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JP2015151261A - 回転振動機及びこれを用いた振動式搬送装置 - Google Patents

回転振動機及びこれを用いた振動式搬送装置 Download PDF

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JP2015151261A JP2014029164A JP2014029164A JP2015151261A JP 2015151261 A JP2015151261 A JP 2015151261A JP 2014029164 A JP2014029164 A JP 2014029164A JP 2014029164 A JP2014029164 A JP 2014029164A JP 2015151261 A JP2015151261 A JP 2015151261A
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Abstract

【課題】搬送に好適な加振性能を容易に実現できる回転振動機を提供する。【解決手段】回転振動機10は、支持体11と、振動体12と、支持体11と振動体12との間に接続された加振構造13とを具備し、振動体12が軸線12xの周りを回転する方向に沿って振動し、加振構造13は軸線12xの周りに複数の加振部13A〜13Cを有し、この加振部は、支持体11に接続されるとともに内周側に伸び、軸線12xの周りを回転する方向に撓み変形する板状の第1の弾性領域13aと、振動体12に接続されるとともに内周側に伸び、軸線12xの周りを回転する方向に撓み変形する板状の第2の弾性領域13bと、第1の弾性領域13aの内端部と第2の弾性領域13bの内端部を接続する接続領域13cと、第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bの少なくとも一方を撓み振動させる圧電体13pと、を有し、接続領域13cが振動の自由端を構成する。【選択図】図1

Description

本発明は回転振動機及びこれを用いた振動式搬送装置に関する。
一般に、螺旋状の搬送路を備えたボウル型パーツフィーダなどの振動式搬送装置においては、ボウル型搬送体を軸線の周りを回転する方向に往復振動させるための回転振動機を用いる。この回転振動機としては、例えば、以下の特許文献1に示すように、支持体と、この支持体上に加振部を介して接続された振動体(上部振動盤)とを有し、上記加振部として、支持体上に設置された圧電駆動体を斜め上方へ立ち上げた姿勢で取り付け、この圧電駆動体の上端に増幅ばねを接続し、この増幅ばねを上記振動体に接続した構造の加振部を軸線の周りに複数取り付けた、縦型の加振構造を備えたものが知られている。これらの複数の加振部によって、振動体は、軸線の周りの周回方向に沿って軸線と直交する水平面に対して斜め上方に向けて振動するため、振動体上に設置された搬送体(搬送ボウル)の中央底部から内周面に形成された螺旋状の搬送路に沿って搬送物を上方へ搬送していくことができる。
上記の縦型の加振構造を備えた回転振動機においては、支持体と振動体の間に、圧電駆動体と増幅ばねを直列に接続した加振部が斜め上方に立ち上がるように取り付けられているので、加振構造が高くなるために、装置を高さ方向にコンパクトに構成することが難しい。また、加振部の増幅ばねの上端に接続される振動体が上下に不安定に振動しやすいため、搬送速度を高めると搬送物が上下に暴れたり、搬送姿勢が不安定になったりするという問題点がある。そこで、以下の特許文献2〜4に示すように、軸線の周りの複数箇所に、圧電駆動体と増幅ばねを直列に接続した加振部を支持体と振動体の間において半径方向に伸びるように配置した横型の加振構造を備えた回転振動機が開発された。この回転振動機によれば、装置を高さ方向にコンパクトに構成できるとともに、軸線の周りの円弧に沿って振動体を加振できることにより駆動効率を高めることができ、しかも、上下方向の不安定な振動を低減することができるため、搬送物の暴れを抑制し、搬送姿勢を安定させることができるという利点がある。
特開平4−189214号公報 特開2007−161454号公報 特許第4280291号公報 特許第4532591号公報
しかしながら、上述の横型の加振構造を備えた回転振動機においては、軸線の周りに配置された複数の加振部の内端部を支持体の中央部に固定し、加振部の外端部を振動体の外周部に接続する必要があるため、複数の加振部の内端部が相互に干渉しないようにするためには、加振部の内端部を支持体の中心にある軸線に近づけて設置することができず、また、加振部の半径方向の長さは回転振動機の共振周波数との関係により制約を受けるとともに振動体の振幅にも影響するので、容易に短く構成することができないため、回転振動機の外径が増大するという問題がある。
また、回転振動機の半径方向の寸法の制約から、上記横型の加振構造は、縦型の加振構造に比べて各加振部の長さを十分に確保することができないため、必要なばね定数を得るためには圧電駆動体の厚みを薄くする必要がある。ところが、圧電駆動体を薄くすると、振動体及び搬送体の支持剛性が確保しにくくなるとともに、圧電体の破損を招く危険性が増大するという問題もある。
さらに、振動体及び搬送体を安定して振動させ、充分な振幅を確保するためには、支持体の質量を振動体や搬送体の質量よりも或る程度大きくする必要があるが、複数の加振部の内周側部分を相互に干渉しない範囲で軸線に近づけて配置すると、複数の加振部の内周側部分が相互に近接するため、これらを回避するために支持体の中央部を凹状若しくは貫通状に除去する必要が生じることから、支持体の重量を十分に確保するためには、支持体の高さ又は半径を増加させなければならない。
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、搬送に好適な加振性能を容易に実現できる回転振動機及びこれを用いた振動式搬送装置を提供することにある。また、別の課題は、加振構造の改良により、上記加振性能を確保しても装置サイズの大型化を招きにくい構造を実現することにある。さらに異なる課題は、加振構造の改良により、上記加振性能を確保しても耐久性の低下を招きにくい構造を実現することにある。
斯かる実情に鑑み、本発明の回転振動機(10)は、支持体(11)と、該支持体(11)の上方に配置された振動体(12)と、前記支持体(11)と前記振動体(12)との間に接続された加振構造(13)とを具備し、前記振動体(12)が所定の軸線(12x)の周りを回転する方向に沿って振動する回転振動機(10)であって、前記加振構造(13)は前記軸線(12x)の周りに設けられた複数の加振部(13A,13B,13C)を有し、前記加振部(13A,13B,13C)は、前記支持体(11)に接続されるとともに内周側に伸び、前記軸線(12x)の周りを回転する方向に撓み変形する板状の第1の弾性領域(13a)と、前記振動体(12)に接続されるとともに内周側に伸び、前記軸線(12x)の周りを回転する方向に撓み変形する板状の第2の弾性領域(13b)と、前記第1の弾性領域(13a)の内端部と前記第2の弾性領域(13b)の内端部を接続する接続領域(13c)と、前記第1の弾性領域(13a)と前記第2の弾性領域(13b)の少なくとも一方を前記軸線(12x)の周りを回転する方向に撓み振動させる圧電体(13p)と、を有し、前記接続領域(13c)が拘束力を受けない振動の自由端を構成し、前記支持体(11)に対する前記第1の弾性領域(13a)の接続箇所と、前記振動体(12)に対する前記第2の弾性領域(13b)の接続箇所が前記軸線(12x)の周りに沿った方向に見たときに逆位相で振動することを特徴とする。
本発明において、前記第2の弾性領域(13b)は、前記接続領域(13c)に接続される内周側弾性基板部(14b)と、該内周側弾性基板部(14b)と前記振動体(12)との間に接続される外周側弾性ばね(15)とを有することが好ましい。
この場合において、前記第1の弾性領域(13a)、前記接続領域(13c)及び前記内周側弾性基板部(14b)は、一体の弾性基板により構成されることが望ましい。このとき、前記圧電体は、前記第1の弾性領域(13a)又は前記第2の弾性領域(13b)から前記接続領域(13c)に達する範囲に積層されていることが最も望ましい。
本発明において、前記第1の弾性領域(13a)と前記第2の弾性領域(13b)は、前記軸線(12x)に沿った方向(Q)に配列されていることが好ましい。この場合において、前記第1の弾性領域(13a)、前記接続領域(13c)及び前記内周側弾性基板部(14b)は、一体の弾性基板により構成されることが望ましい。このとき、前記圧電体は、前記第1の弾性領域(13a)又は前記第2の弾性領域(13b)から前記接続領域(13c)に達する範囲に積層されていることが最も望ましい。
本発明において、前記第1の弾性領域(13a)及び前記第2の弾性領域(13b)は、前記軸線(12x)と直交する平面に対し斜め上方に向いた板面を備え、前記加振構造(13)は、前記振動体(12)を、前記軸線(12x)の周りを回転する方向に沿って前記板面の法線に沿った斜め方向に振動させることが好ましい。
本発明において、前記加振構造(13)は、前記軸線(12x)の周りに120度間隔で配置された3つの加振部(13A,13B,13C)により構成されることが好ましい。
本発明において、前記支持体(11)は、前記加振構造(13)の各加振部(13A,13B,13C)を収容するための半径方向に伸びる複数の加振部収容溝(11A,11B,11C)と、該複数の加振部収容溝(11A,11B,11C)の間に形成されて上方に突出するランド部(11P,11Q,11R)とを備え、前記振動体(12)は、下方へ向けて突出して前記加振部収容溝(11A,11B,11C)内に配置される複数の被動部(12A,12B,12C)を備え、前記加振部(13A,13B,13C)の前記第1の弾性領域(13a)の外端部は、前記加振部収容溝(11A,11B,11C)に臨む前記ランド部(11P,11Q,11R)の内側面(11d)に接続されるとともに、前記第2の弾性領域(13b)の外端部は、前記加振部収容溝(11A,11B,11C)内に配置される前記被動部(12A,12B,12C)の外側面(12d)に接続されることが好ましい。
本発明において、前記外周側弾性ばね(15)は、前記軸線(12x)を中心とする半径方向に伸縮可能な態様で前記半径方向に沿って屈曲した形状を有することが好ましい。この場合において、前記外周側弾性ばね(15)は、前記内周側弾性基板部(14b)よりも撓み変形が容易になるように構成されることが好ましい。例えば、外周側弾性ばね(15)を内周側弾性基板部(14b)よりも薄肉に構成するか、幅狭に構成するかの少なくとも一方に構成することが望ましい。後者の場合には、外周側弾性ばね(15)の屈曲部を両端部(15a,15b)より幅狭に構成することが望ましい。
本発明において、前記外周側弾性ばね(15)は、前記内周側弾性基板部(14b)の外端部の側面に対して一方側から重ねて接続固定されるとともに、他方側へ屈曲して前記内周側弾性基板部(14b)の半径方向外周側へ伸びることが好ましい。
また、本発明の振動式搬送装置(20)は、上述の各回転振動機(10)と、前記振動体(12)に固定され、若しくは、前記振動体(12)と一体に構成されるとともに、搬送物を搬送するための螺旋状の搬送路(21b)を備えた搬送体(21)と、を具備することを特徴とする。
本発明によれば、装置構造の大型化を招くことなしに、搬送に好適な加振性能を容易に実現できるという優れた効果を奏し得る。
本発明に係る実施形態の回転振動機の平面図及び正面図である。 同実施形態の回転振動機の振動体(上部振動盤)を除いた状態の平面図及び正面図である。 同実施形態の加振部を、軸線周りの回転方向から見た図及び半径方向外周側から見た図である。 同実施形態の加振部の斜視図である。 同実施形態の加振部の振動時の様子を示す平面図(a)〜(c)である。 同実施形態の加振構造の位置関係を模式的に示す説明図である。 同実施形態の他の加振部の例を示す概略側面図である。 同実施形態の別の加振部の例を示す概略平面図である。 同実施形態の異なる加振部の例を示す概略平面図である。 同実施形態の回転振動機を用いた振動式搬送装置の構造を示す概略部分断面図である。
次に、添付図面を参照して本発明に係る回転振動機及びこれを備えた振動式搬送装置の実施形態について詳細に説明する。最初に、図1乃至図4を参照して、本実施形態の回転振動機10の全体構成について説明する。
この回転振動機10においては、図1に示すように、外周が円筒状に構成された支持体(支持ベース)11が平面円環状のシリコーンゴムその他のゴム素材からなる防振部材16を介して円盤状の基台17上に取り付けられている。この支持体11の上方には略円盤状の上部振動盤として構成され、軸線12xを有する振動体12が加振構造13を介して取り付けられている。振動体12の上面には略平坦な搬送体取付面12aがリング状に設けられている。支持体11は、図2に示すように、軸線12xから半径方向に伸びる加振部収容溝11A、11B、11Cを有する。また、これらの加振部収容溝11A、11B、11Cの間には、上方へ突出して平坦な上面を有するランド部11P、11Q、11Rが設けられている。また、ランド部11Pの上面の中央部には凹部11Sが形成され、この凹部11S内に加振構造13を駆動するための配線用のコネクタを搭載した端子台11Tが収容されている。なお、図2においては、加振構造13と端子台11Tとの間の配線及び端子台11Tと外部の制御装置(コントローラ)との間の配線と、加振構造13に含まれる後述する圧電体13pとを省略してある。
加振構造13は、上記の加振部収容溝11A、11B、11Cにそれぞれ収容配置される加振部13A、13B、13Cを有している。加振部13A、13B、13Cは全体として略U字状若しくは略コ字状に構成されて外周側の上下位置に配置された両端部を有し、これらの両端部のうちの一方(図示例では下方に配置された端部)は、加振部収容溝11A、11B、11Cの内部に臨む、軸線12xの周りの回転方向の同じ側にそれぞれ隣接するランド部11P、11Q、11Rの側面に取り付けられる。具体的には、加振部13Aは、加振部収容溝11A内に配置されるとともに、その一端部はランド部11Qの外周側側面部に接続固定され、加振部13Bは、加振部収容溝11B内に配置されるとともに、その一端部はランド部11Rの外周側側面部に接続固定され、加振部13Cは、加振部収容溝11C内に配置されるとともに、その両端部はランド部11Pの外周側側面部に接続固定される。
加振部13A、13B、13Cは、図3及び図4に示すように、支持体11に接続される外端部を備えた第1の弾性領域13aと、振動体12に接続される外端部を備えた第2の弾性領域13bと、上記第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bを内周側で接続する接続領域13cとを備えている。ここで、第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bは共に板状に構成され、軸線12xに沿った方向(図示上下方向)に隣接して配置される。上記第1の弾性領域13aは支持側弾性基板部14aにより構成される。また、第2の弾性領域13bは、本実施形態では弾性基板14の一部を構成する内周側弾性基板部14bと、この内周側弾性基板部14bの外端部と、上記振動体12との間に接続される外周側弾性ばね15とを有する。さらに、接続領域13cは接続側弾性基板部14cにより構成される。本実施形態の場合には、支持側弾性基板部14a、接続側弾性基板部14c及び内周側弾性基板部14bは一体の弾性基板14により構成されている。この弾性基板14において、接続側弾性基板部14cと内周側弾性基板部14bの表裏両面には圧電体13pが積層され、この圧電体13pの表裏に図示しない配線を介して交番電圧を印加することにより、弾性基板14が撓み変形し、振動を発生するようになっている。外周側弾性ばね15は、弾性基板14より撓み変形が容易な弾性特性を有し、これによって、振動時における振動体12の振幅を増大させる増幅ばねとしての機能を備えている。
弾性基板14は、全体としてU字状若しくはコ字状に構成された板状体であり、上記支持側弾性基板部14aと内周側弾性基板部14bは、いずれも軸線12xを中心とする半径方向に並行して伸びている。支持側弾性基板部14aと内周側弾性基板部14bの間にはスリット14sが形成されている。このスリット14sは、圧電体13pの半径方向の中央部まで伸びて、支持側弾性基板部14aと内周側弾性基板部14bとを分離している。スリット14sの先端部よりも内周側は上記接続側弾性基板部14cとなり、支持側弾性基板部14aと内周側弾性基板部14bとを一体に接続している。第1の弾性領域13a、すなわち、支持側弾性基板部14aは、内周側弾性基板部14bの外端部よりも半径方向外周側に延在し、外周側弾性ばね15と並行して伸びて、外周側弾性ばね15の外端部と半径方向に見てほぼ同じか、それよりもやや外周側に張り出した位置に外端部を備えている。
外周側弾性ばね15は、上記弾性基板14よりも薄い弾性板で構成され、内周側弾性基板部14bの外端部と重ねて固定された内端部15aと、後述する振動体12に接続される外端部15bと、これらの両端部15a,15bの間に設けられた屈曲部15cとを備えている。両端部15a,15bはいずれも半径方向に沿った平板状に構成されているが、屈曲部15cは、図5(a)に示すように、内周側弾性基板部14bの側面上から弾性基板14の厚み方向の中央部に向けて屈曲し、支持側弾性基板部14aの厚み範囲内で再び半径方向に屈曲して、全体としてS字状に屈曲した形状を備えている。この結果、外端部15bは、軸線12xに沿った方向に隣接する支持側弾性基板部14aの厚み範囲内に配置され、上記半径方向に沿った平板状に構成される。
加振部13A、13B、13Cにおいて、第2の弾性領域13bの外端部、すなわち、外周側弾性ばね15の外端部15bは、振動体12の外周部に設けられた後述する被動部12cに接続された状態では、振動体12に拘束されることにより、軸線12xを中心とする円弧状に振動する。しかしながら、外周側弾性ばね15の外端部が振動体12から取り外された状態では、支持体11の後述する取付部11cに接続された外端部を備えた第1の弾性領域13a、接続領域13c、及び、内周側弾性基板部14bを介して、外周側弾性ばね15が接続されていることにより、外周側弾性ばね15の外端部15bは、第1の弾性領域13aの支持体11に対する取付位置と、加振部の振動態様とに応じた振動軌跡を描く。このとき、厳密に見ると、外周側弾性ばね15の外端部15bは軸線12xを中心とする円弧状には振動しない場合がある。この場合には、上記屈曲部15cは、軸線12xを中心とする半径方向に伸縮することにより、加振部13A、13B、13Cの取付位置及び振動態様により定まる外端部15bの非拘束状態における振動軌跡と、振動体12に接続された拘束状態における実際の外端部15bの振動軌跡とのずれを吸収する役割を果たす。この場合において、屈曲部15cの上記半径方向の伸縮性を高めるためには、上述のように外周側弾性ばね15の厚みを内周側弾性基板部14bよりも薄くするとともに、図示例のように屈曲部15cの幅(図示上下幅)を両端部15a,15bよりも小さくする(幅狭に構成する)ことが効果的である。図示例では、屈曲部15cの幅方向両縁(図示上下縁)を凹曲線状に形成することで、ばね全体の変形態様の滑らかさを確保するとともに、外周側弾性ばね15の上記半径方向の追従性を高めている。
図2に示すように、支持体11の上記加振部収容溝11A、11B、11Cには、軸線12xの周りの回転方向の一方側(平面図において反時計回りに進む側)に配置されるランド部11P、11Q、11Rの一部である取付部11cに当該一方側とは逆の他方側(平面図において時計回りに進む側)へ向いた支持側取付面11dがそれぞれ形成されている。この支持側取付面11d上には、上記第1の弾性領域13a(すなわち支持側弾性基板部14a)の外端部が重ねられた状態でボルト等により固定される。
一方、振動体12は、上記搬送体取付面12aを備えた円盤状の本体部12bと、この本体部12bの外周部分から軸線12xに沿って下方へ突出する複数の被動部12cとを備えている。複数の被動部12cは軸線12xの周りにおいて、上記支持体11の加振部収容溝11A、11B、11Cに対応して設けられ、それぞれ対応する加振部収容溝11A、11B、11Cの上部に収容されている。被動部12cには、軸線12xの周りの回転方向の一方側(平面図において反時計回りに進む側)へ向いた振動側取付面12dが形成されている。この振動側取付面12d上には、上記第2の弾性領域13b(すなわち外周側弾性ばね15)の外端部が重ねられた状態でボルト等により固定される。
本実施形態では、後述する振動式搬送装置を構成するために、図2に示すように、回転振動機10の振動体12は、軸線12xの周りを回転する方向に沿った方向ではあるが、軸線12xに対して直交する平面(図示の水平面)に沿った振動ではなく、当該平面に対して1〜10度、好ましくは3〜7度の範囲内の振動角θを有する傾斜した方向Vsに振動する。この振動方向Vsは、加振部13A、13B、13Cの板状の弾性領域13a,13bの面方位と、第2の弾性領域13bの外端部と上記振動側取付面12dの取付角度とによって定まる。本実施形態では、加振部13A、13B、13Cを構成する弾性基板14は平行平板であり、また、外周側弾性ばね15は弾性基板14の厚み方向には屈曲しているものの、ねじれを有していないため、加振部13A、13B、13Cは一定の面方位を有する板状構造体とみなすことができる。そして、第1の弾性領域13aの外端部が取り付けられた上記支持側取付面11dは、軸線12xと平行な垂線に対して振動角θだけ傾斜した方向Qに沿った面であり、軸線12xに直交する水平面に対して上記振動角θだけ傾斜した面方位、すなわち、上記振動方向Vsに一致する面方位を備えている。これによって加振部13A、13B、13Cが上記振動方向Vsに向いた面方位を有する姿勢で支持体11に取り付けられる。このとき、各加振部の板状の第1の弾性領域13a及び第2の弾性領域13bは、その幅方向が上記方向Qと平行になる姿勢で設置される。また、図示例では、振動体12の被動部12cに形成された上記振動側取付面12dも上記方向Qに沿った傾斜面とされる。なお、図示例では、加振部収容溝11A、11B、11Cは、ランド部11P、11Q、11Rの上面から上記方向Qに沿って掘り下げられた形状に形成され、これらの溝内に臨むランド部11P、11Q、11Rの側面の主要部分が上記支持側取付面11dと同じ傾斜角θを有する面となるように構成されている。
図3及び図4に示す圧電体13pは、図示例では弾性基板14の表裏両面にそれぞれ貼着されることによりバイモルフ構造を備えた圧電駆動体を構成している。ただし、弾性基板14の片面にのみ圧電体13pを積層したユニモルフ構造を備えた圧電駆動体を構成してもよい。圧電体13pは厚み方向に分極処理されていて、圧電体13pの表裏に電圧を印加することにより、弾性基板14を撓み変形させることができる。本実施形態では、圧電体13pに対する交番電圧の供給により、内周側弾性領域14bに半径方向に沿った撓み変形が交互に逆向きに発生し、これにより、第2の弾性領域13bが全体として軸線12xの周りの回転方向に沿った上記振動方向Vsに振動するようになっている。
図5(b)は、加振構造13の一つの加振部の基準姿勢(非振動時の姿勢)を示す平面図である。なお、この平面図は、図2に示す方向Qに沿って斜め上方から加振部を見た様子を示している。第1の弾性領域13aを構成する支持側弾性基板部14aの外端部は、支持体11の取付部11cに対して上記支持側取付面11dに密接した状態で接続固定され、第2の弾性領域13bを構成する外周側弾性ばね15の外端部は、振動体12の被動部12cに対して上記振動側取付面12dに密接した状態で接続固定される。ここで、取付部11cに対する支持側弾性基板部14aの取付方向と、被動部12cに対する外周側弾性ばね15の取付方向は、いずれも軸線12xの周りの回転方向に沿った方向であって、当該軸線12xに対して振動角θだけ傾斜した上記方向Qと直交する方向である。ただし、取付部11cに対する支持側弾性基板部14aの取付の向きと、被動部12cに対する外周側弾性ばね15の取付の向きは上記回転方向に見て相互に逆向きになっている。
ここで、外周側弾性ばね15は、内周側弾性基板部14bの外端部の側面に対して一方側から重ねて接続固定されるとともに、他方側へ屈曲することにより内周側弾性基板部14bの半径方向外周側へ伸びるように構成されている。すなわち、外周側弾性ばね15の内端部15aは、内周側弾性基板部14bの外端部の側面上に重ねられた状態で固定され、屈曲部15cは内周側弾性基板部14bの厚み方向の中心側に向けて屈曲しているので、外端部15bは弾性基板14の厚み範囲内に配置されている。これにより、加振部13A、13B、13Cの支持体11(取付部11c)に対する加振力の方向と、振動体12(被動部12c)に対する加振力の方向を、弾性基板14の中心軸面13x(弾性基板14の厚み方向の中心位置が軸線12xを中心とする半径方向に伸びてできる仮想面)と直交する接線方向に近づけることができるため、軸線12xを中心とする円弧状に振動体12を効率よく加振できるとともに、振動方向Vsを備えた本来の振動モード以外の不要な振動モードを抑制し、搬送物を安定した状態で搬送することができる。
図5(a)及び(c)は、加振部が振動の一方の最大振幅位置(位相角=90度)にあるときの状態と、他方の最大振幅位置(位相角=270度)にあるときの状態とを模式的に示す図である。ここで、図において振幅は実際よりも大幅に強調して描いてある。図5(a)と(c)のいずれの振動状態においても、第1の弾性領域13a(支持側弾性基板部14a)の振れ方向13v1と、第2の弾性領域13b(外周側弾性ばね15)の振れ方向13v2とは逆向きになっている。すなわち、第1の弾性領域13aの外端部と第2の弾性領域13bの外端部は、いずれも軸線12xの周りの回転方向に沿った、上記方向Qと直交する方向に振動するが、当該方向に沿って見ると、相互に逆位相となる態様で振動する。
本実施形態の加振部は、積層された圧電体13pにより内周側弾性基板部14bが撓み変形し、これによって外周側弾性ばね15が上記方向Qと直交する方向に振れるとともに、内周側弾性基板部14bの撓み変形に従って接続側弾性基板部14cが変形することによって振動側弾性基板部14aが上記方向Qと直交する方向に逆向きに振れる。また、この撓み変形の向きが逆になると、上記各部分はそれぞれ上述の向きとは逆向きに振れるが、第1の弾性領域13aの外端部と第2の弾性領域13bの外端部の振れる向きは、常に相互に逆向きとなる。
このとき、圧電体13pの撓み変形は、直接には第2の弾性領域13bを振動させるが、この振動により、接続領域13cを介して第1の弾性領域13aも振動する。このとき、図示例のように圧電体13pが第2の弾性領域13bから接続領域13cに達する範囲に積層されている。すなわち、圧電体13pは第2の弾性領域13b上だけではなく、その一部が接続領域13c上にも存在するように形成されている。これにより、圧電体13pは第2の弾性領域13bだけでなく接続領域13cをも撓み変形させるので、接続領域13cを介した第1の弾性領域13aへの振動伝達が良好となり、第1の弾性領域13aの外端部と第2の弾性領域13bの外端部との間に生ずる相対的加振力を高めることができる。また、このことは、圧電体13pを第1の弾性領域13aから接続領域13cに達する範囲に積層させた場合においても同様である。ただし、振動体12の振幅を十分に確保するとともに、圧電体13pへの印加電圧値による振幅制御を確実に行うことができるようにするためには、図示例のように圧電体13pを振動体12の側にある第2の弾性領域13bに設けることが好ましく、特に、圧電体13pを第2の弾性領域13bから接続領域13cに達する範囲に形成することが望ましい。
本実施形態では、各加振部において、軸線12xを中心とする内周側から外周側へ並行して伸びる第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bのそれぞれの外端部が支持体11と振動体12に接続されるとともに、第1の弾性領域13aの内端部と第2の弾性領域13bの内端部とを接続する接続領域13cが拘束力を受けない振動の自由端を構成している。このため、弾性構造13の内周側には支持体11及び振動体12に対する接続箇所を設ける必要がないため、接続構造を簡易化することができ、組み立て作業も容易になる。また、内周側に配置される接続領域13cを支持体11や振動体12に接続する必要がないため、加振構造13の取付構造に起因する複数の加振部13A、13B、13C同士の干渉を回避できることから、接続領域13cを軸線12xに近づけて配置することが可能になるので、回転振動機の半径方向のコンパクト化を図ることが可能になる。
特に、本実施形態では、第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bは、軸線12xに沿った方向Qに配列されているので、軸線12xを中心とした半径方向に沿って内周側から外周側へ伸びる図5(a)に示す共通の中心軸面13x上に、支持体11と振動体12に対する加振力の作用点を近づけることができる。これにより、支持体11及び振動体12の内部の加振部13A、13B、13Cの収容空間を平面的に見て小さく構成することが可能になるため、結果として、回転振動機10のコンパクト化を図ることができる。例えば、本実施形態では、支持体11に設ける加振部収容溝11A、11B、11Cの溝幅を小さくすることができるため、支持体11を大型化せずに支持体11の質量を大きくすることが可能になり、その結果、加振性能の確保と、装置のコンパクト化を両立できる。
さらに、上述のように接続領域13cを支持体11や振動体12に接続する必要がないため、接続領域13cを軸線12xに近づけることが容易になり、その結果、第1の弾性領域13aの外端部及び第2の弾性領域13bの外端部を、軸線12xを中心とする円弧状に近い態様で振動させることが可能になるため、回転振動機10の振動効率を向上させることができると同時に、振動態様を高精度化及び安定化を実現できる。その結果、搬送物の暴れ、搬送姿勢の乱れなどを抑制できるから、搬送効率の向上や搬送速度の向上を図ることが可能になる。
本実施形態では、図6に示すように、略U字状若しくはコ字状の加振部13A、13B、13Cの第1の弾性領域13aの外端部が支持体11に接続されるとともに、第2の弾性領域13bの外端部が振動体12に接続されているため、支持体11と振動体12の間で、各弾性領域13aと13bは外周側から内周側に並行して伸びて、他の部材には拘束されていない振動の自由端を構成する接続領域13cにより接続されている。これにより、加振部13A、13B、13Cは、実質的に、回転振動機10の半径の2倍に近い長さを有する弾性ばねとして構成され、支持体11と振動体12の間の接続距離を長くすることができる。このため、従来の回転振動機と同じ外径となるように設計した場合でも、本実施形態では、支持体11と振動体12の間の弾性ばねとしての長さを大きく取ることができる。その結果、回転振動機10の共振周波数が同じであれば、この共振周波数に対応する加振部のばね定数を得るために加振部の断面積を大きくすることが可能になる。これにより、例えば、弾性基板14を厚くすることができるため、圧電体13pの耐久性を高めることが可能になる。また、弾性基板14に直接タップ立てを行ったりすることが可能になるため、支持体11や振動体12に対する取付部分に介挿する座金を省略することができるといった利点も得られる。さらに、支持体11と振動体12の間の接続距離は長くなるものの、上述のように加振部の断面積を増大させることができるため、振動体12及びこれに搭載される後述する搬送体21を支持するための剛性を確保することは容易である。
図7は、上記実施形態とは別の加振部の構成を模式的に示す概略側面図である。ここで、図中の上下方向は軸線12xに対して振動角θだけ傾斜した上記方向Qである。この例では、共に板状に構成された第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bが別々に設けられ、これらの第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bを内周側で接続する接続領域13cが、座金とボルト等により構成される接続金具等の連結部材でさらに別体に構成されている点で、上記実施形態とは異なる。図示例では、第1の弾性領域13a及び第2の弾性領域13bがそれぞれ弾性基板により構成され、これらの弾性基板の内端部同士が接続領域13cを構成する連結部材によって連結されている。また、圧電体13pは第1の弾性領域13aの内周側部分に積層され、第1の弾性領域13aを構成する弾性基板を撓み変形させることで、第1の弾性領域13aの外端部と、第2の弾性領域13bの外端部とが上記方向Qの周りを回転する方向Rx(図の紙面と直交する方向)に沿って、相互に逆位相となるように振動する。さらに、この図示例では、第2の弾性領域13bが一体の弾性基板により構成され、その外周側部分に、上記外周側弾性ばね15と同様に機能する増幅ばね部15′が第2の弾性領域13bの内周側部分と一体に構成される。この増幅ばね部15′は、第2の弾性領域13bの内周側部分よりも幅狭に構成されるか、或いは、図示しないが厚みが小さくなるように構成されることが好ましい。
図7に示す例では、第1の弾性領域13aに圧電体13pが積層されているが、図示二点鎖線で示すように、上記実施形態と同様に第2の弾性領域13bに圧電体13を積層してもよい。また、第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bの双方に圧電体13pを積層することも可能である。ただし、この場合には、第1の弾性領域13aの外端部と第2の弾性領域13bの外端部とが逆位相で振動するように、第1の弾性領域13aの圧電体13pと、第2の弾性領域13bの圧電体13pの駆動状態を制御する必要がある。通常は、第1の弾性領域13aの圧電体13pと、第2の弾性領域13bの圧電体13pとを逆位相で駆動するように構成することが望ましい。
図8は、上記実施形態とは異なる加振部の構成を模式的に示す概略平面図である。この図では、軸線12xに対して振動角θだけ傾斜した上記方向Qに沿って見た平面形状を示してある。この例では、上記実施形態や図7に示す例とは異なり、それぞれ板状に構成された第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bが厚み方向、すなわち上記方向Qと直交する方向に隣接して配置されている。また、接続領域13cは、第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bの内端部の間で厚み方向に伸びるように形成されている。
この例では、圧電体13pの駆動により、第2の弾性領域13bが撓み変形し、その外端部は上記方向Qの周りを回転する方向Rxに沿って振動する。また、上記撓み変形が接続領域13cを介して伝達されることにより、第1の弾性領域13aの外端部も上記方向Qの周りを回転する方向Rxに沿って振動する。ただし、この例においても、第1の弾性領域13aの外端部と第2の弾性領域13bの外端部とは上記方向Rxに見て相互に逆位相となるように振動する。
上記のように第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bが厚み方向に隣接して配置されることにより、上記加振部収容溝11A、11B、11Cの溝幅を或る程度大きくする必要はあるものの、加振部の上下寸法を低減することができるため、装置の高さを低減することができる。また、加振部の両外端部が接続される取付部11cと被動部12cをほぼ同じ高さに配置することが可能になるので、支持側取付面11dと振動側取付面12dの軸線12xの周りの角度位置が或る程度離れていても、加振部にねじり振動などの不要な振動モードが生ずることを防止できる。
なお、この例においても、図7に示す例と同様に、第1の弾性領域13aに圧電体13pを設けてもよく、第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bの双方に圧電体13pを設けてもよい。また、この例では第2の弾性領域13bが内周側から外周側にわたり一定の厚みを有する弾性基板で構成されているが、その外周側部分を図7に示すような一体の増幅ばね部15′となるように構成してもよく、或いは、上記実施形態のように別体の外周側弾性ばね15で構成してもよい。
図9は、上記実施形態とはさらに異なる加振部の構成を模式的に示す概略平面図である。この例でも、図8に示す例と同様に、それぞれ板状に構成された第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bが厚み方向、すなわち上記方向Qと直交する方向に隣接して配置されている。ただし、この図9に示す例では、第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bがそれぞれ別々の板状体として構成され、第1の弾性領域13aと第2の弾性領域13bがさらに別体に構成された接続領域13cによって連結されている。接続領域13cはスペーサ状の接続金具等の連結部材で構成され、ボルトとナット等により第1の弾性領域13aの内端部と第2の弾性領域13bの内端部とを連結している。
上述のように、図7〜図9に示す各構成、すなわち、第2の弾性領域13bの内部構造に関する構成(一体か否か)と、接続領域13cの接続態様に関する構成(第1の弾性領域13a及び第2の弾性領域13bと一体か否か)と、圧電体13pの配置に関する構成(第1の弾性領域13aに設けるか、第2の弾性領域13bに設けるか、第1の弾性領域13a及び第2の弾性領域13bに設けるか)とは、それぞれ別々に採用することのできる構成要素であり、これらの各構成の組み合わせによって種々の変形例を容易に実現することができる。
本実施形態では、上記の構成を有する回転振動機10の振動体12上に、図10に示すボウル状の搬送体21をボルト22等によって固定することにより、振動式搬送装置20を構成することができる。なお、図10では、加振構造13及び支持体11の内部構造などの図示を省略してある。この場合、電子部品などの搬送物が搬送体21の内底部21aに収容されると、回転振動機10によって生ずる搬送体21の振動により、搬送物は螺旋状の搬送路21bに沿って上方へ搬送される。搬送物の搬送態様は、回転振動機10の振動体12の振動の周波数、振幅、及び方向によって定まる。回転振動機10の振動体12は上述のように振動角θを有する振動方向Vsに往復振動するので、搬送路21bの搬送面との摩擦によって振動方向Vsが斜め上方へ向かう向きに搬送物が移動していく。このとき、振動体12の振動態様が振動方向Vsに向かう本来の振動モード以外の他の振動モードが抑制されたものであれば、搬送物は、搬送路21b上でとび跳ねたり、姿勢を変えたりすることなく、搬送路21b上を整然と移動していく。
尚、本発明に係る回転振動機及び振動式搬送装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態の回転振動機10では、軸線12xと直交する水平面に対して振動角θの傾斜方向に向けて振動体12を軸線12xの周りに振動させているが、振動式搬送装置において搬送物を搬送する用途以外の加振装置として使用する場合には、上記振動角θが0となるように構成してもよい。
また、上記実施形態の回転振動機10では、加振部13A、13B、13Cにおいて、支持側弾性基板部14a、接続側弾性基板部14c及び内周側弾性基板部14bを一体に有する弾性基板14に対して外周側弾性ばね15を連結しているが、本発明はこのような態様に限らず、結果として第1の弾性領域13a、第2の弾性領域13b及び接続領域13cを有する構成であればよく、例えば、第1の弾性領域13a及び接続領域13cが圧電体13pを積層した一体の弾性基板で構成され、第2の弾性領域13bの全体が増幅ばねとして構成されたものであっても構わない。さらに、上記実施形態の振動式搬送装置20では、回転振動機10の振動体12上に搬送体21を取付固定しているが、搬送体21を振動体12と一体に構成してもよい。
10…回転振動機、11…支持体、11A、11B、11C…加振部収容溝、11P、11Q、11R…ランド部、11c…取付部、11d…支持側取付面、12…振動体、12a…搬送体取付面、12b…本体部、12c…被動部、12d…振動側取付面、13…加振構造、13A、13B、13C…加振部、13a…第1の弾性領域、13b…第2の弾性領域、13c…接続領域、13p…圧電体、14…弾性基板、14a…支持側弾性基板部、14b…内周側弾性基板部、14c…接続側弾性基板部、14s…スリット、15…外周側弾性ばね、15′…増幅ばね部、16…防振部材、17…基台、θ…傾斜角、20…振動式搬送装置、21…搬送体、21a…内底部、21b…搬送路
この場合において、前記第1の駆動領域(13a)、前記接続領域(13c)及び前記内周側弾性基板部(14b)は、一体の弾性基板により構成されることが望ましい。このとき、前記圧電体(13p)は、前記第1の弾性領域(13a)又は前記第2の弾性領域(13b)から前記接続領域(13c)に達する範囲に積層されていることが最も望ましい。
本発明において、前記第1の弾性領域(13a)と前記第2の弾性領域(13b)は、前記軸線(12x)に沿った方向(Q)に配列されていることが好ましい。この場合において、前記第1の駆動領域(13a)、前記接続領域(13c)及び前記内周側弾性基板部(14b)は、一体の弾性基板により構成されることが望ましい。このとき、前記圧電体(13p)は、前記第1の弾性領域(13a)又は前記第2の弾性領域(13b)から前記接続領域(13c)に達する範囲に積層されていることが最も望ましい。
本発明において、前記支持体(11)は、前記加振構造(13)の各加振部(13A,13B,13C)を収容するための半径方向に伸びる複数の加振部収容溝(11A,11B,11C)と、該複数の加振部収容溝(11A,11B,11C)の間に形成された上方に突出するランド部(11P,11Q,11R)とを備え、前記振動体(12)は、下方に向けて突出して前記加振部収容溝(11A,11B,11C)内に配置される複数の被動部(12c)を備え、前記加振部(13A,13B,13C)の前記第1の弾性領域(13a)の外端部は、前記加振部収容溝(11A,11B,11C)に臨む前記ランド部(11P,11Q,11R)の内周面(11d)に接続されるとともに、前記第2の弾性領域(13b)の外端部は、前記加振部収容溝(11A,11B,11C)内に配置される前記被動部(12c)の外側面(12d)に接続されることが好ましい。

Claims (8)

  1. 支持体(11)と、該支持体(11)の上方に配置された振動体(12)と、前記支持体(11)と前記振動体(12)との間に接続された加振構造(13)とを具備し、前記振動体(12)が所定の軸線(12x)の周りを回転する方向に沿って振動する回転振動機(10)であって、
    前記加振構造(13)は前記軸線(12x)の周りに設けられた複数の加振部(13A,13B,13C)を有し、
    前記加振部(13A,13B,13C)は、前記支持体(11)に接続されるとともに内周側に伸び、前記軸線(12x)の周りを回転する方向に撓み変形する板状の第1の弾性領域(13a)と、前記振動体(12)に接続されるとともに内周側に伸び、前記軸線(12x)の周りを回転する方向に撓み変形する板状の第2の弾性領域(13b)と、前記第1の弾性領域(13a)の内端部と前記第2の領域(13b)の内端部を接続する接続領域(13c)と、前記第1の弾性領域(13a)と前記第2の弾性領域(13b)の少なくとも一方を前記軸線(12x)の周りを回転する方向に撓み振動させる圧電体(13p)と、を有し、前記接続領域(13c)が拘束力を受けない振動の自由端を構成し、
    前記支持体(11)に対する前記第1の弾性領域(13a)の接続箇所と、前記振動体(12)に対する前記第2の弾性領域(13b)の接続箇所が前記軸線(12x)の周りに沿った方向に見たときに逆位相で振動することを特徴とする回転振動機。
  2. 前記第2の弾性領域(13b)は、前記接続領域(13c)に接続される内周側弾性基板部(14b)と、該内周側弾性基板部(14b)と前記振動体(12)との間に接続される外周側弾性ばね(15)とを有することを特徴とする請求項1に記載の回転振動機。
  3. 前記第1の弾性領域(13a)、前記接続領域(13c)及び前記内周側弾性基板部(14b)は、一体の弾性基板により構成されることを特徴とする請求項2に記載の回転振動機。
  4. 前記第1の弾性領域(13a)と前記第2の弾性領域(13b)は、前記軸線(12x)に沿った方向(Q)に配列されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の回転振動機。
  5. 前記圧電体は、前記第1の弾性領域(13a)又は前記第2の弾性領域(13b)から前記接続領域(13c)に達する範囲に積層されていることを特徴とする請求項4に記載の回転振動機。
  6. 前記第1の弾性領域(13a)及び前記第2の弾性領域(13b)は、前記軸線(12x)と直交する平面に対し斜め上方に向いた板面を備え、前記加振構造(13)は、前記振動体(12)を、前記軸線(12x)の周りを回転する方向に沿って前記板面の法線に沿った斜め方向に振動させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の回転振動機。
  7. 前記支持体(11)は、前記加振構造(13)の各加振部(13A,13B,13C)を収容するための半径方向に伸びる複数の加振部収容溝(11A,11B,11C)と、該複数の加振部収容溝(11A,11B,11C)の間に形成されて上方に突出するランド部(11P,11Q,11R)とを備え、前記振動体(12)は、下方へ向けて突出して前記加振部収容溝(11A,11B,11C)内に配置される複数の被動部(12A,12B,12C)を備え、前記加振部(13A,13B,13C)の前記第1の弾性領域(13a)の外端部は、前記加振部収容溝(11A,11B,11C)に臨む前記ランド部(11P,11Q,11R)の内側面(11d)に接続されるとともに、前記第2の弾性領域(13b)の外端部は、前記加振部収容溝(11A,11B,11C)内に配置される前記被動部(12A,12B,12C)の外側面(12d)に接続されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の回転振動機。
  8. 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の回転振動機(10)と、前記振動体(12)に固定され、若しくは、前記振動体(12)と一体に構成されるとともに、搬送物を搬送するための搬送路(21b)を備えた搬送体(21)と、を具備することを特徴とする振動式搬送装置。
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