JP3086942B2 - 圧電駆動型搬送装置 - Google Patents

圧電駆動型搬送装置

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JP3086942B2 JP06271911A JP27191194A JP3086942B2 JP 3086942 B2 JP3086942 B2 JP 3086942B2 JP 06271911 A JP06271911 A JP 06271911A JP 27191194 A JP27191194 A JP 27191194A JP 3086942 B2 JP3086942 B2 JP 3086942B2
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正時 美崎
勲一 美崎
秀銘 岡原
清 富岡
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株式会社セラテック
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は圧電駆動型搬送装置に関
し、特に、電気部品或いは機械部品などの各種部品を振
動により整列搬送させる搬送体の振動源として圧電素子
を用いた圧電駆動型搬送装置に関する。
【0002】
【従来の技術】圧電素子を駆動源とする従来の圧電駆動
型搬送装置には、特願平5−170777号など既に多
くの発明や考案が開示されており、その構成及び搬送原
理を図3を用いて説明すると以下のようである。
【0003】即ち、加振体1と搬送体とを連結する連結
部材を全く用いず、加振体1を構成する弾性板の一端を
搬送体5に直接固定する構成と、前記弾性板3の他端に
質量体4を固定する構成と、基台6から立設する搬送体
支持体7によって搬送体5を支持する構成からなるもの
である。
【0004】加振体1の一構成要素である圧電素子2に
交流電圧を印加すると、圧電素子2は正の半サイクルで
伸長し、負の半サイクルで収縮する繰り返しの伸縮運動
を惹起し、当該伸縮運動を受けて圧電素子2と一体的に
固着されている弾性板3に撓み運動を生じさせる。加振
体1の一構成要素である前記弾性板3の撓み運動は加振
体1の撓み運動となり、加振体1と搬送体5との固定点
を支点とする矢印方向の振動となって搬送体5を斜め上
方へ振動させる。前記搬送体5の斜め上方への振動を受
けて搬送体上に載置される部品8は斜め上方への押圧力
を受けて瞬間的に空中に浮上、その瞬間内に微小変位し
た搬送体5はもとの位置に復帰して部品8の搬送をもた
らすのである。
【0005】
【本発明が解決しようとする課題】前記した従来の圧電
駆動型搬送装置は、加振体1に搬送部品8を含む搬送体
5の荷重が付加されないため、前記荷重の変動にかかわ
らず加振体1は安定的に撓み運動をし得るという効果が
あり、これを受けて安定した搬送速度が得られる。ま
た、加振体1への恒常的荷重が付加されないことから加
振体1の損壊を防止でき、耐久性を大幅に向上させると
いう効果がある。
【0006】しかし、前記従来の圧電駆動型搬送装置に
は、以下に示す欠点及び問題点がある。その一つは、基
台6は加振体1で発生する撓み運動に基づく振動を吸収
させなければならないことの必要上、その重量は搬送体
重量の数倍にせざるを得ず、そのため圧電駆動型搬送装
置全体の重量がきわめて大きくなり、当該装置の運搬及
び据え付けに少なからぬ支障をもたらすという問題点が
ある。また、基台6を据え付ける床面の条件変化により
基台振動の床面からの反作用が搬送体支持体7を通して
搬送体5に付加され、搬送体5の振動が安定しないとい
う問題点もあり看過することができない。
【0007】さらに、もう一つの問題点は圧電駆動型搬
送装置から発する騒音・振動が大きいことであり、その
原因は当該装置の構成に起因するものである。本発明
は、前記した従来の圧電駆動型搬送装置がかかえる欠点
及び問題点の解決を図った新規な圧電駆動型搬送装置を
提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は 加振体1を圧
電素子2と弾性板3の二構成要素でならしめ、前記弾性
板3の表裏面に圧電素子2を貼着する構成と、加振体1
の一構成要素である弾性板3の一端を搬送体5の下面ま
たは裏面に直接または連結部材を介して固定する構成
と、前記弾性板3の他端に質量体4を固定する構成と、
加振体1の長手方向の中間部に屈曲振動が零となる支点
9を付設し、当該支点9を加振体支持体10によって支
持する構成と、前記加振体支持体10を基台6に立設し
て固定する構成とからなる圧電駆動型搬送装置におい
て、前記加振体1は搬送体5に固定された一端と質量体
4を固定する他端との間で折り重なるように長手方向に
折り返して一本の連続した折り返し部分を有し、それら
折返し部分は互いに平行に伸長するように配設してな
圧電駆動型搬送装置である。
【0009】固体変位材料の一つであり、電気エネルギ
ーを直接振動エネルギーに変換することのできる圧電素
子2として、本発明ではチタン酸ジルコン酸鉛Pb(T
ixZr1−x)Oを主成分とする圧電磁器組成物を
加圧成形し、焼成して焼結体を形成する。その後、当該
焼結体は所定の形状及び寸法になるように切断し、次い
で、前記焼結体に圧電性を付与させるために厚さ方向又
は長手方向に直流電圧を印加する分極処理が施されて圧
電素子が形成される。
【0010】圧電素子2貼着の支持体となる弾性板3
は、不銹鋼、ばね鋼などの高弾性及び導電性を具有する
板材でなり、所定の形状及び寸法に成形加工される。
【0011】前記所定の形状及び寸法に形成された圧電
素子2及び弾性板3は、エポキシ樹脂など適宜の接着剤
を用いて弾性板3の表裏に圧電素子2を貼着し、圧電素
子2の表面に形成された電極に給電線(図示せず)を接
続して本発明のバイモルフ構造でなる加振体1が形成さ
れる。ここで、弾性板3の表裏面への圧電素子2の貼着
は、加振体1を支持する加振体1に付設された支点9を
中心として長手方向の一方側又は両方側の表裏面のいず
れであってもよい。
【0012】本発明において、基台6は搬送体5および
加振体1を支持するためのものであることにおいては、
従来の圧電駆動型搬送装置に用いられる基台と異なると
ころはない。しかし、その支持形態は著しく相違する。
即ち、従来の圧電駆動型搬送装置においては、加振体の
一構成要素である弾性板3の一端を搬送体5に傾斜させ
て直接固定することによって加振体を支持する形態であ
ったのに対し、本発明での支持形態は、加振体1の長手
方向の中間部の両側面に支点9を付設し、当該支点9を
加振体支持体10によって支持し、もって搬送体5およ
び加振体1を支持するものであり、加振体1が直接基台
6に固定されるものではない。前記加振体支持体10は
基台6上に立設して固定される。よつて加振体1は加振
体支持体10を介して基台6に支持されることにより、
搬送体5を介して基台に加振体を支持固定する従来の圧
電駆動型搬送装置とはその構成において大きく相違す
る。
【0013】本発明では、加振体1の一構成要素である
弾性板3の一端は直接又は連結部材を介して搬送体5に
固定される。ここで連結部材は加振体から生じる屈曲振
動を撓み運動に変換させる部材であり、搬送体5の振動
振幅を増大させる必要があるときは、連結部材を加振体
1の一構成要素である弾性板3の一端と搬送体5との間
に介在させて加振体1の屈曲振動を搬送体5に伝達させ
るのである。逆に、搬送体5の振動振幅を特に増大させ
る必要のないとき 加振体1の一構成要素である弾性板
3の一端を搬送体5に直接固定することで足る。
【0014】加振体1の一構成要素である弾性板3の他
端には質量体4が個別に独立して固定される。当該質量
体4は加振体1の一構成要素である弾性板3の端部に搬
送体5と質量体4を固定して加振体1を屈曲振動させた
とき、搬送体5と質量体4との重量上の平衡によって加
振体1の長手方向で屈曲振動が零となる点、即ち節を生
じさせるために固定されるものである。しかるに、この
点を加振体1の側面に支点9として付設し、当該支点9
を加振体支持体10によって支持すれば基台6には加振
体1の屈曲振動は伝達されない。
【0015】
【作用】加振体1の一構成要素である圧電素子2に交流
電圧を印加するとバイモルフ構造でなる加振体1は圧電
素子2の伸縮に伴って屈曲振動を生じる。即ち、交流電
圧の印加によって、圧電素子2は正の半サイクルで伸長
し、負の半サイクルで収縮する運動を行うことから弾性
板3への圧電素子2の貼着を一面で伸長し、他面で収縮
する構成とすれば加振体1からは印加する交流電圧の周
波数に応じた周期の屈曲振動が生じることになる。この
屈曲振動は印加する交流電圧の極性によって正反転する
ことによって生じるものである。ここで、加振体1を傾
斜させて配設させておけば前記加振体1の屈曲振動を受
けて搬送体5に斜め上方への振動をもたらし、搬送体5
上に部品8が載置されていれば当該部品8(以下搬送部
品という)に斜め上方への押圧力が付加され、搬送部品
8を瞬間的に空中に浮上させ、その瞬間に微小変位した
搬送体5をもとの位置に復帰させて搬送部品8の搬送を
もたらすのである。また、本発明は、質量体を個別に独
立して固定する構成を特徴にし、そこで、質量体を独立
して固定させることができる。屈曲振動が零となる支点
を付設して、その支点で加振体支持体によって支持する
構成を特徴にし、物理的に加振体支持体によって支持す
る構成とし得ることを特徴にし、また、個別の加振体支
持体を基台に立設して固定する構成からなるものである
から、その基台が最下方に位置して安定的に位置させ得
る。
【0016】前記搬送体5の斜め上方への振動は横方向
と上下方向の双方向に変位する振動の合成ベクトルとし
て搬送体5上に載置される搬送部品8に振動加速度によ
って生じる慣性力と摩擦力との複合作用によつて相対す
べりと跳躍現象をもたらす。ここで搬送体5の上下方向
にも振動を必要とするのは搬送体5と搬送部品8との接
触面の摩擦力に非対称性をもたせるためである。かかる
上下方向の振動により搬送部品8に作用する上下方向の
力(以下、法線力という)は時間的に変化し、搬送部品
8は見かけ上重くなったり軽くなったりする。ところ
で、前記摩擦力は搬送体5面の法線力に摩擦係数を乗じ
たものであるから、搬送体5の振動方向や位相を適宜に
選定すれば振動の往路と復路とで相異なる大きさの摩擦
が得られ、その結果として搬送部品8は一方向のみに搬
送される。
【0017】前記したように本発明では加振体1の支持
を加振体1の長手方向における屈曲振動が零となる点9
で行うため、加振体1から生じる屈曲振動は基台6には
伝達されない。そのため、加振体1は基台6からの拘束
を受けずに搬送体5と質量体4との平衡下で自由に屈曲
振動を行うことができる。
【0018】
【実施例1】第1の実施例は、前記加振体1の長手方向
における屈曲振動が零となる点を支点として当該支点9
を個別の加振体支持体10によって支持する構成と、前
記加振体支持体10を基台6に立設して固定する構成
と、加振体1の一端に、他 の加振体1の質量体4とは
個別の独立した質量体4を固定する構成でなる圧電駆動
型搬送装置において、加振体1の他端を搬送体に直接固
定する構成でなる圧電駆動型搬送装置であり、 図2に
示すように、 前記加振体1は搬送体5に固定された一
端と質量体4を固定する他端との間で折り重なるように
長手方向に折り返して一本の連続した折り返し部分を有
し、それら折返し部分は互いに平行に伸長するように配
設してなる圧電駆動型搬送装置である。
【0019】
【実施例2】第2の実施例は、前記第1の実施例の圧電
駆動型搬送装置に代えて加振体1を構成する弾性板3の
一端と搬送体5との間に連結部材を介在させてなる構成
とする圧電駆動型搬送装置である。
【0020】
【実施例3】第3の実施例は、前記第1の実施例または
前記第2の実施例の圧電駆動型搬送装置において、弾性
板3への圧電素子2の貼着を加振体1に付設した支点9
を中心として長手方向の両方側の表裏面に行う構成とす
ることを特徴とした圧電駆動型搬送装置である。
【0021】
【実施例4】第4の実施例は、前記第1の実施例または
前記第2の実施例の圧電駆動型搬送装置において、弾性
板3への圧電素子2の貼着を加振体1に付設した支点9
を中心として長手方向の一方側の表裏面に行う構成とす
ることを特徴とした圧電駆動型搬送装置である。
【0022】
【実施例5】第5の実施例は、前記第1の実施例または
前記第2の実施例の圧電駆動型搬送装置において、加振
体支持体をアルミニウム合金又はニツケル合金でなる吸
振材を用いる構成とする圧電駆動型搬送装置である。
【0023】
【実施例6】第6の実施例は前記第1の実施例または前
記第2の実施例の圧電駆動型搬送装置において、加振体
を真っ直ぐに直線的構成とする圧電駆動型搬送装置であ
る。
【0024】
【実施例7】第7の実施例は、前記第1の実施例または
前記第2の実施例の圧電駆動型搬送装置において、加振
体1を構成する弾性板3の一端への質量体4の固定を加
振体1ごとに個別に行う構成とする圧電駆動型搬送装置
である。
【0025】
【効果】本発明の第1の効果は、基台の重量を搬送体の
重量の数倍にする必要が全くなくなつたことから圧電駆
動型搬送装置の重量を著しく軽量化し得たことである。
具体的には従来比において1/2前後まで軽量化し得た
ことである。かかる圧電駆動型搬送装置の軽量化は、当
該装置の運搬及び据え付けを容易なものとし、また、使
用資材の節減に寄与する。本発明の圧電駆動型搬送装置
では、 加振体1は搬送体5に固定された一
端と質量体4を固定する他端との間で折り重なるように
長手方向に折り返 して一本の連続した折り返し部分を有
し、それら折返し部分は互いに平行に伸長するように配
設してなる圧電駆動型搬送装置であるから搬送体5と基
台6との間隔を狭小化させ得るものである。
【0026】本発明の第2の効果は、屈曲振動が零とな
る支点9を加振体支持体10によって支持するので基台
への振動伝達がほとんどされないため基台自体の振動が
なくなり、この効果を受けて、基台設置床面からの反作
用がほとんどなくなり搬送体の振動をきわめて安定的に
維持し得たことであり、騒音もこれに伴って低減し得た
ことである。
【0027】本発明の第3の効果は、直線搬送をさせる
リニアフィーダはもとより所謂ボウルフィーダにも適用
できることである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る圧電駆動型搬送装置の正面図であ
る。
【図2】本発明に係る別の構成でなる圧電駆動型搬送装
置の正面図である。
【図3】従来の圧電駆動型搬送装置の正面図である。
【符号の簡単な説明】
1 加振体 2 圧電素子 3 弾性板 4 質量体 5 搬送体 6 基台 7 搬送体支持体 8 搬送部品 9 支点 10 加振体支持
フロントページの続き (72)発明者 岡原 秀銘 東京都秋川市引田13番地 リオン電子株 式会社内 (72)発明者 富岡 清 東京都秋川市引田13番地 リオン電子株 式会社内 (56)参考文献 特開 平3−51210(JP,A) 特開 平7−309420(JP,A) 特公 平3−55363(JP,B2) 特公 昭47−48950(JP,B1) 実公 平5−20473(JP,Y2) 実公 平5−20729(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B65G 27/00 - 27/34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加振体1を圧電素子2と弾性板3の二構成
    要素でならしめ、前記弾性板3の表裏面に圧電素子2を
    貼着する構成と、加振体1の一構成要素である弾性板3
    の一端を搬送体5の下面または裏面に直接または連結部
    材を介して固定する構成と、前記弾性板3の他端に質量
    体4を固定する構成と、加振体1の長手方向の中間部に
    屈曲振動が零となる支点9を付設し、当該支点9を加振
    体支持体10によって支持する構成と、前記加振体支持
    体10を基台6に立設して固定する構成とからなる圧電
    駆動型搬送装置において、前記加振体1は搬送体5に固
    定された一端と質量体4を固定する他端との間で折り重
    なるように長手方向に折り返して一本の連続した折り返
    し部分を有し、それら折返し部分は互いに平行に伸長す
    るように配設してなる圧電駆動型搬送装置。
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