JP6136122B2

JP6136122B2 - ワーク分別システム

Info

Publication number: JP6136122B2
Application number: JP2012131239A
Authority: JP
Inventors: 哲行木村; 村岸　恭次; 恭次村岸
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2032-06-08
Also published as: JP2013252961A

Description

本発明は、複数種類のワークを分別することが可能なワーク分別システムに関するものである。

従来より、振動を利用したリニアフィーダなどのワーク搬送装置が多数知られており、こうした技術を展開した特許文献１に係るようなワーク分別システムが開示されている。

このものは、傾斜設置した搬送面を有する搬送板を振動させる傾斜式フィーダ方式を基本とするものであり、直方体状のワークと球体状のダミーボールとの分別を可能とするものである。そして、搬送面上にワークを供給する供給部とともにワーク分別システムを構成するものといえる。搬送板に振動を生じさせることで、搬送面に供給されたワークに対して傾斜面の低い方から高い方に向かう推力を与えるとともに、搬送面の傾斜によってダミーボールが自重により転がり落ちるように設定されている。

また、搬送面の低い側の一部に階段状の凸部として形成した分離ブロックを備えるとともに、搬送面上を横断するように分離ワイヤーを設けている。こうすることで、ワークとダミーボールが混合した状態で分離ブロックの上から供給すれば、ワークとダミーボールは分離ブロックを転がり落ちながら広く搬送面上に分散され分離ワイヤーによって堰き止められる。その後、ダミーボールは搬送面の傾斜によって自重により低い側に転がっていくとともに、搬送面の振動によって推力を与えられるワークは分離ワイヤーを飛び越えて搬送面の傾斜に抗して高い側に搬送されていき、ワークとダミーボールの分別および搬送を行うことができるようになっている。

なお、上記の技術は、後工程にとって不要とされるダミーボールと必要なワークとを分別する場合にのみ使用可能なものではなく、いずれが要不要であるかを問わず単純に球状物体と角状物体との分別を可能とするものである。そのため、以下においては両者を区別すること無く、単に種類の異なる「ワーク」と称する。また、以下においては、上述したように転動しやすい性質を有する種類のワークを「球状ワーク」と称し、転動しにくい性質を有する種類のワークを「角状ワーク」と称する。

特開２００５−２２４７６２号公報

上述の先行技術に係るワーク分別システムでは、種類の異なるワークの形状の差異を利用して分別を行うために、まずワーク全てを搬送面の上方より落下させることにより分散させて移動しやすい状態を作り出し、球状ワークには搬送面に沿って傾斜を転がらせるようにしつつ、角状ワークには搬送面の傾斜に抗する推力を作用させるようにしている。すなわち、球状ワークには重力の作用により搬送面を下る方向の搬送力を作用させるとともに、角状ワークには振動により搬送面を上る方向の搬送力を作用させて球状ワークとは反対方向に移動させるようにしている。

しかしながら、この場合には、供給直後のワークの移動方向を規制することが困難であり、それぞれのワークが様々な方向に移動することになる。すなわち、供給直後にはワークの位置や移動方向がばらばらであるために、それから形状の差異を利用して種類毎に異なる方向に搬送力を作用させて移動させようとしても、移動時にワーク同士がぶつかり合って互いに動作を規制し合い、効率よくワークを分別することができなくなる。

そのため、一方の種類のワークによって他の種類のワークが囲まれた場合には、それらが凝集状態のままで移動して分別不能が引き起こされる場合が生じる。しかしながら、分別後のワークの中に他の種類のワークが混入することは後工程において致命的な問題を生じさせる恐れもあることから、種類毎に分別するための分別精度を可能な限り向上することが必要といえる。

上記のような分別装置を用いる場合において分別精度を向上させるためには、一般的には搬送面を拡大することが必要となるが、こうすると分別装置および分別システムとしての大型化や重量化を招くことになる。さらには、単位時間当たりにワークの分別を可能とする分別処理能力が低くなるともいえる。

本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には、ワークを載せる搬送面を小さく構成できて小型・軽量化が可能であるとともに、分別精度と分別処理能力とを高めることが可能なワーク分別システムを提供することを目的とする。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明のワーク分別システムは、矩形状の搬送面上に載せたワークを分別しつつ搬送を行うワーク分別搬送装置と、当該ワーク分別搬送装置の前記搬送面上にワークを供給するワーク供給装置とを備えたものであって、前記ワーク供給装置が、前記ワーク分別搬送装置の搬送面上にワークを供給する際に、前記搬送面に平行な方向の速度成分を含む供給速度をワークに与えるよう構成し、前記ワーク分別搬送装置が、前記可動台を弾性支持する弾性支持手段と、可動台に対して振動を与える加振手段と、前記加振手段により前記可動台に楕円の振動軌跡を生じさせるよう前記加振手段を制御する振動制御手段とを備えており、前記加振手段が、前記搬送面の長手方向成分と鉛直方向成分とを合成した周期的加振力と、前記長手方向と交差する水平方向の周期的加振力とにより、搬送面上に載せた複数種類のワークに対してワークが種類毎に異なる方向に移動するような振動軌跡の楕円振動を生じさせて種類毎に異なる方向に搬送力を作用させるものであり、前記ワーク供給装置よりワークに与える供給速度のうち前記搬送面に平行な方向の速度成分が、前記ワーク分別搬送装置により前記複数種類のワークに対して作用する各搬送力のうち少なくともいずれかと同一方向、または各搬送力の間の方向となるように設定したことを特徴とする。

このように構成すると、搬送面に対して平行な方向の速度成分を与えられつつワークが供給されることで滑らかに安定してワークの供給を行うことができることから、搬送面上で種類毎に異なる方向に搬送力が作用した際に、ワーク同士が互いの移動を阻害することなく円滑に移動することができるため、効率よくワークの分別を行うことができる。そのため、搬送面を小さくしても適切にワークの分別を行うことができて分別精度を向上できるとともに、単位時間当たりにワークを分別する分別処理能力を増大させることが可能となる。

さらには、上記の効果を高めて、より円滑な分別を可能とするためには、ワークを供給する方向に対して、供給直後に各種類のワークがそれぞれ移動する方向が同じ向きにならないようにすることが好ましく、そのためには、前記ワーク供給装置よりワークに与える供給速度のうち前記搬送面に平行な方向の速度成分が、前記ワーク分別搬送装置により異なる種類のワークに対して作用する各搬送力のうち少なくともいずれかと同一方向、または各搬送力の間の方向となるように設定することが好適である。

また、ワークに対して所定の供給速度を与えつつ、安定してワークを搬送面に供給するための構成を、簡単に具体化することができるとともに、ワーク分別搬送装置を用いてワークに与える搬送力の大きさや方向とのバランスを見ながら、供給速度の方向を容易に変更することを可能とするためには、前記ワーク供給装置が、ワークを滑落させるための傾斜面を有するワーク排出口を備えており、前記搬送面に対する当該ワーク排出口の向きを変更可能に構成することが好適である。

また、上記の構成をより簡便に具体化することができるとともに、ワークの供給量を容易に変更することを可能とするためには、前記ワーク供給装置が、内周壁に螺旋状の搬送路を形成されたボウル状のワーク受容器と、当該ワーク受容器に上下方向の変位を伴うねじり振動を生じさせる振動発生器とを備えたボウル型振動フィーダとして構成されており、前記搬送路の終端より外方に向かって前記ワーク排出口が形成されるように構成することが好適である。

さらには、分別すべき対象となるワークが、転動しにくい角状ワークと、転動しやすい球状ワークに区別できる場合には、それぞれの形状の相違を利用して分別を行うようにするべく、前記分別搬送装置が、前記可動台を弾性支持する弾性支持手段と、可動台に対して振動を与える加振手段と、前記加振手段により前記可動台に楕円の振動軌跡を生じさせるよう前記加振手段を制御する振動制御手段とを備えており、前記搬送面が、幅方向の一方が低くなるように傾斜しており、前記搬送面上の角状ワークに対しては、前記振動制御手段によって前記搬送面の傾斜に抗する幅方向の成分と搬送方向の成分を有する搬送力を発生させるように前記可動台の振動軌跡を生じさせるとともに、前記搬送面上の球状ワークに対しては、前記搬送面の傾斜に沿って重力による搬送力を生じさせるように構成することが好適である。

また、分別すべき対象となるワークが、種類毎に摩擦係数が異なっている場合には、その摩擦係数の相違を利用して分別を行うようにするべく、前記ワーク分別搬送装置が、前記可動台を弾性支持する弾性支持手段と、可動台に対して振動を与える加振手段と、前記加振手段により前記可動台に楕円の振動軌跡を生じさせるよう前記加振手段を制御する振動制御手段とを備えており、前記搬送面上にある種類毎に摩擦係数の異なるワークに対しては、それぞれの摩擦係数との関係に基づいて、ワークが種類毎に異なる方向に移動するよう前記可動台の振動軌跡を生じさせるように構成することが好適である。

以上説明した本発明によれば、ワークを載せる搬送面を小さく構成できて小型・軽量化が可能であるとともに、分別精度と分別処理能力とを高めることが可能なワーク分別システムを提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るワーク分別システムの概略構成を示す斜視図。同ワーク分別システムを構成するワーク分別搬送装置のシステム構成図。同ワーク分別搬送装置の機械装置部の斜視図。図３の状態より搬送板を取り外した状態を示す斜視図。同ワーク分別システムを構成するワーク供給装置の側面図。同ワーク供給装置の平面図。同ワーク分別システムの作用を模式的に説明する側面図。同ワーク分別システムの作用を模式的に説明する平面図。図８の状態よりワーク供給装置の位置及び向きを変更した状態を示す平面図。ワークに対しワーク供給装置によって生じる供給速度とワーク分別搬送装置によって生じる搬送力との関係を示す模式図。本発明の第２実施形態に係るワーク分別システムを構成するワーク分別搬送装置のシステム構成図。同ワーク分別システムの作用を模式的に説明する平面図。本発明の第３実施形態に係るワーク分別システムの概略構成を示す斜視図。同ワーク分別システムを構成するワーク分別搬送装置のシステム構成図。同ワーク分別搬送装置の機械装置部の斜視図。同ワーク分別搬送装置の機械装置部の側面図。同ワーク分別搬送装置における機械装置部のＫ方向への動作を模式的に示す側面図。同ワーク分別搬送装置のバネ部材の断面を示す図１６のＡ−Ａ断面矢視図。同ワーク分別搬送装置の動作原理を示す模式図。同ワーク分別搬送装置における各方向への周期的加振力間の位相差とワークの搬送速度との関係を示す図。同ワーク分別搬送装置における水平方向への周期的加振力の振幅とワークの搬送速度との関係を示す図。本発明の第４実施形態に係るワーク分別システムを構成するワーク分別搬送装置の機械装置部の斜視図。同ワーク分別搬送装置の械装置部より搬送板を取り外した状態を示す斜視図。同ワーク分別搬送装置の機械装置部の側面図。図２３におけるＭ部周辺を拡大した斜視図。図２３におけるＮ部周辺を拡大した斜視図。同ワーク分別搬送装置の機械装置部における支持構造を示す模式図。同ワーク分別搬送装置の機械装置部のＫ方向への動作を示す側面図。同ワーク分別搬送装置において加振手段の構成を変更した機械装置部の変形例を示す側面図。図２９に示した変形例の正面図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態のワーク分別システムＳ１は、図１に示すように、大きく分けてワーク供給装置Ａ１と、ワーク分別搬送装置Ｂ１と、これらに付随させて設けるワーク収容部Ｃ１とから構成されている。そして以下に詳述するように、複数種類が混在した状態でワーク９をワーク供給装置Ａ１に投入すると、ワーク９はワーク供給装置Ａ１より連続してワーク分別搬送装置Ｂ１へと供給され、そこで種類毎に分別されてワーク収容部Ｃ１に収容されるようになっている。

まず、ワーク分別搬送装置Ｂ１の構成について説明を行う。この実施形態におけるワーク分別搬送装置Ｂ１は、図２に示すように、大きくは機械装置部２と制御システム部３とから構成される。この制御システム部３は、後述するように機械装置部２に組み込まれた第１圧電素子８１〜８１および第２圧電素子８２〜８２の制御を行うことで、機械装置部２にＫ，Ｙの各方向の周期的加振力を与えて振動を生じさせるように構成している。

ここで、Ｋ方向とは、第１加振手段としての第１圧電素子８１を貼設する後述の弾性支持部材７１の法線方向をいい、Ｙ方向とは紙面に垂直となる水平方向であって後述の可動台６における幅方向をいうものとする。さらに、後述のＺ方向とは鉛直上方向を示し、Ｘ方向とは振動によってワーク９を搬送する水平方向を示すものであり、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向は図中左下に示すような互いに直交となる座標軸を構成するものとして定義する。また、搬送方向とは、可動台６の振動によって主として搬送する方向を示すものとして、上記Ｘ方向と同じものとして定義する。

以下、この座標軸に沿って説明を進めていく。

機械装置部２は、図３に示すように、床面に設置する固定台４と、その固定台４に対して振動することで上に載せたワーク９を分別しつつ搬送する可動台６と、可動台６を固定台４に対して弾性的に支持する弾性支持手段７とから構成している。固定台４の下に、図示しない防振ゴム等のバネ定数の小さい弾性体を取り付ければ、設置する床に対する反力を低減させることができて好適である。

固定台４は、矩形の平板として形成しており長手方向をＸ方向に延在させつつＹ方向が幅方向となるように配したベース４１と、その上に、同様の向きに配した下ブロック４２とを一体化することで構成されている。

可動台６は、平板状に形成した搬送板６１と、このＸ方向両端部の下面に各々接続されており、搬送板６１と接続されて一体的に動作する可動ブロック６２，６２とから構成されている。搬送板６１は、Ｘ方向に延在させつつＹ方向が幅方向となるように、Ｚ方向より見て矩形状になるように形成している。そして、その上部には搬送面６１ａを形成しており、搬送面６１ａの上にはワーク９（図１参照）を載置して振動によって搬送することができるようになっている。搬送面６１ａは、搬送方向（Ｘ方向）と直交する幅方向の一端部６１ａ１側に凸状の段差部６１ｂを搬送方向（Ｘ方向）に延在するように形成している。そして、この一端部６１ａ１側より他端部６１ａ２側にかけて平坦面となるように形成するとともに、一端部６１ａ１側より他端部６１ａ２側が低くなるように傾斜を設けている。

上記のように構成された可動台６は、固定台４に対して弾性支持されるとともに、振動することができるように構成されている。以下、そのための構成について説明する。

図４は、図３の状態の機械装置部２より搬送板６１を取り外した状態を示したものである。

上述したように固定台４の一部を構成するベース４１はＸ方向に長辺を向けた長方形の板状部材として形成されており、その上には下ブロック４２が固定されている。そして、この下ブロック４２に対して第１弾性支持手段である板状バネ部材７１，７１を介して上側ブロック５３をＫ方向に弾性支持し、その上側ブロック５３に対して第２弾性支持手段である板状バネ部材７２〜７２を介して可動ブロック６２，６２をＹ方向に弾性支持するようにしている。上述したように、可動ブロック６２，６２は搬送板６１と連結されることで可動台６として一体的に動作するものであるため、上記のように各部を接続することで可動台６は、弾性支持手段７として機能する板状バネ部材７１〜７２によってＫ方向およびＹ方向に対して弾性支持されることになる。

また、板状バネ部材７１〜７２の表面には、加振手段としての第１圧電素子８１〜８１または第２圧電素子８２〜８２が各々貼設されており、これらは印加電圧に応じて伸縮して板状バネ部材７１，７２にたわみを生じさせることで振動を発生させるようにしている。

具体的な構成を以下で詳しく説明する。

ベース４１の上面に設置した下ブロック４２は、ベース４１と同様、Ｘ方向に延在する形態としており、さらに、第１弾性支持手段としての板状バネ部材７１，７１を取り付けるためのバネ取付面４２ａ，４２ｂを互いに平行に、かつ傾斜して設けている。

そして、これらの各バネ取付面４２ａ，４２ｂには板状バネ部材７１，７１をそれぞれ１つずつ取り付けている。各板状バネ部材７１，７１は一端部においてバネ取付面４２ａ，４２ｂに各々固定されるとともに、Ｋ方向およびＹ方向に垂直となる図中右上の方向に向かって延出され、延出端において上ブロック５３のバネ取付面５３ａ，５３ｂに固定されるようにしている。上ブロック５３は下ブロック４２と概ね同一の形状としており、バネ取付面５３ａ，５３ｂが対応する下ブロック４２のバネ取付面４２ａ，４２ｂと同一平面内にあるようにしているために、各板状バネ部材７１，７１は平面を保った状態で設置することができる。

上記のように板状バネ部材７１，７１を設置することで、これらのたわみ方向であるＫ方向に対して上ブロック５３を下ブロック４２に弾性支持させるようにしている。

また、上ブロック５３の両側面にはスペーサ５３ｃ〜５３ｃを介して４つの板状バネ部材７２〜７２が設けられている。板状バネ部材７２〜７２はＹ方向を法線方向とする向きに配置するとともに、一端部がスペーサ５３ｃ〜５３ｃを介して上ブロック５３に固定され、他端部が上ブロック５３よりＸ方向正側あるいは負側に延在するように構成している。板状バネ部材７２〜７２は、これらのうちＹ方向に離間して並行に設けられたもの同士が対となって可動ブロック６２，６２を各々支持するようにしている。こうすることで、可動ブロック６２，６２は板状バネ部材７２〜７２のたわみ方向であるＹ方向に弾性支持される。板状バネ部材７２〜７２はスペーサ５３ｃ〜５３ｃの厚み分だけ上ブロック５３の側面より離間して設けられることになるため、Ｙ方向に対して所定量の変位を生じさせた際にも、端部以外の箇所が上ブロック５３の側面と干渉することはない。

２つの可動ブロック６２，６２の上面には可動台６を設置して一体化する。可動ブロック６２は上面が上ブロック５３および板状バネ部材７２〜７２より上側に突出するように設けており、この部分で可動台６の下面を支持するようにしているため、可動台６に変位が生じた際にその下面が上ブロック５３や板状バネ部材７２〜７２に干渉することも無い。また、２つの可動ブロック６２は、可動台６を取り付けることによって一体化するために、各々が独立してたわみを生じることはないようにしている。

上記のように、弾性支持手段７を構成する板状バネ部材７１〜７２を介して、可動台６を固定台４に対してＫ方向およびＹ方向に弾性支持することが可能となっている。

さらに、本実施形態におけるワーク分別搬送装置Ｂ１では、可動台６に対して、互いに交差する搬送方向（Ｘ方向）成分、鉛直方向（Ｚ方向）成分および可動台６の幅方向（Ｙ方向）成分の周期的加振力が合成された加振力を与えて、三次元の楕円の振動軌跡で振動させるための加振手段を有している。この加振手段は、Ｘ方向およびＺ方向の成分を含んだＫ方向の周期的加振力を与える第１加振手段と、Ｙ方向の周期的加振力を生じさせる第２加振手段より構成され、それぞれ以下のようにして圧電素子７１〜７２によって構成している。

まず、Ｋ方向の振動を付与する第１加振手段として、板状バネ部材７１，７１の両面の長手方向中央以下の部分に第１圧電素子８１〜８１を貼りつけてある。また、Ｙ方向の振動を付与する第２加振手段として、板状バネ部材７２，７２の外側面の長手方向中央より内側寄りの部分に第２圧電素子８２〜８２を貼り付けてある。これらの圧電素子８１，８２は電圧を印加することにより全長に伸びを生じさせることができるため、貼り付けた板状バネ部材７１〜７２をたわませ、可動台６にＫ方向あるいはＹ方向の変位を生じさせることが可能となっている。すなわち、第１加振手段としての第１圧電素子８１〜８１によって可動台６に対して、搬送方向（Ｘ方向）成分と鉛直方向（Ｚ方向）成分とを合成した斜め方向（Ｋ方向）の周期的加振力を与えることができる。また、第２加振手段としての第２圧電素子８２〜８２によって可動台６に対して、上記の搬送方向（Ｘ方向）と交差する水平方向（Ｙ方向）の周期的加振力を与えることができる。

このようにして構成した機械装置部２に対して制御システム部３（図２参照）は、第１圧電素子８１および第２圧電素子８２に各々正弦波状の制御電圧を付与することによって、Ｋ，Ｙの各方向の振動を発生させるための周期的加振力を生じさせ、可動台６をＫ，Ｙ平面に平行な楕円の振動軌跡を描かせつつ振動させることが可能とされている。また、この振動軌跡を変化させることによって、搬送面６１ａ上のワーク９に対して発生させるＸ方向の推力と、Ｙ方向の推力とを独立して制御することができるようにしている。

そのため、制御システム部３は、図２に示すように、正弦電圧を生じさせる発振機３４を備えており、この正弦電圧をアンプ３５により増幅した上で、各圧電素子８１，８２に出力する。さらに、上記制御システム部３はＫ，Ｙの各方向の制御電圧を詳細に調整するための振動制御手段３１を有している。なお、発振機３４により生じさせる振動の周波数は、Ｋ，Ｙ方向のいずれかの振動系と共振する周波数とすることで、振動を増幅して省電力化を図るようにしてある。なお、双方の振動系の振動が干渉することを避けるためには、各方向の固有振動数を離してもよい。この時、各方向の固有振動数は例えば−１０％〜＋１０％程度離すようにする。

振動制御手段３１は大きくは、Ｋ，Ｙの各方向の制御電圧の振幅を調整する振幅調整回路３１ａ，３１ａと、両者の間の位相差を調整するための位相調整回路３１ｂとから構成してある。本実施形態では、Ｋ，Ｙの各制御電圧にそれぞれ対応した振幅調整回路３１ａを有するとともに、Ｋ方向の制御電圧の位相を基準として所定の位相差を有するように制御電圧の位相を調整する位相調整回路３１ｂを、Ｙ方向の制御電圧について設けるように構成している。

そして、制御システム部３は、搬送するワーク９に応じて適切な可動台６の振動軌跡を設定することを可能とするために、各方向の周期的加振力を付与する加振手段としての圧電素子７１〜７２を駆動させる制御電圧の振幅および位相を設定する加振力設定部３２を有している。この加振力設定部３２は図示しない外部入力装置からの入力に基づいて振幅および位相の具体的制御値を決定して、当該制御値に調整するように振幅調整回路３１ａ，３１ａ、位相調整回路３１ｂに命令を与える。そして、Ｘ軸正側（搬送方向下流側）より見て時計回り方向の楕円の振動軌跡を描かせて、図４のように搬送面６１ａ上のワーク９に対して搬送面６１ａの傾斜に抗するＹ方向負側への推力と、搬送方向（Ｘ方向正側）への推力との成分を含む斜め方向の推力を発生するようにしている。

上記のように構成したワーク分別搬送装置Ｂ１を用いることで、具体的には次のようにしてワーク９の分別搬送を行うことができる。

まず、図７のように可動台６の搬送面６１ａ上に搬送方向上流側より角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂとを混在させて供給し、搬送面６１ａ上に載置させた状態を考える。この時、可動台６はＫ方向およびＹ方向に位相差を有しつつ同一の周波数で同時に加振されて、これらが組み合わさった楕円の振動軌跡が形成される。

この際の楕円の振動軌跡は、図においてＸ軸正側（搬送方向下流側）より見て時計回り方向になるようにしているために、搬送面６１ａ上の角状ワーク９ａに対して搬送面６１ａの傾斜面に抗する成分と搬送方向（Ｘ方向）の成分とを有する推力が与えられ、角状ワーク９ｂはＸ方向に進行するとともに段差部６１ｂに近接または当接しながら移動して、やがて後述の第１収容ケースＣ１１に搬送されていく。

しかしながら、角状ワーク９ａと異なり球状ワーク９ｂでは搬送面６１ａ上で転動しやすく、慣性力が打ち勝って搬送面６１ａの振動による有効な推力が与えられない。そのため、傾斜に沿って低い側に転動していき、やがて搬送面６１ａの端部より落下してその下側に設けている後述のガイドレールＣ１３を介して第２収容ケースＣ１２に収容される。こうすることで、角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂを分別しつつ一方の角状ワーク９ａを搬送することができるようになっている。

角状ワーク９ａは、搬送面６１ａの振動によって与えられる推力によって可動台６１の段差部６１ｂに近接またはこれに沿いつつ主にＸ方向に移動していく。これに対して、球状ワーク９ｂは搬送面６１ａの傾斜に沿いつつ主としてＹ方向に移動していくことで角状ワーク９ａとの分別が行われる。すなわち、角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂとの分別に要する移動方向が略直交していることから、両者の移動が阻害されにくく効率的に分別を行うことができる。そのため、搬送面６１ａはＸ方向に延在するのみで広い面積を要することがないために、ワーク分別搬送装置Ｂ１全体の小型化が可能となっている。

また、本ワーク分別搬送装置Ｂ１では、図２のように、各方向の周期的加振力の振幅および両者の位相差を加振力設定部３２を通じて設定することができるようになっている。こうすることで、特性の異なるワーク９を用いる場合であっても、そのワーク９の分別にとって適した推力および位相差を設定することができる。例えば、角状ワーク９ａであっても搬送面６１ａとの摩擦係数が小さい場合には搬送面より得られる推力が小さく、球状ワーク９ｂとの分別が困難となる場合もある。こうしたときには、第２加振手段としての第２圧電素子８２〜８２によるＹ方向の加振力を大きくしてＹ方向の推力を大きくするような設定とすることで分別を容易に行うように設定することが可能である。

このように、主としてＹ方向の推力を変化させることによって、角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂとの分別を効率的に行うための条件を変化させることができ、そのためにはＹ方向の周期的加振力の振幅または位相差を変化させればよい。また、ワーク９の摩擦係数だけではなく、重量や大きさ、形状などによっても分別の難度は変わることがある。こうした場合においても、Ｙ方向の周期的加振力の振幅または位相差を変化させて、分別に適した条件とすることができる。

また、第１加振手段としての第１圧電素子８１〜８１によるＫ方向の周期的加振力の振幅を変化させることでＸ方向への推力を変更し、搬送方向への角状ワーク９ａの搬送速度を変化させることができる。こうすることで、分別に適した条件とするＹ方向の周期的加振力とは別に、効率的な搬送速度を決定することができる。

上記のように構成したワーク分別搬送装置Ｂ１に対して、その搬送面６１ａ上にワーク９を供給するワーク供給装置Ａ１（図１参照）を以下のように設けている。

ワーク供給装置Ａ１は、図５及び図６に示すようにボウル型振動フィーダとして構成している。全体的に円筒状の形態をしており、下部に設けられている振動発生器１３により、上部に配したワーク受容器１１を弾性支持するとともに、これに振動を与えることができるようにされている。

ワーク受容器１１は、内側をすり鉢状に形成された、いわゆるボウル状の形態とされており、その内周壁１１ａには螺旋状の搬送路１１ｂが形成されている。また、この搬送路１１ｂの終端と連続しつつ、外方に向かってワーク排出口１１が形成されている。ワーク排出口１１の内周には傾斜面１２ａが形成されており、この傾斜面１２ａに沿ってワーク９を滑落させ、所定の速度を与えつつワーク分別搬送装置Ａ１（図１参照）に供給することができるようになっている。

振動発生器１３は、図示しないコントローラを用いて制御を行うことで、ワーク受容器１１に対して、上下方向の変位を伴わせつつ中心Ｏ回りのねじり振動を生じさせることが可能であり、この振動によってワーク受容器１１内に投入したワーク９を搬送路１１ｂに沿って連続的に搬送することが可能となっている。また、コントローラにより振動の振幅や周波数を変更することでワーク９の搬送速度を変えて、ワーク分別搬送装置Ａ１（図１参照）への供給量を調整することも可能となっている。

上記のように構成したワーク供給装置Ａ１は、図７に示すように、可動台６の搬送面６１ａにワーク排出口１２が近接するように配置しており、ワーク供給装置Ａ１に投入したワーク９を、連続してワーク分別搬送装置Ｂ１の搬送面６１ａ上に供給することができるようになっている。

さらに、このワーク供給装置Ａ１は、図８に示すように、平面視においてワーク排出口１２の向きが、Ｘ方向に対して角度θを設定して斜め方向にワーク９を供給することができるようになっている。

このようにして、ワーク排出口１２の傾斜面１２ａ（図５参照）を滑落させることで、ワーク９に供給速度Ｖｓ１（Ｖｓ）を与えつつ搬送面６１ａ上に供給することができるようにしている。ここでいう供給速度Ｖｓとは、方向を含んだベクトル量として定義するものである。この供給速度Ｖｓには搬送面６１ａに平行な方向の速度成分を含んでおり、そのために、ワーク９を滑らかに搬送面上６１ａに供給することが可能となっている。

上述したように、角状ワーク９ａに対しては、可動台６の振動により、搬送面６１ａの傾斜面に抗する成分と搬送方向（Ｘ方向）の成分とを有する推力が作用し、これが図８に示す図中の左上方向に向かう搬送力Ｆ１となる。転動しやすい球状ワーク９ｂに対しては、上述したように可動台６の振動による推力が効果的に作用しないため、これを搬送させるための搬送力Ｆ２は、もっぱら搬送面６１ａの傾斜に沿って重力により作用するものとなるため、平面視でほぼＹ方向に向かう傾斜に沿ったものとなる、

供給速度Ｖｓ１の向きは、角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂに各々働く搬送力Ｆ１，Ｆ２の間の角度となるようにしてある。具体的には、図中においてＸ方向に対する角度θが約３０°として設定しているが、搬送面６１ａの傾斜角度や可動台６の振動により設定される搬送力Ｆ１，Ｆ２の大きさや方向に対応して適宜変更することができる。

さらに、本実施形態のワーク分別システムＳ１では、ワーク分別搬送装置Ｂ１上で分別搬送された種類の異なるワーク９ａ，９ｂを種類毎に収容するためのワーク収容部Ｃ１を備えている。

ワーク収容部Ｃ１は、可動台６に対してＸ方向に配置され、搬送面６１ａ上からＸ方向に落下するワーク９ａをそのまま収容する第１収容ケースＣ１１と、搬送面６１ａ上からＹ方向に落下するワーク９ｂを捕集するガイドレールＣ１３と、ガイドレールＣ１３により捕集されたワーク９ｂを収容する第２収容ケースＣ１２とから構成されている。ガイドレールＣ１３は、断面がＬ字状になるように金属プレートを折り曲げて形成したものであり、折曲げ部が下方になるとともに一端が第２収容ケースＣ１２内に向けて下がるように傾斜して配置している。そのため、搬送面６１ａより落下してきた球状のワーク９ｂを受けて、第２収容ケースＣ１２の内部にまで適切に導くことができるようになっている。

なお、図中では、収容ケースＣ１１，Ｃ１２を、上面を開口した直方体の箱形として記載しているが、適宜利用しやすい形態に変更することも可能である。例えば、第２収容ケースＣ１２をＸ方向に延在させて、可動台６の側下方に沿うような形態とすることも好適であり、こうすればガイドレールＣ１３を用いる必要もなくなる。

上記のように構成した本実施形態のワーク分別システムＳ１を用いて、次のようにワーク９を分別することが可能となる。

まず、図７に示すように配置した上流側のワーク供給装置Ａ１のワーク受容器１１（図５参照）内に、異なる種類のワーク９ａ，９ｂが混合された状態でワーク９を投入する。

ワーク供給装置Ａ１内では搬送路１１ｂに沿って、ワーク９が搬送され、ワーク排出口１２より、ワーク分別搬送装置Ｂ１の搬送面６１ａ上にワーク９が連続して供給される。

この際、図７及び図８に示すように、ワーク９には搬送面６１ａに平行な方向の速度成分を含む供給速度Ｖｓ１が与えられる。そのため、異なる種類のワーク９ａ，９ｂであっても、一方向に安定して供給することができる。

これが、搬送面６１ａ上よりワーク９ａ，９ｂを落下させるだけであれば、ワーク９ａ，９ｂは互いに重なり合いながら搬送面６１ａからの反発力を受けて様々な方向に移動するため、供給直後のワーク９ａ，９ｂにおいては、移動の方向及び速度が不安定な状態となる。そうなると、ワーク分別搬送装置Ｂ１により、異なる方向に搬送力Ｆ１，Ｆ２を作用させたとしても、ワーク９ａ，９ｂが搬送途中で衝突して、円滑に分別することができなくなる恐れが生じる。そのため、種類の異なるワーク９ａ，９ｂを確実に分別して、それぞれ目的の方向に搬送させるためには、搬送面６１ａを広くして、ある程度の時間をかけて分別と搬送を行うことが必要となる。これに対して、本実施形態においては、ワーク９ａ，９ｂに供給速度Ｖｓ１を与えつつ一方向に安定して供給することができるため、供給直後よりワーク９ａ，９ｂに所定の搬送力Ｆ１，Ｆ２を作用させて、速やかに分別させることができるようになっている。

また、本実施形態においては、上述したように、供給速度Ｖｓ１の方向が搬送力Ｆ１，Ｆ２の間となるように角度θを設定しているため、供給直後より種類の異なるワーク９ａ，９ｂは、供給速度Ｖｓ１の方向に対して、互いに反対方向に移動することになる。すなわち、図８に示すように、搬送面６１ａ上において、供給直後の角状ワーク９ａは搬送力Ｆ１の作用により、移動方向を徐々に図中の左上方向に変えていき、やがては段差部６１ｂに近接または当接しながら、図中の左方向に移動して搬送面６１ａより落下して、第１収容ケースＣ１１内に収容される。他方、供給直後の球状ワーク９ｂは搬送力Ｆ２の作用により、移動方向を徐々に図中の下方向に変えていき、やがては搬送面６１ａより落下して、ガイドレールＣ１３を介して第２収容ケースＣ１２内に収容される。

このように、種類の異なるワーク９ａ，９ｂは、供給速度Ｖｓ１として与えられる初期の移動方向より、互いに反対方向に移動することで、互いの移動を阻害すること無く、より円滑に分別することが可能となっている。そのため、搬送面６１ａを小さくしても効率よくワ−クの分別を行うことが可能であり、ワーク分別搬送装置Ｂ１を含むワーク分別システムＳ１全体を小型化することも可能となる。また、単位時間当たりに分別を行う処理量を増加させることも可能となる。

また、上記のような円滑な分別を行うための供給速度Ｖｓ１の方向は、図８のような場合のみには限られない。例えば、図９のようにワーク供給装置Ａ１を平面視で搬送面６１ａに対して図中右上隅に配して、Ｙ方向正側に合致する向きにワーク排出口１２を配し、その方向に供給速度Ｖｓ２を設定しても良い。こうした場合であっても、上述した場合と同様、供給直後より角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂとを適切に分別することも可能となる。

このように、重力によって球状ワーク９ｂに作用する搬送力Ｆ２の方向と一致させると、球状ワーク９ｂの移動速度を上げて、より速やかに分別を行うことが可能となる。これに対して、角状ワーク９ａの搬送速度は、可動台６の振動の振幅や周波数等の条件を変更することで容易に制御することが可能となる。

ここで、ワーク９に対しワーク供給装置Ａ１により生じる供給速度Ｖｓ（Ｖｓ１，Ｖｓ２）とワーク分別搬送装置Ｂ１によって生じる搬送力Ｆ１，Ｆ２との関係について、図８及び図９を参照しつつ図１０の模式図を用いてさらに説明を行う。

まず、種類の異なるワーク９ａ，９ｂに生じる各搬送力Ｆ１，Ｆ２のなす角βの二等分線Ｌｂを考えた場合、この二等分線Ｌｂに対して直交する直線Ｌｏを境界として、搬送力Ｆ１，Ｆ２の向きと同じ側となる図中で示す角度αの範囲内に、供給速度Ｖｓのうち搬送面６１ａに平行となる速度成分の方向を設定することが適切といえる。こうすることで、搬送面６１ａ上にワーク９ａ，９ｂを供給した直後より、種類毎のワーク９ａ，９ｂには互いに異なる方向に搬送力Ｆ１，Ｆ２が作用して、適切に分別しつつ搬送していくことが可能となる。

なお、各搬送力Ｆ１，Ｆ２がなす角を１８０°に設定する場合には、供給速度Ｖｓは搬送面６１ａに平行となる速度成分を含んでさえいれば、いずれの方向に設定したとしても上記の効果を得ることが可能といえる。

また、各搬送力Ｆ１，Ｆ２のなす角βが１８０°以外の場合であると、上述の角度αの中でも、搬送力Ｆ１，Ｆ２のいずれか一方と同一の方向、または、これら搬送力Ｆ１，Ｆ２のなす劣角βの範囲内に、供給速度Ｖｓのうち搬送面６１ａに平行となる速度成分の方向を設定することがより効果的といえる。こうすると上述したように、種類の異なるワーク９ａ，９ｂは、供給速度Ｖｓ１として与えられる初期の移動方向より互いに反対方向に移動することで、互いの移動を阻害することがなく、より搬送効率を向上させることができて好適である。

また、上記のようにワーク供給装置Ａ１は可動台６上の搬送面６１ａに対して相対位置とワーク排出口１２の向きを変更することが可能に構成されており、こうすることでワーク分別搬送装置Ｂ１の制御条件と相俟って、ワーク９の特性に合わせた効率の良い条件設定を行うことが可能となっている。

さらに、分別と搬送をより効率よく行わせるために、図３に示すように、搬送面６１ａ上に、ガイド部材６１ｃ，６１ｄを設けることも好適である。ガイド部材６１ｃは、搬送面６１ａからの予定外のワーク９の落下を防ぐことが可能となるとともに、ガイド部材６１ｄは、搬送途中のワーク９の搬送経路を乱すことで、一方の種類のワーク９ａ（又は９ｂ）群の中に他の種類のワーク９ｂ（又は９ａ）が取り込まれた状態でも、その凝集状態を一旦解消させることで両者の分別精度をより向上することが可能となる。

以上のように本実施形態に係るワーク分別システムＳ１は、搬送面６１ａ上に載せた複数種類のワーク９ａ，９ｂに対して種類毎に異なる方向に搬送力Ｆ１，Ｆ２を作用させることでワーク９ａ，９ｂを分別しつつ搬送を行うワーク分別搬送装置Ｂ１と、そのワーク分別搬送装置Ｂ１の搬送面６１ａ上にワーク９ａ，９ｂを供給するワーク供給装置Ａ１とを備えており、ワーク供給装置Ａ１が、ワーク分別搬送装置Ｂ１の搬送面６１ａ上にワーク９ａ，９ｂを供給する際に、搬送面６１ａに平行な方向の速度成分を含む供給速度Ｖｓ１をワーク９ａ，９ｂに与えるよう構成したことを特徴とする。

このように構成しているため、搬送面６１ａに対して平行な方向の速度成分を与えられつつワーク９ａ，９ｂが供給されることで、同一の方向に向かって滑らかに安定してワーク９ａ，９ｂの供給を行うことができるため、供給直後より種類毎に異なる方向に搬送力Ｆ１，Ｆ２が作用した際に、ワーク９ａ，９ｂ同士が互いの移動を阻害することなく円滑に移動することができるため、効率よく分別を行うことができる。そのため、搬送面６１ａを小さくして小型・軽量化を図ることが可能となるともに、分別精度を向上させつつ、単位時間当たりの分別処理能力を増大させることも可能となっている。

また、ワーク供給装置Ａ１よりワーク９に与える供給速度Ｖｓ１のうち搬送面６１ａに平行な方向の速度成分が、ワーク分別搬送装置Ｂ１により異なる種類のワーク９ａ，９ｂに対して作用する各搬送力Ｆ１，Ｆ２の間の方向となるように設定しているため、種類の異なるワーク９ａ，９ｂは、供給方向Ｖｓ１に対して、それぞれ搬送力Ｆ１，Ｆ２の作用によって供給直後より移動する方向が同じ向きにはならず、互いに反対方向に移動していくことになるため、互いに移動を阻害することがなく、より効率よく分別することが可能となる。

また、ワーク供給装置Ａ１よりワーク９に与える供給速度Ｖｓ１のうち搬送面６１ａに平行な方向の速度成分が、搬送力Ｆ２と同一方向となり、搬送力Ｆ１とは異なる方向にすることでも同一の効果を得ることができる。

さらに、ワーク供給装置Ａ１が、ワーク９を滑落させるための傾斜面１２ａを有するワーク排出口１２を備えており、搬送面６１ａに対するワーク排出口１２の向きを変更可能に構成しているため、所定の供給速度Ｖｓ１を与えつつ、安定してワーク９を搬送面６１ａに供給するための構成として、具体化しているとともに、ワーク分別搬送装置Ｂ１を用いてワーク９ａ，９ｂに与える搬送力Ｆ１，Ｆ２の大きさや方向とのバランスを見ながら、供給速度Ｖｓ１の方向を容易に変更することが可能となる。

また、ワーク供給装置Ａ１が、内周壁１１ａに螺旋状の搬送路１１ｂを形成されたボウル状のワーク受容器１１と、そのワーク受容器１１に上下方向の変位を伴うねじり振動を生じさせる振動発生器１３とを備えたボウル型振動フィーダとして構成されており、搬送路１１ｂの終端より外方に向かってワーク排出口１２が形成されるように構成しているため、一般的なボウル型振動フィーダの構成を利用して、より簡便かつ具体的な構成として実現することができるとともに、ボウル型振動フィーダにおける振動発生器１３の周波数や変位量を制御することによって、システム全体としてワーク９の分別搬送に係る処理速度を容易に制御することが可能となる。

さらに、分別搬送装置Ｂ１が、可動台６を弾性支持する弾性支持手段７と、可動台６に対して振動を与える加振手段８１と、加振手段８１により可動台６に楕円の振動軌跡を生じさせるよう加振手段８１を制御する振動制御手段３１とを備えており、搬送面６１ａが、幅方向の一方６１ａ２側が低くなるように傾斜しており、搬送面６１ａ上の角状ワーク９ａに対しては、振動制御手段３１によって搬送面６１ａの傾斜に抗する幅方向の成分と搬送方向の成分を有する搬送力Ｆ１を発生させるように前記可動台の振動軌跡を生じさせるとともに、搬送面６１ａ上の球状ワーク９ｂに対しては、搬送面６１ａの傾斜に沿って重力による搬送力Ｆ２を生じさせるように構成しているため、分別すべきワーク９が角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂのように形状が相違する場合に、それぞれの形状の相違を利用して分別を行う効率の良いワーク分別システムとして、より簡便に構成することが可能となるとともに、ワーク分別搬送の効率を向上させることが可能となる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係るワーク分別システムＳ２を構成するワーク分別搬送装置Ｂ２のシステム構成図を図１１に示す。本実施形態におけるワーク分別システムＳ２は、第１実施形態の場合と同一のワーク供給装置Ａ１，ワーク収容部Ｃ１を備えたものとして構成している。また、ワーク分別搬送装置Ｂ２についても、第１実施形態のワーク分別搬送装置Ｂ１における機械装置部２と同一のものを用いており、制御システム部２０３のみが異なるに過ぎない。図中では第１実施形態の場合と共通する部分には同一の符号を用いて、説明を省略する。

制御システム部２０３では、第１実施形態における制御システム部３に対して、位相切替命令部２３３が追加された構成となっている。

位相切替命令部２３３は、図示しない外部入力装置からの入力に基づいて、所定の間隔で間欠的に、位相調整回路３１ｂに対して位相差を切り替えるための位相切替命令を発するように構成している。そして、位相調整回路３１ｂは、通常は加振力設定部３２からの命令に応じて第２圧電素子８２に印加する制御電圧の位相を設定するものの、位相切替命令が入力されたときのみ、通常時の位相と１８０°異なる位相の制御電圧を発するようにしている。こうすることで、位相切替命令部からの命令が出力されている間は、可動台６よりワーク９に与えられる推力のＹ方向成分を通常時に対して正負を逆にすることができる。なお、必ずしも位相を１８０°切り替えることは必須ではなく、Ｙ方向成分の正負を逆にするために必要な分だけ位相変更を行うようにすることも可能である。

このような構成とすることで、次のような動作をワーク９に対して生じさせることができるようになっている。

まず、図１２（ａ）に示すように、通常時は搬送面６１ａより角状ワーク９ａに対して、搬送方向（Ｘ方向正側）の推力Ｆｘと、Ｙ方向負側の推力Ｆｙの成分を有する図中左上方向の合成推力Ｆｃが与えられている。図に示すように角状ワーク９ａ〜９ａが段差部６１ｂに沿ってＹ方向の抗力を与えられつつＸ方向に進行していく場合を想定する。このとき、角状ワーク９ａ〜９ａが密集した状態となって、段差部６１ｂと協働して球状ワーク９ｂを囲い込みながらＸ方向に進行していくこともあり得る。このような場合には球状ワーク９ｂの分別が困難な状態となる。

このとき、図１２（ｂ）に示すように、位相切替命令部２３３（図１１参照）からの位相切替命令によって推力の発生方向が変更され、通常時にはＹ方向負側に発生していた推力Ｆｙが、Ｙ方向正側に発生することになる。搬送方向（Ｘ方向正側）の推力Ｆｘは通常時と同じ向きを維持するために、合成推力Ｆｃは図中左下方向に発生する。こうすることで、角状ワーク９ａ〜９ａは段差部６１ｂより離間して、段差部６１ｂからの抗力を受けることなくより自由に動きやすい状態となる。そのため、球状ワーク９ｂに対する角状ワーク９ａ〜９ａおよび段差部６１ｂからの規制がなくなり、球状ワーク９ｂは搬送面６１ａの傾斜によって重力で転がりつつＹ方向に移動できるようになる。

さらに、位相切替命令部２３３（図１１参照）からの位相切替命令を停止することで、図１２（ｃ）に示すように再度通常時と同じ推力発生方向に切り替える。こうすることで、球状ワーク９ｂと分別させた状態で、角状ワーク９ａ〜９ａを段差部６１ｂに沿って搬送させていくことができる。

上記のような位相切替命令部２３３（図１１参照）からの位相切替命令が間欠的に繰り返して出力されることで、搬送過程における角状ワーク９ａ〜９ａに対する推力の方向が繰り返し変化することで分散効果を得て、密集した部分があってもその内部より球状ワーク９ｂをより確実に分別させることが可能となっている。

このように構成したワーク分別搬送装置Ｂ２と、ワーク供給装置Ａ１、ワーク収容部Ｃ１とを組み合わせることで、第１実施形態と同様の効果を得ることができるとともに、さらに、より確実に種類の異なるワーク９ａ，９ｂの分別を行うことが可能となる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係るワーク分別システムＳ３を図１３に示す。本実施形態におけるワーク分別システムＳ３は、第１実施形態の場合と同一のワーク供給装置Ａ１，ワーク収容部Ｃ１を備えたものとして構成している。ワーク分別搬送装置Ｂ３は、図１４に示すように、第１実施形態のワーク分別搬送装置Ｂ１におけるものとは機械装置部３０２のみが異なり、制御システム部３は同一のものを用いている。以下、図中では第１実施形態及び第２実施形態と共通する部分には同一の符号を用いて説明を省略する。

機械装置部３０２は、図１５および図１６に示すように、大きくは床面に設置する固定台４と、固定台４に対して振動することで上に載せたワーク９を分別しつつ搬送する可動台３０６と、可動台３０６を固定台４に対して弾性的に支持する弾性支持手段３０７とから構成している。固定台４の下に、図示しない防振ゴム等のバネ定数の小さい弾性体を取り付ければ、設置する床に対する反力を低減させることができて好適である。

固定台４は第１実施形態の場合と同様に、ベース４１とその上に固定した下ブロック４２とから構成している。そして、下ブロック４２には、弾性支持手段としてのバネ部材３７１〜３７１を取り付けるためのバネ取付面４２ａ，４２ｂを互いに平行に、かつ傾斜して設けられている。

そして、これらバネ取付面４２ａ，４２ｂのそれぞれに、弾性支持手段を構成する棒状バネであるバネ部材３７１が２本ずつ取り付けられている。このバネ部材３７１は、固定台４のバネ取付面４２ａ，４２ｂに、それぞれ平板状に形成された下側取付部３７１ｂで固定しており、当該下側取付部３７１ｂより、Ｋ方向およびＹ方向に垂直な、図中右上の方向に向かって延出し、平板状に形成された上側取付部３７１ａで可動ブロック３６２と連結している。バネ部材３７１のうち、上側取付部３７１ａおよび下側取付部３７１ｂの間となる中間部３７１ｃは断面を四角状に形成してある。

可動台３０６は、搬送板３６１と上記可動ブロック３６２が一体化して構成されるものであり、上部の搬送板３６１は、水平に配置された平板状の形態を基本とし、上面はワーク９を分別するための搬送面３６１ａとして形成している。そして搬送面３６１ａは略水平となるように形成している。また、搬送面３６１ａのＹ方向負側の端部には凸状の段差部３６１ｂを搬送方向（Ｘ方向）に延在するように形成している。

前述したように可動台３０６を構成する搬送板３６１の下側に可動ブロック３６２を固定して設けており、当該可動ブロック３６２において４本のバネ部材３７１と連結してある。このように構成しているため、４本のバネ部材３７１はあたかも平行リンク機構のように働き、可動台３０６は水平状態を維持したまま各方向に移動を行うことができる。

そして、この可動台３０６をＸ，Ｙ，Ｚの各方向に振動させるための駆動部として、以下のように圧電素子３８１，３８２を設けている。

まず、Ｋ方向の振動を付与する第１の加振手段として、バネ部材３７１の中間部３７１ｃの長手方向中央以下の側面でＸ軸に直交する面に、直方体状の第１圧電素子３８１を貼りつけてある。また、Ｙ方向の振動を付与する第２の加振手段としてとして、バネ部材３７１の中間部３７１ｃの長手方向中央以下の側面でＹ軸に直交する面に、直方体状の第１圧電素子３８２を貼りつけてある。これらの圧電素子３８１，３８２は電圧を付与することにより全長に伸びを生じさせることができるため、図１７に例として示したように、バネ部材３７１をたわませ、可動台３０６にＫ方向あるいはＹ方向の変位を生じさせることが可能となっている。

本実施形態においては、図１８（ａ）に示すように、それぞれのバネ部材３７１に対して第１圧電素子３８１ａ，３８１ｂと第２圧電素子３８２ａ，３８２ｂとをそれぞれ対向する面に一対ずつ設けたバイモルフ型として構成した。なお、図１８（ｂ）に示すように、対向面のうち一方の面にのみ第１圧電素子３８１と第２圧電素子３８２をそれぞれ設けたいわゆるユニモルフ型として構成しても差し支えない。

本実施形態のように圧電素子の伸びを利用してバネ部材にたわみを生じさせようとする場合、対向面に設けた圧電素子の片方を伸び側に設定するときには他方を縮み側に設定する必要があるため、片方を伸び側とした際に、他方が縮み側になるように電圧印加及び貼り付け方向を設定してある。以下、圧電素子に対して付与する電圧に関しては、単純にＸ方向制御電圧、Ｙ方向制御電圧として説明を行い、Ｘ方向およびＹ方向に正の制御電圧を付与するということは、それぞれ可動台３０６をＸ，Ｙ方向正側に移動させる向きにバネ部材３７１に曲げを生じさせるように、第１圧電素子３８１、第１圧電素子３８２を伸び縮みさせる電圧を付与することを意味するものする。

また、バネ部材３７１は変形を行う場合、図１７に示すように中間部３７１ｃの長手方向中央を境に、一つの面内の上下で伸び側と縮み側が逆転する。よって、圧電素子３８１，圧電素子３８２を長手方向中央を超えて広い範囲に貼りつけることは、却って変形を阻害することになり好ましくない。そのため、本実施形態のように長手方向中央付近より片端部側に寄せた位置に貼りつけることが効率的である。

このようにして構成した機械装置部３０２に対して、制御システム部３は、上述のように第１実施形態の場合と同様に構成しており、第１圧電素子３８１および第２圧電素子３８２に各々正弦波状の制御電圧を付与することによって、Ｋ，Ｙの各方向の振動を発生させるための周期的加振力を生じさせる。

このような制御システム部３を用いて、加振力設定部３２により各方向への周期的加振力の位相差をワーク９に応じて設定することで、上述したように形状の異なるワーク９のみならず、摩擦係数が異なるワーク９を分別しつつ搬送することが可能となる。以下、その原理について説明を行う。

ここで、本ワ−ク分別搬送装置Ｂ３を図１９の模式図に示すような簡略化したモデルで考え、可動台３０６が固定台４に対してＸ，Ｙ，Ｚの各方向に弾性体３７４，３７５，３７６により弾性的に支持するとともに、各方向の加振手段３８４，３８５，３８６を設けている場合を想定する。このように構成することで、Ｘ，Ｙ，Ｚの三方向に設けた加振手段３８４，３８５，３８６によって可動台３０６を三方向に動作させることが可能とされている。図１９の模式図における弾性体３７４，３７５，３７６は、図１５におけるバネ部材３７１に該当するとともに、図１９における加振手段３８４，３８５，３８６はそれぞれ圧電素子３８１，３８２に該当する。

図１９に示すモデルの可動台３０６に対して、Ｚ方向にＺ＝Ｚ_０×ｓｉｎωｔで表される周期的な振動変位を与える。ここで、Ｚ_０はＺ方向の振幅を、ωは角周波数を、ｔは時間を示す。さらに、Ｘ、Ｙ方向にもそれぞれＺ方向と同一周波数の振動を、Ｘ＝Ｘ_０×ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ）、Ｙ＝Ｙ_０×ｓｉｎ（ωｔ＋φｙ）の式のように与えることとする。ここで、Ｘ_０、Ｙ_０はそれぞれＸ方向、Ｙの振幅を、φｘ、φｙはそれぞれＸ方向、Ｚ方向の振動のＺ方向の振動に対する位相差を示す。

このように、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向に正弦波状の周期的な振動変位を加えることにより、可動台３０６にはこれらが合成された、本発明で三次元の振動軌跡と称する鉛直平面および水平面に対して傾いた平面内の楕円の軌跡あるいは平面外の立体的な軌跡を有する振動を可動台に対して生じさせることができる。例えば、図１９に示すように、Ｚ方向の振動成分に対してφｘ、φｙの位相差を持たせてＸ、Ｙ方向の振動を生じさせたとき、二次元的にはＸＺ平面上で右側を上にした楕円軌道を有する振動が生じ、ＹＺ平面上で右側を下にした楕円軌道を有する振動が生じる。そして、さらにこの２つを合成することで、図中右下に示すように三次元の振動軌跡たる三次元空間上での楕円軌道が生じる。

そして、各方向の振動変位の振幅および位相を変えることにより、ＸＺ平面、ＹＺ平面内の二次元の楕円軌道の大きさや向きを変更することができ、対応して三次元空間上の楕円軌道の大きさや向きを自由に変更することができる。なお、このように各方向への周期的な振動変位を付与するために、制御上は各方向への周期的加振力を付与することで対応を行っている。

以上のように、可動台３０６が楕円軌道を描きつつ振動することによって、可動台３０６の上に載せられたワーク９は移動を行う。そして、この移動のうちＸ方向への移動速度成分は上記ＸＺ平面内の楕円軌道によって制御でき、Ｙ方向への移動速度成分は上記ＹＺ平面内の楕円軌道によって制御できる。すなわち、Ｚ方向への振動成分を基準としてＸ方向、Ｙ方向のそれぞれの振動の振幅と位相差を変化させることで、Ｘ、Ｙ方向への移動速度成分を変化させ、任意の方向に搬送させることが可能となる。

具体的には各方向への移動速度成分の変更は次のようにして行う。

発明者らの知見によれば、図１９を参照しつつ図２０を用いて説明すると、位相差φｘ（φｙ）によってワーク９の移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）は正弦波に類似したカーブを描くように変化するとともに、ワーク９と可動台３０６との間の摩擦係数によっても変化する。すなわち、２種類のワーク９であるＷ１，Ｗ２と可動台３０６との間の摩擦係数をそれぞれμ１、μ２としてμ１＜μ２の関係があるとき、Ｗ２の時の移動速度のグラフは、Ｗ１の時の移動速度のカーブを位相差が正となる方向にずらした形状となる。そのため、楕円振動を行う可動台３０６の上に同時に摩擦係数の異なるワーク９を置いた場合には、移動速度及び移動方向が異なることになる。

具体的には、図２０に示す位相差φ１にφｘを設定したとき、Ｗ１のＸ方向移動速度は０になり、Ｗ２は負の値を取る。そしてφ１〜φ２の間に位相差を設定しているときには、Ｗ１は正の方向、Ｗ２は負の方向と互いに逆方向に進む。位相差φ２ではＷ２の速度が０になり、Ｗ１は正の方向の速度となる。さらにφ２〜φ４の間ではＷ１、Ｗ２ともに正の方向に進むが、そのうちφ３では同じ速度になり、その前後でＷ１とＷ２の速度の大きさが逆転する。また、位相差をφ４とするとＷ１は速度が０になり、Ｗ２は正の方向に移動する。位相差φ４〜φ５の範囲ではＷ１は負の方向に進み、Ｗ２は正の方向に進む。さらに、φ５ではＷ２の速度が０になり、Ｗ１は負の方向に進む。また、φ５〜πの範囲では双方とも負の方向に進むが、その中でもφ５の時に同じ速度となり、その前後で速度が逆転する。なお、こうした関係はＹ方向の移動速度Ｖｙに対してもあてはまる。

また、発明者らの知見によれば、図１９を参照しつつ図２１を用いて説明すると、位相差φｘ（φｙ）とワーク９の移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）との関係は、振幅Ｘ_０（Ｙ_０）を変えることによっても変化する。すなわち、位相差φｘ（φｙ）に対するワーク９の移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）である正弦波類似のカーブは、概ね振動変位の振幅Ｘ_０（Ｙ_０）に比例して変化する。このことから、ワーク９の移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）を２倍にしたい場合には、概ねＸ（Ｙ）方向の振動変位の振幅を２倍にすればよい。そのためには、それに応じた加振力を与えるべく、制御電圧の振幅を変化させればよい。

このような一方向に対する振動制御を、直交するＸ、Ｙ方向に同時に付与することによって、摩擦係数の異なる複数の種類のワーク９に対して、互いに異なる方向に搬送力を作用させて、可動台３０６上で分別し異なる方向に搬送させることができる。なお、上記のように摩擦係数の異なるワーク９を異なる方向に搬送させるように制御することによって、厳密には摩擦係数が同じものであっても表面形状が異なるなど、見かけ上摩擦係数が異なっているようにとらえられるものについても搬送方向を異ならせることもできる。例えば、同一の物品の表面と裏面であっても、面の凹凸が異なり可動台３０６との接触面積が大きく異なる場合が該当し、このような場合でも適宜分別・搬送を行うことができる。

しかしながら、複数の種類のワーク９を搬送しつつ、二方向に分別し、搬送していくことを目的とした場合、上記のような３つの方向への加振手段をそれぞれ別に有することは必須とはいえない。なぜならば、図２０から分かるように、Ｘ方向に対しては一方にのみ搬送を行い逆方向に進ませることを必要としないのであれば、Ｚ方向に対する位相差を０に、すなわち同位相で駆動させても良い。よって、本実施形態においては、Ｚ方向とＸ方向の振動成分を有するＫ方向の加振手段３８１として一個に構成することができる。

これに対し、Ｙ方向にはワーク９の種類に応じて分別する機能が必要となるため、Ｚ方向の周期的加振力に対する位相差、すなわちＫ方向の周期的加振力に対する位相差を物品の摩擦係数に応じて切り替えることができるように構成している。

上記のように、本実施形態におけるワーク分別搬送装置Ｂ３は、搬送すべきワーク９が種類によって異なる摩擦係数を有する場合には、それぞれの摩擦係数との関係に基づいて位相差を設定して、異なる方向に移動する搬送力を作用させるようにすることができる。これは、上述の第１実施形態において図８を用いて説明した搬送力Ｆ１，Ｆ２を、ワーク形状の相違や搬送面６１ａの傾斜によることなく、可動台３０６の振動軌跡を制御することで実現することにほかならない。

このような場合であっても、第１および第２実施形態の場合と同様に、ワーク供給装置Ａ１及びワーク収容部Ｃ１と組み合わせることで、より円滑にワークの分別を行うことが可能となる。

以上のように本実施形態に係るワーク分別システムＳ３は、ワーク分別搬送装置Ｂ３が、可動台３０６を弾性支持する弾性支持手段３７１〜３７１と、可動台３０６に対して振動を与える加振手段３８１〜３８２と、加振手段３８１〜３８２により可動台３０６に楕円の振動軌跡を生じさせるよう加振手段３８１〜３８２を制御する振動制御手段３１とを備えており、搬送面３６１ａ上にある種類毎に摩擦係数の異なるワーク９（Ｗ１，Ｗ２）に対しては、それぞれの摩擦係数との関係に基づいて、ワーク９が種類毎に異なる方向に移動するよう可動台３０６の振動軌跡を生じさせるように構成したものである。

このように構成しているため、上述の実施形態と同様の効果を得るとともに、分別すべきワーク９が種類毎に摩擦係数を相違する場合には、その摩擦係数の相違を利用して種類毎に異なる方向の搬送力を作用させ、効率よく分別を行うワーク分別システムＳ３として簡便に構成することが可能となっている。

なお、本実施形態においては、個々のワーク９の摩擦係数に着目して、この摩擦係数を基準にワーク９の分別・搬送を行うように構成したが、ワーク９の表面形状によっては局所的な摩擦係数は同一であっても見かけ上は摩擦係数が異なるものと扱っても支障がない場合もある。また、ワーク９の表面形状を大きく変えることにより可動台３０６の上で転動や揺動を行うようになり、摩擦による推力の伝達を効果的に行うことができなくなる場合もある。さらには、可動台３０６の表面の硬さと、ワーク９の重量及び硬さとの関係から生じる幾何学的な形状変化もワーク９に与える推力に影響を与える。そのため、通常の意味での摩擦係数に加えて、ワーク９および可動台３０６の搬送面３６１ａの形状や表面粗度、さらには重量や硬さによる形状変化等の影響を含めて、現実にワーク９に対して水平方向に作用する推力を広い意味での摩擦力として捉え、当該広い意味での摩擦力を基準として各方向の振動成分の制御を行い、ワーク９の分別・搬送を行わせるように構成することも可能である。こうした考えを採る限りにおいては、ワーク９の分別・搬送を行うために基準として用いる摩擦係数の中に、上記広い意味での摩擦力の考えを取り込ませることも可能である。すなわち、上記広い意味での摩擦力をワーク９に対する可動台６の垂直抗力で除した係数を広い意味での摩擦係数として、これを一般の摩擦係数と置き換えて基準として用いることでより多様なワーク９の分別・搬送ができるようになるのであり、上記の意図はこうした内容をも含むものである。

＜第４実施形態＞
第４実施形態に係るワーク分別システムＳ４を構成するワーク分別搬送装置Ｂ４の機械装置部４０２を図２２に示す。本実施形態におけるワーク分別搬送装置Ｂ４は、機械装置部４０２と、第１実施形態の場合と同一であるシステム制御部３とから構成されている。また、このワーク分別搬送装置Ｂ４に加えて、第１実施形態の場合と同一のワーク供給装置Ａ１、ワーク収容部Ｃ１を備えたものとしてワーク分別システムＳ４構成している。以下、図中では第１〜第３実施形態と共通する部分には同一の符号をいて説明を省略する。

なお、この実施形態においては、上述の第１〜第３実施形態とはＸ方向及びＫ方向の座標の向きが異なっているが、図面上左右が反転してワーク９の搬送方向が逆になっているのみで、機能上の差異はないものである。

この実施形態におけるワ−ク分別搬送装置Ｂ４の機械装置部４０２は、図２２に示すように、大きくは床面に設置する固定台４と、この固定台４に対して第１棒状バネ部材４７１〜４７１によって弾性支持された中間台４０５と、この中間台４０５に対して第２棒状バネ部材４７２〜４７２によって弾性支持された可動台４０６とから構成されている。可動台４０６の上部は搬送板４６１により構成されており、その上面は搬送面４６１ａとして、分別搬送を行うワーク９を載せることができるようになっている。

搬送面４６１ａは、第１実施形態における搬送板６１と同様に構成しており、Ｙ方向正側の端部に向かって低くなるように傾斜するとともに、反対側の端部には凸状の段差部４６１ｂを形成している。

可動台４０６の一部を構成する搬送板４６１を取り外した場合を図２３に示す。可動台４０６は、後で詳述するように、搬送板４６１に加え、上可動ブロック４６２と、下可動ブロック４６３と、これら上可動ブロック４６２と下可動ブロック４６３とを連結する一対の連結部材４６４，４６４とから構成されている。

固定台４は第１実施形態と同様、長手方向をＸ方向に向けて配置された長方形状のベース４１と、その上部に固定された下ブロック４２とから構成されている。この下ブロック４２は、ベース４１と同様、長手方向をＸ方向に向けて配置された略直方体の形状とされるとともに、Ｘ方向前後より見た際の正面及び背面が第１棒状バネ部材４７１を接続するためのバネ設置面４２ａ，４２ｂとして各々設定され、Ｚ方向に対して傾斜した互いに平行な平面として形成されている。

中間台４０５は、図２４に示すように、下ブロック４２と同様、長手方向をＸ方向に向けた略直方体の形状とされるとともに、Ｘ方向前後より見た際の正面及び背面が第１棒状バネ部材４７１を接続するためのバネ設置面４０５ａ，４０５ｂとして各々設定され、下ブロック４２におけるバネ設置面４１ａ，４１ｂと平行な平面として形成されている。また、バネ設置面４０５ａ，４０５ｂ間の寸法は、上記下ブロック４２におけるバネ設置面４２ａ，４２ｂ間の寸法と等しくなるように設定している。

中間台４０５は、上記下ブロック４２の上部で、これとほぼ平行になるように配置され、中間台４０５のバネ設置面４０５ａと下ブロック４２のバネ設置面４１ａとが平行になるように対応させつつ、それぞれ２本の第１棒状バネ部材４７１，４７１を介して接続するようにしている。第１棒状バネ部材４７１，４７１はバネ設置面４１ａ，４０５ａに沿って配置されることで、これらの傾斜と同様に、Ｚ軸に対して傾斜して配置される。同様に、中間台４０５のバネ設置面４０５ａと下ブロック４２のバネ設置面４１ａも、それぞれ２本の第１棒状バネ部材４７１，４７１を介して接続するようにしている。

このようにＺ方向に対して傾斜しつつ、互いに平行に設けられた合計４本の第１棒状バネ部材４７１〜４７１によって、中間台４０５は固定台４に対して弾性的に支持される構成としている。

また、中間台４０５の下面には、後述するように中間台４０５の質量及び重心位置を調整するための補助ウエイト４５１が設けられている。

中間台４０５の下方で且つ下ブロック４２の上方には、可動台４０６の一部を構成する下可動ブロック４６３が配置されている。下可動ブロック４６３は、上記下ブロック４２や中間台４０５と同様に、長手方向をＸ方向に向けた略直方体の形状とされるとともに、Ｘ方向前後より見た際の正面及び背面が後述する第２棒状バネ部材４７２を接続するためのバネ設置面４６３ａ，４６３ｂとして各々設定され、上述した下ブロック４２におけるバネ設置面４２ａ，４２ｂと平行な、Ｚ方向に対して傾斜した平面として形成されている。さらに、下可動ブロック４６３は上記第１棒状バネ部材４７１との干渉を避けるために、バネ設置面４６３ａ，４６３ｂ間の寸法を、下ブロック４２におけるバネ設置面４２ａ，４２ｂ間の寸法及び中間台４０５におけるバネ設置面４０５ａ，４０５ｂ間の寸法よりも僅かに小さく設定している。

下可動ブロック４６３のバネ設置面４６３ａと中間台４０５のバネ設置面４０５ａとは、互いに平行になるように各々対応させつつ、後述するスペーサを挟みつつ、それぞれ２本の第２棒状バネ部材４７２，４７２を介して接続するようにしている。第２棒状バネ部材４７２，４７２はバネ設置面４６３ａ，４０５ａに沿って配置されることで、これらの傾斜と同様に、Ｚ軸に対して傾いて配置される。同様に、下可動ブロック４６３のバネ設置面４６３ｂと中間台４０５のバネ設置面４０５ｂも、それぞれ２本の第２棒状バネ部材４７２，４７２を介して接続するようにしている。

このようにＺ方向に対して傾斜しつつ、互いに平行に設けられた合計４本の第２棒状バネ部材４７２〜４７２によって、下可動ブロック４６３は中間台４０５に対して弾性的に支持される構成としている。このように構成することで、第２棒状バネ部材４７２〜４７２は、第１棒状バネ部材４７１〜４７１に対しても平行に配置される関係となっている。

中間台４０５の上方には、この中間台４０５と平行になるように上可動ブロック４６２が設けられている。上可動ブロック４６２は、Ｘ方向に延在するよう略プレート状に形成されるとともに、上面４６２ａに上述の搬送板４６１を載せた状態で固定することができるようにしている。

上可動ブロック４６２は、上記の下可動ブロック４６３とＹ方向の寸法が同一となるように形成しており、上可動ブロック４６２と下可動ブロック４６３とは各側面を両側から挟み込むようにして設ける一対の連結部材４６４，４６４を介して連結されている。上可動ブロック４６２、下可動ブロック４６３及び連結部材４６４は、搬送板４６１とともに一個の可動台４０６を構成して一体となって動作を行うようにしている。

ここで、上述した第１棒状バネ部材４７１〜４７１及び第２棒状バネ部材４７２〜４７２の取付構造について、図２５及び図２６を基に詳細に説明する。まず、図２５は、図２３にて示したＭ部周辺を拡大したものである。

第１棒状バネ部材４７１及び第２棒状バネ部材４７２は各々Ｉ字型状に形成されており、上端及び下端には矩形状の平板部４７１ａ，４７２ａが形成されている。そして、それ以外の部分はバネとして機能するバネ部４７１ｂ，４７２ｂとして設定され、これらのバネ部４７１ｂ，４７２ｂは長手方向に対して直交する平面で見た場合、略正方形となる矩形断面を有する形態とされている。このようにしてバネ部４７１ｂ，４７２ｂは直方体状に形成するとともに、これらの側面のうち背面合わせとなる２面が、上記平板部４７１ａ，４７２ａを形成する表面及び裏面と各々連続するように構成している。このように構成することで、第１棒状バネ部材４７１及び第２棒状バネ部材４７２は、平板部４７１ａ，４７２ａに対して直交する第１方向と、この第１方向に直交するとともに平板部４７１ａ，４７２ａに平行となる第２方向との２つの方向に対して、バネ部４７１ｂ，４７２ｂが撓みやすくなるように設定している。

上記のような撓み方向特性を有する第１棒状バネ部材４７１及び第２棒状バネ部材４７２を以下のように取り付けてある。

すなわち、下ブロック４２のバネ設置面４２ｂに対して、第１棒状バネ部材４７１の平板部４７１ａをバネおさえ４７３を介してネジ止めしている。この第１棒状バネ部材４７１のバネ部４７１ｂをＹ方向両側より挟み込むようにして一対の矩形板状のスペーサ４７５，４７５を配置する。下ブロック４２と近接しつつ直上に配置される下可動ブロック４６３のバネ設置面４６２ａに対して、上記矩形板状のスペーサ４７５，４７５を挟んで第２棒状バネ部材４７２の平板部４７２ａを配置し、バネおさえ４７３を介してネジ止めしている。

スペーサ４７５，４７５は、第１棒状バネ部材４７１のバネ部４７１ｂよりも厚く形成されるとともに、このバネ部４７１ｂよりも離間するように配置している。

このように構成することで、第１棒状バネ部材４７１の外側に、これと平行になるように第２棒状バネ部材４７２が配されるとともに、両者の間で隙間が形成されるようにしている。また、第１棒状バネ部材４７１のバネ部４７１ｂは、上記矩形板状のスペーサ４７５，４７５の間で形成される開口部４７５ａ内に位置することで、下可動ブロック４６３側より干渉されることがないため、独立して中間台４０５（図２４参照）の支持状態を維持することが可能となっている。なお、本実施形態におけるワ−ク分別搬送装置Ｂ４は、僅かな振動でワーク９の搬送が可能であるために、下可動ブロック４６３の振動振幅は１ｍｍ以下とする設定で十分であり、上記開口部４７５ａの内側と第１棒状バネ部材４７１のバネ部４７１ｂとのクリアランスは、Ｋ方向及びＹ方向に対して各々１ｍｍ程度の小さいものとすれば足りる。

さらに、これらの第１棒状バネ部材４７１及び第２棒状バネ部材４７２の上端は、図２６に示すように各部と接続されている。すなわち、第１棒状バネ部材４７１の上側の平板部４７１ａと、矩形板状のスペーサ４７４と、第２棒状バネ部材４７２の上側の平板部４７２ａとを重ね合わせた状態で、バネおさえ４７３を介して中間台４０５のバネ設置面４０５ｂにネジ止めしている。このスペーサ４７４の厚みは、上述したように第１棒状バネ部材４７１の外側に第２棒状バネ部材４７２が平行に配される関係となるように設定している。

このように接続することによって、第１棒状バネ部材４７１を介して中間台４０５は下ブロック４２（図２４参照）によって弾性支持され、第２棒状バネ部材４７２を介して中間台４０５が可動台４０６（図２４参照）を弾性支持するように構成している。

また、各第１棒状バネ部材４７１と第２棒状バネ部材４７２とは、それぞれバネ部４７１ｂ，４７２ｂがＺ軸に対して傾斜しつつ平行に配置されることになるとともに、バネ部４７１ｂ，４７２ｂの各側面がＫ方向またはＹ方向に垂直となる向きとなる。すなわち、第１棒状バネ部材４７１と第２棒状バネ部材４７２は上述した撓み方向特性として、第１方向としてのＫ方向側と第２方向としてのＹ方向側に撓みやすい特性を有している。そのため、第１棒状バネ部材４７１と第２棒状バネ部材４７２はそれぞれ主にＫ方向及びＹ方向に対して弾性支持を行う弾性支持手段として機能している。

こうした各部材間の弾性支持構造について、図２７に示す模式図を用いてさらに説明を加えておく。

図２７（ａ）は、上述した機械装置部４０２を簡略化したモデルとして表したものである。このモデルを構成する各構成要素に付した符号は、図２２〜２５において用いた符号に「ｍ」を付加したものであり、実際の部材との対応関係が分かるようにしている。すなわち、ここでモデルを用いて説明する考え方は、実際の機械装置部２において同様に適用されている。

このモデルから分かるように、固定台４ｍの上方に中間台４０５ｍを配置するとともに、第１棒状バネ部材４７１ｍを介して固定台４ｍに対して中間台４０５ｍを弾性支持している。さらに、中間台４０５ｍの下方で且つ固定台４ｍよりも上方に下可動ブロック４６３ｍを配置するとともに、第２棒状バネ部材４７２ｍを介して中間台４０５ｍに対して下可動ブロック４６３ｍを弾性支持している。加えて、中間台４０５ｍを挟んで上可動ブロック４６２ｍとこの上部に固定する搬送板４６１ｍとを配置し、連結部材４６４ｍによって下可動ブロック４６３ｍとの間で一体化されることで、可動台４０６ｍを構成している。

上記のように構成するとともに、第１棒状バネ部材４７１ｍと第２棒状バネ部材４７２ｍとを隙間を形成しつつ平行になるように構成している。こうすることで、相互に干渉することなく独立して変位することを可能としている。また、中間台４０５ｍの重心位置４０５ｇと、可動台４０６ｍの重心位置４０６ｇが略同一の位置となるように、両者の位置関係を構成している。なお、ここでいう略同一の位置とは、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向に対して各々略同一であることを指す。

可動台４０６ｍは、中間台４０５ｍの下方に配置される下可動ブロック４６３ｍと、中間台４０５ｍの上方に配置する上可動ブロック４６２ｍ及び搬送板４６１ｍと、下可動ブロック４６３ｍと上可動ブロック４６２ｍとを繋ぐ連結部材４６４ｍ（，４６４ｍ）によって、中間台４０５ｍと取り囲むようなロ字状に形成されているため、双方の重心位置４０５ｇ，４０６ｇを略同一に設定しやすい装置構成としている。さらに、重心位置の調整を補助的に行うため、図２４に示すように中間台４０５の下方に補助ウエイト４５１を設置し、その位置及び重量を調整することによって重心位置４０５ｇの調整を簡単に行うことができるようにしている。こうすることで、各部材の形状変更や部品の追加、または分別搬送するために載せるワーク９の重量を大きく変化させた場合であっても、容易に対応させることができるようになっている。

上述したモデルをさらに簡略化したモデルを図６（ｂ）に示す。このモデルを構成する各構成要素に付した符号は、図２２〜２５において用いた符号に「Ｍ」を付加したものであり、実際の部材との対応関係が分かるようにしている。

このように、固定面としての固定台４Ｍに対して中間台としての質量体４０５Ｍがバネ４７１Ｍによって弾性支持され、この質量体４０５Ｍの外側を囲むようにして可動台としての質量体４０６Ｍが配置されるとともに、この質量体４０６Ｍが質量体４０５Ｍに対してバネ４７２Ｍによって弾性支持されたモデルとして考えることができる。質量体４０６Ｍは、上可動ブロック４６２Ｍ及び搬送板４６１Ｍと下可動ブロック４６３Ｍと、これらを連結する連結部材４６４Ｍ，４６４Ｍとから構成されており、質量体４０６Ｍの重心位置４０６Ｇは中間台としての質量体４０５Ｍの重心位置４０５Ｇと略同一の位置となるように構成されることになる。

こうすることで、質量体４０５Ｍと質量体４０６Ｍとの間でバネ４７２Ｍと同じ方向に相対力を作用させると両者は逆位相で弾性変位を行うことになる。後述する加振手段を用いてこのような方向に加振力を与えることで上記逆位相の形態で振動を生じさせることが可能となる。この逆位相の形態での振動とは、質量体４０５Ｍが例えば図の下方向に変位した際には質量体４０６Ｍは逆の上方向に変位し、質量体４０５Ｍが図の上方向に変位した際には質量体４０６Ｍは逆の下方向に変位するような形態の振動のことを指す。こうした振動の形態は、特に、逆位相形態（所謂逆位相モード）での固有振動数で効率よく発生させることができ、その固有振動数は質量体４０５Ｍの質量ｍ_１と、質量体４０６Ｍの質量ｍ_２と、バネ４７２Ｍのバネ定数ｋ_１と、バネ４７１Ｍのバネ定数ｋ_１に依存する。この形態の振動を効率よく得られるようにするためには、バネ４７２Ｍのバネ定数ｋ_１に対して、バネ４７１Ｍのバネ定数ｋ_２を１／１０程度に設定することが好ましい。

さらに、この図２７（ｂ）に示したモデルにおいてはバネの変位方向をＺ方向としていたが、より実機に近い図２７（ａ）のモデルのように実際にはＫ方向及びＹ方向に対して弾性支持する構造としているため、弾性支持方向がＺ方向とは異なる上に、一方向ではなく二方向に対してそれぞれ独立して弾性変位して、逆位相モードでの振動を生じることができるようにしている。すなわち、各棒状バネ部材４７１ｍ，４７２ｍのバネ定数をＫ方向及びＹ方向に対してそれぞれ設定するとともに、各々の方向に対して、第１棒状バネ部材４７１ｍのバネ定数を第２棒状バネ部材４７２ｍのバネ定数の１／１０程度にするように、材質や断面形状及び長さを調整している。また、Ｋ方向及びＺ方向の逆位相モードでの固有振動数は、共振を避けるために僅かに離間して設定するようにしてある。

さらに、図２７（ａ）に戻って説明を行うと、互いに逆位相で振動を行う中間台４０５ｍと可動台４０６ｍの重心位置４０５ｇ，４０６ｇが略同一とされていることにより、加振力に応じて中間台４０５ｍと可動台４０６ｍとが各方向に変位した際に、両者の重心位置４０５ｇ，４０６ｇは当該振動方向に向かう同一直線上を移動することになるため、回転モーメントが発生することがない。そのため、搬送台４０６ｍ及び中間台４０５ｍは、傾きや揺動を生じることなく、そのままの姿勢を維持した状態でＫ方向及びＹ方向に平行に移動することが可能となっている。

加えて、中間台４０５ｍと可動台４０６ｍは互いに逆位相で振動を生じるものの、これらの全体としての重心位置は同一の箇所を維持した状態となるために、これらが動作することによる反力は固定台４ｍに対してほとんど生じることがない。そのため、固定台４ｍから設置面に対して余計な力や振動を伝達することがなく、設置環境も良好に保つことができる。

上記のように説明を簡単に行うために、図２７（ａ），（ｂ）のモデルを利用して説明したが、同一の考え方に基づいて図２２に示す実際の機械装置部４０２を構成している。

本実施形態における機械装置部４０２は、図２８に示すように可動台４０６及び中間台４０５に対してＫ，Ｙの各方向に逆位相形態での振動を生じさせるため、上述した加振力を与える加振手段として、以下のように圧電素子４８１〜４８２を設けている。

まず、Ｋ方向の振動を付与する第１の加振手段として、第２棒状バネ部材４７２のバネ部４７２ｂの長手方向中央以下の側面でＫ軸に対して直交する面に、直方体状の第１圧電素子４８１を設けている。また、Ｙ方向の振動を付与する第２の加振手段として、第２棒状バネ部材４７２のバネ部４７２ｂの長手方向中央以下の側面でＹ軸に対して直交する面に、直方体状の第２圧電素子４８２を貼りつけてある。これらの圧電素子４８１〜４８２は電圧を付与することにより全長に伸びを生じさせることができ、図２８に例として示したように、第２棒状バネ部材４７２に撓みを生じさせて、可動台４０６にＫ方向あるいはＹ方向の変位を生じさせることが可能となっている。

なお、図２８は、変位をわかりやすくするため誇張して示したものであり、実際の変位は上述したように１ｍｍ以下に設定しているため、この図のように各部が干渉することはない。また、本図では連結部材４６４を取り外した状態で示しているが、可動台４０６としての一体性は損なわれていないと仮定したものとしている。

本図は、弾性変位の一例として、第１圧電素子４８１の作用によって第２バネ部材４７２に撓みが生じ、その作用によって中間台４０５がＫ方向正側（図中の右上方向）に対して変位した状態を示している。そして、その反力によって可動台４０６がＫ方向負側（図中の左下方向）に対して変位する。このように中間台４０５と可動台４０６とは非作動時の中立位置を基点として、互いに逆方向になるように変位することになる。また、これらの中間台４０５と可動台４０６とは全体として固定台４に対して第１棒状バネ部材４７１によって支持されており、このバネ定数が第２棒状バネ部材４７２の１／１０程度に十分低く設定されていることから、第１棒状バネ部材４７１は防振バネとして機能して中間台４０５及び可動台４０６を柔軟に支持するようになっている。こうすることで、中間台４０５と可動台４０６の動作による反力は固定台４には伝わることなく、設置面に対して安定して支持状態を維持することが可能となっている。また、上記のような弾性変位及び支持の関係は、Ｋ方向だけではなくＹ方向に対しても同様に構成している。

また、この実施形態においても、上述の第３実施形態の場合と同様に、それぞれの第２棒状バネ部材４７２のバネ部４７２ｂに対して第１圧電素子４８１，４８１と第２圧電素子４８２，４８２とをそれぞれ対向する面に一対ずつ設けたバイモルフ型として構成しているが、上述したようにユニモルフ型として構成しても差し支えない。

このようにして構成した機械装置部４０２に対して制御システム部３は、第１実施形態と同様に構成しており、これを用いて第１圧電素子４８１及び第２圧電素子４８２に各々正弦波状の制御電圧を付与することによって、Ｋ，Ｙの各方向の振動を発生させるための周期的加振力を生じさせ、可動台４０６に振動を生じさせることができるようになっている。

こうすることで、第１実施形態におけるワーク分別搬送装置Ｂ１と同様に、搬送面４６１ａに載置した形状の異なるワーク９に対して、それぞれ異なる搬送力Ｆ１，Ｆ２（図８参照）を作用させて、種類毎にワーク９ａ，９ｂを分別するとともに搬送を行うことが可能となっている。

さらに、簡単な装置構成でありながら、重心位置が適切に配置されていることから、可動台４０６に傾きや回転を生じさせることなく、安定して３次元的な楕円の振動軌跡を生じさせることができるようになっている。そのため、ワーク９により一層適した細かな振動条件を設定することができ、精密に搬送方向を決定することができるようになっている。

そして、こうしたワーク分別搬送装置４０２を用いて、第１〜第３実施形態の場合と同様に、ワーク供給装置Ａ１及びワーク収容部Ｃ１と組み合わせることで、より円滑にワークの分別を行うことが可能となる。

また、本実施形態においては、搬送面４６１ａを第１実施形態の場合と同様に傾斜させたものとしていたが、第３実施形態の場合と同様に、略水平としつつワーク９の摩擦係数に応じて、各方向の周期的加振力の位相差を変更するようにすれば、摩擦係数の異なるワーク９に異なる方向の搬送力を作用させて、これらを種類毎に分別させるようにすることも可能である。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。

例えば、上述の実施形態においては、全て加振手段として圧電素子を用いていたが、電磁石を使用した構成とすることも可能である。例えば、第４実施形態の構成を基にして、図２９及び図３０に示すように電磁石５８１ａ，５８２ａを加振手段とする機械装置部５０２を構成することも可能である。これらの図中において上述の実施形態と同一の符号を付した部分は、それらと同一のものであることを示している。

具体的には、Ｋ方向の周期的加振力を与えるための第１の加振手段として、中間台５０５の下面５０５ｂにＬ字形のブラケット５８１ｂを介してＸ方向に磁極面が向くように電磁石５８１ａを設けるとともに、磁性プレート５８１ｃを上記磁極面と対向させつつ下可動ブロック４６３の上面４６３ｃより立ち上げるようにして設けている。こうすることで、電磁石５８１ａに対して電流を与えた場合に、第２棒状バネ部材４７２による支持方向と相俟って、中間台５０５と可動台４０６との間でＫ方向の相対変位を生じさせることができるようになっている。さらに、Ｙ方向の周期的加振力を与えるための第２の加振手段として、中間台５０５の下面５０５ｂにＬ字形のブラケット５８２ｂを介してＹ方向に磁極面が向くように電磁石５８２ａを設けるとともに、磁性プレート５８２ｃを上記磁極面と対向させつつ上可動ブロック４６２の下面４６２ｂより下方向に延びるようにして設けている。固定台５０５には、磁性プレート５８２ｃと対応する位置に開口部５８２ｃが形成されており、両者が干渉することがないようにしている。こうすることで、電磁石５８２ａに対して電流を与えた場合に、第２棒状バネ部材４７２による支持方向と相俟って、中間台５０５と可動台４０６との間でＹ方向の相対変位を生じさせることができるようになっている。

このように各加振手段を電磁石５８１ａ，５８２ａを用いて構成した場合であっても、それぞれの方向の電流値を制御することで、上記と同じ効果を得ることが可能であるとともに、Ｋ方向、Ｙ方向の動作を圧電素子によって行う場合に対して、容易に大きな出力を得ることができる。

その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

４…固定台
６…可動台
７…弾性支持手段
９…ワーク
９ａ…角状ワーク
９ｂ…球状ワーク
１１…ワーク受容器
１１ａ…内周壁
１１ｂ…搬送路
１２…ワーク排出口
１２ａ…傾斜面
１３…振動発生器
３１…振動制御手段
３２…加振力設定部
４１…ベース
６１ａ…搬送面
６１ｂ…段差部
７１…板状バネ部材
７２…板状バネ部材
８１…第１圧電素子
８２…第２圧電素子
Ａ１…ワーク供給装置
Ｂ１〜Ｂ４…ワーク分別搬送装置
Ｓ１〜Ｓ４…ワーク分別システム

Claims

矩形状の搬送面上に載せたワークを分別しつつ搬送を行うワーク分別搬送装置と、
当該ワーク分別搬送装置の前記搬送面上にワークを供給するワーク供給装置とを備えたものであって、
前記ワーク供給装置が、前記ワーク分別搬送装置の搬送面上にワークを供給する際に、前記搬送面に平行な方向の速度成分を含む供給速度をワークに与えるよう構成し、
前記ワーク分別搬送装置が、
前記可動台を弾性支持する弾性支持手段と、可動台に対して振動を与える加振手段と、
前記加振手段により前記可動台に楕円の振動軌跡を生じさせるよう前記加振手段を制御する振動制御手段とを備えており、
前記加振手段が、前記搬送面の長手方向成分と鉛直方向成分とを合成した周期的加振力と、前記長手方向と交差する水平方向の周期的加振力とにより、搬送面上に載せた複数種類のワークに対してワークが種類毎に異なる方向に移動するような振動軌跡の楕円振動を生じさせて種類毎に異なる方向に搬送力を作用させるものであり、
前記ワーク供給装置よりワークに与える供給速度のうち前記搬送面に平行な方向の速度成分が、前記ワーク分別搬送装置により前記複数種類のワークに対して作用する各搬送力のうち少なくともいずれかと同一方向、または各搬送力の間の方向となるように設定したことを特徴とするワーク分別システム。
前記ワーク供給装置が、ワークを滑落させるための傾斜面を有するワーク排出口を備えており、前記搬送面に対する当該ワーク排出口の向きを変更可能に構成したことを特徴とする請求項１記載のワーク分別システム。
前記ワーク供給装置が、内周壁に螺旋状の搬送路を形成されたボウル状のワーク受容器と、当該ワーク受容器に上下方向の変位を伴うねじり振動を生じさせる振動発生器とを備えたボウル型振動フィーダとして構成されており、前記搬送路の終端より外方に向かって前記ワーク排出口が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のワーク分別システム。
前記ワーク分別搬送装置が、
前記可動台を弾性支持する弾性支持手段と、可動台に対して振動を与える加振手段と、
前記加振手段により前記可動台に楕円の振動軌跡を生じさせるよう前記加振手段を制御する振動制御手段とを備えており、
前記搬送面が、幅方向の一方が低くなるように傾斜しており、
前記搬送面上の角状ワークに対しては、前記振動制御手段によって前記搬送面の傾斜に抗する幅方向の成分と搬送方向の成分を有する搬送力を発生させるように前記可動台の振動軌跡を生じさせるとともに、
前記搬送面上の球状ワークに対しては、前記搬送面の傾斜に沿って重力による搬送力を生じさせるように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワ−ク分別システム。
前記搬送面上にある種類毎に摩擦係数の異なるワークに対しては、それぞれの摩擦係数との関係に基づいて、ワークが種類毎に異なる方向に移動するよう前記可動台の振動軌跡を生じさせるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワーク分別システム。