が異なるように配置したので、Ｘ軸回りのモーメントを抑え、整列供給用トラフのローリング運動を抑制することができる。

また、第１の板ばね３４と第２の板ばね３５の組込箇所を同数としたので、各組込箇所に例えば同一形状のばね片を同一枚数組み込むだけで、容易に両振動系のばね定数を同じに設定することができる。なお、各板ばね３４、３５の組込箇所は４箇所以上としてもよい。

上述した各実施形態では、上部振動体に部品搬送部材としての整列供給用トラフを取り付けた例を示したが、本発明は、上部振動体とカウンタ振動体の両方に部品搬送部材を取り付けた振動式部品搬送装置に対しても、もちろん適用することができる。

１、３１ 上部振動体
２、３３ 基台
３、３４ 第１の板ばね（第１の弾性部材）
４、３２ カウンタ振動体
５、３５ 第２の板ばね（第２の弾性部材）
８、３７ 可動鉄心
９、３６ 電磁石
１０、１１、１２ ウエイト
２０ 整列供給用トラフ
２０ａ 部品搬送路
Ｊ１ 上部振動系の重心
Ｊ２ カウンタ振動系の重心

Claims (7)

1. 直線状の部品搬送路を有する部品搬送部材と、前記部品搬送部材が取り付けられる上部振動体と、前記上部振動体に並設されるカウンタ振動体と、床上に設置される基台と、前記上部振動体と基台とを連結する第１の弾性部材と、前記カウンタ振動体と基台とを連結する第２の弾性部材と、前記上部振動体およびカウンタ振動体に逆位相かつ同じ大きさの振幅の振動を付与する加振機構とを備えた振動式部品搬送装置において、
   前記上部振動体と一体に振動する上部振動系の重心と、前記カウンタ振動体と一体に振動するカウンタ振動系の重心とを、部品搬送方向に垂直な平面に対して対称に配置したことを特徴とする振動式部品搬送装置。
2. 前記加振機構が、前記上部振動体とカウンタ振動体の一方に取り付けられる電磁石と、他方に取り付けられる可動鉄芯との間で加振力を発生させるものであることを特徴とする請求項１に記載の振動式部品搬送装置。
3. 前記上部振動体に取り付けられる電磁石または可動鉄芯を、上部振動体の下方に配置したことを特徴とする請求項２に記載の振動式部品搬送装置。
4. 前記カウンタ振動体の下方に、カウンタ振動系の鉛直方向の重心位置を調整するためのウエイトを配置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の振動式部品搬送装置。
5. 前記カウンタ振動体の少なくとも一方の側方に、カウンタ振動系の水平方向の重心位置を調整するためのウエイトを配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の振動式部品搬送装置。
6. 前記上部振動体の少なくとも一方の側方に、上部振動系の水平方向の重心位置を調整するためのウエイトを配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の振動式部品搬送装置。
7. 前記第１の弾性部材と第２の弾性部材のそれぞれについて、その組込箇所を３箇所以上とし、そのうちの少なくとも２箇所は部品搬送方向と直交する方向の位置が異なるように配置したことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の振動式部品搬送装置。

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