振動ボウルフィーダーはどのように動作するのか？アクチュエーターの種類を解説

A 振動ボウルフィーダー はほぼすべての自動組立ラインの静かな働き者です。ネジ、リベット、端子、銀接点、スプリングなどの小さな部品の緩い山を取り、一つずつ正しい向きで次の工程に届けます。オペレーターが触れることなく動作します。もしあなたが 振動ボウルフィーダーはどのように動作するのか, と疑問に思ったなら、簡単な答えは制御された振動です：ドライブユニットがボウルを毎秒何度も振動させ、部品が螺旋状のトラックに沿って跳ねながら出口で一列に並びます。その振動を生み出す部品がアクチュエータであり、 振動ボウルフィーダーのアクチュエータタイプ は給餌速度、向きの精度、騒音レベル、エネルギー消費、そして機械が壊れやすい部品をどれだけ優しく扱うかを決定します。低電圧電気製品の製造者にとって、単一のMCBやコンタクタに数十個の小さな部品が含まれる場合、フィーダーとそのアクチュエータはラインのスループットに決定的な役割を果たします。このガイドでは動作原理を段階的に説明し、現代の給餌システムで使用される主要なアクチュエータタイプを比較します。.

著者：黄小雷 | Benlong Automation

振動ボウルフィーダーとは何か？

振動ボウルフィーダーは、円形のボウルから部品を供給するために設計された完全密閉型の装置です。螺旋トラックと呼ばれる接触面が円形のボウルに均等に設けられています。ボウルの中央に未処理のバルク部品を入れ、振動によって部品が螺旋トラック上を押し出され、出口で処理されます。フィーダーは以下の5つの主要な部品で構成されています：

ボウルと螺旋トラック：部品を保持するチューブ状の容器。.
向き付け用ツーリング：振動ボウルの螺旋トラック上にあり、正しい向きの部品のみを通過させる機能。.
ドライブベース：フィーダーの底部で、その重さによりフィーダーを地面から支えます。.
リーフスプリング：ボウルをフィーダーのベースに接続するために使用される特殊なスプリング。.
コントローラー：振動の振幅と周波数を調整する機能をユーザーに提供します。.

振動ボウルフィーダーはどのように動作するのか？

その原理は非常に簡単です。アクチュエータがリーフスプリングの助けを借りてボウルに高速パルスを送ります。スプリングは角度をつけて設置されているため、各パルスはボウルを上下かつ回転方向に動かします。ボウルは激しく上下に動くだけでなく、持ち上げながら軸上で多少回転します。パルスが終了すると、スプリングがボウルを元の位置に戻し、このプロセスが毎秒何度も繰り返されます。.

トラック上の物体に関しては、高速の転がり運動が多くの小さなジャンプを生み出します。各サイクルでトラックは前方かつ上方に非常に速く動くため、小さな物体は一時的に表面から離れ、空中で前方に移動します。こうして毎分何千回もの小さなジャンプが部品を螺旋状に前進させます。.

特に、プロセスに影響を与える重要な要素は2つあります：周波数と振幅です。周波数はボウルが1秒間に何回振動するかを示し、振幅は各振動の距離を示します。.

アクチュエーター：振動の発生源

アクチュエーターの機能は、電気または空気圧を振動に変換することであり、この装置にとって基本的な役割を果たします。アクチュエーターはフィーダーのベースに取り付けられ、フィーダーのボウルに接続されています。アクチュエーターは正しい周波数と強さで明確なタイミングパルスを生成しなければなりません。言い換えれば、その特性がフィーダーの能力を決定します：もしアクチュエーターが粗い固定周波数の駆動を提供する場合、フィーダーは任意の周波数で動作できません。部品の正確な特定動作のためのプログラム可能な駆動も同様です。以下の図は、現在利用可能なさまざまなタイプのアクチュエーターを示しており、ほぼすべての振動ボウルフィーダーの用途をカバーしています。.

振動ボウルフィーダーのアクチュエータータイプ

電磁式アクチュエーターは圧倒的に最も一般的です。 電磁振動ボウルフィーダーは パルス電流で励磁されたコイルを使用し、各パルスがボウルに取り付けられた鋼製アーマチュアを引き、スプリングがそれを戻します。整流された電源から駆動され、コイルは通常50 Hz電源で100 Hz、60 Hz電源で120 Hzのパルスを発生し、サイリスタコントローラーが各半周期のコイルへの通電量を調整して振幅を変化させます。.

これらの装置は耐久性があり、安価で修理が容易なため、一般的な供給作業で広く使用されています。最大の欠点は、周波数が電源に連動していることで、可変周波数コントローラーが導入されない限り、質量-ばね設計を機械的に調整する必要がある点です。圧電アクチュエーターは、コイルの代わりに印加電圧によって曲がる圧電素子の原理を使用します。圧電振動ボウルは軽量で、消費電力が非常に少なく、発熱も少なく、反応が非常に速いため、軽量で壊れやすい部品やクリーンルーム設置、小型フィーダーとの組み合わせに適しています。周波数は電子回路によって決定され、共振への無制限の調整が可能です。ただし、価格は高く、現在のところ駆動力が低いため、小型タイプにのみ適しています。.

電動アクチュエータまたはサーボモーターには、スピーカーの長く複雑な原理を利用した可動コイルが含まれ、プログラム可能なアンプによって制御されます。これは振動ボウルフィーダーのすべてのパラメータをプログラムできるため、同種の中で最も柔軟な装置と考えられます。これにより取り扱いの柔軟性が大幅に向上しますが、価格もかなり上昇します。.

空気圧アクチュエータは圧縮空気の使用により振動を発生させるため、動作に電気を必要としません。主に危険な状況や電気機器の設置が困難な重負荷の供給用途で使用されます。シンプルで信頼性がありますが、制御は難しいです。.

適切なアクチュエータタイプの選び方

適切なアクチュエータを選択するには、処理能力、部品の感度、環境要因、コストのトレードオフを考慮する必要があります。以下のルールがこの状況で役立つかもしれません：

部品の無害性：繊細な接点、細いワイヤー、またはコーティングされた部品には、ソフトな動作が可能な圧電またはサーボ駆動が適しています。.
処理能力レベル：大規模な運用では、頑丈な電磁駆動が優れたソリューションとなります。.
製品の多様性：部品の頻繁な切り替えがあるラインでは、レシピ制御方式を使用します。.
周波数制御：電源周波数に制限されずに精密な供給性能が必要な場合は、電磁駆動ではなく圧電またはサーボ技術を選択してください。.
環境条件：爆発性や粉塵の多い場所での作業では、標準的なアクチュエータを諦めて空気圧式を選ぶことがあります。.
騒音とエネルギー消費：圧電およびサーボ装置は通常、大型の電磁駆動よりも騒音が少なくエネルギー消費も低いです。.
メンテナンスとコスト：購入およびメンテナンスに関して最も簡単でコスト効果の高いソリューションが必要な場合は、電磁フィーダーを使用してください。.

実際には、低電圧組立工場の大多数は信頼性と安全性のために電磁フィーダーを好み、超高感度部品の供給には圧電およびサーボを使用しています。.

低電圧電気組立における振動ボウルフィーダー

MCB、MCCB、RCCB、およびACコンタクタの組立ラインでは、最終製品は複数の小さな部品で構成され、それらすべてが組立の必要な段階で正しく配置されなければなりません。正しい向きが必要な部品には、端子ネジ、バイメタルストリップ、可動接点、固定接点、スプリング、リベット、アークランナー、小さなプラスチック部品などがあります。これらの各部品は、それぞれ特定の部品用に特別に作られた異なる種類のフィーダーを使用して供給されます。.

ここでアクチュエータの種類が重要になる理由は二つあります。第一に、銀接点、薄いバイメタル、コーティングされた端子などの部品は簡単に傷ついたり変形したりするため、柔軟に調整可能な駆動が部品の品質を保護します。第二に、供給速度は組立ヘッドのサイクルタイムに合わせる必要があります；; 供給不足のステーションはラインを停滞させ、過剰供給は詰まりを引き起こします. アクチュエーターとそのコントローラーを部品およびサイクルタイムに合わせることは、信頼性の高い供給システムを設計する上で核心的な部分であり、それが MCB自動組立ライン またはファスナーを 自動ねじ供給機.

供給する場合でも同様です。ツーリングの設計とアクチュエーターの選択は相互に関連しており、軽量プラスチッククリップに適したトラックプロファイルは、同じ振幅で重い金属部品を安定して供給することはできません。したがって、駆動システムは運搬する部品を考慮して設計されています。Benlong Automationでは、一般的なカタログベースのフィーダーを使用するのではなく、各低電圧機器の特定の部品に基づいて供給システムを開発しています。.

一般的な問題とその解決方法

高度な供給機械であっても頻繁なメンテナンスが必要です。一般的な問題には以下のようなものがあります：

供給が遅い、または完全に停止する：これは振幅の設定が低すぎるか、スプリングの品質に問題がある場合に発生します。スプリングを点検し、振幅を再設定することを推奨します。.

ツーリング内で部品が詰まる：通常、調整が必要であるか、ボウル内の部品数が多すぎることを意味します。ボウル内の部品数を減らし、供給トラックを確認してください。.

跳ね返りが多すぎる：振幅が高すぎると部品がトラックから落ちることがあるため、問題なく供給が行われるまで振幅を下げる必要があります。.

電磁駆動のコイル過熱：コイルとアーマチュア間のギャップを測定し、パラメータ設定を確認する必要があります。.

供給速度の変動は、加熱によってコイル材質が変化したことを意味します。.

毎日の短時間点検により、上記のほとんどの問題を回避できます。.

結論

振動ボウルフィーダーの動作原理は一つの原則に基づいています：傾斜したスプリングを通じて、アクチュエーターからのトラブルフリーな信号が回転跳躍に変換され、らせん状の装置上で物体を完璧な単一ラインへと移動させます。アクチュエーターは機構の主要部分です。フィーダーのアクチュエーターの種類、すなわち電磁式、圧電式、電動式、または空気圧式は、速度と精度の面でフィーダーの性能を決定します。電磁駆動は低電圧電気組立で最も一般的に使用されるオプションであり、一方で圧電式やサーボアクチュエーターは繊細または可変の組立部品に属します。.