JPH0524613U - 圧電駆動型振動物品搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 様々な種類の物品を、その物品に応じた最も
理想に近い振動の運転周波数で搬送できるようにする。 【構成】 円形の下部振動体（１）と、これの上方に配
置された円板状の上部振動体（２）を備え、上部振動体
（２）上に円形のボウル（10）が固定される。下部振動
体（１）と上部振動体（２）の間に等間隔で４つの振動
系が設置される。各振動系は、鋼性の高い圧電駆動する
板バネ（３）と、これの両面に固定された圧電素子
（４）（５）と、振動増幅伝達手段（６）で構成され
る。振動増幅伝達手段（６）は、板バネ（３）の振動を
増幅して上部振動体（２）に伝達するもので、上下一対
の角棒状のト−ションバ−（７）（８）と、ト−ション
バ−（７）（８）を連結する連結腕（９）で構成され
る。ト−ションバ−（７）（８）に連結腕（９）は軸方
向移動可能に連結され、この連結位置の移動で、ト−シ
ョンバ−（７）（８）の有効バネ定数が可変調整され、
全体の運転周波数がボウル（10）などの負荷に応じた最
適値に可変調整される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、小形軽量の物品を振動させて所定方向に搬送する圧電駆動型の振動 物品搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

圧電素子を振動駆動源とする圧電駆動型振動物品搬送装置は、パ−ツフィ−ダ 、直進型フィ−ダなどに使用されている。この搬送装置の振動源は、板バネの両 面に圧電素子を貼着したバイモルフで、これは上下方向に配置され、上端側がボ ウルなどの物品搬送体に連結されている。板バネの両面の圧電素子に交流電圧を 印加して伸縮させると、板バネが板厚方向に撓み振動し、この振動が物品搬送体 に伝達され、物品搬送体上の物品が振動方向に搬送される。

【０００３】 上記板バネで物品搬送体を直接に駆動させることは、次の（ａ）〜（ｃ）の 理由でできない。

【０００４】 （ａ） 板バネの上下で振動のモ−ドが異なり、１枚のバイモルフでは振動モ −ドそのものに矛盾が生じる。

【０００５】 （ｂ） 物品を搬送させるだけの振動（振幅）を得るために、板バネを大きく 撓み変形させる必要があり、この大きな変形で板バネと圧電素子の接着が剥離す ることがある。

【０００６】 （ｃ） 物性的に圧電素子の駆動力は小さく、物品搬送体の直接駆動では、大 きくて重いボウルなどの物品搬送体を駆動させることができない。

【０００７】 そこで、これら問題を解決するため、板バネに圧電素子を上下２分割して取付 けたり、板バネの下部にのみ圧電素子を取付けたりしているが、これら改良案は 実用的でないことが分かっている。実用化されているのは、圧電素子を固定した 板バネの上端に、板バネのバネ定数より小さいバネ定数の共振バネを連結し、板 バネの振動を共振バネで増幅して、物品搬送体に伝達するようにした振動物品搬 送装置である。かかる圧電駆動型振動物品搬送装置は、特開昭６２−４１１９号 公報などで知られており、その概略を図８を参照して説明する。

【０００８】 図８は直進型フィ−ダで、固定台（30）上に防振ゴム（31）を介して下部振動 体（32）が取付けられる。下部振動体（32）上に一対の板バネ（33）が所定角度 傾斜させて立設され、その各々の両面に圧電素子（34）（35）が接着固定される 。板バネ（33）の上端部に共振バネ（36）の下端部が連結され、共振バネ（36） の上端部が上部振動体（37）に連結される。上部振動体（37）に所望の物品搬送 体（38）が取付けられる。板バネ（33）は、幅方向を物品搬送方向Ａと直交させ て取付けられる。共振バネ（36）は、板バネ（33）より小さい剛性を有する板状 の増幅バネ素子で、板バネ（33）にボルトなどで連結される。

【０００９】 圧電素子（34）（35）に周波数可変コントロ−ラ（39）から所望の周波数の交 流電圧を印加すると、板バネ（33）が図８の実線と鎖線の間で撓み振動する。こ の振動が共振バネ（36）で増幅されて上部振動体（37）に伝達され、上部振動体 （37）が図８の矢印で示す斜め上下方向に振動して、物品搬送が行われる。

【００１０】 なお、上部振動体（37）と物品搬送体（38）を含む負荷側の振動の固有周波数 は、板バネ（33）と共振バネ（36）の振動系のバネ定数が一定であれば、物品搬 送体（38）や、これに搭載される物品の種類、搬送形態などの負荷全体の重量、 慣性モ−メントで変わる。この固有周波数から大きく外れた周波数で振動系を振 動させると、効率が悪く、ほとんど運転不可能となる。そこで、振動系の周波数 が負荷側の固有周波数と同値、または、接近するまで周波数可変コントロ−ラ（ 39）で出力周波数を調整して、運転が開始される。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】 図８の装置は、板バネ（33）を微小振動させても、共振バネ（36）で物品搬送 に必要な振幅が得られ、上記（ａ）〜（ｃ）の問題を解決したものとして期待で きる。しかし、運転周波数を自由に選択できない不便さ、大振幅動作が困難で汎 用性に欠けるなどの問題があった。

【００１２】 すなわち、図８の装置は、振動系のバネ定数が一定であり、この条件を基に振 動系の周波数を、負荷側の固有周波数に合わせて運転している。換言すると、運 転周波数は負荷側の重量、慣性モ−メントに依存しており、自由に変えることは 効率などの点からできない。このような決められた運転周波数は、必ずしも物品 搬送に理想的な周波数とは限らない場合がある。例えば、物品が大きいか、小さ いかの相違で、理想的な搬送時の運転周波数が異なることがあるが、これに対応 できず、多少条件の悪い運転周波数で物品搬送をせざるを得ない不便なことがあ った。さらに、バネ定数一定の振動系では、調整できる運転周波数の範囲が限ら れるため、負荷側の重量が極端に大きく、あるいは、小さくなると運転不可能と なる不便なこともあった。

【００１３】 また、図８の装置は、下部振動体（32）から上方に圧電駆動する板バネ（33） を延ばし、その上端に振動増幅用共振バネ（36）を直列結合した構造のため、装 置全体の全高が高くなり、大型化する傾向にあった。さらに、全高を抑えるため 、どうしても共振バネ（36）のスパンを小さく切り詰めねばならず、大振幅動作 が困難であった。つまり、大振幅動作させるとバネ応力が過大となって、バネ折 損事故を引き起こす恐れが生じる。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

本考案者は、上記問題点の主要な原因が、振動駆動源である振動系のバネ定数 が一定であることに着目し、振動系のバネ定数を可変とする様々な技術開発を試 みた結果、次なる振動物品搬送装置を開発した。

【００１５】 すなわち、本考案は、上下に対向配置された下部振動体および上部振動体と、 下部振動体に下端部が連結されて上方に延びる板バネと、板バネに固定されて、 板バネを振動させる圧電素子と、板バネの上端部の振動を増幅して上部振動体に 伝達する振動増幅伝達手段とを具備した振動物品搬送装置であって、振動増幅伝 達手段は、圧電駆動する板バネの上端部の振動方向と直交方向に延び、かつ、バ ネ定数が板バネより小さい振動増幅用ト−ションバ−と、ト−ションバ−にスラ イド可能に連結されて、ト−ションバ−の振動を上部振動体に伝達する連結腕で 構成されていることを特徴とする。

【００１６】

【作用】

本考案装置における圧電駆動源の振動系は、圧電駆動する板バネと、振動増幅 伝達手段のト−ションバ−及び連結腕で構成され、ト−ションバ−への連結腕の 連結箇所をスライド移動させて、その有効バネ部分の長さを変えると、ト−ショ ンバ−の振動系に作用するバネ定数が変化する。このト−ションバ−に対する連 結腕の位置変更で、振動系全体のバネ定数が可変調整され、負荷側を何ら変更す ることなくその固有周波数を変えることができるようになる。また、振動増幅手 段のト−ションバ−は、従来の振動増幅バネ素子よりダンピングが小さく、駆動 力の絶対値の小さい圧電駆動に使用した場合、ロスが小さくて大振幅動作にも適 する。

【００１７】

【実施例】

本考案をボウル型パ−ツフィ−ダに適用した実施例を、図１ないし図７を参照 して説明する。

【００１８】 図１および図２に示すボウル型パ−ツフィ−ダは、固定台（10）上に防振ゴム （図示せず）を介して配置された円形の下部振動体（１）と、これの上方に配置 された円板状の上部振動体（２）を備え、上部振動体（２）上に円形のボウル（ 10）が固定される。下部振動体（１）と上部振動体（２）の間に等間隔で３つ以 上、例えば４つの振動系が設置される。各振動系は、剛性の高い板バネ（３）と 、これの両面に固定された圧電素子（４）（５）と、振動増幅伝達手段（６）で 構成される。

【００１９】 板バネ（３）は、例えば図３に示すような縦長のストレ−トな一枚バネで、下 部振動体（１）の周辺部に半径方向に、上下を貫通して形成されたスリット（11 ）に垂直に挿通される。板バネ（３）の下端部は、下部振動体（１）の下面側に 突出し、この下端部が、下部振動体（１）の下面のブロック（12）の側面にボル ト（13）で固定される。ブロック（12）は、下部振動体（１）の下面にボルト（ 14）で固定される。板バネ（３）の上端部は、下部振動体（１）から上に少し突 出し、この上端部はト−ションバ−（７）を固定するボス部（15）として構成さ れる。圧電素子（４）（５）にリ−ド線（16）（16）を介して交流電圧を印加す ると、板バネ（３）は下部振動体（１）の接線方向に振動する。

【００２０】 振動増幅伝達手段（６）は、板バネ（３）の振動を増幅して上部振動体（２） に伝達する。これは上下一対の角棒状のト−ションバ−（７）（８）と、一対の ト−ションバ−（７）（８）を連結する連結腕（９）で構成される。一対のト− ションバ−（７）（８）のバネ定数は、板バネ（３）のバネ定数より十分小さく 設定されて、板バネ（３）の振動を増幅するようにしてある。下部のト−ション バ−（７）は、基端部が板バネ（３）のボス部（15）に挿入されて固定され、ボ ス部（15）から下部振動体（１）の半径方向外側に延びる。上部のト−ションバ −（８）は、基端部が上部振動体（２）の下面のブロック（17）に挿入されて固 定される。ブロック（17）は、上部振動体（２）の下面に位置移動可能にボルト （18）で固定される。上部のト−ションバ−（８）は、下部のト−ションバ−（ ７）と平行に配置される。上下のト−ションバ−（７）（８）に連結腕（９）の 上下端部が、ト−ションバ−（７）（８）の軸方向にスライド移動可能に連結さ れる。連結腕（９）の上下端部は、図４に示すように、対応するト−ションバ− （７）（８）に挿入後、ボルト（19）（20）で締め付けることで、ト−ションバ −（７）（８）の任意の位置に固定される。連結腕（９）は、板バネ（３）と直 交方向に配置される。連結腕（９）の中央部は、選択的に板厚方向の剛性を弱く するように薄肉にくびれ加工され、このくびれ部分（９ａ）で振動系に加わる後 述応力を吸収するようにしてある。４つの連結腕（９）のそれぞれは、同一方向 に所望の角度θだけ傾斜させて取付けられる。

【００２１】 ４つの振動系の各板バネ（３）を同位相で圧電駆動させると、板バネ（３） が倒立振り子のように振動する。板バネ（３）は板厚の厚い、剛性の大きなもの で、その上端のボス部（15）の振幅は小さく、最大で０．２mm程度である。この 微小振動が、ト−ションバ−（７）、連結腕（９）、ト−ションバ−（８）を介 し増幅されて上部振動体（２）に伝達され、ボウル（10）が回転振動と上下振動 の合成された斜め上方へのひねり振動をする。ボウル（10）のひねり振動と振幅 で、ボウル（10）に収容された物品（図示せず）が所定の方向に、所望の給送速 度で搬送される。

【００２２】 上記物品搬送動作において、連結腕（９）は振動方向に十分な幅を持たせて、 振動方向の剛性を高くしてあるので、上部振動体（２）に振動を減衰させること なく伝達する。また、圧電駆動の板バネ（３）は剛性が高く、またト−ションバ −（７）（８）も曲げには大きな抵抗を示し、これら振動系で上部振動体（２） を回転振動させると、振動系全体に捻れ応力が生じることになる。そこで、この 種応力で連結腕（９）のくびれ部分（９ａ）が捻れるようにしておいて、くびれ 部分（９ａ）で回転振動に伴う応力を吸収するようにしてある。このようにする と振動系に過大な応力がかからず、振動系が安定した動作をする。

【００２３】 ボウル（10）を含む負荷側の固有周波数は、ボウル（10）の重量、形態、材質 、収容される物品の種類、搬送形態などの各種条件によって異なり、この固有周 波数に共振するように振動系の振動周波数を調整して運転が開始される。ここで 上記実施例においては、次のように運転周波数を調整して、運転が開始される。 すなわち、負荷側に重量等の変更があれば、この変更に応じて振動系のバネ定数 を、ト−ションバ−（７）（８）に対する連結腕（９）の取付け位置の移動で調 整する。例えば、連結腕（９）をト−ションバ−（７）（８）の開放先端側に移 動させると、下部のト−ションバ−（７）における板バネ（３）のボス部（15） から連結腕（９）までの捻れ部分の長さＬが長くなり、その分、ト−ションバ− （７）の振動系に及ぼす有効なバネ定数が低下する。これは上部のト−ションバ −（８）でも同じことである。従って、振動系全体のバネ定数が低下し、これに より共振周波数も低下して、運転周波数が下がることになる。逆に、上記長さＬ を短く調整すれば、運転周波数が上がる。この運転周波数の可変調整で、負荷側 の物品が、より理想に近い振動条件で搬送される。

【００２４】 次に、上記実施例の構造上の特徴、変形例を説明する。

【００２５】 下部振動体（１）のスリット（11）に板バネ（３）を垂直に挿入することによ り、振動系全体の高さが小さくでき、その分、振動物品搬送装置が小形となる。 また、下部振動体（１）は、板バネ（３）を垂直に取付ける構造であるため、従 来品のような斜め加工部分がなくて、加工がし易いシンプルな構造で、製造上有 利なものが使用できる。

【００２６】 連結腕（９）を、図５に示すように、鎖線位置から実線位置横に１８０度反転 させて取付ければ、ボウル（10）が１８０度反対方向に回転振動する。この場合 、上部振動体（２）の下面に取付けるブロック（17）を図５の左側に移動させ、 その移動位置の上部振動体（２）に予備に設けた取付穴（21）（図３参照）を利 用して、移動したブロック（17）をボルト（18）で固定するようにすればよい。 図６に示すように、連結腕（９）の取付角度θを変更させて、負荷の振動角度 を自由に変更させることが可能である。この角度変更は、連結腕（９）のト−シ ョンバ−取付穴（22）（23）の位相を設計変更させることで実行すればよい。こ の場合、連結腕（９）の角度変更で上部のト−ションバ−（８）の位置が横に移 動するので、この移動を見越して上部のブロック（17）を取付ける上部振動体（ ２）のブロック取付穴を横長穴にしておくことが望ましい。

【００２７】 板バネ（３）は、図７に示すように、下端部（３ａ）を横に一体に折曲させ、 この下端部（３ａ）を下部振動体（１）に直接にボルト止めするようにして、構 成部品の低減化を図るようにしてもよい。

【００２８】 ト−ションバ−（７）（８）は、角棒状に限らず、セレ−ションを施した円柱 状、６角柱状などの、要は、棒材の捻りによってバネとしての性質を備えたもの であればよい。

【００２９】 また、本考案は、ボウル型パ−ツフィ−ダ以外の直進型パ−ツフィ−ダ、ホッ パ−などにも有効に適用できることは、明らかである。

【００３０】

【考案の効果】

本考案によれば、圧電駆動する板バネと、振動増幅伝達手段のト−ションバ− 及び連結腕で構成される振動系のバネ定数が、ト−ションバ−への連結腕の連結 箇所を移動させることで可変調整できる。その結果、負荷側を何ら変更すること なく、運転周波数を負荷に応じて可変調整して、物品を常に理想とする、あるい は理想に近い条件で搬送することができ、実用価値大なる振動物品搬送装置が提 供できる。また、振動増幅手段のト−ションバ−は、従来の振動増幅バネ素子よ りダンピングの小さい、圧電駆動させた場合のロスの小さいものの使用が可能で あり、大振幅動作をも容易に可能な、汎用性の高い圧電駆動型振動物品搬送装置 が提供できる。

【００３１】 また、下部振動体に上下を貫通させて板バネを垂直に取付けることで、振動物 品搬送装置の小形化、下部振動体の構造簡略化による製造コストの低減化を図る ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す部分断面を含む側面図で
ある。

【図２】図１の物品搬送装置の一部省略部分を含む平面
図である。

【図３】図１装置における板バネの拡大正面図らる。

【図４】図１装置における連結腕の部分断面を含む拡大
正面図である。

【図５】図１装置の一部使用変更例を示す部分正面図で
ある。

【図６】図４の連結腕の変形例を示す正面図である。

【図７】従来の圧電駆動型振動物品搬送装置の要部の概
略を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 下部振動体 ２ 上部振動体 ３ 板バネ ４ 圧電素子 ５ 圧電素子 ６ 振動増幅伝達手段 ７ ト−ションバ− ８ ト−ションバ− ９ 連結腕

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【手続補正書】

【提出日】平成４年９月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す部分断面を含む側面図で
ある。

【図２】図１の物品搬送装置の一部省略部分を含む平面
図である。

【図３】図１装置における板バネの拡大正面図である。

【図４】図１装置における連結腕の部分断面を含む拡大
正面図である。

【図５】図１装置の一部使用変更例を示す部分正面図で
ある。

【図６】図４の連結腕の変形例を示す正面図である。

【図７】従来の圧電駆動型振動物品搬送装置の要部の概
略を示す正面図である。

【図８】従来の圧電駆動型振動物品搬送装置を示す図で
ある。

【符号の説明】 １ 下部振動体 ２ 上部振動体 ３ 板バネ ４ 圧電素子 ５ 圧電素子 ６ 振動増幅伝達手段 ７ トーションバー ８ トーションバー ９ 連結腕

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に対向配置された下部振動体および
   上部振動体と、下部振動体に下端部が連結されて上方に
   延びる板バネと、板バネに固定されて、板バネを振動さ
   せる圧電素子と、板バネの上端部の振動を増幅して上部
   振動体に伝達する振動増幅伝達手段とを具備し、 前記振動増幅伝達手段は、前記板バネの上端部の振動方
   向と直交方向に延び、かつ、バネ定数が板バネより小さ
   い振動増幅用ト−ションバ−と、ト−ションバ−にスラ
   イド可能に連結されて、ト−ションバ−の振動を上部振
   動体に伝達する連結腕を含むことを特徴とする圧電駆動
   型振動物品搬送装置。
2. 【請求項２】 板バネを、下部振動体に垂直に取付けた
   ことを特徴とする請求項１記載の圧電駆動型振動物品搬
   送装置。