JP6929515B2 - ワーク搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、進行波を発生させることによりワークを搬送するワーク搬送装置に関する。

従来のワーク搬送装置として、例えば特許文献１に記載されたものがある。このようなワーク搬送装置は、圧電体を駆動することによって搬送部にたわみ進行波を発生させる。この進行波によって、搬送面の各位置に楕円運動が生じることになり、搬送面に載置されたワークはこの楕円運動に伴い、進行波の進行方向とは逆方向に搬送されていく。

ところで、搬送方向で隣り合うワーク間の距離を短くする、あるいは長くする等、ワーク間の距離を調整したい場合がある。しかし、上記ワーク搬送装置では、ワークを搬送する速度が常に一定であるため、ワーク間の距離が常に一定になっており、ワーク間の距離を調整することができない。

特開平６−１２７６５５号公報

そこで本発明は、ワーク間の距離を調整することができるワーク搬送装置を提供することを課題とする。

本発明のワーク搬送装置は、ワークを載置した状態で搬送する搬送面を有する搬送部と、少なくとも前記搬送面に進行波を発生させる進行波発生手段と、を備えるワーク搬送装置において、前記搬送部の特定部分に前記進行波発生手段により発生する進行波により搬送されるワークの搬送速度を変更する速度変更手段を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、速度変更手段により搬送部の特定部分におけるワークの搬送速度を変更することによって、搬送方向で隣り合うワーク間の距離を短くする、あるいは長くすることができる。特に、撮像手段でワークを撮像する場合には、ワーク間の距離を長くすることで搬送される一個一個のワークを確実に撮像することができる。

また、本発明のワーク搬送装置は、前記速度変更手段が、前記搬送部の特定部分の剛性を調整する手段であってもよい。

上記のように、搬送部の特定部分の剛性を調整することによって、振幅及び波長が変化する。これによって、ワークの搬送速度を調整することができる。なお、上記のように、平面視で長方形状に構成される搬送部において、長方形状の搬送部の長辺のみに、この長辺の延在方向を横切る方向に複数のスリットが形成されていれば、長方形状の搬送部全周にスリットを形成することがなくなるため、スリット加工の手間が削減される。

本発明によれば、ワークの搬送速度を変更する速度変更手段を備えることによって、ワーク間の距離を調整することができるワーク搬送装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るワーク搬送装置を示す斜視図である。 前記ワーク搬送装置のボウルフィーダとリニアフィーダの一部を示す要部拡大斜視図である。 前記ワーク搬送装置のブロック図である。 進行波比の概念を説明するためのグラフである。 リニアフィーダの側面図である。 リニアフィーダの底面図である。 図５の第１領域と第２領域における搬送部に発生している波形を示している。 速度変更手段の他の形態を示すリニアフィーダの一部を示す側面図である。 他の形態のワーク搬送装置のブロック図である。 他の形態の進行波発生手段を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図である。 他の形態の進行波発生手段を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

図１に、本実施形態に係るワーク搬送装置としてのパーツフィーダ１を示している。このパーツフィーダ1は、ベース部２上に、円盤状のボウルフィーダ３と、ボウルフィーダ３の径外に延びるように接続されたリニアフィーダ４とを備える。

ボウルフィーダ３は、円盤状の部材で構成されるボウルフィーダ側搬送部３１を備える。このボウルフィーダ側搬送部３１は、中央に位置する固定部３２にてベース部２に固定されている。この固定は、本実施形態では、円盤を介した１個のボルト止めによってなされているが、ボルトの数量は限定されず、また、他の手段によることもできる。ボウルフィーダ側搬送部３１の上面は、図示のように、中央から一旦下降した上で周縁に向けて上昇している。ボウルフィーダ３には、ワークＷを搬送するための搬送トラックとして、ボウルフィーダ３の上面にらせん状の溝であるらせんトラック３３が、ボウルフィーダ側搬送部３１の内周位置から外周位置にかけて形成されている。らせんトラック３３は、ワークＷが接触する搬送面３３１を有する。らせんトラック３３の外周端部３３２は、ワークＷをリニアフィーダ４のメイントラック４３に渡すことができる位置に形成されている。ボウルフィーダ３の運転中、ワークＷは図２に矢印で示したようにらせんトラック３３をせり上がるように移動し、外周端部３３２からメイントラック４３に受け渡される。

リニアフィーダ４は、平面視で長方形状の部材で構成されるリニアフィーダ側搬送部４１を備える。このリニアフィーダ側搬送部４１は、幅方向中央に位置する固定部４２にてベース部２に固定されている。ボウルフィーダ３と同様に、この固定は、本実施形態ではボルト止めによってなされているが、他の手段によることもできる。リニアフィーダ４における搬送トラックは、メイントラック４３とリターントラック４４とにより構成されている。メイントラック４３は、リニアフィーダ４の上面に送り側において長手方向に延びる直線状の溝を有する。リターントラック４４は、リニアフィーダ４の上面に幅方向の一方側（以下「送り側」）及び幅方向の他方側（以下「戻し側」）において長手方向に延びる直線状の溝と、前記各溝をリニアフィーダ４におけるボウルフィーダ３から遠い側の端部近くで接続する湾曲した溝とを有する。メイントラック４３及びリターントラック４４は、ワークＷが接触する搬送面４３１，４４１を有する。

本実施形態では、メイントラック４３とリターントラック４４とが平行して形成されている。また、図１及び図５に示すように、メイントラック４３の終端部に移動してきたワークＷの姿勢を所定姿勢であるか否かを検出するワーク検出センサ７と、ワーク検出センサ（ワーク検出手段）７により所定姿勢でないと判定されたワークＷをメイントラック４３からリターントラック４４に乗せ換えるべく、エアにより移動させるエアノズル（移動手段）８と、を備えている。尚、エアノズル８によりリターントラック４４に乗せ換えられたワークＷは、ボウルフィーダ３に返される。尚、図１ではワーク検出センサ７をメイントラック４３の終端部に設けているが、メイントラック４３のどの位置に配置してもよい。

このように、ボウルフィーダ３及びリニアフィーダ４は、固定部３２，４２のまわりを周回する形状であって、前記形状を有する部分のうちの少なくとも一部が、ワークＷを載置した状態で搬送する搬送面３３１，４３１，４４１とされた搬送部（ボウルフィーダ側搬送部３１、リニアフィーダ側搬送部４１）とされている。なお、前記「周回する形状」とは、搬送面及び搬送トラックが途切れずに一周している形状のことを言うのではなく、進行波を発生する部分が周回する形状となっていることを言う。このため、この「周回する形状」は、円盤状であるボウルフィーダ側搬送部３１はもちろんのこと、固定部４２のまわりに長円状の領域が存在するリニアフィーダ側搬送部４１も該当している。

ボウルフィーダ３及びリニアフィーダ４は、各搬送面３３１，４３１，４４１を波打つように振動させることにより、前記各搬送面に前記周回する方向に進行していく進行波を発生させる進行波発生手段を備える。この進行波発生手段の具体例としては、通電により伸縮するように変形する圧電素子が例示できるが、通電により何らかの動作をなすバイブレータ、偏心モータ、ソレノイド等の他の手段を採用することもできる。進行波発生手段は、ボウルフィーダ側搬送部３１及びリニアフィーダ側搬送部４１の裏側、つまり、前記各搬送面３３１，４３１，４４１が形成された側と反対側に設けられている。

前記ボウルフィーダ側搬送部３１及びリニアフィーダ側搬送部４１の裏側に設けられる進行波発生手段のうち、リニアフィーダ側搬送部４１に設けられる進行波発生手段について説明すれば、図３に示すように、複数の進行波発生手段５が、出力位相が異なる送り側の群５Ｆと戻し側の群５Ｂの２群が、リニアフィーダ側搬送部４１の周回方向における異なる位置に分かれて、それぞれ長手方向に配列されている。図３では、説明の便宜上、各群で４個の進行波発生手段５で説明するが、実際には、リニアフィーダ側搬送部４１の裏側には、図６に示すように、各群で６個の進行波発生手段５が設けられている。この進行波発生手段５の数は、リニアフィーダ側搬送部４１の大きさや設定されるワークの搬送速度等に応じて決めることになる。図３に戻って、各群５Ｆ，５Ｂに属する複数の進行波発生手段５は、振動モードの腹の位置に１／２波長間隔で、かつ、隣り合う進行波発生手段５の極性（図示「＋」「−」）が逆になるように配列されている。そして、リニアフィーダ４において送り側に設けられた複数の進行波発生手段５と、戻し側に設けられた複数の進行波発生手段５とは、リニアフィーダ側搬送部４１の長手方向に１／４波長（図示「λ／４」）の空間的位相差のある状態で配置されている。また、図３に示すように、送り側の群５Ｆに属する複数の進行波発生手段５は、第１アンプ６１１に接続され、戻し側の群５Ｂに属する複数の進行波発生手段５は、第２アンプ６１２に接続されている。これら第１アンプ６１１及び第２アンプ６１２には、２相交流信号を供給するための２相交流信号発信器６Ａが接続されている。

２相交流信号発信器６Ａにより、送り側の進行波発生手段５と戻し側の進行波発生手段５とで時間的に位相が９０°ずれた正弦波振動を発生させることができる。本実施形態では、第１アンプ６１１による加振モードを「９０°モード」とし、第２アンプ６１２による加振モードを「０°モード」とする。

個々の進行波発生手段５により、各搬送面４３１，４４１を波打つように振動させることができる。ここで、前述のような構成により、送り側の進行波発生手段５と戻し側の進行波発生手段５とで時間的に位相が９０°ずれた正弦波振動を発生させることができる。このため、搬送部３１，４１に生じた空間的かつ時間的にずれた２つの定在波（一定の位置で単に上下動する波）が重ね合わされる（合成される）ことで、前記各搬送面４３１，４４１に、ボウルフィーダ３及びリニアフィーダ４における前記周回する方向に進行していく進行波を発生させることができる。本実施形態の進行波は、平面視において反時計回りに進行する。本実施形態のパーツフィーダ１では、各搬送面４３１，４４１に完全な進行波が現れるのではなく、搬送面の位置によって振幅の大きさが変動した進行波が現れる。これは、２つの搬送面４３１，４４１を完全な対称形状に製作することができないだけでなく、進行波発生手段５（ここでは、圧電素子）の取付位置や各進行波発生手段５（ここでは、圧電素子）の駆動態様にもばらつきがあるためである。

進行波が発生している各搬送面４３１，４４１の一点には楕円運動が生じている。この楕円運動の動く方向は、頂部において進行波の進行方向と逆になっている。そして、各搬送面４３１，４４１とワークＷとの間の摩擦により、各搬送面４３１，４４１上のワークＷに推進力が生じて、ワークＷは進行波とは逆方向に搬送されていく。

図示はしないが、ボウルフィーダ３についても同様であり、ボウルフィーダ側搬送部３１の中央を挟んで一方側の半周分と他方側の半周分との関係がリニアフィーダ４における送り側、戻し側と同様の関係とされ、進行波発生手段が前記リニアフィーダ４の場合と同様に配置されて駆動される。

本実施形態の搬送部３１，４１における上部には、所定間隔おきに複数のスリット３４，４５が形成されている。ボウルフィーダ３におけるスリット３４は径方向に延びるように形成されており、リニアフィーダ４におけるスリット４５は幅方向に延びるように形成されている。これらスリット３４，４５が形成されたことにより、搬送部の中立軸（搬送部３１，４１が湾曲する際の曲げ中心となる仮想軸）が下方に位置することとなり、搬送部３１，４１を進行波の進行方向に変形させやすくして、前記楕円運動に係る楕円を横長に変形できる。このため、ワークＷに働く力の水平方向を増大させ、垂直成分を低減させられる。よって、スリットが形成されていない搬送部を用いた場合に比べると、ワークＷを跳ねさせず効率的に移動させることができる。

以上のように構成された本実施形態のパーツフィーダ１では、各搬送面３３１，４３１，４４１に完全な進行波が現れるのではなく、搬送面の位置によって振幅の大きさが変動した進行波が現れる。このため、各搬送面３３１，４３１，４４１には、振幅が大きい位置（波形を図４の「最大時」に示す）と振幅が小さい位置（波形を図４の「最小時」に示す）とが交互に現れる。そこで、進行波による各搬送面３３１，４３１，４４１における垂直振幅のうち、最も大きく振動する位置における最大振幅に対する、最も小さく振動する位置における最小振幅の比、として定義される進行波比＝最小振幅／最大振幅を調整する進行波比調整手段を備えている。完全な進行波は、２相の定在波がともに空間的位相差、時間的位相差がいずれも９０度でかつ振幅が等しい時に形成される。

進行波比は、完全な進行波の場合は１となり、進行波が全く発生せず定在波のみの場合は０となる。この進行波比が、１に近付くように、調整することによって、ワークＷの搬送速度も速くなる。このワークＷの搬送速度Ｖは、次の式（１）によって導かれる。
Ｖ＝（２π^２fＷｅ√（ＴＷＲ））／λ…（１）
ここで、ｆは駆動周波数、Ｗは垂直振幅、ｅは搬送部の中立軸から搬送部の搬送面までの距離、ＴＷＲは、進行波比（ＴＷＲ＝最小振幅／最大振幅）であり、λは波長である。

従って、上記式（１）から、ワークの搬送速度Ｖは、駆動周波数、垂直振幅、搬送部の中立軸（搬送部３１，４１が湾曲する際の曲げ中心となる仮想軸）から搬送部の搬送面までの距離、進行波比に比例し、波長に反比例するので、駆動周波数、垂直振幅、搬送部の中立軸から搬送部の搬送面までの距離、進行波、波長の少なくとも１つを変更することによって、搬送速度を容易に調整することができる。ここでは、搬送部４１の特定部分の剛性を調整することによって、波長と振幅（垂直振幅）とを変更してワークの搬送速度を調整する速度変更手段９を備えている。

速度変更手段９は、速度を２段階に調整する手段から構成され、図５に示すように、搬送部４１に形成された複数のスリット４５の深さを浅くした第１領域と複数のスリット４５の深さを深くした第２領域の２つの領域から構成されている。搬送部４１の剛性は、搬送部４１の底面からスリット４５の底面までの距離に依存するため、第１領域が高剛性部を構成し、第２領域が低剛性部を構成する。また、搬送部４１の中立軸から搬送部４１の搬送面４３１までの距離が長いほど、ワークＷの搬送速度Ｖが速くなる。従って、第２領域の搬送部４１の中立軸から搬送部４１の搬送面４３１までの距離ｅが、第１領域の搬送部４１の中立軸から搬送部４１の搬送面４３１までの距離ｅ１よりも長いため、前記搬送速度Ｖの式（１）により第２領域でのワークＷの搬送速度が第１領域でのワークＷの搬送速度よりも速くなる。このワークＷの搬送速度が速くなる領域は、ワーク検出センサ７がワークＷを検出する部分よりも手前（搬送方向上流側）からメイントラック４３の終端までの領域であり、図６の斜線部分Ｈである。これは、ワーク検出センサ７でワークＷを検出する手前で搬送速度を上げることによって、搬送されているワークＷ同士の距離を大きくすることで搬送される一個一個のワークＷを確実に撮像することができるようにしている。図７に示すように、第１領域及び第２領域における波形を見てみると、第１領域の波長λ１が第２領域の波長λ２よりも長い（λ１＞λ２）。また、第１領域の垂直振幅Ｗ１が第２領域の垂直振幅Ｗ２よりも小さい。従って、振幅が大きくかつ波長が短い第２領域が、第１領域に比べて、ワークの搬送速度が速くなる。ここでは、速度変更手段９は、速度を２段階に調整する手段から構成しているが、３段階以上に調整する手段から構成してもよいし、速度がリニアに上昇するように調整する手段であってもよい。

図示はしないが、ボウルフィーダ３にも上述した速度変更手段９を備えさせて実施してもよい。

尚、本発明に係るワーク搬送装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、搬送トラックは循環するように閉じた形状に限られず、一端または両端が開放された形状であってよい。

前記実施形態では、複数の進行波発生手段５を２群に分け、一方の群と他方の群とで駆動させる位相差（進行波発生手段５に指示する位相差）を９０°に設定していたが、これに限定されず、位相差を他の角度に設定してもよい。

また、前記実施形態では、進行波発生手段５により発生する振動の波は正弦波であったが、矩形波、三角波等、他の形状の波であってもよい。

また、前記実施形態では、速度変更手段が搬送部の特定部分の剛性を調整する物理的に変更する手段であったが、垂直振幅、駆動周波数、進行波比であるＴＷＲ（最小振幅／最大振幅）、波長のうちの少なくとも一つを電気的に調整する手段であってもよい。進行波比であるＴＷＲ（最小振幅／最大振幅）を、電気的に調整する手段としては、例えば、図９に示すように、送り側の群５Ｆに属する各進行波発生手段５に対してアンプ６１及び電圧調整手段６２が直列に接続され、戻し側の群５Ｂに属する各進行波発生手段５に対してもアンプ６１及び電圧調整手段６２が直列に接続されている。従って、電圧調整手段６２の電圧を調整することで、進行波比を電気的に調整する。尚、送り側の電圧調整手段６２には、加振周波数調整手段６３が接続されている。また、戻し側の電圧調整手段６２には、電気的位相調整手段６４を介して加振周波数調整手段６３が接続されている。また、加振周波数調整手段６３には、波形選択手段６５が接続されている。

また、前記実施形態では、搬送部の特定部分の剛性を調整するためにスリットの深さを調整したが、スリットの深さは変更せずに、搬送部の上下の厚みを部分的に厚くしたり薄くする、あるいは搬送部に板状体を部分的に取り付けることによって、搬送部の特定部分の剛性を変更してもよい。この板状体を部分的に取り付ける構成では、厚さや重量が異なる板状体を複数用意しておき、設定したいワークの搬送速度に応じて板状体を取り付ける、又は取り外すことができるように構成してもよい。また、剛性は変化させないで、図８に示すように搬送部４１の一部を上方へ位置させることによりワークの搬送速度を調整するように構成することもできる。つまり、搬送部４１の底面を他の部分の底面よりも上方へ位置するように搬送部４１を構成する。そして、底面を上方へ持ち上げた部分のスリット４５も上げた分だけ上方へ位置するように構成する。これにより、上方へ持ち上げた部分の搬送部４１の中立軸が他の部分の中立軸よりも上方へ位置し、上方へ上げた部分の搬送部４１の中立軸から搬送部４１の搬送面４３１までの距離ｅ３が他の部分の搬送部４１の中立軸から搬送部４１の搬送面４３１までの距離ｅ２よりも短くなり（ｅ３＜ｅ２）、上方へ持ち上げた部分におけるワークの搬送速度が他の部分のワークの搬送速度よりも遅くなる。

また、前記実施形態の進行波発生手段（圧電素子）５は、電気的に絶縁するための絶縁体であるセラミック部とセラミック部の両側面に形成された電極とからなっており、通常は、１枚のセラミック部の両側面のそれぞれに電極を貼り付けて構成される圧電素子の必要数を搬送部に貼り付けているが、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）のように構成して実施してもよい。つまり、セラミック部５３１を一体にした圧電素子５を用いてもよい。この場合、図１０（ａ）に「＋」「−」で示すように、１／２波長（λ／２）毎に分極方向が異なっている。更に、セラミック部５３１の両側面のうちの搬送部（導体）への貼り付け面側の電極５１とは反対側の電極５２を一体化する。そうすることで、セラミック部５３１への電極５１，５２の貼り付け精度の向上並びに前記反対側の電極５２のコモン作業の削減を図ることができる。また、搬送部（導体）へ貼り付ける複数（図では８個）の電極５１は、搬送部（導体）へ貼り付ける時に搬送部に対して導通することによりコモンになるため、コモン作業をする必要がない。更にまた、搬送部（導体）への貼り付け面側の複数（図では８個）の電極５１も一体化してもよい。ただし、複数（図では８個）の電極５１を一体にさせる工程は、複数（図では８個）の電極５１を作製した後の工程になるので、製造コストの削減を考えると、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）のように、搬送部の貼り付け面とは反対側の電極５２のみを一体にする方が有利である。

また、前記実施形態の進行波発生手段（圧電素子）５を、図１１（ａ），（ｂ）のように構成してもよい。つまり、図１０（ａ），（ｂ），（ｃ）と同様に、セラミック部５３１を一体にした圧電素子５を用いてもよい。この場合、図１１（ａ）に「＋」「−」で示すように、１／２波長（λ／２）毎に分極方向が異なっている。そうすることで、セラミック部５３１への電極５１，５２の貼り付け精度の向上を図ることができる。この場合は、搬送部（導体）へ貼り付ける複数（図では８個）の電極５１は、搬送部（導体）へ貼り付ける時に搬送部に対して導通することによりコモンになるため、コモン作業をする必要がないが、前記電極５１とは反対側の複数（図では８個）の電極５２１に対してコモン作業が必要となる。

また、前記実施形態では、各搬送部３１，４１を周回する形状としたが、搬送部の形状はこれに限定されず、直線状や周回しない湾曲形状であってもよい。

1…パーツフィーダ、２…ベース部、３…ボウルフィーダ、４…リニアフィーダ、５…進行波発生手段、５Ｂ…戻し側の群、５Ｆ…送り側の群、６Ａ…２相交流信号発信器、７…ワーク検出センサ、８…エアノズル、９…速度変更手段、３１…ボウルフィーダ側搬送部、３２，４２…固定部、３３…トラック、３４，４５…スリット、４１…リニアフィーダ側搬送部、４３…メイントラック、４４…リターントラック、５１，５２，５２１…電極、５３，５３１…セラミック部、６１…アンプ、６２…電圧調整手段、６３…加振周波数調整手段、６４…電気的位相調整手段、６５…波形選択手段、３３１，４３１，４４１…搬送面、３３２…外周端部、６１１…第１アンプ、６１２…第２アンプ、ｅ，ｅ１，ｅ２，ｅ３…搬送部の中立軸から搬送部の搬送面までの距離、Ｈ…斜線部分、Ｗ…ワーク

Claims (2)

1. ワークを載置した状態で搬送する搬送面を有する搬送部と、
   少なくとも前記搬送面に、ワークを搬送させる進行波を発生させる進行波発生手段と、を備えるワーク搬送装置において、
   前記搬送部は、高剛性部と低剛性部とを有しており、前記搬送部の特定部分の剛性を調整することで、前記特定部分における波長を変更して、前記特定部分におけるワークの搬送速度と、前記搬送部の前記特定部分とは異なる他の部分におけるワークの搬送速度とが異なるように変更する速度変更手段を備えており、
   前記特定部分が前記低剛性部である場合、前記特定部分における波長を前記他の部分よりも短くすることで、前記特定部分における前記ワークの搬送速度を前記他の部分における前記ワークの搬送速度よりも速くすることを特徴とするワーク搬送装置。
2. 平面視で長方形状に構成され、前記長方形状の長辺の延在方向に沿ってワークが搬送される前記搬送部において、前記長方形状の搬送部の長辺のみに、該長辺の延在方向を横切る方向である幅方向に複数のスリットが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワーク搬送装置。

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