JP6781369B2 - パーツフィーダ - Google Patents

Description

本発明は、特定形態の複数のワークを搬送路上で所定の姿勢で搬送するためのパーツフィーダに関する。

従来、電子部品等の被搬送物を供給先までを連絡する搬送路を備えており、投入される被搬送物を振動等の手段を用いて搬送路上で整列させつつ搬送し、下流側の供給先に対して供給するパーツフィーダが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この種のパーツフィーダは、固定部と、ボウルが接続された可動部と、固定部及び可動部を相互に連結し且つ固定部に対して可動部を弾性支持する駆動用バネと、加振源とを備え、加振源から与えられる加振力によって駆動用バネを直接または間接的に起振させると、可動部及び固定部は相対的に振動し、この振動は可動部と一体的に連結されたボウルに伝達され、これによりボウル上に設定された搬送路上で被搬送物を振動搬送するものとなっている。

従来のパーツフィーダでは、例えば、駆動用バネとして板状のバネ（板バネ）が適用されている。当該バネは、それぞれ厚み方向を搬送方向と一致させた姿勢で配置されている。また、一対の駆動用バネは、ボウルの搬送路上における被搬送物のピッチング現象やローリング現象等の挙動を防止・抑制すべく、所定の傾斜姿勢で配置されている。

そして、加振源（図示省略）から与えられる加振力によって、可動部が固定部に対し振動し、これによって可動部に接続されているボウルも振動し、被搬送物が搬送方向に沿って下流側へ搬送される。

特開２００４−０４３０８５号公報

また従来のパーツフィーダでは、加振源によって駆動用バネを直接又は間接的に起振させて、駆動用バネ自体をＳ字形に撓ませながら可動部及び固定部の両者に相対変位を行わせることができるように構成されている。

したがって、このような構成であれば、一対の駆動用バネがＳ字形に撓み変形することによって可動部及び固定部も撓み、その結果、可動部に対して一体的に動作するように固定されているボウルも撓むことになり、搬送速度にムラが生じる等、安定した搬送処理に支障を来す場合があると考えられる。特に、振動時（通電ＯＮ状態）においてＳ字変形する駆動用バネを用いた従来のパーツフィーダにおいて、高速振動搬送を実現するために振動周波数を高くすべく、駆動用バネの厚み寸法を大きく設定する（分厚くする）ほど、ボウルの撓みがより一層大きくなると考えられる。

そこで、このような駆動用バネのＳ字変形を考慮した上で可動部及び固定部を高い精度で加工製作することによって、トラフの撓みを軽減する対策が講じられている場合もあるが、可動部及び固定部の加工精度が低い場合には、駆動用バネが歪み、それがボウルの撓みの要因となり得る。

さらにはまた、従来のパーツフィーダでは、駆動用バネがＳ字状に変形するため、例えば弓状に変形するバネと比較すると、変形前の時点から最大に変形した時点までの変位量が半分程度であり、振動減衰も大きいため共振による振動増幅率も少なく、効率の点で改善の余地があると考えられる。

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、従来のパーツフィーダとは全く異なる振動原理で振動させることにより、効率良く被搬送物を安定して搬送可能なパーツフィーダを提供することを目的とする。

本発明は以上のような問題点を鑑み、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明のパーツフィーダは、平面視概略円形状をなすボウルと、上端部に前記ボウルを固定した可動部と、一端側に設定した前記可動部に対する取付部、当該取付部から延伸する柱部、及び自由端である他端側に設定したウェイト部を有し、且つ振り子運動を行う振動子と、前記可動部及び前記ボウルが被搬送物を前記ボウルの周方向に沿って搬送するように前記振動子を振動させる加振源とを具備し、前記振動子が対をなして設けられ、該一対の振動子が、前記可動部の幅方向中央に垂下する垂下板の両側から互いに逆方向に傾斜して取り付けられることで、前記可動部に固定されることを特徴とする。

ここで、被搬送物としては、例えば微小サイズの電子部品（ワーク）等を挙げることができるが、本発明のリニアフィーダによって搬送可能なものであれば特に限定されない。

このような本発明に係るパーツフィーダであれば、加振源によって振動子を振動させると、ウェイト部を有する他端側を自由端に設定した振動子のうち柱部が、可動部に取り付けた取付部を支点にしてばねのように振る舞い、振動子全体が振り子運動を行うことで振動し、その反作用で可動部が振動し、可動部の上端部に固定したボウルにその振動が伝達する。その結果、ボウルが振動し、ボウル上に載置された被搬送物を搬送することができる。

また、本発明において、固定部が直接または間接的に固定される「床面」は、人が歩く床面はもちろんのこと、パーツフィーダを載置する台の載置面も包含する概念である。

このように、本発明に係るパーツフィーダは、振動子の振り子動作を利用した振動によってボウル上の被搬送物を搬送するというこれまでに着想されることのなかった斬新な振動原理を採用したことによって、従来のパーツフィーダで採用されていた一対の駆動用バネをＳ字形に撓み変形させる構成であれば必然的に生じる可動部及び固定部の撓み、ひいてはボウルの撓みを回避・抑制することが可能であり、ボウルの撓みに伴う搬送速度のばらつき等の不具合を防止・抑制することができ、安定した搬送処理を実現することができる。

駆動用バネの歪みがボウルの撓みの要因となり得る従来のパーツフィーダであれば要求される可動部及び固定部に対する高い精度の加工製作が、本発明に係るパーツフィーダには特段要求されないため、この点でも有利である。

さらに、本発明に係るパーツフィーダであれば、振り子運動を行う振動子のうち柱部がＳ字状に変形するのではなく、弓状に変形するため、Ｓ字状に変形する駆動用バネを用いた従来のパーツフィーダと比較して、変形前の時点から最大に変形した時点までの振動子の変位量（ばねのように振る舞う柱部の変位量）を格段に大きくすることができ、振動減衰も少なく、共振による振動増幅率も高くなり、効率の向上を図ることができる。

そして、より安定した動作を可能なものとするためには、床面上に直接または間接的に固定される固定部と、固定部と可動部とを連結する防振バネとを備えることが望ましい。

そして、振動子の振り子振動を効率良くボウルにおける搬送に適した水平回転振動へと変換するためには、一対の振動子を一組または複数組備え、各組における各振動子が、柱部の延伸方向が鉛直方向から互いに逆方向に傾斜するように可動部に固定されていることが望ましい。斯かる構成により、振り子の円弧振動は向かい合わせた部位で偶力が発生しねじれ振動になる。加えてこの向かい合わせる部位の剛性を高くすればするほど、ボウル側に防振バネを曲げるたわみが伝わらず、安定した振動が得られる。

そして、加振源を、圧電素子とすれば、振動子の振り子振動が弓状変形する構成であるために従来のＳ字状に変形する態様に比べて面積の大きい圧電素子が貼り付けできるので、振動子１個あたりの加振力は大きくなる。

また勿論、簡素な構成にて本発明を実現するために、加振源として、電磁石を適用してもよい。

以上、説明した本発明によれば、従来のパーツフィーダとは全く異なる振動原理で振動させることにより、効率良く被搬送物を安定して搬送可能なパーツフィーダを提供することが可能となる。

本発明の第一実施形態に係るパーツフィーダを示す側面図。 同正面図。 同模式的な平面図 同要部の構成説明図。 同実施形態の変形例に係る側面図。 同実施形態の他の変形例を示す図。 本発明の第二実施形態に係る側面図。 同正面図。 同要部の構成説明図。 同実施形態の変形例に係る説明図。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

本実施形態に係るパーツフィーダたるボウルフィーダは、平面視概略円形状をなすボウルＢに振動を与えて、ボウルＢ上に載置された被搬送物（図示省略）をボウルＢの周方向に沿って搬送するものである。被搬送物としては、極小サイズの電子部品等を挙げることができるが、振動によってボウルＢ上を搬送可能なものであれば特に限定されない。

本実施形態に係るパーツフィーダは、図１及び図２（図１はパーツフィーダの正面図であり、図２は側面図である。）に示すように、固定部１と、上端部にボウルＢを固定した可動部２と、固定部１と可動部２とを連結する防振バネ３と、一端側に設けた取付部４１を可動部２に固定し且つ取付部４１における所定のポイントを支点として振り子運動を行う振動子４と、振動子４を振動させる加振源５とを備え、加振源５を稼動させることで振動子４を振動させて、振動子４に直接固定している可動部２、及び可動部２に固定しているボウルＢが被搬送物を搬送するように振動するものである。

ボウルＢは、平面視略円形のすり鉢状に形成されてなるものである。このボウルＢ１は、平面視中央の１箇所において破線で示す固定ネジＮ１により可動部２に固定且つ支持され加振されるようになっており、ボウルＢに生じさせる振動を制御することによって被搬送物が搬送される。当該ボウルＢの具体的な構成、形状については既存の種々のものを適用できるため、具体的な説明を省略する。

固定部１は、床面上に直接または間接的に固定されるものである。本実施形態では、床面上に固定される取付ブロック１１とこの取付ブロック１１から立設される固定支柱１２とによって固定部１を構成している。本実施形態では、例えばネジ（図示省略）によって取付ブロック１１を床面に固定している。

可動部２は、本実施形態では例えば剛性が高い金属により一体成形され上端部にボウルＢを固定したものであり、ボウルＢの底面に密着する可動部本体２０と、この可動部本体２０の幅方向中央から垂下する垂下板２１とを備えたものである。本実施形態では、垂下板２１の幅方向両側にそれぞれねじ穴２２を設けている。垂下板２１は、板厚方向（厚み方向）を幅方向に一致させた姿勢で配置したものである。そして垂下板２１の両側における可動部本体２０の下方の空間は、後述する振動子４の配置スペースとして利用される。

防振バネ３は、固定部１に設けたバネ第１取付部１ａに一端を固定し、可動部２に設けたバネ第２取付部２ａに他端を固定したものである。当該防振バネ３の具体的な態様については既存の種々の構成を適用できるため、その詳細な説明並びに図示を省略している。

ここで、本実施形態に係るボウルフィーダは、一端側に設定した可動部２に対する取付部４１、当該取付部４１から延伸する柱部４２、及び自由端である他端側に設定したウェイト部４３を有し、且つ振り子運動を行う振動子４と、可動部２及びボウルＢが被搬送物をボウルＢの周方向に沿って搬送するように振動子４を振動させる加振源５とを具備することを特徴とする。以下、振動子４並びに加振源５について説明する。

振動子４は、図１、図２及び図４に示すように、一端側に設けられ且つ可動部２に対して固定可能な取付部４１と、取付部４１から高さ方向に延伸する柱部４２と、自由端である他端側に設定したウェイト部４３とを備えたものである。すなわち振動子４は、本実施形態では一例として厚み次第で弾性変形し得る素材の一体成形品であり、弾性変形し得るよう厚みが設定された柱部４２の一端部に取付部４１が形成され、他端部にウェイト部４３が形成されている。

本実施形態では、可動部２のうち垂下板２１に振動子４の取付部４１を固定するように設定している。取付部４１は、両端に二つのネジ孔４４を有している。そして取付部４１の一面を垂下板２１に接触させた状態で、側方から挿入したネジＮ２をネジ孔４４に螺合させることによって、振動子４を可動部２に固定している。本実施形態では、板厚方向（厚み方向）を幅方向に一致させた姿勢で両側から対をなす振動子４を可動部２に固定している。そしてこれら対をなす振動子４は、柱部４２の延伸方向が鉛直方向から互いに逆方向に傾斜するように可動部２に固定されている。

ウェイト部４３は、振動子４のうち自由端である他端側に設定したものである。本実施形態では、柱部４２と一体に形成され、且つ、柱部４２を境に対照形状をなしているが勿論、ウェイト部４３は柱部４２を境に非対称形状をなしていてもよい。またウェイト部４３は柱部４２とは別体に構成されたものであってもよい。また本実施形態ではウェイト部４３は柱部４２から隆起しつつ取付部４１側に延伸した形状をなしているため、ウェイト部４３と柱部４２との間には隙間が形成されているが勿論、ウェイト部４３の形状は、柱部４２の延伸方向から直交する方向にのみ延伸した形状であっても、柱部４２をそのまま延伸させた形状として柱部４２との形状的な境界が無い態様であっても良い。

そして、本実施形態に係るボウルフィーダでは、取付部４１のうち、柱部４２との接続箇所を支点として振動子４が振り子運動を行うように設定している。この際、振動子４の柱部４２が、素材自体の弾性を利用してばねのように振る舞う。

本実施形態に係るボウルフィーダは、振動子４を振動させる加振源５を、板状をなす柱部４２の両面にそれぞれ設けた圧電素子５によって構成している。

圧電素子５は、本実施形態では柱部４２の端部近傍領域を除く大半の領域を被覆し得るサイズのものを一例として適用している。そして、柱部４２の対向面にそれぞれ設けた圧電素子５を伸縮させる（例えば、圧電素子５に正弦波状の電圧を印加して周期的な伸びを生じさせる）ことによって、柱部４２が取付部４１との接続部位を支点として全体的に弓状に撓み、振り子動作を行う。その結果、振動子４は、ウェイト部４３の重量も相俟って適度な振り子動作を行い、振動子４の振動が発生する。ここで、柱部４２の厚み寸法に沿った寸法を変えることで振動周波数を容易に変えることができる。また、柱部４２の厚み寸法を大きく設定して高周波振動（例えば１０００Ｈｚ乃至２０００Ｈｚ）を発生させた場合であっても、可動部２に対する振動子４の取付部４１では柱部４２との接続箇所から外れた位置にネジ孔４４が位置づけられてネジＮ２により固定されている。これにより、振り子運動時における柱部４２の大きな撓みを好適に支えることができる。また、柱部４２が弓形に撓み変形して振動減衰が少なく、共振による振動増幅率が大きいため、所望の振幅を得るために必要な圧電素子５の枚数を少なくすることも可能である。圧電素子５は、例えば貼付処理等の適宜の処理によって柱部４２の対向面に固定されている。圧電素子５とウェイト部４３との間には上述の通り所定の隙間が確保されているので、圧電素子５とウェイト部４３が相互に干渉する事態は有効に回避されている。

本実施形態に係るボウルフィーダは、加振源５が稼動状態（圧電素子５が伸縮するＯＮ状態）になると、振動子４が振り子動作を行い、振動することによって、その反作用で可動部２が振動し、その振動がボウルＢに伝播してボウルＢ自体も振動する。具体的には、少なくとも何れか一方の振動子４における加振源５を構成する圧電素子５を伸び縮みさせると、柱部４２が撓んで振動し、振動子４全体が、可動部２に固定されている取付部４１の所定箇所（柱部４２との接続箇所）を支点として自由端側を円弧状に往復移動させる振り子動作を行う。特に、振動子４のうち自由端側にウェイト部４３を設けているため、振動の反力が大きくなり、振動子４を効率良く振り子動作させることができる。また、１組の振動子４ペアを構成する２つの振動子４のうち、一方の振動子４に付帯させた圧電素子５のみを通電ＯＮ状態にし、他方の振動子４に付帯させた圧電素子５は通電ＯＦＦ状態にした場合であっても、通電ＯＦＦ状態の圧電素子５を付帯している振動子４は共振によって振動する。

特に、本実施形態に係るボウルＢは、このような振動子４を対にして相互に傾斜させた姿勢で配置しているため、対をなす振動子４の振動が組み合わされる。すなわち、一対の振動子４を互いに傾斜させるように組み合わせると、偶力により、図示で模式的に矢印にて示すような水平回転振動（ねじり振動）が生み出される。そして本実施形態では振動子４をそれぞれ１５°傾けて配した態様を図示しているが、搬送に必要な角度や旋回方向は、この傾斜角度を適宜決定することで任意に調整することができる。

以上のように、本実施形態に係るパーツフィーダたるボウルフィーダは、振動子４の振り子動作を利用した振動によってボウルＢ上の被搬送物を搬送するというこれまでに着想されることのなかった斬新な振動原理を採用したことによって、従来のパーツフィーダで採用されていた一対の駆動用バネをＳ字形に撓み変形させる構成であれば必然的に生じる可動部２及び固定部１の撓み、ひいてはボウルＢの撓みを回避・抑制することが可能であり、ボウルＢの撓みに伴う搬送速度のばらつき等の不具合を防止・抑制することができ、安定した搬送処理を実現せしめている。特に本実施形態ではボウルＢへの曲げ撓みが伝わらないので、ボウルＢが薄くても安定した動作が実現され得る。また当該構成によればボウルＢの強度が従来程度でも高周波振動搬送が可能となる。具体的には、振動子４の振動周波数を変えることで駆動部の振動周波数を変えることができる。本実施形態の構成では実際上、低周波（１００Ｈｚ前後）から高周波（例えば１０００Ｈｚ〜２０００Ｈｚ）が可能となり、被搬送物として広範な対象に対応し得る。

そして本実施形態では、床面上に直接または間接的に固定される固定部１と、固定部１と可動部２とを連結する防振バネ３とを備えた構成である。特に本実施形態では、防振バネ３の配置をボウルＢの直近となるように構成してあるので、ボウルＢのフラツキと称されるような不要な揺れは実際上、極めて小さい。

そして本実施形態では、一対の振動子４が、柱部４２の延伸方向が鉛直方向から互いに逆方向に傾斜するように配置するという構成により、振り子の円弧振動は向かい合わせた部位で偶力が発生しねじれ振動になる。これにより、振動子４の振り子振動が効率良くボウルＢにおける搬送に適した水平回転振動へと変換されることとなる。

そして、加振源５として柱部４２に貼付した圧電素子５を適用し、振動子４の振り子振動が弓状変形する構成であるために従来の態様に比べて面積の大きい圧電素子５が貼り付けできるので、振動子４の１個あたりの加振力は大きくなる。その結果本実施形態の構成では実際上、圧電素子５が従来の半分の枚数でも従来同等の振幅が得られる。換言すれば圧電素子５が同じ枚数なら、電流が半分程度になっても同等の効果が得られる。またこのような振動子４の効率が高さから従来のものよりボウルフィーダの総重量を、１／２程度にまで軽量化させることも可能である。

加えて本実施形態では一例として振動子４の取付角度すなわち傾斜角度を１５°に設定した態様を開示したが、この振動子４の傾きを変えることで、従来困難であったボウルＢ振動角度変更及び旋回方向も容易に変えることが可能である。

＜変形例＞

以下、本実施形態の各変形例並びに第二実施形態について順次説明する。当該変形例並びに実施形態において、上記実施形態の構成要素に相当するものについては同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。

更に上記実施形態では、振動するボウルＢの不要な揺れすなわちフラツキを最小限にすべく防振バネ３をボウルＢ直近に位置づけた態様を開示したが勿論、防振バネ３の配置は上記実施形態のものに限られない。

すなわち図５に示すように、固定部１が存在せず、防振バネ３を直接床面上に配置固定されるような態様としても良い。

本変形例では、可動部２は、同図に示すように、平面視概略矩形状をなす底面板２３と、この底面板２３の四隅から立設される可動支柱２４と、可動支柱２４に支持される上記実施形態同様の可動部本体２０並びに垂下板２１を有したものとしている。そして底面板２３の下面側四隅には、バネ第３取付部３ａが形成されている。このようなボウルフィーダの略全体が振動するような態様であっても、上記実施形態同様の効果を奏し得る。

そして上記実施形態では、安定した振動を得るべく可動部２における振動子４の取付箇所の剛性をなるべく高くすべく、可動部２を剛性に優れた金属の一体成形品としたが勿論、可動部２の構成は斯かる構成に限られない。

すなわち図６に示す他の変形例のように、可動部２が、概略板状をなす可動部本体２０と、この可動部本体２０にネジＮ３により強固に組み付けられる対をなすＬ形板２５とを有したものとしてもよい。この形板２５は、可動部本体２０にネジＮ３により取り付けるための上取付部２６と、上記実施形態同様のねじ穴２２を有している。このようなものであっても、上記実施形態同様、安定した振動を得ることができる。

＜第二実施形態＞

上記実施形態では加振源５として圧電素子５を適用した態様を開示したが勿論、加振源５として図７及び図８に示すように、電磁石５０を適用した態様としても良い。すなわち本実施形態に係るボウルフィーダは、図１〜図４に図示した圧電素子５に代えて、加振源５として電磁石５０を適用した態様を示している。そして図９では、電磁石５０を有効に適用した振動子４の態様を要部として示している。

振動子４は、上記実施形態同様の取付部４１及び柱部４２を有するとともに、電磁石５０を取り付けるために概略Ｌ字形状に成形されたウェイト部４３を構成するウェイトコア４５を備えた振動子本体４０を有している。すなわち本実施形態では、振動子４は、振動子本体４０とウェイトコア４５に固定された電磁石５０とを有している。つまり、ウェイト部４３は、上記ウェイトコア４５と、電磁石５０とを有している。

加振源５は、電磁石５０と、ネジＮ４により垂下板２１に取り付けられた吸着コア５１とを有している。すなわち本実施形態では、電磁石５０は加振源５の主体としての役割を果たしつつ、ウェイト部４３の役割をも果たしている。なお電磁石５０並びに吸着コア５１の具体的な態様は既存のものを種々適用することができるため、具体的な説明を省略する。

このようなものであっても、上記実施形態同様、振動子４による振り子動作による上述した種々の作用効果を享受し得る。

また振動子４の構成として上記各実施形態並びに変形例では取付部４１やウェイト部４３と一体である構成としたが、柱部４２を別体に構成しても良い。

すなわち図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、取付部４１やウェイト部４３とは別体に構成されている棒型バネ４２ａや、取付部４１やウェイト部４３にネジ止めする仕様をなすネジ型バネ４２ｂを柱部４２として適用しても良い。これらのようなものであっても、上記実施形態並びに変形例同様の振り子動作による種々の効果を享受し得る。ここで、そもそも弾性変形を必要とされるのは振動子４のうち柱部４２のみである。すなわち本変形例によれば、取付部４１やウェイト部４３の素材は柱部４２の弾性とは関係無く適宜広範な素材を選択し得る。

またこれら棒型バネ４２ａ、ネジ型バネは勿論、加振源５として電磁石５０を用いた態様に限定されることはない。すなわち上記第一実施形態のように加振源５として圧電素子５を適用した態様にこれら棒型バネ４２ａ、ネジ型バネを適用しても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態の構成に限られるものではない。例えば上記実施形態では防振バネを可動部におけるボウル近傍や床面に直接取り付けた態様を開示したが勿論、上下方向における中間位置に防振バネを取り付けても良い。

また例えば上記実施形態では一対の振動子を適用した態様としたが勿論、振動子の数は更に多い数量とすることができる。さらに振動子の可動部への取付態様として、強度を重視する目的や角度調整を容易とする目的で、上記実施形態では開示されていない既存の種々の取付態様を適用しても良い。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１・・・固定部
２・・・可動部
３・・・防振バネ
４・・・振動子
５・・・加振源（圧電素子）
５０・・・電磁石
４１・・・取付部
４２・・・柱部
４３・・・ウェイト部
Ｂ・・・ボウル

Claims (5)

1. 平面視概略円形状をなすボウルと、
   上端部に前記ボウルを固定した可動部と、
   一端側に設定した前記可動部に対する取付部、当該取付部から延伸する柱部、及び自由端である他端側に設定したウェイト部を有し、且つ振り子運動を行う振動子と、前記可動部及び前記ボウルが被搬送物を前記ボウルの周方向に沿って搬送するように前記振動子を振動させる加振源と
   を具備し、
   前記振動子が対をなして設けられ、該一対の振動子が、前記可動部の幅方向中央に垂下する垂下板の両側から互いに逆方向に傾斜して取り付けられることで、前記可動部に固定されることを特徴とするパーツフィーダ。
2. 床面上に直接または間接的に固定される固定部と、
   前記固定部と前記可動部とを連結する防振バネと
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のパーツフィーダ。
3. 前記一対の振動子を一組または複数組備え、各組における前記各振動子が、前記柱部の延伸方向が鉛直方向から傾斜するように前記可動部に固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のパーツフィーダ。
4. 前記加振源が、圧電素子である請求項１〜３の何れかに記載のパーツフィーダ。
5. 前記加振源が、電磁石である請求項１〜３の何れかに記載のパーツフィーダ。
   

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