KR101816260B1 - 일체형 판스프링 구조체 및 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기 - Google Patents

일체형 판스프링 구조체 및 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진동발생부로부터 발생된 진동을 부품공급기로 전달하는 일체형 판스프링 구조체 및 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기에 관한 것으로서, 상기 일체형 판스프링 구조체는 평판으로 형성되어 부품공급기에 설치되고, 상기 평판의 일단부에서 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장되는 영역으로서 진동을 발생시키는 진동발생부 및 상기 진동발생부로부터 상기 평판의 타단부까지 연장형성되는 영역으로서 상기 진동발생부의 너비보다 좁은 너비로 연장되고 상기 진동발생부에서 발생된 진동을 전달하는 진동전달부를 포함할 수 있다.

Description

일체형 판스프링 구조체 및 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기{INTEGRAL LEAF-SPRING STRUCTURE AND PARTS FEEDER EQUIPPED WITH THE INTEGRAL LEAF-SPRING STRUCTURE}
본 발명은 진동발생부로부터 발생된 진동을 부품공급기로 전달하는 일체형 판스프링 구조체 및 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기에 관한 것으로서, 특히 판스프링의 진동발생부와 진동전달부가 동일 평면상에 배치되고 진동전달부의 너비가 진동발생부의 너비보다 좁은 너비로 연장되는 일체형 판스프링 구조체 및 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기에 관한 것이다.
부품공급기(parts feeder)는 부품을 정량적으로 공급하는 장치로서, 부품을 일직선으로 이송시키는 라인 피더(line feeder)와 부품을 원형으로 이송시키는 보울 피더(bowl feeder) 등이 있다. 이러한 부품공급기가 부품을 이송시키는 방식은 크게 전자식 방식과 압전식 방식으로 나뉠 수 있다. 압전식 방식은 압전소자의 진동을 이용하여 판스프링을 진동시키고 이러한 진동에 의해 부품공급기에 수용된 부품이 이송되는 방식이다. 공개특허공보 제10-2010-0031569호 "진동피더, 반송 장치 및 외관 검사 장치"(2010.3.23)는 압전식 방식을 이용한 부품공급기로서, 판스프링의 설치구조를 개시하고 있다. 이러한 부품공급기는 최소의 비용으로 최대의 작업효율을 발생시키는 것이 목적이다. 따라서, 부품공급기의 진동이 부품공급기의 핵심이라고 할 수 있다. 이 때 진동의 세기를 너무 세게 발생시키면 부품의 위치를 원하는 방향으로 놓은 채 이송시킬 수 없고, 부품이 밖으로 튀어버려 작업 효율을 떨어뜨릴 수 있다. 특히, 원형으로 부품을 이송시키는 보울 피더의 경우 부품을 원하는 방향으로 회전, 변경하는 미세한 작업이 필요하기 때문에, 일정하고 적절한 세기의 진동이 필수적이다. 따라서, 부품공급기는 최소의 전압을 가하여 적절한 진동을 발생시키는 기술이 요구된다.
등록실용신안공보 제20-0302830호 "부품공급기의 판스프링 설치구조"(2003.2.11)는 부품공급기의 판스프링의 구조를 개시하고 있다. 그러나, 이러한 직사각형 형태의 판스프링은 구동 전압에 비해 가속도가 현저히 낮은 진동을 발생하는 단점이 있었다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 종래의 판스프링은 일체형이 아닌 2 이상의 부품의 결합으로 형성되었다.
도 1을 참조하면 종래의 판스프링은 톱 스프링부와 하부스프링부를 포함한다. 종래의 판스프링이 2 이상의 부품에 의해 결합된 목적은, 판스프링의 스프링 상수를 높여서 더 높은 가속도를 가진 진동을 발생시키기 위함이다. 일례로, 종래의 판스프링은 금속 재질의 하부스프링부와 카본 재질의 톱 스프링부를 결합하여 상술한 직사각형 형태의 판스프링의 문제점을 해결하였다. 이러한 판스프링은 톱 스프링부가 'ㄷ' 형태로 형성되어 볼트에 의해 하부스프링부와 결합된다. 이러한 결합 형태를 위해 종래의 판스프링 구조체는 평판으로 형성되지 않고, 진동발생부와 진동전달부가 동일평면상에 맞닿아 배치되지 않았다. 그러나, 이러한 분리된 부품의 결합으로 형성된 판스프링은 진동이 볼트로 결합된 영역을 거쳐야 하기 때문에, 결합부분에서 진동의 손실(loss)가 발생되었다. 따라서, 하부스프링부에서 발생된 진동이 톱 스프링부로 제대로 전달되지 못하는 단점이 있었다. 이를 해결하기 위해 톱 스프링부의 두께를 두껍게 하여 높은 가속도를 발생시키는 경우, 구동 전압을 크게 가해야 하기 때문에 작업 효율이 떨어졌다. 또한, 판스프링이 파손되는 경우도 발생하였다. 본 출원인의 비공개 테스트에 있어서 톱 스프링부의 분산된 힘을 집중시키기 위해 톱 스프링부의 너비를 줄이는 시도를 하였지만, 오히려 힘을 모으지 못하여 진동의 가속도가 낮게 측정되었다. 또한, 톱 스프링부와 하부스프링부의 결합부분에 파손이 더 잘 발생되었다. 따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 판스프링 구조체가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 판스프링의 진동발생부와 진동전달부가 동일 평면상에 배치되고 진동전달부의 너비가 진동발생부의 너비보다 좁은 너비로 연장되어, 진동의 손실을 낮추어 진동의 가속도를 높일 수 있고 작업효율을 극대화시킬 수 있는 일체형 판스프링 구조체 및 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체는, 평판으로 형성되어 부품공급기에 설치되는 일체형 판스프링 구조체에 있어서, 상기 평판의 일단부에서 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장되는 영역으로서, 진동을 발생시키는 진동발생부 및 상기 진동발생부로부터 상기 평판의 타단부까지 연장형성되는 영역으로서, 상기 진동발생부의 너비보다 좁은 너비로 연장되고 상기 진동발생부에서 발생된 진동을 전달하는 진동전달부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 진동발생부와 상기 진동전달부는 동일 평면 상에 배치될 수 있다.
또한, 상기 진동발생부는 상기 부품공급기의 하부와 결합되는 하부결합영역, 및 전압을 인가하면 기계적 변형이 생겨 진동을 발생시키는 압전소자부가 배치되고 상기 평판의 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장되는 압전소자 형성영역을 포함하고, 상기 진동전달부는 상기 진동발생부로부터 상기 평판의 타단부까지 연장형성되는 연장영역, 및 상기 부품공급기와 결합되어 상부로 진동을 전달하는 상부결합영역을 포함하고, 상기 압전소자 형성영역과 상기 연장영역은 동일 소재로 동일 평면 상에서 서로 맞닿아 배치될 수 있다.
또한, 상기 진동전달부의 너비의 중심을 따라 연장된 제2 중심선이 상기 진동발생부의 너비의 중심을 따라 연장된 제1 중심선보다 어느 한 쪽으로 치우쳐질 수 있다.
또한, 상기 진동전달부는 일 측면이 상기 진동발생부의 일 측면과 일직선을 형성하고, 상기 제2 중심선이 상기 제1 중심선보다 상기 형성된 일직선 쪽으로 치우쳐질 수 있다.
또한, 상기 진동전달부는 너비의 중심을 따라 연장된 제2 중심선이 상기 진동발생부의 너비의 중심을 따라 연장된 제1 중심선과 일직선을 형성할 수 있다.
또한, 상기 진동전달부는 너비가 점차 좁아지면서 연장되어 적어도 하나의 측면이 곡선으로 형성되다가 너비가 일정하게 직진 연장될 수 있다.
또한, 상기 압전소자 형성영역은 상기 평판의 타단부 방향으로 상기 평판의 일단부와 타단부 거리의 중간거리만큼 전개될 수 있다.
또한, 상기 압전소자부는 한 변은 상기 평판의 일단부와 평행하고, 상기 한 변에 수직인 변은 상기 한 변보다 짧은 변으로 형성된 직사각형 형태이고, 상기 연장영역에 인접하게 부착될 수 있다.
또한, 상기 하부결합영역은 체결부에 의해 결합되는 제1 결합부를 포함하고, 상기 상부결합영역은 체결부에 의해 결합되는 제2 결합부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기는 바닥에서 지탱하는 베이스 플레이트부, 상부에 위치하여 진동을 전달받아 부품을 운송시키는 탑 플레이트부, 및 평판으로 형성되는 복수 개의 일체형 판스프링 구조체를 포함하고, 상기 복수 개의 일체형 판스프링 구조체 각각은, 상기 평판의 일단부에서 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장되는 영역으로서, 상기 베이스 플레이트부와 결합되고 진동을 발생시키는 진동발생부, 및 상기 진동발생부로부터 상기 평판의 타단부까지 연장형성되는 영역으로서, 상기 진동발생부의 너비보다 좁은 너비로 전개되어 상기 진동발생부에서 발생된 진동을 상기 탑 플레이트부로 전달하는 진동전달부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 진동발생부는, 상기 베이스 플레이트부와 결합되는 하부결합영역, 및 전압을 인가하면 기계적 변형이 생겨 진동을 발생시키는 압전소자부가 배치되고 상기 평판의 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장되는 압전소자 형성영역을 포함하고, 상기 진동전달부는, 상기 진동발생부로부터 상기 평판의 타단부까지 연장형성되는 연장영역, 및 상기 탑 플레이트부와 결합되어 상기 탑 플레이트부로 진동을 전달하는 상부결합영역을 포함하고, 상기 압전소자 형성영역과 상기 연장영역은 동일 평면 상에서 서로 맞닿아 배치될 수 있다.
또한, 상기 진동전달부의 너비의 중심을 따라 연장된 제2 중심선이 상기 진동발생부의 너비의 중심을 따라 연장된 제1 중심선보다 어느 한 쪽으로 치우쳐질 수 있다.
또한, 상기 진동전달부는, 일 측면이 상기 진동발생부의 일 측면과 일직선을 형성하고, 상기 제2 중심선이 상기 제1 중심선보다 상기 형성된 일직선 쪽으로 치우쳐질 수 있다.
또한, 상기 진동전달부는, 너비의 중심을 따라 연장된 제2 중심선이 상기 진동발생부의 너비의 중심을 따라 연장된 제1 중심선과 일직선을 형성할 수 있다.
또한, 상기 진동전달부는 너비가 점차 좁아지면서 연장되어 적어도 하나의 측면이 곡선으로 형성되다가 너비가 일정하게 직진 연장될 수 있다.
또한, 상기 압전소자 형성영역은, 상기 평판의 타단부 방향으로 상기 평판의 일단부와 타단부 거리의 중간거리만큼 전개되고, 상기 압전소자부는 한 변은 상기 평판의 일단부와 평행하고, 상기 한 변에 수직인 변은 상기 한 변보다 짧은 변으로 형성된 직사각형 형태이고, 상기 연장영역에 인접하게 부착될 수 있다.
또한, 상기 하부결합영역은 체결부에 의해 상기 베이스 플레이트부와 결합되는 제1 결합부를 포함하고, 상기 상부결합영역은 체결부에 의해 상기 탑 플레이트부와 결합되는 제2 결합부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수 개의 일체형 판스프링 구조체는, 상기 진동전달부가 바깥쪽을 향하도록 원형으로 배치되어 진동을 원형으로 발생시키며, 상기 부품이 이송되는 반대방향으로 기울어 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 일체형 판스프링 구조체 및 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기는 진동발생부와 진동전달부 사이에서 발생되는 진동의 손실을 줄일 수 있고, 부품공급기에 가하는 진동의 가속도를 높일 수 있으며, 구동 주파수에 따른 적당한 진동을 발생시켜 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 판스프링 구조체를 정면 및 측면에서 바라본 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체를 정면에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체를 측면에서 바라본 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기를 측면에서 바라본 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기의 실제 구현 사진이다.
도 6은 원형으로 이송되는 부품을 부품공급기의 상측에서 촬영한 사진이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체를 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기의 효과를 나타내는 도면이다.
이하에서 본 발명의 기술적 사상을 명확화하기 위하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 도면들 중 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소들에 대하여는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들을 부여하였다. 설명의 편의를 위하여 필요한 경우에는 장치와 방법을 함께 서술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체를 정면에서 바라본 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체를 측면에서 바라본 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는 진동에 의해 부품(500)을 공급하는 부품공급기(1000)에 설치되어 진동을 발생시킬 수 있다. 일실시예에 있어서, 일체형 판스프링 구조체(100a)는 납작한 평판으로 형성될 수 있고, 진동발생부(10) 및 진동전달부(20)를 포함할 수 있다.
진동발생부(10)는 평판의 일단부에서 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장되는 영역으로서, 진동을 발생시킬 수 있다. 평판의 짧은 변이 평판의 일단부가 될 수 있고, 짧은 변에 평행하는 변이 타단부가 될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 진동발생부(10)는 평판의 일단부의 너비(X1)로 연장될 수 있다.
이러한 진동발생부(10)는 하부결합영역(11) 및 압전소자 형성영역(15)을 포함할 수 있다.
하부결합영역(11)은 평판의 일단부에서 타단부 방향으로 연장되는 영역으로서, 부품공급기(1000)와 결합되어 일체형 판스프링 구조체(100a)를 고정할 수 있다. 이러한 하부결합영역(11)은 평판의 일단부의 너비(X1)로 연장될 수 있다. 일실시예에 있어서 하부결합영역(11)은 체결부에 의해 결합되는 제1 결합부(12)를 포함하고 제1 결합부(12)가 부품공급기(1000)의 하부와 결합될 수 있다. 제1 결합부(12)는 통공된 구멍에 체결부가 체결되어 부품공급기(1000)와 결합될 수 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니고 하부결합영역(11)과 부품공급기(1000)가 결합될 수 있는 다양한 형태로 변경될 수 있다. 따라서, 일체형 판스프링 구조체(100a)는 부품공급기(1000)와 더 견고하게 결합하여 소음이 발생되지 않고, 진동의 전달 효율을 높일 수 있다.
압전소자 형성영역(15)은 하부결합영역(11)으로부터 평판의 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장되는 영역으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 하부결합영역(11)의 너비(X1)로 연장될 수 있다. 압전소자 형성영역(15)에는 진동을 발생시키는 압전소자부(13)가 배치될 수 있다. 압전소자부(13)는 전압을 인가하면 기계적 변형이 생겨 진동을 발생시키는 세라믹스일 수 있다. 상기 압전소자부(13)는 압력을 가하면 전기가 발생하는 압전효과를 이용한 것으로서, 기계적인 에너지를 전기적인 에너지로 변환하거나 전기적인 에너지를 기계적인 에너지로 변환할 수 있는 압전 특성을 갖는 다결정체로 구현될 수 있다. 상기 압전소자는 일반적으로 Pb(ZrTi)O3로 구성될 수 있다.
도 3을 참조하면, 압전소자부(13)는 압전소자 형성영역(15)의 한쪽 면에 배치될 수 있으나, 다른 실시예에 있어서 양쪽 측면에 함께 배치될 수도 있고 복수의 압전소자부(13)가 한쪽 또는 양쪽 측면에 배치될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 있어서 압전소자부(13)는 진동전달부(20) 또는 하부결합영역(11)에 일부 또는 전부가 배치될 수도 있다. 일실시예에 있어서 압전소자부(13)는 사각 육면체로 도포된 세라믹스로 형성될 수 있다. 이에 더해 압전소자부(13)는 압전소자 형성영역(15)에 세라믹 압전 재료가 도포되어 굴곡진 정현곡선 형태나 다양한 형태로 배치될 수 있으며, 압전소자부(13)의 구성 및 배치 형태가 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 압전소자 형성영역(15)은 평판의 타단부 방향으로 평판의 일단부와 타단부 거리의 중간거리만큼 전개될 수 있다. 따라서, 일체형 판스프링 구조체(100a)의 응력이 진동발생부(10)와 진동전달부(20)에 균등하게 가해질 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 압전소자부(13)는 한 변은 평판의 일단부와 평행할 수 있고, 상기 한 변에 수직인 변은 상기 한 변보다 짧은 변으로 형성된 직사각형 형태일 수 있다. 압전소자부(13)는 연장영역(21)에 인접하게 부착될 수 있다. 따라서, 진동전달부(20)는 진동발생부(10)의 진동을 부품공급기(1000)로 효과적으로 전달할 수 있다.
진동전달부(20)는 진동발생부(10)에서 발생된 진동을 상부 측으로 전달하는 영역으로서, 진동발생부(10)의 일 영역으로부터 평판의 타단부까지 연장형성될 수 있다. 이러한 진동전달부(20)는 진동발생부(10)의 너비(X1)보다 좁은 너비(X2)로 연장될 수 있다. 도 2를 참조하면, 진동발생부(10)는 평판의 일단부의 너비(X1)로 연장될 수 있고, 진동전달부(20)의 너비(X2)는 진동발생부(10)의 너비(X1)보다 더 좁은 너비로 연장될 수 있다.
구체적으로, 진동전달부(20)는 평판의 타단부쪽을 진동시킬 수 있고 그 결과 부품공급기(1000)로 진동을 전달할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 진동전달부(20)는 진동발생부(10)와 동일 평면 상에 배치될 수 있다. 즉, 진동전달부(20)와 진동발생부(10)는 각각 분리된 구성이 아닌 일체형으로 형성된 평판으로서 동일 평면상에 배치된 영역일 수 있다. 이러한 진동발생부(10)와 진동전달부(20)는 진동할 수 있는 탄성체로 형성되어 일 영역에서 진동이 발생하면 떨림에 의해 다른 영역에 진동이 발생될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 진동발생부(10)에서 진동이 발생하면 떨림에 의해 진동전달부(20)에 진동이 발생될 수 있다. 따라서, 진동을 전달할 때 진동발생부(10)와 진동전달부(20) 사이에서 발생되는 진동의 손실을 줄일 수 있고, 부품공급기(1000)에 가하는 진동의 가속도를 높일 수 있다. 또한, 구동 주파수에 따른 적당한 진동을 발생시켜 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.
진동전달부(20)는 연장영역(21) 및 상부결합영역(23)을 포함할 수 있다.
연장영역(21)은 진동발생부(10)로부터 연장형성되는 영역으로서, 진동발생부(10)에 의해 발생된 진동을 전달할 수 있다. 일실시예에 있어서, 연장영역(21)의 너비(X2)는 압전소자 형성영역(15)의 너비(X1)보다 더 좁은 너비로 연장될 수 있다. 이러한 연장영역(21)은 압전소자 형성영역(15)과 동일 소재로 동일 평면 상에서 서로 맞닿아 배치될 수 있다. 즉, 연장영역(21)과 압전소자 형성영역(15)은 각각 분리된 구조체가 아닌 일체형으로 형성된 평판의 동일 평면상에 배치된 영역일 수 있다. 이러한 진동발생부(10)와 진동전달부(20)는 진동할 수 있는 탄성체로 형성되어 일 영역에서 진동이 발생하면 떨림에 의해 다른 영역에 진동이 발생될 수 있다. 따라서, 진동발생부(10)에서 진동이 발생하면 떨림에 의해 진동전달부(20)에 진동이 발생될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는 진동전달부(20)와 진동발생부(10)가 일체형으로 형성되어 종래의 판스프링 결합부분에서 발생되는 소음을 발생시키지 않을 수 있는 효과가 있다.
상부결합영역(23)은 연장영역(21)으로부터 평판의 타단부까지 연장형성되는 영역으로서, 부품공급기(1000)와 결합되어 상부로 진동을 전달할 수 있다. 이러한 상부결합영역(23)은 연장영역(21)의 너비(X2)로 연장형성될 수 있다. 일실시예에 있어서 상부결합영역(23)은 체결부에 의해 결합되는 제2 결합부(24)를 포함하여 제2 결합부(24)가 부품공급기(1000)의 상부와 결합될 수 있다. 제2 결합부(24)는 통공된 구멍에 체결부가 체결되어 부품공급기(1000)와 결합될 수 있으나, 이러한 형태에 한정되는 것은 아니고 상부결합영역(23)과 부품공급기(1000)가 결합될 수 있는 다양한 형태로 변경될 수 있다. 따라서, 일체형 판스프링 구조체(100a)는 부품공급기(1000)와 더 견고하게 결합하여 소음이 발생되지 않고, 진동의 전달 효율을 높일 수 있다. 일례로서, 상부결합영역(23)의 너비(X2)는 압전소자 형성영역(15)의 너비(X1)보다 더 좁은 너비로 연장되므로, 제2 결합부(24)의 개수는 제1 결합부(11)의 개수보다 적을 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 진동전달부(20)의 너비(X2)의 중심을 따라 연장된 제2 중심선(200CL)이 진동발생부(10)의 너비(X1)의 중심을 따라 연장된 제1 중심선(100CL)보다 어느 한 쪽으로 치우쳐질 수 있다. 제2 중심선(200CL)은 진동전달부(20)의 너비(X2)의 중심을 따라서 연장된 가상의 직선일 수 있다. 제1 중심선(100CL)은 진동발생부(10)의 너비(X1)의 중심을 따라서 형성된 가상의 직선일 수 있다. 일실시예에 있어서 제2 중심선(200CL)은 진동전달부(20)의 너비 중에서 직진 연장된 부분의 너비(X2)를 기준으로 정의될 수 있다. 제2 중심선(200CL)은 제1 중심선(100CL)보다 어느 한 쪽으로 치우쳐질 수 있다. 이때, 제2 중심선(200CL)은 진동발생부(10)의 너비(X1)를 벗어나지 않는 범위 내에서 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 진동전달부(20)는 일 측면이 진동발생부(10)의 일 측면과 일직선을 형성하고, 제2 중심선(200CL)이 상기 제1 중심선(100CL)보다 상기 형성된 일직선 쪽으로 치우쳐질 수 있다. 도 2를 참조하면, 진동전달부(20)의 일 측면이 진동발생부(10)의 일 측면과 일직선을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이 진동전달부(20)는 너비가 점차 좁아지면서 연장되어 적어도 하나의 측면이 곡선으로 형성되다가 너비가 일정하게 직진 연장될 수 있다. 진동전달부(20)의 가로 폭(너비)은 위로 갈수록 좁아지거나 동일할 수 있다. 진동전달부(20)는 최소 너비가 X2일 수 있다. 따라서, 일체형 판스프링 구조체(100a)는 측면의 곡선을 따라 자연스럽게 진동을 전달할 수 있으며, 진동전달부(20)가 휘어지거나 부러지는 것이 측면의 곡선에 의해 방지될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는, 진동전달부(20)의 폭은 좁히고 상부결합영역(23)의 제2 결합부(24)는 1개가 구비될 수 있다. 이를 통해 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는 회전 방향 진동에 의한 비틀림 응력을 감소시킬 수 있다. 일례로서, 일체형 판스프링 구조체(100a)의 전체 높이 및 너비(X1)는 도 1에 도시된 종래의 판스프링과 동일하여 베이스 플레이트부(200)와 진동기 높이는 동일하게 사용할 수 있다.
도 1에 도시된 종래의 판스프링 구조체는 진동의 마디가 되는 부분이 톱 스프링부와 하부스프링부가 볼트로 결합된 영역이기 때문에, 볼트 결합부에 응력이 집중되어 결합이 불안정해지고 성능 저하의 원인이 되는 문제가 있다. 반면에 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는 진동발생부(10)와 진동전달부(20)가 동일 평면상에 일체형으로 형성되므로, 진동의 마디가 되는 부분에 응력이 집중되더라도 성능 저하가 일어나지 않는 장점이 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기를 측면에서 바라본 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기의 실제 구현 사진이다.
본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기(1000)는 베이스 플레이트부(200), 탑 플레이트부(300) 및 평판으로 형성되는 복수 개의 일체형 판스프링 구조체(100a)를 포함할 수 있다.
베이스 플레이트부(200)는 부품공급기(1000)의 하부에 위치하여 바닥에서 지탱할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트부(200)는 복수의 일체형 판스프링 구조체(100a)와 결합될 수 있다.
탑 플레이트부(300)는 부품공급기(1000)의 상부에 위치하여 부품을 수용할 수 있다. 탑 플레이트부(300)는 복수의 일체형 판스프링 구조체(100a)와 결합되어 진동을 전달받을 수 있고, 이에 따라 탑 플레이트부(300)에 수용된 부품(500)이 이송될 수 있다. 상기 탑 플레이트부(300)는 원형 플레이트 형태로 구성될 수 있으나 이러한 형태로 한정되는 것은 아니다.
복수 개의 일체형 판스프링 구조체(100a) 각각은 베이스 플레이트부(200) 및 탑 플레이트부(300)에 결합되고 진동을 발생시켜 탑 플레이트부(300)에 수용된 부품(500)을 이송시킬 수 있다. 복수 개의 일체형 판스프링 구조체(100a)는 도 2 및 도 3을 참조하여 상술한 일체형 판스프링 구조체(100a)와 동일한 구조체일 수 있다. 실시예에 따라, 상기 복수 개의 일체형 판스프링 구조체(100a)는 도 7 및 도 8을 참조하여 상술할 일체형 판스프링 구조체(100b, 100c, 100d, 100e, 100f) 등과 같은 형태로 변경될 수 있다.
일체형 판스프링 구조체(100a)는 진동발생부(10) 및 진동전달부(20)를 포함할 수 있다.
진동발생부(10)는 평판의 일단부에서 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장되는 영역으로서, 상기 베이스 플레이트부(200)와 결합되고 진동을 발생시킬 수 있다. 진동발생부(10)는 하부결합영역(11) 및 압전소자 형성영역(15)을 포함할 수 있다.
하부결합영역(11)은 베이스 플레이트부(200)와 결합될 수 있다. 압전소자 형성영역(15)은 전압을 인가하면 기계적 변형이 생겨 진동을 발생시키는 압전소자부(13)가 배치되고, 상기 평판의 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 있어서, 압전소자 형성영역(15)은 평판의 타단부 방향으로 평판의 일단부와 타단부 거리의 중간거리만큼 전개될 수 있다. 또한, 일실시예에 있어서, 압전소자부(13)는 한 변은 평판의 일단부와 평행하고, 상기 한 변에 수직인 변은 상기 한 변보다 짧은 변으로 형성된 직사각형 형태이고, 연장영역(21)에 인접하게 부착될 수 있다. 또한, 일실시예에 있어서 하부결합영역(11)은 체결부에 의해 상기 베이스 플레이트부(200)와 결합되는 제1 결합부(12)를 포함할 수 있다. 일례로서, 제1 결합부(12)는 볼트가 관통될 수 있게 통공될 수 있고 상기 체결부는 제1 결합부(12)에 삽입 고정되는 볼트일 수 있다. 실시예에 따라, 제1 결합부(12) 및 체결부는 다양한 체결 수단으로 변경될 수 있다.
진동전달부(20)는 진동발생부(10)로부터 평판의 타단부까지 연장형성되는 영역으로서, 진동발생부(10)의 너비(X1)보다 좁은 너비(X2)로 전개되어 진동발생부(10)에서 발생된 진동을 탑 플레이트부(300)로 전달할 수 있다. 진동전달부(20)는 연장영역(21) 및 상부결합영역(23)을 포함할 수 있다.
연장영역(21)은 상기 진동발생부(10)로부터 상기 평판의 타단부까지 연장형성될 수 있다. 압전소자 형성영역(15)과 연장영역(21)은 동일 평면 상에서 서로 맞닿아 배치될 수 있다. 상부결합영역(23)은 탑 플레이트부(300)와 결합되어 탑 플레이트부(300)로 진동을 전달할 수 있다. 이러한 상부결합영역(23)은 체결부에 의해 상기 탑 플레이트부(300)와 결합되는 제2 결합부(24)를 포함할 수 있다. 일례로서, 제2 결합부(24)는 볼트가 관통될 수 있게 통공될 수 있고 상기 체결부는 제2 결합부(24)에 삽입 고정되는 볼트일 수 있다. 실시예에 따라, 제2 결합부(24) 및 체결부는 다양한 체결 수단으로 변경될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 있어서, 진동전달부(20)의 너비(X2)의 중심을 따라 연장된 제2 중심선(200CL)이 진동발생부(10)의 너비(X1)의 중심을 따라 연장된 제1 중심선(100CL)보다 어느 한 쪽으로 치우쳐질 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 있어서, 진동전달부(20)의 일 측면이 진동발생부(10)의 일 측면과 일직선을 형성하고, 제2 중심선(200CL)이 제1 중심선(100CL)보다 상기 형성된 일직선 쪽으로 치우쳐질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 진동전달부(20)는 너비가 점차 좁아지면서 연장되어 적어도 하나의 측면이 곡선으로 형성되다가 너비(X2)가 일정하게 직진 연장될 수 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 복수 개의 일체형 판스프링 구조체(100a)는 상기 진동전달부(20)가 바깥쪽을 향하도록 원형으로 배치될 수 있다. 즉, 복수 개의 일체형 판스프링 구조체(100a)는, 진동전달부(20)의 너비(X2)의 중심을 따라 연장된 제2 중심선(200CL)이 진동발생부(10)의 너비(X1)의 중심을 따라 연장된 제1 중심선(100CL)보다 베이스 플레이트부(200)의 중심으로부터 먼 곳에 배치될 수 있다.
복수 개의 일체형 판스프링 구조체(100a)는 진동을 원형으로 발생시키며, 상기 부품(500)이 이송되는 반대방향으로 기울어 배치될 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 복수 개의 일체형 판스프링 구조체(100a) 각각은 베이스 플레이트부(200)에 원형으로 배치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 복수 개의 일체형 판스프링 구조체(100a) 각각은 기울어 배치될 수 있는데, 진동이 발생되면 기울어진 반대방향으로 부품(500)이 이송될 수 있다. 따라서, 기울어 배치된 일체형 판스프링 구조체(100a)에 의해 부품(500)을 더 용이하게 이송시킬 수 있다. 도 5에는 복수 개의 일체형 판스프링 구조체(100a)가 4개 구비되는 것으로 도시되어 있으나 이는 예시적인 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기(1000)에 구비되는 일체형 판스프링 구조체(100a)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.
도 6은 원형으로 이송되는 부품(500)을 부품공급기(1000)의 상측에서 촬영한 사진이다.
도 6을 참조하면, 탑 플레이트부(300) 위에 부품(500)이 수용될 수 있다. 일체형 판스프링 구조체(100a)가 원형으로 진동을 발생시켜 탑 플레이트부(300)로 진동을 전달하면, 부품(500)이 원형으로 이송될 수 있다. 도 4 및 도 5를 참조하여 상술한 바와 같이, 진동전달부(20)의 제2 중심선(200CL)이 진동발생부(10)의 제1 중심선(100CL)보다 탑 플레이트부(300)의 중심으로부터 먼 곳에 배치될 수 있으므로, 부품(500)을 원형으로 이송시킬 때 더 큰 지름의 원형으로 진동을 발생시켜 작업의 효율을 높일 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체를 나타내는 도면이다. 도 7에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100b, 100c)는 압전소자부(13)의 크기와 부착 형태를 각각 달리한 실시예이다.
도 7의 (a)를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100b)에 구비되는 압전소자부(13)는 가로 방향으로 긴 직사각형 형태로 형성될 수 있고, 압전소자 형성영역(13)의 아래 쪽에 배치될 수 있다. 압전소자부(13)의 중심은 압전소자 형성영역(13)의 중심보다 아래 쪽에 위치할 수 있다. 압전소자부(13)의 중심은 제1 중심선(100CL) 상에 배치될 수 있다.
도 7의 (b)를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100c)에 구비되는 압전소자부(13)는 진동전달부(20) 방향으로 길게 형성된 직사각형 형태로 배치될 수 있다. 압전소자부(13)는 제1 중심선(100CL)을 기준으로 어느 한쪽으로 치우쳐 배치될 수 있다. 실시예에 따라, 상기 압전소자부(13)의 중심은 제1 중심선(100CL) 상에 위치될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체를 나타내는 도면이다. 도 8에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100d, 100e, 100f)는 진동발생부(100)의 제1 중심선(100CL)과 진동전달부(20)의 제2 중심선(200CL)이 서로 일치할 수 있고, 진동전달부(20)의 측면의 형태는 각각 다를 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 일체형 판스프링 구조체(100d, 100e, 100f)의 진동전달부(20)는 너비(X2)의 중심을 따라 연장된 제2 중심선(200CL)이 상기 진동발생부(10)의 너비(X1)의 중심을 따라 연장된 제1 중심선(100CL)과 일직선을 형성할 수 있다.
도 8의 (a)를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100d)는 진동발생부(10) 및 진동전달부(20)를 포함할 수 있다. 진동전달부(20)는 진동발생부(10)로부터 평판의 타단부까지 연장형성되는 영역으로서, 진동전달부(20)의 너비(X2)보다 좁은 너비(X1)로 연장형성될 수 있다. 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100d)는 진동전달부(20)가 한쪽으로 치우치지 않고 진동발생부(10)의 중심에 배치되어 제2 중심선(200CL)과 제1 중심선(100CL)이 일직선을 형성할 수 있다.
도 8의 (b)를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100e)의 진동전달부(20)는 한쪽으로 치우치지 않고 진동발생부(10)의 중심에 배치될 수 있다. 진동전달부(20)는 압전소자 형성영역(15)으로부터 너비가 점차 좁아지면서 연장되되 어느 하나의 측면이 곡선으로 형성되다가 너비(X2)가 일정하게 직진 연장될 수 있다.
도 8의 (c)를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100f)의 진동전달부(20)는 한쪽으로 치우치지 않고 진동발생부(10)의 중심에 배치될 수 있다. 진동전달부(20)는 압전소자 형성영역(15)으로부터 너비가 점차 좁아지면서 연장되되 양쪽 측면이 곡선으로 형성되다가 너비(X2)가 일정하게 직진 연장될 수 있다.
실시예에 따라, 도 7 및 도 8을 참조하여 상술한 일체형 판스프링 구조체(100b, 100c, 100d, 100e, 100f)는 도 4 및 도 5를 참조하여 상술한 본 발명의 일실시예에 따른 부품공급기(1000)에 적용될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 부품공급기(1000)가 라인 피더로 구현되는 경우에는, 도 8을 참조하여 상술한 일체형 판스프링 구조체(100d, 100e, 100f)와 같이 진동전달부(20)의 세로방향 중심축이 진동발생부(10)의 세로방향 중심축과 일치하는 일체형 판스프링 구조체가 적용될 수 있다. 이에 따라, 진동발생부(10)에서 발생한 진동이 진동전달부(20)를 통해 탑 플레이트부(300)로 전달될 때 어느 한쪽으로 치우치지 않고 전달될 수 있다.
도 9 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기의 효과를 나타내는 도면으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기의 성능을 종래의 판스프링이 설치된 부품공급기의 성능과 비교한 그래프이다.
도 9 및 도 10은 일체형 판스프링 구조체(100a)에 구동 전압을 달리하여 가했을 때, 발생된 진동의 가속도를 가속도 센서로 측정한 것이다.
도 9를 참조하면, 본 테스트는 구동 전압을 달리하여 일체형 판스프링 구조체(100a)에 구동 전압을 가하였을 때, 일체형 판스프링 구조체(100a)가 발생시키는 진동의 가속도를 가속도 센서로 측정한 것이다. 도 9는 일체형 판스프링 구조체(100a)에 인가한 구동 전압에 대한 가속도 센서의 출력 전압 특성을 나타낸다. 구동전압 및 가속도 센서의 출력 전압은 모두 실효치(Vrms)로 표시된 것이다. 진동의 가속도를 Go-p, 가속도 센서의 출력 전압을 Vo -p, 가속도 센서의 감도를 A로 정의하면, 가속도 센서의 감도가 0.033Vrms/G일때 이들 사이의 관계식은 아래의 수학식 1과 같다.
Figure 112017068958783-pat00001
수학식 1의 Vrms는 가속도 센서의 출력전압의 실효치(effective value)를 나타내는 것이다. 일체형 판스프링 구조체(100a)가 발생시키는 진동의 진폭을 Uo -p, 진동의 주파수를 f, 중력가속도를 g라 하면, 진동의 진폭과 가속도, 주파수의 관계는 수학식 2와 같다.
Figure 112017068958783-pat00002
본 테스트는 150V의 구동 전압으로 약 1시간 동안 에이징한 후에 각 구동 전압을 달리하여 가속도 센서를 이용하여 출력 전압을 측정하였다. 이때 부품공급기(1000)의 탑 플레이트부(300)에 620g, Φ170의 알루미늄 가공 볼을 올려놓은 뒤 진행되었다. 도 9의 실험에 사용된 일체형 판스프링 구조체(100a, 100b, 100c)는, 진동발생부(10)의 너비(X1)는 16mm, 진동전달부(20)의 너비(X2)는 8mm이고, 진동발생부(10)의 높이는 24.5mm이며, 진동전달부(20)의 높이는 24.5mm이다. 도 2에 도시된 압전소자부(13)의 너비는 15mm, 높이는 13mm이고, 도 7의 (a)에 도시된 압전소자부(13)의 너비는 13mm, 높이는 9mm이고, 도 7의 (b)에 도시된 압전소자부(13)의 너비는 9mm, 높이는 13mm일 수 있다.
도 9를 참조하면, 그래프 (a)는 도 2에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께(t)가 1.8mm인 실시예의 측정 결과를 나타낸 것으로서, 구동전압이 200V일 때 구동 주파수(공진 주파수)가 200.9Hz, 진동의 가속도가 32.8G, 진폭이 0.202mm인 데이터를 얻었다. 그래프 (b)는 도 2에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께가 1.7mm인 실시예의 측정 결과를 나타낸 것으로서, 구동전압이 200V일 때 구동 주파수(공진 주파수)가 189.3Hz, 진동의 가속도가 31.1G, 진폭이 0.226mm인 데이터를 얻었다. 그래프 (c)는 도 7의 (a)에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100b)의 두께가 1.7mm인 실시예의 측정 결과를 나타낸 것으로서, 구동전압이 200V일 때 구동 주파수(공진 주파수)가 180.5Hz, 진동의 가속도가 26.8G, 진폭이 0.205mm인 데이터를 얻었다. 그래프 (a')는 도 7의 (b)에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100c)의 두께가 1.8mm인 실시예의 측정 결과를 나타낸 것으로서, 구동전압이 200V일 때 구동 주파수(공진 주파수)가 195.9Hz, 진동의 가속도가 23.4G, 진폭이 0.152mm인 데이터를 얻었다. 그래프 (b')는 도 7의 (b)에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100c)의 두께가 1.7mm인 실시예의 측정 결과를 나타낸 것으로서, 구동전압이 200V일 때 구동 주파수(공진 주파수)가 184.7Hz, 진동의 가속도가 23.5G, 진폭이 0.226mm인 데이터를 얻었다. 그래프 (d)는 도 7의 (b)에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100c)의 두께가 1.6mm인 실시예의 측정 결과를 나타낸 것으로서, 구동전압이 200V일 때 구동 주파수(공진 주파수)가 172.6Hz, 진동의 가속도가 21.5G, 진폭이 0.179mm인 데이터를 얻었다. 그래프 (e)는 도 1에 도시된 종래의 판스프링을 부품공급기에 설치하여 측정한 결과를 나타낸 것으로서, 하부 스프링부는 2.0mm의 두께, 톱 스프링부는 1.0mm의 두께로 하였다. 그래프 (e)는 구동전압이 200V일 때 구동 주파수(공진 주파수)가 171.9Hz, 진동의 가속도가 19.3G, 진폭이 0.16mm인 데이터를 얻었다.
결과를 살펴보면, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a, 100b, 100c)는 모든 측정된 가속도(G) 값이 종래의 판스프링으로 측정된 가속도 19.3G보다 월등히 높은 것을 알 수 있다.
또한, 압전소자부(13)의 배치 형태에 따라 다른 가속도 값이 측정되었다. 1.7mm 두께로 측정한 결과값 그래프 (b), 그래프 (c) 및 그래프 (b')의 경우, 구동 전압이 200V인 지점을 비교하면, 가속도는 각각 31.1G, 26.8G 및 23.5G이다. 이를 통해 압전소자부(13) 배치 형태에 따라, 도 2에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100a) > 도 7의 (a)에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100b) > 도 7의 (b)에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100c)의 순서로 가속도 값이 높은 것을 알 수 있다. 압전소자부(13)의 면적이 동일하다면 압전소자부(13)의 너비가 압전소자 형성영역(15)의 너비(X1)에 가까울수록 일체형 판스프링 구조체의 진동 특성이 향상됨을 알 수 있다.
또한, 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께가 두꺼울수록 높은 가속도 값이 측정되었는데, 이는 판스프링의 스프링 상수와 연관될 수 있다.
Figure 112017068958783-pat00003
표 1은 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께에 따른 스프링 상수 측정 결과를 나타내는 것이다. 표 1의 결과와 같이 종래의 판스프링의 경우, 하부 스프링부는 84.0, 톱 스프링부는 42.0, 합성 스프링 상수는 27.8의 스프링 상수가 측정되었다. 이에 비해, 일체형 판스프링 구조체(100a)는 진동발생부(10)와 진동전달부(20)의 합성 스프링 상수 대부분이 종래의 판스프링의 합성 스프링 상수보다 높았다. 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는 종래의 판스프링에 비해 스프링 상수가 높기 때문에 더 높은 가속도 값이 측정될 수 있다.
도 10을 참조하면, 본 테스트는 150V의 구동 전압으로 약 1시간동안 에이징한 후에 구동 전압을 달리하여 전압을 가한 뒤 가속도 센서를 이용하여 출력 전압을 측정하였다. 도 10의 실험에 사용된 일체형 판스프링 구조체(100a)는, 진동발생부(10)의 너비(X1)는 50mm, 진동전달부(20)의 너비(X2)는 20mm이고, 진동발생부(10)의 높이는 56mm, 진동전달부(20)의 높이는 50mm이며, 압전소자부(13)의 너비는 40mm, 높이는 29mm이다. 본 테스트는 부품공급기(1000)의 탑 플레이트부(300)에 4.8kg, Φ360의 튤링볼(GD2 = 0.632kg·m2)을 올려놓은 뒤 진행되었다.
그래프 (a), 그래프 (b) 및 그래프 (c)는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께를 각각 t=5.3, 5.0 및 4.7mm로 하고 3소자 구동일 때의 결과 값이고, 그래프 (d)는 종래의 판스프링이 설치된 부품공급기의 3소자 구동일 때의 결과 값이다. 살펴보면 그래프 (a), 그래프 (b) 및 그래프 (c)의 결과 값은 그래프 (d)보다 월등히 높은 것을 확인할 수 있다. 또한, 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께가 두꺼워질수록 높은 진동의 가속도, 진폭 및 구동 주파수 등에서 큰 성능 향상을 얻을 수 있다.
도 11은 부품공급기(1000)를 이용하여 부품(500)을 이송시키는 도중에 측정한 가속도 값과, 부품(500)을 추가로 올려놓았을 때 가속도 값을 비교하여 가속도 값이 얼마나 저하되었는지 비교한 그래프이다.
도 11을 참조하면, 본 테스트는 150V의 구동 전압으로 약 1시간동안 에이징한 후에 구동 전압을 달리하여 전압을 가한 뒤 가속도 센서를 이용하여 출력 전압을 측정하였다. 도 11의 실험에 사용된 일체형 판스프링 구조체(100a, 100c)는, 진동발생부(10)의 너비(X1)는 16mm, 진동전달부(20)의 너비(X2)는 8mm이고, 진동발생부(10)의 높이는 24.5mm이며, 진동전달부(20)의 높이는 24.5mm이다. 도 2에 도시된 압전소자부(13)의 너비는 15mm, 높이는 13mm이고, 도 7의 (b)에 도시된 압전소자부(13)의 너비는 9mm, 높이는 13mm일 수 있다. 본 테스트는 부품공급기(1000)의 탑 플레이트부(300)에 620g, Φ170의 튤링볼을 올려놓은 뒤 진행되었다.
도 11을 참조하면, 그래프 (a)는 도 2에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께(t)가 1.8mm이고 2소자 구동인 실시예의 측정 결과를 나타낸 것으로서, 가속도는 32.8G가 측정되었다. 추후 추가로 180g의 지퍼칩을 올려놓았을 때의 결과 값은 그래프 (a')이 되어 가속도가 29.1G이 되었다. 그래프 (b)는 도 2에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께(t)가 1.8mm이고 1소자 구동인 실시예의 측정 결과를 나타낸 것이고, 그래프 (b')는 추가로 180g의 지퍼칩을 올려놓았을 때의 결과값이다. 그래프 (c)는 도 7의 (b)에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100c)의 두께(t)가 1.8mm이고 2소자 구동인 실시예의 측정 결과를 나타낸 것이고, 그래프 (c')는 추가로 180g의 지퍼칩을 올려놓았을 때의 결과값이다. 그래프 (d)는 도 1에 도시된 종래의 판스프링이 설치된 부품공급기의 결과값이고, 그래프 (d')은 추가로 180g의 지퍼칩을 올려놓았을 때의 결과값이다.
전체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a, 100c)는 모든 측정된 가속도(G) 값이 종래의 판스프링으로 측정된 가속도 값보다 월등히 높은 것을 알 수 있다. 또한, 그래프 (b)를 참조하면, 도 2에 도시된 일체형 판스프링 구조체(100a)의 경우 1소자 구동에서도 종래의 판스프링이 설치된 부품공급기보다 성능이 향상되는 것으로 나타났다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 일체형 판스프링 구조체(100a) 및 이를 이용한 부품공급기(1000)는, 단가가 높은 세라믹 등으로 제작되는 압전소자부(13)의 사용량을 1/2로 절감할 수 있어 종래의 2게이트 구동 방식에 비해 대폭적인 비용 절감이 가능한 효과가 있다.
도 12는 종래의 판스프링이 3개 또는 4개가 설치된 부품공급기를 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a) 3개가 설치된 부품공급기(1000)와 비교한 그래프이다.
도 12를 참조하면, 본 테스트는 170V의 구동 전압으로 약 1시간동안 에이징한 후에 구동 전압을 달리하여 전압을 가한 뒤 가속도 센서를 이용하여 출력 전압을 측정하였다. 도 12의 실험에 사용된 일체형 판스프링 구조체(100a)는, 진동발생부(10)의 너비(X1)는 50mm, 진동전달부(20)의 너비(X2)는 20mm이고, 진동발생부(10)의 높이는 56mm, 진동전달부(20)의 높이는 50mm이며, 두께는 5.3mm이고, 압전소자부(13)의 너비는 40mm, 높이는 29mm이다. 이때 부품공급기(1000)의 탑 플레이트부(300)에 5.44kg, Φ340의 튤링볼을 올려놓은 뒤 진행되었다.
그래프 (a)는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a) 3개가 설치된 부품공급기(1000)의 결과값을 나타낸 것이다. 그래프 (b)는 종래의 판스프링 4개가 설치된 부품공급기의 결과값을 나타낸 것이고, 그래프 (c) 및 그래프 (d)는 종래의 판스프링 3개가 설치된 부품공급기의 결과값을 나타낸 것이다. 본 테스트의 결과 그래프 (a)의 결과값이 가장 높게 측정되었다. 이를 토대로 살펴보면, 종래의 판스프링 4개가 설치된 부품공급기보다 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a) 3개가 설치된 부품공급기(1000)가 훨씬 효과적이라는 것을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는 종래의 판스프링에 비해 전체 두께가 두꺼울 수 있다. 이때, 매우 높은 가속도의 진동이 발생하기 때문에 응력에 의해 일체형 판스프링 구조체(100a)가 파손될 우려가 있었다. 이러한 우려에 대해 테스트하기 위해, t=5.3mm의 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a) 3개가 설치된 부품공급기(1000)를 170V의 구동 전압을 가하여 5 * 107회 테스트를 수행한 뒤, 다시 200V의 구동 전압으로 2*107회 테스트를 수행하였다. 그 결과, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는 응력에 의해 부러지거나 휘어지는 현상이 발생하지 않았다. 이에 비해, 종래의 판스프링은 응력에 의해 결합 부분이 파손되었다.
도 13 및 도 14는 종래의 판스프링이 설치된 부품공급기와 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기(1000)의 진동기 주파수 특성을 나타내는 그래프이다. 도 13 및 도 14는 부품공급기의 구동 전압을 200V, 100V로 하고, 구동 주파수를 각각 달리하여 측정한 그래프이다. 도 13의 실험에 사용된 일체형 판스프링 구조체(100a)는, 진동발생부(10)의 너비(X1)는 16mm, 진동전달부(20)의 너비(X2)는 8mm이고, 진동발생부(10)의 높이는 24.5mm이며, 진동전달부(20)의 높이는 24.5mm이고, 압전소자부(13)의 너비는 15mm, 높이는 13mm이다. 도 14의 실험에 사용된 일체형 판스프링 구조체(100a)는, 진동발생부(10)의 너비(X1)는 50mm, 진동전달부(20)의 너비(X2)는 20mm이고, 진동발생부(10)의 높이는 56mm, 진동전달부(20)의 높이는 50mm이며, 압전소자부(13)의 너비는 40mm, 높이는 29mm이다.
도 13을 참조하면, 그래프 (a)는 종래의 부품공급기에 200V의 구동 전압을 인가하였을 때의 결과 데이터로서, 구동 주파수가 약 172Hz인 경우 최대 가속도 값이 측정되었다. 그래프 (a')는 종래의 부품공급기에 100V의 구동 전압을 인가하였을 때의 결과 데이터로서, 구동 주파수가 약 173Hz인 경우 최대 가속도 값이 측정되었다. 그래프 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께가 1.8mm인 경우 200V의 구동 전압을 인가하였을 때의 결과 데이터로서, 구동 주파수가 약 204Hz인 경우 최대 가속도 값이 측정되었다. 그래프 (b')는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께가 1.8mm인 경우 100V의 구동 전압을 인가하였을 때의 결과 데이터로서, 구동 주파수가 약 205Hz인 경우 최대 가속도 값이 측정되었다.
실험 결과를 보면, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는 종래의 판스프링에 비해 최대 가속도 값이 대폭 향상됨에도 불구하고, 100V 구동시와 200V 구동시의 주파수 특성 형태에 큰 변화가 없다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는 압전소자부(13)에 사용되는 세라믹의 형상변화에 기인하는 요인이 없는 것을 의미하고 진동기 수명에도 문제가 없음을 알 수 있다.
도 14를 참조하면, 그래프 (a)는 종래의 부품공급기에 200V의 구동 전압을 인가하였을 때의 결과 데이터이고, 그래프 (a')는 종래의 부품공급기에 100V의 구동 전압을 인가하였을 때의 결과 데이터이며, 그래프 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께가 5.0mm인 경우 200V의 구동 전압을 인가하였을 때의 결과 데이터이고, 그래프 (b')는 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)의 두께가 5.0mm인 경우 100V의 구동 전압을 인가하였을 때의 결과 데이터이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 부품공급기(1000)는 전체적으로 종래의 부품공급기에 비해 더 큰 값의 공진 첨예도를 갖는 것을 알 수 있다. 이는 본 발명의 일실시예에 따른 부품공급기(1000)에서 진동 손실이 줄었다는 것을 의미한다. 또한, 그래프를 전체적으로 살펴볼 때 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체(100a)는 종래의 판스프링에 비해 가속도가 대폭 향상된 값을 보임에도 불구하고, 주파수의 전체적인 형태가 크게 변화하지 않고 안정적임을 알 수 있다.
도 15는 종래의 판스프링의 톱 스프링부를 'ㄷ'형태 및 'ㅣ'형태로 형성하여 성능을 비교한 그래프이다. 'ㅣ'형태로 형성된 톱 스프링부는 종래에 공지되지 않은 형태이지만, 성능 비교를 위해 비공개로 제작한 형태이다.
도 15를 참조하면, 본 테스트는 150V의 구동 전압으로 약 1시간동안 에이징한 후에 구동 전압을 달리하여 전압을 가한 뒤 가속도 센서를 이용하여 출력 전압을 측정하였다. 이때 부품공급기(1000)의 탑 플레이트부에 4.8kg, Φ360의 튤링볼(GD2 = 0.632kg·m2)을 올려놓은 뒤 진행되었다. 그래프 (a)는 종래의 판스프링의 'ㄷ'형태 톱 스프링부의 두께를 t=3.0으로 테스트한 결과 값이고, 그래프 (b) 내지 그래프 (d)는 판스프링의 'ㅣ'형태 톱 스프링부의 두께를 각각 t=3.7, 3.2, 3.0으로 테스트한 결과 값이다. 그 결과, 그래프 (b) 내지 그래프 (d)의 결과 값이 그래프 (a)의 결과 값보다 낮았다.
이를 통해 살펴보면, 판스프링의 'ㅣ'형태 톱 스프링부가 종래의 판스프링의 'ㄷ'형태 톱 스프링부보다 훨씬 비효율적이라는 결과가 된다. 'ㅣ'형태 톱 스프링부의 두께를 훨씬 두껍게 하여도 'ㄷ'형태 톱 스프링부보다 마찬가지로 낮은 가속도 값이 측정되었다. 이 결과 값은, 단순히 톱 스프링부의 너비를 좁게 하는 것만으로는 가속도 결과 값이 높게 측정되지 않는 효과를 보여준다. 'ㅣ'형태 톱 스프링부는 하부 스프링부와 1개의 결합부로 결합되므로 구동력이 톱 스프링부에 충분히 전달되지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 일체형 판스프링 구조체와 같이 톱 스프링부의 너비를 좁게 하는 동시에 하부스프링부와 톱 스프링부를 일체형으로 형성되어야 종래의 판스프링보다 뛰어난 효과를 가지는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 일체형 판스프링 구조체 및 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기는 진동발생부와 진동전달부 사이에서 발생되는 진동의 손실을 줄일 수 있고, 부품공급기에 가하는 진동의 가속도를 높일 수 있으며, 구동 주파수에 따른 적당한 진동을 발생시켜 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다. 본 발명에 따른 일체형 판스프링 구조체는 압전식 구동계로 구성이 단순하고 합성 스프링 상수를 쉽게 높일 수 있으며, 적은 수의 압전소자부(13)만 구동하여도 종래의 판스프링 구조체와 비슷하거나 향상된 효과를 얻을 수 있어 원가 절감이 가능한 효과가 있다.
지금까지 본 발명에 대하여 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 중심으로 상세히 살펴보았다. 이러한 실시예들은 이 발명을 한정하려는 것이 아니라 예시적인 것에 불과하며, 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 전술한 설명이 아니라 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다. 비록 본 명세서에 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 개념을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 본 발명의 각 단계는 반드시 기재된 순서대로 수행되어야 할 필요는 없고, 병렬적, 선택적 또는 개별적으로 수행될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 본질적인 기술사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 형태 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 균등물은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 진동발생부 11 : 하부결합영역
12 : 제1 결합부 13 : 압전소자부
15 : 압전소자 형성영역 20 : 진동전달부
21 : 연장영역 23 : 상부결합영역
24 : 제2 결합부 100a 내지 100f : 일체형 판스프링 구조체
100CL : 제1 중심선 200CL : 제2 중심선
200 : 베이스 플레이트부 300 : 탑 플레이트부
500 : 부품 1000 : 부품공급기
X1 : 진동발생부의 너비 X2 : 진동전달부의 너비

Claims (19)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 바닥에서 지탱하는 베이스 플레이트부;
    상부에 위치하여 진동을 전달받아 부품을 운송시키는 탑 플레이트부; 및
    평판으로 형성되는 복수 개의 일체형 판스프링 구조체를 포함하고,
    상기 복수 개의 일체형 판스프링 구조체 각각은,
    상기 평판의 일단부에서 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장되는 영역으로서, 상기 베이스 플레이트부와 결합되고 진동을 발생시키는 진동발생부; 및
    상기 진동발생부로부터 상기 평판의 타단부까지 연장형성되는 영역으로서, 상기 진동발생부의 너비보다 좁은 너비로 전개되어 상기 진동발생부에서 발생된 진동을 상기 탑 플레이트부로 전달하는 진동전달부를 포함하고,
    상기 진동발생부는,
    상기 베이스 플레이트부와 결합되는 하부결합영역; 및
    전압을 인가하면 기계적 변형이 생겨 진동을 발생시키는 압전소자부가 배치되고 상기 평판의 타단부 방향으로 임의거리만큼 연장되는 압전소자 형성영역을 포함하고,
    상기 진동전달부는,
    상기 진동발생부로부터 상기 평판의 타단부까지 연장형성되는 연장영역; 및
    상기 탑 플레이트부와 결합되어 상기 탑 플레이트부로 진동을 전달하는 상부결합영역을 포함하고,
    상기 압전소자 형성영역과 상기 연장영역은 동일 평면 상에서 서로 맞닿아 배치되며,
    상기 복수 개의 일체형 판스프링 구조체는,
    상기 진동전달부가 바깥쪽을 향하도록 원형으로 배치되어 진동을 원형으로 발생시키며, 상기 부품이 이송되는 반대방향으로 기울어 배치되는 것을 특징으로 하는 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 진동전달부의 너비의 중심을 따라 연장된 제2 중심선이 상기 진동발생부의 너비의 중심을 따라 연장된 제1 중심선보다 어느 한 쪽으로 치우쳐진 것을 특징으로 하는 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 진동전달부는,
    일 측면이 상기 진동발생부의 일 측면과 일직선을 형성하고, 상기 제2 중심선이 상기 제1 중심선보다 상기 형성된 일직선 쪽으로 치우쳐진 것을 특징으로 하는 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기.
  15. 삭제
  16. 제13항 및 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동전달부는,
    너비가 점차 좁아지면서 연장되어 적어도 하나의 측면이 곡선으로 형성되다가 너비가 일정하게 직진 연장되는 것을 특징으로 하는 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 압전소자 형성영역은,
    상기 평판의 타단부 방향으로 상기 평판의 일단부와 타단부 거리의 중간거리만큼 전개되고,
    상기 압전소자부는,
    한 변은 상기 평판의 일단부와 평행하고, 상기 한 변에 수직인 변은 상기 한 변보다 짧은 변으로 형성된 직사각형 형태이고, 상기 연장영역에 인접하게 부착된 것을 특징으로 하는 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 하부결합영역은 체결부에 의해 상기 베이스 플레이트부와 결합되는 제1 결합부를 포함하고,
    상기 상부결합영역은 체결부에 의해 상기 탑 플레이트부와 결합되는 제2 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 일체형 판스프링 구조체가 설치된 부품공급기.
  19. 삭제
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