TW201829272A

TW201829272A - 工件搬運裝置

Info

Publication number: TW201829272A
Application number: TW106118706A
Authority: TW
Inventors: 大西孝信; 木村哲行; 前田峰尚
Original assignee: 昕芙旎雅股份有限公司
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2018-08-16
Also published as: TWI725193B; CN108394681A; KR20180091680A; JP6820474B2; KR102428116B1; JP2018127287A; CN108394681B

Abstract

提供一種工件搬運裝置，係可以使完全或是幾乎完全的行進波發生在搬運面，並平順且高速地搬運搬運面上的工件。

一種工件搬運裝置(LF)，係具備使以相同頻率具有空間上的相位差之複數個駐波產生在搬運面之複數個驅動手段(4)，把具有時間上的相位差之驅動訊號給予到這些複數個驅動手段(4)，來使行進波發生在搬運面而搬運工件；其中，構成具備：搬運部(1)，係相對於任意的軸具有非對稱的形狀；機械的相位差取得手段，係取得起因於與搬運部(1)所具有之各個相異的固有頻率對應之2個振動模式的固有頻率的差所致之機械的相位差，作為包含有時間上的相位差之要件；以及電性的相位差調整手段(7)，係調整對複數個驅動手段(4)之驅動訊號的時間上的相位差，相對於機械的相位差來賦予。

Description

工件搬運裝置

本發明乃是有關利用行進波搬運零件的工件搬運裝置者。

以往，作為搬運零件的裝置，以使用彈簧與驅動源，使搬運部整體振動在斜方向的方式，搬運零件之零件供料器是廣為人知。在這樣的搬運裝置，以增大振幅的方式式可以提升零件的搬運速度，但搬運部的下游端的水平振幅變大的話，是有必要擴開設定在搬運部的下游端的介面部與下個製程設備之間的間隙。其結果，是有在下個製程設備與介面部之間掉落零件，或是發生零件的堵塞之虞。特別是，越是零件的細微化或搬運速度的高速化，零件的掉落或發生堵塞的準確率也越高。

而且，上述的零件供料器，係以提高使搬運部整體振動在斜方向的驅動源的頻率，縮小變位振幅的方式，可以提升工件的搬運速度，把一般為300Hz左右之驅動源的頻率再往上提升的話，會接近到人類的耳的感度高的1kHz~4kHz的頻率，噪音變大。而且，在用板彈簧使其共振的構造下，超過300Hz，達1kHz以上的話，搬運部等彈性變形，變成無法正常搬運工件(使搬運部(滑槽)均一平行振動是有困難)。

作為可以迴避這樣的不適切的發生之零件供料器，利用藉由超音波振動所產生的行進波來移送零件之零件供料器是廣為人知。在專利文獻1，揭示有：相對於水平面傾斜設置的環(也包含長圓的環)狀或是圓板狀的振動體中，在背面，以駐波的1/2波長貼附有反覆正負交互在極化方向之具有多數個極化範圍之壓電體，對壓電體之二個極化範圍群之各個施加時間上錯位90°的相位之2種類的高頻電壓(時間上的相位相異的高頻電壓)的方式，用壓電體的彎曲振動激勵行進波，移送乘載在振動體的振動面的零件之構成。

〔先前技術文獻〕〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本特開平6-127655號專利公報

順便一說，在空間上的相位差與時間上的相位差之兩方為90°一致時，可以是最有效率之良好的行進波是已經廣為人知。接著，也在專利文獻1，如上述，是揭示有以在錯開1/4波長配置之2個範圍配置有壓電元件的方式，實現90°的空間上的相位差，分別施加時間上的相位為90°相異的高頻電壓使其激振之構成。

但是，之後本案發明者所致之潛心研究的結果，有關在搬運面使行進波發生而搬運工件之工件搬運裝置，明白了是還有用於更高速搬運的改良餘地，本案發明者，係研究出其具體的解決方案。

亦即有關本發明，係具備使以相同頻率具有空間上的相位差之複數個駐波產生在搬運面之複數個驅動手段，把具有時間上的相位差之驅動訊號給予到複數個驅動手段，藉此，使行進波發生在搬運面，而搬運工件之工件搬運裝置。

接著，有關本發明之工件搬運裝置，係具備：具有搬運面且相對於任意的軸具有非對稱的形狀之搬運部、機械的相位差取得手段、以及電性的相位差調整手段。本發明中的機械的相位差取得手段，乃是取得至少起因於與搬運部所具有之互為相異的固有頻率對應之2個振動模式的固有頻率的差所致之機械的相位差，作為包含有時間上的相位差之要件者。而且，電性的相位差調整手段，乃是相對於機械的相位差，調整並賦予對複數個驅動手段的驅動訊號的時間上的相位差者。所謂「相對於任意的軸具有非對稱的形狀之搬運部」，例如，表示有就搬運部的構造及剛性不為軸對稱者。

本案發明者徹底調查相異之複數個駐波的時間的錯位也就是時間上的相位差係不僅是電性的相位差，也因為起因於與搬運部所具有之互為相異的固有頻率對應之2個振動模式的固有頻率的差所致之機械的相位差而變化之情事，根據一直到構思出把調整電性的相位差並賦予到起因於相異之2個振動模式的固有頻率的差所致之機械的相位差之相位差作為時間上的相位差而解決的技術之前的技術的思想，提案出一種工件搬運裝置，其係把具有調整電性的相位差並賦予到機械的相位差之時間上的相位差之驅動訊號給予到使以相同頻率具有空間上的相位差之複數個駐波產生在搬運面之複數個驅動手段，藉此，藉由發生在搬運面的行進波，可以高速且適切搬運工件。在此，所謂「固有頻率的差」，係意味著2個振動模式為相同的變形型態及相同的波的數值，為相異的2個振動模式的固有頻率的差，振動模式的數值、與用於產生行進波的駐波的數值未必一致。在此敘述之所謂「相同的變形型態」，係例如，意味著2個振動模式的振動方向或振動的方法為相同者，所謂「相同的波的數值」，係意味著搬運部中的振動模式的波的數值者。亦即，在使物體振動的情況下，有在空間上具有相位差之2個振動模式，振動模式為3個的案例係皆無。因此，例如為相同頻率、相同的變形型態及相同的波的數值，即便是使具有空間上的相位差之3個以上的駐波產生在搬運面之構成，振動模式乃是固有頻率互為相異之第1振動模式與第2振動模式之2個。經由空間相位相互錯位90°，可以把第1振動模式定義為0°模式，把第2振動模式定義為90°模式。

本發明中的「起因於與搬運部所具有之互為相異的固有頻率對應之2個振動模式的固有頻率的差所致之機械的相位差」，乃是從搬運部的非對稱形狀派生的相位差，也就是相對於相異之2個固有頻率的振動模式，在以一個頻率進行激振的情況下，產生到2個駐波之時間相位的差。而且，「電性的相位差」，乃是施加到2個振動模式用的2個驅動手段之電壓波形的相位差，可以視為從外部所給予的時間上的相位差指令。電性的相位調整手段，乃是調整施加到各振動模式的波形的電性的相位差者，在本發明，乃是經由電性的相位調整手段，相對於機械的相位差，調整並賦予對複數個驅動手段的驅動訊號的時間上的相位差之構成者的緣故，把具有把電性的相位差與機械的相位差予以相加之時間上的相位差之驅動訊號給予到複數個驅動手段，藉此，可以使行進波發生在搬運面而搬運工件。

在空間上的相位差與時間上的相位差之兩方為在90°一致時，可以是最有效率的行進波這一點已經是廣為人知的，若為僅以電性的相位差調整時間上的相位差之構成的話，即便是有無法使時間上的相位差一致在90°，無法產生最有效率的行進波之案例，如本發明般，把不僅是電性的相位差，也包含有機械的相位差之相位差視為時間上的相位差，藉此，可以使時間上的相位差一致在90°，可以使最有效率的行進波比1的行進波發生在搬運面。

尚且，本發明中的「搬運面」，乃是包含有可以是水平或是略水平的面(水平面)，或是相對於水平傾斜傾斜角度的面(傾斜面)、或者是U字形狀的面(曲面)之任一者的概念。而且作為工件，係可以舉例例如電子零件等的微小零件，但也可以是電子零件以外的物品。

而且，因為激振頻率或搬運部的衰減特性，機械的相位差變化，從而，作為本發明中的機械的相位差取得手段，適用取得起因於驅動訊號的激振頻率所致之機械的相位差者，或是也可以適用取得起因於搬運部的衰減特性所致之機械的相位差者。以使激振頻率或是搬運部的衰減特性變化的方式，可以使機械的相位差變動，特別是，若把激振頻率設定在相異之2個振動模式的其中一方的固有頻率(第1振動模式的固有頻率)與另一方的固有頻率(第2振動模式的固有頻率)之間的話，可以產生適用在工件的搬運之行進波。

而且，在有關本發明之工件搬運裝置，也可以適用更具備調整成全部的駐波的振幅為相等之振幅調整手段者。

特別是，若驅動手段所致之驅動訊號是把超音波範圍的頻率作為激振頻率者的話，用超音波進行驅動，藉此，人類的耳朵聽不到驅動音，可以一方面實現高速搬運，一方面消解噪音問題。

根據本發明，可以提供一種工件搬運裝置，係藉由產生在搬運面的行進波搬運搬運面上的工件的緣故，在設定在搬運部的下游端的介面部與下個製程設備之間，沒有必要確保考慮到水平振幅的間隙，可以防止、抑制在擴開其間隙的情況下引起的工件掉落或堵塞，並且，具備：相對於任意的軸在旋轉方向具有非對稱的形狀之搬運部、取得從搬運部的非對稱形狀派生的機械的相位差之機械的相位差取得手段、以及相對於已取得的機械的相位差所賦予之調整對複數個驅動手段的驅動訊號的時間上的相位差之電性的相位差調整手段的緣故，可以產生完全或是幾乎完全的行進波，可以實現比起以往更進一步平順且高速的搬運處理。

1、1(B)‧‧‧搬運部

4、4(B)‧‧‧驅動手段

7‧‧‧電性的相位差調整手段

91、92‧‧‧振幅調整手段(第1振幅調整手段、第2振幅調整手段)

LF、BF‧‧‧工件搬運裝置(線型供料器、器皿供料器)

[圖1]有關本發明的一實施方式之工件搬運裝置的總圖。

[圖2]從下方(背面)看有關同實施方式的線型供料器的搬運部之示意圖。

[圖3]有關同實施方式之線型供料器的整體構成圖。

[圖4]把有關同實施方式之線型供料器的搬運部省略一部分省略，並示意性表示之側剖視圖。

[圖5]表示同實施方式中的0°模式與90°模式的波的空間上的相位差之圖。

[圖6]表示與同實施方式中的0°模式及90°模式的激振力相對應之撓曲位移量的傳遞特性及相位特性之圖。

[圖7]表示空間上的相位差、時間相位差及駐波的振幅的值所致之振幅的波形變化之圖。

[圖8]表示相位差與行進波比的關係之圖。

[圖9]表示同實施方式中的0°模式、90°模式的頻率特性之圖。

[圖10]表示行進波比與固有頻率差率的關係之圖。

[圖11]示意性表示有關同實施方式之器皿供料器的側剖面之圖。

[圖12]從下方(背面)看有關同實施方式的器皿供料器的搬運部之示意圖。

[圖13]同實施方式中的壓電元件的一變形例的示意圖。

[圖14]同實施方式中的壓電元件之更進一步相異之一變形例的示意圖。

以下，參閱圖面說明本發明之其中一實施方式。

有關本實施方式之工件搬運裝置，係例如分別適用到圖1表示的線型供料器LF及器皿供料器BF。以下，先說明有關線型供料器LF。圖2為從下方看圖1表示的線型供料器LF之示意圖；圖3為示意性表示線型供料器LF的整體構成之圖。

有關本實施方式之線型供料器LF，為連接到圖1表示的供給用的器皿供料器BF者，如圖3表示，具備使以相同頻率具有空間上的相位差之複數個駐波(第1駐波、第2駐波)產生在搬運面之複數個驅動手段4，以把具有時間上的相位差之驅動訊號給予到這些複數個驅動手段4的方式，來搬運搬運面上的工件。

線型供料器LF，係如圖3及圖4(圖4為線型供料器LF的剖面示意圖)表示，具有：具有接觸搬運中的工件的面也就是搬運面之搬運部1、從下方支撐搬運部1之支撐臺2、以及設置在搬運部1的指定處之篩選部3。

搬運部1，係藉由產生行進波的彈性構件也就是板彈性體11所形成，成為長條的形狀，相對於任意的軸在旋轉方向上具有非對稱的形狀者。板彈性體11，係例如俯視下為矩形形狀，例如藉由20kHz以上的激振形成撓曲波之彈性體者。在本實施方式，適用導體的板彈性體11。板彈性體11，係搬運部1中的後述的主軌16的始端部與器皿供料器BF中的器皿搬運部1(B)的終端部相連接。搬運部1，係具有延伸成幾乎直線狀的搬運面。尚且，俯視看搬運部1的形狀係不限定於長方形狀，也可以是如圖3示意性表示般，俯視看為長圓形形狀者。

在板彈性體11的中央部分，形成俯視看為略長圓形形狀的凹部12，凹部12的外側成為搬運軌13。在凹部12，收納有比凹部12小一整圈的長圓形形狀的推壓板14，經由排列在縱長方向之複數個固定具15把推壓板14固定在支撐臺2。凹部12的底面12a中，在固定推壓板14的固定部分12b與搬運軌13之間的位置，形成比其他的部分更薄，比固定部分12b及搬運軌其剛性更小之低剛性部分12c。經由這樣的構成，在比低剛性部分12c更靠外周圍側中，沿搬運軌13可以使撓曲行進波有效發生。

接著，在把沿板彈性體11的縱長方向的軸(以下，稱為長軸L)作為邊界之其中一方側的區域與另一方側的區域，使搬運軌13的構造、形狀相異。具體方面，僅把使工件整齊排列並進行搬運的直線狀的主軌16，設在板彈性體11中以長軸L為邊界之其中一方側的區域，把讓從主軌16排除掉的工件W回到器皿供料器BF之返回軌17，廣範圍設在從板彈性體11中以長軸L為邊界之其中一方側的區域涵蓋到另一方側的區域側。

返回軌17，係利用以下所構成(參閱圖1)：板彈性體11中以長軸L為邊界之其中一方側的區域中，設在比主軌16更靠內周圍側之直線狀的上游側返回軌17a；設在板彈性體11中以長軸L為邊界之另一方側的區域之直線狀的下游側返回軌17b；以及從上游側返回軌17a的下游端(終端)涵蓋到下游側返回軌17b的上游端(始端)而設置之部分圓弧狀(U字形狀)的中間返回軌17c。

返回軌17，係如圖4表示，設定成比主軌16還深的溝狀。在本實施方式，上游側返回軌17a與下游側返回軌17b，係形成在相對於板彈性體11的長軸L而相互對稱之位置。而且，部分圓弧狀的中間返回軌17c，係設定成以板彈性體11的長軸L為中心對稱之形狀。返回軌17的朝上面，乃是「工件所接觸的搬運面」。尚且，搬運面，係可以是水平或是略水平的面(水平面)、或是相對於水平傾斜指定角度的面(傾斜面)、或者是U字形狀的面(曲面)之任一者。

主軌16，係形成在板彈性體11中以長軸L為邊界之其中一方側的區域中，比上游側返回軌17a更靠外周圍側，剖面形狀被設定成比上游側返回軌17a還淺的溝狀。主軌16的朝上面，乃是「工件所接觸的搬運面」。主軌16的朝上面，係設定成以指定角度傾斜成下降梯度般到外周圍側的面。在主軌16，是可以於搬運中，使工件整齊排列成一列，供給到下個製程裝置。以下，把板彈性體11中以長軸L為邊界之其中一方側的區域作為「主軌側區域」，把另一方側的區域作為「返回軌側區域」。此乃是崩壞軸對稱性之其中一例。

在該主軌16，設有圖1及圖4表示的篩選部3。篩選部3，係具有：利用在姿勢判別之感測器31、以及根據姿勢判別的結果使空氣噴出之空氣噴出部32。對感測器31判別出不是期望適當的姿勢的姿勢(異方向姿勢)之工件W，以從空氣噴出部32噴出空氣的方式，可以從主軌16排除異方向姿勢的工件W，並使其掉落在比主軌16更靠內周圍側且位在低位置之上游側返回軌17a。

排除到上游側返回軌17a之異方向姿勢的工件W，係經過中間返回軌17c及下游側返回軌17b，回到器皿供料器BF的器皿彈性體11。被判別為適當的姿勢之工件W，係從設在主軌16的終端之排出口被排出。

使這樣的搬運部1撓曲變形之複數個驅動手段4，係如圖2~圖4表示，是藉由壓電元件41來構成。作為使行進波發生在搬運面(主軌16的搬運面、返回軌17的搬運面)之行進波產生手段而發揮功能之複數個壓電元件41，係被貼附在板彈性體11中，形成搬運面(主軌16的搬運面、返回軌17的搬運面)之部分的背面(下方向面)側。

壓電元件41，乃是以伸縮在板彈性體11的縱長方向的方式，使撓曲發生在搬運面(主軌16的搬運面、返回軌17的搬運面)者，沿長軸L方向分別設在板彈性體11的主軌側區域與返回軌側區域。配置在沿主軌側區域的位置之壓電元件41、與配置在沿返回軌側區域的位置之壓電元件41，係如圖2及圖3表示，設成相互具有空間上的相位差。在本實施方式，把主軌側區域，設定在用於使0°模式的波發生的第1激振範圍Z1；把返回軌側區域，設定在用於使90°模式的波發生的第2激振範圍Z2。

如圖3表示，第1激振範圍Z1的壓電元件41係連接到第1放大器51，第2激振範圍Z2的壓電元件41係連接到第2放大器52。各壓電元件41，係以1/2波長間隔分別配置在，分別在第1激振範圍Z1及第2激振範圍Z2中振動模式的腹的位置。各激振範圍(第1激振範圍Z1、第2激振範圍Z2)中相鄰的壓電元件41，係成為振幅的波峰與波谷的關係，因此，在進行相同的驅動的情況下，成為反方向的變位(圖2及圖3中用「+」與「-」來表現)。亦即，為了使上下方向的撓曲振動發生在搬運面且有效率激振，在搬運面的下方(背側)，以1/2波長間隔貼附壓電元件41在振動模式的腹的位置，交互調換在搬運方向上相鄰的壓電元件41的極性。

在第1激振範圍Z1與第2激振範圍Z2，為一方面讓頻率為相同，一方面空間上波的相位錯位90°之2個振動模式，具體方面，使圖5表示的0°模式與90°模式的波發生，進行有效率激振的緣故，如圖3表示，例如相對於第2激振範圍Z2，第1激振範圍Z1係沿返回軌17中的工件的搬運方向，設定成(n+1/4)λ(n=0或是正的整數)的空間上的相位差，對第1激振範圍Z1與第2激振範圍Z1為相同的極性的壓電元件41彼此的配置安裝成實質上偏離λ/4(安裝條件)。如此，在本實施方式，偏離1/4波長而配置壓電元件41。在圖5，在0°模式的波與90°模式的波的相同位置，0°模式的波的節與90°模式的波的腹為一致，具有90°的空間上的相位差這一點是可以理解。

尚且，所謂駐波，係共振的話，單純在該場域振動者。而且，壓電元件41為一體者，也可以是交互調換表面的電極的極性之構成，極性係也可以是如圖2及圖3表示與極性相逆者。更進一步，壓電元件41，係1個1個設置在第1激振範圍Z1(主軌側區域)及第2激振範圍Z2(返回軌側區域)之構成，或者也可以是在一方的激振範圍壓電元件41彼此的配置錯位λ/4而設置之構成。而且也可以分別安裝在板彈性體11中，形成搬運面(主軌16的搬運面、返回軌17的搬運面)的部分的背側與表側。亦即，只要是可以滿足上述的安裝條件，2個以上的壓電元件41是可以設在搬運部1的任意處。

接著，藉由崩壞以搬運部1的長軸L為中心之對稱構造的方式，在搬運部1中0°模式的固有頻率f1、與90°模式的固有頻率f2，產生有差(f1<f2)。有關本實施方式的線型供料器LF，係如圖3表示，至少具備機械的相位差取得手段，其係取得起因於固有頻率f1與固有頻率f2的差所致之機械的相位差，作為包含有用於使行進波發生的時間上的相位差之要件。在此，機械的相位差，乃是起因於2個振動模式的固有頻率的差所致之相位差。亦即，機械的相位差為從搬運部1的非對稱形狀所派生的相位差，為對於相異之2個固有頻率的振動模式，在以一個頻率激振的情況下，產生2個駐波之時間相位的差。所謂「固有頻率的差」，係意味著2個振動模式為相同的變形型態及相同的波的數值，為相異的2個振動模式的固有頻率的差，振動模式的數值、與用於產生行進波的駐波的數值未必一致。在此敘述之所謂「相同的變形型態」，係例如，意味著2個振動模式的振動方向或振動的方法為相同者，所謂「相同的波的數值」，係意味著搬運部所具有的搬運面中，搬運工件的搬運路徑一整周中的波長的數值者。亦即，在使物體振動的情況下，有在空間上具有相位差之2個振動模式，振動模式為3個的案例係皆無。因此，例如為相同頻率、相同的變形型態及相同的波的數值，即便是使具有空間上的相位差之3個以上的駐波產生在搬運面之構成，振動模式乃是固有頻率互為相異之第1振動模式與第2振動模式之2個。經由空間相位相互錯位90°，可以把2個振動模式中的第1振動模式定義為0°模式，把第2振動模式定義為90°模式。

於圖6表示與空間上的波的相位差為錯位90°之2個振動模式的激振力(發生力)相對之撓曲位移量的傳遞特性及相位特性。把激振頻率f作為第1激振範圍Z1(0°模式)的固有頻率f1的話，關於相位特性，在第1激振範圍Z1(0°模式)為共振驅動的緣故，與力相對之變位的相位差係成為90°(同一圖中的「90-」)。從同一圖的變位/力的特性可以理解到，第1激振範圍Z1(0°模式)的波，係被驅動在共振點f1，第2激振範圍Z2(90°模式)的波，係從共振點遠離而振幅減低。

而且，把激振頻率f作為第1激振範圍Z1(0°模式)的固有頻率f1與第2激振範圍Z2(90°模式)的固有頻率f2的中間的頻率f3的話，與力相對之變位的相位差，係成為同一圖中的「-」，0°模式的振幅與90°模式的振幅成為相同(參閱同一圖中的元件符號b)。

如此，0°模式與90°模式，係固有頻率完全不一致。為此，在以某一個頻率進行驅動的情況下，於2個駐波(0°模式與90°模式)產生相位差。而且，變化激振頻率的話，相位差也變化。與此同時，從共振波峰遠離的緣故，也產生振幅差。為此，使激振頻率變化這點，係結果上是與變更相位差與振幅比這點為同等。在此，在本實施方式，作為機械的相位差取得手段，是適用在不僅是取得起因於固有頻率f1與固有頻率f2的差所致之機械的相位差，也取得起因於驅動訊號的激振頻率所致之機械的相位差，作為包含有用於使行進波發生之時間上的相位差之要件者。

而且，在本實施方式，係構成機械的相位差取得手段也取得起因於搬運部1的衰減特性所致之機械的相位差，作為包含有用於使行進波發生之時間上的相位差之要件。此乃是著眼在若搬運部1的衰減特性變化，機械的相位差也變動這點之構成。

有關本實施方式之線型供料器LF，係如圖3表示，具備選擇波形之波形選擇手段6。波形選擇手段6乃是從例如正弦波、矩形波、三角波等的複數種的波形中選擇1個波形者。而且，有關本實施方式之線型供料器LF，係構成為：具備調整施加到各振動模式的波形的電性的相位差之電性的相位差調整手段7，電性的相位差調整手段7係相對於以機械的相位差取得手段所取得之機械的相位差，調整並賦予對複數個驅動手段4(第1驅動手段41、第2驅動手段42)之驅動訊號的時間的相位差。「電性的相位差」，乃是施加到2個振動模式用之各個的驅動手段4之電壓波形的相位差，為從外部所給予時間的相位差指令。

而且，有關本實施方式的線型供料器LF，係具備：調整激振頻率之激振頻率調整手段8、以及調整全部的駐波(0°模式的駐波、90°模式的駐波)的振幅之振幅調整手段(第1振幅調整手段91、第2振幅調整手段92)。第1振幅調整手段91、第2振幅調整手段92，係調整成0°模式的駐波的振幅與90°模式的駐波的振幅為相等者。

有關本實施方式之線型供料器LF，係在這樣的構成下，對第1激振範圍Z1的壓電元件41與第2激振範圍Z2的壓電元件41，給予時間上相位錯開90°之超音波的正弦波振動的話，在空間上且時間上錯位90°之2個駐波重合，搬運面(主軌16的搬運面、返回軌17的搬運面)本身彈性變形，撓曲振動成行進波(循環方式)。

在此，以進行振動的範圍中的「最小振幅/最大振幅」求出的行進波比，係在其值為「1」的情況下，可以產生理想上的行進波。接著，為了產生行進波比1的行進波，2個駐波(0°模式的駐波、90°模式的駐波)的時間上的相位差及空間上的相位差為90°且振幅為相同是有必要的。但是，實際上，使相位差為90°及使兩者的振幅完全一致是困難的。特別是，在2個振動模式的固有頻率附近進行驅動的緣故，在產生有固有頻率的差的情況下，可惜於機械上發生有時間上的相位差。而且，也因為衰減，其相位差變化的緣故，把時間上的相位差設定成90°是非常難的。在此，本案發明者，係在2個駐波的相位差及振幅比從理想值錯位的情況下，檢驗行進波比進行何種程度的變化。

振幅相異，是有於空間上及時間上產生相位差之2個駐波，令其中一方的駐波的振幅為a，另一方的振幅為b，空間上的相位差為，時間相位差為，頻率為ω，波數為k的話，某位置x中的駐波的變位y₁、y₂係可以用以下的式子(1)表示。

合成該2個波並整理的話，成為以下的式子(2)。

相對於位置x作圖式子(2)的正弦波的振幅「h(x)=√A²+B²」的話，成為圖7。由同一圖，可以理解到振幅h(x)的波形，係因為空間上的相位差、時間相位差及駐波的振幅a、b的值而大幅變化。接著，在空間上的相位差=時間上的相位差，其中一方的駐波的振幅a=另一方的駐波的振幅b時，振幅部依存於位置x而成為一定，成為行進波比1之完全行進波。另一方面，空間上的相位差或是時間上的相位差時，成為節的振幅為0之完全駐波。在此以外的情況下，成為駐波與行進波混合存在的狀態。

在此，把空間上的相位差或是時間上的相位差的其中一方的相位差固定在90°，使另一方的相位差從0°一直變化到90°為止時的行進波比的關係，表示在圖8。作為參數，使振幅比a/b，亦即使其中一方的駐波的振幅a與另一方的駐波的振幅b之比例，變化成「1.0」、「1.5」、「2.0」之結果，相位差越靠近0°行進波比越急遽變小，在0°行進波比成為0，成為完全駐波。另一方面，越靠近90°，行進波比越靠近1，在90°行進波比成為1(振幅比為1的情況)，成為完全行進波。而且，也可以判別明白從90°到180°成為從0°到90°的對稱的特性。

根據以上的檢驗結果，在有關具備不為軸對象的搬運部1之本實施方式之線型供料器LF，首先，藉由適宜的手段測定與互為相異的固有頻率對應之2個振動模式的固有頻率，亦即0°模式的固有頻率f1與90°模式的固有頻率f2(固有頻率測定步驟)，決定激振頻率(激振頻率決定步驟)。在固有頻率測定步驟測定出的各模式的固有頻率(0°模式的固有頻率f1、90°模式的固有頻率f2)，係可以表示成如圖9表示的圖表。在激振頻率決定步驟，藉由激振頻率調整手段8，把激振頻率設定成0°模式的固有頻率f1與90°模式的固有頻率f2的間的頻率。

接著，有關本實施方式之線型供料器LF，係藉由機械的相位差算出手段算出機械的相位差(機械的相位差算出步驟)。具體方面，可以從圖9表示的圖表，算出機械的相位差(在同一圖中，以「 m」表示的機械的相位差)。繼續機械的相位差算出步驟，有關本實施方式之線型供料器LF，係設定從外部給予的時間上的相位差指令之電性的相位差(電性的相位差設定步驟)。具體方面，設定決定電性的相位差，使得電性的相位差與機械的相位差的和為90°。亦即，在滿足「電性的相位差=90-機械的相位差」的條件的情況下，行進波比為「1」。

藉由經過以上的處理，有關本實施方式之線型供料器LF，係以調整給予到2個區域(第1激振範圍Z1、第2激振範圍Z2)的壓電元件41之波的振動(例如正弦波振動)的相位差的方式，調整行進波比(行進波比=最小振幅/最大振幅)，在空間上且時間上錯位90°之2個駐波重合，撓曲振動成行進波，產生完全或是幾乎完全的行進波，可以搬運工件W。

產生行進波的話，搬運面的某一點的軌跡描繪出橢圓振動，該橢圓振動係在到達搬運面的頂點時與工件接觸，給予摩擦力到工件。工件被搬運在摩擦力所作用的方向上。該工件的搬運方向，係與行進波的前進方向相反。

在此，0°模式的固有頻率f1與90°模式的固有頻率f2為互為相異的值，這些差係如以下的式子3所表示，可以表示作為與0°模式的固有頻率f1相對之90°模式的固有頻率f2的差的比例也就是固有頻率差率△f。

△f=(f2-f1)/f1×100但是，f2>f1...式子3

把行進波比與固有頻率差率△f的關係表示在圖10。在此記述的行進波比，係意味著行進波所致之搬運面中的垂直振幅中，與搬運面中在指定範圍下最大的振動的位置中的最大振幅相對之，在前述指定範圍下最小的振動的位置中的最小振幅之比。由式子3及圖10，作為實用上沒障礙且可以搬運工件的行進波比(搬運界限行進波比)的值(本案發明者經由檢驗實驗，發現到搬運界限行進波比的值為「0.13以上」)，係可以把握的是固有頻率差率△f的值為△f≦1.54者。因此，固有頻率差率△f≦1.54的話，可以形成實用上沒障礙且可以搬運工件之工件搬運裝置。

而且，在即便經過上述的各步驟之電性的處理也無法產生適切的行進波的情況下，也可以以使搬運部1的衰減特性變化為目的，來變更搬運部1的構造。使搬運部1的衰減特性變化的話，伴隨於此，機械的相位差變動，用機械的相位差取得手段取得其變動的機械的相位差來作為包含有時間上的相位差之要件，經過之後的電性的處理(固有頻率測定步驟以後的處理)，藉此，可以使包含起因於搬運部1的衰減特性所致之機械的特性之時間上的相位差與90°或是幾乎與90°一致。

如此，有關本實施方式之線型供料器LF，係具備：具有搬運面且相對於任意的軸具有非對稱的形狀之搬運部1、機械的相位差取得手段、以及電性的相位差調整手段7；用機械的相位差取得手段，取得起因於至少與搬運部1所具有之互為相異的固有頻率對應之2個振動模式的固有頻率的差所致之機械的相位差，來作為包含有時間上的相位差之要件；構成對其取得的機械的相位差，藉由電性的相位差調整手段7，調整並賦予對複數個驅動手段4之驅動訊號的時間上的相位差；構成把具有調整電性的相位差並賦予到機械的相位差之時間上的相位差之驅動訊號，給予到使以相同頻率具有空間上的相位差之複數個駐波產生在搬運面之複數個驅動手段4；所以，可以使完全或是幾乎完全的行進波發生在搬運面，藉由該行進波可以高速且適切地搬運工件。特別是，把激振頻率，設定成相異的2個振動模式的其中一方的固有頻率(第1振動模式的固有頻率)與另一方的固有頻率(第2振動模式的固有頻率)之間的適宜的值，也就是作為適合的例子之第1振動模式的固有頻率與另一方的固有頻率的中間值的話，可以產生合適於工件的搬運之行進波。

有關本實施方式之線型供料器LF，係以把不僅是電性的相位差，也包含機械的相位差之相位差視為時間上的相位差的方式，可以使時間上的相位差為90°或是幾乎與90°一致，可以使最有效率之優秀的行進波比的行進波發生在搬運面。

而且，有關本實施方式之線型供料器LF，係作為機械的相位差取得手段，適用在取得起因於驅動訊號的激振頻率所致之機械的相位差、或起因於搬運部1的衰減特性所致之機械的相位差者，所以，可以正確掌握藉由激振頻率或搬運部1的衰減特性而變動的機械的相位差，可以把這些機械的相位差包含到時間上的相位差。

特別是，在有關本實施方式之線型供料器LF，驅動手段4所致之驅動訊號為把超音波範圍的頻率作為激振頻率者的緣故，人類的耳朵聽不到超音波的驅動音，可以一方面實現高速搬運，一方面消解噪音問題。

而且，有關本實施方式的線型供料器LF，係用上下方向的超音波撓曲行進波搬運工件的緣故，搬運部1的末端的水平振幅趨近於零，可以把搬運部1的末端設置接近到下個製程裝置，可以防止、抑制小的工件的掉落，並且，壓電元件41係構成經由超音波振動使行進波發生，所以人類的耳朵聽不到驅動音，可以無音化，一方面防止加大噪音，一方面可以達成高速化。

有關本實施方式的線型供料器LF，係僅使搬運面撓曲振動的緣故，如前述般，即便固定搬運部1的中央部也不會影響到搬運面的撓曲振動模式，能夠得到行進波。尚且，以用第1激振範圍Z1的壓電元件41與第2激振範圍Z2的壓電元件41，使給予到該些的波的相位差反轉的方式(把時間相位反轉(-90°))，可以使工件搬運在反方向，在發生工件的堵塞的情況等，可以暫時逆向輸送工件，解除堵塞。

如此，經由沿搬運部1產生的行進波，在工件與搬運面(主軌16的搬運面、返回軌17的搬運面)之間發生摩擦力，進行工件的供給與回收。

而且，有關本實施方式之器皿供料器BF，乃是如圖1、圖11及圖12表示，經由在螺旋狀的搬運軌也就是螺旋軌13(B)的搬運面發生的行進波，使工件一邊移動一邊搬運到指定的搬運端(供給端，在本實施方式為線型供料器LF的主軌的上游端)之裝置。器皿供料器BF，乃是具備：從底部側上升且具有描繪出螺旋形狀的搬運面並對任意的軸具有非對稱的形狀之器皿狀的搬運部1(B)、以及使以相同頻率具有空間上的相位差之複數個駐波產生在搬運面之複數個驅動手段4(B)；藉由與上述的線型供料器LF同樣或是相當之構成，把施加到電性的相位差而具有包含機械的相位差之時間上的相位差之驅動訊號給予到這些複數個驅動手段4(B)，使行進波發生在器皿狀搬運部1(B)的搬運面而搬運工件者。圖11為示意性表示器皿供料器BF的側剖面之圖，圖12為從下方看器皿供料器BF之示意圖。尚且，在圖11，省略表示剖面部分之平行斜線(剖面線)。

器皿狀搬運部1(B)，係藉由產生行進波的彈性構件也就是器皿彈性體11(B)所形成，相對於任意的軸具有非對稱的形狀者。搬運部1(B)中螺旋軌13(B)的終端部(下游端部)連接到線型供料器LF中主軌16的始端部(上游端部)。

在本實施方式，藉由適宜的零組件(在圖1為固定具(螺栓)，在圖11為推壓構件14(B))把器皿彈性體11(B)的中央部分固定在支撐臺2(B)。器皿狀搬運部1(B)，係在器皿彈性體11(B)的內周圍面形成螺旋軌13(B)的緣故，並無法把成為幾何學上的軸對象般的對稱軸設定在搬運部1(B)的任意處。螺旋軌13(B)的朝上面，乃是「工件所接觸的搬運面」。

使這樣的器皿狀搬運部1(B)撓曲變形之複數個驅動手段4(B)，係如圖11及圖12表示，藉由壓電元件41(B)來構成。壓電元件41(B)係被貼附在器皿彈性體11(B)中，形成螺旋軌13(B)的搬運面的部分的背面(下方向面)側。

壓電元件41(B)，係以伸縮在器皿彈性體 11(B)的圓周方向的方式，使撓曲發生在螺旋軌13(B)的搬運面者，分別沿圓周方向設在把器皿彈性體11(B)中相當於直徑之任意的直線作為邊界而區別的半圓狀的區域。複數個壓電元件41(B)，係設置成相互具有空間上的相位差。在本實施方式，把其中一方的半圓狀的區域，設定在用於使0°模式的波發生的第1激振範圍；把另一方的半圓狀的區域，設定在用於使90°模式的波發生的第2激振範圍(參閱圖12)。尚且，也可在一方的半圓狀的區域，設定第1激振範圍及第2激振範圍。各壓電元件41，係以1/2波長間隔分別配置在，分別在第1激振範圍及第2激振範圍中振動模式的腹的位置。各激振範圍(第1激振範圍、第2激振範圍)中相鄰的壓電元件，係成為振幅的波峰與波谷的關係，因此，在進行相同的驅動的情況下，成為反方向的變位(圖12中用「+」與「-」來表現)。而且，在第1激振範圍與第2激振範圍相同的極性的壓電元件彼此的配置係安裝成實質上偏離λ/4。

具備這樣的器皿狀搬運部1(B)之器皿供料器BF，乃是與和上述的線型供料器LF有關之圖3為同樣的構成，亦即，乃是具備：連接第1激振範圍的壓電元件41(B)之第1放大器、連接第2激振範圍的壓電元件41(B)之第2放大器、機械的相位差取得手段、電性的相位差調整手段、激振頻率調整手段、以及振幅調整手段(第1振幅調整手段、第2振幅調整手段)之構成者。接著，與上述的線型供料器LF同樣，可以使包含有機械的相位差之時間上的相位差完全或幾乎與90°一致之行進波產生。

因此，器皿供料器BF，係發揮與上述的線型供料器LB同樣或是幾乎同樣的作用效果。

尚且，本發明並不限定在上述之各實施方式。例如即便是使以相同頻率具有空間上的相位差之3個以上的駐波產生在搬運面之構成，振動模式也是固有頻率互為相異之第1振動模式與第2振動模式之2個。亦即，在振動了物體的情況下，是有在空間上具有相位差之2個振動模式，皆無振動模式為3個以上的案例，本發明中的「固有頻率的差」，乃是相異的2個模式的固有頻率的差，用於產生行進波的駐波的數值與振動模式的數值未必一致。

在上述的實施方式，例示了把構成驅動手段的壓電元件1片1片個別地貼附在搬運部的樣態，但如圖13表示，也可以是把壓電元件41的陶瓷部42予以一體化，僅分別做出電極43之構成。同一圖(a)、(b)乃是把陶瓷部42予以一體化之壓電元件41的平面示意圖、側面示意圖。同一圖(b)中，為了可以從以箭頭表示的各電極43的極化方向來掌握，即便陶瓷部42一體化，也可以部分變更電極43。在把這樣的陶瓷部一體化型式的壓電元件41貼附到搬運部1的時點下，陶瓷部42的其中一方的面側(例如朝上面側)的各電極43係接觸到導體的搬運部1成為共有(共通電極)，陶瓷部42的另一方的面側(例如下方向面側)的各電極43係不接觸到導體的搬運部1的緣故，藉由適宜的手段沒有必要共有。若為這樣的陶瓷部一體化型式的壓電元件41，與在上述的實施方式例示的型式的壓電元件41比較，可以減輕把壓電元件41貼附到搬運部1之作業負擔，以及圖求貼附精度的提升。尚且，在把陶瓷部42的其中一方的面側(例如朝上面側)的各電極43貼附到導體的搬運部1的情況下，在各電極43與導體的搬運部1之間形成接著層，藉由電極43與搬運部1的表面粗糙度而導通。

而且，作為圖13表示的陶瓷一體化型式的壓電元件41的更進一步改良版本，可以舉例有分別做出圖14表示般的陶瓷部42的其中一方的面側(例如朝上面側)的電極43，把另一方的面側(例如下方向面側)的電極44予以一體化。圖14(a)、(b)、(c)乃是把陶瓷部42與一方的面側的電極44分別予以一體化之壓電元件41的平面示意圖、側面示意圖、底面示意圖。如此，在把分別把陶瓷部42與一方的面側的電極44予以一體化之壓電元件41貼附到搬運部1的時點下，陶瓷部42的其中一方的面側(例如朝上面側)的各電極43係接觸到導體的搬運部1而成為共有(共通電極)，陶瓷部42的另一方的面側(例如下方向面側)的電極44被一體化的緣故，共有作業為非必要。

而且，在上述的實施方式，作為電性的相位差設定步驟的具體例子，例示了為了電性的相位差與機械的相位差的和成為90°而設定決定電性的相位差之樣態，但也可以為了成為「機械的相位差的和為90±180n(n為正的整數)」而設定決定電性的相位差。亦即，在滿足「電性的相位差=90±180n(n為正的整數)-機械的相位差」的條件的情況下，行進波比也為「1」。

在上述的實施方式，作為給予到2個區域的驅動手段之波的振動，例示了正弦波振動，但也可以是矩形波振動。

在本發明，作為驅動手段，取代壓電元件，可以適用磁致伸縮體。

更進一步，在上述實施方式經由循環方式使行進波發生，但也可以用不是循環方式的方式(分別對搬運面的兩端改變相位差而進行激振之兩端激振方式等)使行進波發生。

作為工件，係可以舉例例如電子零件等的微小零件，但也可以是電子零件以外的物品。

其他，也就有關各部之具體的構成並不限於上述實施方式，可以在不逸脫本發明的主旨的範圍下做種種變形。

Claims

一種工件搬運裝置，係具備使以相同頻率具有空間上的相位差之複數個駐波產生在搬運面之複數個驅動手段，把具有時間上的相位差之驅動訊號給予到這些複數個驅動手段，來使行進波發生在前述搬運面而搬運工件；其特徵為具備：搬運部，係具有前述搬運面，相對於任意的軸具有非對稱的形狀；機械的相位差取得手段，係取得起因於與前述搬運部所具有之各個相異的固有頻率對應之2個振動模式的固有頻率的差所致之機械的相位差，作為包含有前述時間上的相位差之要件；以及電性的相位差調整手段，係調整對前述複數個驅動手段之前述驅動訊號的時間上的相位差，相對於前述機械的相位差來賦予。
如請求項第1項的工件搬運裝置，其中，前述機械的相位差取得手段，乃是取得起因於前述驅動訊號的激振頻率所致之機械的相位差者；前述驅動手段中，把前述激振頻率，設定在前述2個振動模式中其中一方的振動模式的固有頻率與另一方的振動模式的固有頻率之間。
如請求項第1或是2項的工件搬運裝置，其中，前述機械的相位差取得手段，乃是取得起因於前述搬運部的衰減特性所致之機械的相位差者。
如請求項第1乃至3項中任一項的工件搬運裝置，其中，更具備振幅調整手段，其係調整成全部的前述駐波的振幅為相等。
如請求項第1乃至4項中任一項的工件搬運裝置，其中，前述驅動手段所致之驅動訊號，乃是把超音波範圍的頻率作為激振頻率者。