JPH06127655A

JPH06127655A - 超音波パーツフィーダ

Info

Publication number: JPH06127655A
Application number: JP4304699A
Authority: JP
Inventors: Takao Kusuda; 隆男楠田
Original assignee: NASUKA KK
Current assignee: NASUKA KK
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1992-10-16
Publication date: 1994-05-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、超音波振動によって生じる進行波
を利用して部品を移送するパーツフィーダに関するもの
で、低騒音で部品の損傷が少なく、また低速から高速ま
での広い速度範囲で部品が自走し、自動機に部品を移送
できる超音波パーツフィーダを提供することを目的とす
る。【構成】定在波の１／４波長ずらした二つの分極領域
群７ａ、７ｂを形成する圧電体５のを裏面に張りつけた
振動体３を、多数の部品を収容するボウル１内に水平面
に対して傾斜させて設置し、駆動回路８からそれぞれの
分極領域群７ａ、７ｂに時間的な位相の異なる高周波電
圧を印加する。圧電体５の屈曲振動で励起された進行波
によって、振動体５の振動面に乗った部品を移送し、ボ
ウル１の縁にある出口１０から自動機に部品を供給す
る。また、長円リング状の振動体３’の長軸を水平面に
対して傾斜させて設置し、ガイド１１に挟まれた振動面
の直線部を部品の通路１２として、部品を移送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電体などの電気−機
械変換素子の超音波振動によって振動体に生じる進行波
を利用して部品を移送する超音波パーツフィーダに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のパーツフィーダは、内周に渦巻状
のトラックと中心付近に部品の収容部を有するボウル
に、ソレノイドと板バネでもつて数百Ｈｚの低い周波数
の振動を与え、部品をトラックに跳ね上げて移送する方
式のものであった。また、これを長方形に圧縮して、薄
型直進フィーダに構成しているものがあった。

【０００３】さらに、パーツフィーダの振動源として
は、例えば実開昭６２−１８９３２０号公報に示すよう
に、多層板状の屈曲振動子を搬送路の裏面に張り付けた
ものがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のパーツ
フィーダでは、振動で部品に運動エネルギーを与えるた
め、大きな振幅の振動をさせている。その結果、大きな
振動音が生じて工場騒音の問題を引き起こしていた。ま
た、移送の途中で部品どうしがぶつかり合って、部品が
損傷することがあった。さらに、後続の部品で先の部品
を押し出す原理を用いているので、常に大量の部品をト
ラック上に整列させておかねばならなかった。また、部
品の移送速度が遅く、速度の可変範囲が狭いので、高速
の自動機には対応が不可能となっていた。

【０００５】また、実開昭６２−１８９３２０号公報で
は、振動源としてのソレノイドと板バネを単に積層板型
の振動子に変えているだけで、従来の単一の低周波振動
によるパーツフィーダと同じ課題を残している。

【０００６】そこで本発明は、このような課題の解決に
着目したものであり、低騒音で部品の損傷がない、しか
も早い速度で部品を供給できる超音波パーツフィーダを
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】係る課題を解決するため
に、本発明は次の技術的手段を有している。

【０００８】すなわち、裏面に圧電体を張り付けたリン
グ（長円のリングも含む）状または円板状の振動体を、
水平面に対して傾斜させて設置する。この圧電体は、定
在波の１／２波長で分極方向を正負交互に繰り返す多数
の分極領域を有している。そして、これらの分極領域
は、１枚の圧電体の周方向に途中で１／４波長ずれた位
置関係の二つの分極領域群を形成している。あるいは、
２枚の圧電体を張り合わせ、上下に１／４波長ずれた位
置関係の二つの分極領域群を形成している。一方、部品
の収納器の底部の高さが、傾斜した振動体の振動面を下
部付近で同一になるように構成する。そして、圧電体の
二つの分極領域群のそれぞれに時間的に９０°の位相の
ずれた２種類の高周波電圧を印加する。

【０００９】次に、前記振動体の振動面に、周方向に一
周して配列した多数の突起を設ける。また、前記振動体
の振動面または、その上に設けられた多数の突起の頂部
にシリコンゴムなどを張り付けてライニングを形成す
る。

【００１０】さらに、前記の時間的に９０°の位相のず
れた２種類の高周波電圧を時間間隔を置いて繰り返しバ
ースト（突発）状に発生させ、圧電体の二つの分極領域
群のそれぞれに印加する。

【００１１】

【作用】まず、図２に示す原理図に基づいて説明する。
圧電体の二つの分極領域群のそれぞれに位相の異なる高
周波電圧が印加されると、振動体３は厚みの中心付近を
中立面として屈曲振動を起こす。この屈曲振動は振動体
３の表面に進行する表面波（進行波Ｕ）を連続した形で
生成させる。その結果、振動体の表面の質点ｍは進行波
Ｕの動きにつれて、それぞれの場所で楕円運動を繰り返
す。そのため、楕円軌跡の頂部付近で接触している部品
には、進行波の動きとは逆方向の推進力Ｆが加わる。そ
して、部品は振動体の表面を移送される。また、圧電体
への高周波電圧の入力を上げると、質点ｍの楕円軌跡が
大きくなって、楕円運動が速くなる。その結果、速い速
度の推進力Ｆが部品に加えられる。

【００１２】このような原理に従って、収納器の底部か
ら振動体の振動面の下部に乗った部品が、振動面を走行
する。そして、途中にある部品整列用のじゃま板などに
より、不整列の部品だけがかき落とされ、自重により収
納器の底面を滑落して底部に到達する。その後、また前
記のように振動面を移送され、移送−落下−移送を繰り
返す。そのため、最終的に部品は整列させられ、パーツ
フィーダの出口から自動機に供給される。

【００１３】また、前記振動体の振動面に突起を設ける
と、壁が屈曲振動したとき、中立面から突起の先端まで
の距離が長くなる。その結果、突起の先端の楕円軌跡が
大きくなり、突起の先端で接触している部品には、早い
速度の推進力Ｆが加わる。さらに、前記振動体の振動面
または突起の上に形成したライニングは、部品との摩擦
係数が大きくし、ライニングの表面で接触している軽い
部品にも大きな推進力Ｆを発生させる。また、突起に形
成したライニングでは、突起の不連続が解消され、部品
を滑らかに静かに移送する。

【００１４】さらに、高周波電圧をバースト的に圧電体
に印加すると、振動面には突発的な振動が生じる。この
突発的な振動によって、振動面上で重なり合ったり、も
つれ合ったりしていた部品は、ほぐれてバラバラにな
る。また、駆動が間欠になって、振動体の温度上昇が抑
えられたり、定在波が立ちにくくなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の超音波パーツフィーダの実施
例を添付図面に従って、順に説明する。

【００１６】図１は一実施例の縦断面図で、図中１は多
数の部品を収容するボウルである。ボウル１の底面２は
傾斜していて、収納された部品は常に一方向に滑落して
底部に堆積する構造となっている。ボウル１の内部には
リング状の振動体３が、振動面の一部をボウル１の傾斜
した底面２の底部と同一高さで接するように、傾けて設
置されている。振動体３の振動面の半周は、メタルソー
で直径方向に切り込みを入れ、多数の突起４を形成して
いる。また、振動体３の裏面には、薄板の圧電体５が張
り付けられている。この圧電体５は、図３に示すよう
に、振動体３の円周上で生じる定在波の１／２波長で複
数の分極領域６に区分し、それぞれ相隣合う分極領域６
で分極方向が正負逆になっている。そして、複数の分極
領域６は、途中で１／４波長だけずらして配置された二
つの分極領域群７ａ、７ｂを構成している。この二つの
分極領域群７ａ、７ｂには、それぞれに時間的な位相が
９０°異なった高周波電圧を印加する駆動電気回路８が
接続されている。また、ボウル１の内面には振動体３の
振動面と平行に、部品整列用のじゃま板９が取り付けら
れている。さらに、１０は部品の出口である。

【００１７】上記のような構成からなる超音波パーツフ
ィーダにおいて、圧電体５の二つの分極領域群７ａ、７
ｂのそれぞれに、駆動電気回路８から時間的な位相が９
０°異なった高周波電圧を印加すると、振動体３は屈曲
振動をして表面の突起４に進行波を生じさせる。する
と、ボウル１の底面２の斜面をずり落ちて振動体３の振
動面の下部に集まっていた部品は、突起４の楕円運動に
よって振動体３の振動面を上って行く。そして、部品が
振動体３の振動面を走行中、不整列な部品はじゃま板９
によってボウル１の底面２にかき落とされ、もう一度振
動体３の振動面の下部に戻される。このようにして整列
させられた部品は、出口１０から自動機（図示せず）に
供給される。このとき、高周波の印加電圧を変化させる
と、部品の移動速度も変化する。

【００１８】次に、本発明の他の実施例について説明す
る。図４はこの実施例の縦断面図で、図中３’は長軸を
水平面に対して傾けて設置した長円の振動体である。振
動体３’の片側の直線部分の両側は、ガイド１１によっ
て挟んで部品の整列用通過路１２としている。また、振
動体３’の傾斜した直線部分の振動面の下部付近では底
部の高さを同一にした部品を収納するポット１３を設置
している。振動体３’の振動面には、第１の実施例と同
じく、多数の突起４を形成している。そして、その裏面
には２枚の圧電体５ａ、５ｂが積層して張り付けられて
いる。これらの圧電体５ａ、５ｂは、振動体３’の周上
で生じる定在波の１／２波長で複数の分極領域に区分
し、それぞれ相隣合う分極領域で分極方向が正負逆にな
っている。そして、複数の分極領域６は、上下で１／４
波長だけずらして配置された二つの分極領域群７ａ’、
７ｂ’を構成している。これらの分極領域群７ａ’、７
ｂ’のそれぞれに、時間的な位相が９０°異なった高周
波電圧を印加する駆動電気回路８が接続されている。

【００１９】本実施例も、第１の実施例と同じく分極領
域群７ａ’、７ｂ’のそれぞれに、駆動電気回路８から
時間的な位相が９０°異なった高周波電圧を印加する
と、振動体３’は屈曲振動をして、振動面に突起４で拡
大された進行波を生じさせる。この進行波が長円の振動
体３’を周回すると、ポット１３に収納されていた部品
は振動体３’の振動面に乗り、進行波の楕円運動によっ
て登っていく。そして、部品が振動体３’の振動面を走
行中、不整列した部品はガイド１１によって整列させら
れ、出口１０’まで上げてから自動機（図示せず）に供
給される。

【００２０】次に、本発明の超音波パーツフィーダの振
動体の振動表面に係る部分について、図５の（ｂ）の部
分拡大した縦断面図によって説明する。この実施例は、
第１および第２の実施例にも示したように、振動体３ま
たは振動体３’の振動面に多数の突起４を設けてある。
そして、この突起４によって、屈曲振動の中立面ＮＮか
らの距離に比例してｈ／ｓ倍だけ振動面の変位は拡大さ
れる。その結果、突起４の先端の移動速度が大きくな
り、接触した部品は高速で移送される。

【００２１】また、本発明の超音波パーツフィーダの振
動体の振動表面に係る部分の他の実施例について説明す
る。この実施例は、図５の（ｂ）に示すように、振動体
３または振動体３’の振動面に設けた多数の突起４を覆
うようにシリコンゴムでライニング１４を形成してい
る。その結果、部品とライニング１４との摩擦が大きく
なり、表面に接触した軽い部品でも移送される。また、
突起４どうしの間はシリコンゴムで埋まり、連続した表
面になるため、より滑らかに部品を移送する。

【００２２】また、本発明の超音波パーツフィーダの振
動体の駆動に係る部分の他の実施例について説明する。
図６は駆動電気回路８のブロック図を示しており、高周
波信号の発振器１５と、発振器１５で発せられた信号を
直接に増幅する増幅器１６ａと、移相器１７を経由して
時間的な位相が９０°ずらせた信号を増幅する増幅器１
６ｂとから構成されている。そして、増幅器１６ａおよ
び増幅器１６ｂの手前には、発振器１５の信号を数パル
スのバースト信号としてまとめる論理積からなるゲート
１８と、それを時間的に制御するタイマ１９が挿入され
ている。

【００２３】図７は、駆動電気回路における各部での電
圧波形を示している。まず、発振器１５によって約４０
ｋＨｚの周波数の発振波（ａ）が作られ、ゲート１８に
入力される。一方、タイマ１９はゲート１８に時分割さ
れた制御波（ｂ）を与え、発振波（ａ）の数周期分が時
間間隔を置いて繰り返すバースト信号（ｃ）が得られ
る。信号（ｃ）は増幅器１６ａで増幅されて高周波電圧
Ｖａとなり、分極領域群７ａに印加される。また、信号
（ｃ）は移相器１７に送られた後、増幅器１６ｂで増幅
されて高周波電圧Ｖｂとなり、分極領域群７ｂに印加さ
れる。そして、バースト状の高周波電圧Ｖａおよび高周
波電圧Ｖｂが印加された期間だけ振動体３に進行波が生
じる。そして、このバースト状の進行波は、重なり合っ
た部品に衝撃を与えるとともに、振動の休止期間に定在
波の要素が消滅する。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、超音波パーツフ
ィーダの振動体に生じた進行波によって部品を走行させ
るため、騒音もなく、静かに部品を移送することが可能
となった。また、部品どうしが振動でぶつかることもな
いため、部品を損傷することもなくなった。

【００２５】また、振動の変位速度を電気的に変えて、
広い範囲で部品の移送速度を変えることが可能となっ
た。そして、部品は自走してトラック上に多くがストッ
クされないので、部品を効率よく供給できるようになっ
た。

【００２６】さらに、振動体の振動面に突起を設けるこ
とにより、より高速で部品を供給することが可能となっ
た。さらに、振動表面をライニングで覆うことにより、
より静かに軽い部品を供給することが可能となった。

【００２７】最後に、圧電体をバースト状に駆動するこ
とにに衝撃を与え、ほつれさせることが可能となった。
そして、駆動の間に短い休止期間を与えるので定在波が
立ちにくく、駆動効率の向上が図れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における超音波パーツフィー
ダの縦断面を示している。

【図２】本発明の超音波パーツフィーダの原理を示す斜
視図である。

【図３】本発明の一実施例における超音波パーツフィー
ダの圧電体の分極領域群の配置を示している。

【図４】本発明の他の実施例における超音波パーツフィ
ーダの縦断面を示している。

【図５】本発明の超音波パーツフィーダの振動表面に係
る部分拡大した縦断面を示している。

【図６】本発明の超音波パーツフィーダの駆動電気回路
の一実施例のブロック図を示している。

【図７】本発明の超音波パーツフィーダの駆動電気回路
の一実施例における各部分での電圧波形を示している。

【符号の説明】

１ボウル３、３’ 振動体４突起５、５ａ、５ｂ圧電体６分極領域７ａ、７ｂ、７ａ’、７ｂ’ 分極領域群８駆動電気回路９じゃま板１０、１Ｏ’ 出口１１ガイド１３ポット１４ライニング１５発振器１６ａ、１６ｂ増幅器１７移相器１９タイマ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水平面に対して傾斜させて配置されたリ
ング状または円板状の振動体、該振動体の裏面に張り付
けられた定在波の１／２波長の多数の分極領域を有する
圧電体、該圧電体の分極領域に時間的に位相の異なる２
種類以上の高周波電圧を印加する駆動電気回路、前記振
動体の傾斜した振動面の下部付近で底部の高さを同一に
した部品の収納器から構成され、前記圧電体で振動体を
屈曲振動させたときに生じた進行波によって、振動体の
振動面に乗った部品を移送するとともに振動面からはず
れた部品を収納器に返すことを特徴とする超音波パーツ
フィーダ。
【請求項２】長軸を水平面に対して傾斜させて配置さ
れた長円リング状の振動体、該振動体の直線部の裏面に
張り付けられた定在波の１／２波長の多数の分極領域を
有する圧電体、該圧電体の分極領域に時間的に位相の異
なる２種類以上の高周波電圧を印加する駆動電気回路、
前記振動体の傾斜した振動面の下部付近で底部の高さを
同一にした部品の収納器から構成され、前記圧電体で振
動体を屈曲振動させたときに生じた進行波によって、振
動体の振動面に乗った部品を移送するとともに振動面か
らはずれた部品を収納器に返すことを特徴とする超音波
パーツフィーダ。
【請求項３】前記振動体の振動面に周方向に配列した
多数の突起を設け、前記圧電体で励起された屈曲振動の
変位を拡大し、発生した進行波によって部品をより高速
で移送することを特徴とする請求項１および２記載の超
音波パーツフィーダ。
【請求項４】前記振動体の振動面または振動面に設け
られた突起の頂部にシリコンゴムなどを張り付けてライ
ニングを形成し、部品と振動面との摩擦力を向上させ、
発生した進行波によって部品をより高速で滑らかに移送
することを特徴とする請求項１および２記載の超音波パ
ーツフィーダ。
【請求項５】前記駆動電気回路で時間間隔をおいて繰
り返してバースト状に生成した時間的に位相の異なる２
種類以上の高周波電圧、該高周波電圧を圧電体の分極領
域に印加して断続的に進行波を発生さすことを特徴とす
る請求項１および２記載の超音波パーツフィーダ。