JPH11217109A - 圧電駆動型搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】搬送力を高めることによって多種多様な被搬送
物品の高速大量搬送を可能ならしめること及び圧電駆動
型搬送装置の低背化を図り搬送装置の小型化を可能なら
しめること。 【解決手段】加振体１を基台５の左右端の傾斜する各側
面の方向に沿って傾斜立設させて配設する構成と加振体
１の下端部と基台５とを中間部を屈曲させた連結部材４
を介在させて連結固定する構成と加振体１の上端部から
上方に向けて延出する搬送支持部材８によって搬送体９
を支持する構成と基台５の上面に別異の部材でなる質量
体１０を配設する構成から成らしめる圧電駆動型搬送装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品或いは機械部品
等の各種部品を振動により搬送させる振動体の振動源と
して圧電素子を用いた圧電駆動型搬送装置に係るもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術の一として図５に示す構成の
もの，即ち弾性板３に圧電素子２を貼着した加振体１を
複数個用いる構成と前記加振体１の上部に搬送体支持部
材８を介して搬送体９を配設する構成と前記加振体１の
下部に加振体１の一端を固定する基台５と前記基台５上
に質量体１０を配設する構成と前記基台５の下部に弾性
部材７を介して別異の基台６を配設する構成からなる圧
電駆動型搬送装置がある。

【０００３】

【従来技術の問題点】ところで前記従来技術になる圧電
駆動型搬送装置の第一の問題点は被搬送物品１１によっ
ては搬送力が必ずしも十分ではなく，そのため高速搬送
をなし得ないことであった。即ち被搬送物品１１が金属
部品等の重量物の場合，或いは重量物ではなくても大量
且つ高速搬送を求められる場合にあっては搬送力不足に
起因して前記求めを満たすことができないことであっ
た。

【０００４】第二の問題点は従来技術になる前記構成の
圧電駆動型搬送装置では圧電駆動型搬送装置の設置面か
ら搬送体９までの高さは必然的にある程度の高さになる
ため搬送装置の小型化が阻まれていたことである。その
ため圧電駆動型搬送装置を電子部品実装機に組み込んで
用いる等の場合にあってはその設置占有スペースに制限
があることから圧電駆動型搬送装置の設置台数には限り
があることであった。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点
の解決を図ること，即ち搬送力を高めることによって多
種多様な被搬送物品の高速大量搬送を可能ならしめるこ
と及び圧電駆動型搬送装置の低背化を図り搬送装置の小
型化を可能ならしめることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る圧電駆動型
搬送装置は以下の手段を採ることによって成るものであ
る。以下，図１乃至図４を用いてその手段等を説明す
る。即ち図１に示すように加振体１を基台５の左右端の
いずれか一の傾斜する側面の方向に沿って傾斜立設させ
て配設する構成と加振体１の下端部と基台５とを中間部
を屈曲させた連結部材４を介在させて連結固定する構成
と加振体１の上端部及び基台５の前記連結部材４を介在
させない側の左右端のいずれか一の傾斜する側面から上
方に向けて延出する搬送体支持部材８によって搬送体９
を支持する構成と基台５の上面に別異の部材でなる質量
体１０を配設する構成から成らしめる圧電駆動型搬送装
置である。

【０００７】また別異の手段になる構成として図２に示
すように加振体１を基台５の左右端の傾斜する各側面の
方向に沿って傾斜立設させて配設する構成と加振体１の
下端部と基台５とを中間部を屈曲させた連結部材４を介
在させて連結固定する構成と加振体１の上端部から上方
に向けて延出する搬送体支持部材８によって搬送体９を
支持する構成と基台５の上面に別異の部材でなる質量体
１０を配設する構成から成らしめる圧電駆動型搬送装置
である。

【０００８】

【発明の実施形態】本発明における加振体１は以下の構
成でなるものが用いられる。即ち不銹鋼，ばね鋼，工具
鋼等でなる細長形状の弾性板３の両面にニオブ酸リチウ
ム単結晶，チタン酸ジルコン酸鉛等でなる圧電素子２を
貼着したいわゆるバイモルフ構造でなるものが用いられ
る。ここで前記弾性板３の形状は単なる長方形のものに
限らず本願の出願人が既になした持願・平８−５８１５
８号において発案したもの，即ち本願の図面中，図６及
び図７に示す長手方向の上下端部の左右側方４ヶ所又は
上端部若しくは下端部の左右側方の２ヶ所に開孔１２を
有する突出部１３を設けてなる形状のものも含まれる。
当該形状になる弾性板の方が単なる長方形の形状になる
弾性板より弾性板の長手方向のほぼ全長に亘って圧電素
子２を貼着することができ，圧電素子２への交番電圧の
印加により，より大なる屈曲変位が得られるからであ
る。前記圧電素子２にはその表裏両面に銀焼付け，真空
蒸着，無電解メッキ等の適宜の手段により電極形成がな
され当該電極には給電線が接続される。しかして前記圧
電素子２には圧電性を発現させるべく前記電極に直流電
圧を印加し分極処理が施される。

【０００９】基台５の左右端のいずれか一の傾斜する側
面又は基台５の左右端の傾斜する各側面の方向に沿って
加振体１が傾斜立設して配設される。しかして前記加振
体１の傾斜立設しての配設は加振体１の下端部と基台５
との間に中間部を屈曲させた連結部材４を介在させて連
結固定を行うものである。ここで傾斜立設させる加振体
１の傾斜角は基台５の設置面に対し６０゜以上８０゜以
下を好適とし，また前記連結固定はねじ止めによってな
さしめられる。前記連結部材４の一端の基台５への連結
固定部所は基台５の上面に限るものではなく側面であっ
てもよい。連結固定させるという効果においては異なる
ところはないからである。

【００１０】加振体１の上端部及び基台５の連結部材４
を連結固定しない側の左右端のいずれかの側面からは上
方に向け搬送体支持部材８が配設される。しかして前記
搬送体支持部材８の上端部と搬送体９の下面又は側面と
を連結固定することによって基台５上に搬送体９が配設
される。ここで搬送体支持部材８は不銹鋼，ばね鋼，工
具鋼等の弾性を具有する金属板，ガラスエポキシ積層板
等でなる弾性部材でなり，加振体１を構成する弾性板
３，基台５の側面及び搬送体９への連結固定はねじ止
め，スポット溶接等の適宜の手段で行われる。

【００１１】前記搬送体支持部材８は圧電駆動型搬送装
置のうちいわゆる圧電ボウルフィーダにあってはそのい
ずれも同一の曲げ剛性を有するものを用いる。円滑なる
回動振動を惹起させるためである。これに対し直進搬送
させるいわゆる圧電リニアフィーダにあっては搬送方向
の前方に配設される搬送体支持部材８の曲げ剛性は後方
に配設される搬送体支持部材８のそれより大ならしめて
曲げ剛性に差異を設ける。被搬送物品１１の一方向のみ
の円滑なる搬送を担保させるためである。

【００１２】圧電駆動型搬送装置のうち回動搬送させ
る，いわゆる圧電ボウルフィーダにあっては前記加振体
の傾斜立設させての配設は基台５との間には連結部材４
を，搬送体９であるボウルとの間には搬送体支持部材８
をそれぞれ介在させてなさしめられる。しかして前記加
振体の傾斜立設させての配設は基台外周に沿って二以上
の加振体１を等間隔（等角度）をもってなさしめる構成
に加えて隣接する加振体１間に基台５の外周と搬送体９
であるボウルとの間に搬送体支持部材８を傾斜立設させ
て配設する構成も含まれる。

【００１３】基台５の上面には別異の部材でなる質量体
１０が配設される。加振体１から受けた振動エネルギー
を吸収せしめるべく基台５の重量を増大させるためであ
る。ここで前記質量体１０は基台５とは別異の部材で構
成するに限るものではない。即ち基台５と同一材質でな
る一体的なものであってもよい。基台５の重量増大とい
う効果においては同一の効果をもたらすからである。

【００１４】本発明での圧電駆動型搬送装置においては
基台５を一のみとするに限るものではない。即ち図３及
び図４に示すように圧電駆動型搬送装置の設置面への振
動を一段と遮断すべく基台５の他に別異の基台６との組
合わせに係る構成も含まれる。即ち不銹鋼，ばね鋼，工
具鋼等の弾性を具有する金属板，ガラスエポキシ積層板
等でなる弾性部材７を基台５と別異の基台６との左右端
の各側面に介在させ前記側面に形成した傾斜面を揃え，
狭小間隔を保持して基台５と別異の基台６との連結固定
を図るものである。ここで前記連結固定はねじ止め，ス
ポット溶接等の適宜の手段によってなされ，また前記狭
小間隔は圧電駆動型搬送装置の設置面への振動を遮断す
るに足る最小限の間隔とする。具体的には前記狭小間隔
は圧電駆動型搬送装置の低背化の要請との調和上１ｍｍ
以上５ｍｍ以下を好適とする。

【００１５】

【作用】加振体１を構成する圧電素子に交番電圧が印加
されると一方の圧電素子は伸長，他方の圧電素子は収縮
をして伸縮運動を惹起，当該伸縮運動を受けて加振体１
からは屈曲振動がもたらされる。しかして前記屈曲振動
は搬送体支持部材８に伝達され，ここで振動振幅の増大
が図られ搬送体９を通して搬送体９に載置されている被
搬送品１１に伝達される。ここで搬送体９を通して振動
エネルギーを受けた被搬送部品１１は進行方向に向って
斜め上方に瞬間的に空中に浮上し，その瞬間内に微小変
位した搬送体９の当初の位置への復帰によって搬送体９
の変位分のみ搬送されるのである。

【００１６】本発明に係る圧電駆動型搬送装置において
は本発明が解決しようとする課題を確実に具現化せしめ
るため加振体１の構成を以下の構成によらしめている。
即ち搬送力に直接影響する加振体から惹起される振動エ
ネルギーを支配する因子として加振体を構成する弾性板
断面の厚さをａ，幅をｂとする長さｌの長方形とし圧電
素子と弾性板との複合ヤング率をＥ，加振体のたわみの
曲率半径をＲとしたときの前記の振動エネルギーＷはＷ
＝Ｅｌａ^３ｂ／２４Ｒ^２で表される。この式から加振体
としてはＥの大なる材質のものを選択する，ｌを長くす
る，ａは３乗で効くため極力厚くする，ｂは広くする，
Ｒは極力小さくする（加振体のたわみ量を大ならしめる
ことにつながる）ことが望ましい。一方，加振体から生
じるたわみ量ｈをも大ならしめることが求められる。前
記たわみ量ｈと加振体から惹起される振動振幅は比例関
係にあるからである。そこで連結部材を介して加振体を
固定する基台の重量をＦとしたとき，加振体のたわみ量
ｈはｈ＝Ｆｌ^３／Ｅａ^３ｂで表される。本式からＦを大
きくする，ｌは３乗で効くため極力長くする，Ｅは小な
る材質のものを選択する，ａは３乗で効くため極力薄く
する，ｂは狭くすることが望ましい。ここで前記双方の
条件を対比したときＦは大ならしめ，ｌは極力長くなら
しめるについては共通するがＥ，ａ及びｂは相反する関
係にあり，よってこれらの因子については双方の条件を
調和させる適正値を割り出すことが求められる。

【００１７】本発明の圧電駆動型搬送装置において用い
られる加振体１は前記双方の条件を受け，長さｌについ
ては加振体１を基台５上方に配設するのではなく基台側
面に配設し，しかも加振体１の下端部を圧電駆動型搬送
装置の設置面近くまで伸長させてｌを極力長くせしめて
いる。またＦについては基台５の上面に別異の部材であ
る質量体１０を配設してＦを大ならしめている。

【００１８】

【実施例】次に本発明に係る圧電駆動型搬送装置の実施
例に付き説明する。加振体１としてばね鋼でなる長さ２
１ｍｍ，幅１４ｍｍ，厚さ２ｍｍの弾性板３の両面にチ
タン酸ジルコン酸鉛でなる長さ１５ｍｍ，幅１２ｍｍ，
厚さ０．６ｍｍの圧電素子をエポキシ樹脂接着剤を用い
て貼着したものにばね鋼でなる長さ１５ｍｍ，幅１４ｍ
ｍ，厚さ０．６ｍｍの搬送体支持部材８を連結固定した
ものを基台５の左右端の傾斜する各側面の方向に沿って
配設し，長さ１５０ｍｍ，幅３０ｍｍ，厚さ１５ｍｍで
なる搬送体９を用い，基台５の設置面から搬送体９まで
の高さが５５ｍｍでなる圧電駆動型搬送装置において加
振体１を構成する圧電素子２に振動周波数１５０Ｈｚか
ら２００Ｈｚの範囲内の交番電圧５０Ｖ以上１５０Ｖ以
下を印加した場合の被搬送物品１１として２５ｍｍ×２
５ｍｍ×５ｍｍのアルミニウム片を密接して搬送させた
ときの搬送速度は７０ｍｍ／ｓｅｃである。

【００１９】

【発明の効果】本発明の第一の効果は圧電駆動型搬送装
置の一段の低背化を可能ならしめると同時に搬送力及び
搬送速度を格段に向上させ得たことである。即ち具体的
には圧電駆動型搬送装置の高さは従前は７０ｍｍ以上で
あったのに対し本発明では５５ｍｍにまで低背化させ更
に搬送力及び搬送速度に関しては搬送力を物品の質量ｍ
と速度ｖとの積である運動量として捉えたとき，搬送体
９上に載置されている被搬送物品１１の重量と搬送速度
との積で表示すると従前は３６００ｇｒ．ｍｍ／ｓｅｃ
（＝８０ｇｒ×４５ｍｍ／ｓｅｃ）であったのに対し本
発明では６５００ｇｒ．ｍｍ／ｓｅｃ（＝１００ｇｒ×
６５ｍｍ／ｓｅｃ）と実に１．８倍にまで向上している
ことである。特に搬送速度の向上は大量の被搬送物品を
短時間内に搬送させたいとするユーザーの要求に的確に
応えるものである。

【００２０】本発明の第二の効果は圧電駆動型搬送装置
の一段の低背化が可能ならしめられたことから，これに
伴い圧電駆動型搬送装置の小型化が可能になったことで
ある。具体的には圧電駆動型搬送装置の高さが従前の７
０ｍｍから本発明では５５ｍｍにまで低背化させ得たこ
とから圧電駆動型搬送装置は少なくとも２０％は小型化
させ得たのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明に係る圧電駆動型搬送装置の正面図で
ある。

【図２】は本発明に係る別の圧電駆動型搬送装置の正面
図である。

【図３】は本発明に係る圧電駆動型搬送装置の実施例の
正面図である。

【図４】は本発明に係る別の圧電駆動型搬送装置の実施
例の正面図である。

【図５】は従来の圧電駆動型搬送装置の正面図である。

【図６】は本発明において用いる一実施例でなる加振体
の正面図である。

【図７】は本発明において用いる別の一実施例でなる加
振体の正面図である。

【符号の説明】

１．加振体 ２．圧電素子 ３．弾性板 ４．連結部材 ５．基台 ６．別異の基台 ７．弾性部材 ８．搬送体支持部
材 ９．搬送体 １０．質量体 １１．被搬送物品 １２．開孔 １３．突出部

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加振体を基台の左右端のいずれか一の傾斜
   する側面の方向に沿って傾斜立設させて配設する構成と
   加振体の下端部と基台とを中間部を屈曲させた連結部材
   を介在させて連結固定する構成と加振体の上端部及び基
   台の前記連結部材を介在させない側の左右端のいずれか
   一の傾斜する側面から上方に向けて延出する搬送体支持
   部材によって搬送体を支持する構成と基台の上面に別異
   の部材でなる質量体を配設する構成から成らしめる圧電
   駆動型搬送装置。
2. 【請求項２】加振体を基台の左右端の傾斜する各側面の
   方向に沿って傾斜立設させて配設する構成と加振体の下
   端部と基台とを中間部を屈曲させた連結部材を介在させ
   て連結固定する構成と加振体の上端部から上方に向けて
   延出する搬送体支持部材によって搬送体を支持する構成
   と基台の上面に別異の部材でなる質量体を配設する構成
   から成らしめる圧電駆動型搬送装置。
3. 【請求項３】質量体を別異の部材でなる質量体に代えて
   基台と同一材質でなる一体的なもので構成する請求項１
   の圧電駆動型搬送装置。
4. 【請求項４】質量体を別異の部材でなる質量体に代えて
   基台と同一材質でなる一体的なもので構成する請求項２
   の圧電駆動型搬送装置。
5. 【請求項５】基台と別異の基台との左右端の各側面に弾
   性部材を介在させ前記側面に形成した傾斜面を揃え狭小
   間隔を保持して基台と別異の基台との連結固定を図った
   請求項１の圧電駆動型搬送装置。
6. 【請求項６】基台と別異の基台との左右端の各側面に弾
   性部材を介在させ前記側面に形成した傾斜面を揃え狭小
   間隔を保持して基台と別異の基台との連結固定を図った
   請求項２の圧電駆動型搬送装置。
7. 【請求項７】加振体を構成する弾性板を長手方向の上下
   端部の左右側方の４ヶ所又は上端部若しくは下端部の左
   右側方の２ヶ所に開孔を有する突出部を設けてなる形状
   とする請求項１の圧電駆動型搬送装置。
8. 【請求項８】加振体を構成する弾性板を長手方向の上下
   端部の左右側方の４ヶ所又は上端部若しくは下端部の左
   右側方の２ヶ所に開孔を有する突出部を設けてなる形状
   とする請求項２の圧電駆動型搬送装置。