JP2523065Y2

JP2523065Y2 - 圧電駆動形搬送装置

Info

Publication number: JP2523065Y2
Application number: JP1990097245U
Authority: JP
Inventors: 敏郎白石
Original assignee: 株式会社産機
Priority date: 1990-09-18
Filing date: 1990-09-18
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2005-09-18
Also published as: JPH0456119U

Description

【考案の詳細な説明】［考案の目的］（産業上の利用分野）本考案は、圧電素子を弾性板に接合して成る圧電振動
体を振動源とする圧電駆動形搬送装置に関する。

（従来の技術）従来より、圧電駆動形搬送装置は、振動源として、第
６図及び第７図に示すように、弾性板たる板ばね１の両
面に板状の圧電素子2,3を接合したバイモルフと称する
圧電振動体４を用い、第８図に示すように、複数個の圧
電振動体４を基台５上に傾斜状に立設すると共に、これ
ら各圧電振動体４の上端に振動増幅ばね６を介して搬送
体７を支持させた構成となっている。そして、一方の電
源端子8aに接続されたリード線9aを圧電振動体４の板ば
ね１に接続して、この板ばね１を両圧電素子2,3の共通
電極として利用すると共に、他方の電源端子8bに接続さ
れたリード線9bを両圧電素子2,3の外表面に形成された
電極面（図示せず）に接続している。

この場合、搬送運転時には、交流電源装置（図示せ
ず）で発生された交流電圧が、リード線9a,9bを通して
各圧電素子2,3の電極面間に電界の向きが互いに反対に
なるように印加され、それによって正の半サイクルで一
方の圧電素子２が伸びて他方の圧電素子３が縮み、負の
半サイクルで一方の圧電素子２が縮んで他方の圧電素子
３が伸びるといった伸縮動作が繰り返されて、圧電振動
体４が斜め上下方向にたわみ振動する。これによって、
搬送体７が斜め上下方向に振動されて、この搬送体７上
の搬送物が搬送される。

（考案が解決しようとする課題）ところで、第９図は圧電振動体４の振動時に圧電素子
2,3に発生する応力分布（解析値）を示したもので、各
等応力線に付された数字は応力の大きさの程度を示して
いる。この第９図に示すように、圧電素子2,3の下側
（基台５側）ほど応力が大きくなる理由は、振動された
搬送体７の慣性力により発生するモーメント荷重が圧電
素子2,3の下側（基台５側）ほど大きくなるためであ
る。

この様に、圧電素子2,3の下側（基台５側）ほど応力
が大きくなる状況下において、圧電素子2,3の外側の電
極面の中央に設けたリード線接続部10の存在により、そ
の周辺に応力集中が発生するため、リード線接続部10の
周辺、とりわけリード線接続部10の下側における応力が
過大になってしまう。この様な過大な応力が搬送運転中
にリード線接続部10の周辺に周期的に繰り返し作用する
ことになるため、リード線接続部10の周辺に疲労強度
（耐久性）が著しく低下して、疲労破壊により放電破壊
に至ることがあり、総じて圧電振動体４の寿命が短いと
いう欠点があった。

本考案はこの様な事情を考慮してなされたもので、従
ってその目的は、リード線接続部の周辺に発生する応力
集中の影響を極力小さくできて、圧電振動体の疲労強度
（耐久性）を向上できる圧電駆動形搬送装置を提供する
ことにある。

［考案の構成］（課題を解決するための手段）本考案の圧電駆動形搬送装置は、圧電素子を弾性板に
接合して圧電振動体を構成し、この圧電振動体を基台上
に設けると共に、この圧電振動体の上端に搬送体を支持
させ、前記圧電素子に交流電圧を印加して前記圧電振動
体を励振することにより、前記搬送体を振動させて、前
記搬送体上の搬送物を搬送するようにしたものにおい
て、前記圧電素子のうち前記搬送体に近い上端部の角部
に交流電圧印加用のリード線を接続するリード線接続部
を設けた構成としたものである。

（作用）搬送運転時に、振動する搬送体の慣性力により発生す
るモーメント荷重が圧電素子の下側（基台側）ほど大き
くなるという状況下にあるので、本考案のように、リー
ド線接続部を圧電素子のうち搬送体に近い上端部の角部
に設ければ、リード線接続部を最も発生応力の小さい位
置に設けることになる。このため、リード線接続部の周
辺に応力集中が生じたとしても、リード線接続部の周辺
の応力そのものが小さい値となり、応力集中による圧電
振動体の疲労強度（耐久性）の低下を防止できる。とこ
ろで、この種の搬送装置は、直線形やボウル形がある
が、いずれの場合でも、リード線接続部を角部に設ける
ことにより、リード線を短く済ませ得てリード線の配線
がしやすくなる。また、特にボウル形のものでは、圧電
振動体のねじり振動を伴うようになるが、この場合、圧
電素子のリード線接続部を内周側に配置することによ
り、ねじり応力の最も小さい位置にリード線接続部を設
けることができる。

（実施例）以下、本考案を直線形パーツフィーダに適用した一実
施例について、第１図乃至第５図に基づいて説明する。

基台11は、ボルト12によりベース30に締付固定されて
いる。そして、この基台11の上面には、２本の圧電振動
体13を傾斜状に固定するための固定部14が形成されてい
る。一方、圧電振動体13は、弾性板たる板ばね15の両面
に圧電素子16,17を有機系接着剤により接合して構成さ
れ、板ばね15の上下両端部には連結用のボルト挿通孔18
（第２図参照）がそれぞれ２個ずつ形成されている。そ
して、この板ばね15の下端のボルト挿通孔18にボルト19
（第１図参照）が挿通されて基台11の固定部14に締付固
定されている。一方、各圧電素子16,17の両面には、予
め銀等の金属を焼付け又は蒸着することにより電極面16
a,16b,17a,17b（第３図参照）が形成され、内側の電極
面16a,17aは板ばね15と電気的に導通状態となるに接合
されている。この場合、各電極面16a,16b,17a,17bは、
沿面放電を防止するために、第２図に示すように圧電素
子16,17のエッジから僅かに離して形成されている。

一方、第１図に示すように、圧電振動体13の板ばね15
の上端に継ぎ足すように、振動増幅ばね20がボルト21に
より締付固定され、この振動増幅ばね20の上端に搬送体
22が支持体22aを介してボルト23により締付固定されて
いる。

また、交流電源装置（図示せず）の一方の出力端子に
接続されたリード線24aは、基台11の上面にボルト25を
介して接続されており、この基台11と圧電振動体13の板
ばね15とが電気的に導通状態となっている。そして、他
方の出力端子に接続されたリード線24bは、各圧電素子1
6,17の外側の電極面16b,17bに半田等により接続してい
るが、そのリード線接続部26は搬送体22に近い部分であ
る電極面16b,17bの上端部の角部に設けられている。

次に、上記構成の作用について説明する。搬送運転時
には、交流電源装置（図示せず）で発生された交流電圧
が、リード線24a,24bを通して各圧電素子16,17の電極面
16a,16b,17a,17b間に電界の向きが互いに反対になるよ
うに印加され、それによって正の半サイクルで一方の圧
電素子16が伸びて他方の圧電素子17が縮み、負の半サイ
クルで一方の圧電素子16が縮んで他方の圧電素子17が伸
びるといった伸縮動作が繰り返されて、圧電振動体13が
斜め上下方向にたわみ振動する。これによって、搬送体
22が斜め上下方向に振動されて、この搬送体22上の搬送
物31が搬送される。

ところで、搬送体22（支持体22aを含む）の振動加速
度をＧ、質量をｍとすると、搬送運転時には、ｍ×Ｇな
る大きさの慣性力が発生し、前後の振動増幅ばね20の上
端の連結部（ボルト23の締付部）には、夫々Ｆ＝1/2・
ｍ×Ｇなる大きさの力が作用する。ここで、第４図に示
すように、振動増幅ばね20の上端の連結部から圧電振動
体13の基台11側の連結部までの距離をＬとすると、基台
11側の連結部から距離ｌの位置には、Ｍ＝Ｆ×（Ｌ−
ｌ）なる大きさのモーメント荷重が作用することにな
る。このモーメント荷重Ｍにより、基台11側の連結部か
ら距離ｌの位置の板ばね15には、 σ＝M/Z ＝Ｆ×（Ｌ−ｌ）/Z なる大きさの応力が発生し、同時にその応力σに応じた
歪ε＝σ/Eを生じる。ここで、Ｚは板ばね15の断面係
数、Ｅは板ばね15のヤング率である。また、圧電素子1
6,17は電極面16a,17aを介して板ばね15に接合されてい
るため、圧電素子16,17の接合面である電極面16a,17a側
にも同様の歪が生じる。この場合、板ばね15の厚さを
Ｔ、圧電素子16,17の厚さをｔとすると、圧電素子16,17
の外側表面にはε₁＝ε×（2t＋Ｔ）/Tの歪が生じ、同
時にσ₁＝ε₁×E_cの応力が生じる。ここで、E_cは圧電素
子16,17のヤング率である。この様にして求められる圧
電素子16,17の外側表面の応力σ₁は、モーメント荷重Ｍ
を比例するので、基台11側の連結部からの距離ｌが近い
ほど大きい応力が生じることになる。

一方、圧電素子16,17の外側の電極面16b,17bには、電
圧を印加するためのリード線接続部26が存在するが、そ
こに使用される半田等の固着物により厚さが局部的に増
大するため、第５図の応力分布図（図中、各等応力線に
付された数字は応力の大きさの程度を示す）に示すよう
に、リード線接続部26の周辺に応力集中が生じることは
避けられない。

しかしながら、上記実施例では、リード線接続部26
が、搬送体22に近い部分、即ち、圧電素子16,17の発生
応力σ₁の最も小さくなる部分である圧電素子16,17の上
端部の角部に設けられているため、リード線接続部26の
周辺に応力集中が生じたとしても、リード線接続部26の
周辺の応力そのものが小さい値となり、応力集中による
圧電振動体13の疲労強度（耐久性）の低下を防止でき
て、長寿命化を図り得る。

尚、上記実施例のような直線形パーツフィーダでは、
リード線接続部26を設ける位置は、搬送体22に近い部分
（圧電素子16,17の上端部）であれば、同等の応力とな
るが、第２図に示すＡ部やＢ部にリード線接続部26を設
けた構成を考えてみると、リード線24bを大きく回り込
ませるようにして接続しなければならず、上部角部にリ
ード線接続部26を設けた上記実施例の構成の方が、リー
ド線24bの配線のしやすさ等からみて、最も有利となる
のである。また、直線形パーツフィーダでは、圧電振動
体13がねじり振動しないが、これとは異って、ボウル形
パーツフィーダのようにねじり振動を伴う場合には、Ａ
部とＢ部や角部ではねじり応力の大きさが異なってくる
ため、ねじり応力が最も小さくなる内周側の上端角部に
リード線接続部を設けた方が好ましく、この様にすれ
ば、ボウル形、直線形のいずれのパーツフィーダにも利
用できる。

さらに、本実施例においては、圧電振動体13を基台11
上に傾斜状に立設すうようにしたが、圧電振動体を基台
上に垂直に立設しても本発明は適用できる。

［考案の効果］本考案は以上の説明から明らかなように、圧電素子の
搬送体に近い上端部の角部に交流電圧印加用のリード線
を接続するリード線接続部を設けた構成としたので、リ
ード線接続部を最も発生応力の小さい位置に設けること
になり、それ故に、リード線接続部の周辺に応力集中が
生じたとしても、リード線接続部の周辺の応力そのもの
が小さい値となり、応力集中による圧電振動体の疲労強
度（耐久性）の低下を防止できて、長寿命化を図り得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本考案の一実施例を示したもので、
第１図は全体の正面図、第２図は圧電振動体の正面図、
第３図は同側面図、第４図は作用を説明するための要部
の正面図、第５図は圧電素子の応力分布（解析値）を示
す図である。そして、第６図乃至第９図は従来例を示し
たもので、第６図は圧電振動体の側面図、第７図は同正
面図、第８図は全体の正面図、第９図は圧電素子の応力
分布（解析値）を示す図である。図面中、11は基台、13は圧電振動体、15は板ばね（弾性
板）、16及び17は圧電素子、16a、16b、17a及び17bは電
極面、20は振動増幅ばね、22は搬送体、24a及び24bはリ
ード線、26はリード線接続部である。

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】圧電素子を弾性板に接合して圧電振動体を
構成し、この圧電振動体を基台上に設けると共に、この
圧電振動体の上端に搬送体を支持させ、前記圧電素子に
交流電圧を印加して前記圧電振動体を励振することによ
り、前記搬送体を振動させて、前記搬送体上の搬送物を
搬送するようにした圧電駆動形搬送装置において、前記
圧電素子のうち前記搬送体に近い上端部の角部に交流電
圧印加用のリード線を接続するリード線接続部を設けた
ことを特徴とする圧電駆動形搬送装置。