JP3558584B2

JP3558584B2 - 振動フィーダ

Info

Publication number: JP3558584B2
Application number: JP2000187760A
Authority: JP
Inventors: 邦雄小泉
Original assignee: NIC Autotec Inc
Current assignee: NIC Autotec Inc
Priority date: 2000-06-22
Filing date: 2000-06-22
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2020-06-22
Also published as: JP2002002940A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、微小振動を利用して微細な部品や箔、膜状の素材等を搬送する振動フィーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロエレクトロニクス関連装置や精密機器の小型化に伴って、それらのデバイスや部品において、ミクロンやサブミクロン・オーダの微細化と構成素材の薄箔化が急速に進んでいる。また、生命科学分野や外科手術の微小化自動化に伴い、極めて軟弱であり取り扱いにくい生体関連材料部品を取り扱うことができる装置が要求されている。
【０００３】
そこで、マイクロエレクトロニクス及び精密機器部品の分野では、厚さ数十から数百ミクロンのフープ材がよく用いられ、このフープ材を２本のロールで挟んで、摩擦力でそのフープ材とともに微細な部品を供給するロールフィーダがあった。また、フープ材の縁にガイド孔を空け、そこにガイドピンを挿入し引掛て、ガイドピンを動かして部品等を供給するものもあった。
【０００４】
また、バイオ・医学分野では、生体関連素材のハンドリングに際して、マニピュレータが用いられ、給送することはない。これは、すべての作業が人手に依存しており、自動化されておらず、給送の必要性が少ないためである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロエレクトロニクス及び精密機器の微細部品製造システム、および生命科学分野の生体微小物や外科手術の自動化における器具・生体のハンドリングにおいて、薄膜状材料やゲル状軟粘性微小体を操作部に供給する場合、従来のロールフィーダ・グリップフィーダやマニピュレータのフィンガのように素材を挟んで引張るものの場合、その素材は伸びて破れ、破損してしまう。さらに、曲げ剛性がないので素材に腰がなく、押すこともできない。
【０００６】
これに対して、素材自身が動いて供給されるならば無理がかからないので破損することがない。それを解決するひとつの方法として、例えば特願平７−３０９４２０号公報に開示されているように、振動する給送面上をすべり及び跳躍で移動して給送させる振動フィーダがある。
【０００７】
しかしながら、この振動フィーダは、給送対象物が微小で給送装置自体も微小化せねばならぬ場合、板ばね取付け部を構成するばね押え板やビスなどの部品も微小化しなければならず、それらの部品の微小化が難しく、従来の振動フィーダは小型化が難しく、微小搬送物の給送には利用できないものであった。さらに、小型化した振動フィーダにおいては、板ばね固定の剛性保持には限界があること、板ばね取付け部の質量増大により、規定の固有振動数を得るためには、さらに板ばねの剛性を増さねばならず、このために所要振幅を得るに必要なパワーが増大すること、及び部品の加工・組立がコストアップにつながり、構造簡単化に反するという問題点があった。
【０００８】
この発明は、これら問題点を解決するために成されたもので、簡単な構造で、駆動も容易である微小な振動フィーダを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、１枚の板ばねの２ヶ所を折り曲げて、中央部を給送部、両端部を保持脚部とし、上記給送部または保持脚部に駆動装置を設け、上記給送部の両端の、折り曲げ角部の上記保持脚部に切込みを形成し、この切込み部分を上記給送部の給送方向に延出させ、上記保持脚部の剛性を下げた振動フィーダである。さらに、上記保持脚部の両面に圧電駆動装置の圧電セラミックス板を貼り付けた振動フィーダである。
【００１０】
また、上記給送部の断面形状を屈曲または湾曲状に形成して、給送方向の曲げ剛性を大きくしたものである。上記給送部に給送方向に沿って補強材を設けても良い。さらに、上記給送部に給送路を設けたものである。
さらに、上記保持脚部の板ばねの幅を長手方向に変化させたものでも良い。
【００１１】
これにより、従来の振動フィーダでは不可能であった装置の簡略化及び小型化を可能としたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を基にして説明する。図１，図２はこの発明の第一実施形態を示すもので、この実施形態の振動フィーダ１０は、１枚の板ばね１の両端から所定距離の２ヶ所を折り曲げて、その中央部を給送部１１、両端部を保持脚部２としたものである。給送部１１に対して保持脚部２は、一方の保持脚部２が９０°よりわずかに大きく折り曲げられ、他方の保持局部２は一方の保持脚部２と平行になるように折り曲げられている。保持脚部２の両端部は、ベース板４に差し込まれて固定されている。そして、保持脚部２の両面には、圧電駆動装置である圧電セラミックス板３が貼り付けられ、保持脚部２が揺動可能に設けられている。
【００１３】
この振動フィーダ１の動作原理は、図７に示すように、保持脚部２に設けられた圧電セラミックス板３に対して、図示しない駆動装置により所定周波数の信号が加えられると、その信号の周波数で揺動する。これにより、被搬送物は、給送部１１上で矢印で示すように振動しながら給送方向に送られる。
【００１４】
ここで、図１のような基本構成では、保持脚部２が振動すると、それと同じ断面の給送部１１では、撓んでしまって振動フィーダの機能が得られないように思われるが、以下の理由により従来の振動フィーダと同様に、給送部１１は保持脚部２の折り曲げ部の端の振動方向に全体が一体で振動するとみなせる。
【００１５】
まず第１に、面内曲げの最低次の固有振動は、給送部１１の曲げ剛性が低くても曲がらずに両側の保持脚部２のみが同方向に単純に曲るとみなせるモード形状になるので、このモードで共振するように、駆動電圧の周波数を合わせて、上部の給送部１１を長手方向斜めに直線振動させる。これにより、微小振動ならば、保持脚部２の折り曲げ部の端は、保持脚部２の長手方向に直角な方向に振動するとみなせるようになる。
【００１６】
第２に、給送部１１の両側の保持脚部２は給送部１１に対して所定の角度に折り曲げられ、折り曲げによる加工硬化によって折り曲げ部は、振動しても折り曲げ角が変化せず、剛節とみなせる状態になっている。従って、あたかも従来の振動フィーダのように、板ばねを剛体の給送部にばね押えで固定したのと同等の性能を有する。
【００１７】
以上の２点により、給送部１１は従来の振動フィーダと同様に、保持脚部２の折り曲げ部の端の振動方向に全体が一体で振動する。なお、振動方向は、保持脚部２の折り曲げ角だけで決めることができる。
【００１８】
なお、この実施形態の振動フィーダの給送部１１は、図３（ａ）に示すように、両側を襟壁１１ａの高さ分だけ幅を広く取って、折り曲げ代としてこれを折り曲げて立設し、トラック５とするとよい。トラック５は、図３（ｂ）に示すように、上方に広がった襟壁１１ｂにより形成しても良い。
【００１９】
また、給送部１１の断面形状は、図３（ｃ）に示す中折れ形状１２、図３（ｄ）に示す円弧状１３、図３（ｅ）に示す中高形状１４のように成形することで断面係数を大きくして給送部１１の曲げ鋼性を高め、給送部１１がたわむのを抑えることができる。
【００２０】
さらに、図４に示すように、給送部１１となる板ばね１の下面に、補強材１５を取付けて断面係数を大きくして給送部１１の曲げ鋼性を高め、給送部１１がたわむのを抑えても良い。そのほか、図５、図６に示すように、給送部１１となる板ばね部分１の上面に、給送路１６を取付けて断面係数を大きくして給送部１１の曲げ剛性を高め、給送部１１がたわむのを抑えることもできる。
【００２１】
またこの実施形態の振動フィーダは、図７に示すように、給送部１１となる板ばね１の両側の板ばね折り曲げ部１ａに切込み２ａを入れて、給送部１１の両端を延出させた突出し部１７を作ったものである。これにより、給送部１１の端が板ばね１の折り曲げ部１ａから外側に出ることとなり、前後段の図示しない給送路との円滑な接続を可能とする。さらに、給送部１１となる板ばね１の両端の板ばね折り曲げ部１ａに切込み２ａを入れることにより、切取られた保持客部２の曲げ剛性が低下し、曲りやすくなり、振動振幅を増大させることもできる。
【００２２】
また、図８に示すように、保持脚部２の折り曲げ部から長手方向端部の固定端に向かって幅を広くして、給送方向に直角な横方向の倒れの剛性を高めて、横振れを抑えることもできる。
【００２３】
なお、保持脚部２の両端を差込み固定するベース板４の溝４ａは、図９（ａ）に示すように、取り付け角だけ傾斜した板ばね面に合わせて傾斜させて設けるものと、図９（ｂ）に示すように、ベース板４の表面と直角に溝４ｂを形成して、保持脚部２を所定角度折り曲げるようにしても良く、加工の都合でどちらを採っても良い。
【００２４】
次にこの発明の第二実施形態について図１０を基にして説明する。ここで上記実施形態と同様の部材は同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の振動フィーダ２０は、電磁駆動装置である平板型電磁石２２を用いて給送部１１を振動させるものである。この実施形態では、吸引鉄片２６を板ばね１の給送部１１の補強材１５に取り付け、コイル２４をベース板４に取り付ける。そして、平板型電磁石１１に交流電圧を印加し、振動する吸引力を発生させて給送部１１を振動させる。
【００２５】
この実施形態によっても、上記と同様の効果を得ることができる。また、上記第一実施形態の変形例は、第二実施形態にも適用可能なものである。
【００２６】
【発明の効果】
この発明の振動フィーダは、板ばねを折り曲げただけの単純な構成でありながら、板ばねの両内曲げの最低次の固有振動は、給送部の曲げ剛性が低くても曲らずに両側の保持脚部のみが同方向に単純に曲がるとみなせるモード形状になることを利用して、このモードで共振させ、あたかも従来の振動フィーダのように給送部全体を一体で長手方向斜めに直線振動させることができる。即ち、保持脚部と給送部の一体化による、給送部の曲げ剛性低下とたわみ抑制という相反する条件を満たす面内曲げ固有振動モードを用いて、振動フィーダとしての駆動を可能にし、簡易な構造で小形の振動フィーダの形成を可能としたものである。
【００２７】
さらにこの発明の振動フィーダは、板ばねを折り曲げたことによる折り曲げ部の加工硬化により、折り曲げ角を固定した剛節とみなせる状態になるので、板ばねを剛体の給送部に固定した従来の振動フィーダと同等の性質に形成することができ、極めて小形の構成でありながら、振動フィーダとしての十分な機能を発揮することができる。さらに、構造を簡単化し装置を極小化することができる。
【００２８】
さらに、保持脚部の両面に圧電セラミックス板を貼り付けてバイモルフ型ピエゾアクチュエータ構成とすれば、保持脚部にアクチュエータが組込まれて機能を集約化でき、さらに装置を微小化することができる。
【００２９】
また、この発明の振動フィーダは、構造が簡単なため、設計時における系の固有振動数の高精度な予測が可能であり、制作時には固有振動数の調整が容易である。これらによって、給送対象物を破損せずに給送することができるという効果を生ずる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施形態の振動フィーダの概略正面図である。
【図２】この実施形態の振動フィーダの動作説明概略図である。
【図３】この発明の第一実施形態の振動フィーダの給送部の変形例を示す縦断面図である。
【図４】この発明の第一実施形態の振動フィーダの給送部の他の変形例を示す縦断面図である。
【図５】この発明の第一実施形態の振動フィーダの給送部の他の変形例を示す縦断面図である。
【図６】この発明の第一実施形態の振動フィーダの変形例を示す正面図である。
【図７】この発明の第一実施形態の振動フィーダの給送部の角部を示す部分拡大斜視図である。
【図８】この発明の第一実施形態の振動フィーダの変形例を示す斜視図である。
【図９】この発明の第一実施形態の振動フィーダの保持脚部の変形例を示す部分正面図である。
【図１０】この発明の第二実施形態の振動フィーダの概略正面図である。
【符号の説明】
１板ばね
２保持脚部
３圧電セラミックス板
４ベース板
５トラック
１０振動フィーダ
１１給送部

Claims

１枚の板ばねの２ヶ所を折り曲げて、中央部を給送部、両端部を保持脚部とし、上記給送部または保持脚部に駆動装置を設け、上記給送部の両端の、折り曲げ角部の上記保持脚部に切込みを形成し、この切込み部分を上記給送部の給送方向に延出させ、上記保持脚部の剛性を下げたことを特徴とする振動フィーダ。
上記保持脚部の両面に圧電駆動装置の圧電セラミックス板を貼り付けたことを特徴とする請求項１記載の振動フィーダ。
上記給送部の断面形状を屈曲または湾曲状に形成して、給送方向の曲げ剛性を大きくしたことを特徴とする請求項１または２記載の振動フィーダ。
上記給送部に、給送方向に沿って補強材を設けたことを特徴とする請求項１，２または３記載の振動フィーダ。
上記給送部に、給送路を取り付けたことを特徴とする請求項項１，２または３記載の振動フィーダ。
上記保持脚部の板ばねの幅を長手方向に変化させたことを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載の振動フィーダ。