JP4303258B2 - 振動式搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は振動式搬送装置に係り、特に、小さな電子部品を大量に搬送する場合に好適な振動式搬送装置の構造に関する。

一般に、電子部品等の小さな部品を搬送するために、工場内において種々の振動式搬送装置が使用されている。この種の振動式搬送装置においては、近年、高い供給速度と供給精度が要求され、高速化及び高性能化が急務とされている。また、上記のような電子部品の供給場所には、高い精度を必要とする実装装置その他の処理装置が併設されているため、振動式搬送装置の振動により、処理装置の動作に影響が出るという問題点が指摘されている。このため、従来から、振動式搬送装置で発生した振動がなるべく外部に伝わらないようにするための種々の提案がなされている。

上記の提案としては、基台にゴムやばねを介在させて振動を吸収するものが一般的であるが、振動式搬送装置から外部へ漏出する振動エネルギーそのものを抑制するための構造を備えたものもある。例えば、基台と搬送体とを一対の弾性支持ばねによって弾性支持するとともに、加振体である圧電素子の一端を搬送体に接続し、他端を慣性体（錘）に接続することによって、慣性体の反作用によって搬送体を振動させるようにした装置が提案されている（例えば、以下の特許文献１及び２参照）。

また、基台上に二つの加振部分を備えたＹ字型の加振体を接続し、Ｙ字の一方の加振部分に弾性支持ばねを介して搬送体を接続し、他方の加振部分に慣性体（錘）を接続し、上記二つの加振部分を逆相で駆動するように構成された装置も提案されている（例えば、以下の特許文献３参照）。

さらに、基台により加振体をその中間部に支点を有する態様で支持し、加振体の支点の一側に搬送体を接続し、加振体の支点の他側に慣性体（錘）を接続してなる装置が提案されている（例えば、以下の特許文献４参照）。

また、搬送体と加振体の一側を弾性支持体で接続するとともに、加振体の他側を慣性体（錘）に接続し、この慣性体と基台との間にさらに弾性支持体を介在させた装置も知られている（以下の特許文献５、６、７、８及び９参照）。

上記の各振動式搬送装置においては、加振体に接続された慣性体（錘）を設けることにより、装置の搬送体と慣性体とが逆相で振動するため、基台へ伝達される振動エネルギーを抑制することができるという利点を備えている。
特開２００２−３０２２３２号公報 特開平１０−２０３６２４号公報 特開平６−３４５２３８号公報 特開平８−１０８９１７号公報 特開平９−１４２６３０号公報 特開平３−５１２１０号公報 特開平４−１５３１１９号公報 実開平２−１２４９１９号公報 実開平２−１２４９２０号公報

しかしながら、前述の各装置（上記特許文献１、２及び４）では、搬送体が加振体を介して慣性体（錘）に接続されているとともに、これとは別に、弾性支持体を介して基台に接続されているため、搬送体の搬送特性が同一であれば、弾性支持した搬送体を直接振動させるコンベンショナルな装置と全く同様であって、搬送体から基台への振動エネルギーの流れを充分に抑制できないという問題点がある。

また、前述の装置（上記特許文献３及び４）では、設置面への振動エネルギーの流出を低減することはできるが、加振体や支持構造として特殊な構造及び形状を有するものを用いる必要があるため、製造コストが増大するとともに、振動特性等を搬送物に対して調整するなど、状況や環境に応じて柔軟に対応することが難しいといった問題点がある。

さらに、前述の各装置（上記特許文献５、６、７、８及び９）では、加振体に接続された慣性体（錘）が基台上に弾性支持体を介して支持されているため、従来のゴムやばねを介して基台を設置面上に配置する場合と基本的に同じ状況になり、振動エネルギーの流出状況は慣性体と基台との間の弾性支持体の弾性特性によって主に決定されるので、設置面に伝達される振動エネルギーを充分に低減することができないという問題点がある。

そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、搬送特性の調整が容易で、また、特殊な形状や構造を有する加振体が不要であり、さらに、外部への振動エネルギーの流出を抑制することの可能な振動式搬送装置を提供することにある。

斯かる実情に鑑み、本発明の振動式搬送装置は、基台と、前記基台の上方に配置された搬送体と、一方の端部が前記搬送体に連結された第１の弾性支持体と、一側部分が前記第１の弾性支持体の他方の端部に連結され、前記一側部分と他側部分との間に撓み振動を生じ、該撓み振動が前記第１の弾性支持体を介して伝達されることで前記搬送体を振動させる加振体と、前記加振体の前記他側部分に接続された振動の自由端を構成する慣性体と、前記基台と前記加振体の一側部分及び前記第１の弾性支持体の他方の端部との間に連結された第２の弾性支持体と、を具備し、前記の態様で相互に連結された前記加振体、前記第１の弾性支持体及び前記第２の弾性支持体の組が前記慣性体に対して前記搬送体の搬送方向の前後にそれぞれ別々に設けられ、前記搬送方向の前後の前記加振体の他側部分が共に共通の前記慣性体に接続され、前記搬送方向の前後にそれぞれ設けられた前記第１の弾性支持体により前記搬送体が前記搬送方向の前後でそれぞれ弾性支持されることを特徴とする。

この発明によれば、加振体が直接かつ無制限に搬送体を振動させるのではなく、第１の弾性支持体と第２の弾性支持体との接続部位と、慣性体との間に振動を発生させるので、従来の振動式搬送装置に比べて搬送体の振動態様が搬送方向に正確に沿った方向となり、搬送体の上下方向のあばれも低減されて搬送効率が向上することが確認された。また、搬送体と基台との間に、背後に慣性体に接続されてなる加振体が接続されていることから、搬送体からの反動が基台に伝達されにくくなることにより、外部へ流出する振動エネルギーが低減される。

例えば、発明者らが試作した実験機では、加振体は、第１の弾性支持体及び第２の弾性支持体の連結点と、慣性体との間に振動を発生させ、上記連結点と慣性体とを相互に逆相で振動させる。上記連結点の振動は、第１の弾性支持体を介して搬送体に伝達され、所定の搬送態様を実現する。このとき、搬送体は慣性体と逆相で振動する。基台は、第２の弾性支持体を介して加振体及び第１の弾性支持体に連結されているので、相互に逆相で振動する、加振体に連結された慣性体と第１の支持体に連結された搬送体との影響を共に受けることとなり、その結果、基台の受ける振動エネルギーが減殺されて、外部へ流出する振動エネルギーは低減される。

また、上記発明では、加振体、慣性体、第１の弾性支持体及び第２の弾性支持体として特殊で複雑な形状や構造を備えたものを必要としないため、製造コストを低減できる。また、加振体は第１の弾性支持体及び第２の弾性支持体をそれぞれ介して搬送体及び基台に接続されているため、これらの弾性支持体の弾性特性を調整することによって搬送体の搬送特性や基台を介した外部への振動エネルギーの流出特性を容易に調整することができる。

本発明においては、前記加振体、前記第１の弾性支持手段及び前記第２の弾性支持体が前記搬送体の搬送方向の前後に離間した２箇所にそれぞれ設けられ、前後の前記加振体は共通の前記慣性体に共に接続され、搬送方向に離間した２箇所において搬送体がそれぞれ弾性支持されるとともに、当該２箇所がそれぞれの加振体に接続されることで、搬送性能を高めることができる。また、上記２箇所に対応する二つの加振体が共通の慣性体に接続されることで、単一の振動系（共振系）を構成できるために振動特性を安定化させることができ、しかも、振動系の剛性を高めることができるとともに各部の耐久性を向上させることができ、さらに、装置全体のコンパクト化を図ることができる。

本発明において、前記第１の弾性支持体と前記第２の弾性支持体は共通の直線に沿って配置された板状の弾性体であることが好ましい。これによれば、板状の弾性体からなる第１の弾性支持体と第２の弾性支持体とが一つの直線に沿って配置されていることにより、搬送に必要な方向の振動以外の不要な振動成分を低減することができるとともに、搬送体が上記直線に沿った一つの板状の弾性体で支持されている場合と近似した振動特性を奏することとなるため、搬送体の搬送特性の設定及び調整が容易になる。

本発明において、前記加振体は、前記一側部分よりも前記他側部分が上方に配置される姿勢とされていることが好ましい。加振体の一側部分よりも他側部分が上方に配置されることにより、慣性体を搬送体に近い位置に配置できるため、搬送に必要な振動成分以外の不要な振動モードの生成を抑制することができるとともに、当該不要な振動モードによって基台側へ流出する振動エネルギーの増加を抑制できる。また、慣性体を搬送体に近い位置に配置して不要な振動モードの生成を抑制できることから、設計上、慣性体の質量及び体積を増大させることが可能になるという利点もある。

本発明において、前記慣性体が前記加振体と重なる高さ範囲に配置されていることが好ましい。これによれば、慣性体が加振体と重なる高さ範囲に配置されることにより、慣性体と加振体を上下方向にコンパクトに構成することができるため、所定の性能を確保しつつ、装置の高さを低減することが可能になる。

本発明において、前記慣性体に接続された第３の弾性支持体と、該第３の弾性支持体に接続された第２の搬送体とを有することが好ましい。これによれば、慣性体の振動は第３の弾性支持体を介して第２の搬送体に伝達されるため、第２の搬送体によっても搬送物を搬送することが可能になる。

本発明において、前記第２の搬送体は、前記搬送体に並設され、前記搬送体から排除された搬送物を受け、前記搬送体の搬送方向と逆方向に搬送するように構成されていることが好ましい。これによれば、第２の搬送体が搬送体に並設され、搬送体から排除された搬送物を受けて逆方向に搬送するように構成されているので、搬送体によって搬送される搬送物のうちの不適な搬送物（例えば、不良姿勢で搬送されている搬送物、或いは、その物自体が不良品であるもの等）を回収することが可能になる。特に、第２の搬送体で回収された搬送物を再び搬送体に戻す循環経路を構成することによって、搬送物の効率的な搬送が可能になる。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。図１は本実施形態の概略側面図、図２（Ａ）は本実施形態の概略正面図、図２（Ｂ）は本実施形態の搬送材を省略して示す概略平面図である。

本実施形態の振動式搬送装置１０は、基台１と、この基台１の上方に配置された搬送体２と、搬送体２を振動させるための加振体３と、加振体３の一側部分（下端）に接続された連結部材４と、搬送体２と連結部材４との間に連結された第１の弾性支持体５と、加振体３の他側部分（上端）に接続され、自由端として構成された慣性体６と、連結部材４と基台１との間に連結された第２の弾性支持体７とを有している。

基台１は、設置面上に配置される支持板１Ａと、この支持板１Ａ上に固定され、上記第２の弾性支持体７がボルト等を介して固定された取付板１Ｂとを備えている。

搬送体２は、上記第１の弾性支持体５がボルト等を介して固定された取付材２Ａと、この取付材２Ａ上に固定された搬送材２Ｂとを有し、搬送材２Ｂには図示しない溝状のトラックが形成されている。このトラックは図１の左右方向に伸び、図示しない部品を保持しつつ、後述する加振体３から伝達される振動Ｓ３により、部品を矢印Ｆの示す方向（以下、単に「搬送方向Ｆ」という。）へ搬送可能となるように構成されている。

加振体３は例えば圧電素子で構成される。この圧電素子は、具体的には、弾性板の表裏両面にそれぞれ圧電体層を形成し、これらの圧電体層に所定の電圧を印加することによって屈曲するように構成したバイモルフ型圧電素子である。もちろん、弾性板の片面にのみ圧電体層を形成したユニモルフ型圧電素子であっても構わない。これらの圧電素子は、外部から所定周波数の交流電力を供給することによって当該周波数で撓み振動する。

本実施形態では、搬送方向Ｆに離間した前後２箇所において、上記搬送体３、連結部材４、第１の弾性支持体５、及び、第２の弾性支持体７の組がそれぞれ設けられている。すなわち、搬送体２が前後２箇所で第１の弾性支持体５及び第２の弾性支持体７により弾性支持されている。

また、前方に配置された加振体３は前方の第１の弾性支持体５の後方に配置され、さらに後方に配置された慣性体６に接続され、後方に配置された加振体３は後方の第１の弾性支持体５の前方に配置され、さらに前方に配置された慣性体６に接続されている。すなわち、慣性体６は２組の加振体３の前後方向の中間に配置され、２組の加振体３は共通の慣性体６に共に接続されている。

慣性体６は、加振体３に接続された慣性板６Ａと、この慣性板６Ａに固定された慣性ブロック６Ｂとを有し、上部に配置された慣性板６Ａの下方に慣性ブロック６Ｂが吊り下げ固定された構造となっている。慣性板６Ａは搬送体２の直下に隣接して配置され、慣性ブロック６Ｂは加振体３と同じ高さ範囲に重なるように、慣性板６Ａから下方に突出するように設けられている。

第１の弾性支持体５及び第２の弾性支持体７は共に板状の弾性体、例えば板ばねである。第１の弾性支持体５と第２の弾性支持体７は側方から見て共通の直線に沿って配置されている。これによって、両弾性支持体は基台１と搬送体２の間にて単一の板状の弾性体で構成される場合と近似した支持特性を有するものとされる。すなわち、第１の弾性支持体５と第２の弾性支持体７とが前後方向にずれた位置に設けられていると、加振体３の姿勢と直交する本来の振動方向Ｓ１とは異なる方向の不要な振動モード（例えば、上下方向に揺動する振動モード）が生成され、搬送体２の搬送特性に悪影響を与える虞があるのに対して、上記のように両弾性支持体５，７が共通の直線に沿って配置されることで、不要な振動モードの生成を抑制することができる。

また、上記の共通の直線は、加振体３の延長方向と平行になるように構成されている。これによって、加振体３の延長方向（板面に沿った方向）と直交する方向の撓み振動を効率的に第１弾性支持体５に伝達することができ、効率的に搬送体２を振動させることができる。本実施形態では、搬送体２に対して図示矢印で示すように水平方向に対してやや上下方向に傾斜した方向の振動Ｓ３を与えることによって、搬送体２上の図示しない部品を搬送方向Ｆに沿って搬送できるように構成されている。したがって、このような振動を効率的に伝達するために、加振体３を垂直方向に対して前後方向にやや傾斜した方向に延在する姿勢とし、しかも、第１の弾性支持体５及び第２の弾性支持体７をこれと平行な方向に延在する姿勢としている。

さらに、加振体３の下端が連結部材４に連結され、加振体３の上端が慣性体６に連結されていることにより、慣性体６を容易に搬送体２に近づけることができるため、相互に逆相で振動する搬送体２と慣性体６とによって生ずるモーメントを低減することができ、不要な振動モードを抑制できる。また、慣性体６（特に慣性ブロック６Ｂ）は加振体３の高さ範囲に重なるように配置されているので、慣性体６の質量及び体積を大きくしても、装置１０を高さ方向にコンパクトに構成することができる。

以上のように構成された装置１０は、加振体３に交流電力が与えられて撓み振動が発生すると、加振体３の両側で、連結部材４と慣性体６が加振体３の撓み方向に振動する。連結部材４の振動Ｓ１は基台１を支点として第１の弾性支持体５及び第２の弾性支持体７によって増幅され、搬送体２に振動Ｓ３を生成させる。また、自由端である慣性体６には、連結部材４と逆相の振動位相を有する振動Ｓ２が生成される。

本実施形態では、従来の振動式搬送装置とは異なり、加振体３の一端が第１の弾性支持体５と第２の弾性支持体７に共に接続されているとともに、加振体３の他端が慣性体６に接続されていることにより、加振体３の一端が直接かつ無制限に搬送体２を振動させる構造とはなっていないことで、搬送体２の振動Ｓ３が搬送方向Ｆに沿って正確に発生し、上下方向のあばれも低減されることが確認された。すなわち、高速ビデオ等で撮影すると、従来の搬送装置では、部品の搬送姿勢が左右に乱れたり、上下に暴れたり、或いは、部品が時折逆方向に移動したりするなどといったことが発生していたが、本実施形態では部品が規則的に搬送方向に向けて正確に送られるようになっていた。そして、これによって振動エネルギーが部品に対して効率的に伝達され、部品の搬送方向Ｆも揃いやすくなるとともに、搬送速度が向上することが認められた。

また、基台２が第２の弾性支持体７を介して連結部材４に接続され、この連結部材４には、第１の弾性支持体５を介して搬送体２が接続されるとともに、加振体３を介して慣性体６が接続されているので、相互に逆相で振動する振動要素が共に接続されていることとなるため、結果的に、基台２へ伝達される振動エネルギーを低減することができ、したがって、隣接装置に対する振動による悪影響を低減するとともに騒音を抑制できる。

また、本実施形態では、加振体３、第１の弾性支持体５及び第２の弾性支持体７として特殊で複雑な形状や構造を有するものを用いる必要がないので、製造コストを低減することができる。図示例の場合、加振体３、第１の弾性支持体５及び第２の弾性支持体７はいずれも板状体で構成されている。

図３は上記と異なる振動式搬送装置１０′の搬送材を省略して示す側面図、図４は振動式搬送装置１０′の正面図である。この装置１０′は、上記の実施形態の各構成要素と共通の構造部分を有するので、共通の構造部分の各構成要素については同一符号を付し、それらの同じ内容の説明は省略する。

この装置１０′では、慣性体６に梁状の支持体８が固定され、この支持体８に第３の弾性支持体９が接続されている。この第３の弾性支持体９は支持体８と第２の搬送体１１との間に連結されている。第２の搬送体１１は、第３の弾性支持体９に接続された取付材１１Ａと、この取付材１１Ａ上に固定された搬送材１１Ｂを有する。第３の弾性支持体９は、上記第１の弾性支持体５とは逆方向に傾斜した姿勢で取り付けられている。本実施形態では二つの第３の弾性支持体９が設けられ、これらの二つの弾性支持体９の下端は支持体８の前後に位置する二つの部位にそれぞれ接続され、二つの弾性支持体９の上端は上記第２の搬送体１１の前後の部位にそれぞれ接続されている。二つの第３の弾性支持体９の傾斜各は図示のように前後がほぼ同じ角度となるように（すなわち前後の弾性支持体が平行になるように）設定してもよいが、例えば、前後で異なる角度となるように設定しても構わない。

第２の搬送体１１は、上記搬送体２と並列して配置され、搬送体２の側方に搬送体２の搬送方向Ｆと平行に配置されている。そして、第２の搬送体１１上の図示しないトラックは、搬送体２上の図示しないトラックよりもやや下方に配置されている。ここで、第２の搬送体１１上のトラックは搬送体２上のトラックと平行であってもよく、また、非平行であってもよい。さらに、各トラックは水平であってもよく、搬送方向に向けて登り勾配でも下り勾配でもよい。第２の搬送体１１は、慣性体６の振動Ｓ２′に基づいて第３の弾性支持体９を介して振動し、第３の弾性支持体９の傾斜によって振動Ｓ３とは逆に傾斜した方向の振動Ｓ４によって図示しない部品が上記搬送方向Ｆとは逆向きの搬送方向Ｂに搬送されるように構成されている。

なお、本実施形態では、加振体３が連結部材４と慣性体６との間にほぼ垂直な姿勢で取り付けられている。これは、加振体３による慣性体６の振動Ｓ２′の方向をほぼ水平にすることにより、第３の弾性支持体９を介して振動する第２の搬送体１１の振動Ｓ４の方向をやや傾斜させるとき、慣性体６の振動Ｓ２′と第２の搬送体１１の振動Ｓ４との間の角度差と、連結部材４の振動Ｓ１′と搬送体２の振動Ｓ３との間の角度差とのアンバランスを低減するためである。本実施形態では、第１の弾性支持体５と第３の弾性支持体９は垂直方向（加振体３の延長方向）に対してほぼ対称な傾斜角度を備えている。

尚、本発明の振動式搬送装置は、上述の図示例にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態は部品を直線状に搬送するリニアフィーダとして構成した場合を示すが、部品を螺旋状に搬送するボウルフィーダにおいても、振動方位を前後方向から螺旋状のトラックの軸線を中心とする回転方向に変えることによって容易に適用することができる。また、第１の弾性支持体と第２の弾性支持体とを一体の弾性部材で構成し、この弾性部材の適宜の部位に連結部材や加振体を接続するように構成してもよい。

実施形態の振動式搬送装置の側面図。 実施形態の振動式搬送装置の正面図（Ａ）及び平面図（Ｂ）。 異なる実施形態の側面図。 異なる実施形態の正面図。

１０…振動式搬送装置、１…基台、２…搬送体、３…加振体、４…連結部材、５…第１の弾性支持体、６…慣性体、７…第２の弾性支持体、８…支持体、９…第３の弾性支持体、１１…第２の搬送体

Claims (6)

1. 基台と、
   前記基台の上方に配置された搬送体と、
   一方の端部が前記搬送体に連結された板状の第１の弾性支持体と、
   一側部分が前記第１の弾性支持体の他方の端部に連結され、前記一側部分と他側部分との間に撓み振動を生じ、該撓み振動が前記第１の弾性支持体を介して伝達されることで前記搬送体を振動させる板状の加振体と、
   前記加振体の前記他側部分に接続された振動の自由端を構成する慣性体と、
   前記基台と、前記加振体の一側部分及び前記第１の弾性支持体の他方の端部との間に連結された板状の第２の弾性支持体と、
   を具備し、
   前記の態様で相互に連結された前記加振体、前記第１の弾性支持体及び前記第２の弾性支持体の組が前記慣性体に対して前記搬送体の搬送方向の前後にそれぞれ別々に設けられ、前記搬送方向の前後の前記加振体の他側部分が共に共通の前記慣性体に接続され、
   前記搬送方向の前後にそれぞれ設けられた前記第１の弾性支持体により前記搬送体が前記搬送方向の前後でそれぞれ弾性支持されることを特徴とする振動式搬送装置。
2. 前記第１の弾性支持体と前記第２の弾性支持体は共通の直線に沿って配置された板状の弾性体であることを特徴とする請求項１に記載の振動式搬送装置。
3. 前記加振体は、前記一側部分が下方に、前記他側部分が上方に配置される姿勢とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動式搬送装置。
4. 前記慣性体が前記加振体と重なる高さ範囲に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の振動式搬送装置。
5. 前記慣性体に接続された第３の弾性支持体と、該第３の弾性支持体に接続された第２の搬送体とをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の振動式搬送装置。
6. 前記第２の搬送体は、前記搬送体に並設され、前記搬送体から排除された搬送物を受け、前記搬送体の搬送方向と逆方向に搬送するように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の振動式搬送装置。

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