KR101337063B1 - 진동식 반송장치 - Google Patents

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KR101337063B1
KR101337063B1 KR1020130056029A KR20130056029A KR101337063B1 KR 101337063 B1 KR101337063 B1 KR 101337063B1 KR 1020130056029 A KR1020130056029 A KR 1020130056029A KR 20130056029 A KR20130056029 A KR 20130056029A KR 101337063 B1 KR101337063 B1 KR 101337063B1
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쥰이치 하라
무네야스 하타코시
야스히로 미나가와
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가부시기가이샤 다이신
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Abstract

설치면에 부여하는 반력의 저감과 동시에 진동의 고주파수화 혹은 반송속도의 고속화를 간이한 구조로 용이하게 실현할 수 있는 진동식 반송장치를 제공한다.
본 발명의 진동식 반송장치(10)는, 판형상의 한 쌍의 방진 스프링(13a, 13b)과, 한 쌍의 방진 스프링에 의해 반송방향 D의 전후 위치에서 지지된 기준 질량체(11)와, 기준 질량체의 위쪽에 배치된 상측 질량체(12A)와, 기준 질량체의 아래쪽에 배치된 하측 질량체(12B)와, 기준 질량체와 상측 질량체를 반송방향의 전후 위치에서 각각 탄성 접속하는 판형상의 한 쌍의 상측 진동 스프링(14a, 14b)과, 기준 질량체와 하측 질량체를 반송방향의 전후 위치에서 각각 탄성 접속하는 판형상의 한 쌍의 하측 진동 스프링(15a, 15b)과, 기준 질량체와 상측 질량체와의 사이, 및, 기준 질량체와 하측 질량체와의 사이의 쌍방에, 반송방향으로 동 위상의 진동을 일으키게 하기 위한 가진력을 부여하는 동상 가진수단(16a, 16b)을 구비한다.

Description

진동식 반송장치{Vibratory Conveying Apparatus}
본 발명은 진동식 반송장치에 관한 것이고, 특히, 직선형상으로 부품을 반송하는 경우에 적합한 반송장치의 반송기구에 관한 것이다.
일반적으로, 진동식 반송장치는, 가대(架臺) 상에 판 스프링을 개재시켜 반송체를 탄성 지지하고, 이 반송체를 전자 구동체나 압전 구동체 등의 가진(加振) 수단에 의해 가진함으로써 반송의 방향으로 비스듬히 위쪽으로 향하는 진동을 일으키게 함으로써, 반송체 상에 형성된 반송로를 따라 부품 등의 반송물을 반송하도록 하고 있다. 근년은, 반송물로서 미세한 전자 부품이 많아지고, 또한, 이러한 미세한 반송물을 고속으로 공급할 필요성이 높아지고 있기 때문에, 압전 구동원을 사용한 가진에 의해, 미세한 반송물을 고속으로 정렬시키면서 반송하는 장치가 많이 요구되어 오고 있다. 이와 같은 고속 반송의 요구를 충족시키려고 하였을 때에 발생하는 진동식 반송장치의 공통된 문제점은, 반송체의 진동의 반력이 설치면에 전달됨으로써 설치면을 개재시켜 주위의 다른 장치류에 진동적인 영향을 미칠 우려가 있는 점이나, 반송체를 진동시키기 위한 가진 구조 전체의 피칭동작 등에 의해 반송체가 본래의 진동방향과는 다른 방향으로 진동함으로써, 반송속도가 반송방향의 위치에 따라 다르거나 반송물이 반송방향 이외의 방향으로 진동하여 반송자세가 흐트러지거나 하는 점이다.
상기의 문제점을 해결하기 위해서 종래의 진동식 반송장치에 있어서 제안되어 있는 하나의 방법은, 방진 스프링을 개재시켜 진동계(振動系)를 지지하는 동시에, 그 진동계 내에 반송체와는 역상으로 진동하는 반작용 웨이트(관성체)를 마련하고, 이 반작용 웨이트의 진동에 의해 반송체의 진동의 반력을 상쇄하여, 설치면 상에 전달되는 진동에너지를 저감하려고 하는 것이다(예를 들어, 이하의 특허 문헌 1). 그러나 이와 같은 구조에서는, 반송체와 반작용 웨이트의 중심이 상하로 어긋나 있기 때문에, 반송체의 진동에 수반하여 장치 전체에 피칭 운동이 생기고, 이에 따라 반송 효율이 저하되는 동시에 반송방향의 위치에 따라 반송속도가 변화하거나 반송자세가 흐트러지거나 한다. 이 때문에, 반송체의 중심과 반작용 웨이트의 중심의 어긋남을 저감시켜 상기 피칭을 억제하도록 한 것이 알려져 있다. 예를 들어, 반송체에 대해, 반작용 웨이트보다 아래쪽에 배치된 균형잡이용 추를 접속한 구조(예를 들어, 이하의 특허 문헌 2), 방진 스프링으로 지지된 압전식 진동부와 반송체를 연결하는 동시에, 압전식 진동부와 반송체의 사이에 카운터 웨이트를 배치하고, 압전식 진동부와 반송체의 합계의 중심위치와 카운터 웨이트의 중심위치를 잇는 직선을, 반송물에 부여되는 진동방향과 평행하게 배치하는 구조(예를 들어, 이하의 특허 문헌 3), 방진 스프링으로 지지된 고정 프레임의 위쪽에 반송체에 접속된 가동판을 탄성 지지하고, 가동판의 아래쪽에 하부 웨이트를 접속하는 동시에 고정 프레임의 위쪽에 고정 웨이트를 접속함으로써 양자의 중심위치를 접근시키고, 회전 모멘트의 발생을 억제한 구조(예를 들어, 이하의 특허 문헌 4) 등이 알려져 있다.
일본국 특개 평 2－204210호 공보 일본국 특개 평 4－39206호 공보 일본국 특개 2006－248727호 공보 일본국 특개 2009－298498호 공보
그러나 상기 종래의 반작용 웨이트를 구비한 진동식 반송장치에서는, 반송체의 중심과 반작용 웨이트의 중심을 접근시키거나 직선형상으로 배열시키거나 하기 위해 구조가 복잡하게 되므로 장치의 대형화나 제조 코스트의 증대를 초래하는 동시에, 중심위치를 극히 정밀하게 설정할 필요가 있기 때문에, 반송물의 종류나 반송속도 등의 상황이 변화하는 제조 현장에서는 충분한 효과를 얻는 것이 어렵다고 하는 문제점이 있다. 특히, 중심위치의 근소한 어긋남이 있는 것만으로도, 고속 반송을 가능하게 하기 위해 구동 주파수를 높이면 피칭이나 상하동 등이 격심해져 적정한 반송 상태를 얻을 수 없기 때문에, 고주파수화나 고속 반송을 실현하는 것이 곤란하다.
그래서 본 발명은 상기 문제점을 해결하는 것이므로, 그 과제는, 설치면에 부여되는 반력의 저감과 함께 진동의 고주파수화 혹은 반송속도의 고속화를 간이한 구조로 용이하게 실현할 수 있는 진동식 반송장치를 제공하는 것에 있다.
이러한 실정에 비추어, 본 발명의 진동식 반송장치는, 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 한 쌍의 방진 스프링과, 상기 한 쌍의 방진 스프링에 의해 상기 반송방향의 전후 위치에서 지지된 기준 질량체와, 상기 기준 질량체의 위쪽에 배치된 상측 질량체와, 상기 기준 질량체의 아래쪽에 배치된 하측 질량체와, 상기 기준 질량체와 상기 상측 질량체를 상기 반송방향의 전후 위치에서 각각 탄성 접속하는, 상기 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 한 쌍의 상측 진동 스프링과, 상기 기준 질량체와 상기 하측 질량체를 상기 반송방향의 전후 위치에서 각각 탄성 접속하는, 상기 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 한 쌍의 하측 진동 스프링과, 상기 기준 질량체와 상기 상측 질량체와의 사이 및 상기 기준 질량체와 상기 하측 질량체와의 사이의 쌍방에, 상기 반송방향으로 동 위상의 진동을 일으키게 하기 위한 가진력을 부여하는 동상(同相) 가진수단을 구비하고, 상기 기준 질량체, 상기 상측 질량체 혹은 상기 하측 질량체의 적어도 어느 하나에 반송물을 반송하는 반송로가 마련되고, 상기 동상 가진수단에 의해, 상기 상측 질량체와 상기 하측 질량체가 상기 반송방향으로 보아 동 위상으로 진동하는 동시에 상기 기준 질량체와 상기 상측 질량체 및 상기 하측 질량체가 역위상으로 진동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 반송방향의 전후 위치에서 각각 방진 스프링에 의해 지지된 기준 질량체의 상하 각각에, 상측 질량체와 하측 질량체가 반송방향의 전후 위치에 있어서 진동 스프링을 개재시켜 탄성 접속되는 동시에, 동상 가진수단이 가진력을 부여함으로써, 상측 질량체와 하측 질량체가 반송방향으로 보아 동 위상으로 진동하는 동시에 기준 질량체와 상측 질량체 및 하측 질량체가 반송방향으로 보아 역위상으로 진동한다. 따라서, 기준 질량체의 중심위치와 상측 질량체 및 하측 질량체의 합계의 중심위치의 상하방향의 어긋남을 저감할 수 있기 때문에, 기준 질량체와 상측 질량체 및 하측 질량체의 반송방향의 진동의 반력의 상쇄작용을 높일 수 있다. 또한, 진동시에 있어서는, 기준 질량체에 대해 상측 질량체가 부여하는 회전 모멘트와 하측 질량체가 부여하는 회전 모멘트가 서로 역방향이 되기 때문에, 기준 질량체가 받는 진동에 의한 회전 방향의 반력이 서로 상쇄 내지는 감쇄되기 때문에, 피칭동작(회전운동)을 억제할 수 있다. 따라서, 방진 스프링을 개재시켜 설치면에 전달되는 반송방향 및 상하방향의 반력이 저감되어, 방진 스프링을 개재시킨 설치면으로의 진동에너지의 누출을 억제할 수 있다. 게다가 피칭동작이 억제됨으로써, 고주파화 하여도 진동이 흐트러지기 어렵고, 반송물의 자세도 안정되기 때문에, 고속 반송이 가능하게 되는 동시에, 반송로를 따른 반송속도나 반송자세 등의 반송 상태의 균일성도 향상시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 동상 가진수단은, 상기 기준 질량체와 상기 상측 질량체와의 사이에 직접 상기 가진력을 부여하는 상측 가진부와, 상기 기준 질량체와 상기 하측 질량체와의 사이에 직접 상기 가진력을 부여하는 하측 가진부를 가지는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 상측 가진부와 하측 가진부가 직접 또한 따로따로 가진력을 부여하도록 구성됨으로써, 장치의 전체 구조를 간이화할 수 있는 동시에, 상황을 따른 동상 가진수단의 조정을 용이하게 행하는 것이 가능하게 된다. 이 경우에, 상기 상측 가진부는, 상기 상측 진동 스프링의 길이방향의 일부에 장착되어, 상기 반송방향을 향한 판면이 휨 변형하는 판형상의 상측 압전 구동부에 의해 구성되고, 상기 하측 가진부는, 상기 하측 진동 스프링의 길이방향의 일부에 장착되어, 상기 반송방향을 향한 판면이 휨 변형하는 판형상의 하측 압전 구동부에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 기준 질량체와 상측 질량체 및 하측 질량체의 사이를 탄성 접속하는 상측 진동 스프링 및 하측 진동 스프링의 길이방향의 일부에 상측 압전 구동부 및 하측 압전 구동부가 장착됨으로써, 기준 질량체와 상측 질량체 및 하측 질량체와의 사이에 상측 진동 스프링 및 하측 진동 스프링만을 개재시켜 가진력을 부여할 수 있기 때문에, 회전 방향의 반력이나 반송방향이나 상하방향의 반력을 더욱 용이하게 상쇄 내지는 감쇄 할 수 있다. 여기서, 상기 상측 압전 구동부 및 하측 압전 구동부는, 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 탄성 기판의 표리 적어도 어느 한쪽의 면에 압전체를 적층한 구조로 할 수 있다. 또한, 상측 진동 스프링은, 상측 압전 구동부와, 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 상측 증폭 스프링을 길이방향으로 직렬로 접속한 구조로 하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상측 압전 구동부는, 상측 증폭 스프링에 대해 기준 질량체의 측에 접속되고 있어도 되고, 상측 질량체의 측에 접속되어 있어도 된다. 마찬가지로 하측 진동 스프링은, 하측 압전 구동부와, 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 하측 증폭 스프링을 길이방향으로 직렬로 접속한 구조로 하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 하측 압전 구동부는, 하측 증폭 스프링에 대해 기준 질량체의 측에 접속되어 있어도 되고, 하측 질량체의 측에 접속되어 있어도 된다.
본 발명에 있어서, 상기 상측 압전 구동부와 상기 하측 압전 구동부는, 상기 기준 질량체에 대해 상기 반송방향의 전후 위치에서 각각 결합되고, 상기 기준 질량체의 위쪽으로 신장되는 부분이 상기 상측 압전 구동부를 형성하는 동시에 상기 기준 질량체의 아래쪽으로 신장되는 부분이 상기 하측 압전 구동부를 형성하고, 전체적으로 상기 반송방향을 향한 판면이 일체로 휨 변형하는 판형상의 압전 구동체에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 반송방향의 전후 위치에서 각각 일체로 구성되는 압전 구동체의 중간 부분이 기준 질량체에 결합되어, 기준 질량체의 위쪽으로 신장되는 상측 압전 구동부가 상측 질량체를 가진하고, 기준 질량체의 아래쪽으로 신장되는 하측 압전 구동부가 하측 질량체를 가진 함으로써, 상측 질량체와 하측 질량체를 용이하게 또한 확실하게 동 위상으로 진동시킬 수 있다. 또한, 일체의 압전 구동체로 상측 질량체와 하측 질량체를 가진할 수 있기 때문에, 장치 전체의 높이를 저감할 수 있어 장치를 컴팩트하게 구성할 수 있다. 그리고 상기 일체의 압전 구동체는, 위에서 설명한 동상 가진수단의 일 형태이다.
본 발명에 있어서, 상기 상측 진동 스프링은, 상기 반송방향의 전후 위치에서 상기 기준 질량체에 결합되어 상기 기준 질량체의 위쪽으로 신장되는 상측 압전 구동부와, 상기 상측 압전 구동부의 상단에 접속된, 상기 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 상측 증폭 스프링에 의해 구성되고, 상기 하측 진동 스프링은, 상기 기준 질량체에 대해 상기 반송방향의 전후 위치에서 결합되어 상기 기준 질량체의 위쪽으로 신장되는 하측 압전 구동부와, 상기 한 쌍의 하측 압전 구동부의 하단에 접속된, 상기 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 하측 증폭 스프링에 의해 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 반송방향의 전후 위치에서 각각 상측 압전 구동부와 하측 압전 구동부가 마련되는 경우에는, 전후 위치의 각 압전 구동부는 서로 상기 반송방향으로 보아 동 위상으로 구동된다.
본 발명에 있어서, 상기 기준 질량체는 상기 한 쌍의 방진 스프링에 의해 아래쪽으로부터 지지되는 것이 바람직하다. 방진 스프링에 의한 기준 질량체의 지지는 임의의 방향으로부터 행할 수 있으나, 이 구성에 의하면, 기준 질량체를 매달거나 측방으로부터 지지하거나 하는 경우에 비해 장치 전체의 설치 면적을 저감시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 방진 스프링, 상기 상측 진동 스프링 및 상기 하측 진동 스프링은, 모두 상기 반송방향의 한쪽 측을 향하여 경사진 자세로 설치되는 것이 바람직하다. 반송로 상에서 반송물에 반송력을 미치기 위해서는 반송로의 표면을 한쪽 측을 향해서는 비스듬히 위쪽으로 향하는 방향으로 진동시키면 된다. 이와 같은 비스듬히 위쪽의 진동방향을 실현하는 방법으로서는, 스프링 구조를 그 길이방향(상하방향)의 도중에서 스페이서 등을 개재시켜 단차형상으로 접속한 것으로 하는 등의 방법이 있는데, 스프링을 경사진 자세로 설치함으로써 부품 개수의 증가를 회피하여 용이하게 반송력을 일으키게 할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 반송로는 상기 상측 질량체에 마련되는 것이 바람직하다. 3개의 질량체 중 가장 위쪽에 배치되는 상측 질량체에 반송로를 마련함으로써, 가동시의 장치나 반송물의 취급이 용이하게 된다.
본 발명에 있어서, 상기 기준 질량체의 질량은, 상기 상측 질량체와 상기 하측 질량체의 질량의 합과 실질적으로 동등하거나 혹은, 상기 질량의 합보다 큰 것이 바람직하다. 기준 질량체와 상측 질량체 및 하측 질량체는 서로 반송방향(진동방향)의 반력을 서로 상쇄하는 관계에 있기 때문에, 기준 질량체의 질량이 상측 질량체와 하측 질량체의 질량의 합과 실질적으로 동등함으로써 반력의 상쇄효과를 높일 수 있으나, 기준 질량체는 방진 스프링에 의해 설치면에 대해 지지되는 동시에 구속되어 있기 때문에, 상기 질량의 합보다도 기준 질량체의 질량을 크게 함으로써, 기준 질량체의 진폭을 억제할 수 있어, 설치면으로 흐르는 진동에너지를 억제할 수 있는 동시에, 상측 질량체 및 하측 질량체에 있어서도 보다 안정된 진동 형태를 실현할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 상측 질량체의 질량과 상기 하측 질량체의 질량은 실질적으로 동등하고, 상기 기준 질량체와 상기 상측 질량체의 사이의 중심 간격 및 스프링 정수와, 상기 기준 질량체와 상기 하측 질량체의 사이의 중심 간격 및 스프링 정수가 실질적으로 동등한 것이 바람직하다. 이에 따르면, 기준 질량체에 대해 상측 질량체와 하측 질량체의 관성 질량 및 탄성 접속 형태가 대칭적으로 구성되기 때문에, 회전 모멘트를 상쇄하고, 피칭동작을 더욱 저감시킬 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 반송로는 직선형상이고, 상기 반송방향은 직선을 따른 방향인 것이 바람직하다. 본 발명은, 소정의 축선의 주위에서 주회하는 방향(축선 주위의 접선방향)을 반송방향으로 하는 회전 진동기와, 이 회전 진동기 상에 설치되는 나선형상의 반송로를 가지는 진동식 반송장치에 있어서, 회전 방향의 진동에 의해 반송물을 나선형상의 반송로를 따라 반송하는 경우에도 적용 가능하지만, 직선형상의 반송로를 따라 직선형상으로 반송물을 반송하는 경우에는, 후술하는 실시 예에도 나타내는 바와 같이, 장치 구조를 간이하게 구성할 수 있는 동시에, 반송속도의 향상이나 반송 상태의 안정화를 용이하게 도모할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 압전 구동체는 상기 기준 질량체에 대한 결합 위치로부터 상하 양측으로 신장되는 일체의 압전체를 가지는 것이 바람직하다. 상기 압전 구동체에서는, 예를 들어, 탄성 기판을 일체의 것으로 하면서, 기준 질량체의 위쪽의 상측 압전 구동부와 아래쪽의 하측 압전 구동부에 있어서 따로따로의 압전체를 마련하는 것도 가능하나, 상기한 바와 같이 상하 양측으로 신장되는 일체의 압전체를 마련함으로써, 구조의 간이화, 제조 코스트의 저감, 상하의 진동 형태의 균일화 등을 용이하게 도모할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 상측 압전 구동부와 상기 하측 압전 구동부는 상기 기준 질량체에 대한 결합 위치로부터 실질적으로 상하로 대칭적인 구조를 가지는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 대칭적인 구조를 가지는 상측 압전 구동부와 하측 압전 구동부에 의해, 상하 양측에 대칭적인 동작 형태를 얻을 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 압전 구동체는, 상기 기준 질량체에 대한 결합 위치가 폭 방향 양측에 마련되고, 상기 결합 위치 사이에 압전체가 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따르면, 압전 구동체와 기준 질량체가 폭 방향 양측에서 결합되는 동시에, 그 결합 위치의 사이에 압전체가 배치됨으로써, 기준 질량체에 대해 폭 방향 양측에 균등한 결합 강성을 확보할 수 있어 안정된 가진 상태를 용이하게 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 설치면에 부여하는 반력의 저감과 동시에 진동의 고주파수화 혹은 반송속도의 고속화를 간이한 구조로 용이하게 실현할 수 있는 진동식 반송장치를 제공할 수 있다고 하는 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 진동식 반송장치의 실시형태의 전체 구성을 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는 동 실시형태의 측면도이다.
도 3은 동 실시형태의 압전 구동체의 사시도(a), 압전 구동체와 상하의 증폭 스프링과의 접속 상태를 나타내는 측면도(b) 및 이 접속 상태에 있을 때의 압전 구동체의 정면도(c)이다.
도 4는 도 3에 나타내는 압전 구동체와는 다른 압전 구동체의 예를 나타내는 사시도(a), 접속 상태의 측면도(b) 및 압전 구동체의 정면도(c)이다.
도 5는 다른 압전 구동체의 예를 나타내는 정면도(a) 및 (b)이다.
도 6은 실시형태와는 다른 형태의 압전 구동체와 기준 질량체와의 접속구조의 예를 나타내는 정면도(a) 및 (b)이다.
도 7은 본 발명의 원리 구성을 나타내는 설명도이다.
도 8은 상기 실시형태의 원리 구성을 나타내는 설명도이다.
도 9는 상기 실시형태의 모덜 해석(Modal analysis)을 행한 결과로서의 애니메이션 동작의 어느 타이밍에 있어서의 진동 형태를 나타내는 측면도이다.
도 10은 동 애니메이션 동작의 다른 타이밍에 있어서의 진동 형태를 나타내는 측면도이다.
도 11은 동 애니메이션 동작의 상기 어느 타이밍에 있어서의 진동 형태를 나타내는 사시도이다.
도 12는 동 애니메이션 동작의 상기 다른 타이밍에 있어서의 진동 형태를 나타내는 사시도이다.
다음으로, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 최초로, 실시형태의 전체 구성에 대해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
본 실시형태의 진동식 반송장치(10)는, 기준 질량체(11)와, 이 기준 질량체(11)의 위쪽에 배치되는 상측 질량체(12A)와, 기준 질량체(11)의 아래쪽에 배치되는 하측 질량체(12B)를 가진다. 기준 질량체(11)는, 반송방향 D의 전후 위치에 있어서 각각 반송방향 D를 향한(정확하게는 진동방향 B에 거의 정면으로 맞대한, 이하 같음) 판면을 구비한 판형상의 방진 스프링(13a)과 (13b)에 의해 아래쪽으로부터 지지되어 있다. 이들의 방진 스프링(13a, 13b)의 하단은, 설치면 혹은 설치면 상에 배치된 기대(2)에 고정된다. 여기서, 반송방향 D의 전후 위치라 함은, 반송방향 D를 따라 서로 이간된 2개의 위치, 즉, 전방의 위치가 반송의 방향 F측의 위치, 후방의 위치가 반송의 방향 F와는 반대 측의 위치이다. 그리고 본 명세서에 있어서, 반송방향 D라 함은, 진동식 반송장치(10)에 있어서의 반송로(12c)에 있어서 전자 부품 등의 반송물이 반송되어 가는 방향이며, 반송의 방향 F라 함은, 반송방향 D 중의 상기 반송물이 진행하는 방향이다.
또한, 기준 질량체(11)와 상측 질량체(12A)는, 반송방향 D의 전후 위치에 있어서 각각 반송방향 D를 향한 판면을 구비한 판형상의 상측 진동 스프링(14a)과 (14b)에 의해 탄성 접속되어 있다. 즉, 상측 질량체(12A)는, 반송방향 D의 전후 위치에 있어서 각각 상측 진동 스프링(14a, 14b)에 의해 아래쪽으로부터 지지되어 있다. 게다가 기준 질량체(11)와 하측 질량체(12B)는, 반송방향 D의 전후 위치에 있어서 각각 반송방향 D를 향한 판면을 구비한 판형상의 하측 진동 스프링(15a)과 (15b)에 탄성 접속되어 있다. 즉, 하측 질량체(12B)는, 반송방향 D의 전후 위치에 있어서 각각 하측 진동 스프링(15a, 15b)에 의해 위쪽으로부터 매달려 있다.
상기 방진 스프링(13a, 13b), 상측 진동 스프링(14a, 14b) 및 하측 진동 스프링(15a, 15b)은, 모두 전체적으로 판형상으로 구성되고, 그 판면이 정면으로 맞대하는 방향의 스프링 정수는 낮고, 길이방향(상하 양측으로 접속되는 물체 사이를 잇는 방향)의 스프링 정수는 높다. 따라서, 도시 예에서는 길이방향을 따라 근소하게 경사진 상하방향으로 본 지지 강성이 높은 것에 대하여, 반송방향 D를 따라 근소하게 경사진 진동방향 B로 본 강성은 낮다. 이에 따라, 기준 질량체(11), 상측 질량체(12A) 및 하측 질량체(12B)의 상호 간의 지지 구조가 안정되고, 서로의 위치 관계가 유지되기 쉬워지는 동시에, 반송물에 대해 반송의 방향 F의 반송력을 부여하기 위한 진동을 용이하게 발생시키면서, 상기 반송력에 기여하지 않는, 혹은, 상기 반송을 방해하는 형태의 불필요한 진동의 발생을 억제한다. 여기서, 방진 스프링(13a, 13b)은 다른 스프링보다도 폭을 크게 함으로써 폭 방향의 지지 강성을 높이는 동시에, 다른 스프링보다도 길이를 크게 함으로써 진동방향 B의 탄성 변형을 용이하게 하고 있다. 그리고 상기 각 스프링의 탄성 특성은 재질이나 판 두께에 의해서도 조정할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 상측 진동 스프링(14a, 14b)은, 기준 질량체(11)의 전방부(11a)와 후방부(11b)에 각각 결합(접속 고정)된 압전 구동체(16a, 16b) 중의 기준 질량체(11)의 위쪽으로 신장되는 부분인 상측 압전 구동부(16au, 16bu)와, 이 상측 압전 구동부(16au, 16bu)의 상단에 접속된, 반송방향 D를 향한 판면을 구비한 판형상의 상측 증폭 스프링(17a, 17b)과의 직렬 접속구조에 의해 각각 구성되어 있다. 마찬가지로 하측 진동 스프링(15a, 15b)은, 기준 질량체(11)의 전방부(11a)와 후방부(11b)에 각각 결합(접속 고정)된 압전 구동체(16a, 16b) 중의 기준 질량체(11)의 아래쪽으로 신장되는 부분인 하측 압전 구동부(16ad, 16bd)와, 이 하측 압전 구동부(16ad, 16bd)의 하단에 접속된, 반송방향 D를 향한 판면을 구비한 판형상의 하측 증폭 스프링(18a, 18b)과의 직렬 접속구조에 의해 각각 구성되어 있다.
기준 질량체(11)는, 반송방향 D의 전후에 있는 전방부(11a)와 후방부(11b)가 박육화되고, 그들의 사이에 있는 반송방향 D의 중간부가 상하 양측으로 튀어 나와 후육화된 구조를 가지고 있다. 전방부(11a)의 단면에는 압전 구동체(16a, 16b)의 길이방향의 중간부가 고정되고, 이 중간부는, 기준 질량체(11)의 일부를 구성하는 스페이서(19a, 19b)를 개재시켜 반송방향 D의 더욱 전방 및 후방의 위치에 있어서 방진 스프링(13a, 13b)의 상단부에 접속 고정되어 있다. 그리고 방진 스프링(13a, 13b)이 하측 진동 스프링(15a, 15b)보다도 반송방향 D의 전후 외측에 배치됨으로써, 진동계 전체의 안정성이 향상된다.
도 3에는 본 실시형태의 압전 구동체(16a, 16b)의 구조를 나타낸다. 압전 구동체(16a, 16b)는, 심(simm)판으로 호칭되는 금속제의 탄성 기판(16s)과, 이 탄성 기판(16s)의 표리면에 첩착(적층)된 압전체(압전층)(16p)를 가진다. 탄성 기판(16s)은, 그 길이방향의 양단(상하 양단)에 각각 상측 증폭 스프링(17a, 17b)과 하측 증폭 스프링(18a, 18b)에 대한 상부 접속구조(도시 예에서는 연결용의 구멍)(16u) 및 하부 접속구조(16d)를 구비하고 있다. 또한, 탄성 기판(16s)은, 그 길이방향의 중간부의 폭 방향의 양측에 기준 질량체(11)에 대한 측부 접속구조(도시 예에서는 폭 방향으로 돌출하는 구멍이 붙은 돌출부)(16t, 16t)를 가진다. 이 때, 압전체(16p)는, 탄성 기판(16s) 상에 있어서, 좌우의 측부 접속구조(16t)의 사이의 폭 방향의 중간 위치에 배치된다. 이와 같이 하면, 기준 질량체(11)에 대한 결합 위치가 압전체(16p)를 회피한 폭 방향 양측에 마련되기 때문에. 압전 구동체(16a, 16b)의 휨 변형 동작에 영향을 미치기 어려워지는 동시에, 좌우 양측에서 확실하게 기준 질량체(11)에 결합시킴으로써, 압전 구동체(16a, 16b)를 기준 질량체(11)에 강고하게 고정할 수 있어, 이 기준 질량체(11)에 대해 상하 양측에 가진력을 확실하게 부여하는 것이 가능하게 된다. 그리고 도시 예의 압전 구동체(16a, 16b)는, 탄성 기판(16s)의 양면에 압전체(16p)가 배치된 바이모르프 구조를 가지되, 탄성 기판(16s)의 한 면에만 압전체가 배치되어 이루어지는 유니모르프 구조여도 좋고, 그 외, 공지의 여러 가지의 압전 구동체를 사용할 수 있다. 또한, 압전 구동체(16a, 16b)는, 상기 중간부를 대칭축으로 하여 길이방향(상하)으로 대칭적인 구조를 가지고, 폭 방향(좌우)으로도 대칭적으로 구성된다.
상기 압전 구동체(16a, 16b)에서는, 압전체(16p)의 표리에 전압을 인가하면, 전압에 따라서 압전체(16p)가 변형하고, 이에 따라 탄성 기판(16s)은 길이방향으로 휘도록 만곡된다. 그리고 소정 주파수의 교번전압(交番電壓)을 인가함으로써, 압전 구동체(16a, 16b)는 번갈아 역방향으로 휨 변형하여 진동하고, 그 진동은 상측 증폭 스프링(17a, 17b) 및 하측 증폭 스프링(18a, 18b)을 개재시켜 기준 질량체(11)와 상측 질량체(12A) 및 하측 질량체(12B)와의 사이에 반송방향 D를 거의 따른 진동방향 B의 진동을 일으키게 한다. 여기서, 반송방향 D의 전후 위치의 압전 구동체(16a, 16b)는 모두 동 위상으로 휨 변형하고, 상측 압전 구동부(16au, 16bu)와 하측 압전 구동부(16ad, 16bd)도 동 위상으로 변형하므로, 기준 질량체(11)에 대해 상측 질량체(12A)와 하측 질량체(12B)도 동 위상으로 진동방향 B로 진동한다. 이때, 기준 질량체(11)는, 상측 질량체(12A) 및 하측 질량체(12B)의 진동방향 B의 진동에 의한 반력을 상쇄하도록, 이들과는 역위상으로 진동방향 B로 진동한다.
그리고 기준 질량체(11)(실제로는 진동계 전체)를 탄성 지지하는 방진 스프링(13a, 13b)과, 상기의 기준 질량체(11), 상측 질량체(12A) 및 하측 질량체(12B)의 사이를 접속하는 상측 진동 스프링(14a, 14b) 및 하측 진동 스프링(15a, 15b)의 각 판면은, 반송방향 D에 대해 반송의 방향 F를 향해서는 비스듬히 위쪽, 반대 측의 방향을 향해서는 경사진 아래쪽으로 향한 자세로 설치되어 있다. 이 방향은, 이들의 진동계 전체의 진동방향 B와 대략 일치하고 있다. 진동방향 B는, 통상은 1~10도, 바람직하게는 2~8도, 더욱 바람직하게는 3~6도의 범위 내의 수평 방향에 대한 경사각을 가지고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 진동방향 B는, 상측 반송체(12A)에 마련된 반송로(12c) 상의 반송물을 반송의 방향 F를 향해 반송하기 위한 반송력을 일으키게 한다.
도시 예에서는 기준 질량체(11)의 전단부에 있어서는, 상기 진동방향 B와 대략 일치하는 축선 Sax를 따라 전방부(11a), 압전 구동체(16a), 스페이서(19a) 및 방진 스프링(13a)이 볼트와 고정판(좌금, 워셔) 등을 개재시켜 접속 고정된다. 또한, 기준 질량체(11)의 후단부에 있어서는, 상기 진동방향 B와 대략 일치하는 축선 Sbx를 따라 후방부(11b), 압전 구동체(16b), 스페이서(19b) 및 방진 스프링(13b)이 볼트와 고정판(좌금, 워셔) 등을 개재시켜 접속 고정된다. 여기서, 축선 Sax와 Sbx는, 서로 평행하되, 기준 질량체(11)가 대략 반송방향 D(수평 방향)로 직선형상으로 연재하는 판형상 혹은 블록형상으로 구성되어 있기 때문에, 서로 일치하는 선은 아니다. 또한, 상측 질량체(12A) 및 하측 질량체(12B)도 또한, 반송방향 D(수평 방향)를 따라 직선형상으로 연재하는 판형상 혹은 블록형상으로 구성된다. 그리고 도면에 나타내는 바와 같이, 상측 진동 스프링(14a)과 하측 진동 스프링(15a), 및 상측 진동 스프링(14b)과 하측 진동 스프링(15b)은, 각각, 대략 직선형상으로 배열되어 있는 것이 피칭동작을 더욱 경감하는 데 바람직하다.
도 4는, 상기 실시형태에 그대로 사용할 수 있는, 상기 압전 구동체(16a, 16b)와는 다른 압전 구동체(16a´, 16b´)의 구조를 나타내는 것이다. 이 압전 구동체(16a´, 16b´)는, 기본적으로는 상기와 같은 탄성 기판(16s´), 상부 접속구조(16u´), 하부 접속구조(16d´), 측부 접속구조(16t´)를 구비하고 있되, 탄성 기판(16s´) 상에 적층된 압전체가, 그 길이방향의 중간부(기준 질량체(11)에 대한 결합 위치)의 상하로 분단됨으로써, 길이방향으로 2분할되어 있는 점에서 상기의 것과 다르다. 즉, 탄성 기판(16s´)상에는, 상기 결합 위치의 위쪽에 배치된 상측 압전체(16pu´)와, 상기 결합 위치의 아래쪽에 배치된 하측 압전체(16pd´)가 형성되어 있다. 이와 같이 구성하여도, 압전 구동체(16a´, 16b´)의 구동력을 상하 각각에서 확실하게 생기게 할 수 있다. 한편, 이 경우에는, 길이방향의 중간부(결합 위치)의 폭 방향 전체를 기준 질량체(11)에 고정하는 것도 가능하게 되고, 보다 강고한 결합 상태를 실현하여, 진동계의 상하 대칭성이나 밸런스를 높일 수 있다.
도 5는, 또 다른 압전 구동체(16a˝, 16b˝)를 나타내는 정면도(a) 및 (b)이다. 이들은 기본적으로 탄성 기판(16s˝), 압전체(16p˝) 또는 상측 압전체(16pu˝)와 하측 압전체(16pd˝), 상부 접속구조(16u˝) 및 하부 접속구조(16d˝)를 가지는 점에서는 도 3 및 도 4에 나타내는 것과 같다. 도 5(a)에 나타내는 것은, 상기 압전 구동체(16a, 16b)의 변형례이고, 탄성 기판(16s˝)의 평면 형상을 바꾸어, 폭 방향 양측으로 돌출한 측부 접속구조(16t)를 마련하는 대신에 전체적으로 폭을 크게 한 직사각형의 평면 형상을 가지는 것으로 하고, 이 폭 방향의 양단부에 구멍 등의 측부 접속구조(16t˝)를 형성한 것이다. 도 5(b)는 마찬가지로 압전 구동체(16a´, 16b´)의 변형례이고, 도 5(a)와 마찬가지로 탄성 기판(16s˝)의 평면 형상을 바꾸어, 측부 접속구조(16t´)를 마련하는 대신에 광폭으로 하고, 폭 방향의 양단부에 측부 접속구조(16t˝)를 형성한 것이다.
도 6은, 상측 진동 스프링(14a, 14b) 및 하측 진동 스프링(15a, 15b)에 포함되는 상측 압전 구동부(16au, 16bu)와 하측 압전 구동부(16ad, 16bd)가 다른 형태를 나타내는 정면도(a) 및 (b)이다. 도 6(a)에 나타내는 예에서는, 상기와 같은 상하 일체의(즉, 일체적으로 휨 변형하여 진동을 일으키게 함) 압전 구동체(16a, 16b)를 마련하는 대신에, 상하 따로따로의 압전 구동체, 즉, 서로 별개체의(따로따로 휨 변형하여 진동함) 상측 압전 구동체(16A)와 하측 압전 구동체(16B)를 모두 기준 질량체(11)에 고정한 구조를 나타낸다. 즉, 상측 압전 구동체(16A)의 하단을 기준 질량체(11)(의 전방부(11a) 및 후방부(11b)의 상부)에 접속 고정하는 동시에, 하측 압전 구동체(16B)의 상단을 기준 질량체(11)(의 전방부(11a) 및 후방부(11b)의 하부)에 접속 고정한다. 이와 같이 하여도, 상측 압전 구동체(16A)와 하측 압전 구동체(16B)를 동 위상이 되도록 구동하면, 상기와 같은 진동 형태를 실현할 수 있다. 단, 이 경우에는, 반송방향 D의 전후 위치의 각각에 있어서 상측 압전 구동체(16A)와 하측 압전 구동체(16B)는 직접 상하에 인접하고, 바람직하게는 서로 판면이 연속되는 면상에 배치되도록 직선형상으로 배열된다.
도 6(b)는, 상측 압전 구동체(16A)를 기준 질량체(11)의 상부에 접속 고정하는 동시에 하측 압전 구동체(16B)를 기준 질량체(11)의 하부에 접속 고정하는 점에서는 도 6(a)의 구조와 같으나, 상측 압전 구동체(16A)와 하측 압전 구동체(16B)의 사이에 기준 질량체(11)의 일부가 배치되어 양자가 직접 인접하고 있지 않은 점에서 다르다. 이 경우에서도, 상측 압전 구동체(16A)와 하측 압전 구동체(16B)를 동 위상이 되도록 구동하면, 상기와 같은 진동 형태를 실현할 수 있다. 또한, 이 경우에서도, 상측 압전 구동체(16A)와 하측 압전 구동체(16B)가 서로 판면이 연속되는 면상에 배치되도록 직선형상으로 배열되는 것이 바람직한 점은 마찬가지이다. 그리고 상측 압전 구동체(16A) 및 하측 압전 구동체(16B)는, 상기 압전 구동체(16a, 16b)와 같은 구성으로 할 수 있다.
마지막으로, 도 7 내지 도 12를 참조하여, 본 실시형태의 진동식 반송장치(10)의 작용 효과를 설명한다. 도 7은, 본 발명의 진동계의 원리 구성을 나타내는 설명도이다. 설명도 중의 각 부분에는, 상기 실시형태의 대응하는 부분의 부호를 붙이고 있다. 본 발명의 진동계에서는, 기준 질량체(11)의 상하 양측에 상측 질량체(12A)와 하측 질량체(12B)가 상측 진동 스프링(14a, 14b)과 하측 진동 스프링(15a, 15b)을 개재시켜 탄성 접속되어 있다. 그리고 상측 질량체(12A)와 하측 질량체(12B)는, 동상 가진수단인 압전 구동체(16a, 16b)에 의해 각각 기준 질량체(11)와의 사이에 부여되는 가진력, 즉, 상측 진동 스프링(14a, 14b)으로부터 받는 가진력 F2A와 하측 진동 스프링(15a, 15b)으로부터 받는 가진력 F2B에 의해, 기준 질량체(11)에 대해 반송방향 D로 보아 동 위상으로 진동한다. 여기서, F1A는 기준 질량체(11)가 상측 진동 스프링(14a, 14b)으로부터 받는 가진력, F1B는 기준 질량체(11)가 하측 진동 스프링(15a, 15b)으로부터 받는 가진력이다. 이 때문에, 반송방향 D로 보면, 기준 질량체(11)의 위상 φ1은, 상측 질량체(12A) 및 하측 질량체(12B)의 위상 φ2A, φ2B와는 역위상이 된다. 따라서, 설치면(2)을 기준으로 하여 생각하면, 기준 질량체(11)의 진동에 의한 반송방향 D의 반력과, 상측 질량체(12A)와 하측 질량체(12B)의 진동에 의한 합성된 반력과는 서로 상쇄하는 관계(상쇄 혹은 감쇄하는 관계)가 된다. 그 결과, 방진 스프링(13a, 13b)을 개재시켜 설치면(2) 측으로 전달되는 반송방향 D의 진동이 저감된다.
한편, 기준 질량체(11)를 기준으로 하여 생각하면, 상측 질량체(12A)로부터 받는 가진력 F1A와 하측 질량체(12B)로부터 받는 가진력 F1B는 모두 진동방향 B를 따른 방향의 같은 방향이지만, 서로 동 위상으로 진동하는 상측 질량체(12A)의 회전 모멘트와 하측 질량체(12B)의 회전 모멘트는 역방향으로 되어 서로 상쇄하는 관계(상쇄 혹은 감쇄하는 관계)가 된다. 따라서, 기준 질량체(11)가 받는 회전 방향의 반력은 저감되어 피칭동작이 생기기 어려워지는 동시에, 방진 스프링(13a, 13b)을 개재시켜 설치면(2) 측으로 전달되는 상하방향의 진동도 저감된다. 또한, 이것에 의해, 반송로(12c)의 길이방향을 따른 반송물의 반송속도나 반송자세 등의 반송 상태도 균일화된다.
본 발명에서는, 도 7에 나타내는 진동계에 있어서, 기준 질량체(11)에 대해 상측 질량체(12A)와 하측 질량체(12B)가 동 위상으로 진동하도록 가진력을 부여하는 동상 가진수단인 압전 구동체(16a, 16b)를 마련함으로써, 상측 질량체(12A)와 하측 질량체(12B)가 실질적으로 하나의 질량체로서 동작하기 때문에, 환언하면, 동상 가진수단에 의해 하나의 질량체로서 동작하도록 구속되기 때문에, 방진 스프링(13a, 13b)을 개재시켜 설치면(2)에 대해 탄성 접속된 한쪽의 질량체인 기준 질량체(11)와, 이 기준 질량체(11)에 대해 4개의 진동 스프링(14a, 14b, 15a, 15b)을 개재시켜 탄성 접속된 다른 쪽의 질량체(상측 질량체(12A)와 하측 질량체(12B))를 갖는, 실질적으로 2 자유도 혹은 2 질점의 강제(감쇠) 진동계가 구성된다. 이 진동계에서는, 고저 2개의 공진 진동수 ω1과 ω2를 가지는 동시에, 이 2개의 공진 진동수 ω1와 ω2의 사이의 진동수 대역에서 2개의 질량체가 서로 역위상으로 진동한다.
이들의 2개의 질량체(11)와 (12A)＋(12B)를 가지는 진동계의 역위상 모드에서는, 2개의 질량체 사이의 반송방향 D의 반력이 서로 상쇄하는 관계에 있는데, 본 발명에서는, 위에서 설명한 바와 같이, 한쪽의 질량체인 기준 질량체(11)에 대해 다른 쪽의 질량체가 상측 질량체(12A)와 하측 질량체(12B)로 2분할 되어 서로 반대 측에 탄성 접속되어 있기 때문에, 기준 질량체(11)가 받는 회전 모멘트도 서로 상쇄하는 관계에 있다. 여기서, 기준 질량체(11)의 질량 M1의 중심위치를 기준으로 하면, 상측 질량체(12A)의 회전 모멘트는, 그 질량과 중심간 거리의 곱, 즉 M2A×R2A로 되고, 하측 질량체(12B)의 회전 모멘트는, 마찬가지로 M2B×R2B로 된다. 단, 양 회전 모멘트는 역방향이다. 이와 같은 진동계의 구성은, 종래 장치와는 기본적으로 다른 진동 형태를 형성하고, 설치면에 의한 고정력에 의존하지 않는 반송 형태를 실현한다. 종래 장치에서는, 반송로 상의 반송물의 반송 상태를 확보하기 위해서는, 설치면으로의 강고한 고정이나 기대의 중량화가 필요하였던 것에 대해, 본 발명에서는, 극단적으로 말하면, 방진 스프링(13a, 13b)의 하단을 부드러운 이불과 같은 설치면 상에 고정하지 않고 재치하였을 뿐인 경우, 혹은, 경량화된 기대(2)를 고정하지 않고 설치한 경우라도, 진동 형태의 변화(악화)는 거의 없고, 반송로(12c) 상의 반송 형태도 거의 변함없다. 그리고 도면에서 확실한 바와 같이, 반송방향 D의 반력을 상쇄하는데 있어서는, 실질적으로 M1=M2A＋M2B로 하는 것이 바람직하고, 상기 2개의 회전 모멘트를 상쇄하는데 있어서는, 실질적으로 M2A×R2A=M2B×R2B로 하는 것이 바람직하고, 피칭동작을 저감하는데 있어서는, 실질적으로 M2A=M2B 또한 R2A=R2B로 하는 것이 바람직하다.
이상의 구성 및 작용 효과는, 기본적으로 본 발명의 개념을 나타내는 도 7에 나타내는 구성에 근거하는 것이나, 본 실시형태에서는, 상기 동상 가진수단이 상측 가진부와 하측 가진부를 각각 가지고, 직접 또한 따로따로 가진력 F2A(F1A)와 가진력 F2B(F1B)를 부여함으로써, 장치 구조를 간이화할 수 있는 동시에, 예를 들어, 반송물이나 반송로의 바리에이션 등에 대응하기 위한 가진측의 주파수나 진폭 등의 조정을 용이하게 행하는 것도 가능하게 된다. 특히, 본 실시형태에 있어서는, 상측 진동 스프링(14a, 14b)에 장착된 상측 압전 구동부(16au, 16bu)와, 하측 진동 스프링(15a, 15b)에 장착된 하측 압전 구동부(16ad, 16bd)를 마련하여 압전 구동 방식에 의해 가진하고 있기 때문에, 진동계와는 별도의 가진 기구를 마련할 필요가 없으므로, 장치 구조를 더욱 간이하게 구성할 수 있다.
도 8은 상기 실시형태의 진동 모델을 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 상측 진동 스프링(14a, 14b)과 하측 진동 스프링(15a, 15b)이 직접 접속되는 동시에, 그 접속점이 기준 질량체(11)에 접속 고정되어 있다. 따라서, 위에서 설명한 가진력 F1A과 F1B가 기준 질량체(11)에 작용하는 점은 서로 일치하기 때문에, 도 7에 나타내는 진동 모델에 있어서의 가진력 F1A와 F1B가 작용하는 위치의 어긋남에 기인하는 불필요한 진동이나 모멘트의 발생은 저감된다. 또한, 상측 진동 스프링(14a, 14b)과 하측 진동 스프링(15a, 15b)이 직접 접속되어 있으므로, 상하의 진동 구조 부분의 사이의 진동에너지의 교환이 용이하게 되기 때문에, 보다 안정된 진동계를 구성할 수 있다고 생각할 수 있다. 게다가 본 실시형태에서는, 상기의 구성에 의해, 도면으로부터 확실한 바와 같이, 진동식 반송장치(10)의 높이를 저감할 수 있다고 하는 효과를 가진다.
게다가 본 실시형태에서는, 상측 진동 스프링(14a, 14b)과 하측 진동 스프링(15a, 15b)이 직선형상으로 배열되는 동시에, 이 직선과 직교하는 서로 평행한 축선 Sax와 Sbx를 따라, 기준 질량체(11), 상측 진동 스프링(14a, 14b)과 하측 진동 스프링(15a, 15b)의 접속점, 방진 스프링(13a, 13b)의 지지점이 배열되기 때문에, 회전 방향의 불필요한 진동이나 피칭동작이 발생하기 어렵게 구성된다고 생각할 수 있다. 특히, 기준 질량체(11)의 질량 M1의 중심위치와, 상측 질량체(12A)의 질량 M2A의 중심위치와, 하측 질량체(12B)의 질량 M2B의 중심위치가, 상기 직선과 평행한 직선상, 즉 상기축선 Sax, Sbx와 직교하는 직선상에 배치되도록 구성함으로써, 진동계를 더욱 안정시킬 수 있다. 그리고 도 8에서는 진동방향의 경사각을 강조하여 기재하고 있으나, 실제로는 경사각은 위에서 설명한 바와 같이 한자리수 도수 정도이며, 진동의 진폭도 충분히 작고, 각 스프링의 길이방향의 강성은 충분히 높기 때문에, 경사각에 기인하는 상하동의 영향은 적다.
그리고 도 8의 진동 모델은 본 발명 및 본 실시형태에 관하여 어떠한 한정은 하는 것은 아니지만, M2A=M2B, R2A=R2B, 상측 진동 스프링(14a, 14b) 및 하측 진동 스프링(15a, 15b)의 길이 및 스프링 정수는 모두 동일하고, 방진 스프링(13a)과 (13b)의 길이 및 스프링 정수도 동일하게 하고 있다. 또한, 정지 상태에 있어서, 기준 질량체(11)(질량 M1)의 중심위치는, 상측 질량체(12A)(질량 M2A)의 중심위치와 하측 질량체(12B)(질량 M2B)의 중심위치를 잇는 직선상에 있는 것으로 도시하고 있다.
본 실시형태에서는, 기준 질량체(11)에 대하여 길이방향의 중간부가 결합된 일체의 압전 구동체(16a, 16b)를 사용함으로써, 상측 질량체(12A)와 하측 질량체(12B)의 쌍방에 대해 확실하게 또한 안정되게 가진력을 부여할 수 있다. 특히, 압전 구동체(16a, 16b)는, 일체의 휨 변형에 의해 양 질량체에 대해 확실하게 동 위상의 가진력을 부여할 수 있다. 또한, 상측 진동 스프링(14a, 14b) 및 하측 진동 스프링(15a, 15b)에 있어서 기준 질량체(11)의 측에 상측 압전 구동부(16au, 16bu) 및 하측 압전 구동부(16ad, 16bd)가 배치되기 때문에, 상측 증폭 스프링(17a, 17b) 또는 하측 증폭 스프링(18a, 18b)에 의해 상측 질량체(12A) 또는 하측 질량체(12B)에 반송로를 마련하는 경우에 필요하게 되는 충분한 진폭을 발생시킬 수 있다.
도 9 내지 도 12는, 상기 실시형태의 구조 모델에 근거하여 모덜 해석을 행한 결과를 나타내는 애니메이션 동작의 일부를 나타내는 것이다. 여기서, 상기 기준 질량체(11), 상측 질량체(12A), 하측 질량체(12B), 기대(2), 방진 스프링(13a, 13b), 압전 구동체(16a, 16b), 상측 증폭 스프링(17a, 17b), 하측 증폭 스프링(18a, 18b), 스페이서(19a, 19b), 그 외의 좌금이나 볼트 등의 각 재질 및 치수와, 각 재질의 영률(Young's modulus), 푸아송비(Poisson's ratio), 밀도 등의 데이터를 사용하여, 전체 구조의 진동 모드의 해석을 행하고, 그 해석 결과(모덜 파라미터, 즉, 고유 모드, 고유 진동수, 모드 감쇠비)에 근거하여, 애니메이션 동영상을 작성하였다. 도 9 및 도 11은 한쪽의 최대 변위에 가까운 시점에서의 진동 형태를 나타내고, 도 10 및 도 12는 다른 쪽의 최대 변위에 가까운 시점에서의 진동 형태를 나타내고 있다. 그리고 이 해석에 사용한 데이터에서는, 기준 질량체(11)의 질량 M1을 1로 하였을 때, 상측 질량체(12A)의 질량 M2A를 0.46, 하측 질량체(12B)의 질량 M2B를 0.38로 하고 있다.
본 발명에 있어서, 기준 질량체(11)의 질량 M1은 상측 질량체(12A)와 하측 질량체(12B)의 질량의 합 M2A＋M2B와 거의 동등(예를 들어, 양자의 질량의 차이가 양자의 중간치의 10% 이하)이거나, 혹은, 그 질량의 합 M2A＋M2B보다도 큰 것이 안정된 진동 형태를 얻는데 있어서 바람직하다. 또한, 상측 질량체(12A)의 질량 M2A와 하측 질량체(12B)의 질량 M2B는 거의 동등하다고 하는 것이 바람직하나, 상기의 수치를 보면 알 수 있는 바와 같이, 양자의 질량의 차이도 양자의 중간치의 30% 이하이면 큰 문제는 없고, 20% 이하이면 더욱 바람직하다.
상기의 애니메이션 화상이 나타내는 진동 형태에 의하면, 피칭동작이 거의 생기지 않고, 게다가, 각 질량체는 반송방향 D인 수평 방향으로 정연하게 왕복 진동하고 있기 때문에, 반송방향 D로 본 반송 상태(반송속도, 반송자세)의 균일성도 충분히 얻을 수 있음을 알 수 있다.
그리고 본 발명의 진동식 반송장치는, 위에서 설명한 도시 예에만 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 여러 가지 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 상기 실시형태에서는, 동상 가진수단, 혹은, 상측 가진부 및 하측 가진부로서 압전 구동체, 혹은, 압전 구동부를 사용하고 있으나, 전자 구동체를 사용하여도 무관하다. 또한, 상기 실시형태에서는, 기준 질량체의 측에 압전 구동체 혹은 압전 구동부를 배치하고, 상측 질량체 및 하측 질량체의 측에 증폭 스프링을 배치하고 있는데, 그 배치 관계를 서로 반대로 설정하여, 압전 구동체 혹은 압전 구동부를 상측 질량체 및 하측 질량체의 측에 배치하고, 기준 질량체의 측에 증폭 스프링을 배치하여도 좋다.
10: 진동식 반송장치
11: 기준 질량체
11a: 전방부
11b: 후방부
12A: 상측 질량체
12B: 하측 질량체
12c: 반송로
13a, 13b: 방진 스프링
14a, 14b: 상측 진동 스프링
15a, 15b: 하측 진동 스프링
16a, 16b: 압전 구동체
16au, 16bu: 상측 압전 구동부
16ad, 16bd: 하측 압전 구동부
16s: 탄성 기판
16p: 압전체
17a, 17b: 상측 증폭 스프링
18a, 18b: 하측 증폭 스프링
19a, 19b: 스페이서
2: 기대(설치면)
D: 반송방향
F: 반송의 방향
B: 진동방향

Claims (7)

  1. 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 한 쌍의 방진 스프링과,
    상기 한 쌍의 방진 스프링에 의해 상기 반송방향의 전후 위치에서 지지된 기준 질량체와,
    상기 기준 질량체의 위쪽에 배치된 상측 질량체와,
    상기 기준 질량체의 아래쪽에 배치된 하측 질량체와,
    상기 기준 질량체와 상기 상측 질량체를 상기 반송방향의 전후 위치에서 각각 탄성 접속하는, 상기 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 한 쌍의 상측 진동 스프링과,
    상기 기준 질량체와 상기 하측 질량체를 상기 반송방향의 전후 위치에서 각각 탄성 접속하는, 상기 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 한 쌍의 하측 진동 스프링과,
    상기 기준 질량체와 상기 상측 질량체와의 사이, 및, 상기 기준 질량체와 상기 하측 질량체와의 사이의 쌍방에, 상기 반송방향으로 동 위상의 진동을 일으키게 하기 위한 가진력을 부여하는 동상 가진수단을 구비하고,
    상기 기준 질량체, 상기 상측 질량체 혹은 상기 하측 질량체의 적어도 어느 하나에 반송물을 반송하는 반송로가 마련되고,
    상기 동상 가진수단에 의해, 상기 상측 질량체와 상기 하측 질량체가 상기 반송방향으로 보아 동 위상으로 진동하는 동시에 상기 기준 질량체와 상기 상측 질량체 및 상기 하측 질량체가 상기 반송방향으로 보아 역위상으로 진동하는 것을 특징으로 하는 진동식 반송장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 동상 가진수단은, 상기 기준 질량체와 상기 상측 질량체와의 사이에 직접 상기 가진력을 부여하는 상측 가진부와, 상기 기준 질량체와 상기 하측 질량체와의 사이에 직접 상기 가진력을 부여하는 하측 가진부를 가지는 것을 특징으로 하는 진동식 반송장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 상측 가진부는, 상기 상측 진동 스프링의 길이방향의 일부에 장착되어, 상기 반송방향을 향한 판면이 휨 변형하는 판형상의 상측 압전 구동부에 의해 구성되고, 상기 하측 가진부는, 상기 하측 진동 스프링의 길이방향의 일부에 장착되어, 상기 반송방향을 향한 판면이 휨 변형하는 판형상의 하측 압전 구동부에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 진동식 반송장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 상측 압전 구동부와 상기 하측 압전 구동부는, 상기 기준 질량체에 대해 상기 반송방향의 전후 위치에서 각각 결합되고, 상기 기준 질량체의 위쪽으로 신장되는 부분이 상기 상측 압전 구동부를 형성하는 동시에 상기 기준 질량체의 아래쪽으로 신장되는 부분이 상기 하측 압전 구동부를 형성하고, 전체적으로 상기 반송방향을 향한 판면이 일체적으로 휨 변형하는 판형상의 압전 구동체에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 진동식 반송장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기준 질량체의 질량은, 상기 상측 질량체와 상기 하측 질량체의 질량의 합과 동일하거나 혹은, 상기 질량의 합보다 큰 것을 특징으로 하는 진동식 반송장치.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상측 진동 스프링은, 상기 반송방향의 전후 위치에서 상기 기준 질량체에 결합되어 상기 기준 질량체의 위쪽으로 신장되는 상측 압전 구동부와, 상기 상측 압전 구동부의 상단에 접속된, 상기 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 상측 증폭 스프링에 의해 구성되고, 상기 하측 진동 스프링은, 상기 기준 질량체에 대해 상기 반송방향의 전후 위치에서 결합되어 상기 기준 질량체의 위쪽으로 신장되는 하측 압전 구동부와, 상기 한 쌍의 하측 압전 구동부의 하단에 접속된, 상기 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 하측 증폭 스프링에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 진동식 반송장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 상측 진동 스프링은, 상기 반송방향의 전후 위치에서 상기 기준 질량체에 결합되어 상기 기준 질량체의 위쪽으로 신장되는 상측 압전 구동부와, 상기 상측 압전 구동부의 상단에 접속된, 상기 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 상측 증폭 스프링에 의해 구성되고, 상기 하측 진동 스프링은, 상기 기준 질량체에 대해 상기 반송방향의 전후 위치에서 결합되어 상기 기준 질량체의 위쪽으로 신장되는 하측 압전 구동부와, 상기 한 쌍의 하측 압전 구동부의 하단에 접속된, 상기 반송방향을 향한 판면을 구비한 판형상의 하측 증폭 스프링에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 진동식 반송장치.
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