(57)【要約】【課題】平衡型振動系と同等の作用効果に加えて、回転モーメントの低減を図ることにより、搬送条件に対する適応性を高めることができる振動式搬送装置を実現する。【解決手段】本発明は、第１の質量体１と第２の質量体２とを具備し、第１の質量体１と第２の質量体２がそれぞれ既定の振動方向に振動可能に接続された振動ユニット１，２，３を含み、第１の質量体１は、第２の質量体２からその重心位置を通過する中心軸線Ｘｏの周りの一方側に伸びるように構成された振動ばね３Ａ，３Ａを介して振動方向に沿った二箇所でそれぞれ第２の質量体２に対して振動方向に振動可能に接続された一方の質量部１Ａと、第２の質量体２からその中心軸線Ｘｏの周りの反対側に伸びるように構成された振動ばね３Ｂ，３Ｂを介して振動方向に沿った二箇所で第２の質量体２に対して振動方向に振動可能に接続された他方の質量部１Ｂと、を有する。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の質量体（１）と第２の質量体（２）とを具備し、前記第１の質量体（１）と前記第２の質量体（２）が振動ばね（３）を介して接続されて、相互に既定の振動方向に振動可能に接続された振動ユニット（１，２，３）を含む振動式搬送装置であって、
前記第１の質量体（１）は一方の質量部（１Ａ）と他方の質量部（１Ｂ）を有し、
前記一方の質量部（１Ａ）は、前記振動方向に沿った二箇所において、前記第２の質量体（２）から前記第２の質量体（２）の重心位置を通過する前記振動方向に沿った中心軸線（Ｘｏ）の周りの一方側に伸びる、前記振動方向と直交する板ばねで構成される振動ばね（３Ａ，３Ａ）により、それぞれ前記第２の質量体（２）に対して前記振動方向に振動可能に接続されて前記一方側に配置され、
前記他方の質量部（１Ｂ）は、前記振動方向に沿った二箇所において、前記第２の質量体（２）から前記中心軸線（Ｘｏ）の周りの前記一方側とは反対側に伸びる、前記振動方向と直交する板ばねで構成される振動ばね（３Ｂ，３Ｂ）により、それぞれ前記第２の質量体（２）に対して前記振動方向に振動可能に接続されて前記反対側に配置され、
前記第２の質量体（２）は、前記振動方向に沿った二箇所において、前記振動方向と直交する板ばねで構成される支持ばね（４，４）により、それぞれ前記振動方向に振動可能に支持され、
前記第１の質量体（１）と前記第２の質量体（２）を逆位相で振動させる駆動手段（３Ａｄ、３Ｂｄ、ｍｇ１、ｍｇ２）と、
前記一方の質量部（１Ａ）、前記他方の質量部（１Ｂ）又は前記第２の質量体（２）の少なくともいずれか一つに設けられ、前記振動方向へ搬送物を搬送する搬送路を備えた搬送部（ｔｐ）と、
前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）を前記振動方向に同期させて同位相で振動させる連結手段（ｃｂ，１ｓ）と、
をさらに具備することを特徴とする振動式搬送装置。
【請求項２】
前記連結手段（ｃｂ、１ｓ）は、前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）の間の距離変動を許容しつつ、前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）の位置を振動方向に同期させる連結構造であることを特徴とする請求項１に記載の振動式搬送装置。
【請求項３】
前記第１の質量体（１）の重心位置（１ｇ）と前記第２の質量体（２）の重心位置（２ｇ）は、前記振動方向と略平行な直線上に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動式搬送装置。
【請求項４】
前記振動ユニット（１，２，３）と前記支持ばね（４）によって定まる固有周波数は、前記振動ユニット（１，２，３）の運転周波数の１／１０以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の振動式搬送装置。
【請求項５】
前記駆動手段（３Ａｄ、３Ｂｄ）は、前記振動方向と直交する板ばねからなる増幅ばね（３Ａｓ，３Ｂｓ）と直列に接続されることにより前記振動ばね（３Ａ、３Ｂ）を構成する圧電駆動体（３Ａｄ、３Ｂｄ）であることを特徴とする請求項１の振動式搬送装置。
【請求項６】
前記駆動手段（ｍｇ１、ｍｇ２）は、前記第１の質量体（１）と前記第２の質量体（２）の少なくとも一方に対して交番磁界に基づく磁力による起振力を及ぼす交流電磁石を含むことを特徴とする請求項１に記載の振動式搬送装置。
【請求項７】
前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）の間の前記第２の質量体（２）の側部には、前記中央軸線（Ｘｏ）に沿って離間した少なくとも二つの位置に突起部又は凹部が設けら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振動式搬送装置。
【請求項８】
前記搬送部（ｔｐ）の姿勢を前記中心軸線（Ｘｏ)に対して角度調整可能とする搬送部の取付姿勢調整手段と、前記中心軸線（Ｘｏ）を基盤に対して角度調整可能とする振動ユニットの設置姿勢調整手段とを共に具備することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の振動式搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動式搬送装置に係り、特に、弾性的に支持された搬送路を振動させることにより搬送路上で部品等の物体を搬送するための装置の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作用質量体と反作用質量体を互いに逆位相で運転して有害な振動をキャンセルする、いわゆる平衡型振動系を備えた振動搬送装置が古くから知られている。この種の装置としては、例えば、以下の特許文献１〜５などがある。
【０００３】
一方、以下の特許文献６に代表される従来型の通常の直線式搬送装置において、カウンターウエイトと搬送路（部）の重心位置を振動方向に対して極力合致させることによって回転モーメントの発生を抑えるようにしているものもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭４９−３８３５７号公報
【特許文献２】特公昭５４−２４１９８号公報
【特許文献３】特開平２−２０４２０９号公報
【特許文献４】特開平２−２０４２１０号公報
【特許文献５】特開平２−４３１１８号公報
【特許文献６】特開２００９−２９８４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記平衡型振動系を用いる方式は音叉の振動にみられるように原理的に可能であるが、一対の振動系の質量とバネ定数を厳密に合わせなければならないので、本分野における実際の使用状況、すなわち質量と形態の異なる様々な搬送路を搭載して駆動しなければならないという要請に対しては適用が難しく、真に実用的なものはできていない。なお、作用質量体と反作用質量体の２組の質量とバネ定数の組み合わせが理想的であっても、後述のようにモーメントの発生を抑えるためには重心の位置まで正しく合わせなければならないので設計が難しく、実用化を阻んでいる。
【０００６】
一方、上記の重心位置を振動方向に極力合致させて回転モーメントの発生を抑える通常の直線式搬送装置では、その扱いは前記平衡型振動系を用いるものほど困難ではないものの、搬送路の長さや質量の適用範囲が狭く、高い周波数での駆動を行うのは困難であった。
【０００７】
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、平衡型振動系と同等の作用効果に加えて、回転モーメントの低減を図ることにより、搬送条件に対する適応性を高めることができる振動式搬送装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明では、第１の質量体と、これと対抗して振動する第２の質量体を逆の位相で運転することにより、振動の反作用をキャンセルする。第１の質量体は２分割され、そのうちの一方の質量部と他方の質量部は、第２の質量体の重心位置に対して両側に、好ましくは対称位置に配置する。また、第１の質量体と第２の質量体の少なくともいずれか一方に搬送路を設ける。２分割された第１の質量体に搬送路を設ける場合には、上記の一方の質量部と他方の質量部のいずれに搬送路を設けてもよい。２分割された第１の質量体の一方の質量部と他方の質量部は連結手段によって結合され、同じ振動数と同じ位相でお互いに同一方向に駆動される。
【０００９】
このとき、第１の質量体と第２の質量体の各々の重心位置が振動方向と平行な直線上の何処かに存在するように構成することが好ましい。すなわち、一方の質量部と他方の質量部を合わせた第１の質量体全体の重心位置（１ｇ）と、第２の質量体の重心位置（２ｇ）とを結ぶ直線が前記振動方向と略平行に構成されることが望ましい。さらに、第１の質量体の一方の質量部と他方の質量部は、第２の質量体の上下に配置されることが好ましく、この場合にはさらに、一方の質量部の重心位置、他方の質量部の重心位置及び第２の質量体の重心位置はいずれも振動方向に沿った同一の面上、好ましくは同一の垂直面上に配置されることが望ましい。
【００１０】
本発明の振動式搬送装置は、第１の質量体（１）と第２の質量体（２）とを具備し、前記第１の質量体（１）と前記第２の質量体（２）が振動ばね（３）を介して接続されて、相互に既定の振動方向に振動可能に接続された振動ユニット（１，２，３）を含む振動式搬送装置である。ここで、前記第１の質量体（１）は一方の質量部（１Ａ）と他方の質量部（１Ｂ）を有する。そして、前記一方の質量部（１Ａ）は、前記振動方向に沿った二箇所において、前記第２の質量体（２）からその重心位置を通過する前記振動方向に沿った中心軸線（Ｘｏ）の周りの一方側に伸びる、前記振動方向と直交する板ばねで構成される振動ばね（３Ａ，３Ａ）により、それぞれ前記第２の質量体（２）に対して前記振動方向に振動可能に接続されて前記一方側に配置される。また、前記他方の質量部（１Ｂ）は、前記振動方向に沿った二箇所において、前記第２の質量体（２）から前記中心軸線（Ｘｏ）の周りの前記一方側とは反対側に伸びる、前記振動方向と直交する板ばねで構成される振動ばね（３Ｂ，３Ｂ）により、それぞれ前記第２の質量体（２）に対して前記振動方向に振動可能に接続されて前記反対側に配置される。
【００１１】
また、前記第２の質量体（２）は、前記振動方向に沿った二箇所において、前記振動方向と直交する板ばねで構成される支持ばね（４，４）により、それぞれ前記振動方向に振動可能に支持される。さらに、前記第１の質量体（１）と前記第２の質量体（２）を逆位相で振動させる駆動手段（３Ａｄ、３Ｂｄ、ｍｇ１、ｍｇ２）と、前記一方の質量部（１Ａ）、前記他方の質量部（１Ｂ）又は前記第２の質量体（２）の少なくともいずれか一つに設けられ、前記振動方向へ搬送物を搬送する搬送路を備えた搬送部（ｔｐ）と、前記第１の質量部（１Ａ）と前記第２の質量部（１Ｂ）を前記振動方向に同期させて同位相で振動させる連結手段（ｃｂ，１ｓ）と、をさらに具備する。
【００１２】
本発明の振動式搬送装置は、前記駆動手段により、前記第１の質量体（１）と前記第２の質量体（２）が逆位相で振動方向に駆動されることを特徴とする。これによって、両質量体の振動方向の反力が減殺されるため、支持ばねを通じた支持基盤への振動漏れが低減される。また、本発明では、前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）が第２の質量体（２）の重心位置を通過する中心軸線（Ｘｏ)の周りの両側に配置されることを特徴とする。これにより、相互に逆位相で振動する第１の質量体（１）の重心位置と第２の質量体（２）の重心位置のずれを低減することができるため、振動に伴って生ずるモーメント力を低減することができる。さらに、本発明では、上記連結手段により前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）が同位相で振動する。これによって、第２の質量部の重心位置の両側に配置された一方の質量部と他方の質量部の振動に伴うモーメント力が相互に逆向きとなって減殺されるため、振動に伴って生ずるモーメント力をさらに低減することができ、振動ばねを介して接続された第１の質量体と第２の質量体からなる振動ユニット全体のピッチング動作を低減することができる。特に、振動時において第２の質量体（２）が一方の質量部（１Ａ）から受けるモーメント力と他方の質量部（１Ｂ）から受けるモーメント力が略相殺されるように構成されていることが好ましい。また、一方の質量部（１Ａ）の重心位置（１ｇａ）と他方の質量部（１Ｂ）の重心位置（１ｇｂ）は、上記中心軸線（Ｘｏ）を含む平面（Ｐｘ）上に共に配置されることが好ましい。このとき、当該平面（Ｐｘ）は中心軸線（Ｘｏ）の一方側から反対側へ向かう方向に沿った面であることが望ましい。例えば、上記一方側と反対側が上側及び下側であれば、上記平面（Ｐｘ）は垂直面であることが望ましい。
【００１３】
本発明においては、前記連結手段（ｃｂ、１ｓ）は、前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）を連結する連結構造によって同位相の振動態様を実現する。この連結構造（ｃｂ、１ｓ）は、単に前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）を連結固定するものであってもよいが、前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）の間の距離変動を許容しつつ、前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）を振動方向に同期させることが好ましい。上記連結構造は、例えば、前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）との間の前記振動方向の位置ずれに対する剛性が、前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）との間の連結距離の変動に対する剛性よりも高く構成される連結部（ｃｂ、１ｓ）で構成されることが望ましい。これによれば、一方の質量部と他方の質量部とを振動方向に同位相で動作させることができるとともに、振動に伴う両質量部の間の距離変動を吸収することができるため、振動ユニットの振動時の負荷を軽減することができることから、スムーズな振動態様を実現できるとともに振動ばね等の耐久性を高めることができる。
【００１４】
本発明において、前記第１の質量体（１）の重心位置（１ｇ）と前記第２の質量体（２）の重心位置（２ｇ）は、前記振動方向と略平行な直線上に配置されることが好ましい。これによって振動時における第１の質量体と第２の質量体の重心位置が同一作用線上に配置されることになり、ピッチング動作が生じにくくなるため、搬送部を略平行に振動させることができ、搬送路全体にわたり均一な搬送力を与えることができる。
【００１５】
本発明において、前記振動ユニット（１，２，３）と前記支持ばね（４）によって定まる固有周波数は、前記振動ユニット（１，２，３）の運転周波数（振動周波数）の１／１０以下であることが好ましい。これによれば、振動ユニットの運転周波数（振動周波数）に対して支持ばねを含む振動系全体の固有振動数を大幅に低くすることにより、支持ばねを介して基盤側へ漏出する振動エネルギーをさらに低減することができる。
【００１６】
本発明において、前記駆動手段（３Ａｄ、３Ｂｄ）は、前記振動方向と直交する板ばねからなる増幅ばね（３Ａｓ，３Ｂｓ）と直列に接続されることにより前記振動ばね（３Ａ、３Ｂ）を構成する圧電駆動体（３Ａｄ、３Ｂｄ）である場合がある。この場合に、前記駆動手段は、前記一方側の振動ばね（３Ａ）と前記反対側の振動ばね（３Ｂ）のいずれか一方にのみ設けられていてもよい。
【００１７】
また、本発明において、前記駆動手段（ｍｇ１、ｍｇ２）は、前記第１の質量体（１）と前記第２の質量体（２）の少なくとも一方に対して交番磁界に基づく磁力による起振力を及ぼす交流電磁石を含む場合もある。この場合に、前記駆動手段は、前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）のいずれか一方のみに起振力を及ぼすように設けられていてもよい。
【００１８】
本発明において、前記一方の質量部（１Ａ）と前記他方の質量部（１Ｂ）の間の前記第２の質量体（２）の側部には、前記中央軸線（Ｘｏ）に沿って離間した少なくとも二つの位置に突起部又は凹部が設けられることが好ましい。これによれば、突起部を支点にして、或いは、凹部に当接するピンを支点にして、振動ユニットの中心軸線周りの釣り合いを確認することができるため、振動ユニットの重量バランスを検査したり調整したりすることができる。
【００１９】
本発明において、前記搬送部（ｔｐ）の姿勢を前記中心軸線（Ｘｏ)に対して角度調整可能とする搬送部の取付姿勢調整手段と、前記中心軸線（Ｘｏ）を基盤に対して角度調整可能とする振動ユニットの設置姿勢調整手段とを共に具備することが好ましい。これによれば、搬送方向を規定する搬送部の取付姿勢と、振動方向を規定する振動ユニットの設置姿勢とが別々に調整可能となるため、搬送方向の姿勢とは別に投射角度φを適宜に設定することができるから、種々の搬送条件に柔軟に対応でき、搬送態様の最適化も容易になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、平衡型振動系の作用効果に加えて、回転モーメントの低減を図り、搬送条件に対する適応性を高めることができる振動式搬送装置を実現することができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】振動式搬送装置の第１の振動モデルを示す模式図。
【図２】第２の振動モデルを示す模式図。
【図３】第３の振動モデルを示す模式図。
【図４】音叉の形状を示す図。
【図５】第２の振動モデルにおいて板ばねで構成される支持ばねを有する構成を示す模式図。
【図６】実施例の基本構成を有する振動モデルを示す模式図。
【図７】振動体ＡとＣが逆位相で振動する様子を示す図。
【図８】振動体ＡとＣが同位相で振動する様子を示す図。
【図９】電磁石を駆動源とする振動系の例を示す構成図。
【図１０】電磁石を駆動源とする別の振動系の例を示す構成図。
【図１１】電磁石を駆動源とするさらに別の振動系の例を示す構成図。
【図１２】空圧ユニットを駆動源とする振動系の例を示す構成図。
【図１３】圧電素子を駆動源とする振動系の例を示す構成図。
【図１４】圧電素子を駆動源とする第１のタイプの振動系の例を示す構成図。
【図１５】図１４に示す例に搬送部を設けるとともに圧電駆動部の配置を変更した第１のタイプの別の振動系の例を示す構成図。
【図１６】図１５に示す例に搬送部を設ける場合の構造を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）。
【図１７】圧電素子を駆動源とする第２のタイプの振動系の例を示す構成図。
【図１８】圧電素子を駆動源とする第２のタイプの別の振動系の例を示す構成図。
【図１９】図１８に示す例に搬送部を設けた様子を示す構成図。
【図２０】図１９に示す例の正面図（ａ）及び別の搬送部を設けた例を示す正面図（ｂ）。
【図２１】実施例の振動系全体の等価構成を示す説明図。
【図２２】実施例の振動ユニットの等価構成を示す模式図。
【図２３】第１の質量体の例を示す構成図（ａ）及び（ｂ）。
【図２４】連結体の例を示す構成図（ａ）〜（ｃ）。
【図２５】実施例の重心位置の関係を示す説明用斜視図。
【図２６】実施例の重心位置の関係の例を示す説明用断面図（ａ）〜（ｃ）。
【図２７】重心位置とモーメントアームの関係を示す説明図（ａ）及び（ｂ）。
【図２８】実施例における重心位置とモーメントアームの関係を示す説明図（ａ）及び（ｂ）。
【図２９】実施例１の側面図及び振動系の中心軸線Ｘｏに沿った投影図。
【図３０】実施例１の接続構造及び振動ユニット固定機構を中心軸線Ｘｏに沿った断面で示す説明図。
【図３１】第１接続部材の三面図及び断面図。
【図３２】重心調整時の様子を示す説明図。
【図３３】実施例２の側面図及び振動系の中心軸線Ｘｏに沿った投影図。
【図３４】図３３に示すＡ−Ａ′線に沿った断面図（ａ）、Ｂ−Ｂ′線に沿った断面図（ｂ）、図３３に示す矢印Ｃに沿って見た様子を示す矢視図（ｃ）及び重心調整機構の平面図及び側面図（ｄ）。
【図３５】実施例３の側面図（ａ）及び（ａ）の矢印Ｂ方向に見た矢視図（ｂ）。
【図３６】図３５（ａ）に示すＡ−Ａ′線に沿った断面図。
【図３７】実施例３の第１の質量体の側面図（ａ）及び背面図（ｂ）。
【図３８】実施例４の側面図。
【図３９】実施例４の背面図。
【図４０】実施例４の平面図及び搬送部の側面図（ａ）並びに振動系の部分断面図（ｂ）。
【図４１】実施例５の側面図（ａ）及び正面図（ｂ）。
【図４２】図４１のＡ−Ａ′線に沿った断面図（ａ）、Ｂ−Ｂ′線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ′線に沿った断面図（ｃ）。
【図４３】投射角度φの説明図（ａ）並びに投射角度φが小さい場合の説明図（ｂ）及び投射角度φが大きい場合の説明図（ｃ）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、添付図面を参照して本発明の振動式搬送装置の実施形態について詳細に説明する。以下の実施形態は、設置部（架台、支柱部、基台、その他の基盤）の剛性に影響されず、搬送路全長にわたって搬送ムラが少なく、防振機構の挿入によるずれやフラつき（定位の変動）が無い、などの性能を保ちつつ、種々の搬送路の形状と広い質量範囲に適用でき、更に様々な運転周波数にも対応でき、搬送路の設計と調整が現場的で容易であるなど、直線型搬送装置としての機能を最大限に発揮できる構造を追及したものである。
【００２３】
図１に示すように、直進フィーダのような振動搬送機で最も単純なものは、基盤Ｇに固定されたベース部Ｂに対して上方に位置する振動体Ａの両端を振動方向（図示左右方向）と直交する板ばねＤ，Ｄで支持した振動系である。振動体Ａを左右いずれかの方向に変位させ、急に離せば板ばねＤの変形による弾性エネルギーと速度エネルギーが交換しあって一定の周波数で減衰振動をする。実際の振動式搬送装置では、電磁石や圧電素子などの駆動手段によって振動系の固有周波数に近い周波数で駆動することによって、少ないエネルギーで定常的な振動を持続するようにしている。
【００２４】
一方、図３に示すように、２組の同一の質量及び寸法を備えた振動体ＡとＡ′がそれぞれ板ばねＤによって支持された振動系があって、振動体ＡとＡ′の質量と、これらを支持する板ばねＤのばね定数が全く同じで、いずれも板ばねＤが共通の強固な基盤Ｇ或いはこれに固定されたベース部Ｂに取り付けられている場合には、振動体ＡとＡ′を互いに逆方向つまり逆位相で振動させれば、後に述べるように全ての力が相殺しあい、下のベース部Ｂや基盤Ｇには回転モーメントおよび水平方向の駆動力のいずれもが発生しない。したがって、装置を据え付けた架台部には何も振動は伝わらない。これがいわゆる平衡型振動系のモデルである。図４に示す音楽家が調律のために使う音叉も一種の平衡型振動系で、両側の片持梁がお互いに逆位相で曲げ振動をすることで安定した一定周波数の音波を発する。一方の梁（片）を叩くと両側の片が同じ振動数に引き込まれて一定の固有周波数で減衰振動する。
【００２５】
図１に示す一組の振動体Ａと板ばねＤからなる振動系では、振動による板ばねＤの弾性変形による力は振動体Ａからベース部Ｂに伝わり周期的な回転モーメントを発生する。もし図２のようにベース部Ｂが防振ばねＥを有する防振機構により基盤Ｇから浮動した状態であれば、ベース部Ｂは周期的に傾いて、縦波を受ける船のように全体がピッチングを起こす。ピッチング運動が発生すると、振動体Ａに取り付けた搬送路Ｔの振動方向が搬送路全長に亘って変化するため、搬送速度が定まらず、搬送の停滞や逆進など、直進フィーダとしての基本的な機能が損なわれる。また、振動体Ａの振動による作用力に対しては反作用力が発生するので、ベース部Ｂには振動体Ａと逆の水平方向へ動かす力も発生する。このように図１のような直進フィーダ型の振動系では全体を回転させようとするモーメント力Ｆｍと反作用力に基づく水平方向の力Ｆｈが常に働く。図１のような基本的な形式の直進フィーダも限定的には使われているが、前記のようなモーメント力と反作用力によって変位（変形）しない高い剛性と質量を有する架台部に固定できた時に初めて実用化が可能になる。すなわち、この場合には架台部の強度、剛性によって反作用力を封じ込めている訳であり、振動体Ａと搬送路Ｔが軽くて小さい時はよいが、重くなるほど実用化は困難になる。また、振動工学が教えるとおり、この作用力は運転周波数と振幅量の二乗に比例して増加するので、高い周波数での運転は加速度的に困難になり、極めて頑丈かつ重いベース部Ｂや基盤Ｇへの強固な固定が必要になる。
【００２６】
次に、このような基本的なメカニズムを踏まえて、本発明に係る「対称型駆動機構」について説明する。図５は、上記振動モデルの一般的な構成を示すもので、振動ばねＤと支持ばねＥに振動方向と直交する板ばねがそれぞれ用いられることを示している。図６は本発明に係る振動モデルを示すもので、ベース部Ｂに対して振動方向（図示左右方向）の二箇所で振動ばねＤａによりそれぞれ接続された振動体Ａと、ベース部Ｂに対して振動方向の二箇所で振動ばねＤｂによりそれぞれ接続された振動体Ｃとを設け、ベース部Ｂを振動方向の二箇所で支持ばねＥにより支持したものである。図示例ではベース部Ｂに対して振動体Ａと振動体Ｃを上下対称に配置している。この振動モデルでは、図示左右方向に力を加えると、図７又は図８に示すような態様で振動する。なお、図７及び図８においては、振動体Ａ（及び振動体Ｃ）並びにベース部Ｂが左側に変位した最大振幅時の状態を示し、次の瞬間には右側に移行する時点を表している。
【００２７】
この場合には、振動の位相関係によって異なった動作をする。図７に示すように、上下の振動体ＡとＣが逆位相で動作する場合は、上側の振動体Ａと下側の振動体Ｃは共に反時計回りのモーメントを発生するので両者のモーメントが重なり合ってベース部Ｂは大きな回転モーメントを受ける。これに対して水平方向への振動力は振動体ＡとＣの振動動作に伴う反力が相殺するのでベース部Ｂには殆ど作用しない。
【００２８】
次に、上下の振動体ＡとＣが同位相で動作する場合は、図８に示すように、下側の振動体Ｃの時計回りのモーメントと上側の振動体Ａの反時計回りのモーメントとが相殺されて、ベース部Ｂには回転モーメントが発生しない。但し、水平方向の振動については、振動体ＡとＣの振動動作に伴う反力により、ベース部Ｂは振動体Ａ及びＣとは逆位相の振動力を受ける。後でも触れるようにベース部Ｂの水平方向への動きは、当該水平方向について剛性の低い支持ばねＥ（板ばね）で保持すれば架台部への振動伝達は実用上問題ない程度に小さくできる。なお、図８のような同位相での駆動は、図示のような自由な状態では一般に困難で、通常の運転条件では自動的に図７のような逆相運転に入る。
【００２９】
図５〜図８に示す振動モデルでは、２つの振動体ＡとＣをベース部Ｂに対して対称的に配置して、各々を単に板ばねからなる振動ばねＤａ，Ｄｂで結合した場合のモデルを示したが、実際の振動搬送機では何らかの駆動機構を組み込まなければ継続的な振動を発生させることはできない。図１３〜図２０は駆動機構として振動ばねＤａ、Ｄｂの一部に圧電駆動素子を組み入れたモデルであり、図９〜図１１は振動ばねＤａ，Ｄｂとは別に交流式電磁石により駆動する例である。なお、以下の説明では、上記振動体ＡとＣを合わせたものを第１の質量体１とし、振動体Ａを質量部１Ａとし、振動体Ｃを質量部１Ｂとし、上記ベース部Ｂを第２の質量体２とする。
【００３０】
まず、圧電駆動体で運転する場合について図１３〜図２０を参照して説明する。圧電駆動体は、圧電素子の駆動力が向上し信頼性も高くなってきたので、駆動源として普及している。図１３に示すように、この振動モデルでは、質量ｍ１の第１の質量体１を二つに分割して質量ｍ１ａの質量部１Ａと質量ｍ１ｂの質量部１Ｂとし、これらの質量部１Ａと１Ｂを、質量ｍ２の第２の質量体２の両側（図示例では上下方向の両側）に配置し、質量部１Ａと第２の質量体２の間に図示左右方向である振動方向（実際には搬送方向、以下同様）の二箇所において振動ばね３Ａで接続する。また、質量部１Ｂと第２の質量体２の間に図示左右方向である振動方向の二箇所において振動ばね３Ｂで接続する。さらに、第２の質量体２は振動方向の二箇所で支持ばね４により支持し、支持ばね４は基盤Ｇに接続する。このとき、振動ばね３Ａを圧電駆動体３Ａｄと増幅ばね３Ａｓが直列に接続されたもので構成し、振動ばね３Ｂを圧電駆動体３Ｂｄと増幅ばね３Ｂｓが直列に接続されたもので構成する。図示例では、第２の質量体２（の側）に圧電駆動体３Ａｄ、３Ｂｄを接続し、質量部１Ａと１Ｂ（の側）に増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓを接続している。
【００３１】
上記圧電駆動体３Ａｄ、３Ｂｄでは、表裏で収縮と膨張が発生するいわゆるバイモルフ型の圧電素子を用い、この圧電素子を厚い鋼製の板材（鋼板）の両側に貼着している。駆動源となる上記鋼板は厚く構成し大きな変形がないようにしているが、これは圧電素子と鋼板との接着が剥離しないようにするためである。ただし、この圧電駆動体３Ａｄ、３Ｂｄだけでは実用的な振動振幅を得られないので、やや薄い板ばねからなる増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓを中間部に挿入して、この板ばねのバネ定数ｋ３と質量部１Ａ又は質量部１Ｂの質量ｍ１ａ、ｍ１ｂとによって構成される振動系の固有周波数に近い周波数で圧電素子を駆動することで、共振状態を作り出し、効率的に大きな振動振幅を得ることが好ましい。
【００３２】
図１３に示す基本構成には、第１の質量体１の質量ｍ１と第２の質量体２の質量ｍ２の質量配分と、圧電駆動部の配置とによって、図１４〜図２０に示すものなどの種々のバリエーションが考えられる。図１４に示すものは、第１の質量体１（質量部１Ａと１Ｂの合計）の質量ｍ１よりも第２の質量体２の質量ｍ２を重くしていわゆる反作用質量体とした第１のタイプとしている。この場合、第２の質量体２の質量ｍ２を重くする方法は特に限定されるものではないが、図示例では、体積を増加させる手法を採るときの一手法として、第２の質量体２を質量部１Ａ及び１Ｂとの間の搬送方向の前後二箇所の接続箇所の内側で上下に拡張した、拡張部２Ａと２Ｂを有する形状としている。特に、図示例では第２の質量体２が支持ばね４の振動方向の接続箇所の間で拡張した形状に構成されているので、第２の質量体２の重心周りの安定性が向上する。
【００３３】
図１５に示す振動モデルでは、第１の質量体１の質量部１Ａに搬送路を備えた搬送部ｔｐを設けている。ただし、搬送部ｔｐは、質量部１Ａに限らず、質量部１Ｂに設けてもよい。質量バランス的には第１の質量体１に搬送部ｔｐを設けることが好ましいが、第２の質量体２に設けてもよい。また、図１５では、図１４に示すものとは逆に、圧電駆動体３Ａｄ、３Ｂｄを質量部１Ａ又は質量部２Ｂ（の側）に接続し、増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓを第２の質量体２（の側）に接続している。圧電駆動部の配置を図１３及び図１４に示すものとするか、これとは反対の上下外側に配した図１５に示すものとするかは、後述するように図１７と図１８に示すものなどの他の構造例との間の種々の組み合わせで実現可能である。なお、これらのいずれの接続態様を用いることもできる点は他の図示例、実施例でも同様である。これらの組み合わせには夫々若干の長所、短所はあるが、実験的には図８を参照して説明した前述のものと概ね同じような特性を確認できた。但し、圧電駆動部の配置については、圧電駆動体３Ａｄ、３Ｂｄが質量のより大きい質量体（図１４及び図１５の場合には第２の質量体２、後述する図１７及び図１８の場合には第１の質量体１、すなわち、質量部１Ａ及び１Ｂ）の側に配置されることで、振幅が相対的に小さくなる。したがって、図１４及び図１８に示す接続態様の方が若干有利である。
【００３４】
前項で説明したように、この構成では上下の質量部１Ａと質量部１Ｂをどんなに注意深く同相駆動しても自然に逆相にシフトするので、図１６（ａ）の側面図及び図１６（ｂ）の正面図に示すように、側板等の連結体ｃｂなどにより質量部１Ａと質量部１Ｂを機械的に結合しなければならない。なお、この連結体ｃｂは、後述する第２のタイプのように第２の質量体２に設けた開口部を通過する構造としてもよい。連結体ｃｂは図示例の側板状のものに限られないが、側板状の連結体ｃｂを用いることで第２の質量体２の構造を変えずにこれを回避して質量部１Ａと質量部１Ｂを連結できる。図示例では、連結体ｃｂに振動方向の前後から切り込んだスリットｃｂａ、ｃｂｂを形成し、その間に振動方向に延長された形状の連結部ｃｂｓが構成されるようにしている。これらのスリットｃｂａ、ｃｂｂ（或いは、連結部ｃｂｓ）は、後述するように、質量部１Ａ及び質量部１Ｂが振動方向の前後に振れたときに前後方向の位置に応じて変化する相互間の距離（図示例では上下方向の距離）に追従できるようにするための、振動方向には剛性を確保しつつ質量部１Ａと１Ｂを結ぶ方向の剛性を低くして両質量部の間の距離を変更可能にする弾性変形構造である。
【００３５】
図１７に示すものは、図１４に示すものとは反対に、第１の質量体１の質量部１Ａと１Ｂの合計の質量ｍ１を第２の質量体２の質量ｍ２よりも重くしていわゆる反作用質量体とした第２のタイプとしている。この場合には、質量バランスにより第２の質量体２に搬送路ｔｐを取り付けるようにすることが好ましい。ここで、第１の質量体１を重く構成する手法は前述と同様に何ら限定されるものではないが、図示例では、質量部１Ａ及び質量部１Ｂを共に第２の質量体２の側（上下両側）に拡張している。
【００３６】
また、前記の第１のタイプと同様に、質量部１Ａと質量部１Ｂが分離していると同相運転に入ってしまう場合があるので、図１７に示すように質量部１Ａと１Ｂを機械的に結合している。ここで、図示例では、質量部１Ａと１Ｂが第２の質量体２の側に拡張された部分をそのまま延長し、第２の質量体２の中央に設けた開口部２ｎを通して一体に構成し、或いは、直接連結している。この例においても、開口部２ｎを通過する部分に前述と同様のスリット１ａ、１ｂが形成され、その間に連結部１ｓが構成されることにより、質量部１Ａと１Ｂの間の間隔変化に追従できるように構成される。ここで、質量部１Ａと１Ｂが一体に構成され、或いは、直接連結されるため、第１の質量体１は、質量部１Ａと１Ｂの中間部分において、振動方向には剛性を有しつつ相互の間隔が変動する方向の剛性を低くして当該間隔が変化可能となる弾性変形構造を有するものと考えることができる。なお、この第２のタイプにおいても、上記第１のタイプと同様に、質量部１Ａと質量部１Ｂとを直接接続するのではなく、これらとは別の連結体ｃｂを介して連結してもよい。さらに、この連結体ｃｂを図１６に示すような側板で構成してもよい。また、図１８は前述のように圧電駆動部の配置（圧電駆動体と増幅ばねの接続態様）を図１７に示す構造とは逆に構成したものである。
【００３７】
図１９に示す構造では、第２の質量体２に搬送部ｔｐを設けている。この構造においては、図２０（ａ）に示すように、第２の質量体２から側枠などで構成される支持体ｓｂを介して搬送部ｔｐを取り付ける。図示例では質量部１Ａの上方で支持体ｓｂにより搬送部ｔｐを支持している。この場合、重心合わせのため、支持体ｓｂの下方位置にはカウンターウエイトｃｗを設けることが好ましい。また、図１９及び図２０（ａ）のように上下方向ではなく、図２０（ｂ）のように、第２の質量体２の側方に、張り出すように直接に搬送部ｔｐを取り付ければ、全高を抑えてコンパクトに収めることができる。この場合にも、搬送部ｔｐの幅方向の反対側にカウンターウエイトｃｗを設けることで幅方向のバランスをとることができる。
【００３８】
なお、図１５及び図１９では説明のために搬送路を備えた搬送部ｔｐを設けた構造を描いているが、これらの図の構造そのものでは振動方向が水平であり部品を搬送路に載せても搬送はできない。実際には、振動ユニット全体を一定の角度だけ傾斜させて設置することで、搬送路を搬送の向きの斜め上方に押し上げるように振動させればよい。また、振動ばね３Ａ、３Ｂを搬送方向に向けて斜め上方に向くように傾斜姿勢で取り付けたり、圧電駆動体３Ａｄ、３Ｂｄと増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓとの間に所定厚みのスペーサを介在させたり、振動ばね３Ａ，３Ｂを複数のばねで構成してその間に所定厚みのスペーサを介在させたりすることによっても、同様に搬送力を生じさせることができる。
【００３９】
次に、上述の各例の振動態様について説明するために、図２２に示すように、図１３〜図２０に示す構造の圧電駆動部と増幅ばね部を一体のリンクアームＬＡａ、ＬＡｂとし、その両端を滑らかに動く支軸で結合した振動ユニットの振動モデルを考える。この振動モデルは平行リンク機構であるので、上下の可動部である質量部１Ａと１Ｂが振動方向の前後の中立位置から前後両端の最大振れ位置まで移動すると（図中２点鎖線参照）、質量部１Ａと１Ｂの相互間隔は、中立位置にあるときの間隔Ｐ０に対してＰ１まで小さくなり、上下の可動部である質量部１Ａと１Ｂのそれぞれの上下方向の移動量の２倍の変位が生ずる。この間隔Ｐ０とＰ１の差を吸収するため、図１６〜図１９に示したスリットを有する連結構造のように、振動の方向には力を伝えるが、上下方向の動きは許す、方向により異なった剛性を有する連結機構により連結するのが望ましい。
【００４０】
上記の連結機構の例として、図２３（ａ）と（ｂ）には、質量部１Ａと質量部１Ｂを中央部で連結する場合の形状バリエーションを示す。図２３（ａ）の連結機構では、質量部１Ａと質量部１Ｂの間に振動方向前後から切り込まれたスリット１ａと１ｂを形成し、両スリット間に振動方向に延長された形状（細幅形状）の弾性変形可能な連結部１ｓが構成されることにより、第１の質量体１の振動方向の剛性を確保しつつ上下方向の弾性変形を容易にしている。図２３（ｂ）の連結機構では、質量部１Ａと質量部１Ｂを振動方向に伸びる延長形状（細長形状）の別部材による弾性連結材１ｓで接続し、この弾性連結材１ｓを延長方向（長手方向）には剛性が高く弾性変形しにくく、上下方向（直交方向）には剛性が低く弾性変形しやすくなるように構成し、これによって、第１の質量体１の振動方向の剛性を確保しつつ上下方向の弾性変形を容易にしている。
【００４１】
また、図２４（ａ）〜（ｃ）には、質量部１Ａと質量部１Ｂを両側の側板状の連結体ｃｂで連結する場合（図１６に示す場合）の形状バリエーションを挙げる。図２４（ａ）の連結機構では、連結体ｃｂの上下方向の中間部分に振動方向の前後から切り込まれたスリットｃｂａ、ｃｂｂを形成し、その間に振動方向に伸びる延長形状の弾性変形可能な連結部ｃｂｓが設けられることで上下方向の弾性変形を容易にした構造としている。図２４（ｂ）の連結機構では、連結体ｃｂに、質量部１Ａに固定される下方に頂点を有する三角形状の第１連結部ｃｂＡと、質量部１Ｂに固定される上方に頂点を有する三角形状の第２連結部ｃｂＢと、第１連結部ｃｂＡの頂点に相当する下端と第２連結部ｃｂＢの頂点に相当する上端を接続する振動方向に延長された形状の弾性連結部ｃｂＳとを設けている。この構造では、比較的細幅に構成された第１連結部ｃｂＡと弾性連結部ｃｂＳとの間、第２連結部ｃｂＢと弾性連結部ｃｂＳとの間の領域で弾性的に屈曲変形が生ずることにより、すなわち、弾性連結部ｃｂＳの延長方向が振動方向からずれるように姿勢を変えることにより、第１連結部ｃｂＡと第２連結部ｃｂＢが上下方向に移動可能となるように構成される。図２４（ｃ）の連結機構では、質量部１Ａに固定される三角形状の第１連結部ｃｂＡ′と質量部１Ｂに固定される第２連結部ｃｂＢ′を設け、第１連結部ｃｂＡ′と第２連結部ｃｂＢ′が頂点同士で接続された構造を有する。この場合にも、四隅の固定穴の横に設けた長孔ｃｂｏによって、当該長孔ｃｂｏの両側に弾性変形しやすく構成された、振動方向に延長された形状の部分が構成されるため、振動方向の剛性を確保しつつ上下方向に弾性変形しやすく構成できる。
【００４２】
なお、上記連結部や連結体はいずれも上下方向に弾性変形可能に構成されたものとして質量部１Ａと１Ｂにそれぞれ固定されているが、その代わりに、剛体からなる連結部や連結体を質量部１Ａと１Ｂの少なくともいずれか一方に対して長孔などを利用して上下方向に移動可能に連結するとともに、質量部１Ａと１Ｂの少なくともいずれか一方に対して回動不能に連結される（例えば完全に固定される）ように構成された連結リンクであってもよい。このようにすると、当該連結リンクは、質量体１Ａと１Ｂの上下方向の距離変動を許容しつつ、振動方向には質量体１Ａと１Ｂを同期させるように作用する。本発明に係る連結部は、結果としてこのように作用するものであれば、上述の弾性変形可能な連結部若しくは連結体と上記連結リンクのいずれであっても構わない。
【００４３】
前記のように、第１の質量体１の質量ｍ１と第２の質量体２の質量ｍ２を比較して、軽い質量体の側に搬送部ｔｐを設ける理由は、両質量体１，２の振幅はその質量ｍ１、ｍ２の比に反比例するので、負荷である搬送部ｔｐは軽い側に設けたほうが効率がよいからである。これはニュートンの「運動の第２法則」と、「第３法則（作用・反作用の法則）」によって導かれる。図２１に示すような水平面上において基盤Ｇにばね４（ばね定数ｋ０）で拘束された第２の質量体２と、この第２の質量体２（質量はＭ２）とばね３（ばね定数ｋ１）で接続された第１の質量体１（質量はｍ１）とがそれぞれ抵抗無く動く車輪に乗って移動可能に構成されたモデルでは、二つの質量体１と２がそれぞれ自由に動けるので振動工学でいうところの２振動系であり、図１３〜図２２と同じ振動系と考えられる。ここで、ばね４のばね定数ｋ０を限りなく０とした場合は、ばね３によって第１の質量体１と第２の質量体２は同じ力Ｆを及ぼしあうので、次の数１に示す角振動数ωを用いると、数２に示す運動方程式が得られる。なお、ｆは周波数、ｘ１は第１の質量体の振幅（ｘ座標）、ｘ２は第２の質量体２の振幅（ｘ座標）である。これによって、以下の数３に示す関係が成立する。
【００４４】
【数１】
2014125339.tif 000003
【００４５】
【数２】
2014125339.tif 000004
【００４６】
【数３】
2014125339.tif 000005
【００４７】
次に、図９〜図１２を参照して、電磁石で駆動するモデルについて説明する。駆動源は上記の圧電素子から電磁石に変えているが、先のモデルと同様に圧電駆動体と増幅ばねの組み合わせを用いることで容易に等価な構成を実現できる。ここで、本モデルでは、図９に示すように、弾性支持構造として、図２２のリンクアームに相当する、第１の質量体１の質量部１Ａ（質量＝ｍ１ａ）、１Ｂ（質量＝ｍ１ｂ）と第２の質量体２（質量＝ｍ２）を接続するリンクアームＬＡａ，ＬＡｂと、第２の質量体２を基盤Ｇに接続するリンクアームＬＡ２が振動方向の二箇所でそれぞれ両端の白丸で描いた抵抗の無い回転自在の継ぎ手によって結合されるとともに、第１の質量体１の質量部１Ａ、１Ｂと第２の質量体２との間のばね要素ＳＲａ（ばね定数＝ｋａ），ＳＲｂ（ばね定数＝ｋｂ）、第２の質量体２と基盤Ｇとの間のばね要素ＳＲ２（ばね定数＝ｋ０）によって各質量部１Ａ，１Ｂと第２の質量体２が概ね水平方向に弾性的に保持されている。なお、図９の上記構造は実際の構成とは異なり等価構造を図示しているが、実際の製品は振動方向と直交する板ばね（振動ばね）によってリンクアームの水平方向の動きとばね要素の付与を併せて行うだけで、働きは同じである。なお、ばね要素ＳＲ２のばね定数ｋ０は、ばね要素ＳＲａ，ＳＲｂのばね定数ｋａ，ｋｂに比べてはるかに弱いばね定数とし、系全体の固有周波数を、ばね要素ｋａ、ｋｂと質量ｍ１ａ、ｍ１ｂ、ｍ２で構成される振動ユニットによって発生する振動周波数に対して、１／１０以下に抑えるようにすることが好ましい。
【００４８】
図９に示すモデルにおいては、質量部１Ａ、１Ｂを鉄などの強磁性体で作り、第２の質量体２に固定した電磁石Ｍｇａ、Ｍｇｂに交番電圧を印加すれば、空隙を介して間歇的に吸引するので３つの質量体はお互いに振動する。図１３〜図２２を参照して説明したとおり、質量部１Ａと１Ｂがフリーの状態では殆ど図９の矢印のように上下逆相で振動する。たとえ電磁石Ｍｇａ、Ｍｇｂを同相で駆動しても同相で動くことは難しい。図７及び図８を参照して説明した内容と同様に、上下逆相で振動する場合にはピッチング振動が発生し、リンクアームＬＡａ、ＬＡｂには図矢印のように左右逆方向のプッシュ・プル力が働き、第２の質量体２を介して基盤Ｇ（架台部）を強く揺らすことになる。
【００４９】
これに対して、図１０に示すモデルでは、第２の質量体２の外側を通って、或いは、図１２に示すように第２の質量体２に設けられた開口部２ｎを貫通して、連結部ｃｂなどを介して、或いは、直接に、質量部１Ａと質量部１Ｂが機械的に結合されている。これにより、質量部１Ａと１Ｂは互いに違う方向に動くことは出来ず、電磁石Ｍｇａ、Ｍｇｂを同相で駆動すれば、同相で運転を継続できる。これにより、前記のようなピッチング力は発生しなくなる。水平方向には反作用による振動が発生するが、リンクアームＬＡａ、ＬＡｂと弱いばね要素ＳＲ２によって基盤Ｇ（架台部）への伝達は殆ど問題なく遮断することができる。この場合、図示していないが、図２３及び図２４を参照して説明したように、水平方向（振動方向）の力は伝えるが、上下方向には剛性を下げた連結構造で質量部１Ａと１Ｂを結合するのが望ましい。これが無いと特に振幅が大きくなった場合、リンク機構（実際には板ばね）に大きな負担がかかるので運転効率と寿命の点で問題が発生する。なお、図９〜図１２に示す各実施例でも上記連結リンクのような構造を用いることができることは勿論である。
【００５０】
このように、上下の質量部１Ａと１Ｂを連結した構造では、図１１に示すように電磁石Ｍｇａ（Ｍｇｂでもよい。）を一つだけ用いて駆動した場合、機械的な対称性は崩れるものの、下側に適当なカウンターウエイトとして例えば電磁石Ｍｇａと同質量のおもり（図示せず。）を着けて対称性を確保すれば、動作の対称性が損なわれることはない。電磁石での吸引駆動は、振動のトリガーのように作用するので、駆動力の多少のアンバランスは問題にならない。但し、一つの電磁石Ｍｇａのみを用いると振動エネルギーとしては半減するので、必要な振幅値を確保できるか確認する必要がある。
【００５１】
駆動力としては色々なものが考えられるが、例えば図１２に示すような空気圧によって往復運動するピストンｐｓを第２の質量体２の一部にシリンダーｃｄと共に組み込めば、電磁石と同様にこの振動系を駆動できる。この場合には、電磁バルブによって空気圧の供給方向を一定の周波数で切り替えることで共振駆動、または強制駆動で所要の振動を得ることができる。空気圧を加えるだけで自動的に往復運動を継続するフリーピストンタイプもあるのでこれを使えば制御機構は不要になる。
【００５２】
次に、この対称型駆動機構の振動式搬送装置を運転する際に最も重要な重心位置とその調整等について説明する。ここまで説明した本発明の種々のタイプを試作実験したところ、従来機に比べいずれも優れた性能を発揮することを確認できたが、性能の鍵を握るのは重心位置であり、その調整に尽きるといっても過言ではない。そこで、次に、図６〜図２０によって説明してきた対称型駆動機構の重心について詳細に考察してみる。
【００５３】
例えば、図１３に示す振動モデルにおいては、第１の質量体１の質量部１Ａと質量部１Ｂが同質量（ｍ１ａ＝ｍ１ｂ）で、第２の質量体２からみて質量部１Ａと質量部１Ｂの重心位置が対称的な等距離にあり、更に振動方向（図示左右方向に対応する水平方向）にみても、また、幅方向（紙面と直交する方向に対応する水平方向）にみても、各重心位置が中心点にあるという前提で考えている。また、第２の質量体２の重心が図示のように振動方向、幅方向、上下方向の各方向について対称の位置に存在する（縦・横・高さの中央の点対称位置に重心がある）という条件においては、質量部１Ａと質量部１Ｂを合成した重心位置は言うまでもなく中心点にくるので第２の質量体２の重心位置と合致する。このような条件であればこれまでの説明のように、振動に伴うモーメントアームがゼロとなり、モーメント力は上下の質量部１Ａ、１Ｂの振動により完全に相殺されるので、第２の質量体２には水平方向の反力のみが加わり、この反力のみにより第２の質量体２が振動する。この動きは両端の支持板（ばね要素４に対応する防振ばね、振動方向には剛性が小さいもの。）により容易に逃がすことができるので、架台（基盤）への有害なピッチング振動などの伝達を劇的に減少させることができる。
【００５４】
ピッチング振動については前記のとおりであるが、振動の伝達ということを逆からみれば、本発明の振動系自体がその系の中で振動に伴う回転モーメント力を相殺して発生させないということであり、その結果、架台への固定方法を選ばないということになり、極端には何も固定しない浮動状態でも完全に動作することを意味する。このことは評価テストの中でも実証しており、包装材のキャップロール（エア入り突起付梱包材）等に載せただけで、また反対に硬いコンクリートの床にベース部をがっちりと直接固定しても、その搬送状態に変化はない。
【００５５】
図１３を参照して説明したように、第２の質量体２については、構造体の３次元的な中心点に対して点対称に各部材を配し、徹底した直交形状の設計を行うことにより、機械加工が容易になるとともに、これにより加工精度も向上する。また、結果的に重心位置も３次元的な中心点に持ってくるようにしているので総合的な重心の調整と検証が容易になる。しかしながら、本考案の原理に照らせば、重心位置は必ずしも中心点でなくともよい。図２６（ａ）は振動方向に対して直交する断面上に質量部１Ａ、１Ｂ及び第２の質量体２の重心位置１ｇａ、１ｇｂ、２ｇが配置される場合について、当該断面上の各部の配置を示す模式図である。第１の質量体１の質量部１Ａ、質量部１Ｂの重心位置１ｇａ、１ｇｂが共に図の右方にシフトした場合であっても、第２の質量体２の重心位置２ｇもそこへシフトすれば何も問題はない。更に、第１の質量体１の質量部１Ａ、１Ｂの重心位置１ｇａと１ｇｂを結んだ線が振動方向に沿った水平な面Ｐ２（後述）と直交しないで、図２６（ｂ）のように斜めに交差する場合であっても、第２の質量体２の重心位置２ｇが質量部１Ａの重心位置１ｇａと質量部１Ｂの重心位置１ｇｂを結んだ線Ｌａｂ上に存在すれば問題はない。また、この線Ｌａｂを大きく倒して、幅方向（振動方向と直交する水平方向）に質量部１Ａ、質量部１Ｂの重心位置１ｇａ、１ｇｂを配した横型構造にした場合でも問題はないことになる。
【００５６】
一方、図２６（ｃ）のように、質量部１Ａと質量部１Ｂの重心位置１ｇａと１ｇｂは必ずしも第２の質量体２の重心位置２ｇから等距離、等質量でなくてもよい場合がある。異なる質量の質量部１Ａと質量部１Ｂを合成した重心位置は、各質量部の重心点１ｇａと１ｇｂを結んだ線上で、かつ、各質量部の質量ｍ１ａとｍ１ｂに反比例して按分した位置に来るので、そこに第２の質量体２の重心位置２ｇが在ればこれも問題はない。すなわち、重心位置１ｇａと２ｇの距離をＳａ、重心位置１ｇｂと２ｇの距離をＳｂとしたとき、ｍ１ａ×Ｓａ＝ｍ１ｂ×Ｓｂ、つまり、ｍ１ａ／ｍ２ｂ＝Ｓｂ／Ｓａが成立すれば、上記と等価な状況となる。
【００５７】
更に、実物は３次元の物体であるので、その重心位置については、図２６（ａ）〜（ｃ）に示す振動方向と直交する断面上の２次元的な重心位置の考察だけでは十分ではない。図２６の２次元的な配置に加えて、図の紙面と直交する方向（振動方向）の位置関係を考慮すると、図２５のような立体的なモデルが必要になる。図２５は、いずれも振動方向と平行で相互に直交する面Ｐｘと面Ｐ２とを基準として、各質量体の重心の位置関係を示す斜視図である。ここで、図２６を参照して振動方向と直交する断面上で重心位置１ｇａ、１ｇｂ、２ｇの関係を説明した上述の議論では、この振動方向（図１３では水平方向）における中心点を通過する断面上に第２の質量体２の重心位置２ｇが位置するものとしていたが、実際には各質量部１Ａ、１Ｂ及び第２の質量体２は振動方向に振動するため、それらの重心位置１ｇａ，１ｇｂ、２も振動方向に移動する。しかし、微少な振幅で水平に振動する限りは力学の法則（力の作用位置は、作用線上のどこからでも同じ）からすれば同じことになるので、各質量部１Ａ、１Ｂ及び第２の質量体２の振動に伴う当該振動方向の重心位置１ｇａ、１ｇｂ、２ｇのずれは許容できる。但し、現実の物として板ばねで拘束して略水平振動をさせるものでは、これまでの原理で説明したように僅かではあるがモーメント力が発生する。
【００５８】
しかしながら、上述のような振動に伴う重心位置のずれではなく、静止時或いは中立位置における各質量部１Ａ，１Ｂ及び第２の質量体２の本来的な重心位置１ｇａ、１ｇｂ、２ｇが振動方向に相互にずれている場合であっても、全体のモーメントが相殺される関係が成立する場合がある。すなわち、３次元的な重心位置の組み合わせを考慮し、図２５に示すモデルを考えると、先ず、「第２の質量体２の重心位置２ｇを通り、振動方向に平行で、かつ、水平な面（或いは、第２の質量体２が板状であるときの厚み方向と直交する面）」を面Ｐ２と定義したとき、この面Ｐ２上で同じく「振動方向に平行で第２の質量体２の重心位置２ｇを通る線」を線Ｌ２とする。この線Ｌ２を含み、上記面Ｐ２と交差する（すなわち、線Ｌ２で面Ｐ２と交差する）面Ｐｘを考えた時、この面Ｐｘ内に、第１の質量体１の質量部１Ａ、１Ｂの重心位置１ｇａ，１ｇｂと第２の質量体２の重心位置２ｇが全て含まれるという条件を満たすように構成する。この時、図２６（ａ）に示すように、面Ｐ２に平行で、かつ、質量部１Ａの重心位置１ｇａを通過する面Ｐ１ａ、及び、面Ｐ２に平行で、かつ、質量部１Ｂの重心位置１ｇｂを通過する面Ｐ１ｂを考えると、上述のように、面Ｐ２と面Ｐ１ａの距離Ｓａ、面Ｐ２と面Ｐ１ｂの距離Ｓｂが同じで、かつ、面Ｐｘが面Ｐ２と直交する関係が実用的には調整が簡単で判りやすく望ましい。しかしながら、図２６（ｂ）に示す場合と同様に拡大して考えると、前述のように、原理的には面Ｐｘと面Ｐ２の交差角は、９０度（直交する場合）に限らず、１８０度を含めてどのような角度でもよい。更には、図２６（ｃ）に示すように、質量部１Ａと１Ｂの質量の比と、距離Ｓａと距離Ｓｂの比との関係が守られ、かつ、質量部１Ａと１Ｂの合成された重心点が線Ｌ２上に乗ればよいということになる。
【００５９】
図２５の場面では、図２６に示す振動方向と直交する断面上に各重心位置が全て配置される場合に限らず、質量部１Ａと１Ｂの重心位置１ｇａと１ｇｂが振動方向に異なる位置にあっても構わない。このとき、振動ユニットの振動動作時において第１の質量体１全体の重心位置（上記重心位置１ｇａと１ｇｂを合成した重心位置１ｇ）と、第２の質量体２の重心位置２ｇとが上記振動方向に沿った直線上に共に配置されるように構成されていれば、第１の質量体１と第２の質量体２の間で生ずる振動方向の反力が減殺されるとともに、搬送路に沿った振動方向のばらつきも低減される。この点はあくまでも第１の質量体１と第２の質量体２との間の関係であるが、次に述べるように、第２の質量体２が第１の質量体１の質量部１Ａと１Ｂから受けるモーメント力が相殺される関係については、質量部１Ａの重心位置１ｇａと質量部１Ｂの重心位置１ｇｂが振動方向の異なる位置に配置されている場合であっても以下のように成立する場合がある。
【００６０】
一方、図２７に示すように、可動部Ａがベース部Ｂに対して振動方向の二箇所において当該振動方向に揺動可能に弾性支持されている場合を考えると、この弾性支持構造は平行リンクと振動方向に接続されたばね要素を有する支持構造と等価になる。この場合、図２７（ａ）に示すように可動部Ａの重心位置ｇａが振動方向前後の二つの接続箇所の間の中心点にある場合にはモーメントアームＭＡは短く垂直姿勢となるが、図２７（ｂ）に示すように可動部Ａ′の重心位置ｇａ′が上記中心点から振動方向にずれるとモーメントアームＭＡ′は長く傾斜した姿勢となり、特に、図示のように前後二つの接続箇所の外側に重心位置ｇａ′が配置されるとモーメントアームＭＡ′の長さ及び傾斜はさらに増大する。
【００６１】
上記の点を本発明の振動モデルに適用して、図２８（ａ）に示すように、第２の質量体２の上下に配置される第１の質量体の質量部１Ａと質量部１Ｂにおいて、質量部１Ａの重心位置１ｇａと、質量部１Ｂの重心位置１ｇｂが振動方向にみて異なる位置にある場合を考える。この場合には、質量部１ＡのモーメントアームＭＡａと質量部１ＢのモーメントアームＭＡｂとが相互に異なる長さ及び傾斜角を有することになる。このため、両モーメントアームＭＡａとＭＡｂの相違によって振動時におけるモーメント力が相殺されることはないようにも思えるが、実際には、モーメントアームＭＡａとＭＡｂが異なる場合でも全体のモーメントは相殺される場合がある。すなわち、図２８（ｂ）に示すモーメントアームＭＡａ，ＭＡｂの長さをｒ（ｒａとｒｂ）、モーメントアームＭＡａ，ＭＡｂの傾斜角をθ（θａとθｂ）、質量部１Ａ，１Ｂと第２の質量体２の間の距離をＳ（ＳａとＳｂ）とすると、モーメント力はモーメントアームの長さｒ＝Ｓ／ｓｉｎθ（Ｓは質量部１Ａ、１Ｂと第２の質量体２との間の相互距離）と、回転方向の分力Ｆｒ＝Ｆｓｉｎθ（Ｆは重心位置への作用力Ｆ＝ｍｘω２）の積となる。このとき、回転方向の分力Ｆｒは重心位置１ｇａ、１ｇｂが回転中心から遠ざかるほど傾斜角θが小さくなるために減るが、長さｒは逆に増加するので、モーメント力Ｓ×Ｆはモーメントアームの長さｒや傾斜角θとは無関係に一定となるため、振動方向に重心位置１ｇａと１ｇｂが異なる位置に移動した場合でもモーメントアームＭＡａとＭＡｂによるモーメント力の関係は変わらず、ｒａ・Ｆｓｉｎθａ＝ｒｂ・Ｆｓｉｎθｂとなって質量部１Ａと１Ｂのモーメント力が相殺される場合が考えられる。尤も、これは完全に水平方向に振動しているという前提であって実際には必ずしも理論通りにはいかないので、現実的にはこの振動方向にも重心位置のずれは大きくしない方が無難である。
【００６２】
なお、上記説明においては、質量部１Ａと１Ｂによるモーメント力が完全に相殺される場合について種々考察した結果を述べてきたが、各質量部１Ａの質量と１Ｂの質量との関係、距離ＳａとＳｂの関係、モーメントアームの角度θａとθｂとの関係などが厳密に条件を満たしていない場合でも、回転モーメントが完全には相殺されないものの、図８に示す基本構成では、モーメント力の減殺作用によって結果的に従来構造よりもピッチング動作が低減されることは明らかであり、これは、本発明に係る振動系或いは振動ユニットの基本構成による作用効果である。
【００６３】
［実施例１］
次に、試作、実験によって性能を確認した各種の実施例をあげて順次説明する。なお、以下の実施例はいずれも上述の原理的なモデルに基づくものであり、基本的な構成及び作用効果は同様であるので省略し、要部と具体的構造のみを説明する。
【００６４】
最初に、構造例を示す実施例１を図２９に基づいて説明する。図２９は、実施例１の側面図及びこの側面図の振動ユニットの中心軸線Ｘｏ（振動ユニット全体の重心位置を通過する振動方向に沿った軸線）に沿った投影図を示す。本実施例の振動系は、図１４に示した第１のタイプの振動モデルに対応するもので、第１の質量体１の質量部１Ａ及び１Ｂと、第２の質量体２と、振動方向（図示左右方向）の二箇所において質量部１Ａと第２の質量体２を弾性接続する振動ばね３Ａと、振動方向の二箇所において質量部１Ｂと第２の質量体２を弾性接続する振動ばね３Ｂとを有する振動ユニットを具備する。また、本実施例の振動系全体は、上記振動ユニットに加えて、振動方向の二箇所において第２の質量体２を架台１０上で弾性支持する支持ばね４を有する。原理の項で説明したように、本実施例では上下に配した第１の質量体の質量部１Ａと１Ｂの部材側面に側板からなる２枚の連結体ｃｂ（図示二点鎖線）を両側からねじ止め等により固定し、上下の質量部１Ａ、１Ｂの両部材がお互いに自由に動くことのないよう連結している。但し、微少な上下動は許すよう剛性を低下させた形状の連結構造を備えている。連結体ｃｂの形状は図２４（ｂ）と同様の第１連結部ｃｂＡと第２連結部ｃｂＢを有するが、図２４（ｂ）とは異なり、その間の弾性連結部に中央開口ｃｂＳ′を設けることによって上下方向の弾性変形を容易にしている。勿論、前述の図２４（ａ）〜（ｃ）に示されるものや上述の連結リンクを用いることもできる。この点は他の実施例でも同様である。これによって、上下の質量部１Ａ、１Ｂは振動方向には拘束されるので、同相、同一周波数で運転でき、しかも振幅に伴う上下動の変動を受け流すことができる。
【００６５】
第１の質量体の質量部１Ａの上部には搬送路を備えた搬送部ｔｐを搭載できるようになっているので、実際には搬送部ｔｐも含めて質量部１Ａが構成される。一方、質量部１Ｂにはその下面にねじ等でカウンターウエイトｃｗを取付けることができるので、上と同様にカウンターウエイトも含めて質量部１Ｂが構成される。更に、搬送部ｔｐとカウンターウエイトｃｗは側板である連結部ｃｂによって結合されているので一体の第１の質量体１として振動する。なお、カウンターウエイトｃｗに調整ウエイトｃｗ１、ｃｗ２などを付加したり取り外したりすることによって質量の調整や重心位置の調整を行うことも可能である。
【００６６】
次に、第２の質量体２は一体となったソリッドな塊であり、鋳鋼などの材料で作られている。第２の質量体２は基本的には矩形状に構成してもよいが、本実施例では、質量部１Ａ側に張り出した部分２Ａと、質量部１Ｂの側に張り出した部分２Ｂとを有する。また、第２の質量体２の振動方向の二箇所（図示例では振動方向の前後の両端）には、振動ばね３Ａ、３Ｂの圧電駆動部（厚い鋼製の基板の両側に圧電素子を貼着したもの）を構成する圧電駆動体３Ａｄ、３Ｂｄがねじ止め等により固定されている。本実施例の圧電駆動部は中心軸線Ｘｏに対して完全に上下方向対称な構造であるので、第２の質量体２の両側の圧電駆動体３Ａｄ、３Ｂｄの圧電素子は計４つとなり、これらの圧電駆動体にバイモルフ型の素子を採用すれば基板の両側に貼着されるから素子としては全部で８つとなる。圧電駆動体３Ａｄ、３Ｂｄの反対側の端部には増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓが押さえ金と板ナットを介した２本のボルト等で固定されている。更に、この増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓの他端は第１の質量体の質量部１Ａと１Ｂにそれぞれ固定されている。このように質量部１Ａ、１Ｂと第２の質量体２の４つの接続箇所とも第２の質量体２の上下左右の中心点（重心点）を中心とした点対称の位置に配置され、これらの接続箇所で第１の質量体１と第２の質量体２とが連結されることにより、全体として本実施例の振動ユニットが構成される。
【００６７】
本実施例の振動ユニットは、第２の質量体２の中心軸線Ｘｏに沿った方向の両端部が連結金具等からなる連結構造１３を介して両側の支持ばね４，４の上端と接続固定され、これらの支持ばね４，４の下方の他端が架台１０に接続固定された状態で設置される。架台１０は床面や別途の基台に取り付けられて基盤Ｇを構成する。ここで、基盤Ｇは工場の床面そのもの、床面上に設置される取付け架台、床面上に設置される防振台などの種々の構成を採ることができる。この点はいずれの実施例でも同様である。なお、本実施例では、第１の質量体１（質量部１Ａ及び１Ｂ）と、第２の質量体２と、振動方向の前後二箇所の振動ばね３（３Ａ及び３Ｂ）と、振動方向の前後二箇所の支持ばね４とからなる振動系全体は、架台１０や搬送部ｔｐに設けられる搬送路に対して図示斜め右上側へ傾斜するように設置され、これによって振動ばね３の撓み振動によって搬送路が斜め右上に押し上げられるように振動するため、搬送路上に配置される図示しない部品等の搬送物は図示右側へ搬送される。
【００６８】
次に、本実施例の動作を説明する。圧電素子は電圧をかける方向によって膨張または収縮する。圧電駆動部３Ａｄ、３Ｂｄの鋼板の両側に貼った圧電素子は一方の側が膨張する時、他方の側は収縮するように電圧を掛けて駆動する。したがって、圧電素子の極性は実際の駆動に際してそれが実現できるように貼着する必要がある。この対称駆動機構においては、例えば、図示右側の振動ばね３Ａにおいて右側の圧電素子が膨張する場合は図示左側の振動ばね３Ａの右側の圧電素子も同じく膨張するように極性をそろえて駆動しなければならない。この時、下側の振動ばね３Ｂについても上記と全く同様に圧電駆動の態様を揃えなければならない。つまり図２９の左右方向に関しては、上下左右の振動ばね３Ａ、３Ｂにおいて右側の圧電素子は一斉に膨張するようにし、同時に左側の圧電素子は一斉に収縮するようにしなければならない。
【００６９】
圧電駆動部３Ａｄ、３Ｂｄは分厚い鋼板で出来ているため曲げ剛性が非常に大きいので、圧電素子による強い膨張／収縮力にも関わらずそれほどの曲げ量は期待できない。そこで、圧電駆動による振動機器では増幅ばねと称する薄い鋼板製のばね板を介在させて必要な振幅を得るようにしている。本実施例でも４枚の増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓを第１の質量体１と第２の質量体２に間に入れて振幅量を拡大している。
【００７０】
次に、第２の質量体２は接続構造１３を介して両側の支持ばね４，４によって架台１０と接続されているが支持ばね４は比較的薄い鋼板等によって作られているので、図左右（水平）方向の変位に対しては剛性が弱くなっている。従って、原理の項でも前述のように反作用による水平振動の基盤Ｇへの伝達は効果的に遮断される。
【００７１】
上述のように本発明の振動系では重心位置が重要であるが、本実施例では重心位置の調整や確認作業が容易に出来るよう種々の工夫をしている。図２９に示すように、接続構造１３は、図示例の場合、圧電駆動体３Ａｄ、３Ｂｄの中央部を挟み込んで第２の質量体２に固着すると同時に支持ばね４とも連結する構造であり、詳細は図３０に示される。なお、図３０には図２９の図示左側の接続構造１３を振動ユニット固定機構１５とともに示している。接続構造１３は、上記第２の質量体２にボルト等で固定される図３１に示す第１接続部材１３ａと、第１接続部材１３ａに対してボルト等で支持ばね４を挟持した状態で固定される図３０に示す第２接続部材１３ｂとを含む。ここで、第１接続部材１３ａの側面にはＶ字型の溝部１３ａ１が形成される。
【００７２】
重心のチェック方法は例えば以下のようにする。図２９の左右の第１接続部材１３ａの溝部１３ａ１間と略同ピッチになる間隔で、図３２に示すように共通の支持板ＳＢ上に２本の尖ったピンＰＮを固定したものを予め用意しておく。なお、図３２には、左右のうち一方の第１接続部材１３ａとピンＰＮのみを示している。そして、搬送路を備えた搬送部ｔｐを第１の質量体１の質量部１Ａに固定した状態で、接続構造１３を解放して支持ばね４を切り離してから振動ユニットを水平に寝かせ、上記ピンＰＮが溝部１３ａ１に係合するようにして２本のピンＰＮで振動ユニットを支持する。この支持状態で釣り合いを見ながら、振動ユニット全体が概ね水平になるように、カウンターウエイトｃｗを増減する。本実施例では、第２の質量体２はソリッドな塊であり、図２９に示す振動ユニットの中心軸線Ｘｏ上に対称に設計されているので、その重心点は第１接続部材１３ａの厚み方向の中心線上、すなわち上記溝部１３ａ１上に存在する。従って、前記のように重心調整とチェックを行えば、第１の質量体１の質量部１Ａと質量部１Ｂを合わせた重心位置は第２の質量体２の重心位置と同一線上に存在することになり、前述したように二つの質量部１Ａと１Ｂの重心の条件を満たすことになり、ピッチングは発生せず、その結果、架台１０に有害な上下動は伝達されない。本実施例に限らず、図示例の組み合わせを反対にしたもの、つまり両側の接続構造１３に設けた連結部材に尖った突起部を設けて、適当な平板上に寝かせて突起部を天秤の支点のようにして重心チェックをすることもできる。
【００７３】
前述したように、振動ユニットと２枚の支持ばね４による振動系全体の固有の周波数が上記振動ユニットの運転周波数の１／１０以下になるように、支持ばね４を比較的弱いばね定数とすれば、振動ユニットにおいて第１の質量体１と第２の質量体２を水平方向へは抵抗無く振動させ、その振動を遮断するように構成できる。しかし、その一方で、支持ばね４には、上方から視た平面内では振動ユニットがふらつかないように強い保持力をもって架台１０と結合し、振動ユニットを確実に支持する必要がある。そのため、図２９の投影図に示すように支持ばね４の板面の中央部をくり抜いて開口部４ａを設けることで、実効的なばね定数を小さくしている。一方、強度の低下によるスパン中央部での座屈を防ぐため、両側の側辺４ｂを折り曲げて見掛けの剛性、すなわち、支持方向（上下方向）の剛性を上げている。
【００７４】
このような構成では通常の運転時は問題なくとも、輸送や調整時に図２９の左右方向に力をかけると変位が過大になり、周辺装置との接続部等で干渉が起きたり支持ばね４が永久変形したりすることがある。そのため、図３０に示すように、輸送時には、振動ユニット固定機構１５により、架台１０に固定された支柱１５ａに装着されたボルト１５ｂ、１５ｃを使って第２の質量体２を固定する。すなわち、第２連結部材（押さえ板）１３ｂの外面側に設けたねじ穴を用いてボルト１５ｂによって支柱１５ａを第２連結部材１３ｂに締結すれば振動ユニットは固定される。運転時はボルト１５ｂを取り外し、ボルト１５ｃと第２連結部材１３ｂとの間の隙間Ｚを運転時の振動振幅に若干プラスした値に調整して図示の止めナットでボルト１５ｃを固定する。なお、図３０では運転状態の上記隙間Ｚを図示しているが、実際には図示のようにボルト１５ｂを締めて固定したときには振動ユニット全体が支柱１５ａの側に引き寄せられて上記隙間Ｚはなくなるように構成される。
【００７５】
［実施例２］
次に、実施例２を図３３に基づいて説明する。本実施例において、実施例１と共通した部品は同じ名称としている。本実施例は図１８に示す第２のタイプの振動モデルを原理としたもので、上記実施例１と同様に図１８と対応する部位には対応する符号を付す。前述したように、本実施例では内側上下に配した第１の質量体１の質量部１Ａと１Ｂをいわゆる反作用質量体としている。ここでは質量部１Ａと１Ｂは一体の構造になっていて、微少な上下の変位を許すために剛性を低下させた形状の連結部１ｓを備えている。この実施例では、連結部１ｓを形成するためのスリット１ａ，１ｂを形成する必要があるため、例えばワイヤカット加工などを前提に設計されているが、これに限らず、図２３（ｂ）に示すような連結部材１ｓとすることで、通常の部品による組立が可能なものにすることができる。この連結部１ｓによって第１の質量体１の質量部１Ａと１Ｂは振動の方向には拘束されているので、同相で運転でき、かつ振幅に伴う質量部１Ａと１Ｂの間の上下方向の距離変動は受け流すことができる。
【００７６】
第２の質量体２の本体は、振動方向前後と上下を１周する、側面から見て略「ロ」字型のフレーム形状をした例えばアルミダイキャストなどで一体成型した物である。ここで、上部２ａと下部２ｂの間の図示左右の中央端部２ｃで振動ばね３Ａ、３Ｂを構成する増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓと結合される。また、第２の質量体２は、図３４（ｃ）に示すように上記本体の上部２ａに上方の搬送部ｔｐを固定し、下部２ｂに下方のカウンターウエイトｃｗ、ｃｗ′を固定して一体化したものである。また、この第２の質量体２は、全体の剛性を向上させる補強材とカバーの機能も兼ねて、強度の高い例えばステンレス鋼などで作った側板２ｓで両側から覆われている。以上のように構成された第２の質量体２の全体と、前記第１の質量体１の質量部１Ａと１Ｂを合わせた反作用質量体とが相補的に（お互いに逆方向に調和して）振動しあい、対称型駆動の直進フィーダとして作動する。
【００７７】
重心の合わせ方は本実施例も前記実施例１と略同じであるが、本実施例では、第２の質量体２の下部２ｂの図示左側に装着された取付基部ａｏを中心として回動可能に取り付けられた回動取付板ａｍと、この回動取付板ａｍの図示右側の先端に固定された重心調整用カウンターウエイトｃｗ″を有する重心調整機構１７が設けられている。具体的には、図３４（ｄ）に示すように、一対の回動取付板ａｍが取付基部ａｏを中心に下部２ｂに取り付けられ、一対の回動取付板ａｍの先端の間に円柱状のおもりである重心調整用カウンターウエイトｃｗ″が固定されている。回動取付板ａｍは円弧状長孔ａｐとボルトの組み合わせにより所定範囲内において下部２ｂに対して取付基部ａｏを中心に上下に無段階に旋回できるように構成されており、これによって細かく精密な重心合わせが簡単に出来るようになっている。
【００７８】
図３４（ａ）にも示すように、第２の質量体２のアルミダイキャスト成型したフレーム状部品の中央端部２ｃの振動方向の前後外側には支持ばね４がそれぞれ取り付けられ、実施例１と同様に、第２の質量体２が振動方向二箇所の支持ばね４により架台１０と結合されている。なお、架台１０に設けられた振動ユニット固定機構１５も実施例１と同じである。
【００７９】
本実施例は、実施例１より全高を低く抑えられる点で優れているとともに、重心位置がより正確に、しかも簡単に調整でき、その結果、振動の漏れも非常に少なく理想的な動作を実現することが可能になるという利点を有する。
【００８０】
［実施例３］
次に、実施例３を図３５〜図３７に基づいて説明する。実施例１、２と共通する働きの部品は同名称としている。本実施例は実施例２と同じ原理に基づくので同内容の説明は省く。図３５及び図３６に示すように、本実施例の第２の質量体２では、実施例２のような側面視でロ字状のフレームがなく、振動方向の前後二箇所にそれぞれ設けられた板状の本体部２ａの側面に側板部２ｓ（図示二点鎖線）を両側から計４本のボルト等で結合し、側板部２ｓの上端の上部取付板ｔｓで搬送路を備えた搬送部ｔｐを取り付け固定している。また、側板部２ｓの下端の下部取付板ｃｓによってカウンターウエイトｃｗを取り付け固定している。なお、側板部２ｓの両外側には、振動方向の前後二箇所の前記本体部２ａ同士を連結する補強板２ｔ（図示二点鎖線）が取り付けられている。
【００８１】
ここで、図３６に示すように、本体部２ａの振動方向の前後には取付部２ｂがボルト等で固定され、本体部２ａと取付部２ｂの間に増幅ばね３Ａｓに相当する部分と３Ｂｓに相当する部分を一体に備えた上下対称形の板ばね体の上下方向中央部が挟持される態様で固定されている。この板ばね体は増幅ばね３Ａｓに相当する部分と３Ｂｓに相当する部分が一体化されたものであるが、実質上は別体の場合と何ら変わりはない。ただし、この構成は構造を簡易に構成できるとともに取付組立作業も容易になる点で有利である。このような構成は他の実施例でも本実施例のように振動ばね３Ａ、３Ｂの中央側に増幅ばねが配置される構造であれば同様に採用できる。また、本実施例とは逆に振動ばね３Ａ、３Ｂの中央側に圧電駆動体が配置される構造であれば、上下両側の圧電駆動体の基板を一体化して、その上下方向中央部を固定する構成を上記と同様に採用可能である。
【００８２】
さらに、当該取付部２ｂには振動方向の前後外側からボルト等により支持ばね４，４が接続されている。これらの支持ばね４の下端は架台１０に結合されている。この架台１０は平面視で（上方から見たときに）コの字状に構成され、図３５（ａ）において振動ユニットの背後に配置される背面板１０ａと、この背面板１０ａの図示左右両端から図示前面側に突出する取付端部１０ｂ，１０ｂとを有し、これらの取付端部１０ｂにそれぞれ支持ばね４の下端が固定されている。
【００８３】
本実施形態では、上記本体部２ａ、側板部２ｓ、取付部２ｂ、上部取付板ｔｓ及び搬送部ｔｐ、下部取付板ｃｓ及びカウンターウエイトｃｗの全てが一体となって第２の質量体２を構成している。上部取付板ｔｓの上面には搬送部ｔｐが搭載されるが、図３５に示すように、上部取付板ｔｓは各３本のボルトで両側の側板部２ｓの取付穴に締結されている。ここで、上部取付板ｔｓを固定するための側板部２ｓの中央の取付穴ａｏａを除いて、左右両側の取付穴ａｐａはそれぞれ上下方向に延長された長孔になっているので、側板部２ｓに対して所定角度（実施例では上下に±２°）の範囲で中心軸線Ｘｏに対する搬送部ｔｐの傾きを調整できるため、振動ユニットに対する搬送部ｔｐの取付姿勢を適宜に設定できるようになっている。このような搬送部の取付姿勢調整手段は他の実施例にも適用できる。また、下部取付板ｃｓは側板部２ｓの取付穴ａｏｂ，ａｐｂに対して３本のボルト等で締結されている。ここで、中央の取付穴ａｏｂとともに左右両側の取付穴ａｐｂはそれぞれ上下方向に延長された長孔になっているため、カウンターウエイトｃｗの中心軸線Ｘｏに対する上下の向きの取付姿勢（角度）を調整することができるとともに、カウンターウエイトｃｗ全体の上下方向の位置も調整可能となっている。
【００８４】
一方、第１の質量体１については、図３７に示すように、質量部１Ａと１Ｂが一体に構成され、その上下中心位置にスリット１ａと１ｂによって構成される連結部１ｓが形成される点で、上記実施例２と同様であるので、それらの説明は省略する。
【００８５】
なお、図３５に示すように、本実施例の設置構造では、振動ユニットを支持ばね４を介して弾性支持する架台１０と、この架台１０の背面部１０ａが取り付けられる垂直板状の支柱部１１を備えた基台部１２とが設けられる。図示例の場合には、この基台部１２によって架台１０が図示手前側に張り出すように支持されている。上記支柱部１１には振動方向に沿って配置された３つの取付穴１１ａが形成され、これらの取付穴１１ａがそれぞれ上下方向の長孔に構成されることにより、基台部１２に対する架台１０の取付位置が上下に移動可能に構成されるとともに、架台１０の振動方向（中心軸線Ｘｏ）に対する取付角度が調整可能に構成される。このことにより、振動ユニットの設置姿勢、すなわち、中心軸線Ｘｏの水平方向に対する角度を調整可能とすることができる。また、後述する実施例４と同様に架台１０を支柱部１１に搭載して、架台１０と支柱部１１の取付位置の調整により振動ユニットの設置姿勢の角度調整を可能にしてもよい。このような振動ユニットの設置姿勢調整手段は他の実施例にも適用できる。
【００８６】
第２の質量体２の振動方向はあくまでも圧電駆動部３Ａｄ、３Ｂｄや増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓからなる振動ばね３Ａ，３Ｂに直交する方向（中央軸線Ｘｏに沿った方向）であるため、搬送部ｔｐの搬送路の振動角度は、搬送部ｔｐの取付角度が０°のときには本来の設計角度（例えば、５°）である。ここで、上記取付姿勢調整手段と上記設置姿勢調整手段が共に設けられていると、上記設置姿勢調整手段を用いて振動ユニット（の中心軸線Ｘｏ）の設置角度を調整した上で、この振動ユニットの設置角度に拘わらず、上記取付姿勢調整手段を用いて搬送部ｔｐの取付角度を調整して搬送路を水平に設置することができる。これによって、搬送路の振動角度（後述する投射角度φ）を両調整手段の調整角度範囲に応じて変えることができる。本実施例の場合には取付姿勢調整手段が±２°の範囲で取付角度を調整可能であるため、本来の設計角度が５°であれば、３°〜７°の範囲で振動角度を調整できる。なお、これらの構成は他の実施例にも適用できる。
【００８７】
［実施例４］
次に、実施例４を図３８〜図４０により説明する。この実施例４は実施例３の別ヴァージョン（変形例）として考案したものである。原理的には実施例２，３と同じであるが、搬送路やカウンターウエイトを取付けるためのフレームや側板が無く、図３８及び図３９に示すように、第２の質量体２の本体は、中央に配置されたロの字型の本体ブロック２ｈと、この本体ブロック２ｈの幅方向の両側に取り付けられた一対の側部ブロック２ｉとを有し、一対の側部ブロック２ｉに対して直接に搬送路を備えた搬送部ｔｐとカウンターウエイトｃｗが相互に反対側に取り付けられた構造を備えている。本実施例でも、第２の質量体２の本体に対して搬送部ｔｐの取付け角度を可変に構成している。図４０（ａ）に示すように、搬送部ｔｐは下部の取付部ｔｓと一体化され、取付部ｔｓに設けた３個の取付穴のうち、両側の取付穴ｓａを中央の取付孔ｓｏを中心とする円弧状の上下方向に延長された長孔に構成しているので、第２の質量体２の本体に対して搬送部ｔｐの取付角度を調整できるようになっている。
【００８８】
本実施例では、実施例３と同様に、図３９に示すように、第２の質量体２に接続された支持ばね４の下端が取り付けられる架台１０の背面が支柱部１１に取り付けられ、この支柱部１１が基台部１２に設けられている。したがって、本実施例の振動ユニットは支柱部１１の横に張り出すように支持される。架台１０は、実施例３と同様に背面に設けられた３ヶ所のねじ穴によってボルト等を介して長孔状の取付穴を有する支柱部１１と結合している。これによって、架台１０と支柱部１１との間も角度調整可能かつ高さ調整可能に構成され、その結果、振動ユニットの設置姿勢、すなわち、中心軸線Ｘｏの水平方向に対する角度を調整することができるようになっている。
【００８９】
一方、カウンターウエイトｃｗは幅方向に見て搬送部ｔｐの反対側に取り付けられる。そして、図３９に示す縦中心線に対して対称になるように、搬送部ｔｐ、カウンターウエイトｃｗを合わせた第２の質量体２の重心のバランスをとるように構成する。このようにしないと、上から見降ろした時、回頭する運動（ヨ−イング）が発生する。但し、本実施例の場合、搬送部ｔｐ（カウンターウエイトｃｗ）が第２の質量体２の本体の側方にあるため、上下方向については概ね重心位置に配置されることから、振動ユニットの上下方向のバランスをとるための調整ウエイトの必要性は低い。
【００９０】
本実施例では、搬送部ｔｐの設置位置が低いので装置全体の高さを抑えることができ、また、これまでの実施例のように搬送部ｔｐとカウンターウエイトｃｗをつなぐ複雑な支持構造が不要になるので全体がシンプルで軽量な構成となる。さらに、増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓの近傍に搬送部ｔｐを設置できるので、第２の質量体２を全体として高い剛性をもつように構成できる点も利点である。さらに、実施例３と同様に搬送部ｔｐとカウンターウエイトｃｗの取付角度を調整可能に構成しているので、水平を越して図示取付け例と逆方向にも付けられる。その場合、部品の進行方向が図４０に示す例とは反対になるので、一台で搬送方向を両方向のいずれにも設定することが可能になり、搬送方向の勝手による余分な在庫を持つ必要がなくなる。
【００９１】
第２の質量体２の振動方向はあくまでも圧電駆動部３Ａｄ、３Ｂｄや増幅ばね３Ａｓ、３Ｂｓに直交する方向であるので、搬送路の振動方向の角度（投射角度）は、搬送路の取付角度が０°の時は元々の設計時に設定された角度（例えば、５°）である。また、支柱部１１には３ヶ所の縦長穴を設けているので架台１０では振動ユニット全体の角度調整と上下位置調整が可能になっている。したがって、この振動ユニットに対する角度調整によって傾いた搬送路を水平に（戻して）セットすることによって搬送路の水平に対する振動角度（投射角度）を３°〜７°の範囲で無段階に調整することができる。なお、本実施形態の搬送部ｔｐの取付姿勢調整手段と振動ユニットの設置姿勢調整手段は他の実施例にも同様に適用できる。
【００９２】
ここで、投射角度（投げ上げ角度ともいう）について簡単に説明する。図４３（ａ）に示すように、搬送部ｔｐの搬送路ｔｗの水平面に対する振動の方向を示す角度を投射角度φと呼んでいる。この投射角度φは前記のように振動ばね（増幅ばね）に直交する方向であるので、結局は振動ユニットの取付角度によってこの方向が与えられる。投射角度φによって振動輸送機の搬送状況は大幅に変化する。実用的には５°〜３０°程度までの範囲をとり得るが、一般的に、図４３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、投射角度φが小さいほど被搬送物（部品）は滑らかに進行し、逆に、投射角度φが大きくなるほど搬送状態は乱れて上下に踊りながら荒々しく進行するようになる。搬送路ｔｗの表面と被搬送物の物性（特に弾性率と摩擦係数）及び振動周波数の組み合わせで、投射角度φの最適値は変わるが、単なる搬送効率（単位振幅当たりの搬送距離）では１０°近辺が最も効率がよい。投射角度φは低い方が理想的に思えるが、搬送路ｔｗ自体に昇り勾配が有ると途端に搬送能力（推進力）を失う。また、設計時の投射角度φが小さく設定されているときには、従来の直進フィーダでは振動態様に起因して生ずる搬送方向の位置に応じた振動角度のばらつきによって、実際には搬送方向の特定位置では投射角度φが０°を下回る部位が発生し、その結果、被搬送物が停止したり逆送したりしてしまうことがある。
【００９３】
本発明の対称駆動方式では、振動系のピッチング動作を低減することができるために搬送路ｔｗの全長にわたる振動角度のバラつきを極小にできることと、直線型の振動式搬送装置ではボウルフィーダのように昇り坂を設けることは殆どないという理由により、思い切った低い投射角度φを狙って実用化できる。しかしながら５°近辺の非常に低い投射角度φの領域では、前記のように搬送路の表面状態と、部品形状及び材質の組み合わせ、運転周波数などによって、投射角度φの許容される角度範囲が大きく変化する。このような厳しい使用条件では投射角度φの設定最適値を得るには１°以下の微妙な調整や選択が必要になるので、本実施例のように投射角度φを細かく無段階で調整できる機構は非常に効果的で有用なものである。
【００９４】
［実施例５］
次に、実施例５を図４１及び図４２に示す。これは、上記図９〜図１１で説明した各種の電磁式の実施例であるが、全体構成では図１１に相当する。但し、リンク機構ではなく板ばねで振動方向角を与えると同時に、必要なばね定数を付与している。第１の質量体１を構成する質量部１Ａと１Ｂは、実施例２〜４と同様に、上下方向の中央において、上下方向の剛性を低下させた連結部１ｓによって結合している。この実施例では、圧電式振動系ではあるが図１９の振動モデルのタイプと駆動形式を除いて同様の振動ユニットの構成を有している。本実施例では駆動源として、振動ばね３Ａ、３Ｂを構成する板ばねを貫通して振動方向の前後いずれか一方の外側において質量部１Ｂの側方に突出した横棒ｓｍに可動鉄心ｍｇ１を取付け、これと対向する側に電磁石ｍｇ２を設けている。
【００９５】
本実施例では、図４２に示すように、第２の質量体２を構成する平面視でロ字状の枠材からなる本体部２ｊの振動方向の前後両側に、板ばねを多数重ね合わせて構成した振動ばね３Ａ、３Ｂに相当するばね構造を２本のボルトで固着している。このばね構造は第１の質量体の質量部１Ａと１Ｂの連結部に対して上下に対称な形状となっている。本体部２ｊの側方両側には側板部２ｓが補強板２ｐと共にねじ止め等により固定されている。側板部２ｓは右方に長く延在し、図４１に示す上部取付板ｔｓ、下部取付ブロックｍｇｓを夫々両側から挟んで固定している。また、図４２に示すように、本体ブロック２ｊは中央に開口部２ｊｐを有し、この開口部２ｊｐを通して質量部１Ａと１Ｂが振動方向に延長された形状の連結部１ｓを介して接続されている。
【００９６】
上部取付板ｔｓ上には搬送部ｔｐが取付固定され、下部取付ブロックｍｇｓには上記電磁石ｍｇ２が取付固定される。また、下部取付ブロックｍｇｓの下面には重心バランスを取るためのカウンターウエイトｃｗが取付けられる。図４１に示すように、第２の質量体２の本体部２ｊの振動方向の一方には取付部２ｋを介して支持ばね４の上端が接続される。また、本体部２ｊは側板部２ｓを介して上記下部取付ブロックｍｇｓに固定され、この下部取付ブロックｍｇｓは振動方向の他方の支持ばね４の上端に接続固定される。これらの振動方向の前後の支持ばね４の下端は架台１０に接続固定されている。
【００９７】
上記の本体部２ｊ、側板部２ｓ、補強板２ｐ、上部取付板ｔｓ、搬送部ｔｐ、下部取付ブロックｍｇｓ、カウンターウエイトｃｗは一体となって第２の質量体２を構成し、第１の質量体１を構成する質量部１Ａ、１Ｂ及び連結部１ｓをセットとした反作用質量体と対になって、２自由度振動系の振動ユニットを構成する。第１の質量体１、第２の質量体２及びこれらを接続する振動ばね３Ａ、３Ｂからなる振動ユニットの固有周波数に近い周波数の交流電圧を電磁石ｍｇ２に印加すると、可動鉄心ｍｇ１が交番的に吸引され、その結果、大きく増幅された前記二つの質量体の相補的な振動が継続的に発生する。
【００９８】
本実施例でも重心の位置は重要であるが、調整の手順はこれまでの実施例と同様である。即ち振動ユニットの中心軸線Ｘｏ上に前記第２の質量体２の重心位置を配置するために、搬送部ｔｐの質量に見合うようにカウンターウエイトｃｗの質量を増減する。なお、第１の質量体１の質量部１Ａに比べて質量部１Ｂには横棒ｓｍと可動鉄心ｍｇ１が加わっているので、その質量分を減じるように、質量部１Ｂの下面に点線で描いた陥凹部１ｂｐを設けて、質量バランスを確保している。このようにすると、質量部１Ａと１Ｂを合わせた重心位置は中心軸線Ｘｏ上に配置されるので、カウンターウエイトｃｗの質量を調整して中心軸線Ｘｏ上に第２の質量体２の重心が乗るようにすれば、振動に伴うモーメント力は発生しない。
【００９９】
このようにして得られた振動ユニットの振動軌跡は中心軸線Ｘｏに平行となるので、前実施例と同様に、剛性の低い２枚の支持ばね４（の板面）を振動方向の前後二箇所において中心軸線Ｘｏと直交する姿勢で設置して架台１０と夫々連結することで、有害な上下動成分がほとんど発生しないように設置、構成できる。
【０１００】
上記の各実施例では、従来の直進フィーダでは達成できなかった次のような機能・性能を発揮し、多様な形状の搬送シュートと、広範囲な周波数範囲にそれぞれ対応することが可能になる。特に、有害な垂直方向の振動リークが殆ど無くなったことにより、従来の重く大きな固定ベースが不要になり、装置全体のコンパクト化、軽量化が可能である。このように取付部（設置部）の剛性や質量に頼ることがないので、どのような取り付け（設置）条件でも搬送でき、しかも搬送状態への影響が少ない。
【０１０１】
また、搬送路の全長にわたって振動角度のばらつきを極小にできるので、従来機では不可能な小さな投射角度φに設定して、すべるような滑らかな搬送を実現できる。同時に長いシュートであっても搬送路の入り口、出口である端部の搬送状態が悪化することがない。
【０１０２】
さらに、架台への取り付けは弾性的な防振機構を介することなく機械的に固定できるので、搬送路の入口、出口部での他の装置との間の位置ずれ（高さ方向のずれ）を起こすことがなくなり、安定した物品の受け入れと供給が可能になる。
【０１０３】
尚、本発明の振動式搬送装置は、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、以下の各振動モデルや実施例において記載されたそれぞれ機構や手段は、相互に矛盾が生じない限り、他の振動モデルや実施例において適宜の組み合わせにて容易に実現することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１…第１の質量体、１Ａ，１Ｂ…質量部、２…第２の質量体、３Ａ，３Ｂ…振動ばね、３Ａｄ，３Ｂｄ…圧電駆動体、３Ａｓ，３Ｂｓ…増幅ばね、４…支持ばね、１０…架台、ｔｐ…搬送部、ｃｗ…カウンターウエイト、Ｘｏ…（振動ユニットの）中心軸線、ｃｂ…連結体、ｃｂｓ、１ｓ…連結部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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