JPS62157116A

JPS62157116A - パ−ツフイ−ダ

Info

Publication number: JPS62157116A
Application number: JP60298624A
Authority: JP
Inventors: Hideo Adachi; 日出夫安達
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1985-12-28
Filing date: 1985-12-28
Publication date: 1987-07-13

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、工場等において多量の部品の組立ておよび検
査等に用いられるパーツフィーダの改良に関する。

〔従来の技術〕

最近、工場の自動化、省力化、特に多量の部品の組立て
、検査等を行なう場合において、パーツフィーダは欠く
ことのできない装置となっている。

そして現在、フィーディングするパーツの形状。

重量、材質等に対応した効率的なフィーディングを行な
うことを目的とした研究開発、パーツのツーリング姿勢
を揃える研究開発、装置の省電力化。

小型化、無騒音化の研究開発等が行なわれており、実用
化された技術も数多い。これらのうち、最近は圧電素子
を用いたパーツフィーダが脚光を浴びている。これは上
記諸技術のうち、省電力化、小型化、無騒音化を実現す
る新技術であり、従来の電磁力を用いたものに比べて、
エネルギー変換効率が良い、小型化しやすい、信頼性が
高く故障が少ない、パーツに対して磁気的影響を全く与
えない、電圧駆動形であり電流量が少ないので電流磁界
による影響を全く与えない、といった特徴がある。

第５図、第６図は上述した技術の原理図であって、第５
図はパーツフィーダのパーツのツーリング状態を示した
図である。同図において固定台１ａ、１ｂに保持された
圧電バイモルフ２ａ。

２ｂは、入力端子３ａ、３ｂへの電圧の印加によってツ
ーリングステージ４と接触している先端が点線のように
変位する。その結果、ツーリングステージ４は矢印よう
な力を受ける。いま印加電圧を交流＠号にすれば、上記
力は振動性の力となるので、パーツ５が進行方向（矢印
）に向かって進行することになる。

第６図は圧電バイモルフ２ａ、２ｂに相当する圧電素子
２の基本構造を示した図である。この圧電素子２は、長
さを℃、厚さをｔ１幅をＷとし、変位量をΔＸ１発生力
をＰとすると、下式（１）（２）で示されるような動作
をする。

△ｘ−３（ρ２　／１２　）　ｄ３１Ｖ　　　　−（１
）Ｐ＝　（ｗｔ／ｆｆ１）（ｄ３１／Ｓ、）Ｖ−（２）
ここで６３１．Ｖ、Ｓ　　はそれぞれ圧電定数、印加電
圧９弾性定数である。

以上のような圧電素子２の電圧印加によって生じる動作
を利用したパーツフィーダの他に、第７図、第８図に示
した構造のパーツフィーダも検討されている。本構造に
おいても圧電振動子を駆動力として用いていることには
変わりがないが、異なる点は圧電振動モードを用いてい
る点である。

すなわち第５図に示したものが屈曲撮動であるのに比べ
、本構造は厚みたて振動という電気機械結合定数の大き
な撮動モードを用いている。そして圧電素子７の前後に
大きな機械的性能係数Ｑｍを有する部材７ａ、７ｂを配
置した構造となっている。したがって圧電バイモルフ型
に比べ大きなエネルギー変換効率が得られる。本構造の
場合、変位ΔＸと発生力Ｐは、 Δｘ＝ｄ３３−　ｎ−Ｖ　　　　　　　　　＝−（３）
Ｐ＝　（ｚｗ／ｎ）（ｄ３３／Ｓｓｓ　）ｎＶ”’　（
４）で表わされる。ｄ３３．ｎ、Ｖ、Ｚはそれぞれ圧電
定数、圧電板の板数、印加電圧１面積である。

（発明が解決しようとする問題点０以上のような圧電デバイスを用いることによって、従来
の電磁タイプのパーツフィーダに比べ省電力化、小型化
、無騒音化は改善される。しかしまだ充分とはいえない
。

ところで、このようなパーツフィーダとして圧電モータ
を利用することが考えられる。圧電モータは最近カメラ
のオートフォーカスの！ａ筒駆動等に利用可能な新しい
アクチュエータとして、盛んに研究されているデバイス
であり、薄いリング状振動板に励起した板波進行波によ
って上接するように載置したスライダーを摩擦駆動する
というものである。この圧電モータは、スペースをとら
ず、しかも板波進行波の周波数が超音波領域にあるため
、完全に無騒音状態が実現できるという特徴を有してい
る。

そこで本発明は、圧電モータを用いることによって、完
全に無騒音でスペースを取らず、省電力性、低コストの
パーツフィーダを提供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために次の
ような手段を講じた。

分離底を備えたパーツフィーダにおいて、分離底のパー
ツ留めとは反対側の平面に圧電セラミクスを張合わせて
圧電モータを構成する。

なお圧電モータとしては、ツーリング部の渦巻部の反対
側にリング状圧電板を接着したもの、各渦巻き構成部毎
に異なる複数個の圧電モータ群からなるもの等であって
もよい。

第１図、第２図に本発明に用いられる圧電モータ１０の
原理図を示す。はぼ同一の内、外径を有したドーナツ状
の金属板１１を圧電セラミクス１２と互いに張合わせた
構造を有し、この圧電セラミクス１２は隣接して分極方
向が異なるように複数の交互分極状態を有し、１対の正
負方向の分極１２ａ、１２ｂの組合わせた長さを一波長
λとして、１８０°対向位置に１／４λ、３／４λの無
電極の撮動無反射領域１２ｃ、１２ｄを有している。そ
して上記１／４λ、３／４λ領域１２ｃ。

１２ｄを境に左右対称に各々の分極状態を導通するよう
なブリッジ電極１３ａ、１３ｂを有し、端子１５ａ、１
５ｂ、１５ｃが取出されている。このような基本構造を
有した圧電モータ１０の動作を以下に説明する。

一般に円環のような閉じた線路上の一点で、その線路に
固有な共振周波数を励振すると定在波が得られることは
よく知られていることであり、リング状発音体として実
用化されている。これは波源について対称に、各々逆方
向に進行波が伝搬し互いに重なり合うためである。また
複数の波源を円環上に設けた場合に得られる撮動変位は
、全ての波源から２つの方向に伝搬する波の総和で表わ
される。この波の重ね合せを利用すれば、定在波の振動
モードの回転による進行波を得ることができる。

いま、円環上の一点（ｘ＝Ｏ）にＡＣＯ３Ｗｔ（Ｗ：角
周波数、Ａ：振幅、ｔ：時間）なる励振波く第４図のλ
部に対応する）を考えた時、ｎ波振動定在波の分布はＬＩ＝ＡＣＯ３ｎｘｃｏｓ　ｗｔ　　　　　　　−（５
）で表わされる。またＸの正方向に伝搬する進行波の分
布はｕ−Ａｃｏｓ　　＜ｗｔ−ｎｘ）　　　　　　・　＜６
）のように位置と時間の波をとうに含んだ式で表わされ
る。（６）式はｔＪ−ＡＣＯ３ｎｘｃｏｓ　ｗｔ十Ａｃｏｓ　　（ｎｘ−ｙｒ／２ンｃｏｓ（ｖｖｔ〜π／２）　　　　　・・・（７）と書
き直せるので、２つの励振源の時間的な位相と空間的な
位相を、それぞれπ／２ずつずらせば、２つの定在波の
重ね合せによって進行波が得られることがわかる。

第２図はリング状張合わせ体のうちの一部について、進
行波が励起されている様子である。２１は第１図の１１
に相当、２２は第１図の１２に相当１点線は板波の変位
で表面の点は矢印波の進行方向に対し後方楕円運動をし
ている。いまその点が凸状態の頂点にある時、その点の
変位方向は常に進行波の進行方向と逆方向にある。また
その点が凹状態のボトム部にある時は、その点の変位は
進行方向と同方向にある。従って、同図の面Ａに上接す
るように物体を置くと、上接した物体は進行波の進行方
向と逆方向に移動することになる。

なお、この場合玉楼する物体の移動方向の長さしはλ以
上が必要である。Ｌが大きくなればなる程移動エネルギ
ーを大きくすることができる。

以上のように、パーツのツーリングを基本的には第１図
のごとく薄いリング状素子で実現することができる。し
かも通常、板波の周波数は数１０ｋｈｚ以上の超音波領
域とすることができるので、完全に無騒音で駆動でき、
小さなスペース特に高さ方向の寸法を小さくでき、しか
もエネルギー変換効率の良いものとなる。つまり電磁型
パーツフィーダより省電力という長所を実現できる。

（実施例）第３図は本発明の第１実施例を示す図である。

本実施例のパーツフィーダ３０は次のように構成されて
いる。３１はツーリングステージであり、これは金属、
プラスティック、セラミクス等の部材からなり、−側面
が平面で、他側面が渦巻き状を呈している。このツーリ
ングステージ３１の平面側に、リング状圧電セラミクス
３２を張合わせ、そのＮ極構造を分極構造とすることに
よって圧電モータを構成している。ツーリングステージ
３１、　の渦巻状をなす側の面は、水平面に対してわず
かに傾いた構造を有し、ツーリング時にパーツ３７がス
テージ３１から脱落することがないようになっている。

この圧電モータは振動ダンパー材３３（例えばネオブレ
ンゴム、シリコーンゴム等）を介して固定台３４に固定
されている。固定台３４の中央部位にはパーツフィーダ
の分離底３５が形成されている。なお本分離底３５はパ
ーツ３７を載置する面が曲面を有している。分離底３５
のパーツ３７を載置する面とは反対側の面には、円板状
圧電セラミクス３６が接着され圧電バイモルフを構成し
ている。かくして分離底３５の曲面上に定在波振動をお
こし、ツーリングステージ３１への移動を促す構造とな
っている。

このように本構造においては、分離底３５のパーツ溜り
部の振動を定在波振動とし、圧電モータにて進行波振動
をおこさせ、パーツ３７にツーリングを行なわせるとい
う構造をとり、振動駆動源として共に圧電素子を用いて
いる点に特徴がある。

なお、本実施例では分離底３５と固定台３４とを一体化
しているが、必ずしも一体化しなくてもよく、別体のも
のを結合するようにしてもよい。

第４図は本発明の第２実施例を示す図である。

第１実施例においてはツーリングステージ３１は全ての
渦をき部が一体化されている。このような構造において
も、圧電モータの動作は実現できるが、渦巻き部の各部
において部材の肉厚が異なるため、効率の良い進行波励
振ができない場合がある。このことは重量が重すぎたり
ツーリング方向の長さが短かすぎると、効果的なツーリ
ング動作ができなくなる場合があるということを意味し
ている。したがって、半導体チップ、モールド型ＩＣ，
チップ状コンデンサ等のチップ状電子部品のようなもの
には使いうる。しかし、やや重量のあるトランス用フェ
ライ１ヘコア、トランスデユーサ−用ハウジング等のツ
ーリングにはややパワー不足である。

本第２実施例の特徴は同一中心を有し、半径の異なる複
数の圧電モータ４０Ａ、４０８，４００をツーリングス
テージ部に用いることである。分離底４５から定在波振
動によって移動してきたパーツ（不図示）は、まず圧電
モータ４０Ａのツーリング部に移動する。そしてこのツ
ーリング部上に移動してきたパーツは、圧電モータ４０
Ａ上をツーリングする。そして、ツーリング途中でパー
ツの進行が圧電モータ４０Ｂ上に変わるように、４０Ａ
、４０Ｂの高さが等しい部分に進行方向変更板（不図示
〉が設けられている。なお４１はステージ、４２はリン
グ状圧電セラミクス、４３は振動ダンパー材、４４は固
定台、４６は円板状圧電セラミクスである。

以上のように複数の圧電モータを用いることによって効
率が良く、大きなパワーを出力できるパーツフィーダー
が実現できるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、分離底の振動に圧電バイモルフの定在
波振動を用い、ツーリング部のツーリング駆動に圧電モ
ータを用いたので、無騒音で消費電力が小さく小型経世
なパーツフィーダを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は圧電モータの原理図、第３図は本
発明の第１実施例を示す図、第４図は本発明の第２実施
例を示す図、第５図および第６図は従来技術の原理図、
第７図、第８図は他の従来技術の原理図である。１０・・・圧電モータ、１１・・・金属板、１２，３２
゜４２・・・圧電セラミクス、３０．４０・・・パーツ
フィーダ、、３１．４１川ツーリングステージ、３５゜
４５・・・分離底。出願人代理人　弁理士　坪井　淳！／Ｊ　１　　図箒２図第３図りｆ３４　　図第５図を第６図第７図第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）分離底を備えたパーツフィーダにおいて、分離底
のパーツ留めとは反対側の平面に圧電セラミクスを張合
わせて圧電モータを構成したことを特徴とするパーツフ
ィーダ。
（２）圧電モータは、ツーリング部の渦巻部の反対側に
リング状圧電板を接着したものであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のパーツフィーダ。
（３）圧電モータは、各渦巻き構成部毎に異なる複数個
の圧電モータ群からなることを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項記載のパーツフィーダ。