【課題】騒音を発生させることなく、微細化されたワークであっても確実にワークの受け渡しを行うことができ、さらに、フィーダ本体に場所によって振幅差、ワークに速度差が生じるという不具合を解消し得るワーク搬送装置を提供する。
【解決手段】弾性変形可能な搬送部10aが設けられた装置本体であるフィーダ本体10と、このフィーダ本体10のうち搬送部10aが設けられた部位に進行波を発生させる進行波発生手段と、この進行波発生手段によって搬送部10a内に発生する進行波により搬送されるワークに速度差が生じる箇所のうち相対的に速度の速い箇所である外側に近く相対的に速度の遅い箇所である内側から遠い外側部位11においてフィーダ本体10を支持基部である台座に固定する固定手段たる止着具18とを備えてボウルフィーダ1を構成した。
前記進行波発生手段が周方向に進行波を発生させ、前記搬送部が前記進行波の進行方向に略沿って延びる形状をなす搬送トラックを有するものであり、前記周方向と交差する方向に対して前記搬送トラックが設けられた領域よりも外側の領域に前記固定手段を設けている請求項1に記載のワーク搬送装置。
前記装置本体のうち前記搬送トラックが設けられた領域よりも外側の領域に、当該装置本体のうち前記搬送トラックが設けられた部位よりも低剛性となる被固定部を設け、この被固定部を前記固定手段によって固定している請求項2に記載のワーク搬送装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、近年ワークの高速化および微細化が進んでおり、特許文献1に開示の構成でワークの搬送速度を上げるためには、ボウルフィーダやリニアフィーダの振動振幅を大きくすることが考えられる。しかしながら、ボウルフィーダやリニアフィーダの振幅を大きくすると、ボウルフィーダ外周部やリニアフィーダ始端部の水平振幅が大きくなるので、ボウルフィーダとリニアフィーダとのインターフェース部間の隙間を広げる必要があり、近年ワークの微細化が進んでいることとあいまって、かかるインターフェース部間にワークが落下したり、ワークの詰まりが生じるおそれがある。
【0006】
そこで、板バネの共振で振動されるボウルフィーダの駆動部の周波数を上げ、変位振幅を小さくすることで、搬送速度を上げることが考えられる。しかしながら、一般的に300Hz程度である駆動部の周波数をこれ以上に上げると、人間の耳の感度が高い1kHz〜4kHzの周波数に近づき、騒音が発生する可能性がある。また、板バネで共振させる構造では、300Hzを超えて周波数を上げるには限界がある。
【0007】
とくに、ボウルフィーダは上記のように剛体であるボウルに振動を与えるため、ボウルの内周部よりも外周部の方が振幅は大きくなる傾向にあるので、内周部と外周部で搬送速度の差が大きくなる場合がある。このため、場所によってワークが踊ったり、遅すぎて滞留の原因になる場合がある。そして、このように搬送トラック内を搬送されるワークに速度差が生じる場合であっても、フィーダ本体が剛体で構成されて全体が振動している場合には、速度のアンバランスを解消することは難しい問題があった。
【0008】
そこで、搬送部を弾性変形させて進行波搬送させることが考えられる。しかし、進行波を利用した搬送の場合、フィーダ本体の固定箇所によっては搬送部の各場所で振幅の大きさが異なり、速度のアンバランスが発生してしまう。例えば、フィーダ中央部を固定する場合には、固定される部位に近い箇所は振幅が小さく、遠くなるほど振幅が大きくなる傾向にあり、速度アンバランスが発生するといった問題がある。
【0009】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、騒音を発生させることなく、微細化されたワークであっても確実にワークの受け渡しを行うことができ、さらに、フィーダ本体に場所によって振幅差、ワークに速度差が生じるという不具合にも対処し得る、従来にはない搬送装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は以上のような問題点を鑑み、次のような手段を講じたものである。
【0011】
すなわち、本発明のワーク搬送装置は、弾性変形可能な搬送部が設けられた装置本体と、前記装置本体のうち前記搬送部が設けられた部位に進行波を発生させる進行波発生手段と、前記進行波発生手段によって前記搬送部内に発生する進行波により搬送されるワークに速度差が生じる箇所のうち相対的に速度の速い箇所に近く相対的に速度の遅い箇所から遠い部位において前記装置本体を支持基部に固定する固定手段とを備えたことを特徴とする。
【0012】
このような構成であると、進行波発生手段が搬送部に進行波を発生させてワークを搬送することにより、搬送部の水平振幅が0に近くなり、搬送装置と隣接装置とを近接させることができるので、ワークが微細であっても、搬送装置と隣接装置とのインターフェース部間にワークが落下することや詰まることを抑制できる。また、進行波の周波数を例えば超音波領域にまで上げたとしても、従来の板バネの共振を利用する構成のように騒音が発生することがなく、進行波により、搬送部上でワークを高速で搬送させることができる。
【0013】
そして、進行波を採用した場合には、装置本体の一部を固定しても搬送能力を担保することができ、しかも、速度差が生じる場合には相対的に速度が速い位置に近い部位を固定することで振幅を抑えることができるので、速度差を小さくして、全体の速度バランスを適正化することが可能となる。
【0014】
好ましい実施の態様としては、前記進行波発生手段が周方向に進行波を発生させ、前記搬送部が前記進行波の進行方向に略沿って延びる形状をなす搬送トラックを有するものであり、記周方向と交差する方向に対して前記搬送トラックが設けられた領域よりも外側の領域に前記固定手段を設けているものが挙げられる。搬送トラックは周方向に沿って閉じているもの、1周以上周回するものに限らない。
【0015】
特に、前記装置本体のうち前記搬送トラックが設けられた領域よりも外側の領域に、当該装置本体のうち前記搬送トラックが設けられた部位よりも低剛性となる被固定部を設け、この被固定部を前記固定手段によって固定していることが好適である。
【0016】
外側を固定する場合には、前記周方向と交差する方向に対して前記装置本体のうち前記搬送トラックが設けられた領域の内側部位に貫通孔を設けていることが好適である。
【発明の効果】
【0017】
以上、説明した本発明によれば、搬送部を次工程装置に近接させて、ワークが微細であっても、搬送部と隣接工程装置とのインターフェース部間への落下や詰まりを抑制できるとともに、特に超音波振動により進行波を発生させることで、騒音を発生させることなく、搬送部上でワークを適切な速度バランスで搬送させることができる、新規有用な搬送装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【0020】
図8は、本発明の一実施形態に係る螺旋型ワーク搬送装置が適用されるパーツフィーダPFを示している。このパーツフィーダPFは、ボウルフィーダF1とリニアフィーダF2とから構成されており、ボウルフィーダF1に供給されたワークをらせんトラックに沿って登坂させて搬送した後、近接配置したリニアフィーダF2に受け渡して更に搬送させるものである。図示例のボウルフィーダF1は、フィーダ本体100が剛体で構成されて中央部を止着具100aで固定されるとともに、フィーダ本体100が図示しないバネを介して支持されており、電磁式の加振源Pによってフィーダ本体100の全体に振動を与えることで搬送トラック上のワークを搬送する従来方式のものである。
【0021】
図1はそのうちのボウルフィーダF1に代替される螺旋型ワーク搬送装置(以下、ボールフィーダ1と称する)を示している。
図8のボウルフィーダF1とは搬送方向が異なる図示となっているため、リニアフィーダF2と組み合わせるときには出入口が合致するように搬送方向を揃える。このボウルフィーダ1は、ワークWを収容可能なフィーダ本体10と、このフィーダ本体10の搬送部10aに進行波を発生させる
図3に示す進行波発生手段3とを含んで構成される。搬送部10aはたわみ進行波を生成する弾性部材で構成されており、進行波発生手段3は、圧電素子を用いた駆動手段31によって搬送部10aにたわみ変形を引き起こす。
【0022】
図1および
図2に示すようにフィーダ本体10は、中心から外周に向かって下り勾配で傾斜する円錐部12と、この円錐部12の外周側より外周に向かって登り勾配で傾斜する逆円錐部14と、円錐部12から逆円錐部14までの間に形成された平坦なワーク溜まり部13と、逆円錐部14の外側に位置する外縁部15と、外縁部15の外側の段落ちした部位に位置する被固定部たる薄肉な外側部位11とを、底面16の位置を揃えて一体に設けたもので、外側部位11が円環状の押え板17aおよび座板17bを介して固定手段である止着具18により支持基部である台座19に固定され、外側部位11以外の部位が接地面Fから浮いた状態に設けられている。
【0023】
そして、搬送部10aに搬送トラックの一形態であるらせんトラック10xを形成している。このらせんトラック10xは、一端10x1がワーク溜まり13の外周に接続され、そこから螺旋状に1回以上周回して他端10x2にまで延び、外縁部15に設けた出口10zに連なるようにフィーダ本体10の表面に溝を凹設することによって構成されている。出口10zはワークWが滑り落ちるように傾斜がつけてある。
【0024】
フィーダ本体10は、20kHz以上の超音波振動で、中心線mの回りに少なくとも2つ以上の上下方向のたわみ波を発生させることが可能な程度の弾性を有する部材で構成されている。
【0025】
図2に示すように、進行波発生手段3を構成すべく圧電素子を用いた駆動手段31は、らせんトラック10xが形成された逆円錐部14から外縁部15に亘る部分の底面16に張り付けられている。駆動手段31は、らせんトラック10xにほぼ沿う形で中心線mの周方向に伸縮することで搬送部10aにたわみを発生させる。複数の駆動手段31は、
図3に示すように、振動モードの腹の位置に1/2波長間隔で極性を交互に入れ替えて張り付けられている。また駆動手段31は、周波数を同じにしつつ、空間的に波の位相が90°ずれた2つのたわみ定在波モードで効率良く加振するために、加振する領域のうちフィーダ本体10の略半周を第1加振領域A、残り略半周を第2加振領域Bとして、第1加振領域Aと第2加振領域Bに駆動手段31を、進行波の波長の3/4波長分だけ空間的位相をずらして貼り付けるとともに、2相交流信号発信部30で発生させた90°位相の異なる交流信号を第1のアンプ32aおよび第2のアンプ32bを介して第1加振領域Aおよび第2加振領域Bの各駆動手段31に印加している。
【0026】
図4は駆動手段31として用いられる電極一体型構造の圧電素子Rの構造例を示している。図では直線状に表してあるが、本実施形態では円環状に成形して適用される。この圧電素子Rは、電極が一枚一枚貼り付けられる一般的な構造とは異なり、セラミック部分r1を一体化して、電極r2のみ別々にしている。これにより、貼り付け作業の軽減、貼り付け精度の向上を図ることができる。
【0027】
また、
図3に示す2相交流信号発信部30は、波形選択部30aで選択された波形の周波数を加振周波数調整手段30bで調整し、第1の振幅調整手段30cで振幅調整した後に第1のアンプ32aに、また電気的位相調整手段30dで位相を調整した上で第2の振幅調整手段30e振幅調整した後に第2のアンプ32bに、それぞれ入力している。なお、定在波とは、共振するとその場で単に上下に振動するものである。
図5は搬送部10aに0°定在波モードが生じた状態を、内側振幅位置、外側振幅位置および外周固定位置とともに示しており、この
図5から中心線の回りに円周方向へ90°ずれた位置に山と谷を有するもう一つの定在波モードである90°定在波モードが発生する。
【0028】
このような駆動手段31により、搬送部10aに、周方向に沿って2箇所に時間的に位相を90°ずらした超音波の正弦波振動を与えると、空間的かつ時間的に90°ずれた2つの定常波が重ね合わされ、搬送部10a自体が共振して弾性変形し、たわみ振動が進行波となる。進行波が発生した搬送部10aの一点Zでは、
図6に示すように、起算点t=0からt=3/4Tを経て楕円振動が生じる。また、搬送部10aに生成された進行波によって、波の頂点の一点ZでワークWに力が働き、ワークWと搬送部10aとの間に
図7に示すように摩擦力eが発生することで、楕円振動の水平成分(水平振幅)の推進力により、進行波の進む方向(
図7に示す矢符d)と逆方向(
図7に示す矢符c)にワークWが搬送される。搬送部10aでこのようなたわみ波の進行波が循環することで、ワークWはらせんトラック10xを登坂する。このように搬送部10aをたわみ振動させるので、前述のように外縁部11を固定しても搬送部10aのたわみ振動モードに影響を与えずに進行波を発生させることができる。
【0029】
この場合、
図8に示すようにフィーダ本体100の中央部が固定され、フィーダ本体100の全体が剛体として振動すると、外周側ほど振幅が大きくなるため、すり鉢状に開くらせんトラックを登坂するほど、すなわち、外側のワークほど速度が速くなり、外側でワークが踊った状態になり易い。それを抑えるために、加振力を弱めると、今度は内側でワークが速度不足になって滞留の原因になるというジレンマがある。圧電素子を用いた本実施形態の駆動手段31であっても、
図8のようにフィーダ本体100の中央を固定すると内周側の振幅が抑えられてワークの速度が遅くなる事情は類似する。
【0030】
これに対して、本実施形態のように外側を固定すれば、フィーダ本体10のうち相対的にワークWの速度の速い外周側に近く相対的にワークWの速度の遅い内周側から遠い部位を固定することになる。換言すれば、らせんトラック10xは周方向に延びるにつれて外側に開く形状であり、周方向と交差する方向を見たときに搬送トラック10xが設けられた領域である逆円錐部14よりも外側の領域を止着具18によって固定している。このため、外側ほど振幅が抑えられ、結果的に内側とのワークWの速度差を小さくすることができる。
【0031】
なお、第1の加振領域Aと第2の加振領域Bとで駆動手段31に与える正弦波の位相差を反転させることで(時間位相を反転(−90°))、逆方向にワークWを搬送させることができ、外縁部15からワーク溜まり部13に向かってワークWを搬送したい事情がある場合に有効となる。進行波を発生させる構成は上記のものに限定されず、従来既知の技術である両端加振方式により進行波を発生させてもよい。また、搬送部10aには、水平振幅を増大させるために搬送方向に沿って所定ピッチでスリットを入れても良い。
【0032】
以上のように、本実施形態のワーク搬送装置たるボウルフィーダ1は、弾性変形可能な搬送部10aが設けられた装置本体であるフィーダ本体10と、このフィーダ本体10のうち搬送部10aが設けられた部位に進行波を発生させる進行波発生手段3と、この進行波発生手段3によって搬送部10a内に発生する進行波により搬送されるワークWに速度差が生じる箇所のうち相対的に速度の速い箇所である外側に近く相対的に速度の遅い箇所である内側から遠い部位においてフィーダ本体10を支持基部である台座19に固定する固定手段たる止着具18とを備えたものである。
【0033】
このような構成であると、進行波発生手段3が搬送部10aに進行波を発生させてワークを搬送することにより、搬送部10aの水平振幅が0に近くなり、ボウルフィーダ1と隣接装置である
図8に示したリニアフィーダF2等とを近接させることができるので、ワークWが微細であっても、ボウルフィーダ1とリニアフィーダ2とのインターフェース部間にワークが落下することや詰まることを抑制できる。また、進行波の周波数を例えば超音波領域にまで上げたとしても、従来の板バネの共振を利用する構成のように騒音が発生することがなく、進行波により、搬送部10a上でワークを高速で搬送させることができる。また、圧電素子による駆動手段31を用いて加振源を構成することで、電磁式のものに比べて装置全体の嵩を低く抑えることができる。さらに、らせん状のトラックとすることで、ワークの整列能力や貯蔵能力を高めることができる。
【0034】
そして、進行波を採用した場合には、フィーダ本体10の一部を固定しても搬送能力を確保することができ、しかも、速度差が生じる場合には相対的に速度が速い位置に近い部位を固定することで振幅を抑えることができるので、速度差を小さくして、全体の速度バランスを適正化することが可能となる。
【0035】
具体的には、進行波発生手段3が周方向に進行波を発生させ、搬送部10aが進行波の進行方向に略沿って延びる形状をなす搬送トラック10xを有するものであり、周方向と交差する方向に対して搬送トラック10xが設けられた領域である逆円錐部14よりも外側の領域に位置する被固定部11に固定手段である止着具18を設けているので、搬送トラック10xの全長に亘って上記の作用効果を得ることができる。
【0036】
この場合、フィーダ本体10のうち搬送トラック10xが設けられた領域である逆円錐部13よりも外側の領域に、当該逆円錐部13よりも低剛性となる被固定部11を設け、この被固定部11を固定手段である止着具18によって固定しているので、止着具18を緊締しても逆円錐部13に過度の振動抑制が掛からないようにすることができる。
【0037】
特に、この実施形態の搬送トラック10xは周方向に延びるにつれて外側に開くらせんトラック10xであるため、らせんトラック10xに沿ってワークW、W間の距離を縮め、フィーダ本体10のワーク貯蔵能力のさらなる増大を図ることができる。
【0038】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【0039】
例えば、搬送部に設けられるトラックが渦巻き状のものであっても、上記実施形態に準じた作用効果を奏することができる。
【0040】
また、本発明によればフィーダ本体の中央部に固定場所が必要でないため、
図9に示すように、周方向と交差する方向に対してフィーダ本体10のうち搬送トラック10xが設けられた領域すなわち逆円錐部14よりも内側の領域に貫通孔10yを設けてもよい。このようにすれば、貫通孔10yをカメラ設置場所や通線場所、各種機器の設置場所などとして利用することができ、スペース上の制約が大きい場合等に極めて有効なものとなり得る。また、ワークを逆搬送する場合には、貫通孔10yをワークの導出口等として利用することもできる。このようにしても、
図10に示すように搬送部10aに適切に進行波を発生させることができる。
【0041】
さらに、本発明のワーク搬送装置は
図8に示すリニアフィーダF2に適用することもできる。具体的には、
図11に示すリニアフィーダ2は、搬送トラックがU字状をなすリターントラック21と、その一部の外側に並走する直線状のメイントラック22とを有するものであり、適正姿勢のものはメイントラック22を通って排出口22aより排出される一方、姿勢が不適切なワークは図示しないエア噴射手段によってリターントラック21に落とされ、リターントラック21を周回してワーク戻し口21aより
図8に示すボウルフィーダF1に戻されようにしている。そして、
図8に示すリニアフィーダF2が中央を止着具100bで固定されていて加振手段によってフィーダ本体100の全体が加振されるのに対して、
図11および
図12に示すリニアフィーダ2は、搬送部20aをたわみ進行波が発生し得る弾性を有する部材で構成して、トラック20xに沿って進行波が発生するように底面116に搬送部110aを撓み変形させるための圧電素子を用いた駆動手段31を設けたうえで、周回方向と交差する方向に対してリターントラック21やメイントラック22の外側の領域に設定した被固定部211を押え板117a及び座板117bを介して固定手段たる止着具118によって固定するようにしている。
【0042】
このようにすれば、メイントラック22を搬送されるワークの速度がリターントラック21を搬送されるワークの速度よりも速い場合等に、メイントラック22とリターントラック21でワークの並走速度を揃えたり、リターントラック21を適切に作動させる設定をしたときにメイントラック22のワークの姿勢が不安定となるときに、その振動を抑制する効果を奏することができる。
【0043】
さらにまた、
図13に示す圧電素子R´のように、電極r2´、r3´は別体とし、セラミック部r1´のみ一体化した圧電(セラミック)一体型としてもよい。このようにしても、貼り付け作業の軽減や貼り付け精度の向上を図れる点で、上記実施形態に準じた作用効果が奏される。
【0044】
その他、搬送部に搬送方向に沿って間欠的に水平方向振幅を増大させるためのスリットを設けるなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。