JP5718606B2

JP5718606B2 - 振動式部品搬送装置

Info

Publication number: JP5718606B2
Application number: JP2010219078A
Authority: JP
Inventors: 石河　智海; 智海石河; 尾崎　孝美; 孝美尾崎
Original assignee: NTN Corp
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: JP2012071956A

Description

本発明は、加振機構の駆動により部品搬送部材を振動させて部品を搬送する振動式部品搬送装置に関する。

振動式部品搬送装置には、部品搬送部材に対して部品搬送に最適な振動を付与することを目的として、部品搬送部材の水平方向の振動と鉛直方向の振動をそれぞれ調整できる構成とした複合振動式のものがある（例えば、特許文献１参照。）。

上記のような複合振動式の部品搬送装置としては、例えば本発明の実施形態である図１および図２に示すように、部品搬送部材であるトラフ１が取り付けられる上部振動体２の周囲に矩形枠形状の中間振動体４を配して、中間振動体４と基台３とを鉛直方向に向けた第１の板ばね（水平振動用弾性部材）５で連結し、上部振動体２と中間振動体４とを水平方向に向けた第２の板ばね（鉛直振動用弾性部材）６で連結し、水平方向の振動を発生させる第１の加振機構７と鉛直方向の振動を発生させる第２の加振機構８を設けた構造のものが一般的である。

そして、前記各加振機構７、８はそれぞれ交流電磁石９、１１と可動鉄心１０、１２とで構成され、各加振機構７、８の電磁石９、１１に印加する電圧を別々に制御することにより、トラフ１の水平方向の振動と鉛直方向の振動をそれぞれ調整できるようになっている。

ところで、このような複合振動式部品搬送装置では、一般に、部品搬送速度を大きくしようとするときには、少ない電力で効率よく水平方向の振動の振幅を大きくするために、各加振機構をトラフの水平方向の固有振動数付近の周波数で駆動する。この際、水平方向と鉛直方向の振動振幅は、通常、水平方向の振動振幅が数百μｍ程度、鉛直方向の振動振幅が数十μｍ程度以下、すなわち鉛直方向の振動振幅が水平方向の振動振幅の１／１０程度以下になるように調整される。

ここで、図８に示すように、トラフを第１の加振機構で振動させたときのトラフの水平方向と鉛直方向の振動スペクトル波形において、トラフの水平方向の固有振動数Ｆ_ｈでの水平方向の振動振幅Ｖ_ｈと鉛直方向の振動振幅Ｖ_ｖとの差が１〜２ｄＢ程度しか離れていない場合、第１の加振機構をトラフの水平方向の固有振動数である周波数Ｆ_ｈ付近の周波数で駆動して水平方向の振動のみを発生させようとしても、トラフに比較的大きな振幅をもつ鉛直方向の振動を発生させてしまうおそれがある。この鉛直方向の振動振幅が数十μｍ以上あると、第２の加振機構で発生させる鉛直方向の振動と重なって、トラフの鉛直方向の振動の調整が困難となり、部品搬送に最適な振動をトラフに付与することができなくなる。

特開昭５５−８４７０７号公報

本発明の課題は、複合振動式の部品搬送装置において、水平方向の振動に起因する鉛直方向の振動の発生を抑えることである。

上記の課題を解決するため、本発明は、部品搬送路が形成された部品搬送部材と、前記部品搬送部材が取り付けられる上部振動体と、床上に設置される基台と、前記上部振動体と基台との間に設けられる中間振動体と、前記中間振動体と基台とを連結する第１の弾性部材と、前記上部振動体と中間振動体とを連結する第２の弾性部材とを備え、前記第１の弾性部材と第２の弾性部材のうちの一方を水平振動用弾性部材、他方を鉛直振動用弾性部材とし、前記水平振動用弾性部材と第１の加振機構とで部品搬送部材に水平方向の振動を付与し、前記鉛直振動用弾性部材と第２の加振機構とで部品搬送部材に鉛直方向の振動を付与するようにした振動式部品搬送装置において、前記第１の加振機構で部品搬送部材をその水平方向の固有振動数で振動させたときに、前記部品搬送部材に生じる水平方向の振動の振幅よりも鉛直方向の振動の振幅が６ｄＢ以上小さくなる構成とした。このように部品搬送部材の水平方向の固有振動数における水平方向の振動振幅と鉛直方向の振動振幅に大きな差が生じるようにすることにより、各加振機構を部品搬送部材の水平方向の固有振動数付近の周波数で駆動したときも、水平方向の振動に起因する鉛直方向の振動の振幅を小さくすることができる。

ここで、前記第１の加振機構で部品搬送部材を振動させ、その振動数を部品搬送部材の水平方向の固有振動数としたときに生じる水平方向の振動の振幅よりも、その振動数を部品搬送部材の鉛直方向の固有振動数としたときに生じる鉛直方向の振動の振幅が３ｄＢ以上小さくなるようにすることが望ましい。このようにすれば、水平方向と鉛直方向の振動振幅のピーク値に３ｄＢ以上の差をつけられるので、上記の６ｄＢ以上の振幅差を生じる構成を容易に形成することができる。

さらに、前記水平振動用弾性部材を、部品搬送方向と直交する同一水平線上の２箇所の固定位置で固定するようにすれば、水平振動用弾性部材の水平方向の変形が鉛直方向の変位につながらなくなり、水平方向の振動に起因する鉛直方向の振動の発生を抑えることができる。

一方、前記鉛直振動用弾性部材は、部品搬送方向と直交する同一水平線上の２箇所の固定位置で固定したり、部品搬送方向と平行な同一水平線上の２箇所の固定位置で固定したりすることができる。

前記各加振機構を電磁石と可動鉄心とで構成し、そのうちの一方の電磁石への印加電圧設定回路に、印加電圧の基準波形を発生させる基準波形発生手段と、前記基準波形に対して振幅を調整する波形振幅調整手段を設け、他方の電磁石への印加電圧設定回路には、前記基準波形に対して所定の位相差をもつ波形を発生させる位相差調整手段と、位相差調整手段で発生した波形に対して振幅を調整する波形振幅調整手段を設けて、各電磁石への印加電圧の波形、周期、位相差および振幅を自在に制御できるようにすれば、水平方向の振動と鉛直方向の振動を容易に所望の振動に近づけることができる。

また、前記各加振機構の電磁石への印加電圧設定回路に、それぞれの前記波形振幅調整手段で振幅を調整された波形をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号に変換するＰＷＭ信号発生手段を設けて、ＰＷＭ方式で各加振機構を駆動することができる。

本発明の振動式部品搬送装置は、上述したように、第１の加振機構で部品搬送部材をその水平方向の固有振動数で振動させたときに、部品搬送部材に生じる水平方向の振動の振幅よりも鉛直方向の振動の振幅が６ｄＢ以上小さくなるようにしたものであるから、水平方向の振動に起因する鉛直方向の振動の発生を効果的に抑えることができる。従って、水平方向と鉛直方向の振動をそれぞれ調整する際に、水平方向の振動を鉛直方向の振動にほとんど影響しないように調整することができ、部品搬送に適した所望の振動を容易に実現できる。

実施形態の部品搬送装置の正面断面図図１のトラフを除いた上面図図１の部品搬送装置の各加振機構の印加電圧設定回路の概略図図１の部品搬送装置の振動スペクトル波形を示すグラフ図１の板ばねの配置の変形例を示す正面断面図図５のトラフを除いた上面図図１の板ばねの配置の別の変形例のトラフを除いた上面図従来の部品搬送装置の振動スペクトル波形を示すグラフ

以下、図１乃至図７に基づき、本発明の実施形態を説明する。この部品搬送装置は、図１および図２に示すように、直線状の搬送路１ａが形成されたトラフ（部品搬送部材）１を上部振動体２の上面に取り付け、上部振動体２の周囲に矩形枠形状の中間振動体４を配して、中間振動体４と基台３とを鉛直方向に向けた第１の板ばね（水平振動用弾性部材）５で連結し、上部振動体２と中間振動体４とを水平方向に向けた第２の板ばね（鉛直振動用弾性部材）６で連結し、中間振動体４と基台３の間に水平方向の振動を発生させる第１の加振機構７を設け、上部振動体２と基台３の間に鉛直方向の振動を発生させる第２の加振機構８を設けたものである。その基台３は、床面に固定された防振ゴム等の防振部材（図示省略）に支持されている。

前記第１の加振機構７は、基台３上に設置される交流電磁石９と、この電磁石９と所定の間隔をおいて対向するように中間振動体４に取り付けられる可動鉄心１０とで構成されている。なお、可動鉄心１０は、この例では中間振動体４に取り付けたが、上部振動体２に取り付けるようにしてもよい。一方、前記第２の加振機構８は、基台３上に設置される交流電磁石１１と、この電磁石１１と所定の間隔をおいて対向するように上部振動体２に取り付けられる可動鉄心１２とで構成されている。

第１の加振機構７の電磁石９に通電すると、電磁石９と可動鉄心１０との間に断続的な電磁吸引力が作用し、この電磁吸引力と第１の板ばね５の復元力により、中間振動体４に水平方向の振動が発生し、この振動が第２の板ばね６を介して上部振動体２およびトラフ１に伝わる。また、第２の加振機構８の電磁石１１に通電すると、電磁石１１と可動鉄心１２との間に断続的な電磁吸引力が作用し、この電磁吸引力と第２の板ばね６の復元力により、上部振動体２およびトラフ１に鉛直方向の振動が発生する。そして、この水平方向の振動と鉛直方向の振動により、トラフ１に供給された部品が直線状搬送路１ａに沿って搬送される。

従って、各加振機構７、８の電磁石９、１１への印加電圧を別々に設定することにより、トラフ１の水平方向の振動と鉛直方向の振動をそれぞれ調整することができる。

図３は各加振機構７、８の電磁石９、１１へ印加電圧を設定する回路を示す。第１の加振機構７の回路には、印加電圧の基準波形を発生させる基準波形発生手段１３が設けられている。基準波形発生手段１３では、波形の種類（例えば、正弦波）とその波形の周期（周波数）の設定値に応じた基準波形を発生させる。一方、第２の加振機構８の回路には、基準波形発生手段１３で発生した基準波形に対して所定の位相差をもつ波形を発生させる位相差調整手段１４が設けられている。

そして、各加振機構７、８の回路において、基準波形発生手段１３または位相差調整手段１４で発生した波形を、波形振幅調整手段１５で所定の振幅に調整して、ＰＷＭ信号発生手段１６でＰＷＭ信号に変換した後、電圧増幅手段１７で昇圧し、それぞれの電磁石９、１１へ印加するようになっている。これにより、各電磁石９、１１への印加電圧の波形、周期、位相差および振幅を自在に制御して、水平方向の振動と鉛直方向の振動をそれぞれ調整することができる。なお、ＰＷＭ方式で各加振機構を駆動しない場合は、ＰＷＭ信号発生手段１６は不要となる。

ここで、前記トラフ１は、図４に示すように、トラフ１を第１の加振機構７で振動させたときのトラフ１の水平方向と鉛直方向の振動スペクトル波形において、その振動数を水平方向の固有振動数Ｆ_ｈとしたときに生じる水平方向の振動の振幅Ｖ_ｈよりも、その振動数を鉛直方向の固有振動数Ｆ_ｖとしたときに生じる鉛直方向の振動の振幅Ｖ_ｖ’が３ｄＢ以上小さくなるようにしており、その結果、水平方向の固有振動数Ｆ_ｈで振動させたときに水平方向の振動振幅Ｖ_ｈよりも鉛直方向の振動振幅Ｖ_ｖが６ｄＢ以上小さくなるように調整されている。このようにトラフ１の水平方向の固有振動数Ｆ_ｈにおける水平方向の振動振幅Ｖ_ｈと鉛直方向の振動振幅Ｖ_ｖに大きな差が生じるようにすることにより、各加振機構７、８をトラフ１の水平方向の固有振動数Ｆ_ｈ付近の周波数で駆動したときも、水平方向の振動に起因する鉛直方向の振動の振幅を小さくすることができる。

上述したように、この振動式部品搬送装置は、水平方向の振動に起因する鉛直方向の振動の発生を効果的に抑えることができるので、水平方向と鉛直方向の振動をそれぞれ調整する際に、水平方向の振動を鉛直方向の振動にほとんど影響しないように調整でき、部品搬送に適した所望の振動を容易にトラフ１に付与することができる。

図５および図６は、第１板ばね５の配置の変形例を示す。この変形例では、基台３の両端に柱状の板ばね取付部３ａを立設し、第１の板ばね５を、部品搬送方向（図中の左右方向）と直交する同一水平線上の２箇所の固定位置で、中間振動体４と基台３の板ばね取付部３ａに固定している。このようにすれば、第１の板ばね５の水平方向の変形が鉛直方向の変位につながらなくなり、水平方向の振動に起因する鉛直方向の振動の発生を一層効果的に抑えることができる。

また、図７は、上述した図５、６の例をベースとして、第２の板ばね６を、部品搬送方向と直交する同一水平線上の２箇所の固定位置で、上部振動体２と中間振動体４に固定した例を示す。

上述した実施形態では、中間振動体と基台とを連結する第１の板ばねを水平振動用弾性部材とし、上部振動体と中間振動体とを連結する第２の板ばねを鉛直振動用弾性部材としたが、これとは逆に、第１の板ばねが鉛直振動用弾性部材、第２の板ばねが水平振動用弾性部材となるように構成してもよい。また、板ばねは各箇所に１枚ずつ配置したが、２枚以上重ねて使用してもよい。また、板ばねは水平振動用と鉛直振動用に４箇所ずつ配置したが、２箇所以上で構成してもよい。

さらに、実施形態では、水平振動用弾性部材および鉛直振動用弾性部材に板ばねを使用しているが、板ばね以外の弾性部材ももちろん用いることができる。また、各加振機構は、電磁石と可動鉄心とからなるものを使用しているが、これに限らず、同様の加振力を発生させることができるアクチュエータであればよい。

１トラフ（部品搬送部材）
２上部振動体
３基台
４中間振動体
５第１の板ばね（水平振動用弾性部材）
６第２の板ばね（鉛直振動用弾性部材）
７第１の加振機構
８第２の加振機構
９、１１電磁石
１０、１２可動鉄心

Claims

部品搬送路が形成された部品搬送部材と、前記部品搬送部材が取り付けられる上部振動体と、床上に設置される基台と、前記上部振動体と基台との間に設けられる中間振動体と、前記中間振動体と基台とを連結する第１の弾性部材と、前記上部振動体と中間振動体とを連結する第２の弾性部材とを備え、前記第１の弾性部材と第２の弾性部材のうちの一方を水平振動用弾性部材、他方を鉛直振動用弾性部材とし、前記水平振動用弾性部材と第１の加振機構とで部品搬送部材に水平方向の振動を付与し、前記鉛直振動用弾性部材と第２の加振機構とで部品搬送部材に鉛直方向の振動を付与するようにした振動式部品搬送装置において、
前記第１の加振機構で部品搬送部材をその水平方向の固有振動数で振動させたときに、前記部品搬送部材に生じる水平方向の振動の振幅よりも鉛直方向の振動の振幅が６ｄＢ以上小さくなるようにし、
前記水平振動用弾性部材は、部品搬送方向と直交する同一水平線上の２箇所の固定位置で固定される状態で部品搬送方向の同一位置に２つ１組で配され、その１組の２つの水平振動用弾性部材は、それぞれの２箇所の固定位置の位置関係が装置幅方向中心を通る鉛直面に対して同じになるように配されていることを特徴とする振動式部品搬送装置。
前記第１の加振機構で部品搬送部材を振動させ、その振動数を部品搬送部材の水平方向の固有振動数としたときに生じる水平方向の振動の振幅よりも、その振動数を部品搬送部材の鉛直方向の固有振動数としたときに生じる鉛直方向の振動の振幅が３ｄＢ以上小さくなるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の振動式部品搬送装置。
前記鉛直振動用弾性部材を、部品搬送方向と直交する同一水平線上の２箇所の固定位置で固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の振動式部品搬送装置。
前記鉛直振動用弾性部材を、部品搬送方向と平行な同一水平線上の２箇所の固定位置で固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の振動式部品搬送装置。
前記各加振機構を電磁石と可動鉄心とで構成し、そのうちの一方の電磁石への印加電圧設定回路に、印加電圧の基準波形を発生させる基準波形発生手段と、前記基準波形に対して振幅を調整する波形振幅調整手段を設け、他方の電磁石への印加電圧設定回路には、前記基準波形に対して所定の位相差をもつ波形を発生させる位相差調整手段と、位相差調整手段で発生した波形に対して振幅を調整する波形振幅調整手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の振動式部品搬送装置。
前記各加振機構の電磁石への印加電圧設定回路に、それぞれの前記波形振幅調整手段で振幅を調整された波形をＰＷＭ信号に変換するＰＷＭ信号発生手段を設けたことを特徴とする請求項５に記載の振動式部品搬送装置。