JPH0321447B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子部品或いは機械部品等比較的小
さい物品を振動により搬送するものに係り、特に
その振動源として圧電素子を用いた圧電駆動形搬
送装置に関する。

（従来の技術） 従来の圧電駆動形搬送装置の一例として実開昭
52−61087号公報或いは実開昭57−46517号公報に
示す直進形パーツフイーダがあるが、その構成を
第１０図に示す。この第１０図において、１は基
台、２は基台１の上面に固定した下枠で、これの
両端には傾斜して立上がる２本の弾性板３，３を
介して上枠４が水平に支持されている。５は上枠
４上に固定した搬送体たるトラフで、これに搬送
物６を載せる。７は前記各弾性板３の側面に取付
けられた板状の圧電素子で、これには端子８，９
に与えられた交流電圧がリード線８ａ，９ａを介
して印加されるようになつている。この場合、弾
性板３と両圧電素子７，７とで加振体たるバイモ
ルフ１０を構成しており、両圧電素子７，７に分
極方向が反対になるように交流電圧を印加する
と、例えば正の半サイクルで一方の圧電素子７が
伸び且つ他方の圧電素子７が縮み、反対に負の半
サイクルで一方が縮み且つ他方が伸びるといつた
伸縮運動を繰返すことにより、バイモルフ１０が
矢印１１方向にたわみ振動する。このたわみ振動
により、トラフ５を矢印１２で示す斜め上下方向
に振動させて、搬送物６を斜め上方に跳上げる動
作を繰返すことによつてこれをトラフ５に沿つて
矢印１３方向に移動せしめる。この場合、搬送物
６の搬送速度はトラフ５の振動振幅に比例する。

この種の圧電駆動形パーツフイーダは電磁駆動
フイーダや電動振動フイーダに比して構造が小形
且つ単純であるため、取扱い、補修が容易であ
り、しかも消費電力量が少ないため、経済面でも
優れるほか、騒音問題の懸念も全くないなどの多
くの特徴を有するが、搬送速度の点で問題があ
り、以下にその理由を述べる。

即ち、バイモルフ１０の固有振動数と同一周波
数の交流電圧を印加すれば、共振現象により同一
電圧でも振動振幅が10倍以上になることが知られ
ている。しかし、共振時でもバイモルフ１０に対
しその振動を妨げる方向に大きな荷重が加わると
振動振幅は急激に低下するので、振動を妨げる方
向の荷重を極力小さくする必要がある。

而して、第１０図に示すように２個のバイモル
フ１０の長さが同一で且つ互に平行であるから、
バイモルフ１０の矢印１１方向の振動に対してト
ラフ５は常に水平を保つて斜め上下方向（矢印１
２方向）に振動することになる。しかし、上述し
た従来のものでは、振動時においても上枠４の連
結部分４ａの角度が常に一定に保たれるため、弾
性板３の上端部とトラフ５のなす角度θ（第１１
図参照）を常に一定に保つように振動することと
なり、これが原因で弾性板３の上端部に対しその
振動を妨げる方向に過大な曲げ外力が加わつてし
まう。このため、バイモルフ１０の振動振幅ひい
てはトラフ５の振動振幅が小さくなり、実用的な
搬送速度が得られない欠点があつた。

そこで、このような欠点を解消するために、第
１２図に示すように構成することが考えられてい
る。即ち、バイモルフ１０の弾性板３の上端部と
トラフ５との間に、弾性材製の連結部材１４を介
在させ且つこの連結部材１４の曲げ剛性を弾性板
３のそれよりも低い値に設定したものである。こ
れによつて、振動時には第１３図に示すように曲
げ剛性の低い連結部材１４を弾性変形させること
により、弾性板３の上端部とトラフ５との間の角
度変化が比較的小さな力で許容され、その分、振
動を妨げる方向の荷重が減少してバイモルフ１０
の振動振幅が増大する。

しかしながらこの場合、連結部材１４の曲げ剛
性が低くなつているため、搬送物の重量の変化に
よつて連結部材１４の変位量が大きく変化し、こ
れがトラフ５の振動振幅ひいては搬送速度を大き
く変化させる原因となる。ちなみに、第５図に搬
送物の重量と搬送速度との関係を示しておくが、
一点鎖線で示すように搬送物の重量の変化によつ
て搬送速度が20％程度も変化してしまう。実際
に、パーツフイーダを生産ラインで使用する場合
には、搬送物を常に一定の時間間隔で所定のステ
ーシヨンに供給することが重要な条件となるが、
上述した連結部材１４を用いたものでは、搬送物
の重量変化に伴う搬送速度の変化により搬送物の
供給のタイミングが不安定になつてしまう不具合
がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように、加振体の弾性板と搬送体との
間に、曲げ剛性の低い連結部材を介在させる構成
とすると、搬送体の振動振幅ひいては搬送速度を
ある程度大きくすることができるが、反面、搬送
速度が搬送物の重量変化によつて大きく変化し易
く、搬送速度が安定しないという問題点があつ
た。

本発明はこのような欠点を解決するためのもの
で、従つてその目的は、搬送速度を十分に大きく
でき、しかもその搬送速度を搬送物の重量変化に
拘らず安定化できる圧電駆動形搬送装置を提供す
るにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の圧電駆動形搬送装置は、搬送体を振動
させるための加振体を、弾性板の側面に板状の圧
電素子を取付けて構成し、その圧電素子に電圧を
印加するとによつて圧電素子を弾性板と共にたわ
み振動させるようにしたものにおいて、前記圧電
素子を上下に二分割し、電圧印加時に下側の圧電
素子と上側の圧電素子とを互いに反対方向にたわ
ませて振動させるように構成したものである。

（作用） 下側の圧電素子と上側の圧電素子とを互いに反
対方向にたわませて振動させるから、上側の圧電
素子の振動によつて弾性板の上端側部分は加振体
全体としての振動方向（下側の圧電素子のたわみ
方向）とは反対方向にそり曲げられることにな
る。このため、振動時に搬送体側から弾性板に加
わる曲げ力を小さくできて、加振体の振動振幅ひ
いては搬送体の振動振幅を大きくできる。しか
も、弾性板と搬送体との間に曲げ剛性の低い連結
部材を介在させずに済むから、その連結部材を介
在させることによる不具合、即ち搬送物の重量変
化により搬送速度が大きく変化してしまうという
不具合を解消できる。

（実施例） 以下、本発明を直進形パーツフイーダに適用し
た第１実施例を第１図乃至第５図に基いて説明す
る。まず全体構成を示す第２図において、２０は
上面に取付座２１を固定した基台、２２は加振体
で、例えば板ばね製の弾性板２３の両側面に板状
の圧電素子２４乃至２７を夫々２枚ずつ上下に位
置させて取付けた構成である。従つて、この加振
体２２は従来のバイモルフに対し圧電素子を上下
に二分割した形態となつている。そして、例えば
２個の加振体２２が斜め上下方向に指向して互い
に平行となるように各弾性板２３の下端部が取付
座２１の両側部の傾斜面部２１ａ，２１ａにねじ
止め等により固定されている。２８は搬送体たる
トラフで、これの下面に固定された取付座２９の
両側部の傾斜面部２９ａ，２９ａに、各弾性板２
３の上端部をねじ止め等により固定し、これによ
つてトラフ２８を水平に支持している。この場
合、加振体２２の各圧電素子２４乃至２７の分極
極性が第３図に示すように、上側の圧電素子２
４，２５と下側の圧電素子２６，２７とで逆極性
となつている（第３図に分極極性を＋，−の符号
で示している）。そして、端子３０に与えられた
交流電圧がリード線３０ａ及び弾性板２３を介し
て各圧電素子２４乃至２７の裏面に印加され、端
子３１に与えられた交流電圧がリード線３１ａを
介して各圧電素子２４乃至２７の表面に印加され
るようになつている。

次に、上記構成の作用について説明する。両加
振体２２の各圧電素子２４乃至２７に交流電圧を
印加すると、上側の圧電素子２４，２５の分極極
性と下側の圧電素子２６，２７の分極極性とが互
いに逆極性になつていることから、第１図に示す
ように例えば正の半サイクルで下側の圧電素子２
６，２７が右側にたわみ且つ上側の圧電素子２
４，２５が左側にたわみ、反対に負の半サイクル
で夫々反対方向にたわむといつた運動を繰返して
振動する。この振動に伴つて、弾性板２３の上端
側部分は下側の圧電素子２６，２７のたわみ方向
に変位するように振動して、トラフ２８を斜め上
下方向に振動させる。これによつて、トラフ２８
上の搬送物３２を斜め上方に跳上げる動作を繰返
してこの搬送物３２をトラフ２８に沿つて図示左
方向に移動せしめる。

而して本実施例では、下側の圧電素子２６，２
７と上側の圧電素子２４，２５とを互いに反対方
向にたわませて振動させるから、上側の圧電素子
２４，２５の振動によつて弾性板２３の上端側部
分は加振体２２全体としての振動方向（下側の圧
電素子２６，２７のたわみ方向）とは反対方向に
そり曲げられることになる。このため、振動時に
弾性板２３の上端側部分が上側の圧電素子２４，
２５によつて取付座２９の傾斜面部２９ａに沿う
ように曲げられるため、トラフ２８側から弾性板
２３に加わる曲げ力、即ち加振体２２の振動を妨
げる方向の荷重を小さくできて、加振体２２の振
動振幅ひいてはトラフ２８の振動振幅を大きくで
き、十分な搬送速度を確保できる。しかも、弾性
板２３とトラフ２８との間に曲げ剛性の低い連結
部材を介在させずに済むから、その連結部材を介
在させることによる不具合、即ち搬送物の重量変
化により搬送速度が大きく変化してしまうという
不具合が解消できる。ちなみに第５図に示す実験
結果によれば、本実施例では搬送物の重量が変化
しても搬送速度の変化は５以下であり、搬送速度
が安定している。また、低剛性の連結部材を用い
たものに比し弾性板２３とトラフ２８との連結部
分の剛性が高くなるから、機械的な強度の向上に
もなり、振動疲労による寿命を２倍以上にするこ
とができる。

第６図は本発明をボウル形パーツフイーダに適
用した第２実施例を示したもので、以下これにつ
いて説明する。３３は円盤状の基台で、これの上
面には複数個の取付座３４を同一円周上に等間隔
に設けている。そして、各取付座３４には、第１
実施例と同一構成の加振体２２の弾性板２３の下
端を固定し、これによつて各加振体２２が基台３
３上の同一円周上に夫々所定角度だけ傾斜された
形態で等間隔に配置されている。更に、各加振体
２２の弾性板２３の上端には、搬送体たるボウル
３５を連結している。

このような構成のボウル形パーツフイーダにお
いて、加振体２２の圧電素子２４乃至２７に交流
電圧を印加すると、下側の圧電素子２６，２７と
上側の圧電素子２４，２５とを互いに反対方向に
たわませるように振動する。この振動により、ボ
ウル３５が螺旋方向（周方向の斜め上下方向）に
振動して、ボウル３５内の搬送物がボウル３５内
周面の螺旋状の搬送路３６に沿つて順次搬送さ
れ、その出口３６ａから排出されることになる。

この場合においても、下側の圧電素子２６，２
７と上側の圧電素子２４，２５とを互いに反対方
向にたわませるように振動させるから、振動時に
各弾性板２３の上端側部分が圧電素子２４，２５
によつてボウル３５の下面に対しほぼ一定の角度
を維持するように曲げられることになり、第１実
施例と同じく搬送速度を大きくしかも安定させる
ことができる。

尚、加振体２２の構造は上記実施例のものに限
定されず、例えば第７図に示す第３実施例のよう
に弾性板２３中央の変曲点部分に切欠部３７を形
成し、これによつて弾性板２３の変形量ひいては
振動振幅を増加させるようにしても良い。

また、ボウル形パーツフイーダでは、ボウル３
５が周方向に若干量変位するため、弾性板２３に
若干量のひねりを加える必要がある。そこで、ボ
ウル３５から弾性板２３に加えられるひねり方向
の荷重を低減するために、第８図に示す第４実施
例のように各圧電素子２４乃至２７の厚みに夫々
勾配をつけるようにしても良い。この場合、圧電
素子２４乃至２７の厚み（電極間の距離）が小さ
い程、曲げ変位が大きくなるから、振動時に弾性
板２３にひねりが加えられることになる。このた
め、ボウル３５から弾性板２３に加わるひねり方
向の荷重も低減できて、ボウル３５の振動振幅を
一層大きくすることができる。

更に、第９図に示す第５実施例のように上側の
圧電素子２４，２５の貼着位置を例えば左側に偏
倚させ、下側の圧電素子２６，２７の貼着位置を
右側に偏倚させた構成としても、弾性板２３にひ
ねりを加えることができる。

尚、上記実施例では弾性板２３を圧電素子２４
乃至２７の共通電極とする関係で、上側の圧電素
子２４，２５の分極極性と下側の圧電素子２６，
２７の分極極性とが互いに逆極性となるようにし
たが、これに限定されず、例えば圧電素子２４乃
至２７の分極極性を上下同一として、印加電圧の
極性を上下で逆極性とする構成としても良い。

［発明の効果］ 本発明は以上の説明から明らかなように、下側
の圧電素子と上側の圧電素子とを互いに反対方向
にたわませて振動させるから、搬送体側から弾性
板に加わる曲げ力を小さくできて、振動振幅ひい
ては搬送速度を大きくできる。しかも、弾性板と
搬送体との間に曲げ剛性の低い連結部材を介在さ
せずに済むから、搬送物の重量変化に伴う搬送速
度の変化の程度を小さくできて、搬送速度を安定
化できるという優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明を直進形パーツフイ
ーダに適用した第１実施例を示したもので、第１
図は振動時の加振体の側面図、第２図は全体の側
面図、第３図は加振体の側面図、第４図は同正面
図、第５図は搬送物の重量と搬送速度との関係を
示した図であり、第６図は本発明をボウル形パー
ツフイーダに適用した第２実施例を示す全体の斜
視図、第７図は本発明の第３実施例を示す加振体
の正面図、第８図ａ，ｂは本発明の第４実施例を
示す加振体の正面図と断面図、第９図ａ，ｂは本
発明の第５実施例を示す加振体の正面図と振動時
の斜視図であり、そして第１０図乃至第１３図は
従来例を示したもので、第１０図は第２図相当
図、第１１図は振動形態を説明するための図、第
１２図は全体の斜視図、第１３図は振動形態を説
明するための図である。 図面中、２２は加振体、２３は弾性板、２４乃
至２７は圧電素子、２８はトラフ（搬送体）、３
５はボウル（搬送体）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 搬送体を振動させるための加振体を、弾性板
   の側面に板状の圧電素子を取付けて構成し、その
   圧電素子に電圧を印加することによつて圧電素子
   を弾性板と共にたわみ振動させるようにしたもの
   において、前記圧電素子を上下に二分割し、電圧
   印加時に下側の圧電素子と上側の圧電素子とを互
   いに反対方向にたわませて振動させるように構成
   したことを特徴とする圧電駆動形搬送装置。