JPS624120A - 圧電駆動形搬送装置 - Google Patents

圧電駆動形搬送装置

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JPS624120A
JPS624120A JP14311185A JP14311185A JPS624120A JP S624120 A JPS624120 A JP S624120A JP 14311185 A JP14311185 A JP 14311185A JP 14311185 A JP14311185 A JP 14311185A JP S624120 A JPS624120 A JP S624120A
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trough
low
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道家 博
Yoshihisa Sasaki
佐々木 良久
Seikichi Tsuboi
坪井 成吉
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Toshiba Corp
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は電気素子或いは機械部品等比較的小さい物品を
振動により搬送する搬送体の振動源として圧電素子を用
いた圧電駆動形搬送装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
圧電素子を撮動源とした従来の圧電駆動パーツフィーダ
は実開昭52−61087号或いは実開昭57−465
17号によってすでに公知であるが、その構成原理を第
12図に示す。この第12図において、1は基台、2は
この基台1に支持された下枠、3はこの下枠2に互いに
平行で且つ傾斜して立上がる2本の板ばね4を介して水
平に支持された上枠、5は物品である搬送物6を載せる
搬送体例えばトラフで、上梓3上に支持されている。7
は前記各板ばね4に貼着等により取付けられた圧電素子
で、これには端子8.9に与えられた交流電圧がリード
線8a 、9aを介して印加されるようになっている。
この装置において、各板ばね4とこれに貼着した圧電素
子7とで加振体たるバイモルフ10を構成しており、そ
の圧′Rs子7に交流電圧を印加して励振すると、その
各圧電素子7.7は正の半サイクルで伸び、負の半サイ
クルで縮む運動を行うから、それぞれの圧電素子7.7
に印加する電圧を半サイクルずらせばその片持型バイモ
ルフ構造によって前記伸縮運動が撓み運動に変換されて
、これら板ばね4を下枠2との連結部を支点として矢印
11方向に振動してトラフ5を振動さける。
この種の圧電駆動パーツフィーダは1tlitl駆動フ
ィーダや電動振動フィーダに比して構造が小形且つ単純
であるため、取扱い、補修が容易であり、しかも消費電
力量が少ないため、経済面でも優れるほか、騒音問題の
懸念も全くないなどの多くの特徴を有するが、搬送効率
の点でまだ問題があった。即ち、上記構成による圧電駆
動パーツフィーダにおいて、交流電圧を圧電素子7に印
加すると、圧電素子7は板ばね4と一体になってたわみ
振動を起こし板ばね4の自由端4aに結合したトラフ5
を矢印12で示す斜め上下方向に振動させ、搬送物6を
トラフ5に沿って矢印13方向に移動せしめる。この場
合、搬送物6の搬送速度はトラフ5の振動振幅に比例す
る。
第13図に示すδはバイモルフ10が電圧印加によって
変形した際の自由端4a (トラフ5との連結点)にお
ける変位を表わす。
この変位δは(1)式で表わされる。
2      t’             tここ
で dは圧電歪常数  Vは印加電圧 【はバイモルフの厚み Lはバイモルフ実効長 σは板ばねの厚み αは非線形係数 しかし、バイモルフ10は自由端部分に、変位方向と逆
方向の外力が加えられると変位量が減少し、その外力が
(2)式に示す拘束荷重Fbに達すると変位δはゼロに
なる。
ここで ωはバイモルフの幅 Yは印加電圧零時のヤング率である。
この変位δと拘束荷重Fbとの関係の一測定例を第14
図に示す。
この第14図は直流電圧(100V)を印加した場合の
例であるが、バイモルフ10の固有振動数と同一周波数
の交流電圧を印加すれば、共振現象により同一電圧でも
変位δは10倍以上になることが知られている。
しかし共振時でも拘束荷重Fbには変化がなく、同一の
Fbで変位が零になる。
このように、バイモルフ10に荷重がかかると振動振幅
は急激に低下するので、板ばね4の自由端4aには、極
力荷重を掛けないようにする必要がある。
〔背景技術の問題点〕
第12図に示すようにこのパーツフィーダは2個のバイ
モルフ10が同一長さで且つ互に平行であるからバイモ
ルフ10の左右方向振動に対してトラフ5は傾斜できず
常に水平を保って斜め上下方向に振動せざるを得ず、従
ってバイモルフ10と上枠3即ちトラフ5との間の連結
部分に曲げ外力が加わる。
即ち第13図において、実線で示す初期位置にあったバ
イモルフ10が電圧印加によって鎖線位置に変化した時
板ばね4とトラフ5とのなす角はθ0からθlへと変化
する必要がある。この角度変化が妨げられると曲げ応力
がバイモルフ10に外力即ち第8図に示す荷重として作
用し、もしこれが拘束荷tliFb以上になるとトラフ
5を振動させることができなくなる。
一方トラフ5の変位δは搬送物6に要求される搬送速度
Vにより決定され、(3)式で表わされる。ここでrn
は振動周波数、ηは搬送効率である。
V−(δxfn)η      ・・・・・・(3)振
動周波数fnとしては共振周波数が選ばれるが、第15
図に一測定例として示すようにその共振振幅もバイモル
フ10即ち板ばね4の自由端4aに加わる荷重の増加に
よって著しく減少する。
このように従来の圧電素子を板ばねに貼着してこれを振
動源とするようにしたパーツフィーダによれば、振動時
に板ばね4とトラフ5との連結点(第12図中P1点)
と圧電素子7の上端(第12図中P2点)との間におけ
る板ばね部分の剛性が^いため、バイモルフ10に加わ
る荷重が大きく、これによりバイモルフ10の振動振幅
が小さくなり、従ってトラフ5の振動振幅が減少し実用
的な搬送速度が得られない欠点があった。
〔発明の目的〕
そこで本発明の目的は圧電素子に加わる荷重を減少でき
て振動振幅の拡大を図り得、十分実用に供し得る搬送速
度が得られる圧電駆動形搬送装置を提供することにある
〔発明の概要〕
本発明による圧電駆動形搬送装置は弾性板に圧電素子を
取付けてなる加振体により搬送体を振動させるように構
成すると共に、前記弾性板の前記搬送体への連結側に、
前記圧電素子が取付けられた部分よりも剛性の低い形状
に形成された低剛性部を一体に設けたことを特徴とし、
これにより振動中に剛性が低い低剛性部の弾性変形によ
り加振体と搬送体との連結部分の角度変化が容易に許容
され、それだけ加振体に加わる荷重が減少して加振体及
び搬送体における撮動振幅の増大を期待し得るようにし
たものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明をパーツフィーダに適用した各実施例につい
て説明する。第1実施例を示す第1図及び第2図におい
て、20は上面に下枠21をねじ止め手段により取付け
た基台、22は2個の加振体たるバイモルフであり、こ
のバイモルフ22は板ばね或いはプラスチック板等から
なる弾性板23の貼着部23aの両側面に圧電素子24
を例えば接着により取付けてなる。圧電素子24として
はチタン酸、ジルコン酸鉛等圧電セラミックスを分極処
理して一方の面にプラス極性の、また他方の面にマイナ
ス極性の分極電位をらだせたものを用いている。
このようなバイモルフ22の弾性板23の下端をねじ2
5により下枠21に連結している。一方、26は搬送体
例えばトラフであり、これは搬送物27を載置してこれ
を振動により直線的に搬送するためのもので、下面に上
枠28をねじ29により連結している。そして前記各バ
イモルフ22の弾性板23のトラフ26への連結側(上
部側)に、圧電素子24が貼着された貼着部23aより
も剛性の低い形状に形成された低剛性部30を一体に設
け、この低剛性部30の上N1部をねじ31により上枠
28に連結している。本実施例では、この低剛性部30
は両側部分に略半円状のり大部32を形成して構成され
、これにより切欠部32の形成付近の剛性をバイモルフ
22の弾性板23のそれの0.3〜0.9(断面二次モ
ーメント比)倍程度の低い値に設定している。
この搬送装置は以上の構成からなり、圧電素子24は低
剛性部30をも含むその振動系の固有畿動数と同一の周
波数をもつ交流電圧によって駆動され、これにより搬送
体26が斜め上下方向に振動され搬送物27が矢印33
方向に搬送される。
この実施例の構成によれば、バイモルフ22とトラフ2
6とを連結している低剛性部30の剛性(この実施例で
ばばね定数)をその切欠部32の形成によって弾性板2
3の貼着部23aのそれよりも低い値にしているので、
振動に伴うバイモルフ22とトラフ26とのなす角度変
化(第13図の00と01との間の変化に相当)が低剛
性部30の切欠部32部分で多く許容される。従ってこ
の角度変化をもたらす低剛性部30によりバイモルフ2
2に加えられる荷重が大幅に減少するので、第14図及
び第15図に示す特性から明らかなようにバイモルフ2
2ひいてはトラフ26の振幅が増大される。このことは
トラフ26の搬送速度の向上、搬送効率の向上を意味す
るらのである。
今、低剛性部30の剛性について考究するに、低剛性部
30が振動振幅δ(第13図のδと同義)だけ変形する
に要する力Fiはこの低剛性部30を片持梁として扱う
と次の(4)式で表わされる。
L’ ここで Eは低剛性部のヤング率 lは同断面の二次モーメント しは変形部の長さである。
低剛性部30の曲げ剛性である上記力F1を小さくする
には、断面二次モーメント■を小さくするか、長さしを
大ぎくするかの何れ一〇もよいがLを大きくする事は、
パーツフィーダの^さ寸法が増すと共にパーツフィーダ
の固有振動数の低減を来たし、この結果搬送速度が低下
りるので447策とは云えない。従って、この実施例で
は断面二次モーメント1を小さくするように構成してJ
3す、この断面二次モーメント1は、次の(5)式で表
わされる。
ここでbは板幅、hは板厚である。即ちIを小さくする
には板幅或いは板厚を削減すれば良い事がわかる。これ
に111す、この実施例では低剛性部30の両側に切欠
部32を形成し板幅を実質的に減少させているのである
第16図は弾性板23の貼着部23aの断面二次モーメ
ント1Bに対する低剛性部30の断面二次モーメントl
sの比と搬送速度との関係についての一測定例を示した
ものである。
この図は一例としてIs/Iaが0.9以上では、搬送
速度が急激に低下し、またIs/usが0.5以下でも
搬送速度が徐々に低下することを示している。
尚、第3図はバイモルフ及びトラフを含んでなる振動系
の変形挙動を象徴的に示すものである。
即ち従来例に対応する第3図(A)はバイモルフ10と
トラフ5との連結部分の角度θが変化しないとした場合
の変形挙動を示し、また第3図(B)はこの発明の第1
実施例のようにバイモルフ22とトラフ26との間を低
剛性部30により連結した場合の変形挙動を示す。
これら第3図(A)、(B)において、実線は゛印加電
圧零の場合を、鎖線は電圧印加によって変形した場合を
夫々示し、またWl、W2は水平方向振動成分、Hs 
、H2は垂直方向振動成分である。
この第3図によれば低剛性部30がバイモルフ22部分
よりも太き(弾性変形してトラフ26の撮動揚幅が増大
していることがわかる。
尚、上記実施例では両側に切欠部32を形成することに
より低剛性部30を弾性板23に一体に設ける構成とし
たが、これに限られず、第4図に第2実施例として示す
ように、中央部分に幅方向に長いスリット34を形成す
ることにより低剛性部35を弾性板23に一体に設ける
構成としてら良く、また、図示はしないが弾性板23の
トラフ26側の乗用部分の板厚或いは板幅を小さくする
ことにより低剛性部を弾性板に一体に設ける構成として
も良い。
第3実施例として第5図及び第6図に示した低剛性部3
6は)字状に折曲した形状をなしその折曲部分の横断方
向の両側縁に切欠部37を形成した構成のものである。
この低剛性部36は第6図に示すようにトラフ26に固
定された上枠38にバイモルフ22を連結するように用
いられるものである。
第1実施例と同一部分に同一符号を付して示す第7図乃
至第9図は本発明をボウル形パーツフィーダに適用した
第4実施例を示す。このパーツフィーダは基台39上に
例えば3個のバイモルフ22を傾斜させるように立設す
ると共に、これら各バイモルフ22の弾性板23に一体
に形成した低剛性部40を搬送体たるボウル(bowl
)O1]ちなべ形の容器41の下部に連結してなる。
バイモルフ22が振動されると搬送物を収容している容
141が螺旋状の往復回動撮動をして搬送物を容器41
の内側の螺旋状搬送路42上を出口42a方向に搬送さ
せる。この第4実施例においては、低剛性部40を、第
9図に示すように長手方向に延びるスリット43を幅方
向に複数個形成することにより構成し、これにより低剛
性部40のねじれ方向の剛性を弾性板23の貼着部23
aのそれよりも低くしたものである。この低剛性部40
が弾性板23の貼着部23aに比して容易にねじれ方向
に変形するようになるから、容器41の振動時に低剛性
部40によりバイモルフ22に加えられる荷重を低減で
きて、バイモルフ22ひいては容器41の振動を大きく
することができる。
尚、このボウル形パーツフィーダにおいても低剛性部の
形状は第9図に示すものの伯に第10図及び第11図に
示すようなものが考えられる。第10図に第5実施例セ
して示す低剛性部44は両端の連結桟部分以外を弾性板
23の貼着P!123よりも極端に幅狭に形成した構成
のbのである。第11図に第6実施例として示した低剛
性部45は第10図と同一の展開形状のものをフチ状に
折曲した構成のもので、第6図に示ずものと同様の態様
でボウル形パーツフィーダに組込まれる。
その他、低剛性部の形状は上記各実施例に限定されるも
のではなく、弾性板23の貼着部23aよりも剛性が低
くなるような形状であれば他の形状であっても良い。
さらに上記実施例において、加振体は弾性板の両面にそ
れぞれ1枚づつの圧電素子を取付けたバイモルフにより
形成したが、圧電素子を片面1枚だけにしたり、両面合
わせて3枚以上にする等、本発明は要旨を逸脱しない範
囲内で種々変形可能である。
(発明の効果) 本発明は以上の説明から明らかなように、バイモルフの
弾性板の搬送体への連結側に、圧電素子が取付けられた
部分より6剛性の低い形状に形成された低剛性部を一体
に設けた構成としたので、加振体に加わる荷重を減少で
きて加振体及び搬送体の振動撮幅の増大を図り得、十分
実用に供し得る搬送速度が得られる圧電駆動形搬送装置
を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例を示す斜視図、第2図はそ
の側面図、第3図(A)は従来例の振動状態を説明する
ための概略図、第3図(B)は前記第1実施例の振動状
態を説明するための概略図、第4図は本発明の第2実施
例を示す低剛性部の斜視図、第5図及び第6図は夫々第
3実施例における低剛性部の斜視図及び要部の側面図、
第7Nb ゛子弟9図は第4実施例を示すもので、その
第7図及び第8図は夫々ボウル形パーツフィーダの斜視
図及び側面図、第9図は低剛性部の斜視図、第10図及
び第11図は夫々第5及び第6実施例を示す低剛性部の
斜視図である。 また、第12図は従来の圧電駆動パーツフィーダを示す
側面図、第13図はバイモルフの振動態様を示す線図、
第14図はバイモルフの直流電圧駆動時の変位−荷重特
性図、第15図は交流電圧駆動時の第14図相当図、第
16図は搬送速度と剛性との関係を示す特性図である。 図面中、20.42は基台、22はバイモルフ(加振体
)、23は弾性板、23aは貼着部、24は圧電素子、
26はトラフ(搬送体)、30゜35.36.40,4
4.45は低剛性部、41は容器(搬送体)である。 出願人  株式会社  東  芝 jl!(l  (2) lυ 隼 2 図 第 3 口(A) jP、3  口(B) 第 4 図 第 7 図 第8図 北 jll、  12  口 1A13  図 荷I(に9)−一÷ 第 142 何重(に9)−m−◆ 第 15  図 p1在比 (Is/l5)−一一一會 第 16  口 手続補正書

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、弾性板に圧電素子を取付けてなる加振体により搬送
    体を振動させるようにしたものにおいて、前記弾性板の
    前記搬送体への連結側に、前記圧電素子が取付けられた
    部分よりも剛性の低い形状に形成された低剛性部を一体
    に設けたことを特徴とする圧電駆動形搬送装置。
JP14311185A 1985-06-28 1985-06-28 圧電駆動形搬送装置 Granted JPS624120A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14311185A JPS624120A (ja) 1985-06-28 1985-06-28 圧電駆動形搬送装置
US06/871,491 US4795025A (en) 1985-06-28 1986-06-06 Parts feeding apparatus of the piezoelectric drive type
EP86304740A EP0211494B1 (en) 1985-06-28 1986-06-19 Parts feeding apparatus of the piezoelectric drive type
DE8686304740T DE3665294D1 (en) 1985-06-28 1986-06-19 Parts feeding apparatus of the piezoelectric drive type
KR1019860005084A KR900001750B1 (ko) 1985-06-28 1986-06-25 압전구동형 반송장치

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JP14311185A JPS624120A (ja) 1985-06-28 1985-06-28 圧電駆動形搬送装置

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JPS624120A true JPS624120A (ja) 1987-01-10
JPH0255330B2 JPH0255330B2 (ja) 1990-11-27

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62204887A (ja) * 1986-03-04 1987-09-09 神鋼電機株式会社 振動機
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WO2019017581A1 (ko) * 2017-07-18 2019-01-24 주식회사 한신 일체형 판스프링 구조체 및 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기

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