JP5758616B2

JP5758616B2 - 振動式ボウルフィーダ

Info

Publication number: JP5758616B2
Application number: JP2010272505A
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: 2010-12-07
Filing date: 2010-12-07
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: JP2012121659A

Description

本発明は、加振機構の駆動により螺旋状の搬送路に沿って部品を搬送する振動式ボウルフィーダに関する。

振動式ボウルフィーダは、内面に螺旋状の部品搬送路が形成されたボウルを備え、このボウルを加振機構の駆動により振動させて部品を搬送路に沿って搬送するものである。このような振動式ボウルフィーダには、ボウル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、ボウルの水平回転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（特許文献１、２参照。）。

例えば、上記特許文献１に記載されたボウルフィーダは、図８に示すように、ボウル５１が取り付けられる上部振動体５２と床上に設置される基台５３との間に十字状の中間振動体５４を設け、この中間振動体５４と基台５３とを鉛直方向に向けた第１の板ばね（回転振動用板ばね）５５で連結し、上部振動体５２と中間振動体５４とを水平方向に向けた第２の板ばね（鉛直振動用板ばね）５６で連結し、中間振動体５４と基台５３との間に水平回転方向の振動を発生させる第１の加振機構（図示省略）を設け、上部振動体５２と基台５３との間に鉛直方向の振動を発生させる第２の加振機構（図示省略）を設けたものである。

そして、前記各加振機構は、それぞれ基台５３上に設置される交流電磁石と中間振動体５４および上部振動体５２に取り付けられる可動コアとで構成され、各加振機構の電磁石に印加する電圧を別々に制御することにより、ボウル５１の水平回転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ボウルフィーダでは、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回転方向の振動の振幅を大きくするために、各加振機構をボウルの水平回転方向の固有振動数付近の周波数で駆動する。この際、水平回転方向と鉛直方向の振動振幅は、通常、水平回転方向の振動振幅が０．５〜２ｍｍ程度、鉛直方向の振動振幅が０．０５〜０．５ｍｍ程度、すなわち鉛直方向の振動振幅が水平回転方向の振動振幅の１／５〜１／１０程度以下になるように調整される。

ここで、図９に示すように、ボウルを第１の加振機構で振動させたときのボウルの水平回転方向と鉛直方向の振動スペクトル波形において、ボウルの水平回転方向の固有振動数Ｆ_ｈでの水平回転方向の振動振幅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の加振機構をボウルの水平回転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回転方向の振動のみを発生させようとしても、ボウル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、ボウル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ボウルに付与することができなくなる。

特開平１０−２０３６２３号公報特開平１１−１１６０２７号公報

本発明の課題は、複合振動式のボウルフィーダにおいて、水平回転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、螺旋状の部品搬送路が形成されたボウルと、前記ボウル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回転振動用弾性部材、他方を鉛直振動用弾性部材とし、前記回転振動用弾性部材と第１の加振機構とでボウルに水平回転方向の振動を付与し、前記鉛直振動用弾性部材と第２の加振機構とでボウルに鉛直方向の振動を付与するようにした振動式ボウルフィーダにおいて、前記第１の加振機構でボウルをその水平回転方向の固有振動数で振動させたときに、前記ボウルに生じる水平回転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。このようにボウルの水平回転方向の固有振動数における水平回転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、各加振機構をボウルの水平回転方向の固有振動数付近の周波数で駆動したときも、水平回転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の加振機構でボウルを振動させ、その振動数をボウルの水平回転方向の固有振動数としたときに生じる水平回転方向の振動の振幅よりも、その振動数をボウル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、水平回転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、前記回転振動用弾性部材を、前記ボウルの鉛直方向中心線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、回転振動用弾性部材の水平回転方向の変形が鉛直方向の変位につながらなくなり、水平回転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、前記上部振動体または中間振動体の外周部に沿って延びる同一水平線上の２箇所の固定位置で固定することができる。

上記の構成において、前記回転振動用弾性部材としては、表裏面を水平方向に向けた板ばねを、前記鉛直振動用弾性部材としては、表裏面を鉛直方向に向けた板ばねをそれぞれ用いることができる。

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、水平回転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。

本発明の振動式ボウルフィーダは、上述したように、第１の加振機構でボウルをその水平回転方向の固有振動数で振動させたときに、ボウルに生じる水平回転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、水平回転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、水平回転方向と鉛直方向の振動をそれぞれ調整する際に、水平回転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。

実施形態のボウルフィーダの正面図図１のボウルを除いた上面図図１の縦断面図図３のIV−IV線に沿った断面図図３のＶ−Ｖ線に沿った断面図図１のボウルフィーダの各加振機構の印加電圧設定回路の概略図図１のボウルフィーダの振動スペクトル波形を示すグラフ従来のボウルフィーダの一部切欠き斜視図従来のボウルフィーダ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。この振動式ボウルフィーダは、図１乃至図５に示すように、内面に螺旋状の搬送路（図示省略）が形成されたボウル１を円盤状の上部振動体２の上面に取り付け、上部振動体２と床上に設置される基台３との間に円筒状の中間振動体４を設け、中間振動体４と基台３とを第１の弾性部材としての板ばね５で連結し、上部振動体２と中間振動体４とを第２の弾性部材としての板ばね６で連結し、中間振動体４と基台３の間に水平回転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。

前記基台３は、矩形のベース板９の上面にブロック状の板ばね取付部材１０を固定し、板ばね取付部材１０の上面に円板状の電磁石設置板１１を固定したもので、そのベース板９が床上に固定された防振ゴム等の防振部材（図示省略）によって支持され、板ばね取付部材１０および電磁石設置板１１が中間振動体４の下部に挿入されている。

前記中間振動体４は、その下端から切り込まれた第１板ばね取付部４ａと上端から突出する第２板ばね取付部４ｂとが、それぞれ周方向に等間隔で４つずつ設けられている。そして、前記基台３の板ばね取付部材１０には、中間振動体４の第１板ばね取付部４ａに対応する位置に板ばね取付部１０ａが設けられ、上部振動体２には、中間振動体４の第２板ばね取付部４ｂが挿入される切欠きの一側面に板ばね取付部２ａが設けられている。

前記第１の板ばね５は、表裏面を水平方向に向けられ、両端の固定位置がボウル１の鉛直方向中心線Оと直交する同一水平線上に位置するように、一端部を中間振動体４の第１板ばね取付部４ａに、他端部を基台３の板ばね取付部材１０の板ばね取付部１０ａにそれぞれ固定されて、中間振動体４を水平回転方向に振動可能に支持する回転振動用板ばねとなっている。

一方、前記第２の板ばね６は、表裏面を鉛直方向に向けられ、両端の固定位置が上部振動体２の外周部に沿って延びる同一水平線上に位置するように、一端部を上部振動体２の板ばね取付部２ａに他端部を中間振動体４の第２板ばね取付部４ｂにそれぞれ固定されて、上部振動体２を鉛直方向に振動可能に支持する鉛直振動用板ばねとなっている。

また、前記第１の加振機構７は、基台３の電磁石設置板１１上に設置される交流電磁石１２と、この電磁石１２と所定の間隔をおいて対向するように中間振動体４の内周面に取り付けられる可動鉄心１３とで構成されている。なお、可動鉄心１３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の電磁石設置板１１上に設置される交流電磁石１４と、この電磁石１４と所定の間隔をおいて対向するように上部振動体２の下面に取り付けられる可動鉄心１５とで構成されている。

第１の加振機構７の電磁石１２に通電すると、電磁石１２と可動鉄心１３との間に断続的な電磁吸引力が作用し、この電磁吸引力と回転振動用板ばね５の復元力により、中間振動体４に水平回転方向の振動が発生し、この振動が鉛直振動用板ばね６を介して上部振動体２およびボウル１に伝わる。また、第２の加振機構８の電磁石１４に通電すると、電磁石１４と可動鉄心１５との間に断続的な電磁吸引力が作用し、この電磁吸引力と鉛直振動用板ばね６の復元力により、上部振動体２およびボウル１に鉛直方向の振動が発生する。そして、この水平回転方向の振動と鉛直方向の振動により、ボウル１に供給された部品が前記螺旋状搬送路に沿って搬送される。

従って、各加振機構７、８の電磁石１２、１４への印加電圧を別々に設定することにより、ボウル１の水平回転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６は各加振機構７、８の電磁石１２、１４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１６が設けられている。基準波形発生手段１６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１６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１７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１６または位相差調整手段１７で発生した波形を、波形振幅調整手段１８で所定の振幅に調整して、ＰＷＭ信号発生手段１９でＰＷＭ信号に変換した後、電圧増幅手段２０で昇圧し、それぞれの電磁石１２、１４へ印加するようになっている。これにより、各電磁石１２、１４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、水平回転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１９は不要となる。

ここで、前記ボウル１は、図７に示すように、ボウル１を第１の加振機構７で振動させたときのボウル１の水平回転方向と鉛直方向の振動スペクトル波形において、その振動数を水平回転方向の固有振動数Ｆ_ｈとしたときに生じる水平回転方向の振動の振幅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、水平回転方向の固有振動数Ｆ_ｈで振動させたときに水平回転方向の振動振幅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。このようにボウル１の水平回転方向の固有振動数Ｆ_ｈにおける水平回転方向の振動振幅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をボウル１の水平回転方向の固有振動数Ｆ_ｈ付近の周波数で駆動したときも、水平回転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。

また、この実施形態では、回転振動用板ばね５をボウル１の鉛直方向中心線Оと直交する同一水平線上の２箇所の固定位置で固定しているので、回転振動用板ばね５の水平回転方向の変形が鉛直方向の変位につながらなくなり、水平回転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。

上述したように、この振動式ボウルフィーダは、水平回転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、水平回転方向と鉛直方向の振動をそれぞれ調整する際に、水平回転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ボウル１に付与することができる。

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の板ばねを回転振動用板ばねとし、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板ばねとしたが、これとは逆に、第１の板ばねが鉛直振動用板ばね、第２の板ばねが回転振動用板ばね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、板ばねは回転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、実施形態の板ばねに代えて、その他の弾性部材を用いることもできる。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ボウル
２上部振動体
３基台
４中間振動体
５第１の板ばね（回転振動用板ばね）
６第２の板ばね（鉛直振動用板ばね）
７第１の加振機構
８第２の加振機構
１２、１４電磁石
１３、１５可動鉄心

Claims

螺旋状の部品搬送路が形成されたボウルと、前記ボウル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回転振動用弾性部材、他方を鉛直振動用弾性部材とし、前記回転振動用弾性部材と第１の加振機構とでボウルに水平回転方向の振動を付与し、前記鉛直振動用弾性部材と第２の加振機構とでボウルに鉛直方向の振動を付与するようにした振動式ボウルフィーダにおいて、
前記第１の加振機構でボウルをその水平回転方向の固有振動数で振動させたときに、前記ボウルに生じる水平回転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ことを特徴とする振動式ボウルフィーダ。
前記第１の加振機構でボウルを振動させ、その振動数をボウルの水平回転方向の固有振動数としたときに生じる水平回転方向の振動の振幅よりも、その振動数をボウル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に記載の振動式ボウルフィーダ。
前記回転振動用弾性部材を、前記ボウルの鉛直方向中心線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に記載の振動式ボウルフィーダ。
前記鉛直振動用弾性部材を、前記上部振動体または中間振動体の外周部に沿って延びる同一水平線上の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乃至３のいずれかに記載の振動式ボウルフィーダ。
前記回転振動用弾性部材として、表裏面を水平回転方向に向けた板ばねを用い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ボウルフィーダ。
前記鉛直振動用弾性部材として、表裏面を鉛直方向に向けた板ばねを用いたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の振動式ボウルフィーダ。
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６のいずれかに記載の振動式ボウルフィーダ。
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７に記載の振動式ボウルフィーダ。