JP2019018946A - ワーク搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの搬送の安定性を向上させること。【解決手段】リニアフィーダ３は、ワークＷが置かれる搬送面３０を有する振動部２１ｂと、搬送面３０に第１定在波を発生させる第１加振部５１と、搬送面３０に第２定在波を発生させる第２加振部５２と、を有し、搬送面３０に第１定在波及び第２定在波を発生させることで搬送面３０に進行波を発生させる進行波生成手段２２と、を備える。振動部２１ｂは、第１加振部５１が設けられる第１領域１０２と、第２加振部５２が設けられる第２領域１０３と、を有し、第１領域１０２と第２領域１０３とが、進行波の進行方向において、少なくとも部分的に重なっている。【選択図】図６

Description

本発明は、進行波によってワークを搬送するワーク搬送装置に関する。

特許文献１には、超音波領域の進行波を利用して電子部品等のワークを搬送するパーツフィーダが開示されている。上記パーツフィーダは、搬送路（搬送部材）と、複数の圧電体とを備える。搬送部材は、平面視で所定方向に長い環状の振動部を有する。すなわち、振動部は、平面視で、２つの直線部分（第１直線部分、第２直線部分）と、２つの半円状部分とを有する。複数の圧電体は、振動部の裏面に貼りつけられており、その節及び腹の位置が互いに異なる２つの定在波（第１定在波、第２定在波）を発生させるように配置されている。

より詳細には、第１定在波を発生させるための圧電体（第１圧電体）は、第１直線部分に貼りつけられており、第２定在波を発生させるための圧電体（第２圧電体）は、第２直線部分に貼りつけられている。これにより、第１圧電体及び第２圧電体に、時間的な位相が互いに異なる高周波電圧をそれぞれ印加することで、振動部の表面に形成された搬送面において、時間的な位相が互いに異なる第１定在波及び第２定在波が発生する。上記２つの定在波が重なり合うことで、所定の進行方向へ進行する進行波が発生し、当該進行波による搬送面の振動によってワークが搬送される。

特開２０１７−４３４３１号公報

第１圧電体は、第１直線部分に貼りつけられており、第２圧電体は、第２直線部分に貼りつけられている。このため、第１圧電体によって発生する第１定在波は、第２直線部分に伝播する途中で減衰する。同様に、第２圧電体によって発生する第２定在波は、第１直線部分に伝播する途中で減衰する。すなわち、第１定在波の振幅は、第１直線部分の近傍では比較的大きくなり、第２直線部分の近傍では比較的小さくなる。第２定在波の振幅は、その逆になる。このように、第１定在波及び第２定在波の振幅が位置によって互いに異なる場合、波が一様に伝わるような理想的な進行波が発生するのではなく、進行波と定在波が混在した波が発生しうる。このような波が発生すると、ワークの停滞や跳躍などの問題が生じ、安定したワーク搬送ができなくなるおそれがある。かといって、上述した搬送速度の差を解消するために、第２定在波の振幅が大きくなるように高周波電圧を調整すると、逆に、第２直線部分の近傍において、第１定在波の振幅と第２定在波の振幅との差が大きくなるという問題が生じる。

本発明の目的は、ワークの搬送の安定性を向上させることである。

第１の発明のワーク搬送装置は、ワークが置かれる搬送面を有する振動部と、前記搬送面に第１定在波を発生させる第１加振部と、前記搬送面に第２定在波を発生させる第２加振部と、を有し、前記搬送面に前記第１定在波及び前記第２定在波を発生させることで前記搬送面に進行波を発生させる進行波生成手段と、を備え、前記進行波によってワークを搬送するワーク搬送装置であって、前記振動部は、前記第１加振部が設けられる第１領域と、前記第２加振部が設けられる第２領域と、を有し、前記第１領域と前記第２領域とが、前記進行波の進行方向において、少なくとも部分的に重なっていることを特徴とするものである。

本発明では、第１定在波を搬送面に発生させる第１加振部が設けられる第１領域と、第２定在波を搬送面に発生させる第２加振部が設けられる第２領域とが、進行波の進行方向において、少なくとも部分的に重なっている。すなわち、第１領域と第２領域とが、進行方向において互いに近い位置に配置されている。これにより、進行方向において、搬送面上の任意の箇所から第１領域までの進行方向における距離と、当該箇所から第２領域までの進行方向における距離との差を小さくすることができる。このため、第１定在波が第１領域から当該箇所に伝播するまでの振幅の減衰率と、第２定在波が第２領域から当該箇所に伝播するまでの振幅の減衰率との差を小さくすることができる。これにより、第１定在波の振幅と第２定在波の振幅との比が進行方向の位置によって変動することを抑え、ひいては、進行波の振幅が位置によって大きく変動することを抑えることができる。したがって、ワークの搬送の安定性を向上させることができる。

第２の発明のワーク搬送装置は、前記第１の発明において、前記第１加振部は、前記進行方向に並べられ、且つ、前記第１定在波を励起する複数の第１加振素子を有し、 前記第２加振部は、前記進行方向に並べられ、且つ、前記第２定在波を励起する複数の第２加振素子を有し、前記第１加振素子と前記第２加振素子が、前記進行方向において交互に配置されていることを特徴とするものである。

本発明では、進行方向において、第１加振素子と第２加振素子が交互に配置されている。すなわち、第１領域と第２領域のほとんどが、進行方向において互いに重なり合っている。したがって、第１定在波の振幅と第２定在波の振幅との比が進行方向の位置によって変動することを、さらに抑えることができる。

第３の発明のワーク搬送装置は、前記第１又は第２の発明において、前記第１加振部及び前記第２加振部は、前記振動部の前記進行方向における一部の領域に設けられていることを特徴とするものである。

本発明では、第１加振部及び第２加振部が、振動部の全領域ではなく、進行方向における一部の領域に設けられている。このため、第１加振部及び第２加振部の材料費を削減できる。また、例えば搬送面が直線部分と曲線部分とを有する場合、曲線部分にも第１加振部及び第２加振部を設けようとすると、加振部の製造にかかる手間やコストが増加するおそれがある。本発明では、直線部分に対応する領域にのみ第１加振部及び第２加振部を設けることで、加振部の製造の手間等を削減できる。

第４の発明のワーク搬送装置は、前記第３の発明において、前記搬送面は、ワーク供給源からワーク供給先へワークが搬送される第１搬送面と、前記第１搬送面から取り除かれたワークが前記ワーク供給源に戻される第２搬送面と、を有し、前記第１加振部及び前記第２加振部は、前記振動部のうち、前記進行方向において、前記第１搬送面が形成されておらず、且つ、前記第２搬送面が形成された領域に配置されていることを特徴とするものである。

振動部の、第１加振部又は第２加振部が設けられている領域とその他の領域とでは、剛性や質量が異なりうる。このため、第１領域や第２領域とその他の領域との境目において、第１定在波や第２定在波（ひいては、進行波）の振幅が大きく変わり、進行方向における位置によって搬送速度が大きく変動して、ワークの搬送が不安定になるおそれがある。本発明では、第１加振部及び第２加振部は、振動部のうち、進行方向において、第１搬送面が形成されておらず、且つ、第２搬送面が形成された領域に配置されている。このため、ワーク供給源からワーク供給先までワークが搬送される（すなわち、ワークのスムーズな搬送が求められる）第１搬送面においては、上記のような搬送速度の変動を回避できる。一方、第２搬送面においては、上記のような搬送速度の変動が起こりうる。但し、第２搬送面は、ワーク供給源にワークを戻すためものであり、第１搬送面と比べれば、搬送速度の変動による問題は小さい。したがって、ワークのスムーズな搬送が必要な第１搬送面において、ワークの搬送を安定させることができる。

本実施形態に係るパーツフィーダの斜視図である。 リニアフィーダの平面図である。 （ａ）は、リニアフィーダの断面斜視図であり、（ｂ）は、図２のIII（ａ）-III（ｂ）断面図である。 進行波生成手段の構成を示す模式図である。 加振部の模式図である。 加振部の配置領域を示す説明図である。 定在波による進行波の発生を示す説明図である。 搬送面上の、ある質点の動きを示す説明図である。 振動部及び加振部を示す説明図である。 定在波の減衰を示す説明図である。 変形例に係る、加振部の模式図である。

次に、本発明の実施の形態について、図１〜図１０を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図１に示す方向を前後左右上下方向とする。

（パーツフィーダの概略構成）
まず、本実施形態に係るパーツフィーダ１の概略構成について、図１を用いて説明する。図１は、パーツフィーダ１の斜視図である。パーツフィーダ１は、ワークＷを供給するためのボウルフィーダ２（本発明のワーク供給源）と、ボウルフィーダ２の前端部に接続されたリニアフィーダ３（本発明のワーク搬送装置）とを備える。ボウルフィーダ２及びリニアフィーダ３は、いずれもたわみ進行波を利用してワークＷを搬送する。本実施形態では、リニアフィーダ３に対して本発明を適用した場合について説明するが、ボウルフィーダ２に本発明を適用することも勿論可能である。

ボウルフィーダ２は、ワークＷが収容されるボウル本体１１等を有する。ボウル本体１１は、上部が開口した略逆円錐台状の部材である。ボウル本体１１の内周壁には、底部から螺旋状に上昇するらせんトラック１２が形成されている。ボウル本体１１は、ボウル駆動手段（不図示）によって振動させられる。ワークＷは、らせんトラック１２に沿ってリニアフィーダ３に向かって上昇する。

リニアフィーダ３は、ボウルフィーダ２から供給されたワークＷを前方に搬送するためのものである。リニアフィーダ３は、たわみ進行波が生成される部材である搬送部２１と、搬送部２１を超音波振動させるための進行波生成手段２２（図４等参照）とを備える。進行波生成手段２２によって搬送部２１が振動すると、搬送部２１の上面に形成された搬送面３０にたわみ進行波が発生する。このたわみ進行波によって、ワークＷは搬送面３０に沿って搬送される。リニアフィーダ３の詳細については、後述する。

（リニアフィーダの構成）
次に、リニアフィーダ３の構成について、図１〜図６を用いて説明する。前述したように、リニアフィーダ３は、搬送部２１と、進行波生成手段２２等を有する。

搬送部２１について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、リニアフィーダ３の平面図である。図３（ａ）は、リニアフィーダ３の断面斜視図である。図３（ｂ）は、リニアフィーダ３の前後方向に直交する断面図である。

搬送部２１は、例えば金属製の平面視略矩形状の部材である。図２及び図３に示すように、搬送部２１の平面視中央部には、平面視周辺部よりも厚みが小さい略長円形状の固定部２１ａが形成されている。また、固定部２１ａよりも平面視外側に、平面視でトラック形状であり、且つ、固定部２１ａよりも厚みが大きい振動部２１ｂが形成されている。つまり、搬送部２１は、長手方向に直交する断面が略凹状になっている（図３参照）。図３（ｂ）において、一点鎖線で囲まれた部分が固定部２１ａであり、二点鎖線で囲まれた部分が振動部２１ｂである。固定部２１ａは、押さえ板３８と押さえ板３９とによって上下から挟まれ、複数の止着具４０によって固定されている。

振動部２１ｂは、上述したように、平面視でトラック形状を有する（図２参照）。振動部２１ｂの左右両側部分は、前後方向に延びる長尺部分（直線部分）である。振動部２１ｂの前後両側部分は、左右方向に沿った短尺部分である。また、図３（ｂ）に示すように、振動部２１ｂは、断面視で略矩形状である。振動部２１ｂの上面には、ワークＷが搬送される溝である搬送トラック２７が形成されている。図２において、ハッチングされた部分が搬送トラック２７に該当する。搬送トラック２７は、ワークＷが置かれる搬送面３０を有する。搬送トラック２７は、メイントラック２８とリターントラック２９とに分かれている。メイントラック２８は、ボウルフィーダ２から供給されたワークＷを次工程の装置４（本発明のワーク供給先）へ供給するためのものであり、振動部２１ｂの左側部分の後端部から前端部に亘って延びた経路である。メイントラック２８の搬送面３０を、第１搬送面３１とする。リターントラック２９は、メイントラック２８から取り除かれたワークＷをボウルフィーダ２に戻すためのものであり、平面視略Ｕ字状の経路である。すなわち、リターントラック２９は、振動部２１ｂの左側部分の後端部から、メイントラック２８と並んで前方に延び、固定部２１ａの前端部に沿って回り、振動部２１ｂの右側部分において後方に延びて、振動部２１ｂの後端部に戻る経路になっている。リターントラック２９の搬送面３０を、第２搬送面３２とする。

また、図３（ａ）に示すように、リニアフィーダ３には、選別部４９が設けられている。選別部４９は、並設されたメイントラック２８及びリターントラック２９の上方に配置されたセンサ４９ａと、図示しないエア噴出部と、を有する。センサ４９ａは、メイントラック２８上を搬送されるワークＷの姿勢を検出するためのものである。エア噴出部は、メイントラック２８上のワークＷに横からエアを吹き付けて、ワークＷをリターントラック２９へ飛ばすためのものである。センサ４９ａによって、メイントラック２８上のワークＷの姿勢が正常と異なると検知された場合、エア噴出部がそのワークＷをリターントラック２９へ吹き飛ばす。これにより、そのワークＷは第１搬送面３１上から取り除かれ、第２搬送面３２上を搬送されてボウルフィーダ２へ戻される。また、メイントラック２８を搬送されるワークＷの姿勢が正常である場合は、エア噴出部は作動しない。つまり、正常な姿勢でメイントラック２８を搬送されてくるワークＷのみが、そのまま次工程の装置４へ供給される。

進行波生成手段２２について、図４を用いて説明する。図４は、進行波生成手段２２の構成を示す模式図である。進行波生成手段２２は、加振部２３と、信号発信器４１と、アンプ４２、４３等を有する。

加振部２３は、振動部２１ｂに沿って伸縮することで振動部２１ｂを加振し、搬送面３０に定在波を発生させるためのものである。加振部２３は、振動部２１ｂの裏面２５に貼り付けられて固定されている（図３（ｂ）参照）。加振部２３は、第１定在波（詳細は後述）を搬送面３０に発生させるための第１加振部５１と、第１定在波とは腹及び節の位置が異なる第２定在波（詳細は後述）を搬送面３０に発生させるための第２加振部５２とを有する。第１加振部５１及び第２加振部５２の詳細については、後述する。

信号発信器４１は、超音波領域の周波数の信号を生成して加振部２３へ出力することで、振動部２１ｂを加振するためのものである。信号発信器４１は、所定の振幅及び周波数を有する第１の信号を第１加振部５１へ出力可能な構成になっている。また、信号発信器４１は、第１の信号と位相が異なる第２の信号を第２加振部５２へ出力可能な構成になっている。

信号発信器４１は、生成する信号の波形を選択する波形選択部４４と、信号の周波数（すなわち、振動部２１ｂを加振する加振周波数）を調整する加振周波数調整部４５と、信号の位相を調整する電気的位相調整部４６と、信号の振幅を調整する振幅調整部４７、４８と、を有する。波形選択部４４は、加振周波数調整部４５と電気的に接続されている。加振周波数調整部４５は、電気的位相調整部４６及び振幅調整部４７と電気的に並列に接続されている。電気的位相調整部４６は、振幅調整部４８と電気的に接続されている。

第１の信号は、波形選択部４４によって選択された波形と、加振周波数調整部４５によって調整された加振周波数と、振幅調整部４７によって調整された振幅とを有し、アンプ４２へ出力される。第２の信号は、波形選択部４４によって選択された波形と、加振周波数調整部４５によって調整された加振周波数と、電気的位相調整部４６によって調整された位相と、振幅調整部４８によって調整された振幅とを有し、アンプ４３へ出力される。第２の信号の位相は、電気的位相調整部４６によって変更された分だけ、第１の信号の位相と異なる。なお、第１の信号及び第２の信号は、例えば正弦波信号である。第１の信号の周波数と第２の信号の周波数は、略等しい。

アンプ４２は、第１の信号を増幅するためのものであり、信号発信器４１と第１加振部５１との間に配置されている。アンプ４３は、第２の信号を増幅するためのものであり、信号発信器４１と第２加振部５２との間に配置されている。第１の信号は、アンプ４２によって増幅されて第１加振部５１に印加され、第２の信号は、アンプ４３によって増幅されて第２加振部５２に印加される。

以上の構成において、第１加振部５１が振動部２１ｂを加振することで第１定在波が、第２加振部５２が振動部２１ｂを加振することで第２定在波が、それぞれ搬送面３０に発生する。これらの定在波の重ね合わせによって、トラック状の振動部２１ｂの周回方向に進行する進行波が搬送面３０に発生する。

ここで、従来、第１加振部５１と第２加振部５２は、上記周回方向（すなわち、進行波の進行方向）において、互いに異なる位置に配置されるのが一般的であった。例えば、第１加振部５１が、振動部２１ｂの右方側の直線部分の裏面に配置され、第２加振部５２が、振動部２１ｂの左方側の直線部分の裏面に配置されていた。しかしながら、この構成には、以下の２つの問題点がある。

１つ目の問題点は、定在波の減衰による影響である。上記の従来の構成において、第１定在波は、振動部２１ｂの右方側の直線部分から左方側の直線部分（すなわち、第２加振部５２が配置された領域）に伝播する途中で減衰する。逆に、第２定在波は、振動部２１ｂの左方側の直線部分から右方側の直線部分に伝播する途中で減衰する。このため、搬送面３０の進行方向における位置によって、第１定在波の振幅と第２定在波の振幅が異なりやすい（すなわち、２つの定在波の振幅比が変動しやすい）。第１定在波及び第２定在波の振幅が位置によって互いに異なる場合、搬送面３０には、波が一様に伝わるような理想的な進行波が発生するのではなく、進行波と定在波が混在した波が発生しうる。このような波が発生すると、ワークＷの停滞や跳躍などの問題が生じ、安定したワーク搬送ができなくなるおそれがある。

２つ目の問題点は、加振部２３の剛性と振動部２１ｂの剛性の差による影響である。振動部２１ｂの、加振部２３が貼り付けられた部分の剛性と、貼り付けられていない部分の剛性とが、互いに異なると（すなわち、両者の振動のしやすさが互いに異なると）、両者の境界部分で進行波の振幅が異なることでワークＷの搬送速度が変動するおそれがある。特に、振動部２１ｂのうち、ワークＷを次工程へ供給するための第１搬送面３１が形成された領域に加振部２３が設けられていると、第１搬送面３１上で搬送が不安定になり、次工程にも悪影響を及ぼすおそれがある。

（加振部の詳細構成）
そこで、本実施形態の進行波生成手段２２は、ワークＷの搬送の安定性を向上させるために、以下の構成を有する。まず、加振部２３の詳細構成について、図５を用いて説明する。図５は、加振部２３の模式図である。図５（ａ）は加振部２３の平面図であり、図５（ｂ）は同じく側面図であり、図５（ｃ）は同じく裏面図である。

加振部２３は、上述したように、第１加振部５１と第２加振部５２とを有する。本実施形態では、第１加振部５１と第２加振部５２は、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、１つの加振部２３において一体的に形成されている。

第１加振部５１は、所定の波長（以下、λとする）を有する第１定在波を搬送面３０に発生させるためのものである。第１加振部５１は、４つの第１圧電素子５３（本発明の第１加振素子）を有する。４つの第１圧電素子５３は、第１定在波を励起するためのものである。４つの第１圧電素子５３は、矩形の薄板状のセラミックス部６１と、セラミックス部６１の一方の面（便宜上、表面とする）に貼り付けられた４つの第１電極６２と、セラミックス部６１の他方の面（同じく、裏面とする）に貼り付けられた共通電極６４と、を有する。なお、図５（ａ）においてハッチングされた部材が、４つの第１電極６２である。

セラミックス部６１は、電圧を印加されることによりたわむ圧電体セラミックスの部材である。セラミックス部６１は、４つの第１圧電素子５３において共通に用いられる。セラミックス部６１には、λ／２のピッチで、極性（＋、−）が交互に反転するように分極処理が施されている（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）。４つの第１電極６２は、セラミックス部６１の長手方向におけるサイズが、それぞれλ／４よりも小さい。４つの第１電極６２は、セラミックス部６１の長手方向においてλ／２のピッチで、セラミックス部６１の分極している部分に貼り付けられている。共通電極６４は、セラミックス部６１の裏面の電位を共通電位にするためのものであり、セラミックス部６１の裏面と略等しい面積を有する。共通電極６４も、セラミックス部６１と同様に、４つの第１圧電素子５３において共通に用いられる。このように、４つの第１圧電素子５３が、λ／２のピッチで、極性を交互に反転させつつ並べられている。

第２加振部は、第１定在波と略等しい波長を有し、且つ、腹及び節の進行方向における位置が第１定在波とλ／４ずれた第２定在波を搬送面３０に発生させるためのものである。第２加振部５２は、４つの第２圧電素子５４（本発明の第２加振素子）を有する。４つの第１圧電素子５３は、第２定在波を励起するためのものである。４つの第２圧電素子５４は、上述したセラミックス部６１と、セラミックス部６１の表面に貼りつけられた４つの第２電極６３と、上述した共通電極６４と、を有する。すなわち、４つの第２圧電素子５４は、セラミックス部６１及び共通電極６４を４つの第１圧電素子５３と共有している。４つの第２電極６３は、４つの第１電極６２と略等しいサイズを有する。４つの第２電極６３は、セラミックス部６１の長手方向においてλ／２のピッチで、セラミックス部６１の、分極しており、且つ、第１電極が貼り付けられていない部分に貼り付けられている。このように、４つの第２圧電素子５４が、λ／２のピッチで、極性を交互に反転させつつ並べられている。

第１電極６２と第２電極６３は、セラミックス部６１の長手方向において、λ／４のピッチで交互に配置されている。これにより、第１圧電素子５３と第２圧電素子が、λ／４のピッチで交互に配置されている。言い換えると、第１加振部５１と第２加振部５２は、セラミックス部６１の長手方向において、互いにλ／４だけずらして配置されている。

以上のように、加振部２３は、第１加振部５１と第２加振部５２を有し、第１加振部５１は４つの第１圧電素子５３を、第２加振部は４つの第２圧電素子５４を、それぞれ有する。第１圧電素子５３と第２圧電素子５４は、セラミックス部６１の長手方向において交互に、一列に並べられている。すなわち、セラミックス部６１の長手方向において計８つの圧電素子が一列に並べられている。上記８つの圧電素子は、長手方向の一端部から＋、＋、−、−のように、一方の極性のものと他方の極性のものがそれぞれ２つずつ、交互に並べられた構成になっている。なお、本実施形態において、加振部２３の剛性は、振動部２１ｂの剛性よりも大きい。

（加振部の配置）
次に、加振部２３の配置位置について、図６を用いて説明する。図６は、加振部２３の配置領域を示す説明図である。図６（ａ）は、振動部２１ｂの加振部２３が貼りつけられる領域を示す平面図であり、図６（ｂ）は、加振部２３が貼りつけられた振動部２１ｂを示す平面図である。

加振部２３は、振動部２１ｂの右方側直線部分の裏面２５に貼りつけられている（図３（ｂ）参照）。詳細には、加振部２３は、振動部２１ｂの裏面２５のうち、表面に第１搬送面３１が形成されておらず、且つ、第２搬送面３２が形成された領域１０１に配置されている（図６（ａ）参照）。このように、第１加振部５１及び第２加振部５２は、進行波の進行方向（図６（ａ）の実線矢印参照。以下、単に進行方向とも呼ぶ）において、振動部２１ｂの一部の領域に設けられている。領域１０１は、図６（ａ）に示すように、第１加振部５１が配置される第１領域１０２と、第２加振部５２が配置される第２領域１０３とを有する。第１領域１０２と第２領域１０３は、進行方向において部分的に重なっている。なお、図６（ａ）におけるハッチングされた領域１０４が、第１領域１０２と第２領域１０３との重複領域である。

図６（ｂ）に示すように、第１圧電素子５３と第２圧電素子５４は、進行方向において互いにλ／４ずれた状態で交互に並んでいる。４つの第１圧電素子５３の第１電極６２は、配線７１によって互いに導通している。４つの第２圧電素子の第２電極６３は、配線７２によって互いに導通している。配線７１と配線７２は、電気的に絶縁されており、第１電極６２と第２電極６３は導通していない。なお、上述したように、加振部２３の剛性は、振動部２１ｂの剛性よりも大きいため、加振部２３と振動部２１ｂとが互いに固定された部分の剛性は、振動部２１ｂの、加振部２３が設けられていない部分の剛性よりも大きくなっている。

（リニアフィーダの動作）
次に、以上のような構成を有するリニアフィーダ３の動作について説明する。

まず、進行波の発生、及び、進行波によるワーク搬送の概要について説明する。上述した信号発信器４１（図４参照）によって生成された第１の信号が、アンプ４２を介して第１加振部５１に印加されると、振動部２１ｂの裏面に設けられた４つの第１圧電素子５３の伸縮によって、第１定在波が励起される。これにより、上下方向にのみ振動する第１定在波が発生する。第１定在波の波長をλとし、周期をＴとする。同様に、第２の信号が、アンプ４３を介して第２加振部５２に印加されると、４つの第２加振部５２によって第２定在波が励起される。以下、説明の簡単化のため、第１定在波と同様、第２定在波の波長をλとし、周期をＴとする。

第１圧電素子５３と第２圧電素子５４は、上述したように、進行方向における配置位置が互いにλ／４だけずれていることから、第１定在波と第２定在波は、進行方向における腹及び節の位置が互いにλ／４だけずれている。言い換えると、第１定在波の腹の位置と第２定在波の節の位置が略同じであり、第１定在波の節の位置と第２定在波の腹の位置が略同じである。また、第１定在波の位相と第２定在波の位相は、互いに略９０°異なっている。なお、第１定在波と第２定在波との位相差は、必ずしも第１の信号と第２の信号との位相差そのものではない。信号間の位相差と定在波間の位相差との関係は、例えば、振動部２１ｂの形状（対称性等）によって変わりうる。このため、上述した電気的位相調整部４６によって、第１定在波の位相と第２定在波の位相が略９０°異なるように、第２の信号の位相が調整されている。このような第１定在波及び第２定在波が、振動部２１ｂ全体に伝播することで、以下に示す進行波が、振動部２１ｂ全体に発生する。

搬送面３０における進行波の発生について、図７を用いて概略的に説明する。図７は、第１定在波及び第２定在波による進行波の発生を示す説明図である。図７において、横軸は、進行波の進行方向における座標を示す。第１定在波の腹の位置を原点（ｘ＝０）とする。縦軸は、各座標における搬送面３０の上下方向の変位を示す。なお、ここでは、波の減衰は考慮しない。

図７（ａ）に示すように、時刻ｔ＝０において、第１定在波の腹の位置（ｘ＝０，λ／２，λ等）において搬送面３０が上下方向に変位している（ブロック矢印参照）。一方、節の位置（ｘ＝λ／４，３λ／４等）においては、搬送面３０が変位していない。すなわち、時刻ｔ＝０においては、第１定在波のみが搬送面３０に発生しており、第１定在波と位相が略９０°ずれた第２定在波は発生していない。

時間経過に伴い、第１定在波による搬送面３０の上下方向の変位が小さくなり、第２定在波による搬送面３０の上下方向の変位が大きくなる。第１定在波の節の位置（ｘ＝λ／４，３λ／４等）と第２定在波の腹の位置が同じであるため、図７（ｂ）に示すように、時刻ｔ＝Ｔ／４においては、それらの位置において搬送面３０が上下方向に変位している。このとき、時刻ｔ＝０のときと比べて、搬送面３０に発生している波全体がλ／４だけ紙面右方に進行した状態になっている（実線矢印参照）。時刻ｔ＝２Ｔ／４（図７（ｃ）参照）においては、再び第１定在波が発生している。なお、上下方向における振動の向きは時刻ｔ＝０のときと逆向きである。同様に、時刻ｔ＝３Ｔ／４（図７（ｄ）参照）においては、再び第２定在波が励起されている。このように、時間が経過するにつれて、波が実線矢印で示す方向に進行することで、搬送面３０に進行波が発生する。なお、実際には、搬送面３０には、以下のようなたわみ進行波が発生している。

たわみ進行波によるワークＷの搬送原理について、図８を用いて概略的に説明する。図８は、搬送面３０に発生するたわみ進行波を側面から見た図である。図８に示すように、たわみ進行波は、進行方向（図８（ａ）の実線矢印参照）へ周期Ｔで進行する。なお、図８において、振動部２１ｂの振動の中立軸Ｎの位置は、振動部２１ｂの上下方向の中心にあるものとする。時刻ｔ＝０において、搬送面３０上のある位置（例えば、上述したｘ＝０）の質点Ｚが、最も上昇した状態であるとする（図８（ａ）参照）。その後、質点Ｚは下降するとともに前方に移動し、時刻ｔ＝Ｔ／４において最も前方に位置する（図８（ｂ）参照）。また、質点Ｚは、時刻ｔ＝２Ｔ／４においては最も下方に位置し（図８（ｃ）参照）、時刻ｔ＝３Ｔ／４においては最も後方にある（図８（ｄ）参照）。このように、質点Ｚは、楕円軌道１００を描くように上下方向及び前後方向に運動する。楕円軌道１００において、質点Ｚが最も上方にあるとき、搬送面３０とワークＷとの間の摩擦力による水平方向の推進力が発生し、たわみ進行波の進行方向とは逆方向へワークＷが搬送される。このように、搬送面３０上の各部分が、水平方向（ワークＷの搬送方向）の速度成分と上下方向の速度成分とを有するように楕円運動することでワークＷが搬送される。本実施形態では、ワークＷは、メイントラック２８においては前方へ搬送され、リターントラック２９においては反時計回りに搬送される（図２の二点鎖線の矢印参照）。すなわち、振動部２１ｂにおいては、平面視で時計回りにたわみ進行波が発生し、反時計回りにワークＷの推進力が発生する。ここで、上記推進力は、たわみ進行波の振幅に応じて変わる。つまり、たわみ進行波を発生させるための定在波の振幅が変わると、上記推進力が変わり、ワークＷの搬送速度が変わる。

（定在波の減衰）
次に、定在波の減衰について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、図６（ｂ）と同様の、振動部２１ｂ及び加振部２３を示す図である。図１０は、第１定在波及び第２定在波の減衰を示す説明図である。図７と同様に、横軸は進行波の進行方向における座標を、縦軸は振動部２１ｂの上下方向の変位を、それぞれ示す。

定在波は、加振部２３によって励起された後、振動部２１ｂの他の領域に伝播する。定在波は、伝播する途中で減衰する。つまり、第１定在波及び第２定在波は、例えば、図９に示すように、振動部２１ｂの右方側直線部分の領域１０５から左方側直線部分の領域１０６に伝播する途中で減衰する。図１０（ａ）は、領域１０５における第１定在波を示す図である。図１０（ｂ）は、同じく領域１０６における第２定在波を示す図である。ここで、上述したように、第１加振部５１と第２加振部５２は、進行方向における配置位置が互いにλ／４のみずれている。このため、第１加振部５１に印加される電圧の振幅と第２加振部５２に印加される電圧の振幅が等しくなるように電圧調整することで、領域１０５における第１定在波の振幅Ａ１と、第２定在波の振幅Ａ２を略等しくすることが可能である。

図１０（ｃ）は、領域１０６に伝播して減衰した第１定在波を示す図である。減衰後の第１定在波の振幅Ａ３は、振幅Ａ１よりも小さくなる。図１０（ｄ）は、領域１０６に伝播して減衰した第２定在波を示す図である。減衰後の第２定在波の振幅Ａ４も、振幅Ａ２よりも小さくなる。ここで、第１加振部５１と第２加振部５２は進行方向において互いにほとんど重なっているため、振幅Ａ１に対する振幅Ａ３の比率（第１定在波の減衰率）と、振幅Ａ２に対する振幅Ａ４との比率（第２定在波の減衰率）は、略等しい。このため、減衰後の振幅Ａ３と振幅Ａ４も、減衰前の振幅Ａ１と振幅Ａ２と同様に、略等しくなる。言い換えると、振幅Ａ３と振幅Ａ４の比がほぼ１である。上述したように、第１加振部５１と第２加振部５２が進行方向においてほとんど重なっているため、進行方向の任意の位置において、第１定在波の振幅と第２定在波の振幅との比（進行波比）は、ほぼ１になる。これにより、進行方向における位置によって進行波の振幅が大きく変動することが抑制され、搬送が安定する。

（第１搬送面及び第２搬送面における搬送速度の変動）
次に、第１搬送面３１と第２搬送面３２における搬送速度の変動について説明する。振動部２１ｂの、加振部２３が設けられた部分は、上述したように、他の部分の剛性よりも大きな剛性を有しており、振動しにくい。このため、特に、加振部２３が設けられた部分と設けられていない部分の境目において、搬送面３０に発生する進行波の振幅が変動することで、ワークＷの搬送速度が変動しうる。本実施形態では、加振部２３は、振動部２１ｂの右方側直線部分（すなわち、第１搬送面３１が形成されておらず、且つ、第２搬送面３２が形成された領域）に配置されている（図２、図３参照）。このため、第１搬送面３１においては、上記のようなワークＷの搬送速度の変動は起こらない。一方、振動部２１ｂの右方側直線部分において、第２搬送面３２上のワークＷの搬送速度は上記要因により変動しうるが、第２搬送面３２は、第１搬送面から取り除かれたワークＷをボウルフィーダ２に戻すためのものであるため、搬送速度の変動による悪影響は少ない。

以上のように、第１定在波を搬送面３０に発生させる第１加振部５１が設けられる第１領域１０２と、第２定在波を搬送面３０に発生させる第２加振部５２が設けられる第２領域１０３とが、進行波の進行方向において、少なくとも部分的に重なっている。すなわち、第１領域１０２と第２領域１０３とが、進行方向において互いに近い位置に配置されている。これにより、進行方向において、搬送面３０上の任意の箇所から第１領域１０２までの進行方向における距離と、当該箇所から第２領域１０３までの進行方向における距離との差を小さくすることができる。このため、第１定在波が第１領域１０２から当該箇所に伝播するまでの振幅の減衰率と、第２定在波が第２領域から当該箇所に伝播するまでの振幅の減衰率との差を小さくすることができる。これにより、第１定在波の振幅と第２定在波の振幅との比が進行方向の位置によって変動することを抑え、ひいては、進行波の振幅が位置によって大きく変動することを抑えることができる。したがって、ワークＷの搬送の安定性を向上させることができる。

また、進行方向において、第１圧電素子５３と第２圧電素子５４が交互に配置されている。すなわち、第１領域１０２と第２領域１０３のほとんどが、進行方向において互いに重なり合っている。したがって、第１定在波の振幅と第２定在波の振幅との比が進行方向の位置によって変動することを、さらに抑えることができる。

また、第１加振部５１及び第２加振部５２が、振動部２１ｂの全領域ではなく、進行方向における一部の領域１０１に設けられている。このため、第１加振部５１及び第２加振部５２の材料費を削減できる。また、本実施形態のように搬送面３０が直線部分と曲線部分とを有する場合、直線部分に対応する領域１０１にのみ第１加振部５１及び第２加振部５２を設けることで、製造の手間やコストを削減できる。

また、第１加振部５１及び第２加振部５２は、振動部２１ｂのうち、進行方向において、第１搬送面３１が形成されておらず、且つ、第２搬送面３２が形成された領域に配置されている。このため、ボウルフィーダ２から次工程の装置４までワークＷが搬送される（すなわち、ワークＷのスムーズな搬送が求められる）第１搬送面３１においては、上記のような搬送速度の変動を回避できる。一方、第２搬送面３２においては、上記のような搬送速度の変動が起こりうる。但し、第２搬送面３２は、ボウルフィーダ２にワークＷを戻すためものであり、第１搬送面３１と比べれば、搬送速度の変動による問題は小さい。したがって、ワークＷのスムーズな搬送が必要な第１搬送面３１において、ワークＷの搬送を安定させることができる。

次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

（１）前記実施形態において、４つの第１圧電素子５３と４つの第２圧電素子５４がセラミックス部６１の長手方向において一列に並んでいるものとしたが、これには限られない。例えば、図１１に示すように、加振部２３ａにおいて、第１加振部５１ａの第１圧電素子５３ａと第２加振部５２ａの第２圧電素子５４ａとが、千鳥配置されている構成になっていても良い。また、この場合、１つの加振部２３ａに第１加振部５１ａと第２加振部５２ａとが一体的に形成されていなくても良い。

（２）前記までの実施形態において、第１加振部５１が４つの第１圧電素子５３を、第２加振部５２が４つの第２圧電素子５４を有するものとして説明したが、圧電素子の数は、これに限られるものではない。

（３）前記までの実施形態において、進行波生成手段２２は、２つの定在波を発生させる構成であるものとしたが、３つ以上の定在波を発生させる構成になっていても良い。

（４）第１加振素子及び第２加振素子として、圧電素子以外のものを用いても良い。例えば、磁界によって形状変化する磁歪素子等を用いても良い。

（５）前記までの実施形態において、セラミックス部６１の裏面に１つの共通電極６４が貼りつけられているものとしたが、これには限られない。例えば、共通電極６４の代わりに、共通電極６４と同程度の面積を有する８つの電極が、セラミックス部６１を挟んで第１電極６２及び第２電極と対向するように裏面に貼り付けられているような構成でも良い。その場合、裏面に貼り付けられた８つの電極の電位は、例えばジャンパ線等で共通化されても良い。

（６）第１加振部５１及び第２加振部５２に印加される信号は、矩形波信号や三角波信号等でも良い。

２ ボウルフィーダ（ワーク供給源）
３ リニアフィーダ（ワーク搬送装置）
４ 装置（ワーク供給先）
２１ｂ 振動部
２２ 進行波生成手段
２３ 加振部
３０ 搬送面
３１ 第１搬送面
３２ 第２搬送面
５１ 第１加振部
５２ 第２加振部
５３ 第１圧電素子（第１加振素子）
５４ 第２圧電素子（第２加振素子）
１０１ 領域
１０２ 第１領域
１０３ 第２領域
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. ワークが置かれる搬送面を有する振動部と、
   前記搬送面に第１定在波を発生させる第１加振部と、前記搬送面に第２定在波を発生させる第２加振部と、を有し、前記搬送面に前記第１定在波及び前記第２定在波を発生させることで前記搬送面に進行波を発生させる進行波生成手段と、
   を備え、前記進行波によってワークを搬送するワーク搬送装置であって、
   前記振動部は、
   前記第１加振部が設けられる第１領域と、前記第２加振部が設けられる第２領域と、を有し、前記第１領域と前記第２領域とが、前記進行波の進行方向において、少なくとも部分的に重なっていることを特徴とするワーク搬送装置。
2. 前記第１加振部は、前記進行方向に並べられ、且つ、前記第１定在波を励起する複数の第１加振素子を有し、
   前記第２加振部は、前記進行方向に並べられ、且つ、前記第２定在波を励起する複数の第２加振素子を有し、
   前記第１加振素子と前記第２加振素子が、前記進行方向において交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のワーク搬送装置。
3. 前記第１加振部及び前記第２加振部は、前記振動部の前記進行方向における一部の領域に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク搬送装置。
4. 前記搬送面は、
   ワーク供給源からワーク供給先へワークが搬送される第１搬送面と、
   前記第１搬送面から取り除かれたワークが前記ワーク供給源に戻される第２搬送面と、を有し、
   前記第１加振部及び前記第２加振部は、
   前記振動部のうち、
   前記進行方向において、前記第１搬送面が形成されておらず、且つ、前記第２搬送面が形成された領域に配置されていることを特徴とする請求項３に記載のワーク搬送装置。

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