JP5996895B2 - 振動式部品搬送装置 - Google Patents

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、鉛直方向に向けた水平振動用板ばねで床上に設置される基台と中間振動体とを連結し、水平方向に向けた鉛直振動用板ばねで部品搬送部材と中間振動体とを連結して、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。）。

上記の複合振動式部品搬送装置の一例を図７に示す。この部品搬送装置は、直線状の搬送路５１ａを有するトラフ（部品搬送部材）５１が取り付けられた上部振動体５２と基台５３との間に枠状の中間振動体５４を設け、中間振動体５４と基台５３とを鉛直方向に向けた水平振動用板ばね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鉛直振動用板ばね５６で連結し、水平方向の振動を発生させる第１の加振機構５７と鉛直方向の振動を発生させる第２の加振機構５８を設けたものである。

ところが、このような複合振動式の部品搬送装置は、通常、トラフ等の部品搬送部材（これに取り付けられる上部振動体等も含む）の重心と支点の鉛直方向位置が異なるため、部品搬送部材が水平方向に変位したときに重心まわりの回転運動（以下、「ピッチング運動」と称する。）を生じてしまう。

これに対して、特許文献２では、複合振動式部品搬送装置の鉛直振動用板ばねを２枚１組とし、部品搬送部材および中間振動体とともにラーメン構造を構成するように配置することにより、ピッチング運動の発生を防止することが提案されている。

特開昭５５−８４７０７号公報 特開２００３−４０４１８号公報

しかしながら、複合振動式部品搬送装置においては、特許文献２で提案されているように鉛直振動用板ばねを配置しても、搬送する部品の性状や部品供給相手の構造等によって部品搬送部材が長くなった場合には、部品搬送部材の重心まわりのモーメントが大きくなるため、ピッチング運動が発生することがある。

例えば、図７に示した部品搬送装置は、部品の受け渡しのためにトラフ５１が基台５３および中間振動体５４よりも部品搬送方向に長くなっており、その鉛直方向の剛性を確保するために、トラフ５１と上部振動体５２との間にトラフ補強部材（トラフ取付台）５９が設けられている。このため、特許文献２の鉛直振動用板ばねの配置を適用してもピッチング運動の発生を抑えることはできず、しかも、トラフ５１（トラフ補強部材５９および上部振動体５２を含む）の重心と支点（鉛直振動用板ばね５６）との鉛直方向距離が長いため、発生するピッチング運動が大きくなりやすい。

そして、ピッチング運動が大きくなると、部品搬送部材の水平方向の振動と鉛直方向の振動を所望のものに調整できなくなり、部品搬送が不安定になる。

そこで、本発明の課題は、複合振動式部品搬送装置において、部品搬送部材が部品搬送方向に長尺に形成されている場合もピッチング運動を抑制できるようにすることである。

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、前記上部振動体の部品搬送方向の寸法を、前記基台の部品搬送方向寸法以上とするか、あるいは前記中間振動体の部品搬送方向寸法以上とする構成を採用した。

すなわち、上部振動体の部品搬送方向の寸法を、基台または中間振動体の部品搬送方向寸法以上とし、部品搬送部材が部品搬送方向に長尺に形成されている場合でも、その部品搬送部材を少なくとも基台または中間振動体の部品搬送方向寸法にわたって上部振動体で支持して、部品搬送部材の鉛直方向の剛性を確保できるようにすることにより、部品搬送部材と上部振動体との間に補強部材を設ける必要がなくなり、上部振動体を含む部品搬送部材の重心と支点との鉛直方向距離が短くなって、ピッチング運動が抑えられるようにしたのである。

前記水平振動用弾性部材は、前記中間振動体への固定位置と前記基台または上部振動体への固定位置が部品搬送方向と直交する同一水平線上に位置するように配置するとよい。このようにすれば、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が抑えられる。このとき、前記水平振動用弾性部材を、部品搬送方向に複数設け、それぞれの前記中間振動体への固定位置と前記基台または上部振動体への固定位置の位置関係が部品搬送方向で交互に入れ替わるように配置すれば、水平面内で部品搬送方向と直交する方向の振動も抑制できるので、搬送挙動をさらに安定させることができる。

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ればよい。

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、部品搬送部材が部品搬送方向に長尺に形成されている場合でも、ピッチング運動を抑制できるようにしたものであるから、部品搬送部材に所望の振動を付与することができ、安定した部品搬送を実現できる。

また、長尺の部品搬送部材の鉛直方向の剛性を確保するための補強部材を別途設ける必要がないため、安価に製造できるという利点もある。

実施形態の部品搬送装置の一部切欠き正面図 図１のトラフを除いた上面図 図１の側面図 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の鉛直振動用板ばねの配置の変形例を示す一部切欠き正面図 図５のトラフを除いた上面図 従来の部品搬送装置の一部切欠き正面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この振動式部品搬送装置は、図１乃至図３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と床上に設置される基台３との間に中間振動体４を設け、中間振動体４と基台３とを２つの第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４つの第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の間に水平方向（部品搬送方向、図中のＸ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（図中のＺ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。そのトラフ１は、部品の受け渡しのために、部品搬送方向の寸法が基台３と中間振動体４のいずれよりも大きく形成されている。

前記上部振動体２は、略直方体形状の本体部２ａと、その本体部２ａの搬送方向両端面から搬送方向に延びる延長部２ｂとからなり、全体の部品搬送方向の寸法が基台３と中間振動体４のいずれよりも大きく、トラフ１と同じ寸法に形成されている。そして、その本体部２ａと両側の延長部２ｂの上面でトラフ１を全長にわたって支持し、トラフ１の補強部材の役割を果たしている。

前記基台３は、矩形状に形成され、その対角の二隅に柱状の板ばね取付部３ａが立設されており、床面Ｆに固定された防振ゴム（防振部材）１８に支持されている。なお、防振部材にはコイルばね等を用いてもよい。

また、基台３の部品搬送方向の両端には、それぞれ錘１９が設けられている。これらの各錘１９は、脱着可能な複数の錘片１９ａからなり、その錘片１９ａの数を増減することにより質量調整が可能なものとなっている。ここで、図示は省略するが、錘１９の基台３への取付方法は、各錘片１９ａに通し孔を設け、ボルト等でねじ止めする方法とすることができる。このとき、基台３に設けるねじ穴を高さ方向に複数配置して、錘１９の基台３への取付位置を鉛直方向に調整可能とすることにより、搬送挙動の安定化を図るために基台３の重心の位置を装置中心付近に移動させたり、錘１９と他の機器との干渉を避けたりすることが容易にできるようになる。なお、この実施形態では錘１９を複数の錘片１９ａで構成したが、単体で所望の質量となっている錘を用いてもよい。

前記中間振動体４は、矩形枠形状に形成され、その対角の二隅が外周側で基台３の板ばね取付部３ａの上端部と対向し、内周面が上部振動体２の本体部２ａの下部と対向するように配置されている。また、その外周面には、基台３の板ばね取付部３ａと対向しない対角の二隅から部品搬送方向（Ｘ方向）に突出する板ばね取付部４ａが設けられている。

前記第１の板ばね５は、表裏面を部品搬送方向に向けられ、両端の固定位置が部品搬送方向と直交する同一水平線上に位置するように、一端部を基台３の板ばね取付部３ａに他端部を中間振動体４の板ばね取付部４ａにそれぞれ固定されて、中間振動体４を水平方向に振動可能に支持する水平振動用板ばね（水平振動用弾性部材）となっている。ここで、基台３の２つの板ばね取付部３ａと、中間振動体４の２つの板ばね取付部４ａとは、同じ取付部の設置位置どうしを結んだ直線が平面視で交差するように設けられているため、２つの水平振動用板ばね５は、それぞれの２箇所の固定位置の位置関係が部品搬送方向で入れ替わるように配置されることになる。

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、両端の固定位置が部品搬送方向と直交す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の本体部２ａのコーナー部に、他端部を中間振動体４の長手方向縁部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（鉛直振動用弾性部材）となっている。

また、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、この電磁吸引力と水平振動用板ばね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、この振動が鉛直振動用板ばね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。

したがって、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４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。

図５および図６は鉛直振動用板ばね６の配置の変形例を示す。この変形例では、鉛直振動用板ばね６を、部品搬送方向（図中のＸ方向）と平行な同一水平線上の２箇所の固定位置で、上部振動体２の本体部２ａと中間振動体４の短手方向縁部に固定している。

この実施形態の振動式部品搬送装置は、上記の構成であり、第１の加振機構７の駆動によって中間振動体４に振動が発生するとき、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た水平振動用板ばね５は、水平方向にのみ変形して元の状態に戻る動作を繰り返す。これにより、中間振動体４に発生する振動は、鉛直方向の振動をほとんど含まず、ほぼ水平方向のみの振動となる。しかも、２つの水平振動用板ばね５の固定位置の位置関係が部品搬送方向で入れ替わるように配置されているので、水平面内で部品搬送方向と直交する方向（図２、３におけるＹ方向）の振動も抑制できる。

そして、トラフ１が部品搬送方向に長尺に形成されていても、そのトラフ１を全長にわたって上部振動体２で支持してトラフ１の鉛直方向の剛性を確保できるようにしたので、トラフ１と上部振動体２との間に補強部材を別途設ける必要がない。このため、トラフ１の補強部材を設けたものに比べて、上部振動体２を含むトラフ１の重心と支点（鉛直振動用板ばね６）との鉛直方向距離が短く、ピッチング運動が抑えられる。

ここで、上部振動体の部品搬送方向の寸法は、必ずしも基台と中間振動体のいずれよりも大きくする必要はなく、トラフの鉛直方向の剛性を確保できるように、少なくとも基台と中間振動体の一方の部品搬送方向寸法以上であればよい。

なお、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の板ばねが水平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枚以上重ねたものを１つとして使用してもよい。

また、水平振動用板ばねは２箇所に配置したが、３箇所以上で構成してもよく、その場合もそれぞれの中間振動体への固定位置と基台への固定位置との位置関係が部品搬送方向で交互に入れ替わるように配置すればよい。一方、鉛直振動用板ばねは４箇所に配置したが、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
２ａ 本体部
２ｂ 延長部
３ 基台
４ 中間振動体
５ 第１の板ばね（水平振動用板ばね）
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
９、１１ 電磁石
１０、１２ 可動鉄心
１８ 防振ゴム（防振部材）
１９ 錘

Claims (5)

1. 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の弾性部材を水平振動用弾性部材、前記第２の弾性部材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、
   前記上部振動体の部品搬送方向の寸法を、前記基台または中間振動体の部品搬送方向寸法以上とし、
   前記水平振動用弾性部材は、部品搬送方向に複数設けられ、それぞれ前記中間振動体への固定位置と前記基台への固定位置が部品搬送方向と直交する同一水平線上に位置し、かつ前記中間振動体への固定位置と前記基台への固定位置の位置関係が部品搬送方向で交互に入れ替わるように配置されており、
   前記中間振動体は、前記水平振動用弾性部材と同じ高さに配置されており、
   前記水平振動用弾性部材の前記中間振動体への固定位置と前記基台への固定位置との間の距離よりも、前記上部振動体の部品搬送方向と直交する方向の寸法の方が小さいことを特徴とする振動式部品搬送装置。
2. 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に記載の振動式部品搬送装置。
3. 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に記載の振動式部品搬送装置。
4. 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３のいずれかに記載の振動式部品搬送装置。
5. 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４に記載の振動式部品搬送装置。

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