KR102428116B1

KR102428116B1 - 워크 반송 장치

Info

Publication number: KR102428116B1
Application number: KR1020170105985A
Authority: KR
Inventors: 다카노부 오오니시; 데츠유키 기무라; 미네타카 마에다
Original assignee: 신포니아 테크놀로지 가부시끼가이샤
Priority date: 2017-02-06
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2022-08-02
Also published as: TWI725193B; CN108394681B; KR20180091680A; CN108394681A; TW201829272A; JP6820474B2; JP2018127287A

Abstract

완전 또는 거의 완전한 진행파를 반송면에 발생시켜, 반송면 상의 워크를 원활하고 또한 고속으로 반송하는 것이 가능한 워크 반송 장치를 제공한다.
동일 주파수에서 공간적 위상차가 있는 복수의 정재파를 반송면에 발생시키는 복수의 구동 수단(4)을 구비하고, 이들 복수의 구동 수단(4)에 시간적 위상차를 갖게 한 구동 신호를 부여함으로써 반송면에 진행파를 발생시켜 워크를 반송하는 워크 반송 장치(LF)이며, 임의의 축에 대해 비대칭인 형상을 갖는 반송부(1)와, 반송부(1)가 갖는 각각 상이한 고유 진동수에 대응한 2개의 진동 모드의 고유 진동수의 차에 기인하는 기계적 위상차를, 시간적 위상차에 포함되는 요소로서 취득하는 기계적 위상차 취득 수단과, 복수의 구동 수단(4)에의 구동 신호의 시간적인 위상차를 조정하여 기계적 위상차에 대해 부여하는 전기적 위상차 조정 수단(7)을 구비한 구성으로 하였다.

Description

워크 반송 장치 {APPARATUS FOR CONVEYING WORK}

본 발명은, 진행파에 의해 부품을 반송하는 워크 반송 장치에 관한 것이다.

종래부터 부품을 반송하는 장치로서, 스프링과 구동원을 사용하여 반송부 전체를 경사 방향으로 진동시킴으로써 부품을 반송하는 부품 피더가 알려져 있다. 이러한 반송 장치에서는, 진폭을 크게 함으로써 부품의 반송 속도를 올리는 것이 가능하지만, 반송부의 하류단의 수평 진폭이 커지면, 반송부의 하류단에 설정되는 인터페이스부와 다음 공정 설비 사이의 간극을 넓힐 필요가 있다. 그 결과, 다음 공정 설비와 인터페이스부 사이에 부품이 낙하하거나, 부품의 막힘이 발생할 우려가 있다. 특히, 부품의 미세화나 반송 속도의 고속화가 진행될수록, 부품의 낙하나 막힘이 발생할 확률도 높아진다.

또한, 상술한 부품 피더는, 반송부 전체를 경사 방향으로 진동시키는 구동원의 주파수를 올리고, 변위 진폭을 작게 함으로써, 워크의 반송 속도를 올리는 것이 가능하지만, 일반적으로 300㎐ 정도인 구동원의 주파수를 이 이상으로 올리면, 사람의 귀의 감도가 높은 1㎑∼4㎑의 주파수에 가까워져, 소음이 커진다. 또한, 판 스프링으로 공진시키는 구조에서는, 300㎐를 초과하고 1k㎐ 이상이 되면, 반송부 등이 탄성 변형되어, 워크를 정상적으로 반송할 수 없게 된다(반송부(슈트)를 균일하게 평행 진동시키는 것이 곤란해진다).

이러한 결함의 발생을 회피 가능한 부품 피더로서, 초음파 진동에 의해 발생하는 진행파를 이용하여 부품을 이송하는 부품 피더가 알려져 있다. 특허문헌 1에는, 수평면에 대해 경사지게 하여 설치한 링(타원의 링도 포함함) 형상 또는 원판 형상의 진동체 중, 이면에, 정재파의 1/2 파장으로 분극 방향을 정부 교대로 반복하는 다수의 분극 영역을 갖는 압전체를 부착하고, 압전체의 2개의 분극 영역 군 각각에 시간적으로 90°의 위상이 어긋난 2종류의 고주파 전압(시간적인 위상이 상이한 고주파 전압)을 인가함으로써, 압전체의 굴곡 진동에 의해 진행파가 여기되어, 진동체의 진동면에 실린 부품을 이송하는 구성이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 평6-127655호 공보

그런데, 공간적 위상차와 시간적 위상차의 양쪽이 90°로 일치할 때, 가장 효율이 좋은 진행파가 생기는 것이 이미 알려져 있다. 그리고, 특허문헌 1에도, 상술한 바와 같이, 1/4 파장 어긋나게 배치된 2개의 영역에 압전 소자를 배치함으로써, 90°의 공간적 위상차를 실현하고, 각각 시간적인 위상이 90°상이한 고주파 전압을 인가하여 가진시키는 구성이 개시되어 있다.

그러나, 그 후의 본 발명자에 의한 예의 연구 끝에, 반송면에 진행파를 발생시켜 워크를 반송하는 워크 반송 장치에 관하여, 더 한층의 고속 반송을 위한 개량의 여지가 있는 것이 판명되어, 본 발명자는, 그 구체적인 해결책을 규명하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 동일 주파수에서 공간적 위상차가 있는 복수의 정재파를 반송면에 발생시키는 복수의 구동 수단을 구비하고, 복수의 구동 수단에 시간적 위상차를 갖게 한 구동 신호를 부여함으로써 반송면에 진행파를 발생시켜 워크를 반송하는 워크 반송 장치에 관한 것이다.

그리고, 본 발명에 관한 워크 반송 장치는, 반송면을 갖고, 또한 임의의 축에 대해 비대칭인 형상을 갖는 반송부와, 기계적 위상차 취득 수단과, 전기적 위상차 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다. 본 발명에 있어서의 기계적 위상차 취득 수단은, 적어도 반송부가 갖는 서로 다른 고유 진동수에 대응한 2개의 진동 모드의 고유 진동수의 차에 기인하는 기계적 위상차를, 시간적 위상차에 포함되는 요소로서 취득하는 것이다. 또한, 전기적 위상차 조정 수단은, 기계적 위상차에 대해, 복수의 구동 수단에의 구동 신호의 시간적인 위상차를 조정하여 부여하는 것이다. 「임의의 축에 대해 비대칭인 형상을 갖는 반송부」라 함은, 예를 들어 반송부의 구조 및 강성에 대해 축 대칭이 아닌 것을 나타내고 있다.

본 발명자는, 상이한 복수의 정재파의 시간의 어긋남인 시간적 위상차가, 전기적 위상차 뿐만 아니라, 반송부가 갖는 서로 다른 고유 진동수에 대응한 2개의 진동 모드의 고유 진동수의 차에 기인하는 기계적 위상차에 의해서도 변화되는 것이라는 것을 밝혀내고, 상이한 2개의 진동 모드 고유 진동수의 차에 기인하는 기계적 위상차에 전기적 위상차를 조정하여 부여한 위상차를 시간적 위상차로서 취급한다고 하는 지금까지 착상된 일이 없는 기술적 사상에 기초하여, 동일 주파수에서 공간적 위상차가 있는 복수의 정재파를 반송면에 발생시키는 복수의 구동 수단에, 기계적 위상차에 전기적 위상차를 조정하여 부여한 시간적 위상차를 갖게 한 구동 신호를 부여함으로써, 반송면에 발생하는 진행파에 의해 워크를 고속이고 또한 적절하게 반송하는 것이 가능한 워크 반송 장치를 고안하기에 이르렀다. 여기서, 「고유 진동수의 차」라 함은, 2개의 진동 모드가 동일한 변형 형태 및 동일한 파의 수인 것을 의미하고 있고, 상이한 2개의 진동 모드의 고유 진동수의 차이며, 진동 모드의 수와, 진행파를 생성하기 위한 정재파의 수는 반드시 일치하는 것은 아니다. 여기서 서술하는 「동일한 변형 형태」라 함은, 예를 들어 2개의 진동 모드의 진동 방향이나 진동 방식이 동일한 것을 의미하고 있고, 「동일한 파의 수」라 함은, 반송부에 있어서의 진동 모드의 파의 수를 의미하는 것이다. 즉, 물체를 진동시킨 경우에는, 공간적으로 위상차를 갖는 2개의 진동 모드가 있고, 진동 모드가 3개가 되는 케이스는 전무하다. 따라서, 예를 들어 동일 주파수, 동일한 변형 형태 및 동일한 파의 수이며, 공간적 위상차가 있는 3개 이상의 정재파를 반송면에 발생시키는 구성이라도, 진동 모드는, 서로 고유 진동수가 다른 제1 진동 모드와 제2 진동 모드의 2개이다. 서로 공간 위상이 90° 어긋나 있는 점에서, 제1 진동 모드를 0°모드, 제2 진동 모드를 90°모드로 정의할 수 있다.

본 발명에 있어서의 「반송부가 갖는 서로 다른 고유 진동수에 대응한 2개의 진동 모드의 고유 진동수의 차에 기인하는 기계적 위상차」는, 반송부의 비대칭 형상으로부터 파생하는 위상차이며, 상이한 2개의 고유 진동수 진동 모드에 대해, 하나의 주파수로 가진하는 경우에, 2개의 정재파에 발생하는 시간 위상의 차이다. 또한, 「전기적 위상차」는, 2개의 진동 모드용의 2개의 구동 수단에 인가하는 전압 파형의 위상차이며, 외부로부터 부여하는 시간적인 위상차 지령이라고 파악할 수도 있다. 전기적 위상 조정 수단은, 각 진동 모드에 인가하는 파형의 전기적 위상차를 조정하는 것이며, 본 발명에서는, 전기적 위상 조정 수단에 의해, 기계적 위상차에 대해 복수의 구동 수단에의 구동 신호의 시간적인 위상차를 조정하여 부여하는 구성이기 때문에, 전기적 위상차와 기계적 위상차를 가산한 시간적 위상차를 갖게 한 구동 신호를 복수의 구동 수단에 부여함으로써 반송면에 진행파를 발생시켜 워크를 반송할 수 있다.

공간적 위상차와 시간적 위상차의 양쪽이 90°로 일치할 때, 가장 효율이 좋은 진행파가 발생하는 것이 이미 알려져 있지만, 전기적 위상차만으로 시간적 위상차를 조정하는 구성이면, 시간적 위상차를 90°로 일치시킬 수 없어, 가장 효율이 좋은 진행파를 생성할 수 없는 케이스가 있어도, 본 발명과 같이, 전기적 위상차 뿐만 아니라, 기계적 위상차도 포함하는 위상차를 시간적 위상차로 파악함으로써 시간적 위상차를 90°로 일치시키는 것이 가능해져, 가장 효율이 좋은 진행파 비 1의 진행파를 반송면에 발생시키는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 있어서의 「반송면」은, 수평 또는 대략 수평인 면(수평면), 또는 수평에 대해 경사 각도 경사진 면(경사면), 혹은 U자 형상의 면(곡면) 모두를 포함하는 개념이다. 또한 워크로서는, 예를 들어 전자 부품 등의 미소 부품을 들 수 있지만, 전자 부품 이외의 물품이어도 된다.

또한, 가진 주파수나 반송부의 감쇠 특성에 의해 기계적 위상차가 변화되는 점에서, 본 발명에 있어서의 기계적 위상차 취득 수단으로서, 구동 신호의 가진 주파수에 기인하는 기계적 위상차를 취득하는 것을 적용하거나, 반송부의 감쇠 특성에 기인하는 기계적 위상차를 취득하는 것을 적용해도 된다. 가진 주파수 또는 반송부의 감쇠 특성을 변화시킴으로써 기계적 위상차를 변동시킬 수 있고, 특히 가진 주파수를, 상이한 2개의 진동 모드 중 한쪽의 고유 진동수(제1 진동 모드의 고유 진동수)와 다른 쪽의 고유 진동수(제2 진동 모드의 고유 진동수) 사이로 설정하면, 워크의 반송에 적합한 진행파를 생성하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명에 관한 워크 반송 장치에서는, 모든 정재파의 진폭이 동등해지도록 조정하는 진폭 조정 수단을 더 구비한 것을 적용할 수도 있다.

특히, 구동 수단에 의한 구동 신호가, 초음파 영역의 주파수를 가진 주파수로 하는 것이면, 초음파로 구동함으로써 구동음이 사람의 귀에는 들리지 않아, 고속 반송을 실현하면서, 소음 문제를 해소할 수 있다.

본 발명에 따르면, 반송면에 생성된 진행파에 의해 반송면 상의 워크를 반송하기 때문에, 반송부의 하류단에 설정되는 인터페이스부와 다음 공정 설비 사이에, 수평 진폭을 고려한 간극을 확보할 필요가 없어, 그 간극을 넓힌 경우에 일어날 수 있는 워크의 낙하나 막힘을 방지·억제할 수 있음과 함께, 임의의 축에 대해 회전 방향으로 비대칭인 형상을 갖는 반송부와, 반송부의 비대칭 형상으로부터 파생하는 기계적 위상차를 취득하는 기계적 위상차 취득 수단과, 취득한 기계적 위상차에 대해 부여하는 복수의 구동 수단에의 구동 신호의 시간적 위상차를 조정하는 전기적 위상차 조정 수단을 구비하고 있기 때문에, 완전 또는 거의 완전한 진행파를 생성할 수 있어, 종래보다 더 원활하고 또한 고속인 반송 처리를 실현 가능한 워크 반송 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 워크 반송 장치의 전체도.
도 2는 동 실시 형태에 관한 리니어 피더의 반송부를 하방(이면)으로부터 본 모식도.
도 3은 동 실시 형태에 관한 리니어 피더의 전체 구성도.
도 4는 동 실시 형태에 관한 리니어 피더의 반송부를 일부 생략하여 모식적으로 나타내는 측단면도.
도 5는 동 실시 형태에 있어서의 0°모드와 90°모드의 파의 공간적 위상차를 나타내는 도면.
도 6은 동 실시 형태에 있어서의 0°모드와 90°모드의 가진력에 대한 휨 변위량의 전달 특성 및 위상 특성을 나타내는 도면.
도 7은 공간적 위상차, 시간 위상차 및 정재파의 진폭의 값에 의한 진폭의 파형 변화를 나타내는 도면.
도 8은 위상차와 진행파 비의 관계를 나타내는 도면.
도 9는 동 실시 형태에 있어서의 0°모드, 90°모드의 주파수 특성을 나타내는 도면.
도 10은 진행파 비와 고유 진동수의 차율의 관계를 나타내는 도면.
도 11은 동 실시 형태에 관한 보울 피더의 측단면을 모식적으로 나타내는 도면.
도 12는 동 실시 형태에 관한 보울 피더의 반송부를 하방(이면)으로부터 본 모식도.
도 13은 동 실시 형태에 있어서의 압전 소자의 일 변형예의 모식도.
도 14는 동 실시 형태에 있어서의 압전 소자의 또 다른 일 변형예의 모식도.

이하, 본 발명의 일 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 워크 반송 장치는, 예를 들어 도 1에 나타낸 리니어 피더(LF) 및 보울 피더(BF)에 각각 적용되는 것이다. 이하에서는, 먼저 리니어 피더(LF)에 대해 설명한다. 도 2는, 도 1에 나타낸 리니어 피더(LF)를 하방으로부터 본 모식도이고, 도 3은 리니어 피더(LF)의 전체 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.

본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 도 1에 나타낸 공급용 보울 피더(BF)에 접속된 것이며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 동일 주파수에서 공간적 위상차가 있는 복수의 정재파(제1 정재파, 제2 정재파)를 반송면에 발생시키는 복수의 구동 수단(4)을 구비하고, 이들 복수의 구동 수단(4)에 시간적 위상차를 갖게 한 구동 신호를 부여함으로써 반송면 상의 워크를 반송하는 것이다.

리니어 피더(LF)는, 도 3 및 도 4(도 4는 리니어 피더(LF)의 단면 모식도이다)에 나타낸 바와 같이, 반송 중인 워크가 접촉하는 면인 반송면을 갖는 반송부(1)와, 반송부(1)를 하방으로부터 지지하는 지지대(2)와, 반송부(1)의 소정 개소에 설치된 선별부(3)를 갖는다.

반송부(1)는, 진행파를 생성하는 탄성 부재인 플레이트 탄성체(11)에 의해 형성되고, 긴 형상을 이루고, 임의의 축에 대해 회전 방향으로 비대칭인 형상을 갖는 것이다. 플레이트 탄성체(11)는, 예를 들어 평면에서 보아 직사각 형상을 이루고, 예를 들어 20㎑ 이상의 가진에 의해 휨파가 형성되는 탄성체이다. 본 실시 형태에서는, 도체의 플레이트 탄성체(11)를 적용하고 있다. 플레이트 탄성체(11)는, 반송부(1) 중 후술하는 메인 트랙(16)의 시단부가 보울 피더(BF) 중 보울 반송부(1(B))의 종단부와 접속되어 있다. 반송부(1)는, 대략 직선 형상으로 연신되는 반송면을 갖는다. 또한, 반송부(1)의 형상은 평면에서 보아 직사각 형상에 한정되지 않고, 도 3에 모식적으로 나타낸 바와 같이 평면에서 보아 타원 형상이어도 된다.

플레이트 탄성체(11)의 중앙 부분에는, 평면에서 보아 대략 타원 형상의 오목부(12)가 형성되고, 오목부(12)의 외측이 반송 트랙(13)으로 되어 있다. 오목부(12)에는, 오목부(12)보다 한층 작은 타원 형상의 압박판(14)이 수용되고, 긴 방향으로 배열되는 복수의 고정구(15)에 의해 압박판(14)을 지지대(2)에 고정하고 있다. 오목부(12)의 저면(12a)에 있어서, 압박판(14)이 고정된 고정 부분(12b)과 반송 트랙(13) 사이의 위치에, 다른 부분보다 얇고, 고정 부분(12b) 및 반송 트랙보다 강성이 작은 저강성 부분(12c)이 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 저강성 부분(12c)보다 외주측에 있어서, 반송 트랙(13)을 따라 휨 진행파를 효과적으로 발생시킬 수 있다.

그리고, 플레이트 탄성체(11)의 길이 방향을 따른 축(이하, 장축 L)을 경계로 하는 일방측의 에어리어와 타방측의 에어리어에서 반송 트랙(13)의 구조·형상을 상이하게 하고 있다. 구체적으로는, 워크를 정렬시켜 반송하는 직선 형상의 메인 트랙(16)을, 플레이트 탄성체(11) 중 장축 L을 경계로 하는 일방측의 에어리어에만 설치하고, 메인 트랙(16)으로부터 배제된 워크(W)를 보울 피더(BF)로 복귀시키는 리턴 트랙(17)을 플레이트 탄성체(11) 중 장축 L을 경계로 하는 일방측의 에어리어로부터 타방측의 에어리어측에 걸치는 넓은 범위에 설치하고 있다.

리턴 트랙(17)은, 플레이트 탄성체(11) 중 장축 L을 경계로 하는 일방측의 에어리어에 있어서 메인 트랙(16)보다 내주측에 설치한 직선 형상의 상류측 리턴 트랙(17a)과, 플레이트 탄성체(11) 중 장축 L을 경계로 하는 타방측의 에어리어에 설치한 직선 형상의 하류측 리턴 트랙(17b)과, 상류측 리턴 트랙(17a)의 하류단(종단부)으로부터 하류측 리턴 트랙(17b)의 상류단(시단부)에 걸쳐 설치한 부분 원호 형상(U자 형상)의 중간 리턴 트랙(17c)으로 구성되어 있다(도 1 참조).

리턴 트랙(17)은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 메인 트랙(16)보다 깊은 홈 형상으로 설정되어 있다. 본 실시 형태에서는, 상류측 리턴 트랙(17a)과 하류측 리턴 트랙(17b)이, 플레이트 탄성체(11)의 장축 L에 대해 서로 대칭으로 되는 위치에 형성되어 있다. 또한, 부분 원호 형상의 중간 리턴 트랙(17c)은, 플레이트 탄성체(11)의 장축 L을 중심으로 대칭으로 되는 형상으로 설정되어 있다. 리턴 트랙(17)의 상향면이, 「워크가 접촉하는 반송면」이다. 또한, 반송면은, 수평 또는 대략 수평인 면(수평면), 또는 수평에 대해 소정 각도 경사진 면(경사면), 혹은 U자 형상의 면(곡면) 중 어느 것이어도 된다.

메인 트랙(16)은, 플레이트 탄성체(11) 중 장축 L을 경계로 하는 일방측의 에어리어에 있어서 상류측 리턴 트랙(17a)보다 외주측에 형성되고, 단면 형상이 상류측 리턴 트랙(17a)보다 얕은 홈 형상으로 설정되어 있다. 메인 트랙(16)의 상향면이, 「워크가 접촉하는 반송면」이다. 메인 트랙(16)의 상향면은, 외주측에 하향 구배로 되도록 소정 각도 경사진 면으로 설정되어 있다. 메인 트랙(16)에서는 반송 중에 워크를 1열로 정렬시켜 다음 공정 장치에 공급할 수 있다. 이하에서는, 플레이트 탄성체(11) 중 장축 L을 경계로 하는 일방측의 에어리어를 「메인 트랙측 에어리어」로 하고, 타방측의 에어리어를 「리턴 트랙측 에어리어」로 한다. 이것은 축 대칭성을 무너뜨리는 일례이다.

이 메인 트랙(16)에는, 도 1 및 도 4에 나타낸 선별부(3)가 설치되어 있다. 선별부(3)는, 자세 판별에 이용되는 센서(31)와, 자세 판별의 결과에 기초하여 에어를 분출시키는 에어 분출부(32)를 갖는다. 센서(31)가, 원하는 적정한 자세는 아닌 자세(이방향 자세)라고 판별한 워크(W)에 대해 에어 분출부(32)로부터 에어를 분출함으로써, 이방향 자세의 워크(W)를 메인 트랙(16)으로부터 배제하여, 메인 트랙(16)보다 내주측이며 또한 저위치에 있는 상류측 리턴 트랙(17a)에 낙하시킬 수 있다.

상류측 리턴 트랙(17a)에 배제된 이방향 자세의 워크(W)는, 중간 리턴 트랙(17c) 및 하류측 리턴 트랙(17b)을 거쳐 보울 피더(BF)의 보울 탄성체(11)로 되돌아간다. 적정한 자세라고 판별된 워크(W)는, 메인 트랙(16)의 종단에 설치된 배출구로부터 배출된다.

이러한 반송부(1)를 휨 변형시키는 복수의 구동 수단(4)은, 도 2∼도 4에 나타낸 바와 같이, 압전 소자(41)에 의해 구성되어 있다. 반송면(메인 트랙(16)의 반송면, 리턴 트랙(17)의 반송면)에 진행파를 발생시키는 진행파 발생 수단으로서 기능하는 복수의 압전 소자(41)는, 플레이트 탄성체(11) 중, 반송면(메인 트랙(16)의 반송면, 리턴 트랙(17)의 반송면)이 형성된 부분의 이면(하향면)측에 부착되어 있다.

압전 소자(41)는, 플레이트 탄성체(11)의 긴 방향으로 신축함으로써 반송면(메인 트랙(16)의 반송면, 리턴 트랙(17)의 반송면)에 휨을 발생시키는 것이며, 플레이트 탄성체(11)의 메인 트랙측 에어리어와 리턴 트랙측 에어리어에, 각각 장축 L 방향을 따라 설치된다. 메인 트랙측 에어리어를 따른 위치에 배치된 압전 소자(41)와, 리턴 트랙측 에어리어를 따른 위치에 배치된 압전 소자(41)는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 서로 공간적 위상차를 갖고 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 메인 트랙측 에어리어를, 0°모드의 파를 발생시키기 위한 제1 가진 영역(Z1)에 설정하고, 리턴 트랙측 에어리어를, 90°모드의 파를 발생시키기 위한 제2 가진 영역(Z2)에 설정하고 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 가진 영역(Z1)의 압전 소자(41)는 제1 증폭기(51)에 접속되고, 제2 가진 영역(Z2)의 압전 소자(41)는 제2 증폭기(52)에 접속되어 있다. 각 압전 소자(41)는, 제1 가진 영역(Z1) 및 제2 가진 영역(Z2)에 있어서 각각 진동 모드의 배의 위치에 1/2 파장 간격으로 배치되어 있다. 각 가진 영역(제1 가진 영역(Z1), 제2 가진 영역(Z2))에 있어서 인접하는 압전 소자(41)는, 진폭의 산과 골의 관계로 되는 점에서, 동일한 구동을 한 경우에 역방향의 변위(도 2 및 도 3에서 「＋」와 「-」로 표현)로 되도록 구성되어 있다. 즉, 반송면에 상하 방향의 휨 진동을 발생시켜, 효율적으로 가진시키기 위해, 반송면의 하방(이측)에, 진동 모드의 배의 위치에 1/2 파장 간격으로 압전 소자(41)를 부착하고, 반송 방향에 인접하는 압전 소자(41)의 극성을 교대로 바꾸고 있다.

제1 가진 영역(Z1)과 제2 가진 영역(Z2)은, 주파수를 동일하게 하면서, 공간적으로 파의 위상이 90°어긋난 2개의 진동 모드, 구체적으로는, 도 5에 나타낸 0°모드와 90°모드의 파를 발생시켜 효율적으로 가진하기 위해, 도 3에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 제2 가진 영역(Z2)에 대해 제1 가진 영역(Z1)은 리턴 트랙(17)에 있어서의 워크의 반송 방향을 따라 (n＋1/4)λ(n＝0 또는 양의 정수)의 공간적 위상차가 설정되고, 제1 가진 영역(Z1)과 제2 가진 영역(Z1)에서 동일한 극성의 압전 소자(41)끼리의 배치가 실질적으로 λ/4 어긋나도록 설치되어 있다(설치 조건). 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 1/4 파장 어긋나게 압전 소자(41)가 배치되어 있다. 도 5에서는, 0°모드의 파와 90°모드의 파의 동일한 위치에서, 0°모드의 파의 마디와 90°모드의 파의 배가 일치하고 있어, 90°의 공간적 위상차가 있는 것을 이해할 수 있다.

또한, 정재파라 함은, 공진하면 단순히 그 자리에서 진동하는 것이다. 또한, 압전 소자(41)는 일체의 것이며, 표면의 전극의 극성을 교대로 바꾸는 구성이어도 되고, 극성은, 도 2 및 도 3에 나타낸 극성과 반대여도 된다. 또한, 압전 소자(41)는, 제1 가진 영역(Z1)(메인 트랙측 에어리어) 및 제2 가진 영역(Z2)(리턴 트랙측 에어리어)에 하나씩 설치되는 구성, 혹은 한쪽의 가진 영역에 압전 소자(41)끼리의 배치가 λ/4 어긋나게 설치되는 구성이어도 된다. 또한 플레이트 탄성체(11) 중, 반송면(메인 트랙(16)의 반송면, 리턴 트랙(17)의 반송면)이 형성된 부분의 이측과 표측에 각각 설치되어도 된다. 즉, 상술한 설치 조건을 만족시키면 2 이상의 압전 소자(41)가 반송부(1)의 어디에 설치되어도 된다.

그리고, 반송부(1)의 장축 L을 중심으로 하는 대칭 구조를 무너뜨림으로써, 반송부(1) 중 0°모드의 고유 진동수 f1과, 90°모드의 고유 진동수 f2에 차(f1＜f2)가 발생하고 있다. 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 적어도 고유 진동수 f1과 고유 진동수 f2의 차에 기인하는 기계적 위상차를, 진행파를 발생시키기 위한 시간적 위상차에 포함되는 요소로서 취득하는 기계적 위상차 취득 수단을 구비하고 있다. 여기서, 기계적 위상차는, 2개의 진동 모드의 고유 진동수의 차에 기인한 위상차이다. 즉, 기계적 위상차는, 반송부(1)의 비대칭 형상으로부터 파생하는 위상차이며, 상이한 2개의 고유 진동수의 진동 모드에 대해, 하나의 주파수에서 가진하는 경우에, 2개의 정재파에 발생하는 시간 위상의 차이다. 「고유 진동수의 차」라 함은, 2개의 진동 모드가 동일한 변형 형태 및 동일한 파의 수인 것을 의미하고 있고, 상이한 2개의 진동 모드의 고유 진동수의 차이며, 진동 모드의 수와, 진행파를 생성하기 위한 정재파의 수는 반드시 일치하는 것은 아니다. 여기서 서술하는 「동일한 변형 형태」라 함은, 예를 들어 2개의 진동 모드의 진동 방향이나 진동 방식이 동일한 것을 의미하고 있고, 「동일한 파의 수」라 함은, 반송부가 갖는 반송면 중, 워크가 반송되는 반송 경로 전체 둘레에 있어서의 파장의 수를 의미하는 것이다. 즉, 물체를 진동시킨 경우에는, 공간적으로 위상차를 갖는 2개의 진동 모드가 있고, 진동 모드가 3개가 되는 케이스는 전무하다. 따라서, 예를 들어 동일 주파수, 동일한 변형 형태 및 동일한 파의 수이며, 공간적 위상차가 있는 3개 이상의 정재파를 반송면에 발생시키는 구성이라도, 진동 모드는, 서로 고유 진동수가 상이한 제1 진동 모드와 제2 진동 모드의 2개이다. 서로 공간 위상이 90°어긋나 있는 점에서, 2개의 진동 모드 중 제1 진동 모드를 0°모드, 제2 진동 모드를 90°모드로 정의할 수 있다.

도 6에 공간적으로 파의 위상차가 90°어긋난 2개의 진동 모드의 가진력(발생력)에 대한 휨 변위량의 전달 특성 및 위상 특성을 나타낸다. 가진 주파수 f를 제1 가진 영역(Z1)(0°모드)의 고유 주파수 f1로 하면, 위상 특성에 대해, 제1 가진 영역(Z1)(0°모드)에서는, 공진 구동이므로, 힘에 대한 변위의 위상차는 90°로 된다(도 6에 있어서의 「90-φ₁」). 도 6의 변위/힘의 특성으로부터, 제1 가진 영역(Z1)(0°모드)의 파는, 공진점 f1에서 구동되지만, 제2 가진 영역(Z2)(90°모드)의 파는, 공진점으로부터 벗어나, 진폭이 저감되는 것을 이해할 수 있다.

또한, 가진 주파수 f를 제1 가진 영역(Z1)(0°모드)의 고유 주파수 f1과 제2 가진 영역(Z2)(90°모드)의 고유 주파수 f2의 중간 주파수 f3으로 하면, 힘에 대한 변위의 위상차는, 도 6에 있어서의 「φ₃-φ₂」로 되어, 0°모드의 진폭과, 90°모드의 진폭은 동일해진다(도 6 중의 부호 b 참조).

이와 같이, 0°모드와 90°모드는, 고유 진동수가 완전히 일치하지 않는다. 그 때문에, 어느 하나의 주파수에서 구동하는 경우, 2개의 정재파(0°모드와 90°모드)에 위상차가 발생한다. 또한, 가진 주파수를 변화시키면, 위상차도 변화된다. 그와 동시에, 공진 피크로부터 벗어나기 때문에, 진폭 차도 발생한다. 그 때문에, 가진 주파수를 변화시키는 것은, 결과적으로 위상차와 진폭 비를 변경하고 있는 것과 동등해진다. 그래서, 본 실시 형태에서는, 기계적 위상차 취득 수단으로서, 고유 진동수 f1과 고유 진동수 f2의 차에 기인하는 기계적 위상차 뿐만 아니라, 구동 신호의 가진 주파수에 기인하는 기계적 위상차를, 진행파를 발생시키기 위한 시간적 위상차에 포함되는 요소로서 취득하는 것을 적용하고 있다.

또한, 본 실시 형태에서는, 기계적 위상차 취득 수단이, 반송부(1)의 감쇠 특성에 기인하는 기계적 위상차도, 진행파를 발생시키기 위한 시간적 위상차에 포함되는 요소로서 취득하도록 구성하고 있다. 이것은, 반송부(1)의 감쇠 특성이 변화되면 기계적 위상차도 변동된다고 하는 점에 착안한 구성이다.

본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 파형을 선택하는 파형 선택 수단(6)을 구비하고 있다. 파형 선택 수단(6)은, 예를 들어 정현파, 구형파, 삼각파 등의 복수 종의 파형으로부터 하나의 파형을 선택하는 것이다. 또한, 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 각 진동 모드에 인가하는 파형의 전기적 위상차를 조정하는 전기적 위상차 조정 수단(7)을 구비하고, 전기적 위상차 조정 수단(7)이, 기계적 위상차 취득 수단에서 취득한 기계적 위상차에 대해 복수의 구동 수단(4)(제1 구동 수단(41), 제2 구동 수단(42))에의 구동 신호의 시간적인 위상차를 조정하여 부여하도록 구성하고 있다. 「전기적 위상차」는, 2개의 진동 모드용의 각각의 구동 수단(4)에 인가하는 전압 파형의 위상차이며, 외부로부터 부여하는 시간적인 위상차 지령이다.

또한, 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 가진 주파수를 조정하는 가진 주파수 조정 수단(8)과, 모든 정재파(0°모드의 정재파, 90°모드의 정재파)의 진폭을 조정하는 진폭 조정 수단(제1 진폭 조정 수단(91), 제2 진폭 조정 수단(92))을 구비하고 있다. 제1 진폭 조정 수단(91), 제2 진폭 조정 수단(92)은, 0°모드의 정재파 진폭과 90°모드의 정재파 진폭이 동등해지도록 조정하는 것이다.

본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 이러한 구성에 있어서, 제1 가진 영역(Z1)의 압전 소자(41)와 제2 가진 영역(Z2)의 압전 소자(41)에 대해, 시간적으로 위상을 90°어긋나게 한 초음파의 정현파 진동을 부여하면, 공간적 또한 시간적으로 90°어긋난 2개의 정재파가 겹쳐지고, 반송면(메인 트랙(16)의 반송면, 리턴 트랙(17)의 반송면) 자체가 탄성 변형되어, 휨 진동이 진행파로 된다(순환 방식).

여기서, 진동하는 영역에 있어서의 「최소 진폭/최대 진폭」으로 구해지는 진행파 비는, 그 값이 「1」인 경우에 이상적인 진행파를 생성할 수 있다. 그리고, 진행파 비 1의 진행파를 생성하기 위해서는, 2개의 정재파(0°모드의 정재파, 90°모드의 정재파)의 시간적 위상차 및 공간적 위상차가 90°, 또한 진폭이 동일할 필요가 있다. 그러나, 실제로는, 위상차를 90° 및 양자의 진폭을 완전히 일치시키는 것은 곤란하다. 특히, 2개의 진동 모드의 고유 진동수 부근에서 구동되므로, 고유 진동수의 차가 발생하는 경우, 기계적으로 시간적 위상차가 발생해 버린다. 또한, 감쇠에 의해서도 그 위상차가 변화되기 때문에, 시간적 위상차를 90°로 설정하는 것은 매우 어렵다. 그래서, 본 발명자는, 2개의 정재파의 위상차 및 진폭 비가 이상값으로부터 벗어난 경우, 진행파 비가 어느 정도 변화되는 것인지를 검증하였다.

진폭이 상이하고, 공간적 및 시간적으로 위상차가 발생한 2개의 정재파가 있고, 한쪽의 정재파의 진폭을 a, 다른 쪽의 진폭을 b, 공간적 위상차를 φ₁, 시간 위상차를 φ₂, 주파수를 ω, 파수를 k로 하면, 어느 위치 x에 있어서의 정재파의 변위 y₁, y₂는 이하의 식(1)로 나타낼 수 있다.

이 2개의 파를 합성하여, 정리하면, 이하의 식(2)가 된다.

식(2)의 정현파의 진폭 「h(x)＝√A²＋B²」를, 위치 x에 대해 플롯하면, 도 7이 된다. 도 7로부터, 진폭 h(x)의 파형이, 공간적 위상차 φ₁, 시간적 위상차 φ₂ 및 정재파의 진폭 a, b의 값에 의해 크게 변화하는 것을 이해할 수 있다. 그리고, 공간적 위상차 φ₁＝시간적 위상차 φ₂＝90°, 한쪽의 정재파의 진폭 a＝다른 쪽의 정재파 진폭 b일 때, 진폭이 위치 x에 상관없이 일정해지고, 진행파 비 1의 완전 진행파가 된다. 한편, 공간적 위상차 φ₁＝0 또는 시간적 위상차 φ₂＝0일 때에는, 마디의 진폭이 0이 되는 완전 정재파가 된다. 그 이외의 경우에는, 정재파와 진행파가 혼재되어 있는 상태로 된다.

여기서, 공간적 위상차 φ₁ 또는 시간적 위상차 φ₂ 중 한쪽의 위상차를 90°로 고정하고, 다른 한쪽의 위상차를 0°로부터 90°까지 변화시켰을 때의 진행파 비의 관계를 도 8에 나타낸다. 파라미터로서, 진폭비 a/b, 즉 한쪽의 정재파의 진폭 a와 다른 쪽의 정재파 진폭 b의 비율을, 「1.0」, 「1.5」, 「2.0」으로 변화시킨 결과, 위상차가 0°에 근접할수록 진행파 비는 급격하게 작아져, 0°에서 진행파 비는 0으로 되어 완전 정재파로 되었다. 한편, 90°에 근접할수록, 진행파 비가 1에 가까워져, 90°에서 진행파 비가 1(진폭비가 1인 경우)로 되어, 완전 진행파로 되었다. 또한, 90°내지 180°는 0°내지 90°의 대칭의 특성이 되는 것도 판명되었다.

이상의 검증 결과에 기초하여, 축 대칭이 아닌 반송부(1)를 구비한 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)에서는, 우선, 서로 다른 고유 진동수에 대응한 2개의 진동 모드의 고유 진동수, 즉, 0°모드의 고유 진동수 f1과, 90°모드의 고유 진동수 f2를 적절한 수단에 의해 측정하여(고유 진동수 측정 스텝), 가진 주파수를 결정한다(가진 주파수 결정 스텝). 고유 진동수 측정 스텝에서 측정한 각 모드의 고유 진동수(0°모드의 고유 진동수 f1, 90°모드의 고유 진동수 f2)는, 도 9에 나타낸 그래프와 같이 나타낼 수 있다. 가진 주파수 결정 스텝에서는, 가진 주파수 조정 수단(8)에 의해, 가진 주파수를 0°모드의 고유 진동수 f1과 90°모드의 고유 진동수 f2 사이의 주파수로 설정한다.

다음으로, 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 기계적 위상차 산출 수단에 의해 기계적 위상차를 산출한다(기계적 위상차 산출 스텝). 구체적으로는, 도 9에 나타낸 그래프로부터 기계적 위상차(도 9 중에서 「φm」로 나타내는 기계적 위상차)를 산출할 수 있다. 기계적 위상차 산출 스텝에 이어서, 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 외부로부터 부여하는 시간적인 위상차 지령인 전기적 위상차를 설정한다(전기적 위상차 설정 스텝). 구체적으로는, 전기적 위상차와 기계적 위상차의 합이 90°로 되도록 전기적 위상차를 결정하여 설정한다. 즉, 「전기적 위상차＝90－기계적 위상차」의 조건을 만족시키는 경우에 진행파 비가 「1」로 된다.

이상의 처리를 거침으로써, 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 2개의 영역(제1 가진 영역(Z1), 제2 가진 영역(Z2))의 압전 소자(41)에 부여하는 파의 진동(예를 들어, 정현파 진동)의 위상차를 조정함으로써, 진행파 비(진행파 비＝최소 진폭/최대 진폭)를 조정하여, 공간적 또한 시간적으로 90°어긋난 2개의 정재파가 겹쳐지고, 휨 진동은 진행파로 되어, 완전 또는 거의 완전한 진행파를 생성하여, 워크(W)를 반송할 수 있다.

진행파가 생성되면, 반송면의 어느 1점의 궤적이 타원 진동을 그리고, 이 타원 진동이 반송면의 정점에 도달할 때에 워크와 접촉하여, 워크에 마찰력을 부여한다. 마찰력이 작용하는 방향으로 워크는 반송된다. 이 워크의 반송 방향은, 진행파가 진행하는 방향의 반대가 된다.

여기서, 0°모드의 고유 진동수 f1과 90°모드의 고유 진동수 f2는 서로 다른 값이며, 이들의 차는, 이하의 식(3)에 나타내는 바와 같이, 0°모드의 고유 진동수 f1에 대한 90°모드의 고유 진동수 f2의 차의 비율인 고유 진동수의 차율 Δf로서 나타낼 수 있다.

진행파 비와 고유 진동수의 차율 Δf의 관계를 도 10에 나타낸다. 여기서 서술하는 진행파 비라 함은, 진행파에 의한 반송면에 있어서의 수직 진폭 중, 반송면 중 소정 범위에서 가장 크게 진동하는 위치에 있어서의 최대 진폭에 대한, 상기 소정 범위에서 가장 작게 진동하는 위치에 있어서의 최소 진폭의 비를 의미한다. 식3 및 도 10으로부터, 실용상 지장없이 워크를 반송 가능하게 하는 진행파 비(반송 한계 진행파 비)의 값(본 발명자는, 검증 실험에 의해 반송 한계 진행파 비의 값이 「0.13 이상」인 것을 알아내었다)으로 되는 것은, 고유 진동수의 차율 Δf의 값이 Δf≤1.54인 것을 파악할 수 있다. 따라서, 고유 진동수의 차율 Δf≤1.54이면, 실용상 지장없이 워크를 반송 가능한 워크 반송 장치를 형성할 수 있다.

또한, 상술한 각 스텝을 거치는 전기적인 처리에 의해서도 적절한 진행파를 생성할 수 없는 경우는, 반송부(1)의 감쇠 특성을 변화시키는 것을 목적으로 반송부(1)의 구조를 변경해도 된다. 반송부(1)의 감쇠 특성을 변화시키면, 그것에 수반하여 기계적 위상차가 변동되고, 그 변동된 기계적 위상차를, 시간적 위상차에 포함되는 요소로서 기계적 위상차 취득 수단에서 취득하여, 그 후의 전기적인 처리(고유 진동수 측정 스텝 이후의 처리)를 거침으로써, 반송부(1)의 감쇠 특성에 기인하는 기계적 특성을 포함하는 시간적 위상차를 90° 또는 거의 90°에 일치시킬 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 반송면을 갖고, 또한 임의의 축에 대해 비대칭인 형상을 갖는 반송부(1)와, 기계적 위상차 취득 수단과, 전기적 위상차 조정 수단(7)을 구비하고, 적어도 반송부(1)가 갖는 서로 다른 고유 진동수에 대응한 2개의 진동 모드의 고유 진동수의 차에 기인한 기계적 위상차를, 시간적 위상차에 포함되는 요소로서 기계적 위상차 취득 수단에서 취득하여, 그 취득한 기계적 위상차에 대해 전기적 위상차 조정 수단(7)에 의해, 복수의 구동 수단(4)에의 구동 신호의 시간적인 위상차를 조정하여 부여하도록 구성하고, 기계적 위상차에 전기적 위상차를 조정하여 부여한 시간적 위상차를 갖게 한 구동 신호를, 동일 주파수에서 공간적 위상차가 있는 복수의 정재파를 반송면에 발생시키는 복수의 구동 수단(4)에 부여하도록 구성하고 있기 때문에, 반송면에 완전 또는 거의 완전한 진행파를 발생시킬 수 있어, 이 진행파에 의해 워크를 고속으로 또한 적절하게 반송하는 것이 가능하다. 특히, 가진 주파수를, 상이한 2개의 진동 모드 중 한쪽의 고유 진동수(제1 진동 모드의 고유 진동수)와 다른 쪽의 고유 진동수(제2 진동 모드의 고유 진동수) 사이의 적절한 값, 적합한 예로서, 제1 진동 모드의 고유 진동수와 다른 쪽의 고유 진동수의 중간 값으로 설정하면, 워크의 반송에 적합한 진행파를 생성하는 것이 가능하다.

본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 전기적 위상차 뿐만 아니라, 기계적 위상차도 포함하는 위상차를 시간적 위상차라고 파악함으로써 시간적 위상차를 90° 또는 거의 90°에 일치시키는 것이 가능해져, 가장 효율이 좋은 진행파 비의 진행파를 반송면에 발생시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 기계적 위상차 취득 수단으로서, 구동 신호의 가진 주파수에 기인하는 기계적 위상차나, 반송부(1)의 감쇠 특성에 기인하는 기계적 위상차를 취득하는 것을 적용하고 있기 때문에, 가진 주파수나 반송부(1)의 감쇠 특성에 의해 변동되는 기계적 위상차를 적확하게 파악할 수 있어, 시간적 위상차에 그것들의 기계적 위상차를 포함시킬 수 있다.

특히, 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)에서는, 구동 수단(4)에 의한 구동 신호가, 초음파 영역의 주파수를 가진 주파수로 하는 것이기 때문에, 초음파의 구동음이 인간의 귀에는 들리지 않아, 고속 반송을 실현하면서, 소음 문제를 해소할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 상하 방향의 초음파 휨 진행파에 의해 워크를 반송하기 때문에, 반송부(1)의 선단의 수평 진폭이 제로에 가까워, 반송부(1)의 선단을 다음 공정 장치에 접근시켜 설치할 수 있어, 작은 워크의 낙하를 방지·억제할 수 있음과 함께, 압전 소자(41)가 초음파 진동에 의해 진행파를 발생시키도록 구성하고 있는 점에서, 구동음이 사람의 귀에 들리지 않아, 무음화할 수 있어, 소음이 커지는 것을 방지하면서 고속화를 달성할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 리니어 피더(LF)는, 반송면만을 휨 진동시키므로, 전술한 바와 같이, 반송부(1)의 중앙부를 고정해도 반송면의 휨 진동 모드에 영향을 미치지 않고, 진행파가 얻어진다. 또한, 제1 가진 영역(Z1)의 압전 소자(41)와, 제2 가진 영역(Z2)의 압전 소자(41)에서, 그것들에 부여하는 파의 위상차를 반전시킴으로써(시간 위상을 반전(-90°)), 역방향으로 워크를 반송시킬 수 있고, 워크의 막힘이 발생한 경우 등에서, 워크를 일단 역송시켜 막힘을 해제할 수 있다.

이와 같이 하여, 반송부(1)를 따라 생성된 진행파에 의해, 워크와 반송면(메인 트랙(16)의 반송면, 리턴 트랙(17)의 반송면) 사이에 마찰력이 발생하여, 워크의 공급과 회수가 행해진다.

또한, 본 실시 형태에 관한 보울 피더(BF)는, 도 1, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 나선 형상의 반송 트랙인 나선 트랙(13(B))의 반송면에 발생시킨 진행파에 의해 워크를 이동시키면서 소정의 반송처(공급처, 본 실시 형태에서는 리니어 피더(LF)의 메인 트랙의 상류단)로 반송하는 장치이다. 보울 피더(BF)는, 저부측으로부터 상승하고, 또한 나선 형상을 그리는 반송면을 갖고, 임의의 축에 대해 비대칭인 형상을 갖는 보울 형상의 반송부(1(B))와, 동일 주파수에서 공간적 위상차가 있는 복수의 정재파를 반송면에 발생시키는 복수의 구동 수단(4(B))을 구비하고, 이들 복수의 구동 수단(4(B))에, 상술한 리니어 피더(LF)와 마찬가지 또는 준한 구성에 의해, 전기적 위상차 외에도 기계적 위상차를 포함하는 시간적 위상차를 갖게 한 구동 신호를 부여함으로써, 보울 형상 반송부(1(B))의 반송면에 진행파를 발생시켜 워크를 반송하는 것이다. 도 11은, 보울 피더(BF)의 측단면을 모식적으로 나타낸 도면이고, 도 12는 보울 피더(BF)를 하방으로부터 본 모식도이다. 또한, 도 11에서는, 단면 부분을 나타내는 평행 사선(해칭)을 생략하고 있다.

보울 형상 반송부(1(B))는, 진행파를 생성하는 탄성 부재인 보울 탄성체(11(B))에 의해 형성되고, 임의의 축에 대해 비대칭인 형상을 갖는 것이다. 반송부(1(B)) 중 나선 트랙(13(B))의 종단부(하류 단부)가 리니어 피더(LF) 중 메인 트랙(16)의 시단부(상류 단부)에 접속되어 있다.

본 실시 형태에서는, 보울 탄성체(11(B))의 중앙 부분을 적절한 부품(도 1에서는 고정구(볼트), 도 11에서는 압박 부재(14(B)))에 의해 지지대(2(B))에 고정하고 있다. 보울 형상 반송부(1(B))는, 보울 탄성체(11(B))의 내주면에 나선 트랙(13(B))을 형성하고 있기 때문에, 기하학적으로 축 대칭으로 되는 대칭 축을 반송부(1(B))의 어디에도 설정할 수 없다. 나선 트랙(13(B))의 상향면이, 「워크가 접촉하는 반송면」이다.

이러한 보울 형상 반송부(1(B))를 휨 변형시키는 복수의 구동 수단(4(B))은, 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 압전 소자(41(B))에 의해 구성되어 있다. 압전 소자(41(B))는 보울 탄성체(11(B)) 중 나선 트랙(13(B))의 반송면이 형성된 부분의 이면(하향면)측에 부착되어 있다.

압전 소자(41(B))는, 보울 탄성체(11(B))의 주위 방향으로 신축함으로써 나선 트랙(13(B))의 반송면에 휨을 발생시키는 것이며, 보울 탄성체(11(B)) 중 직경에 상당하는 임의의 직선을 경계로 하여 구별되는 반원 형상의 에어리어에, 각각 주위 방향을 따라 설치된다. 복수의 압전 소자(41(B))는, 서로 공간적 위상차를 갖고 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 한쪽의 반원 형상의 에어리어를, 0°모드의 파를 발생시키기 위한 제1 가진 영역에 설정하고, 다른 쪽의 반원 형상의 에어리어를, 90°모드의 파를 발생시키기 위한 제2 가진 영역에 설정하고 있다(도 12 참조). 또한, 한쪽의 반원 형상의 에어리어에, 제1 가진 영역 및 제2 가진 영역을 설정해도 된다. 각 압전 소자(41)는, 제1 가진 영역 및 제2 가진 영역에서 각각 진동 모드의 배의 위치에 1/2 파장 간격으로 배치되어 있다. 각 가진 영역(제1 가진 영역, 제2 가진 영역)에 있어서 인접하는 압전 소자는, 진폭의 산과 골의 관계가 되는 점에서, 동일한 구동을 한 경우에 역방향의 변위(도 12에서 「+」와 「-」로 표현)로 되도록 구성되어 있다. 또한, 제1 가진 영역과 제2 가진 영역에서 동일한 극성의 압전 소자끼리의 배치가 실질적으로 λ/4 어긋나도록 설치되어 있다

이러한 보울 형상 반송부(1(B))를 구비하는 보울 피더(BF)는, 상술한 리니어 피더(LF)에 관한 도 3과 마찬가지의 구성, 즉, 제1 가진 영역의 압전 소자(41(B))가 접속되어 있는 제1 증폭기와, 제2 가진 영역의 압전 소자(41(B))가 접속되어 있는 제2 증폭기와, 기계적 위상차 취득 수단과, 전기적 위상차 조정 수단과, 가진 주파수 조정 수단과, 진폭 조정 수단(제1 진폭 조정 수단, 제2 진폭 조정 수단)을 구비한 구성이다. 그리고, 상술한 리니어 피더(LF)와 마찬가지로, 기계적 위상차를 포함한 시간적 위상차를 90°에 완전히 일치 또는 거의 일치시킨 진행파를 생성할 수 있다.

따라서, 보울 피더(BF)는, 상술한 리니어 피더(LF)와 마찬가지 또는 거의 마찬가지의 작용 효과를 발휘한다.

또한, 본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 동일 주파수에서 공간적 위상차가 있는 3개 이상의 정재파를 반송면에 발생시키는 구성이라도, 진동 모드는, 서로 고유 진동수가 다른 제1 진동 모드와 제2 진동 모드의 2개이다. 즉, 물체를 진동시킨 경우에는, 공간적으로 위상차를 갖는 2개의 진동 모드가 있고, 진동 모드가 3개 이상이 되는 케이스는 전무하고, 본 발명에 있어서의 「고유 진동수의 차」는, 상이한 2개의 모드 고유 진동수의 차이며, 진행파를 생성하기 위한 정재파 수와 진동 모드의 수는 반드시 일치하는 것은 아니다.

상술한 실시 형태에서는, 구동 수단을 구성하는 압전 소자를 1매씩 개별로 반송부에 부착한 양태를 예시하였지만, 도 13에 나타낸 바와 같이, 압전 소자(41)의 세라믹부(42)를 일체화하고, 전극(43)만 따로따로 하는 구성으로 해도 된다. 도 13의 (a), (b)는, 세라믹부(42)를 일체화한 압전 소자(41)의 평면 모식도, 측면 모식도이다. 도 13의 (b)에 있어서 화살표로 나타내는 각 전극(43)의 분극 방향으로부터 파악할 수 있는 바와 같이, 세라믹부(42)가 일체화되어 있어도 전극(43)을 부분적으로 변경하는 것이 가능하다. 이러한 세라믹부 일체화 타입의 압전 소자(41)를 반송부(1)에 부착한 시점에서, 세라믹부(42)의 한쪽 면측(예를 들어, 상향면측)의 각 전극(43)은 도체의 반송부(1)에 접촉하여 커먼(공통 전극)이 되고, 세라믹부(42)의 다른 쪽 면측(예를 들어, 하향면측)의 각 전극(43)은 도체의 반송부(1)에 접촉하지 않기 때문에, 적절한 수단에 의해 커먼으로 할 필요가 있다. 이러한 세라믹부 일체화 타입의 압전 소자(41)이면, 상술한 실시 형태에서 예시한 타입의 압전 소자(41)와 비교하여, 압전 소자(41)를 반송부(1)에 부착하는 작업 부담의 경감화와, 부착 정밀도의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 세라믹부(42)의 한쪽 면측(예를 들어, 상향면측)의 각 전극(43)을 도체의 반송부(1)에 부착한 경우, 각 전극(43)과 도체의 반송부(1) 사이에 접착층이 형성되지만, 전극(43)과 반송부(1)의 표면 조도에 의해 도통된다.

또한, 도 13에 나타낸 세라믹 일체화 타입의 압전 소자(41)의 더욱 개량 버전으로서, 도 14에 나타낸 세라믹부(42)의 한쪽 면측(예를 들어, 상향면측)의 전극(43)을 따로따로 하고, 다른 쪽 면측(예를 들어, 하향면측)의 전극(44)을 일체화한 것을 들 수 있다. 도 14의 (a), (b), (c)는, 세라믹부(42)와 한쪽 면측의 전극(44)을 각각 일체화한 압전 소자(41)의 평면 모식도, 측면 모식도, 저면 모식도이다. 이와 같이, 세라믹부(42)와 한쪽 면측의 전극(44)을 각각 일체화한 압전 소자(41)를 반송부(1)에 부착한 시점에서, 세라믹부(42)의 한쪽 면측(예를 들어, 상향면측)의 각 전극(43)은 도체의 반송부(1)에 접촉하여 커먼(공통 전극)으로 되고, 세라믹부(42)의 다른 쪽 면측(예를 들어, 하향면측)의 전극(44)은 일체화되어 있기 때문에 커먼 작업이 불필요하다.

또한, 상술한 실시 형태에서는, 전기적 위상차 설정 스텝의 구체예로서, 전기적 위상차와 기계적 위상차의 합이 90°로 되도록 전기적 위상차를 결정하여 설정하는 양태를 예시하였지만, 「기계적 위상차의 합이 90±180n(n은 양의 정수)」로 되도록 전기적 위상차를 결정하여 설정하도록 해도 된다. 즉, 「전기적 위상차＝90±180n(n은 양의 정수)－기계적 위상차」의 조건을 만족시키는 경우에도 진행파 비가 「1」이 된다.

상술한 실시 형태에서는, 2개의 영역의 구동 수단에 부여하는 파의 진동으로서 정현파 진동을 예시하였지만, 구형파 진동이어도 된다.

본 발명에서는, 구동 수단으로서, 압전 소자 대신, 자왜 소자를 적용할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태에서는 진행파를 순환 방식에 의해 발생시켰지만, 순환 방식은 아닌 방식(반송면의 양단부를 각각 위상차를 바꾸어 가진하는 양단부 가진 방식 등)으로 진행파를 발생시켜도 된다.

워크로서는, 예를 들어 전자 부품 등의 미소 부품을 들 수 있지만, 전자 부품 이외의 물품이어도 된다.

그 밖에, 각 부의 구체적 구성에 대해서도 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다.

1, 1(B) : 반송부
4, 4(B) : 구동 수단
7 : 전기적 위상차 조정 수단
91, 92 : 진폭 조정 수단(제1 진폭 조정 수단, 제2 진폭 조정 수단)
LF, BF : 워크 반송 장치(리니어 피더, 보울 피더)

Claims

동일 주파수에서 공간적 위상차가 있는 복수의 정재파를 반송면에 발생시키는 복수의 구동 수단을 구비하고, 이들 복수의 구동 수단에 시간적 위상차를 갖게 한 구동 신호를 부여함으로써 상기 반송면에 진행파를 발생시켜 워크를 반송하는 워크 반송 장치이며,
상기 반송면을 갖고, 임의의 축에 대해 비대칭인 형상을 갖는 반송부와,
상기 반송부가 갖는 각각 상이한 고유 진동수에 대응한 2개의 진동 모드의 고유 진동수의 차에 기인하는 기계적 위상차를, 상기 시간적 위상차에 포함되는 요소로서 취득하는 기계적 위상차 취득 수단과,
상기 복수의 구동 수단에의 상기 구동 신호의 시간적인 위상차를 조정하여 상기 기계적 위상차에 대해 부여하는 전기적 위상차 조정 수단을 구비하고 있고, 상기 기계적 위상차는 상기 반송부의 비대칭인 형상으로부터 파생하는 위상차인 것을 특징으로 하는, 워크 반송 장치.
제1항에 있어서,
상기 기계적 위상차 취득 수단은, 상기 구동 신호의 가진 주파수에 기인하는 기계적 위상차를 취득하는 것이며,
상기 구동 수단에 있어서, 상기 가진 주파수를, 상기 2개의 진동 모드 중 한쪽의 진동 모드의 고유 진동수와 다른 쪽의 진동 모드의 고유 진동수 사이에 설정하고 있는, 워크 반송 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 기계적 위상차 취득 수단은, 상기 반송부의 감쇠 특성에 기인하는 기계적 위상차를 취득하는 것인, 워크 반송 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
모든 상기 정재파의 진폭이 동등해지도록 조정하는 진폭 조정 수단을 더 구비하고 있는, 워크 반송 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동 수단에 의한 구동 신호가, 초음파 영역의 주파수를 가진 주파수로 하는 것인, 워크 반송 장치.