JPS5939611A - 振動式部品供給装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、多数の部品を収容する部品皿を電磁石で加
振し、部品皿から部品を順次整列させて１個づつ送出す
る振動式部品供給装置の制御装置に関するものである。

工業用ロボットなどにボルト・す、　ｌ−などの部品を
整列させて１個づつ送出する振動式部品供給装置がある
。この装置は例えば多数の部品を収容する部品皿を電磁
石により加振して部品を一定方向に移動させ、この移動
中に部品を一列に整列させるように構成されている。

このような装置では、部品皿内の部品の量が次第に減る
に従がい、部品および部品皿などからなる被加振物の重
量が減少する。このため部品供給中に部品皿の振幅が変
化し、部品供給速度が変化するという問題がある。

またこの種の装置では、被加振物の機織的共振周波数に
、電磁石の加振周波数を一致させることにより、部品皿
に電磁石のエネルギーを有効に伝達でき、小さいエネル
ギーで効率良く加振することができる。しかし電磁石の
加振周波数をこのように設定しても、部品量の変化に伴
って機械的共振周波数が変るため、運転中に部品皿の振
幅が減少し部品を効率良く供給できなくなるという問題
が生じる。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、部
品量が変化して機械的共振周波数が変っても、部品供給
速度が常にほぼ一定と々るように自動的に制御すること
ができる振動式部品供給装置の制御装置を提供すること
を目的とする。

本発明はこの目的を達成するだめ、部品を収容する部品
皿と、この部品皿を加振する電磁石とを備え、前記電磁
石の電圧変動幅を検出することによって前記部品皿の振
幅を制御するように構成した。すなわち電磁石の電圧変
動幅は、電磁石とこの電磁石に吸着される可動鉄片との
相対速度が増加するのに伴って増加することを利用して
、部品皿の振幅が減ったことを電磁石の電圧変動幅の減
少から検出し、電磁石の加振周波数や電磁石の印加電圧
などを制御するように構成したものである。以下図示の
実施例に基づき、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例である部品供給装置を工業用
ロボットと共に示しだ使用状態の側面図、第２歯はその
Ｈ−■線断面図、第３図は第２図における■−■線断面
図、第４図は駆動機構を示す側面図、第５図はその■−
Ｖ線断面図でちる。これらの図によってまず駆動機構を
説明しておく。

第１図において符号Ａは３層に重ねた多層型部品供給装
置である。乙の装置Ａは第２図に示すように、基台１０
と、この基台１０に順次積重ねられた筒状の軸部材１２
．（１２ａ　、　１２ｂ　、＝）と、軸部拐１２ｂに取
付けられた制御箱１４と、軸部材１２ｃ、１２ｄ、１２
ｅ（図示せず）へ後記する板ばね２２を介して取付けら
れた環状の部品皿１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ）とを
備える。各部品皿１６の下方にはそれぞれ防振型の駆動
機構が収納されている。また制御箱１４には、各部品皿
１６の制御装置が収納され、電気配線は全て軸部材１２
内に通されている。

第１図においてＢは工業用ロボット、ｃはその組立作業
台、Ｄは被組立部品である。この実施例で１′ け最上段の部品皿１６ｃが稼動中で、この部品皿１６・
から瀉〜吊される部品は、１飼づつ圧縮空気により搬送
チー−プＦ内を通ってロボットｃの作業器Ｆへ送られ、
被組立部品りに組込まれる。

各部品皿１６は第５図に示すように、等間隔（１２００
毎）に垂下する３１固の垂下部１８を有する。

寸だ各部品皿１６の下方にはそれぞれブラケット２０が
同定され、このブラケット２０と垂下部１８とが１３枚
の板ばね２２で連結されている。すなわち部品皿１６は
この板ばね２２により弾性的に軸部４Ａ　ｌ　２に数句
けられ、僅かに回動ｏＪ能となっている。

２４はバランスウェイトであり、第４図に示すように略
環状の板で形成され部品皿１６の下面に近接するように
配置される。このバランスウェイト２４は第４，５図に
示すように等間隔（１２０’毎）に垂下する３個の突起
部２６を備え、各突起部２６どブラケット２０とが板ば
ね２８でそれぞれ連結されている。なおこの３個の突起
部２６は前記部品皿１６の３藺の垂下部１８の間に位置
するように形成されている。この結果・ぐランスウェイ
ト２４は部品皿１６を保持する板ばね２２と同一長さの
板ばね２８により弾性的に保持され、僅かに回動可能と
なっている。バランスウェイト２４には３蘭の偏心した
補助ウェイ）　３０がボルト３２によって固定され、こ
のボルト３２を緩めてとの補助ウェイト３０の位置を変
えることによりバランスウェイト２４全体の慣性モーメ
ントを調整できる。

３４は電磁石である。この電磁石３４はバランスウェイ
ト２４の３　ｒｌｉｉの突起部２６にそれぞれ固定され
、各電磁石３４に吸着されるように所定間隔をもって配
置された３個の可動鉄片コ１６は部品皿１６の３個の垂
下部１８に固定されている。この結果、３ｆｌｌ！ｉｆ
の電磁石３４が同時に励磁されると垂下部１８と突起部
２６とが接近するように僅かに回動し、励磁を解除する
と板はね２２．２８の弾性により垂下部１Ｂと突起部２
６とが離隔するように復帰する。

部品皿１６の上面内部には、外周上方に向かう螺旋状の
傾斜面３８が形成され、この傾斜面３８は可動鉄片３６
が電磁石３４に吸着される方向に沿ってその径が拡大す
る。また前記各板ばね２２゜２８は第４図に示すように
側面から見て斜めに取付けられている。従って電磁石３
４が励磁される時は部品皿１６はほぼ水イに回動し、励
磁を解除する時には部品皿１６は僅かに沈み込むように
復帰する。この結果部品は傾斜面３８を登るように整列
しながら移動し、この傾斜面：３８の端部から前記搬送
チューブＥへ１個づつ送出されることになる。

々お、以上の駆動機構は、その下部および側部がカバー
４０により覆われている。

次に電磁石３４の制御装置を説明する。第０図は周波数
制御方式による本発明の一実施例を示す回路図、第７図
はその各部出力波形図、壕だ第８図は被加振物の振動周
波数Ｎと振幅との関係を示す図である。

第６図で５０は交流電源、５２はとの交流電源の交流ａ
を整流し定電圧すを出力する直流電源である。この直流
電源５２には可変抵抗５４が接続され、この可変抵抗５
４によって定電圧すを制御することができる。この電源
５２の出力は、交流ａを入力した直後、第７図に示すよ
うに所定時間ｔｉ経過して一定の電圧すに達するように
昇圧する。５６は定電圧回路、５８はパルス幅変調用の
集積回路（以下１ｃという）である。定電圧回路５６は
このＩＣ５８の電源としての定電圧Ｖを出力する。

６０はプッシュプル方式の駆動回路であり、出カドラン
ス６２と、ダーリントン接続トランジスタによるスイッ
チング回路６４　、６６とを備える〇トランス６２の一
次側には中間タップが設けられ・この中間タップは前記
直流電源５２の出力すの正電圧側に接続されている。ま
たスイッチング回路６４．６６の間には、出力すの負電
圧側が接続されている。出カドランス６２の二次側には
負荷、すなわち前記電磁石３４が接続されている。スイ
ッチング回路６４．６６はＩＣ５８により交互に開閉す
るよう制御される。この結果電磁石３４には交番電流Ｃ
が流れることになる。

６８は電磁石３４に加わる電圧の変動幅を検出するだめ
の、電圧変動幅検出回路である。この回路６８は電磁石
３４の両端電圧を整流する整流回路７０と、この整流回
路７０の出力を増幅する絶縁増幅器７２と、この絶縁増
幅器７２の出力に基づき、後記発振器８０の発振周波数
を制御する周波数制御回路（以下ＦＣという）７４とを
備える。

整流回路７０には例えば正波整流回路（倍電圧全波整流
回路）を用いれば、電磁石３４の電圧変動幅に対応して
大きく変動する直流電圧ｄを得ることができる。絶縁増
幅器７２には、例えば光結合素子を設ける。１だＦｅ１
２は周波数制御用可変抵抗７６を備え、この可変抵抗７
６により発振器８０の発振周波数を変えることができ、
例えば、前記部品皿１６の機械的共振周波数Ｎ、に発振
器８０の周波数が一致するように設定される。

次に・ξルス幅制御用のＩＣ，５８を説明する。８゜は
内部電源部８２より電力が供給された発振器（以下ｏｓ
ｃ　）である。このｏｓｃ　ｓ　ｏは前記ＦＣ７４によ
り制御された時定数に従って三角波ｅを出力する一方、
さらに同期した・やルス波ｆを出力する。８４．８６は
演算増幅器（以下ｏｐアンゾという）である。ＯＰアン
プ８４の逆相入力端には前記内部電源部８２の一定屯圧
を分圧した定「電圧が入力され、まだ正相入力端には同
じく固定抵抗８８と可変抵抗（トリマ）９０とで分圧さ
れた電圧が入力される。なおこのＯＰアンフ０８４の正
相入力端に加わる電圧は逆相入力端に加わる電圧よりも
高く設定され、ＯＰアンプ８４は正規増幅器として作用
する。

このＯＰアンゾ８４の出力電圧は、前記電磁石３４の電
流のオン・オフの比、すなわちデー−ティ比を決めるも
のであることは後記する。

ＯＰアンゾ８６には、前記直流電源５２から駆動回路６
０へ駆動電流を供給する回路に設けた過電流検出用抵抗
（シャント）９２０両Ｃ１，１電圧が入力され、このＯ
Ｐアンプ８６はこの駆動電流が過大になるのを防止する
作用を持つ。

９４は比較器（以下ＣＯＭという）であり、その逆相入
力端には前記ｏｓｃ　ｓ　ｏの三角波ｅが入力されてい
る。また正相入力端Ｇには前記ｏＰアンゾ８４．８６の
出力が人力されている。この正規入力端Ｇには、シャッ
トダウン回路９６がインバータ９８を介して、またソフ
トスタート回路１００がそれぞれ接続されている。シャ
ットダウン回路９６の出力端は、起動スイッチ１０２を
オンにすることによってＬレベル（低電位）に変化する
。

ソフトスタート回路１００は積分コンデンサ（図示せず
）を備える。

このため電源５０をオンにするとＩＣ５８の内部電源部
８２に所定電圧が発生し、ＯＰアンプ８４の出力端がＨ
レベル（高電位）になる。しかし／ヤットダウン回路９
６の出力に起動スイッチ１０２をオンにするまではＨレ
ベル、従ってインバータ９８出力はＬレベルになるから
結果的にＣＯＭ　９４の正相入力端Ｇの電位ｇはＬレベ
ルになる。起動スイッチ１０２をオンにするとインバー
タ９８の出力はＨレベルになるが、この時にはノットス
タート回路１００内の積分コンデンサの充電時間ｔ２だ
け遅れてＧ点はインバータ９８とＱ　１１アンゾ８４．
８６の合成電圧ｇになる。

ＧＯＭ　９．４は前記三角波ｅとＧ点電ｆ■ｇとを比較
し、 三角波ｅの電位くＧ点の電位ｇ となった時にＬレベルに変化する矩形波りを出力する。

１０４はティー・クリップフロソゾ（以下ＦＦ）であり
、そのＴ入力端には前記ｏｓｃ　ｓ　ｏのパルス波ｆが
入力され、そのＱ、Ｑ出力端にはこの・ぐルス波ｆの立
上がりに同期しかつ互いに１８００位相がづれた矩形波
１＋ｊが出力される。

１０６．１０８はＮＯＲ回路であり、回路１０６には出
力ｆ、ｈ、ｔが、まだ回路１．０８には出力ｆ　＋　ｈ
　＋　Ｊがそれぞれ人力される。従ってこれら回路１０
６，１０８の出力は第７図に示すように、互いに１８０
°の位相差をもち、かつＧ点の電位ｇの上昇に対応して
幅が増大する矩形波に、ｔとなる０ １１０．１１２はこれら矩形波に、ｔを増幅する増幅器
で、各出力は前記スイッチング回路６４゜６６に入力さ
れる。

次にこの実施例の動作を説明する。まづ交流電源５０を
オンにすると直流電源５２の一定電圧出力すが駆動回路
６０に入力される一方、定電圧回路５６から一定電圧Ｖ
がＩＣ５８に入力される。

従って内部電源部８２の電圧によりＯＳＣが可変抵抗７
６により決まる周波数で発振する。々おこの周波数は、
電磁石３４により駆動される被加振物の機械的共振周波
数Ｎ、に一致するように予め設定される。この゛周波数
Ｎｏは、電磁石３４を駆動しながら可変抵抗７６を調整
して部品皿１６が最大振幅となるようにして求めること
ができる。

駆動スイッチ１０２をオンにすればＧ点の電酢ｇはソフ
トスタート回路１００の作用により時間ｔ２をかけて次
第に上昇する。このＧ点電位ｇはＣＯＭ　９４で三角波
ｅと比較される。従ってとのＣＯＭ　９４の矩形波出力
りのデユーティ比は、Ｇ点電位ｇに対応して変化し、可
変抵抗９ｏの調整によりこのデユーティ比を変えること
ができる。

比較器９４の出力は、Ｔ−ＦＦ　１０４　、　ＮＯＲ１
０６。

１０８によって交互に振り分けられ、スイッチング回路
６４　、’　６６．を交互にオン、オフさせる。この結
果直流電源５２の直流出力すは、スイッチング回路６４
．６６へ交互に流れ、トランス６２により負荷の電磁石
３４にはＣ０Ｍ９４の出力りのデユーティ比に対応した
時間幅の電流が流れる。なお起動時にはＧ点電位ｇは時
間ｔ２をかけて上昇すルノテ、ソの間ＣＯＭ　９４の出
力りのデユーティ比も次第に増大する。このため電磁石
３４に流れる電流も起動時には時間ｔ２をかけて増大す
るから、部品皿１６のソフトスタートが可能になり、起
動時に急激に加振されることがなく、起動時の部品の飛
散を防ぐことができる。

その後、前記可変抵抗７６を調整して部品皿１６の振幅
Ｘが最大Ｘ６になるようにすれば、その時の振動周波数
Ｎが機械的共振周波数Ｎｏになることは前記した通シで
ある。この状態で部品皿１６は効率良く加振され、部品
皿１６から部品が工業用ロボットＢ（第１図）に送られ
る。

部品の量が減ると共に被加振部分の機械的共振周波数Ｎ
。は第８図に示すようにＮ、に上昇しＮ−ｘ特性はＡか
らＢへ略水平に移動する。この時依然として前の周波数
ＮＯで加振しだのでは振幅ｘ　ｉｔ、　ｘ　１に急減す
る。

振幅Ｘが急減すると可動鉄片３６（第５図）の移動速度
も急減する。電磁石３４のインピーダンスは・この可動
鉄片３６の移動速度の増大に伴って増加するから、結局
振幅Ｘの急減によりインピーダンスが急減し、電磁石３
４の両端電圧の変動幅が急減する。

この変化は変動幅検出回路６８で検出され、Ｆ’Ｃ７４
はｏｓｃ　ｓ　ｏの発振周波数Ｎを増加させるように作
用する。そして電磁石３４の電圧変動幅が所定値以上に
なるとＦｅ１２はその時の周波数Ｎ１に周波数を保つ。

この電圧変動幅の所定値は、機械的共振周波数の全変動
範囲内で、それぞれの共振周波数における振幅変化、す
なわち電磁石３４の電圧変動幅よりも小さく設定される
。

この結果部品が次第に減って、機械的共振周波数Ｎ、が
電磁石３４の励磁周波数からずれても、自動的にこの励
磁周波数が増大し常に振幅が略一定値Ｘ６に保たれるよ
うに制御される。

以上の実施例は、電磁石３４の励磁周波数を変えること
により部品皿１６の振幅を制御するものであるが、電磁
石３４へ供給する駆動電圧を制御することによっても同
様に部品皿１６の振幅減少を抑制することができる。

第９図はこのような電圧制御方式による一実施例の回路
図、第１Ｏ図はその各部出力波形図、第１１図は被加振
部の周波数Ｎと振幅Ｘとの関係を示す図である。

これらの図で前記第６，７図と同一部分には同一符号を
付し、まだ対応部分の出力波形にはａ′。

ｂ′、・・・などと表示したので、以下相違点のみを説
明する。

発振器（Ｏ８Ｃ）　８０には発振周波数制御用の可変抵
抗１２０およびコンデンサ１２２が接続され、発振器８
０は一定周波数Ｎｏで発振するように設定される。この
周波数Ｎ、は部品皿１６などの被加振部の機械的共振周
波数Ｎｏに一致するように、起動初期に設定される。す
なわち起動スイッチ１０２をオンにして電磁石３４を一
度励磁に１部品皿１６の振幅Ｘが最大になるように可変
抵抗１２０を調整しておけばよい。

１２４は電圧変動幅検出回路であり、整流回路７０と、
絶縁増幅器７２と、この絶縁増幅器７２の出力に基づき
、直流電源５２の出力電圧ｂ′を制御する電圧制御回路
１２６とを備える。この電圧制御回路（ＶＣ）１２６に
は可変抵抗１２８が接続され、この可変抵抗器１２８は
、起動時に前記ｏｓｃ　ｓ　ｏの周波数が被加振部の機
械的共振周波数Ｎｏに一致するよう可変抵抗器１２０を
調整した状態で、被加振部力振幅が所定量となるように
設定される。すなわち可変抵抗器１２８により部品皿１
６の振幅Ｘが設定される。図中ｍはこの電圧制御回路１
２６の出力電圧を示す。

次にこの実施例の動作を説明する。交流電源５０をオン
にすると、０８Ｃ８０が所定周波数の三角波ｅ′を出力
する。起動スイッチ１０２をオンにすると、Ｇ点電位ｇ
′がソフトスタート回路１００の作用により次第に上昇
し、これに伴ない比較器９４の出力ｈ′のデユーティ比
も変化する。この結果スイッチング回路６４．６６が交
互にオン、オフし電磁石３４に流れる電流Ｃ′も次第に
増加する。すなわちソフトスタートする。ｏｓｃ　ｓ　
ｏの周波数は、可変抵抗器１２０によって被加振物の機
械的共振周波数ＮＯに一致するように設定される。その
後この時の被加振物の振幅Ｘが所定量Ｘｏとなるように
、電圧制御回路１２６の可変抵抗１２８が調整される。

この状態で部品を工業用ロポッ）Ｂ（第１図）に送り続
けると、被加振物の重量が減少するから機械的共振周波
数はＮｌに変化する。すなわち被加振物の周波数Ｎ−振
幅Ｘの特性は第１１図に示すようにＡ′からＢ′へほぼ
平行移動する。しかし０８Ｃ８０の周波数は一定Ｎ。で
あるから、結局その時の振幅Ｘは！（１からｘｌへ激減
する。

電圧変動幅検出回路１２４は、この変化を検出して直流
電源５２を増加させ、Ｎ−ｘ特性を第１１図Ｂ“のよう
に上昇させる。すなわち電圧制御回路１２６はＮ−ｘ特
性が周波数Ｎ。で振幅Ｘが略Ｘ。

になるように直流電源５２を制御する。従って部品皿１
６の振幅Ｘは、部品量が減っても自動的に略一定になる
。

なお前記した第１図の多層型部品供給装置Ａにおいては
、各層の固有振動数が互いに異なるように設定し異々る
振動数で加振するようにすれば１各層間の振動漏れによ
る共振を防ぐことができる。

この発明は以上のように、電磁石のインピーダンスが、
可動鉄片の速度すなわち部品皿の速度の変化に対応して
変化することに着目し、電磁石の両端電圧の変動幅から
部品皿の振幅を検出し、電磁石の周波数や印加電圧を変
えることにより部品皿の振幅を略一定に保つように制御
するものである。従って稼動中に部品量が減って機械的
共振周波数が変っても、自動的に振幅は略一定に補正さ
。

れ、部品の送出速度が略一定に保たれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の使用状態を示す側面図、第
２図はその■−ｌ線断面図、第３図は第２図における１
１線断面図、第４図は駆動機構を示す側面図、第５図は
そのｖ７ｖＩＨ断面図である。第６．７．８図は周波数
制御方式による本発明の実施例の制御装置を、また第９
．１０．１１図は電圧制御方式による本発明の実施例の
制御装置を示すものであり、第６，９図は回路図、第７
゜１０図は９各部出力波形図、まだ第８，１１図は被加
振物の周波数−振幅特性図である。 １６・・・部品皿、３４・・・電磁石、６８　、　ｌ　
２４・・・電圧変動幅検出回路、Ｎ・・・周波数、Ｘ・
・・振幅。 特許出願人　　ヤマハ発動機株式会社 代理人　弁理士　　山　１）文　雄 手続補正書 昭和５７年９月２２ 特許庁長官若杉和　夫　殿 １、事件の表示 ２、発明の名称　振動式部品供給装置の制御装置３、　
補正をする者 事件との関係特許出願人 住　所　　静岡県磐田市新貝２５００番地４　代　理　
人〒１０５　　暁０３’（５９１）７５５６５　補正命
令の日ｆ＝１自　発 ６、　補正により増加する発明の数　０７、補正の対象 願書および図面 ８　補正の内容

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　部品を収容する部品皿と、この部品皿を加振
   する電磁石とを備え、前記電磁石に印加される電圧変動
   幅を検出することによって前記部品皿の振幅を制御する
   ことを特徴とする振動式部品供給装置の制御装置。
2. （２）前記電磁石の電圧変動幅が減少したことから、部
   品皿の機械的共振周波数から前記電磁石の周波数がずれ
   たことを検出し、前記電圧変動幅が所定値以上となるよ
   うに前記電磁石の供給電流周波数を制御する特許請求の
   範囲第１項記載の振動式部品供給装置の制御装置。
3. （３）　　前記電磁石の電圧変動幅が減少したことから
   前記部品皿の振幅の減少を検出し、前記電磁石の印加電
   圧を増大することにより前記部品皿の振幅を略一定に保
   つ特許請求の範囲第１項記載の振動式部品供給装置の制
   御装置。