JP2020158256A - Work-piece carrier - Google Patents

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Abstract

To provide a work-piece carrier capable of stably carrying a work-piece by effectively reducing jumping of the work-piece.SOLUTION: A work-piece carrier comprises a vibration body 3A that has a carrying surface 331 for carrying a work-piece in a rested state, and a vibration generating unit that generates a vibration depicting an elliptic path in a side view at one point on the carrying surface 331 by deflecting the carrying surface 331 in a normal direction through generating a compressional wave including compression and tension displacements in a direction along a transport direction of the work-piece at least in two modes on the vibration body 3A.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、搬送面に進行波を発生させること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。 The present invention relates to a work transfer device that conveys a work by generating a traveling wave on the transfer surface.

従来のワーク搬送装置として、例えば特許文献1に記載されたものがある。特許文献1に記載のワーク搬送装置は、トラック状であってワークを載置する搬送面と、この搬送面に周回する進行波を発生させる進行波発生手段とを備え、進行波発生手段が発生させた進行波により搬送面上のワークを搬送するよう構成されている。 As a conventional work transfer device, for example, there is one described in Patent Document 1. The work transfer device described in Patent Document 1 includes a track-shaped transport surface on which a work is placed and a traveling wave generating means for generating a traveling wave orbiting the transport surface, and the traveling wave generating means is generated. It is configured to convey the work on the conveying surface by the traveling wave.

このようなワーク搬送装置では、搬送面に撓みが発生することで、進行波は撓み進行波となる。撓み進行波が発生すると、搬送面の各位置に搬送方向基準の側面視における楕円運動が発生することになり、搬送面に載置されたワークはこの楕円運動における水平方向速度成分により、進行波の進行方向とは逆方向に搬送されていく。 In such a work transfer device, the traveling wave becomes a bending traveling wave due to the occurrence of bending on the conveying surface. When a bending traveling wave is generated, an elliptical motion in the side view based on the transport direction is generated at each position on the transport surface, and the work placed on the transport surface is a traveling wave due to the horizontal velocity component in this elliptical motion. Is transported in the direction opposite to the traveling direction of.

特許文献1では、搬送面に、幅方向に延びるスリットが周方向に複数形成されている構成も提案されている(特許文献1の図11、図12)。このように搬送面にスリットを形成することで、撓み進行波により搬送面に発生する楕円運動の、水平方向速度成分を大きくできる。 Patent Document 1 also proposes a configuration in which a plurality of slits extending in the width direction are formed on the transport surface in the circumferential direction (FIGS. 11 and 12 of Patent Document 1). By forming the slit on the transport surface in this way, the horizontal velocity component of the elliptical motion generated on the transport surface due to the bending traveling wave can be increased.

このように、従来の撓み進行波を利用したワーク搬送装置では、搬送面における楕円運動の垂直方向の振動に起因してワークの跳躍が発生する。ワークの跳躍を抑制するためには、楕円運動における垂直方向の振幅に対して水平方向の振幅を大きくする(つまり横長楕円運動を発生させる)ことが望ましい。前述のように搬送面にスリットを形成した構成も、横長楕円運動を発生させるための一手段である。しかし、このようなスリットを形成した構成であっても跳躍抑制は十分ではなかった。しかも当該構成では、図10に示すように、スリット102に対してワーク103がさほど大きくないと、スリット102、つまり、搬送面101に設けられた凹部にワーク103が引っ掛かることで、ワーク103が搬送面101に沿って円滑に移動せず、その状態において楕円運動の垂直方向の振動を受け、ワーク103が跳躍してしまうこともあった。 As described above, in the work transfer device using the conventional bending traveling wave, the work jumps due to the vertical vibration of the elliptical motion on the transfer surface. In order to suppress the jumping of the work, it is desirable to increase the horizontal amplitude with respect to the vertical amplitude in the elliptical movement (that is, to generate a horizontally elongated elliptical movement). The configuration in which the slit is formed on the transport surface as described above is also one means for generating the horizontally elongated elliptical motion. However, even with the configuration in which such a slit is formed, the jump suppression is not sufficient. Moreover, in this configuration, as shown in FIG. 10, if the work 103 is not so large with respect to the slit 102, the work 103 is conveyed by being caught in the slit 102, that is, the recess provided in the conveying surface 101. It did not move smoothly along the surface 101, and in that state, the work 103 sometimes jumped due to the vertical vibration of the elliptical motion.

特開2017−43431号公報JP-A-2017-34331

そこで本発明は、ワークの跳躍を効果的に低減させることで、ワークを安定して搬送できるワーク搬送装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a work transfer device capable of stably conveying a work by effectively reducing the jump of the work.

本発明は、ワークを載置した状態で搬送する搬送面を有する振動体と、前記振動体に、前記ワークの搬送方向に沿う方向の圧縮変位及び引張変位を含む疎密波を、少なくとも二つのモードで発生させることにより、前記搬送面を法線方向に撓ませることで、当該搬送面上の一点が側方視において楕円軌道を描く振動を発生させる振動発生部と、を備えることを特徴とするワーク搬送装置である。 The present invention has at least two modes of a vibrating body having a transport surface for transporting the work in a mounted state, and a sparse and dense wave containing the compressive displacement and the tensile displacement in the direction along the transport direction of the work on the vibrating body. By bending the transport surface in the normal direction, a vibration generating portion that generates vibration in which one point on the transport surface draws an elliptical orbit in a lateral view is provided. It is a work transfer device.

この構成によれば、疎密波が発生した振動体において、搬送面上の一点が側方視において楕円軌道を描く振動を発生する。このため、楕円軸比(垂直振幅に対する水平振幅の比)が大きく、運動軌跡の形状(側方視の形状)が極めて横長な楕円運動を搬送面に発生させることができる。 According to this configuration, in a vibrating body in which a sparse and dense wave is generated, a point on the transport surface generates a vibration that draws an elliptical orbit in a lateral view. Therefore, an elliptical motion having a large elliptical axis ratio (ratio of horizontal amplitude to vertical amplitude) and an extremely long lateral motion locus shape (lateral view shape) can be generated on the transport surface.

そして、前記振動発生部は、前記振動体に前記圧縮変位及び前記引張変位を与える複数の変位発生部を有し、前記複数の変位発生部は、前記モードの数に対応した数の群に分かれて属しており、前記複数の変位発生部に対して、前記疎密波が発生する固有モードに対応した周波数の正弦波を、前記の群の各々にて異なる位相で印加する制御部を備えるものとできる。 Then, the vibration generating portion has a plurality of displacement generating portions that give the compressive displacement and the tensile displacement to the vibrating body, and the plurality of displacement generating portions are divided into a number group corresponding to the number of the modes. A control unit is provided which applies a sine wave having a frequency corresponding to the specific mode in which the sparse and dense wave is generated to the plurality of displacement generation units in different phases in each of the above groups. it can.

この構成によれば、制御部による変位発生部への正弦波の印加により、搬送面に振動を発生させることができる。 According to this configuration, vibration can be generated on the transport surface by applying a sine wave to the displacement generating unit by the control unit.

本発明によると、楕円軸比が大きく、運動軌跡の形状が極めて横長な楕円運動を搬送面に発生させることができる。このため、ワークの跳躍を効果的に低減させることで、ワークを安定して搬送できる。 According to the present invention, an elliptical motion having a large elliptical axis ratio and an extremely long shape of the motion locus can be generated on the transport surface. Therefore, by effectively reducing the jumping of the work, the work can be stably conveyed.

本発明の一実施形態に係るワーク搬送装置の構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the work transfer apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 前記ワーク搬送装置における振動体を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the vibrating body in said work transfer apparatus. 前記ワーク搬送装置における振動体を加振するための構成を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the structure for vibrating the vibrating body in the work transfer apparatus. 前記振動体に発生した0°モードの定在波を誇張して示す斜視の説明図である。It is explanatory drawing of the perspective which exaggerates the standing wave of 0 ° mode generated in the vibrating body. 前記振動体に発生した90°モードの定在波を誇張して示す斜視の説明図である。It is explanatory drawing of the perspective which exaggerates the standing wave of 90 ° mode generated in the vibrating body. 縦波の定在波に関する時間変化を示す説明図である(株式会社新興出版社啓林館のインターネットホームページ(URL:http://www.keirinkan.com/kori/kori_physics/kori_physics_1_kaitei/contents/ph-1/4-bu/t4-3.htm)に掲載の図表を一部分引用の上、説明の必要上加工を行ったものである)。It is an explanatory diagram showing the temporal change of the standing wave of the longitudinal wave (Internet homepage of Keirinkan Co., Ltd. (URL: http://www.keirinkan.com/kori/kori_physics/kori_physics_1_kaitei/contents/ph-) 1 / 4-bu / t4-3.htm) is partially quoted and processed for the need of explanation). 前記振動体に横長楕円運動が発生していることを1波長分の長さで誇張して示す、側面視の説明図である。It is explanatory drawing of the side view which exaggerates the occurrence of the oblong elliptical motion in the vibrating body by the length of one wavelength. 前記振動体の搬送面上でのワークの移動を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the movement of the work on the transport surface of the vibrating body. 本発明の他の実施形態に係るワーク搬送装置の構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the structure of the work transfer apparatus which concerns on other embodiment of this invention. 従来のワーク搬送装置において搬送面に設けられたスリットにワークが引っ掛かった状態を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the state which the work was caught in the slit provided in the transport surface in the conventional work transport apparatus.

本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。なお、以下説明での上下方向は、図1に示した状態における上下方向とする。 The present invention will be described below with reference to one embodiment. The vertical direction in the following description is the vertical direction in the state shown in FIG.

概略図である図1に示すように、本実施形態に係るワーク搬送装置(パーツフィーダ)1は、ベース部2上に、円盤状のボウルフィーダ3と、ボウルフィーダ3の接線方向に延びるように接続されたリニアフィーダ4とを備える。ボウルフィーダ3及びリニアフィーダ4は、複数のワーク(図示しない)の各々を所定の方向に搬送する。 As shown in FIG. 1, which is a schematic view, the work transfer device (parts feeder) 1 according to the present embodiment extends on the base portion 2 in the tangential direction of the disk-shaped bowl feeder 3 and the bowl feeder 3. It includes a connected linear feeder 4. The bowl feeder 3 and the linear feeder 4 convey each of a plurality of workpieces (not shown) in a predetermined direction.

ボウルフィーダ3は円盤状の部材であるボウルフィーダ側搬送部31を備える。このボウルフィーダ側搬送部31は、中央に位置する固定部32にてベース部2に固定されている。ボウルフィーダ側搬送部31の上面は、図示のように、中央側から一旦下降した上で周縁側に向けて上昇している。搬送すべき複数のワークは、ボウルフィーダ側搬送部31において凹んだ部分に投入されて、一時的に貯留される。そして、この貯留されていた部分から1個ずつ順次搬送される。ワークは、一例としては微小なICチップであるが、種々の物体であってよい。ボウルフィーダ3には、ワークを搬送するための搬送トラックとして、ボウルフィーダ側搬送部31の上面にらせん状の溝(搬送溝)であるらせんトラック33が、ボウルフィーダ側搬送部31の内周位置から外周位置にかけて形成されている。らせんトラック33は、ワークが載置されることで接触する底面であって、らせんトラック33の延びる方向に沿う面である搬送面331を有する。この搬送面331が、進行波発生手段5(図3参照)により波打つように変形することで、ワークが搬送される。複数のワークは搬送面331上で隣り合って整列された状態で搬送されることもできるし、間隔を空けて搬送されることもできる。らせんトラック33の外周端部332は、ワークをリニアフィーダ4のメイントラック43に供給できる位置に形成されている。ボウルフィーダ3の運転中、ワークはらせんトラック33をせり上がるように移動してメイントラック43に供給される。 The bowl feeder 3 includes a bowl feeder side transport portion 31 which is a disk-shaped member. The bowl feeder side transport portion 31 is fixed to the base portion 2 by a fixing portion 32 located at the center. As shown in the figure, the upper surface of the bowl feeder side transport portion 31 once descends from the central side and then rises toward the peripheral side. The plurality of works to be transported are thrown into the recessed portion in the bowl feeder side transport unit 31 and temporarily stored. Then, they are sequentially transported one by one from the stored portion. The work is, for example, a minute IC chip, but may be various objects. In the bowl feeder 3, a spiral track 33, which is a spiral groove (conveyance groove) on the upper surface of the bowl feeder side transport portion 31, is provided at the inner peripheral position of the bowl feeder side transport portion 31 as a transport truck for transporting the work. It is formed from the outer peripheral position. The spiral track 33 has a transport surface 331 which is a bottom surface that comes into contact with the work when the work is placed and is a surface along the extending direction of the spiral track 33. The work is conveyed by deforming the traveling surface 331 so as to undulate by the traveling wave generating means 5 (see FIG. 3). The plurality of works can be transported in a state of being aligned adjacent to each other on the transport surface 331, or can be transported at intervals. The outer peripheral end portion 332 of the spiral track 33 is formed at a position where the work can be supplied to the main track 43 of the linear feeder 4. During the operation of the bowl feeder 3, the work moves up the spiral track 33 and is supplied to the main track 43.

リニアフィーダ4は平面視で長円形状であるリニアフィーダ側搬送部41を備える。このリニアフィーダ側搬送部41は、幅方向中央に位置する固定部42にてベース部2に固定されている。リニアフィーダ4における搬送トラックは、メイントラック43とリターントラック44とにより構成されている。メイントラック43は、リニアフィーダ側搬送部41の上面に長手方向に延びる直線状の溝を有する。リターントラック44は、リニアフィーダ側搬送部41の上面においてメイントラック43の幅方向内側に位置する長円形の溝を有する。メイントラック43及びリターントラック44は、ワークが接触する底面である搬送面431,441を有する。これら搬送面431,441が、進行波発生手段5により波打つように変形することで、ワークが搬送される。 The linear feeder 4 includes a linear feeder side transport unit 41 that has an oval shape in a plan view. The linear feeder side transport portion 41 is fixed to the base portion 2 by a fixing portion 42 located at the center in the width direction. The transport truck in the linear feeder 4 is composed of a main truck 43 and a return truck 44. The main track 43 has a linear groove extending in the longitudinal direction on the upper surface of the linear feeder side transport portion 41. The return track 44 has an oval groove located inside the main track 43 in the width direction on the upper surface of the linear feeder side transport section 41. The main track 43 and the return track 44 have transport surfaces 431 and 441, which are bottom surfaces with which the workpieces come into contact. The work is transported by deforming the transport surfaces 431 and 441 so as to undulate by the traveling wave generating means 5.

本実施形態では、メイントラック43とリターントラック44の一部とが平行して形成されており、メイントラック43から除外されるワークは、図示しない移動手段(エアノズル等)によって、メイントラック43からリターントラック44に移動させられる。 In the present embodiment, the main track 43 and a part of the return track 44 are formed in parallel, and the work excluded from the main track 43 is returned from the main track 43 by a moving means (air nozzle or the like) (not shown). Moved to truck 44.

ボウルフィーダ3とリニアフィーダ4において、ワークを搬送させるための機構は共通するため、以下においてはボウルフィーダ3について説明する。 Since the mechanism for transporting the work is common between the bowl feeder 3 and the linear feeder 4, the bowl feeder 3 will be described below.

ボウルフィーダ3は主に、振動体3Aと振動発生部34を備える。振動体3Aは前記ボウルフィーダ側搬送部31の一部であって、図2に示すような円環状の振動体3Aを備える。なお図2では、説明を簡単にする目的で、らせんトラック33を無端の真円状で示している。本実施形態の振動体3Aは金属製であって中実である。つまり、振動体3Aは弾性体であって、波動を伝達する媒質となる材質で形成されている。振動体3Aは、ワークを載置した状態で搬送する搬送面331を有する。搬送面331は平面であり、従来のようなスリット等の、搬送中のワークが引っ掛かるような凹部を有していない。 The bowl feeder 3 mainly includes a vibrating body 3A and a vibration generating unit 34. The vibrating body 3A is a part of the bowl feeder side transport portion 31, and includes an annular vibrating body 3A as shown in FIG. In FIG. 2, the spiral track 33 is shown as an endless perfect circle for the purpose of simplifying the explanation. The vibrating body 3A of the present embodiment is made of metal and is solid. That is, the vibrating body 3A is an elastic body and is made of a material that serves as a medium for transmitting waves. The vibrating body 3A has a transport surface 331 for transporting the work in a mounted state. The transport surface 331 is a flat surface, and does not have a recess such as a slit as in the conventional case in which a workpiece during transport is caught.

振動発生部34は、振動体3Aに疎密波を発生させる。この疎密波は、振動体3Aにおいて、ワークの搬送方向に沿う方向(周方向)の圧縮変位及び引張変位を含む波動であって、波動の振幅方向と媒質の移動方向の関係で言うと、横波ではなく縦波に該当する。振動発生部34は、前記疎密波を、少なくとも二つのモードで発生させる。本実施形態では、0°モードと90°モードの二つのモードである。これにより、搬送面331を法線方向(本実施形態では鉛直方向または上下方向)に撓ませることで振動を発生させる。疎密波は縦波であるから、この搬送面331の撓みは横波のように直接的に発生するのではなく、後述するポアソン効果により発生する。発生する振動は、搬送面331上の一点が搬送方向に対する側方視において楕円軌道(図7及び図8参照)を描く振動である。 The vibration generating unit 34 generates a sparse and dense wave in the vibrating body 3A. This compressional wave is a wave including compressive displacement and tensile displacement in the direction (circumferential direction) along the transport direction of the work in the vibrating body 3A, and is a transverse wave in terms of the relationship between the amplitude direction of the wave and the moving direction of the medium. Not a longitudinal wave. The vibration generating unit 34 generates the sparse and dense wave in at least two modes. In this embodiment, there are two modes, 0 ° mode and 90 ° mode. As a result, vibration is generated by bending the transport surface 331 in the normal direction (vertical direction or vertical direction in this embodiment). Since the compressional wave is a longitudinal wave, the deflection of the transport surface 331 is not directly generated like a transverse wave, but is generated by the Poisson effect described later. The generated vibration is a vibration in which one point on the transport surface 331 draws an elliptical orbit (see FIGS. 7 and 8) in a lateral view with respect to the transport direction.

振動体3Aは、図4及び図5に示すように、周方向において引張変位と圧縮変位が交互に発生するような、疎密波である縦波の定在波モード(固有モード)を複数有する。本実施形態において、0°モードの定在波と90°モードの定在波とが合成されることで、一定方向(具体的には、図4及び図5に示した状態の時計回り)に進行する進行波となる。なお、「定在波」とは、振動体3Aの周方向における一定の位置で発生する波(縦波)のことである。複数の定在波モードのうち、固有周波数がほぼ等しく、空間的な位相が90°ずれた二つの定在波モードが存在する。図4に示す0°モードと、図5に示す90°モードである。 As shown in FIGS. 4 and 5, the vibrating body 3A has a plurality of standing wave modes (proprietary modes) of longitudinal waves, which are compressional waves, in which tensile displacement and compressive displacement occur alternately in the circumferential direction. In the present embodiment, the standing wave in the 0 ° mode and the standing wave in the 90 ° mode are combined in a certain direction (specifically, clockwise in the state shown in FIGS. 4 and 5). It becomes a traveling wave that progresses. The "standing wave" is a wave (longitudinal wave) generated at a fixed position in the circumferential direction of the vibrating body 3A. Of the plurality of standing wave modes, there are two standing wave modes in which the natural frequencies are substantially equal and the spatial phases are shifted by 90 °. The 0 ° mode shown in FIG. 4 and the 90 ° mode shown in FIG.

ここで、縦波の定在波について、媒質の動きを概略的に示した図6(a)〜(d)を示して説明する。図6(a)は、定在波が未発生の状態であり、振動体3Aを構成する材料(波動の媒質)の周方向(図示横方向)の位置は一定である。図6(b)は、振動1周期基準で1/4の時間(t/4)が経過した状態を示す。この時点で、振動体3Aにおける位置Aでは周方向の引張変位が発生しており、位置Bでは周方向の圧縮変位が発生している。 Here, the standing wave of the longitudinal wave will be described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (d) which substantially show the movement of the medium. FIG. 6A shows a state in which a standing wave has not been generated, and the position of the material (wave medium) constituting the vibrating body 3A in the circumferential direction (horizontal direction in the drawing) is constant. FIG. 6B shows a state in which 1/4 of the time (t / 4) has elapsed based on one vibration cycle. At this point, a tensile displacement in the circumferential direction is generated at the position A in the vibrating body 3A, and a compressive displacement in the circumferential direction is generated at the position B.

位置A及び位置Bは縦波の「節」の位置であって、この位置において媒質は周方向に移動しない。図示した横並びの円の間隔から理解できるように、位置Aの周囲の媒質には引張変位が発生したことで、媒質は「疎」となっており、位置Bの周囲の媒質には圧縮変位が発生したことで、媒質は「密」となっている。「節」の位置では半波長(λ/2)間隔で、伸び位置(位置A)と縮み位置(位置B)とが周方向に交互に現れる。つまり、位置Aと位置Bで振幅の位相は逆となる。一方、位置C及び位置Dは縦波の「腹」の位置であって、この位置で媒質が最も大きく移動する。 Positions A and B are the "nodes" of longitudinal waves, at which the medium does not move in the circumferential direction. As can be understood from the spacing of the side-by-side circles shown in the figure, the medium around position A is "sparse" due to the tensile displacement, and the medium around position B has compressive displacement. Due to the occurrence, the medium is "dense". At the "node" position, the extension position (position A) and the contraction position (position B) appear alternately in the circumferential direction at half wavelength (λ / 2) intervals. That is, the amplitude phases are opposite at position A and position B. On the other hand, the position C and the position D are the positions of the "antinode" of the longitudinal wave, and the medium moves the most at this position.

振動体3Aは、周方向に伸縮することに伴い、ポアソン比に応じた変化量で上下方向にも伸縮する。ポアソン比の定義から、上下方向の変位は周方向の変位と逆関係になる。つまり振動体3Aは、伸び位置である位置Aでは上下方向に圧縮し、縮み位置である位置Bでは上下方向に膨張する。これに応じて搬送面331は、位置Aにおいて下方に凹み、位置Bにおいて上方に突出する(図7及び図8参照)。 As the vibrating body 3A expands and contracts in the circumferential direction, it expands and contracts in the vertical direction by an amount of change according to the Poisson's ratio. From the definition of Poisson's ratio, the displacement in the vertical direction is inversely related to the displacement in the circumferential direction. That is, the vibrating body 3A is compressed in the vertical direction at the position A which is the extension position, and expands in the vertical direction at the position B which is the contraction position. Correspondingly, the transport surface 331 is recessed downward at position A and protrudes upward at position B (see FIGS. 7 and 8).

図6(c)は、振動1周期基準で1/2の時間(t/2)が経過した状態を示す。この時点で、振動体3Aにおける位置A及び位置Bは、図6(a)と同じ状態となる。図6(d)は、振動1周期基準で3/4の時間(3t/4)が経過した状態を示す。この時点では、図6(b)の状態とは逆で、振動体3Aにおける位置Aで周方向の圧縮変位が発生し、位置Bでは周方向の引張変位が発生している。 FIG. 6C shows a state in which 1/2 time (t / 2) has elapsed based on one vibration cycle. At this point, the positions A and B in the vibrating body 3A are in the same state as in FIG. 6A. FIG. 6D shows a state in which a 3/4 time (3t / 4) has elapsed based on one vibration cycle. At this point, contrary to the state of FIG. 6B, a compressive displacement in the circumferential direction occurs at the position A in the vibrating body 3A, and a tensile displacement in the circumferential direction occurs at the position B.

振動発生部34は、図3に示すように、振動体3Aに前記圧縮変位及び前記引張変位を与える複数の変位発生部341…341を有している。本実施形態では、振動体3Aの下面(または裏面)に振動発生部34を構成する複数の変位発生部(圧電素子)341が貼付されている。各圧電素子341は、図3に概略的に示すように配置されている。各圧電素子341は、縦波の定在波で、図6(a)〜(d)に示す前記「節」の位置に設けられる。複数の圧電素子341は、図3に示すように、定在波モードの波長の1/2(λ/2)のピッチで分極方向(図示「+」「−」)が入れ替わるように配置された第1群(第1圧電素子群)341Aと、この第1群341Aとは1/4波長(λ/4)分周方向にずれた位置に配置されていて、第1群341Aと同じく定在波モードの波長の1/2のピッチで分極方向が入れ替わるように配置された第2群(第2圧電素子群)341Bから構成されている。つまり、複数の変位発生部341…341は、前記モードの数(本実施形態では二つ)に対応した数の群341A,341Bに分かれて属している。 As shown in FIG. 3, the vibration generating unit 34 has a plurality of displacement generating units 341 ... 341 that give the compressive displacement and the tensile displacement to the vibrating body 3A. In the present embodiment, a plurality of displacement generating portions (piezoelectric elements) 341 constituting the vibration generating portion 34 are attached to the lower surface (or the back surface) of the vibrating body 3A. Each piezoelectric element 341 is arranged as schematically shown in FIG. Each piezoelectric element 341 is a standing wave of a longitudinal wave, and is provided at the position of the "node" shown in FIGS. 6 (a) to 6 (d). As shown in FIG. 3, the plurality of piezoelectric elements 341 are arranged so that the polarization directions (“+” and “−” in the figure) are switched at a pitch of 1/2 (λ / 2) of the wavelength of the standing wave mode. The first group (first piezoelectric element group) 341A and the first group 341A are arranged at positions deviated from each other in the frequency division direction of 1/4 wavelength (λ / 4), and are standing like the first group 341A. It is composed of a second group (second piezoelectric element group) 341B arranged so that the polarization directions are switched at a pitch of 1/2 of the wavelength of the wave mode. That is, the plurality of displacement generation units 341 ... 341 are divided into groups 341A and 341B of numbers corresponding to the number of modes (two in this embodiment).

本実施形態のパーツフィーダ1は、変位発生部341に対して、疎密波が発生する固有モードに対応した周波数の正弦波を印加する制御部6を備える。制御部6は振動発生部34に接続されている。制御部6は、変位発生部341に対して、複数の群の各々341A,341Bにて異なる位相の正弦波を入力する。具体的には、図3に示すように、交流電圧に係る正弦波を二系統に分け、一方の系統については、移相器により時間的な位相をずらせる。図示していないが、制御部6では正弦波の周波数を増減させる調整が可能である。元の正弦波と移相された正弦波をそれぞれアンプで増幅した上、各群341A,341Bに属する圧電素子341に印加する。本実施形態では、各群341A,341Bに属する圧電素子341に対し、0°モード、90°モードにおける固有周波数にほぼ一致する周波数で、かつ、0°モードと90°モードの定在波が時間的な位相で90°ずれて発生するように、時間的な位相差を持った正弦波が印加される。 The parts feeder 1 of the present embodiment includes a control unit 6 that applies a sine wave having a frequency corresponding to a unique mode in which a sparse and dense wave is generated to the displacement generation unit 341. The control unit 6 is connected to the vibration generating unit 34. The control unit 6 inputs sine waves having different phases to the displacement generation unit 341 at 341A and 341B, respectively, of the plurality of groups. Specifically, as shown in FIG. 3, the sine wave related to the AC voltage is divided into two systems, and one system is shifted in time by a phase shifter. Although not shown, the control unit 6 can adjust the frequency of the sine wave to increase or decrease. The original sine wave and the phase-shifted sine wave are amplified by an amplifier and then applied to the piezoelectric elements 341 belonging to the groups 341A and 341B, respectively. In the present embodiment, for the piezoelectric elements 341 belonging to each group 341A and 341B, the standing waves in the 0 ° mode and the 90 ° mode have a time that is substantially the same as the natural frequency in the 0 ° mode and the 90 ° mode. A sine wave having a temporal phase difference is applied so that the phase is shifted by 90 °.

制御部6から振動発生部34の印加された正弦波により、第1群341Aに属する圧電素子341は、0°モードの節位置(振動体3Aを構成する材料(波動の媒質)が周方向に不動である位置)を加振する。そして、第2群341Bに属する圧電素子341は、90°モードの節位置を加振する。 Due to the sine wave applied from the control unit 6 to the vibration generating unit 34, the piezoelectric element 341 belonging to the first group 341A has the nodal position in the 0 ° mode (the material (wave medium) constituting the vibrating body 3A is in the circumferential direction. The immovable position) is vibrated. Then, the piezoelectric element 341 belonging to the second group 341B vibrates the node position in the 90 ° mode.

ここで、圧電素子341の配置そのものは、従来のワーク搬送装置において、撓み進行波を発生させるための圧電素子の配置と同じである。しかし本実施形態では、圧電素子341を、縦波の定在波モードに対応して駆動させることで、振動体3Aに横波(撓み進行波の場合)ではなく縦波の定在波を発生させることができる。そして、図4及び図5に示すように、空間的な位相がずれた複数(本実施形態では二つ)の定在波モードにて定在波を発生させることで、振動体3Aに周方向(図4及び図5で時計回り)の進行波を発生させることができる。 Here, the arrangement itself of the piezoelectric element 341 is the same as the arrangement of the piezoelectric element for generating the bending traveling wave in the conventional work transfer device. However, in the present embodiment, by driving the piezoelectric element 341 in correspondence with the vertical wave standing wave mode, the vibrating body 3A generates a longitudinal wave standing wave instead of a transverse wave (in the case of a bending traveling wave). be able to. Then, as shown in FIGS. 4 and 5, by generating a standing wave in a plurality of (two in this embodiment) standing wave modes that are spatially out of phase, the vibrating body 3A is rotated in the circumferential direction. A traveling wave (clockwise in FIGS. 4 and 5) can be generated.

周方向に発生した縦波によって、振動体3Aを構成する材料固有のポアソン比に応じた変位量で、振動体3Aを上下方向において膨張及び圧縮させることができる。これに伴い、搬送面331に前記膨張及び圧縮に応じた波打ちを発生させ、図8に示すように、搬送面331上に載置されたワークWと搬送面331との間に働く摩擦力Fにより、ワークWに対して周方向へ向かう力を発生させてワークWを搬送させられる(詳細は後述する)。このように、本実施形態のワーク搬送装置(パーツフィーダ)1は、振動体3Aに入力された縦波に対して、ポアソン比に対応して出力される搬送面331の波打ちを、ワークの搬送に利用している。 Due to the longitudinal wave generated in the circumferential direction, the vibrating body 3A can be expanded and compressed in the vertical direction by a displacement amount corresponding to the Poisson's ratio peculiar to the material constituting the vibrating body 3A. Along with this, waviness corresponding to the expansion and compression is generated on the transport surface 331, and as shown in FIG. 8, the frictional force F acting between the work W placed on the transport surface 331 and the transport surface 331. As a result, the work W can be conveyed by generating a force in the circumferential direction with respect to the work W (details will be described later). As described above, the work transfer device (parts feeder) 1 of the present embodiment transfers the work by undulating the transfer surface 331 that is output corresponding to the Poisson's ratio with respect to the longitudinal wave input to the vibrating body 3A. I am using it for.

つまり、本実施形態のワーク搬送装置(パーツフィーダ)1は、本願出願人がこれまでに種々提案してきた、横波(撓み進行波の場合)を利用したワーク搬送装置に対して、本実施形態のワーク搬送装置1は、前述のような本質的に異なるメカニズムを有している。このメカニズムの違いにより、本実施形態のワーク搬送装置1では、従来のワーク搬送装置では改善に限界のあった問題点(具体的にはワークの跳躍)を、劇的かつ容易に改善できる。 That is, the work transfer device (parts feeder) 1 of the present embodiment is the work transfer device of the present embodiment using the transverse wave (in the case of the traveling traveling wave), which has been proposed by the applicant of the present application in various ways. The work transfer device 1 has an essentially different mechanism as described above. Due to this difference in the mechanism, the work transfer device 1 of the present embodiment can dramatically and easily improve the problem (specifically, the jump of the work) that has been limited in improvement by the conventional work transfer device.

前述のように構成された振動体3Aでは、圧電素子341が駆動することによる加振により、縦波の定在波である0°モードの定在波(図4参照)と90°モードの定在波(図5参照)が、時間的な位相で90°ずれて、振動体3Aの内部に発生する。これにより、振動体3Aの周方向に進行する、縦波の進行波(縦波進行波)が発生する。つまり、この進行波とは、疎密波である縦波が、搬送面331の長手方向における一方向に進行している状態である。振動体3Aを構成する材料に固有のポアソン比に応じて、各モードで疎密波が含む振動体3Aの圧縮変位及び引張変位により、搬送面331には撓みとして波打ちが発生し、二つのモードの波打ちが搬送面331の長手方向における一方向に進行する進行波となる。 In the vibrating body 3A configured as described above, a standing wave in 0 ° mode (see FIG. 4), which is a standing wave of a longitudinal wave, and a standing wave in 90 ° mode are fixed by vibration caused by driving the piezoelectric element 341. A standing wave (see FIG. 5) is generated inside the vibrating body 3A with a 90 ° phase shift in time. As a result, a traveling wave of a longitudinal wave (longitudinal wave traveling wave) traveling in the circumferential direction of the vibrating body 3A is generated. That is, this traveling wave is a state in which a longitudinal wave, which is a compressional wave, is traveling in one direction in the longitudinal direction of the transport surface 331. Depending on the Poisson's ratio peculiar to the material constituting the vibrating body 3A, the transport surface 331 is wavy as a deflection due to the compressive displacement and the tensile displacement of the vibrating body 3A included in the sparse and dense waves in each mode. The waving becomes a traveling wave traveling in one direction in the longitudinal direction of the transport surface 331.

縦波進行波の発生により、振動体3Aの周方向に、伸び縮みする水平方向の振動が発生する。縦ひずみが発生すると、これに付随して横ひずみも発生するというポアソン効果により、振動体3Aには厚み方向(上下方向)においても拡張と縮小が繰り返されるような振動が発生する。この振動は、進行波によるものであるから定常波と違って節はなく、振動体3Aの全周にわたって発生する。 Due to the generation of the longitudinal wave traveling wave, horizontal vibration that expands and contracts is generated in the circumferential direction of the vibrating body 3A. When longitudinal strain is generated, the Poisson effect that lateral strain is also generated along with the longitudinal strain, so that the vibrating body 3A vibrates so as to be repeatedly expanded and contracted even in the thickness direction (vertical direction). Since this vibration is due to a traveling wave, unlike a standing wave, it has no nodes and is generated over the entire circumference of the vibrating body 3A.

進行波が発生している搬送面331のうち一点は、図7に示す回転軌跡Rのように、振動体3Aの径外方向から見た場合に反時計回りで楕円運動する。図示した範囲の中央側は、周方向の引張変位が発生していて振動体3Aが上下方向に小さくなっており、同範囲の左右両側は周方向の圧縮変位が発生していて振動体3Aが上下方向に大きくなっている。 One point of the transport surface 331 on which the traveling wave is generated makes an elliptical motion counterclockwise when viewed from the out-of-diameter direction of the vibrating body 3A, as shown in the rotation locus R shown in FIG. On the center side of the illustrated range, tensile displacement in the circumferential direction occurs and the vibrating body 3A becomes smaller in the vertical direction, and on both the left and right sides of the same range, compressive displacement occurs in the circumferential direction and the vibrating body 3A It is getting bigger in the vertical direction.

図8に、振動体3Aが周方向の圧縮変位に応じて上下方向に膨張した瞬間における搬送面331の状態を誇張して示す。搬送面331におけるワークWに対する接触点331pは、前述のように、反時計回りの回転軌跡Rを描くように移動する。この接触点331pの移動により、搬送面331上に載置されたワークWには図示左向きの摩擦力Fが発生する。この結果、ワークWは進行波の進行方向M(及び回転軌跡Rにおける上半分の移動方向)と同じ、図示左向きの方向Wmに搬送される。進行波が発生すると、進行波と同方向に空気の流れが生じる場合がある。従来のワーク搬送装置では、空気の流れはワークの搬送方向と逆になるために搬送を妨げる力となり得る。一方、本実施形態では、空気の流れとワークWの搬送方向が同一方向であるため、生じた空気の流れによってワークWの搬送が妨げられることはない。 FIG. 8 exaggerates the state of the transport surface 331 at the moment when the vibrating body 3A expands in the vertical direction in response to the compressive displacement in the circumferential direction. The contact point 331p with respect to the work W on the transport surface 331 moves so as to draw a counterclockwise rotation locus R as described above. Due to the movement of the contact point 331p, a frictional force F facing left in the drawing is generated on the work W placed on the transport surface 331. As a result, the work W is conveyed in the direction Wm to the left in the drawing, which is the same as the traveling direction M of the traveling wave (and the moving direction of the upper half in the rotating locus R). When a traveling wave is generated, an air flow may occur in the same direction as the traveling wave. In the conventional work transfer device, the air flow is opposite to the transfer direction of the work, so that it can be a force that hinders the transfer. On the other hand, in the present embodiment, since the air flow and the transport direction of the work W are the same, the transport of the work W is not hindered by the generated air flow.

ここで、縦波進行波における振動状態は、以下の計算式により表される。 Here, the vibration state in the traveling wave of longitudinal wave is expressed by the following formula.

進行波の変位の状態を示す式を式1に示す。式中でxは振動体3Aの周方向の位置、tは時間、u(x,t)は振動体3Aにおける位置xにある質点の時間tにおける周方向の変位を示す。また、Aは周方向振幅(水平振幅)、fは周波数、λは波長を示す。
以下の式1では、x方向における一方向に進行する進行波が表される。
Equation 1 shows an equation showing the displacement state of the traveling wave. In the equation, x is the circumferential position of the vibrating body 3A, t is the time, and u (x, t) is the circumferential displacement of the mass point at the position x in the vibrating body 3A at the time t. In addition, A indicates the circumferential amplitude (horizontal amplitude), f indicates the frequency, and λ indicates the wavelength.
In Equation 1 below, a traveling wave traveling in one direction in the x direction is represented.

またこの時における、振動体3Aの周方向のひずみε(x,t)は以下の式2で表される。
The strain ε (x, t) in the circumferential direction of the vibrating body 3A at this time is expressed by the following equation 2.

振動体3Aのポアソン比をν、厚み(上下方向寸法)をthとすると、ポアソン効果により、位置xにおける搬送面331の垂直方向変位w(x,t)は以下の式3で表される。
Assuming that the Poisson's ratio of the vibrating body 3A is ν and the thickness (vertical dimension) is t h , the vertical displacement w (x, t) of the transport surface 331 at the position x is expressed by the following equation 3 due to the Poisson effect. ..

以上の式から、搬送面331の周方向振幅はAであって、搬送面331の垂直振幅はπνthA/λとなることがわかる。従って、縦波進行波において、垂直振幅に対する周方向振幅(水平振幅)の比である楕円軸比は、以下の式4で表される。
From the above equation, it can be seen that the circumferential amplitude of the transport surface 331 is A, and the vertical amplitude of the transport surface 331 is πνt h A / λ. Therefore, in the longitudinal wave traveling wave, the elliptical axis ratio, which is the ratio of the circumferential amplitude (horizontal amplitude) to the vertical amplitude, is expressed by the following equation 4.

一般的に波長λは板厚thに比べて非常に大きい値であるため、式4で表される楕円軸比も大きな値となる。このように本実施形態のワーク搬送装置1は、従来の撓み進行波を発生させるワーク搬送装置に比べて楕円軸比が大きく、運動軌跡の形状(径方向視の形状)が極めて横長の楕円運動を搬送面331に発生させることができる。式4の分母にλがあることからわかるように、波長が長い方が楕円軸比は大きくなる。 In general, the wavelength λ is a very large value as compared with the plate thickness t h , so the elliptical axis ratio represented by the equation 4 is also a large value. As described above, the work transfer device 1 of the present embodiment has a large elliptical axis ratio as compared with the conventional work transfer device that generates a bending traveling wave, and the shape of the motion locus (shape in the radial direction) is an extremely long elliptical motion. Can be generated on the transport surface 331. As can be seen from the fact that the denominator of Equation 4 has λ, the longer the wavelength, the larger the elliptic axis ratio.

ちなみに、従来のワーク搬送装置では、運動軌跡の形状が縦長の楕円運動(特許文献1の図5参照)であり、搬送面にスリットを形成した場合であっても、真円より少し横長の楕円運動(特許文献1の図12参照)となるだけであった。このため本実施形態のワーク搬送装置1は、水平方向の振幅に対して垂直方向の振幅が非常に小さいことからワークに与える跳躍力を従来に比べて大幅に低減できる。しかも、従来のようなスリットの形成が不要であることにより、搬送面331が、周方向で少なくともワークよりも大きな凹凸を有さない面とできるため、物理的にワークが引っ掛かる原因を除去できるので、搬送面331の形状が跳躍の原因になることもない。そして本実施形態のワーク搬送装置1は、垂直方向の振幅に対して水平方向の振幅を非常に大きくできることに応じて、ワークを高速に搬送することが可能となる。 By the way, in the conventional work transfer device, the shape of the motion locus is a vertically long elliptical motion (see FIG. 5 of Patent Document 1), and even when a slit is formed on the transfer surface, the ellipse is slightly longer than a perfect circle. It was only an exercise (see FIG. 12 of Patent Document 1). Therefore, since the work transfer device 1 of the present embodiment has a very small amplitude in the vertical direction with respect to the amplitude in the horizontal direction, the jumping force applied to the work can be significantly reduced as compared with the conventional case. Moreover, since it is not necessary to form a slit as in the conventional case, the transport surface 331 can be a surface having at least a larger unevenness than the work in the circumferential direction, so that the cause of the work being physically caught can be eliminated. , The shape of the transport surface 331 does not cause jumping. Then, the work transfer device 1 of the present embodiment can transfer the work at a high speed because the amplitude in the horizontal direction can be made very large with respect to the amplitude in the vertical direction.

以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 Although the present invention has been described by taking up one embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、振動体3Aの材料はポアソン効果を発生するものであれば、種々の材料とできる。また、振動体3Aの形状は前記実施形態のような円環状に限定されず、中央に固定部32を一体的に有する円盤状であってもよい。更に、振動体3Aの外形は、前記実施形態のような真円形状(ボウルフィーダ3)、長円形状(リニアフィーダ4)に限定されない。例えば、振動体3Aを直線状や端部を有する湾曲形状とすることもできる。この場合、進行波は周回するのではなく、長手方向の一方向に移動することになる。 For example, the material of the vibrating body 3A can be various materials as long as it generates a Poisson effect. Further, the shape of the vibrating body 3A is not limited to the annular shape as in the above embodiment, and may be a disk shape having the fixing portion 32 integrally in the center. Further, the outer shape of the vibrating body 3A is not limited to the perfect circular shape (bowl feeder 3) and the oval shape (linear feeder 4) as in the above embodiment. For example, the vibrating body 3A may have a linear shape or a curved shape having an end portion. In this case, the traveling wave does not go around, but moves in one direction in the longitudinal direction.

また、図9に示すように、ボウルフィーダ3において圧電素子341をボウルフィーダ側搬送部31(振動体3A)の側面に取り付けてもよい。このように、振動体3Aにおける圧電素子341の取り付け位置は限定されない。同じく、リニアフィーダ4において圧電素子442をボウルフィーダ側搬送部31(振動体3A)の側面に取り付けてもよい。また、図示はしないが、圧電素子341を振動体3Aの内部に埋め込んでもよい。 Further, as shown in FIG. 9, in the bowl feeder 3, the piezoelectric element 341 may be attached to the side surface of the bowl feeder side transport portion 31 (vibrating body 3A). As described above, the mounting position of the piezoelectric element 341 in the vibrating body 3A is not limited. Similarly, in the linear feeder 4, the piezoelectric element 442 may be attached to the side surface of the bowl feeder side transport portion 31 (vibrating body 3A). Further, although not shown, the piezoelectric element 341 may be embedded inside the vibrating body 3A.

また、前記実施形態では、第1群(第1圧電素子群)341Aに属する圧電素子341と第2群(第2圧電素子群)341Bに属する圧電素子341とを周方向に1個ずつ交互に配置したが、配置態様はこれに限定されない。例えば径方向の一方側に第1群に属する圧電素子341をまとめて配置し、他方側(一方側とは周方向で180°逆の側)に第2群に属する圧電素子341をまとめて配置してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the piezoelectric element 341 belonging to the first group (first piezoelectric element group) 341A and the piezoelectric element 341 belonging to the second group (second piezoelectric element group) 341B are alternately arranged one by one in the circumferential direction. Although it is arranged, the arrangement mode is not limited to this. For example, the piezoelectric elements 341 belonging to the first group are collectively arranged on one side in the radial direction, and the piezoelectric elements 341 belonging to the second group are collectively arranged on the other side (the side 180 ° opposite to the one side in the circumferential direction). You may.

また、変位発生部341は、時間的な位相が異なる関係にある各群において1個以上が備えられていればよい。 Further, it is sufficient that one or more displacement generation units 341 are provided in each group having a relationship of different temporal phases.

また、前記実施形態では変位発生部341は圧電素子であった。しかし、これに限定されず、種々の手段(アクチュエータ)を用いることができる。例えば、磁歪素子を用いたり、電磁力により加振したり、静電気力により加振することもできる。 Further, in the above embodiment, the displacement generation unit 341 is a piezoelectric element. However, the present invention is not limited to this, and various means (actuators) can be used. For example, a magnetostrictive element can be used, vibration can be performed by electromagnetic force, or vibration can be performed by electrostatic force.

また、前記実施形態では縦波に着目して説明した。しかし、振動状態の振動体3Aには、縦波単独ではなく横波が混在していてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the longitudinal wave has been focused on. However, the vibrating body 3A in the vibrating state may contain not only the longitudinal wave but also the transverse wave.

1 ワーク搬送装置、パーツフィーダ
2 ベース部
3 ボウルフィーダ
3A 振動体
31 ボウルフィーダ側搬送部
32 ボウルフィーダの固定部
33 らせんトラック
331 搬送面
332 らせんトラックの外周端部
34 振動発生部
341 変位発生部、圧電素子
341A 第1群(第1圧電素子群)
341B 第2群(第2圧電素子群)
4 リニアフィーダ
41 リニアフィーダ側搬送部
42 リニアフィーダの固定部
43 メイントラック
431 メイントラックの搬送面
44 リターントラック
441 リターントラックの搬送面
5 進行波発生手段
6 制御部
1 Work transfer device, parts feeder 2 Base part 3 Bowl feeder 3A Vibrator 31 Bowl feeder side transfer part 32 Bowl feeder fixed part 33 Spiral track 331 Transport surface 332 Transport surface 332 Spiral track outer peripheral end 34 Vibration generation part 341 Displacement generation part, Piezoelectric element 341A 1st group (1st piezoelectric element group)
341B 2nd group (2nd piezoelectric element group)
4 Linear feeder 41 Linear feeder side transport section 42 Linear feeder fixed section 43 Main track 431 Main track transport surface 44 Return track 441 Return track transport surface 5 Traveling wave generating means 6 Control unit

Claims (2)

ワークを載置した状態で搬送する搬送面を有する振動体と、
前記振動体に、前記ワークの搬送方向に沿う方向の圧縮変位及び引張変位を含む疎密波を、少なくとも二つのモードで発生させることにより、前記搬送面を法線方向に撓ませることで、当該搬送面上の一点が側方視において楕円軌道を描く振動を発生させる振動発生部と、
を備えることを特徴とするワーク搬送装置。
A vibrating body having a transport surface for transporting the workpiece on which it is placed,
By generating a sparse and dense wave including compressive displacement and tensile displacement in the direction along the transport direction of the work on the vibrating body in at least two modes, the transport surface is bent in the normal direction, thereby transporting the work. A vibration generating part that generates vibration in which one point on the surface draws an elliptical orbit in a lateral view,
A work transfer device characterized by being provided with.
前記振動発生部は、前記振動体に前記圧縮変位及び前記引張変位を与える複数の変位発生部を有し、
前記複数の変位発生部は、前記モードの数に対応した数の群に分かれて属しており、
前記複数の変位発生部に対して、前記疎密波が発生する固有モードに対応した周波数の正弦波を、前記の群の各々にて異なる位相で印加する制御部を備えることを特徴とする、請求項1に記載のワーク搬送装置。
The vibration generating portion has a plurality of displacement generating portions that give the compressive displacement and the tensile displacement to the vibrating body.
The plurality of displacement generators belong to a group of numbers corresponding to the number of modes.
A claim comprising a control unit for applying a sine wave having a frequency corresponding to a specific mode in which the sparse and dense wave is generated to the plurality of displacement generation units in different phases in each of the above groups. Item 1. The work transfer device according to item 1.
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