JPH0940151A - 揺動・振動装置とその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 不規則周波数と不規則振幅とを有する揺動と
振動とを、１系統の駆動源で発生し、機構が簡単で、コ
スト安な揺動・振動装置の提供。 【構成】 往復移動台８と、前記往復移動台８を往復移
動させる駆動手段１、２、３、４と、前記往復移動台８
上に垂直に取り付けられた柱状支持弾性体５、５、５、
５と、前記柱状支持弾性体５、５、５、５の上部に取り
付けられた揺動・振動部９とを備え、前記駆動手段１、
２、３、４による前記往復移動台８の往復運動と、前記
往復移動台８に取り付けられた前記柱状支持弾性体５、
５、５、５の弾性伸縮と、前記柱状支持弾性体５、５、
５、５の往復揺れ運動とを組み合わせて、不規則に変化
する周波数と振幅とを有する揺動と振動とからなる不規
則な運動をカオス現象として前記揺動・振動部９に発生
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工・組立ライン等に
おいて、揺動と振動とを加えて部品を整列させたり混合
させたりする揺動・振動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加工・組立ライン等において、揺動と振
動とを加えて部品を整列させたり混合させたりする従来
技術の揺動・振動装置では、その揺動と振動とが、周波
数、振幅共に、所定の振動状態を繰り返す規則的な揺動
・振動である。

【０００３】従来例の揺動・振動装置を備えた部品整列
機を図６〜図８に基づいて説明する。部品整列機は、加
工・組立ライン等において、供給する部品を部品整列ト
レーに整列し、部品を整列した前記部品整列トレーをラ
インに供給するものである。

【０００４】図６〜図８において、２は部品整列トレ
ー、２６は整列させるべき部品、２１は部品整列トレー
２を振動させる振動発生器、２２は部品の種類に合わせ
て部品整列トレー２の揺動角度を切り替える揺動角度切
替えレバー、２３は部品整列トレー２を揺動させる揺動
中心、２４は部品整列トレー２が置かれる部品整列部、
２５ａ、２５ｂは整列させるべき部品２６を溜めて供給
する部品溜まり部、２７は部品２６を収納する部品収納
穴（図６にのみ図示）、２８は載置した部品整列トレー
２を揺動させ振動させる揺動・振動ケース、２９は揺動
アクチュエータ、３０は揺動アクチュエータ２９の回転
中心、３１は揺動アクチュエータ２９の動きを伝えて揺
動・振動ケース２８を揺動させるレバーである。

【０００５】従来例の動作を図６〜図８に基づいて説明
する。

【０００６】揺動・振動ケース２８の一端にある部品溜
まり部２５ｂに部品２６を投入し、振動発生器２１を動
作させ、同時に、揺動アクチュエータ２９を回転中心３
０を中心にして回転させると、揺動・振動ケース２８
は、前記振動発生器２１の動作によって振動しながら、
揺動アクチュエータ２９の回転とレバー３１の動作とに
よって揺動中心２３を中心にして揺動する。

【０００７】部品溜まり部２５ｂ側が上昇すると、部品
溜まり部２５ｂ内の部品２６が、部品整列部２４に置か
れた部品整列トレー２の上に供給され、低くなった側の
部品溜まり部２５ａに向かって前記部品整列トレー２の
上面を滑り落ちていく。この際に、部品整列トレー２の
上面の枡目位置に設けられた部品収納穴２７に部品２６
が順次入り込んでいく。部品収納穴２７に入らなかった
部品２６が低くなっている側の部品溜まり部２５ａに移
った後に、揺動アクチュエータ２９による揺動・振動ケ
ース２８の揺動が、部品溜まり部２５ａ側を前記部品溜
まり部２５ｂ側よりも高く上昇させる。高く上昇した側
の部品溜まり部２５ａ内の部品２６が部品整列トレー２
の上面を部品溜まり部２５ｂに向かって滑り落ちる。こ
の動作を繰り返し行うと、前記部品整列トレー２の上面
にある部品収納穴２７が次第に部品２６で満たされてい
く。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来例
の構成では、部品整列トレーに与える振動が、定周波
数、定振幅であるので、前記部品整列トレーの各部が夫
々に固有の振動状態で振動する。この各部の固有の振動
状態の振動と、部品が滑り落ちる通路との間に一定の傾
向が現れ、この傾向のために、部品が滑り落ちる通路が
特定の通路に偏ることがあり、その結果、部品が滑り落
ちる特定の通路にある部品収納穴には短時間で部品が入
るが、前記特定の通路から外れた位置にある部品収納穴
には、なかなか部品が入らず、所定の整列率に到達する
までに長時間を要する場合があるという問題点がある。

【０００９】又、従来例の構成では、定周波数、定振幅
であっても、揺動を加える駆動源と振動を加える駆動源
との２系統の駆動源が必要であり、機構的にも、制御的
にも複雑で、コスト高であるという問題点がある。

【００１０】本発明は、上記の問題を解決するために、
不規則周波数と不規則振幅とを有する揺動と振動とを、
１系統の駆動源で発生し、機構が簡単で、コスト安な揺
動・振動装置とその制御方法の提供を課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願第１発明の揺動・振
動装置は、上記の課題を解決するために、往復移動台
と、前記往復移動台を往復移動させる駆動手段と、前記
往復移動台上に取り付けられた複数の柱状支持弾性体
と、前記柱状支持弾性体の上部に取り付けられた揺動・
振動部とを備え、前記駆動手段による前記往復移動台の
往復運動と、前記往復移動台に取り付けられた前記柱状
支持弾性体の弾性伸縮と、前記柱状支持弾性体の往復揺
れ運動とを、不規則に変化する周波数と振幅とを有する
揺動と振動とからなる不規則な運動をカオス現象として
前記揺動・振動部に発生させるように設定したことを特
徴とする。

【００１２】又、本願第１発明の揺動・振動装置は、上
記の課題を解決するために、揺動・振動部に、部品整列
ケースを設け、発生する揺動と振動とからなる不規則な
運動により、前記部品整列ケース内で、前記部品整列ケ
ース内に先に供給した部品整列トレー上に後から供給す
る部品を整列させることが好適である。

【００１３】又、本願第１発明の揺動・振動装置は、上
記の課題を解決するために、揺動・振動部に、ライン型
部品フィーダの被振動部を接続し、発生する揺動と振動
とからなる不規則な運動により、前記ライン型部品フィ
ーダ内の部品を生産ラインに順次供給することが好適で
ある。

【００１４】又、本願第１発明の揺動・振動装置は、上
記の課題を解決するために、揺動・振動部に、ボウル型
部品整列フィーダの被振動部を接続し、発生する揺動と
振動とからなる不規則な運動により、前記ボウル型部品
整列フィーダ内の部品を整列させて生産ラインに供給す
ることが好適である。

【００１５】本願第２発明の揺動・振動装置の制御方法
は、上記の課題を解決するために、本願第１発明の揺動
・振動装置において、駆動手段による往復移動台の往復
周期を変化させて、前記往復移動台の往復周期と柱状支
持弾性体の往復揺れ運動の周期との長短関係を所定の関
係に保ち、不規則に変化する周波数と振幅とを有する不
規則な揺動と振動とで揺動・振動部を動かすと共に、そ
の動きの不規則な周波数と振幅とを大まかに制御するこ
とを特徴とする。

【００１６】本願第３発明の揺動・振動装置の制御方法
は、上記の課題を解決するために、本願第１発明の揺動
・振動装置において、柱状支持弾性体の長さや弾性係数
を変化させ、又、揺動・振動部の全重量や重心位置を変
化させて、前記柱状支持弾性体の往復揺れ運動の周期を
所定の状態にして、前記往復揺れ運動の周期と往復移動
台の往復周期との長短関係を所要の関係に保ち、不規則
に変化する周波数と振幅とを有する不規則な揺動と振動
とで揺動・振動部を動かすと共に、その動きの不規則な
周波数と振幅とを大まかに制御することを特徴とする。

【００１７】

【作用】本願第１発明の揺動・振動装置は、往復移動台
と、前記往復移動台を往復移動させる駆動手段と、前記
往復移動台上に垂直に取り付けられた複数の柱状支持弾
性体と、前記柱状支持弾性体の上部に取り付けられた揺
動・振動部とを備えている。即ち、駆動手段としては、
簡単な往復移動をさせる駆動手段があるだけの簡単なも
のであり、往復移動台単独の運動は単純な往復運動であ
り、柱状支持弾性体単独の運動も、弾性係数で決まる単
純な弾性伸縮と長さで周期が決まる往復揺れ運動である
が、これらを組み合わせると、前記往復移動台の往復移
動の周期と前記柱状支持弾性体単独の往復揺れ運動の周
期との長短関係によって、前記柱状支持弾性体の実際の
往復揺れ運動の状態が大まかに決まる。上記において、
前記往復移動台の往復移動の周期の方が長いと、前記柱
状支持弾性体の実際の往復揺れ運動は、柱状支持弾性体
単独の往復揺れ運動の周期に支配される長い周期の揺動
が主体になりそれに前記柱状支持弾性体の伸縮による振
動が加わった形になる。逆に、前記往復移動台の往復移
動の周期の方が短いと、前記柱状支持弾性体の実際の往
復揺れ運動は、揺動が小さくなり、前記柱状支持弾性体
の伸縮による振動が主体の形になる。即ち、これらの揺
動と振動の周波数と振幅とはカオス現象であって不規則
で予測ができないが、前記往復移動台の往復移動の周期
と前記柱状支持弾性体単独の往復揺れ運動の周期との長
短関係を調整することによって、前記揺動・振動部の不
規則な往復揺れ運動の状態を大まかに制御できる。

【００１８】本願第２発明の揺動・振動装置の制御方法
は、駆動手段による往復移動台の往復周期を変化させ
て、前記往復移動台の往復周期と柱状支持弾性体単独の
往復揺れ運動の周期との長短関係を所定の関係に保つこ
とにより、前記往復移動台の往復移動の周期と前記柱状
支持弾性体単独の往復揺れ運動の周期との長短関係を所
定の関係に設定できるので、不規則に変化する周波数と
振幅とを有する揺動と振動とからなる複雑な運動を、細
かいところまでの制御はできないが、その不規則な周波
数と振幅とを大まかに制御することができる。

【００１９】本願第３発明の揺動・振動装置の制御方法
は、柱状支持弾性体の長さや弾性係数を変化させ、又、
揺動・振動部の全重量や重心位置を変化させて、前記柱
状支持弾性体単独の往復揺れ運動の周期を所定の状態に
保つことにより、前記往復移動台の往復移動の周期と前
記柱状支持弾性体単独の往復揺れ運動の周期との長短関
係を所定の関係に設定できるので、不規則に変化する周
波数と振幅とを有する揺動と振動とからなる複雑な運動
を、細かいところまでの制御はできないが、その不規則
な周波数と振幅とを大まかに制御することができる。

【００２０】又、本願第１発明の揺動・振動装置は、揺
動・振動部に、部品整列ケースを設けると、前記の発生
する不規則な運動により、前記部品整列ケース内で、前
記部品整列ケース内に先に供給した部品整列トレー上に
後から供給する部品を整列させることができる。

【００２１】又、本願第１発明の揺動・振動装置は、揺
動・振動部に、ライン型部品フィーダの被振動部を接続
すると、前記の発生する不規則な運動により、前記ライ
ン型部品フィーダ内の部品を生産ラインに順次供給する
ことができる。

【００２２】又、本願第１発明の揺動・振動装置は、揺
動・振動部に、ボウル型部品整列フィーダの被振動部を
接続すると、前記の発生する不規則な運動により、前記
ボウル型部品整列フィーダ内の部品を整列させて生産ラ
インに供給することができる。

【００２３】

【実施例】本発明の揺動・振動装置とその制御方法の実
施例を、加工・組立ライン等において、供給する部品を
部品整列トレーに整列し、部品を整列した前記部品整列
トレーをラインに供給する部品整列機に使用した場合を
図１〜図５に基づいて説明する。

【００２４】近年、「比較的簡単な規則に支配された不
規則振動」を指すchaos （以後、カオスという）現象が
話題になっている。本実施例の揺動・振動装置は、カオ
ス現象を利用すれば、１系統の簡単な駆動源で、不規則
周波数と不規則振幅とを有する揺動と振動とを発生させ
得ることに基づくものである。

【００２５】前記のカオス現象「比較的簡単な規則に支
配された不規則振動」を得る簡単な機構の一つに、バネ
を含む振り子がある。

【００２６】本実施例は、バネを含む振り子を上下逆に
利用するもので、その詳細を図１〜図５に基づいて説明
する。

【００２７】図４は、バネを含む基準長さＬの振り子を
示す。図５は、図４に示すバネを含む振り子の長さの時
間ｔに対する変化量ｘを示し、長さの時間変化量ｘは不
規則変化である。これを上下逆に利用しても、メトロノ
ームの例で判るように略同様の結果が得られる。

【００２８】図１に示す本実施例は、回転駆動源１と、
前記回転駆動源１に回転される回転円盤２と、前記回転
円盤２の外周近くに設けられた連結ピン３と、前記連結
ピン３に一端を回転自在に連結された揺動レバー４とか
らなる１系統の駆動源と、移動ガイド６ａを有する支持
台６と、前記移動ガイド６ａ内に往復移動可能に挿入さ
れ前記揺動レバー４の他端を連結ピン７で回動自在に連
結している往復移動台８と、前記往復移動台８の上に垂
直に取り付けられた４本の支持コイルバネ５と、前記４
本の支持コイルバネ５の上に取り付けられた揺動・振動
ケース９とからなる。

【００２９】１０は供給する部品１２を整列する部品整
列トレー、１１は部品１２を収納するように前記部品整
列トレー１０に枡目状に設けられた部品収納穴である。

【００３０】次に、前記揺動・振動ケース９の動きを図
１〜図５に基づいて説明する。

【００３１】前記回転駆動源１と前記回転円盤２と前記
連結ピン３と前記揺動レバー４とからなる駆動源による
前記往復移動台８の単純な往復運動と、前記往復移動台
８上に垂直に取り付けられて前記揺動・振動ケース９を
支持する４本の支持コイルバネ５単独の単純な弾性伸縮
と、前記４本の支持コイルバネ５単独の単純な振り子の
周期とが組み合わされて、揺動・振動ケース９の動き
は、前記の「比較的簡単な規則に支配された不規則振
動」になる。

【００３２】前記の不規則振動の要因は、（１）往復移
動台８の往復周期と４本の支持コイルバネ５単独の振り
子の周期との間の長短関係、（２）４本の支持コイルバ
ネ５の長さ、弾性係数等の変化による振り子の周期の変
化、とが主体である。

【００３３】そして、４本の支持コイルバネ５の長さの
変化が振り子の周期を変化させるので、前記揺動・振動
ケース９は、カオス的に不規則に揺動し振動する。従っ
て、前記揺動・振動ケース９の揺動と振動とがどのよう
になるかを予測することはできないが、人為的に大まか
に制御できる事柄には下記のものがある。

【００３４】１．往復移動台８の往復周期を変化させ
て、４本の支持コイルバネ５単独の振り子の周期との長
短関係を制御する。この場合、目視によって揺動・振動
状態を判断しながら前記往復周期を変化させることがで
きる。又、揺動・振動ケース９にその揺動・振動状態を
検出するセンサを取り付け、前記センサの検出データに
基づいて前記往復周期を変化させることができる。そし
て、一般的には、前記往復移動台８の往復周期が前記４
本の支持コイルバネ５単独の振り子の周期よりも短い場
合には、振動が主体で揺動が小さくなり、前記往復移動
台８の往復周期が前記４本の支持コイルバネ５単独の振
り子の周期よりも長い場合には、揺動が主体で振動が小
さくなる。従って、前記往復移動台８の往復周期の制御
によって、用途に適した揺動と振動とを大まかに構成す
ることができる。

【００３５】２．４本の支持コイルバネ５の長さや弾性
係数を変化させ、又、揺動・振動ケース９の全重量や重
心位置を変化させて、前記４本の支持コイルバネ５単独
の振り子の周期を調整し、往復移動台８の往復周期との
長短関係を制御する。この場合、上記１．の場合と同様
に、目視によって揺動・振動状態を判断しながら前記振
り子の周期を変化させることができる。又、揺動・振動
ケース９にその揺動・振動状態を検出するセンサを取り
付け、前記センサの検出データに基づいて前記振り子の
周期を変化させることができる。そして、一般的には、
上記と同様に、前記往復移動台８の往復周期が前記４本
の支持コイルバネ５単独の振り子の周期よりも短い場合
には、振動が主体で揺動が小さくなり、前記往復移動台
８の往復周期が前記４本の支持コイルバネ５単独の振り
子の周期よりも長い場合には、揺動が主体で振動が小さ
くなる。従って、前記振り子の周期の制御によって、用
途に適した揺動と振動とを大まかに構成することができ
る。

【００３６】以下に、本実施例の使用状態を図１に基づ
いて説明する。

【００３７】部品１２を部品整列トレー１０の部品収納
穴１１に収納させるには、揺動・振動ケース９に、周期
が長い大きな揺動と小さな振動とを共に不規則に変化さ
せながら発生させれば良いので、往復移動台８の往復周
期が、４本の支持コイルバネ５単独の振り子の周期より
少し長くなるように制御する。この制御条件の設定には
多少の時間を要するが、この制御ができれば、その後は
迅速な作業速度が得られ、作業能率が向上する。

【００３８】上記の制御条件の設定終了後に、先ず、揺
動・振動ケース９の中に部品整列トレー１０を置き、こ
の部品整列トレー１０上に所定数の部品１２を供給す
る。次いで、回転駆動源１を上記で設定した制御条件に
合わせた回転数で回転させて、往復移動台８を往復移動
させる。

【００３９】揺動・振動ケース９が、周期が長い大きな
揺動と小さな振動とを共に不規則に変化させながら行う
ので、前記部品整列トレー１０上に供給された部品１２
は、前記部品整列トレー１０上を、偏ること無く不規則
に移動し、短時間で、所定の整列率が得られる。作業中
に、目視により、又は、センサによる運動状態の検出デ
ータにより、往復移動台８の往復運動の周期や４本の支
持コイルバネ５単独の振り子の周期を微調整すれば、よ
り短時間で所定の整列率が得られるようになる。

【００４０】尚、前記部品整列トレー１０上に供給され
た部品１２が偏った場合に、偏りっぱなしにならないよ
うに、反発するだけの力を４本の支持コイルバネ５に与
えておく必要がある。この反発ができると、部品１２の
集合と分散の不規則移動が活発に行われるようになり、
良い結果が得られる。

【００４１】本実施例では、４本の支持コイルバネ５を
図２に示すように、１段構成にしたが、図３に示すよう
に、２段の往復移動台８、８ａ及び２段の支持コイルバ
ネ５、５ａ群を有する２段構成にしても良い。そして、
支持コイルバネ５を実施例では垂直に取り付けたが垂直
である必要はない。又、コイルバネ等のバネに限らず、
ゴム等の弾性体でも同様の結果が得られる。

【００４２】又、本実施例は、部品整列機に使用する場
合のものであるが、部品整列機に限らずライン型部品フ
ィーダやボウル型部品整列フィーダにも実施した。この
場合、ライン型部品フィーダやボウル型部品整列フィー
ダでは、揺動よりも振動が主体の不規則動作が望ましい
ので、前記往復移動台８の往復周期を前記４本の支持コ
イルバネ５単独の振り子の周期よりも短くして、振動が
主体の不規則動作を発生させて利用している。

【００４３】

【発明の効果】本発明の揺動・振動装置とその制御方法
は、「比較的簡単な規則に支配された不規則振動」を指
すカオス現象を利用することにより、１系統の駆動手段
による単純な往復運動と、柱状支持弾性体の単純な弾性
伸縮と、柱状支持弾性体の単純な揺動の周期とを組み合
わせて、不規則に変化する周波数と振幅とを有する揺動
と振動との組合せによる不規則な運動を得ることがで
き、且つ、その運動の不規則な周波数と振幅との大まか
な制御が可能であるので、簡単な構成で安価な揺動・振
動装置で、用途に合わせた不規則な揺動と振動の組合せ
を得て、各種の揺動・振動作業の効率を向上できるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の揺動・振動装置とその制御方法の実施
例の構成を示す斜視図である。

【図２】本発明の揺動・振動装置の実施例の要部を示す
側面図である。

【図３】本発明の揺動・振動装置の他の実施例の要部を
示す側面図である。

【図４】本発明の揺動・振動装置とその制御方法の原理
を示す図である。

【図５】本発明の揺動・振動装置とその制御方法の原理
を示す図である。

【図６】従来例の揺動・振動装置の構成を示す斜視図で
ある。

【図７】従来例の動作を示す側面図である。

【図８】従来例の動作を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 回転駆動源 ２ 回転円盤 ３ 連結ピン ４ 揺動レバー ５ 支持コイルバネ ６ 支持台 ６ａ 移動ガイド ７ 連結ピン ８ 往復移動台 ９ 揺動・振動ケース １０ 部品整列トレー １１ 部品収納穴 １２ 部品

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 往復移動台と、前記往復移動台を往復移
   動させる駆動手段と、前記往復移動台上に取り付けられ
   た複数の柱状支持弾性体と、前記柱状支持弾性体の上部
   に取り付けられた揺動・振動部とを備え、前記駆動手段
   による前記往復移動台の往復運動と、前記往復移動台に
   取り付けられた前記柱状支持弾性体の弾性伸縮と、前記
   柱状支持弾性体の往復揺れ運動とを、不規則に変化する
   周波数と振幅とを有する揺動と振動とからなる不規則な
   運動をカオス現象として前記揺動・振動部に発生させる
   ように設定したことを特徴とする揺動・振動装置。
2. 【請求項２】 揺動・振動部に、部品整列ケースを設
   け、発生する揺動と振動とからなる不規則な運動によ
   り、前記部品整列ケース内で、前記部品整列ケース内に
   先に供給した部品整列トレー上に後から供給する部品を
   整列させる請求項１に記載の揺動・振動装置。
3. 【請求項３】 揺動・振動部に、ライン型部品フィーダ
   の被振動部を接続し、発生する揺動と振動とからなる不
   規則な運動により、前記ライン型部品フィーダ内の部品
   を生産ラインに順次供給する請求項１に記載の揺動・振
   動装置。
4. 【請求項４】 揺動・振動部に、ボウル型部品整列フィ
   ーダの被振動部を接続し、発生する揺動と振動とからな
   る不規則な運動により、前記ボウル型部品整列フィーダ
   内の部品を整列させて生産ラインに供給する請求項１に
   記載の揺動・振動装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の揺動・振動装置におい
   て、駆動手段による往復移動台の往復周期を変化させ
   て、前記往復移動台の往復周期と柱状支持弾性体の往復
   揺れ運動の周期との長短関係を所定の関係に保ち、不規
   則に変化する周波数と振幅とを有する不規則な揺動と振
   動とで揺動・振動部を動かすと共に、その動きの不規則
   な周波数と振幅とを大まかに制御することを特徴とする
   揺動・振動装置の制御方法。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の揺動・振動装置におい
   て、柱状支持弾性体の長さや弾性係数を変化させ、又、
   揺動・振動部の全重量や重心位置を変化させて、前記柱
   状支持弾性体の往復揺れ運動の周期を所定の状態にし
   て、前記往復揺れ運動の周期と往復移動台の往復周期と
   の長短関係を所要の関係に保ち、不規則に変化する周波
   数と振幅とを有する不規則な揺動と振動とで揺動・振動
   部を動かすと共に、その動きの不規則な周波数と振幅と
   を大まかに制御することを特徴とする揺動・振動装置の
   制御方法。