JP5891649B2

JP5891649B2 - 部品搬送装置

Info

Publication number: JP5891649B2
Application number: JP2011178643A
Authority: JP
Inventors: 哲行木村; 村岸　恭次; 恭次村岸
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2031-08-17
Also published as: JP2013040025A

Description

本発明は、搬送中の部品が詰まった場合にその部品詰まりを解除する機能を有する部品搬送装置に関する。

振動によって部品を搬送する装置として、直線状又は曲線状の搬送用トラックに沿って所定の方向に搬送する部品搬送装置（パーツフィーダー）が広く知られている。

このような部品搬送装置においては、静電気による付着や部品の重なり等によって搬送台上において部品が詰まることがあり、このような詰まりが起こると下流側に部品を搬送することができない。

この部品詰まりを解除するため、例えば、搬送装置を停止させてピンセット等を用いて手作業で部品詰まりを解除する方法や、空気噴出手段で空気を噴射して部品の詰まりを解除する方法等が行われていたが、いずれも部品の詰まりを確実には解除できず、後者にあっては装置の加工が面倒という問題があった。

これに対して、例えば特許文献１（特開平２−３０５７０７号公報）においては、製造コストを低くして確実に部品の詰まりを除去することができる振動部搬送機における部品詰まり除去方法が提案されている。

具体的には、「振動により部品を搬送用トラックに沿って所定の方向に搬送するようにし、部品詰り検知手段を設け、該手段の検知出力により部品の詰りを除去するようにした振動部品搬送機における部品詰り除去方法において、前記部品詰り検知手段が部品の詰りを検知したときには、この検知出力により前記所定の方向とは逆方向に部品を搬送することにように振動させるようにしたことを特徴とする振動部品搬送機における部品詰り除去方法。」が提案されている。

特開平２−３０５７０７号公報

しかしながら、上記特許文献１において提案されている部品詰まり除去方法であっても、搬送される部品が小さい場合、これら部品が静電気等によって搬送台の表面に固く付着してしまうことから、部品詰まりを確実には解除できないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、できるだけ簡易な構造で製造コストも低く、小さい部品であってもより部品詰まりをより確実に除去することができる機能を有する部品詰まり解除機能付の部品搬送装置を提供することにある。

上記の課題を解決すべく、本発明は、
搬送振動の印加によって部品を搬送するための直線状の搬送台と、
前記搬送台上における部品詰まりを解除するための解除振動を前記搬送台に印加する圧電素子を含む第一の加振装置及び第二の加振装置と、を有し、
前記第一の加振装置及び前記第二加振装置の各前記圧電素子が、前記搬送台において、前記搬送台が固有振動数で振動する場合に振動波の振幅が最大となる位置を含むように相互に異なる位置に設けられたものであり、
さらに、前記解除振動の周波数を変化させる装置を備えていること、
を特徴とする部品搬送装置を提供する。

ここで、本発明における「圧電素子」を含む加振装置は、部品を搬送するための直線状の搬送台に印加される搬送振動とは別に、前記搬送台上において、静電気による付着や部品の重なり等によって生じた部品詰まりを解除するための解除振動を印加するための装置である。

この加振装置によって印加される解除振動は、例えば圧電効果や電磁力によって印加されるものであればよく、直線状の搬送台において、当該搬送台の長さ方向、幅方向又は高さ方向の少なくともいずれかの方向に振動する解除振動を印加するものであればよい。

この加振装置は、上記のような作用効果を奏し、部品の搬送を妨げない態様であれば、搬送台のどの部分に設けてもよい。例えば、搬送台の上面（溝の内部若しくは外部）、側面、下面に接着したり、埋め込んだりしてもよく、また、搬送台の内部に埋め込んでもよい。

このような構成を有する本発明の部品搬送装置によれば、直線状の搬送台において搬送振動により搬送されている部品がいずれかの位置で部品詰まりを起こしたとしても、解除振動が作用して部品詰まりが効果的に解除される。特に、複数の加振装置が、搬送台において、少なくとも搬送振動の振動波の波長の腹に相当する位置に設けられているため、解除振動が共振により増大し、より確実に部品詰まりを解除することができる。

また、上記本発明の部品搬送装置においては、前記搬送台の長さ方向における前記圧電素子の長さが、前記固有振動の振動波の１／２波長の４０〜７０％であること、が好ましい。

このような構成によれば、圧電素子をできるだけたくさん変位させて大きな解除振動を生じさせることができ、より確実に本発明の効果が得られることから、好ましい。

本発明によれば、できるだけ簡易な構造で製造コストも低く、小さい部品であってもより部品詰まりをより確実に除去することができる機能を有する部品詰まり解除機能付の部品搬送装置を提供することができる。

本発明の部品搬送装置の一実施形態の概略側面図である。図１に示される部品搬送装置１０の搬送台１２の部分を矢印Ａ方向からみた図である。図１に示される部品搬送装置１０において、搬送台１２の振動に対する固有振動数の考え方を説明するための模式図である。図１における搬送台１２の模式図である。図４に示す搬送台１２においてｎ＝１〜３の場合の振動波の腹の位置を概念的に示す模式図である。加振装置１４を構成する圧電素子の搬送方向における中心Ｃの位置と腹Ｐ_６の位置の距離Ｙと、圧電素子の長さＡと、の関係を説明するための図である。本発明の部品搬送装置の一実施形態において、搬送台１２の固有振動数ｆの振動波の１／２波長Ａに対する、圧電素子の長さＬの割合と、圧電素子の変位量と、の関係を説明するための模式図である。本発明の部品搬送装置の一実施形態において、搬送台１２の固有振動数ｆの振動波の１／２波長Ａに対する、圧電素子の長さＬの割合と、圧電素子の変位量と、の関係を示すグラフである。図１に示す部品搬送装置の変形態様における搬送台１２の模式図である。図９に示す搬送台１２においてｎ＝１〜３の場合の振動波の腹の位置を概念的に示す模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明の部品搬送装置の一実施形態について説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略することもある。また、各図面における各部材の形状や寸法は、実際に本発明の作用効果を奏するための形状や寸法を必ずしも高精度では表していない場合もある。

図１は、本発明の部品詰まり解除機能付の部品搬送装置１０の一実施形態の概略側面図であり、図２は、図１に示される部品搬送装置１０の搬送台１２の部分を矢印Ａ方向からみた図である。また、図３は、図１に示される部品搬送装置１０において、搬送台１２の振動に対する固有振動数の考え方を説明するための模式図である。

これらの図に示すように、本実施形態の部品搬送装置１０は、リニアフィーダの駆動部８と、搬送振動の印加によって部品を矢印Ｘの搬送方向に搬送するための直線状の搬送台１２と、搬送台１２上における部品詰まりを解除するための解除振動を搬送台１２に印加するための第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂと、発振器１６と、増幅器１８と、を有する。リニアフィーダは駆動部８と搬送台１２とで構成されている。

搬送台１２は、略直線状であり、図２に示すように上側において長さ方向に延びる搬送用の溝１２ａを有している。この搬送台１２には、図示しないが、リニアフィーダの駆動部８から搬送振動が印加され、この搬送振動によって部品が矢印Ｘの搬送方向に搬送される。この搬送振動の周波数ｆ_１は、例えば１００〜５００Ｈｚであればよい。

搬送台１２上における部品詰まりを解除するための解除振動を搬送台１２に印加するための第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂは、圧電素子で構成されており、これらの圧電素子は、搬送台１２の長さ方向に振動する解除振動を搬送台１２に印加するように、それぞれ搬送台１２の下面に設けられている。

発振器１６は、波形が正弦波となる電圧（以下、「正弦波電圧」ともいう）を増幅器１８に出力する。増幅器１８は、正弦波電圧が入力されると、それを増幅して増幅正弦波電圧を第一の加振装置１４ａ又は第二の加振装置１４ｂに出力する。

第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂは、電圧が入力されると、入力電圧に応じて、搬送台１２を上下に曲げようとする力（曲げモーメント）を搬送台１２に連続して与える。本実施形態の場合、入力電圧が正弦波であるので、第一の加振装置１４ａ又は第二の加振装置１４ｂは、連続して搬送台１２を上下に曲げようとする力（曲げモーメント）を付与し、搬送台１２に曲げ振動を与える。

ここで、本実施形態においては、解除振動の周波数ｆ_２は搬送振動の周波数ｆ_１より大きく設定し、人間の耳では聞こえず低騒音であるという観点から、２０ｋＨｚ以上の超音波領域の周波数であるのが好ましい。更には、解除振動の周波数ｆ_２と搬送振動の周波数ｆ_１とが充分に離れていると、搬送振動による振動波の波形が乱れず、搬送に悪影響を及ぼすおそれがないという観点から、解除振動の周波数ｆ_２は搬送振動の周波数ｆ_１の１０倍以上に設定するのが好ましい。

ここで、搬送台１２の曲げ振動方向の変位をｘとし、解除振動の加速度をａとすると、加速度ａは、
式（１）：ａ＝ｘ（２πｆ_２）^２・・・（１）
で表わされ、この式（１）から、変位ｘは、
式（２）：ｘ＝ａ／｛（２πｆ_２）^２｝・・・（２）
で表わされる。部品詰まりの解除には変位ｘがある程度の大きさを有する必要があるが、式（２）から加速度が一定でも周波数ｆ_２が高くなればなるほど変位ｘが小さくなるため、解除振動の周波数ｆ_２の上限は１００ｋＨｚ程度であるのが好ましい。

また、本実施形態における第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂは、圧電素子を利用したものである。圧電素子とは、水晶・ロッシェル塩・チタン酸バリウムの結晶等の素子のことである。これらの圧電素子に力を加えると、応力に比例して電気分極が生じて電圧が発生し（圧電効果）、これらの結晶に電圧を加えると、ひずみを生じて変形する（逆圧電効果）。

第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂは、圧電素子のこのような性質を利用して電力を運動エネルギーに変換するようになっている。

更に、本実施形態においては、第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂが、搬送台１２の長さ方向において、搬送台１２が固有振動数ｆで振動する場合の振動波Ｗの腹となる位置Ｐ_ａ及びＰ_ｂに（ａ≠ｂ）設けられている。

ここで、搬送台１２の振動に対する固有振動数の考え方を説明するための模式図（図３）を参照すると、固有振動数で振動する場合の振動波Ｗの腹はＰ_ｎ（ｎは次数）で示される位置にあり、隣接する腹の中間、例えばＱで示される位置に振動波Ｗの節がある。

また、搬送台１２の振動に対する固有振動数ｆは、式（３）：
ｆ＝π（２ｎ＋１）^２／８ｌ^２×（ＥＩ／ρＡ）^１／２・・・（３）
（式中、ｆは長さ、Ｅはヤング率、ρは密度、ｎは次数、Ａは断面積、Ｉは断面二次モーメントである。）から求めることができる。

式（３）における次数ｎは、本発明の効果が得られる範囲であれば特に制限はないが、例えば１〜１０であればよく、本発明においてはｎ＝１〜１０に対応する腹の位置Ｐ_１〜Ｐ_１０のうちの少なくとも２つの位置に加振装置を設ければよいが、本実施形態においては２つの位置Ｐ_ａ及びＰ_ｂ（ａ≠ｂ、１≦ａ≦１０、１≦ｂ≦１０）に第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂを設ける。

この２つの位置は、例えばｎ＝５及び８に対応する腹の位置Ｐ_５及びＰ_８、又は、ｎ＝２及び７に対応する腹の位置Ｐ_２及びＰ_７等のように、離れている位置であってもよく、また、例えばｎ＝６及び７に対応する腹の位置Ｐ_６及びＰ_７、ｎ＝８及び９に対応する腹の位置Ｐ_８及びＰ_９、又は、ｎ＝９及び１０に対応する腹の位置Ｐ_９及びＰ_１０等のように、隣り合う位置であってもよい。

本実施形態においては、図１に示すように、それぞれｎ＝６及び７の腹Ｐ_６及びＰ_７の位置において、搬送台１２の下面に、第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂが、接着剤により貼付されている。

図１に示す本実施形態の部品搬送装置において、２つのＱ_２及びＱ_３の位置は、搬送台１２が固定ボルトで固定されている位置であるため固定端であり、両端のＱ_１及びＱ_４の位置は自由端であるが、固定ボルトの固有振動数に対して搬送台１２の振動の周波数が充分（例えば１０倍程度）に大きくなると、図４に示すように、搬送台１２には固定端はなく両端のＱ_１及びＱ_４の位置に自由端があるものと近似することができる。

そして、このような図４に示す搬送台１２において、次数ｎによって腹の位置が決まる。次数ｎ＝１〜３に代表させて、搬送台１２の腹の位置を示す模式図を図５に示した。なお、図５において、腹は黒丸で示される位置である。

次に、本実施形態において、第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂの配置は、それぞれこれらを構成する圧電素子の搬送方向における中心と、腹Ｐ_６及びＰ_７の位置との、距離が、当該圧電素子の長さの１／２以下となるように設定するのが好ましい。

この点について、第一の加振装置１４ａに代表させて図面を参照して説明すると、図６に示すように、第一の加振装置１４ａを構成する圧電素子の搬送方向における中心Ｃの位置と、腹Ｐ_６の位置と、の距離Ｙが、圧電素子の長さＡの１／２以下であること、即ち、関係式（４）：
Ｙ≦１／２Ａ・・・（４）
を満たすことが好ましい。この範囲であれば、効率よく搬送台１２を変位（変形）させることができるという効果が得られる。

次に、本実施形態において、第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂを構成する圧電素子の、これら第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂの振動を加える方向における長さＬは、上記固有振動数ｆの振動波の１／２波長W_Ａの４０〜７０％であり、好ましくは５０〜６０％である。

図７は、搬送台１２の固有振動数ｆの振動波の１／２波長W_Ａに対する、圧電素子の長さＬの割合と、圧電素子の変位量と、の関係を説明するための模式図であり、図８は、搬送台１２の固有振動数ｆの振動波の１／２波長W_Ａに対する、圧電素子の長さＬの割合と、圧電素子の変位量と、の関係（シミュレーションの結果）を示すグラフである。

図８において、横軸には、搬送台１２の固有振動数ｆの振動波の１／２波長W_Ａに対する、圧電素子の長さＬの割合（圧電素子の長さの割合）（％）がプロットされ、縦軸には、圧電素子の変位量がプロットされている。

この図８のグラフからわかるように、圧電素子の長さの割合が４０〜７０％であれば、充分な圧電素子の変位量を確保することができ、充分な解除振動を搬送台１２に印加することができる。より確実に解除振動を搬送台１２に印加することができるという観点からは、圧電素子の長さの割合が５０〜６０％であるのが好ましい。

ここで、図示しないが、本実施形態の部品搬送装置１０には、解除振動の周波数を変化させる周波数変動装置が設けられている。この周波数変動装置は、発振器１６又は増幅器１８そのものに設けられていてもよいが、別個の装置として、発振器１６と増幅器１８との間、又は、増幅器１８と第一の加振装置１４ａ及び第二の加振装置１４ｂとの間に接続されていてもよい。

このように、周波数変動装置を具備すれば、周波数を変化させて解除振動の状態を種々変化させることができるため、ある波長の解除振動では部品詰まりを解除できないような場合に、別の波長の解除振動に変化させることができ、例えば振動波の腹の位置と節の位置とを換えて当該部品詰まりを解除することができる。

このときの周波数の変化のさせ方としては、従来公知の種々の態様が考えられるが、例えば連続的又は非連続的に周波数を変化させてもよいし、例えば、幾つかの周波数（モード）を複数設定しておき、これらのモード間で切替えを行うことにより変化させてもよい。なお、部品詰まりの解除に必要な搬送台の変位は、部品詰まりの程度、例えば、部品の搬送台１２に対する密着力（静電気や分子間力等）の大きさや引っかかり具合等によって異なるが、部品の形状や周波数によっても異なる。

また、図示しないが、本実施形態の部品搬送装置１０には、部品詰まりを検出する検出装置を具備している。かかる検出装置としては、例えば赤外線センサ等を用いることができる。

次に、以上の構成を有する本実施形態の部品搬送装置１０の動作について説明する。まず、リニアフィーダの駆動部８において、搬送台１２に搬送振動を印加して部品を矢印Ｘの搬送方向に搬送させる。

このとき、搬送台１２の溝１２ａにおいて部品詰まりが発生したことを赤外線センサ（図示せず。）が検出すると、発振器１６は、正弦波電圧を増幅器１８に出力し、増幅器１８は、正弦波電圧が入力されると、それを増幅して増幅正弦波電圧とし、第一の加振装置１４ａ又は第二の加振装置１４ｂに出力する。

そして、第一の加振装置１４ａ又は第二の加振装置１４ｂは、増幅正弦波電圧が入力されると、搬送台１２における固有振動波の腹Ｐ_６及びＰ_７の位置において解除振動を印加する。これらの第一の加振装置１４ａ又は第二の加振装置１４ｂは固有振動波の腹Ｐ_６及びＰ_７の位置に設置されているため、共振によって解除振動は大きくなり、部品詰まりをより確実に解除することができる。

以上、本発明の部品搬送装置の代表的な実施形態について、図面を参照しながらその構成及び動作方法について説明したが、本発明はこれらのみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において種々の設計変更が可能である。

＜変形態様＞
上記実施形態の変形態様においては、図１に示す搬送台１２が、図４に示すように固定端を有さず両端のＱ_１及びＱ_４の位置に自由端を有するのみとみなすことができる場合について説明したが、図１において、Ｑ_２の位置のみで搬送台１２を固定ボルトで固定して固定端とし、Ｑ_１の位置を自由端としてもよい。

即ち、本変形態様においては、本発明の部品搬送装置は、図１に示す部品搬送装置において、Ｑ_２の位置のみで搬送台１２を固定ボルトで固定して固定端されており、Ｑ_１及びＱ_４の位置が自由端である。

この場合、図１における搬送台１２は図９のように模式的に示される。図９は、本変形態様における搬送台１２においてｎ＝１〜３の場合の振動波の腹の位置を概念的に示す模式図である。この場合に次数ｎ＝１〜３によって決まる腹の位置を、図１０の模式図に示した。

また、この変形態様の場合、搬送台１２の振動に対する固有振動数ｆは、下記関係式（４）で示される。
ｆ＝π（２ｎ−１）^２／８ｌ^２×（ＥＩ／ρＡ）^１／２・・・（４）
（式中、ｆは長さ、Ｅはヤング率、ρは密度、ｎは次数、Ａは断面積、Ｉは断面二次モーメントである。）

８・・・リニアフィーダの駆動部、
１０・・・部品搬送装置、
１２・・・搬送台、
１２ａ・・・溝、
１４ａ・・・第一の加振装置、
１４ｂ・・・第二の加振装置、
１６・・・発振器、
１８・・・増幅器。

Claims

搬送振動の印加によって部品を搬送するための直線状の搬送台と、
前記搬送台上における部品詰まりを解除するための解除振動を前記搬送台に印加する圧電素子を含む第一の加振装置及び第二の加振装置と、を有し、
前記第一の加振装置及び前記第二加振装置の各前記圧電素子が、前記搬送台のうち搬送方向下流端側において、前記搬送台が固有振動数で振動する場合に振動波の振幅が最大となる位置を含むように相互に異なる位置に設けられたものであり、
さらに、前記解除振動の周波数を変化させる装置を備えていることを特徴とする部品搬送装置。
前記搬送台の長さ方向における前記圧電素子の長さが、前記固有振動の振動波の１／２波長の４０〜７０％であること、
を特徴とする請求項１に記載の部品搬送装置。