JPH02245277A - Exciter using piezoelectric element - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は圧電素子を用いた加振装置に関し、たとえば
種々の小さな機械部品を一定の方向に整列して次々と自
動的に供給するいわゆるパーツフィーダやその他の振動
源として用いられるような圧電素子を用いた加振装置に
関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to a vibrating device using a piezoelectric element, and is used to automatically feed various small mechanical parts one after another by aligning them in a certain direction. The present invention relates to a vibration device using a piezoelectric element used as a feeder or other vibration source.
［従来の技術］
第８図は従来の直進型パーツフィーダを示す正面図であ
り、第９図は同じくボール型パーツフィーダを示す正面
図である。[Prior Art] FIG. 8 is a front view of a conventional linear parts feeder, and FIG. 9 is a front view of a ball-type parts feeder.
第８図を参照して、ベース１の上には防振ゴム２を介し
て下部振動体３が配置されていて、この下部振動体３は
板ばね４，５を介して上部振動体６に接続されている。Referring to FIG. 8, a lower vibrating body 3 is arranged on a base 1 via a vibration isolating rubber 2, and this lower vibrating body 3 is connected to an upper vibrating body 6 via leaf springs 4 and 5. It is connected.
上部振動体６上にはシュート７が設けられていて、この
シュート７の上に部品が並べられる。下部振動体３には
電磁石８が取付けられ、上部振動体６には吸引鉄片９が
取付けられている。そして、電磁石８が間欠駆動される
と、吸引鉄片９が振動し、この振動が上部振動体６を介
してシュート７に伝達される。A chute 7 is provided on the upper vibrating body 6, and parts are arranged on this chute 7. An electromagnet 8 is attached to the lower vibrating body 3, and a suction iron piece 9 is attached to the upper vibrating body 6. When the electromagnet 8 is driven intermittently, the suction iron piece 9 vibrates, and this vibration is transmitted to the chute 7 via the upper vibrating body 6.
第９図に示したボール型パーツフィーダも、同様にして
構成され、上部振動体６上にはボール１０が配置されて
いて、吸引鉄片９による振動が上部振動体６を介してボ
ール１０に伝達される。The ball type parts feeder shown in FIG. 9 is constructed in a similar manner, and a ball 10 is arranged on an upper vibrating body 6, and vibrations caused by a suction iron piece 9 are transmitted to the ball 10 via the upper vibrating body 6. be done.
［発明が解決しようとする課題］
上述のごとく、従来のパーツフィーダにおいては、振動
発生源として電磁石８を用いているため、装置が大型化
しかつ重量が重いという欠点がある。[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the conventional parts feeder uses the electromagnet 8 as a vibration generation source, which has the disadvantage that the device is large and heavy.
さらに、板ばね４．５の調整や電磁石８と吸引鉄片９と
の隙間の調整などの面倒な調整作業が必要であり、さら
にはエネルギ効率が良くないという種々の欠点があった
。Furthermore, it requires troublesome adjustment work such as adjusting the leaf spring 4.5 and adjusting the gap between the electromagnet 8 and the suction iron piece 9, and it also has various drawbacks such as poor energy efficiency.
それゆえに、この発明の主たる目的は、振動発生源とし
て圧電素子を用いることにより、小型化かつ軽量化でき
、エネルギ効率の良い圧電素子を用いた加振装置を提供
することである。Therefore, the main object of the present invention is to provide a vibrating device using a piezoelectric element that can be made smaller and lighter in weight and has good energy efficiency by using a piezoelectric element as a vibration generation source.
［課題を解決するための手段］
この発明は電圧が印加されることによって振動する圧電
素子を用いた加振装置であって、圧電素子の振動に伴な
う変位を拡大するための変位拡大機構と、変位拡大機構
の一端に取付けられ、圧電素子の振動に伴なって慣性力
で振動する比較的質量の大きい錘とを備え、圧電素子の
振動周波数を系の周波数と合致させることにより、大き
な振幅の振動が取出される。[Means for Solving the Problems] The present invention is an excitation device using a piezoelectric element that vibrates when a voltage is applied, and a displacement magnification mechanism for magnifying the displacement accompanying the vibration of the piezoelectric element. and a weight with a relatively large mass that is attached to one end of the displacement magnification mechanism and vibrates due to inertial force as the piezoelectric element vibrates. By matching the vibration frequency of the piezoelectric element with the frequency of the system, a large Amplitude vibrations are extracted.
より好ましくは、圧電素子の振動を検出する振動検出手
段と、振動検出手段の検出出力に基づいて、圧電素子の
伸縮運動の周波数を系の共振周波数に合致するように制
御する制御手段とが設けられる。More preferably, vibration detection means for detecting vibration of the piezoelectric element and control means for controlling the frequency of the expansion and contraction movement of the piezoelectric element to match the resonance frequency of the system based on the detection output of the vibration detection means are provided. It will be done.
［作用］
この発明にかかる圧電素子を用いた加振装置は、変位拡
大機構によって圧電素子の振動に伴なう変位を拡大して
錘に伝達し、その錘を慣性力で振動させるようにしたの
で、小型かつ軽量な加振装置を得ることができる。[Function] The vibration device using the piezoelectric element according to the present invention has a displacement magnifying mechanism that magnifies the displacement caused by the vibration of the piezoelectric element and transmits it to the weight, causing the weight to vibrate with inertial force. Therefore, a compact and lightweight vibration device can be obtained.
より好ましくは、圧電素子の振動を検出し、その検出出
力に基づいて圧電素子の伸縮運動の周波数を系の共振周
波数に合致するように制御する。More preferably, vibration of the piezoelectric element is detected, and based on the detected output, the frequency of the expansion and contraction movement of the piezoelectric element is controlled to match the resonance frequency of the system.
［発明の実施例］
第１図はこの発明の一実施例を応用した直進型パーツフ
ィーダの全体の構成を示す図であり、第２図は同じくボ
ール型パーツフィーダの全体の構成を示す図であり、第
３図はこの発明の一実施例の正面図である。[Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a linear parts feeder to which an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 2 is a diagram showing the entire configuration of a ball-type parts feeder. 3 is a front view of an embodiment of the present invention.
第１図を参照して、従来例と同様にして、ベース１上に
は防振ゴム２を介して下部振動体３が設けられ、下部振
動体３は板ばね４，５を介して上、部振動体６に連結さ
れている。上部振動体６上にはシュート７が設けられて
いる。さらに、この発明の特徴となる振動発生源１２は
上部振動体６に取付けられている。Referring to FIG. 1, similarly to the conventional example, a lower vibrating body 3 is provided on a base 1 via a vibration isolating rubber 2, and the lower vibrating body 3 is connected to an upper vibrating body 3 via leaf springs 4 and 5. It is connected to the vibrating body 6. A chute 7 is provided on the upper vibrating body 6. Furthermore, a vibration generation source 12, which is a feature of the present invention, is attached to the upper vibrating body 6.
第２図に示したボール型パーツフィーダも前述の第９図
に示した従来例と同様にして、ボール１０が取付けられ
ている上部振動体６に振動発生源１２が取付けられてい
る。The ball type parts feeder shown in FIG. 2 also has a vibration generation source 12 attached to the upper vibrating body 6 to which the ball 10 is attached, in the same way as the conventional example shown in FIG. 9 described above.
第１図および第２図に示した振動発生源１２はｔ！８３
図に示すように構成されている。すなわち、振動発生源
１２は接層型の圧電素子１２１を含み、圧電素子１２１
の一端は変位拡大機構１２４に取付けられ、その他端に
はスペーサ１２２が取付けられている。スペーサ１２２
と変位拡大機構１２４との間には球１２３が取付けられ
、変位拡大機構１２４の一部には弾性ヒンジ１２６が設
けられている。さらに、変位拡大機構１２４には圧電素
子１２１に対向するように比較的質量の大きい錘１２５
が取付けられている。圧電素子１２１に成る周波数で電
圧を印加すると振動し、その振動に伴なう変位が変位拡
大機構１２４によって拡大され、拡大された変位が錘１
２５に伝達され、錘１２５は第３図に示した弾性ヒンジ
１２６と圧電素子１２１の中心との距離ａとこの中心と
錘１２５の中心との間の距離すとの比率であるｂ ／
ａの倍率で変位する。The vibration source 12 shown in FIGS. 1 and 2 is t! 83
It is configured as shown in the figure. That is, the vibration generation source 12 includes a contact type piezoelectric element 121, and the piezoelectric element 121
One end is attached to a displacement magnifying mechanism 124, and a spacer 122 is attached to the other end. Spacer 122
A ball 123 is attached between the displacement magnifying mechanism 124 and the displacement magnifying mechanism 124, and a part of the displacement magnifying mechanism 124 is provided with an elastic hinge 126. Furthermore, the displacement magnification mechanism 124 includes a weight 125 having a relatively large mass so as to face the piezoelectric element 121.
is installed. When a voltage is applied to the piezoelectric element 121 at a frequency, it vibrates, and the displacement accompanying the vibration is magnified by the displacement magnification mechanism 124, and the magnified displacement is applied to the weight 1.
25, and the weight 125 is transmitted to the center of the piezoelectric element 121 and the elastic hinge 126 shown in FIG.
Displaced by a magnification of a.
第４図はこの発明の他の実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
前述の第３図に示した実施例では、圧電素子１２１を錘
１２５に対向して配置したのに対して、この第４図に示
した実施例は、圧電素子１２１を外側に向くように配置
したものであって、それ以外の構成は第３図と同じであ
る。In the embodiment shown in FIG. 3 described above, the piezoelectric element 121 is arranged to face the weight 125, whereas in the embodiment shown in FIG. 4, the piezoelectric element 121 is arranged so as to face outward. The other configuration is the same as that shown in FIG. 3.
第５図および第６図はこの発明の一実施例の作用を説明
するための図であり、特に、第５図は原理のみを示すた
めに変位拡大機構１２４を省略し、圧電素子１２１と錘
１２５とが直接結合されている場合を模式的に示したも
のである。5 and 6 are diagrams for explaining the operation of one embodiment of the present invention. In particular, in FIG. 5, the displacement magnifying mechanism 124 is omitted to show only the principle, and the piezoelectric element 121 and the weight are 125 is a diagram schematically showing a case in which 125 and 125 are directly bonded.
まず、第５図（ａ）に示す状態は、圧電素子１２１に電
圧がかかっていない状態である。ここで、圧電素子１２
１に第６図に示すような電圧を比較的速い周波数で印加
する場合について考えてみる。First, the state shown in FIG. 5(a) is a state in which no voltage is applied to the piezoelectric element 121. Here, the piezoelectric element 12
1. Let us consider the case where a voltage as shown in FIG. 6 is applied at a relatively fast frequency.
第６図に示す■の値では圧電素子１２１が伸び、第５図
（ｂ）の外側に向く矢印に示すように変位する。圧電素
子１２１での印加電圧が第６図の■の値になると、圧電
素子１２１の伸びはピークに達し、これ以上伸びること
はないが、錘１２５の質量が大きいため、慣性力によっ
て第５図（ｃ）に示すように引き続き矢印の方向に動く
。At the value of ■ shown in FIG. 6, the piezoelectric element 121 stretches and is displaced as shown by the outward arrow in FIG. 5(b). When the voltage applied to the piezoelectric element 121 reaches the value of ■ in Fig. 6, the elongation of the piezoelectric element 121 reaches its peak and does not extend any further, but because the mass of the weight 125 is large, the inertial force causes the elongation to reach the value shown in Fig. 5. Continue moving in the direction of the arrow as shown in (c).
次に、電圧が下がり、第６図の■の値になると、今度は
圧電素子１２１が縮み、第５図（ｄ）に示すような内側
に向く矢印の方向に変位する。さらに、電圧が下がり、
第６図の■の値になると、圧電素子１２１の伸びは０に
なり、これ以上縮むことはないが、今度は錘１２５によ
る慣性力により、第５図（ｅ）に示すように、引き続き
矢印の方向に動く。その結果、上部振動体６が振動する
。ここで、圧電素子１２１への印加電圧の周波数を系の
共振点に合わせてやれば、共振が起こり、大きな振幅を
得ることができる。つまり、微小な圧電素子１２１の変
位をｍ１２５による慣性力を利用しかつ周波数を共振周
波数に合わせることにより、大きな振幅を得ることがで
きる。Next, when the voltage decreases to the value indicated by ■ in FIG. 6, the piezoelectric element 121 contracts and is displaced in the direction of the arrow pointing inward as shown in FIG. 5(d). Furthermore, the voltage drops,
When the value of ■ in FIG. 6 is reached, the elongation of the piezoelectric element 121 becomes 0 and it does not contract any further, but due to the inertial force of the weight 125, it continues to move as shown in FIG. 5(e). move in the direction of As a result, the upper vibrating body 6 vibrates. Here, if the frequency of the voltage applied to the piezoelectric element 121 is matched to the resonance point of the system, resonance will occur and a large amplitude can be obtained. In other words, a large amplitude can be obtained by using the inertia force caused by m125 to cause a small displacement of the piezoelectric element 121 and by adjusting the frequency to the resonance frequency.
圧電素子１２１への印加電圧の周波数と系の周波数とを
一致させて共振を起こさせるためには、周波数を可変で
きるコントローラを用意し、手動にて調整させ得ること
はもちろんであるが、上部振動体６の振動を検出してフ
ィードバックする方法もある。In order to match the frequency of the voltage applied to the piezoelectric element 121 with the frequency of the system and cause resonance, it is possible to prepare a controller that can vary the frequency and manually adjust it, but the upper vibration There is also a method of detecting vibrations of the body 6 and feeding them back.
第７図はこの発明の一実施例に用いられる制御回路の概
略ブロック図である。FIG. 7 is a schematic block diagram of a control circuit used in one embodiment of the present invention.
まず、第７図を参照して、構成について説明する。基準
周波数を与える電圧Ｖ翫は、予め実測により設定されて
いる。この電圧は加算器２１を介してＶ／Ｆ変換器２２
に与えられ、ここで周波数を表わす信号に変換される。First, the configuration will be explained with reference to FIG. The voltage V which provides the reference frequency is set in advance by actual measurement. This voltage is passed through an adder 21 to a V/F converter 22.
, where it is converted into a signal representing the frequency.
この信号は増幅器２３によって増幅され、圧電素子１２
１に与えられ、圧電素子１２１が駆動される。上部振動
体６の振動状態はピックアップ２４によって検出される
。This signal is amplified by the amplifier 23 and the piezoelectric element 12
1, and the piezoelectric element 121 is driven. The vibration state of the upper vibrating body 6 is detected by the pickup 24.
このピックアップ２４としては、変位センサや速度セン
サや加速度センサなどが用いられる。As this pickup 24, a displacement sensor, a speed sensor, an acceleration sensor, etc. are used.
なお、ピックアップ２４による振動の検出は、振幅が評
価できるようにピーク検出とされる。ピックアップ２４
の出力はそれぞれの時定数が異なる積分器２５．２６に
与えられ、それぞれかられずかに時間のずれた２つの信
号が取出され、増幅器２７．２８で増幅された後、比較
器２９に入力される。ここで、積分器２５による時定数
を積分器２６による時定数よりも小さく設定しておけば
、増幅器２８からの出力は、常に増幅器２７からの出力
よりもわずかに時間の遅れた信号となる。そこで、この
増幅器２７と２８の出力の大小関係から、いずれの方向
に電圧を制御すべきかを設定できる。この判定を比較器
２９が行なう。比較器２９の出力は増幅器３０によって
増幅され、加算器２１に与えられ、フィ−ドバック制御
が行なわれる。すなわち、加算器２１は基準周波数を与
える電圧Ｖ、に、比較器２９の出力を＋あるいは−する
。Note that the vibration detection by the pickup 24 is peak detection so that the amplitude can be evaluated. pickup 24
The outputs of are given to integrators 25 and 26, each having a different time constant, from which two slightly time-shifted signals are extracted, amplified by amplifiers 27 and 28, and then input to a comparator 29. Ru. Here, if the time constant of the integrator 25 is set smaller than the time constant of the integrator 26, the output from the amplifier 28 will always be a signal slightly delayed from the output from the amplifier 27. Therefore, it is possible to set in which direction the voltage should be controlled based on the magnitude relationship between the outputs of the amplifiers 27 and 28. Comparator 29 makes this determination. The output of comparator 29 is amplified by amplifier 30 and applied to adder 21 for feedback control. That is, the adder 21 adds or minuses the output of the comparator 29 to the voltage V that provides the reference frequency.
上述のごとく制御回路を構成することによって、圧電素
子１２１に与える駆動電圧をフィードバック制御するこ
とができる。By configuring the control circuit as described above, the drive voltage applied to the piezoelectric element 121 can be feedback-controlled.
なお、上述の実施例では、ピックアップ２４によって振
動を検出し、圧電素子の共振周波数が基準周波数に一致
するようにフィードバック制御するようにしたが、電圧
Ｖ、を手動的に与えるようにしてもよい。In the above embodiment, vibration is detected by the pickup 24 and feedback control is performed so that the resonant frequency of the piezoelectric element matches the reference frequency, but the voltage V may also be applied manually. .
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、圧電素子の比較的小
さな変位を拡大機構を用いることによって増大させかつ
その一端に質量の大きな錘を取付けたことによって、大
きな起振力を系に与えることができる。また、圧電素子
の周波数を系の共振周波数に一致させることも容易にで
きるので、従来のように電磁石と吸引鉄片との隙間調整
などの面倒な調整作業を不要にでき、使い勝手も良くな
る。さらに、電磁石式と比べて省エネ効果のあることも
有利な点である。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a relatively small displacement of the piezoelectric element is increased by using an enlarging mechanism, and a large mass is attached to one end of the enlarging mechanism, thereby generating a large excitation force. can be given to the system. Furthermore, since the frequency of the piezoelectric element can be easily matched to the resonant frequency of the system, the troublesome adjustment work required in the past, such as adjusting the gap between the electromagnet and the attracting iron piece, can be eliminated, and the usability is improved. Another advantage is that it is more energy efficient than the electromagnetic type.
第１図はこの発明の一実施例を応用した直進型パーツフ
ィーダの全体の構成を示す図である。第２図は同じくボ
ール型パーツフィーダの全体の構成を示す図である。第
３図はこの発明の一実施例を示す図である。第４図はこ
の発明の他の実施例を示す図である。第５図および第６
図はこの発明の一実施例の作用を説明するための図であ
る。第７図はこの発明の一実施例に用いられる制御回路
の概略ブロック図である。第８図は従来の直進型パーツ
フィーダを示す正面図である。第９図は同じくボール型
パーツフィーダを示す正面図である。
図において、１はベース、２は防振ゴム、３は下部振動
体、４，５は板ばね、６は上部振動体、７はシュート、
１０はボール、１２は振動発生源、２１は加算器、２２
はＶ／Ｆ変換器、２３． ２７゜２８．３０は増幅器、
２４はピックアップ、２５゜２６は積分器、２９は比較
器、１２１は圧電素子、１２２はスペーサ、１２３は球
、１２４は変位拡大機構、１２５は錘を示す。
特許出願人 エヌ・チー・エヌ東洋ベアリング第１図
第２図
第５図
第６図
第３
図
第４
図FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of a linear parts feeder to which an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of the ball-type parts feeder. FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention. Figures 5 and 6
The figure is a diagram for explaining the operation of an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic block diagram of a control circuit used in one embodiment of the present invention. FIG. 8 is a front view showing a conventional linear parts feeder. FIG. 9 is a front view of the same ball-type parts feeder. In the figure, 1 is a base, 2 is a vibration-proof rubber, 3 is a lower vibrating body, 4 and 5 are leaf springs, 6 is an upper vibrating body, 7 is a chute,
10 is a ball, 12 is a vibration source, 21 is an adder, 22
is a V/F converter, 23. 27°28.30 is the amplifier,
24 is a pickup, 25° and 26 are integrators, 29 is a comparator, 121 is a piezoelectric element, 122 is a spacer, 123 is a ball, 124 is a displacement magnification mechanism, and 125 is a weight. Patent applicant NCH N Toyo Bearing Figure 1 Figure 2 Figure 5 Figure 6 Figure 3 Figure 4
Claims (2)
、 前記圧電素子の振動に伴なう変位を拡大するための変位
拡大機構、および 前記変位拡大機構の一端に取付けられ、前記圧電素子の
振動に伴なって慣性力で振動する比較的質量の大きい錘
を備え、 前記圧電素子の振動周波数を系の周波数と合致させるこ
とにより、大きな振幅の振動を取出すようにしたことを
特徴とする、圧電素子を用いた加振装置。(1) A piezoelectric element that vibrates when a voltage is applied, a displacement amplifying mechanism for amplifying the displacement accompanying the vibration of the piezoelectric element, and a displacement amplifying mechanism attached to one end of the displacement amplifying mechanism that vibrates the piezoelectric element. A piezoelectric device comprising a weight having a relatively large mass that vibrates due to inertial force in accordance with Vibration device using elements.
手段と、 前記振動検出手段の検出出力に基づいて、前記圧電素子
の伸縮運動の周波数を系の共振周波数に合致するように
制御する制御手段を含む、請求項１項記載の圧電素子を
用いた加振装置。(2) Further, vibration detection means for detecting vibration of the piezoelectric element, and control for controlling the frequency of the expansion and contraction movement of the piezoelectric element to match the resonance frequency of the system based on the detection output of the vibration detection means. A vibration device using a piezoelectric element according to claim 1, comprising means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6817989A JPH02245277A (en) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | Exciter using piezoelectric element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6817989A JPH02245277A (en) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | Exciter using piezoelectric element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02245277A true JPH02245277A (en) | 1990-10-01 |
Family
ID=13366294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6817989A Pending JPH02245277A (en) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | Exciter using piezoelectric element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02245277A (en) |
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