(57)【要約】      （修正有）【課題】可動台に安定した振動を生じさせる振動装置を提供する。【解決手段】防振バネ２２〜２２を介して支持されたベース４と、ベース４に対して弾性支持された可動台６と、可動台６をＸ方向に振動させる第１圧電素子８１〜８１と、可動台６をＹ方向に振動させる第２圧電素子８２〜８２と、可動台６をＺ方向に振動させる第３圧電素子８３〜８３とを備えた振動装置２であって、ベース４と可動台６との間に第１中間台５１と第２中間台５２とを備えるとともに、ベース４、第１中間台５１、５１、第２中間台５２及び可動台６をＸ、Ｙ、Ｚ方向に弾性的に接続する複数の第１バネ部材７１〜７１と、第２バネ部材７２〜７２と、第３バネ部材７３〜７３とを具備し、装置全体を第１バネ部材７１〜７１と第２バネ部材７２〜７２とを境界として想定した第１質量体、第２質量体及び第３質量体の各重心位置が垂直方向及び水平方向に略同一となるよう構成した。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
防振バネを介して接地面上に支持されたベースと、当該ベースに対して弾性的に支持された可動台と、当該可動台を第１の水平方向に振動させる第１の水平加振手段と、前記可動台を第１の水平方向と交差する第２の水平方向に振動させる第２の水平加振手段と、前記可動台を垂直方向に振動させる垂直加振手段とを備えた振動装置であって、
前記ベースと前記可動台との間に第１中間台と第２中間台とを備えるとともに、前記ベース、前記第１中間台、前記第２中間台および前記可動台を順次前記第１の水平方向、第２の水平方向および垂直方向に弾性的に接続する複数の第１の水平弾性支持手段と、複数の第２の水平弾性支持手段と、複数の垂直弾性支持手段とを具備しており、
装置全体を前記第１の水平弾性支持手段と第２の水平弾性支持手段とを境界とする第１質量体、第２質量体および第３質量体と想定したとき、これらの質量体の各重心位置が垂直方向および水平方向に略同一となるように構成したことを特徴とする振動装置。
【請求項２】
防振バネを介して接地面上に支持されたベースと、当該ベースに対して弾性的に支持された可動台と、当該可動台を水平方向に振動させる水平加振手段と、前記可動台を垂直方向に振動させる垂直加振手段とを備えた振動装置であって、
前記ベースと前記可動台の間に中間台を備えるとともに、前記ベース、中間台および前記可動台を順次水平方向および垂直方向に弾性的に接続する複数の水平弾性支持手段と複数の垂直弾性支持手段とを具備しており、
装置全体を前記水平弾性支持手段を境界とする２個の質量体と想定したとき、これらの質量体の各重心位置が垂直方向および水平方向に略同一となるように構成したことを特徴とする振動装置。
【請求項３】
前記各質量体の重心位置と各水平弾性支持手段の取付位置とが垂直方向に略同一となるように構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の振動装置。
【請求項４】
前記複数の垂直弾性支持手段が前記各質量体の重心位置を中心として各加振方向に対して対称となるように設けられているとともに、これらの垂直弾性支持手段を挟んで対称となる位置に前記可動台に対するカウンタウエイトが設けら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振動装置。
【請求項５】
前記ベースの外周縁近傍より立ち上げた周壁部を設けており、
前記周壁部が前記弾性支持手段および前記加振手段を囲むように構成されているとともに、前記ベースの重心位置を調整する重心調整部材として構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の振動装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかの振動装置と、当該振動装置が有する複数の加振手段による周期的加振力を、位相差を有しつつ同一の周波数で同時に発生させて前記可動台に楕円振動を生じさせるように前記各加振手段を制御する振動制御手段とを備え、前記振動制御手段により生じる楕円振動を用いて可動台上に載せた物品の搬送または分別の少なくとも何れか一方を行うことを特徴とする物品移動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動台の振動により可動台上に載せた物品の搬送または分別の少なくとも何れか一方を行う物品移動装置およびこれらに適用することが可能な振動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、物品の搬送を行うとともにその搬送ライン上で任意に搬送方向を変えることのできる物品搬送装置として、種々のタイプのものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１のように、物品の載置面上に静電アクチュエータを格子状に多数配置したタイプのものがある。これは、載置面上に多数の升形の固定子を設け、その中で搬送子をバネ部材を介して懸架しておき、固定子内の底面及び側面に設けた吸引電極を操作することによって搬送子の動作を制御することで、搬送子の上の物品を移動させるものである。
【０００４】
また、特許文献２では、物品の載置面上に回転軸が載置面と平行になるように小型のローラを多数配置し、それらのローラの回転と向きを制御することによって、それらに載せる物品の搬送方向を制御する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３では、載置面上に互いに直交する回転軸を有するローラを、交互に配置し、これらのローラの回転を制御することで物品の搬送方向を制御するものが開示されている。
【０００６】
これらの特許文献１〜３の先行技術に係る物品搬送装置は、静電アクチュエータや小型ローラなど多数の機器から構成され、それらを同時に駆動する必要があるため、構成が複雑になるとともに制御方式も複雑なものとなる。そのため、製造コストやメンテナンス費用が高くなる上に、機器の不具合も生じやすくなる。また、こうした構成では、物品が接触する載置面に凹凸が生じるため、当該凹凸に対して物品が小さくなるほど搬送することが難しくなる。よって、一個の物品搬送装置で小型のものから大型のものまで幅広い大きさの物品を搬送可能とすることは困難である。
【０００７】
こうした問題の生じない装置として、物品を載せる載置面を有する可動台に対して振動を与えることによって物品を搬送させるものも提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献４では、物品搬送用の軌道を有する可動台（可動体）をベース（固定体）上で弾性支持させた上で、この可動台に対して垂直および水平方向の同一周波数の振動を同時に加えることで楕円振動を生じさせ、摩擦係数に応じてそれぞれの方向の振動の位相差を設定することで、搬送方向を異ならせる技術が開示されている。この物品搬送装置は、可動台上の載置面を平面として構成できるため、多様な形状や大きさの物品を搬送することが可能となる。また、この物品搬送装置は、機械装置部である振動装置と、この振動装置の振動を制御するための制御システムのいずれも簡単に構成できるため、小型化や製造コストの点で利点が多い。
【０００９】
さらに、この物品搬送装置は、物品の摩擦係数に応じて搬送方向を制御することができるものであるため、制御システムのみを異ならせて摩擦係数の異なる複数の種類の物品を分別するための物品分別装置としても使用できる。この場合においても、物品搬送装置の場合と同様に、簡単な構成とすることができるために小型化や製造コストの点で利点が多い。
【００１０】
本発明においては、上述した物品搬送装置と物品分別装置とを併せて物品移動装置と称し、この中には物品の搬送または分別の何れか一方、あるいは双方の機能を有するものを含む。また、これらに共通して使用可能な機械装置部を振動装置ということとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平８−１１６６８３号公報
【特許文献２】特開２００４−７５３８７号公報
【特許文献３】特開２００８−１６８９５６号公報
【特許文献４】特開２００５−２５５３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記の特許文献４に係る振動装置を用いる場合、この振動が設置面に伝播することがないように、ベースの下面に防振バネを設けて振動装置全体を設置面に対し弾性支持した状態にすることが一般的である。こうすることで、周辺の装置に対する振動の伝達や騒音の発生を抑え、周辺環境を適切に維持することが可能となっている。
【００１３】
しかしながら、このような構成では可動台に対して加振力を作用させた際、ベースと可動台との間で回転モーメントが発生して、防振バネを介して支持されているベースの姿勢が不安定な状態となる。そのため、固定台に対して弾性支持されている可動台の振動も不安定となり、可動台に所望の振動を生じさせることができなくなる場合がある。
【００１４】
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、具体的には簡単な構成でありつつ、可動台に加振力を作用させる際にベースの姿勢を安定させることで、可動台に安定した振動を生じさせることのできる振動装置と、この振動装置を使用した制御性に優れた物品搬送装置および物品分別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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。
【００１６】
すなわち、本発明の振動装置は、防振バネを介して接地面上に支持されたベースと、当該ベースに対して弾性的に支持された可動台と、当該可動台を第１の水平方向に振動させる第１の水平加振手段と、前記可動台を第１の水平方向と交差する第２の水平方向に振動させる第２の水平加振手段と、前記可動台を垂直方向に振動させる垂直加振手段とを備えた振動装置であって、前記ベースと前記可動台との間に第１中間台と第２中間台とを備えるとともに、前記ベース、前記第１中間台、前記第２中間台および前記可動台を順次前記第１の水平方向、第２の水平方向および垂直方向に弾性的に接続する複数の第１の水平弾性支持手段と、複数の第２の水平弾性支持手段と、複数の垂直弾性支持手段とを具備しており、装置全体を前記第１の水平弾性支持手段と第２の水平弾性支持手段とを境界とする第１質量体、第２質量体および第３質量体と想定したとき、これらの質量体の各重心位置が垂直方向および水平方向に略同一となるように構成したことを特徴とする。
【００１７】
このように構成すると、可動台を水平２方向と垂直方向の３方向に弾性支持し、各方向に加振することで可動台に三次元的な振動を生じさせることができるとともに、水平方向への加振に伴って生じる回転モーメントを抑制してベースの姿勢を安定させ、可動台に正確に振動を生じさせることができるようになる。さらに、設置面に対する振動の伝播を抑制することができ、騒音や振動の発生を防止して作業環境の改善を図ることが可能となる。
【００１８】
また、本発明の他の構成としては、防振バネを介して接地面上に支持されたベースと、当該ベースに対して弾性的に支持された可動台と、当該可動台を水平方向に振動させる水平加振手段と、前記可動台を垂直方向に振動させる垂直加振手段とを備えた振動装置であって、前記ベースと前記可動台の間に中間台を備えるとともに、前記ベース、中間台、および前記可動台を順次水平方向および垂直方向に弾性的に接続する複数の水平弾性支持手段と複数の垂直弾性支持手段とを具備しており、装置全体を前記水平弾性支持手段を境界とする２個の質量体と想定したとき、これらの質量体の各重心位置が垂直方向および水平方向に略同一となるように構成したものが挙げられる。
【００１９】
このように構成しても、水平弾性支持手段を介して接続され、水平方向に相対移動する質量体の重心位置を垂直方向で略同一とすることで、水平方向の加振力により付随的に生じる回転モーメントを抑制してベースの姿勢を安定させ、可動台に正確に振動を生じさせることができるようになる。また、設置面に対する振動の伝播を抑制することができ、騒音や振動の発生を防止して作業環境の改善を図ることが可能となる。
【００２０】
さらに、水平弾性支持手段を介して取り付けられる部材の姿勢をより安定させて振動を生じさせることができるようにするためには、前記各質量体の重心位置と各水平弾性支持手段の取付位置とが垂直方向に略同一となるように構成することが好適である。
【００２１】
また、垂直弾性支持手段によって支持される可動台の首振り運動など、予期せぬ振動が生じることを防ぐためには、前記複数の垂直弾性支持手段が前記各質量体の重心位置を中心として各加振方向に対して対称となるように設けられているとともに、これらの垂直弾性支持手段を挟んで対称となる位置に前記可動台に対するカウンタウエイトが設けられているように構成することが好適である。
【００２２】
また、ベースの重心位置を高くして、ベース上に設ける他の部材に重心位置を合わせやすくするとともに、加振手段等の駆動装置を保護可能にするためには、前記ベースの外周縁近傍より立ち上げた周壁部を設けており、前記周壁部が前記弾性支持手段および前記加振手段を囲むように構成されているとともに、前記ベースの重心位置を調整する重心調整部材として構成することが好適である。
【００２３】
さらには、可動台上の物品を任意の方向に搬送または分別、あるいはこれらの双方を行うことが可能な制御性に優れた物品移動装置として有効に構成するためには、上記のいずれかの振動装置と、当該振動装置が有する複数の加振手段による周期的加振力を、位相差を有しつつ同一の周波数で同時に発生させて前記可動台に楕円振動を生じさせるように前記各加振手段を制御する振動制御手段とを備え、前記振動制御手段により生じる楕円振動を用いて可動台上に載せた物品の搬送または分別の少なくとも何れか一方を行うように構成することが好適である。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明した本発明によれば、可動台に加振力を作用させた際に生じる回転モーメントを抑制できるために、防振バネを介してベースを支持させた形態でもベースの姿勢を安定させることができ、これに支持させる可動台の振動を安定させて動作精度を向上させることが可能となるとともに、設置面への振動の伝播を抑えて騒音や振動等を防止して作業環境を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振動装置と、同振動装置を用いた物品移動装置のシステム構成図。
【図２】同振動装置の斜視図。
【図３】同振動装置の平面図。
【図４】同振動装置の一部を取り外した状態における斜視図。
【図５】同振動装置の要部を示す斜視図。
【図６】同振動装置の要部を示す平面図。
【図７】図３におけるＡ−Ａ断面矢視図。
【図８】図３におけるＢ−Ｂ断面矢視図。
【図９】同振動装置の加振方向を示す概念図。
【図１０】同振動装置における各方向への周期的加振力間の位相差と物品の搬送速度との関係を示す図。
【図１１】同振動装置における各方向への周期的加振力間の位相差と物品の搬送速度と摩擦係数との関係を示す図。
【図１２】同振動装置における水平方向への周期的加振力の振幅と物品の搬送速度との関係を示す図。
【図１３】同振動装置を用いて物品を搬送した場合の搬送軌跡を例示した平面図。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る振動装置と、同振動装置を用いた物品移動装置のシステム構成図。
【図１５】同振動装置における各方向への周期的加振力間の位相差と物品の移動速度との関係を示す図。
【図１６】同振動装置を用いて摩擦係数の異なる複数の物品を移動させる際の移動領域を示した平面図。
【図１７】同振動装置を用いてＸ、Ｙ方向の位相差を変化させた際の、摩擦係数の異なる複数の物品のそれぞれの移動領域を示した説明図。
【図１８】同振動装置を用いてＸ、Ｙ方向の位相差を変化させた際の、摩擦係数の異なる複数の物品のそれぞれの移動領域を示した説明図。
【図１９】図１７（ａ）、（ｂ）に示す条件の時の物品の移動方向を示す平面図。
【図２０】本発明の第３実施形態に係る振動装置の斜視図。
【図２１】同振動装置の一部を取り外した状態における斜視図。
【図２２】同振動装置の平面図。
【図２３】図２２におけるＡ−Ａ断面矢視図。
【図２４】本発明の第４実施形態に係る振動装置の斜視図。
【図２５】同振動装置の一部を取り外した状態における斜視図。
【図２６】同振動装置の平面図。
【図２７】図２６におけるＡ−Ａ断面矢視図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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＞
【００２７】
図１に、本発明の第１実施形態に係る振動装置２と、これを制御するための制御システム部３を加えて、物品移動装置としての物品搬送装置１を構成した形態を示す。
【００２８】
この図に示す振動装置２は、後述する載置台や周壁部を取り外した状態とされて駆動部２５が露出した状態とされており、この駆動部２５はベース４上で弾性支持されるとともに、この中には加振手段としての圧電素子８１、８２、８３が設けられている。さらに、ベース４は固定台２１上で弾性支持されている。
【００２９】
制御システム部３は、圧電素子８１、８２、８３に印加する電圧の制御を行うことで、振動装置２に第１の水平方向としてのＸ、第２の水平方向としてのＹ、垂直方向としてのＺ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。
【００３０】
なお、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向は図中に示した座標軸に示したとおりに定義することとし、以下においても適宜図中で示す座標軸に沿って説明を進めていく。
【００３１】
図２は、上記振動装置２を実際に使用する状態として示した斜視図であり、図３はこれを平面図として示したものである。図２および図３に示すように、この状態では、ベース４の外周縁に沿って設置される前述した周壁部４２によって正面と背面および側面の四面が覆われている。また、上面には可動台６の一部を構成する矩形状の載置台６３が設けられており、その載置台６３の上面６３ａは載置面として、搬送する物品９を載せることができるようになっている。
【００３２】
周壁部４２は駆動部２５（図１参照）の四面を覆って保護する機能と、ベース４の重量を増加させつつ重心位置を調整するための機能とを備えており、ブロック状に形成された下部錘４２ａ〜４２ｂ、上部錘４２ｃ〜４２ｄを組み合わせることによって構成されている。
【００３３】
ベース４は下面の四隅に配置された防振バネ２２〜２２を介して固定台２１上で弾性支持されており、固定台２１は任意の設置面に設置することが可能となっている。固定台２１にはＸ方向に離間させて一対の把手２３、２３を設けているため、この把手２３、２３を把持して振動装置２の運搬を容易に行うことが可能となっている。
【００３４】
上記のように防振バネ２２〜２２を介してベース４が弾性支持される構成となっているために、可動台６に振動を生じさせた場合でもその振動の固定台２１への伝播が抑制されて、設置面に対する振動の伝達を防止することが可能となっている。なお、本実施形態における振動装置２では、運搬および設置を容易に行うためにベース２の下側に固定台２１を設けているが、防振バネ２２〜２２を介して直接設置面に設置することも可能である。すなわち、本実施形態においては可搬性の観点より固定台２１を設ける構成としているが、本発明の主旨からは固定台２１は必須の構成要素とはいえず、この固定台２１は設置面と同一視することが可能である。本発明では、後述するように、装置全体の質量を複数の質量体が接続されたものと捉えて、これらの質量体の間における重心位置に関連性を持たせることに特徴を有する。ここでいう装置全体の質量とは、防振バネ２２〜２２によって弾性支持されたベース４以上の部分の総質量を示すものであり、本発明において必須とはいえないと説明した固定台２１の質量は考慮しないものとする。
【００３５】
図２の振動装置２より、可動台６を構成する一部の部材と、下部錘４２ａ〜４２ｂ、上部錘４２ｃ〜４２ｄの一部と、把手２３、２３とを取り外した状態を図４に示す。
【００３６】
振動装置２はその内部でＸ、Ｙ、Ｚの３軸方向に対して弾性的に支持された可動台座６１を有しており、この可動台座６１は直方体状のブロックとして形成されている。この可動台座６１の上部には、上述した載置台６３（図２参照）が設置される。可動台座６１は載置台６３と一体となって可動台６を構成して、振動装置２の内部でベース４に対して弾性的に支持されるとともに、後述する加振手段によって振動を与えられる。
【００３７】
図３に示したように、ベース４を固定台２１に対して弾性支持するための防振バネ２２〜２２は、ベース４の四隅に配置している。図３に示すように、防振バネ２２〜２２はベース４より突出するように設けられており、その先端は、Ｙ方向に延在するように配置された下部錘４２ａ、４２ａと接続されて、これらを介してベース４を弾性支持するようになっている。
【００３８】
具体的な防振バネ２２の接続構成について、図８を用いて説明を行う。この図は、図３におけるＢ−Ｂ断面矢視図となっている。
【００３９】
防振バネ２２としては、一般的な形態のものを使用可能であり、ここでは中央に円筒状の弾性部を有するとともに、これを挟んで両側に円盤状のプレートを備え、このプレートより両側にネジ部２２ａ、２２ａが突出したものを使用している。防振バネ２２は片側端面を固定台２１の上面に当接させつつ、固定台２１に形成した孔部２１ａに対してナットを用いてネジ部２２ａを固定する。さらに反対側端面はベース４に形成した孔部４ｂを挿通した状態で、下部錘４２ａの下面に当接するまでネジ部２２ａを螺入するようになっている。
【００４０】
このようにして防振バネ２２は下部錘４と接続されたベース４を固定台２１に対して弾性的に支持させることが可能となっている。上述したように、固定台２１を用いない構成とする場合には、下端にネジ部２２ａを有さない防振バネ２２を用いて、直接的に防振バネ２２を設置面上に配置するような構成とすればよい。
【００４１】
図４の状態の振動装置２より、さらに周壁部４２を取り去った状態を図５に示す。なお、本来、周壁部４２を取り去ることによってベース４は支持を失って固定台２１との間で離間した状態を保つことはできないが、本図においては、ベース４が弾性支持された通常の位置関係で記載してある。
【００４２】
以下、この図を用いて、本実施形態に係る振動装置２の構成を詳細に説明する。
【００４３】
この振動装置２は、設置面とほぼ同一視することのできる固定台２１上で上記の防振バネ２２を用いて弾性支持されているベース４に対して、可動台座６１をＸ、Ｙ、Ｚの３方向に弾性支持するように構成されており、剛体部分としてのベース４、第１中間台５１、５１、第２中間台５２および可動台座６１を順次接続するようにして、第１の水平弾性支持手段としての第１の板状バネ部材７１、７１、第２の水平弾性支持手段としての第２の板状バネ部材７２、７２、および垂直弾性支持手段としての第３の板状バネ部材７３、７３を設けている。各板状バネ部材７１〜７３は、各々板厚方向がＸ、Ｙ、Ｚ方向になるように配置されているために、当該方向に対して弾性変形を行い易くなっている。
【００４４】
さらに、可動台座６１をＸ、Ｙ、Ｚの３方向に振動させるための第１の水平加振手段としての第１圧電素子８１〜８１、第２の水平加振手段としての第２圧電素子８２〜８２、垂直加振手段としての第３圧電素子８３〜８３を備えている。
【００４５】
以下、これらの構成についてさらに詳細に説明を行っていく。
【００４６】
まず、固定台２１およびベース４は、矩形状のプレートとして各々形成されており、上述したようにベース４は四隅に設けた防振バネ２２〜２２によって固定台２１上で弾性支持されている。この防振バネ２２〜２２は、各方向に設置した上述の板状バネ部材７１〜７３に比し、約１／１０程度のバネ定数を有する弱いバネ特性を示すものを用いており、ベース４から設置面に対する振動の伝播を抑制するとともに、設置面からの反力を低減させてベース４の姿勢を安定させるようにしている。また、可動台６がベース４と逆位相で振動する形態でのＸ、Ｙ、Ｚ各方向の共振周波数に対して、ベース４上の装置全体が一体として固定台２１に対して振動する形態のＺ方向の共振周波数を１／１０以下にとどめて、可動台６に振動を生じさせる際にもベース４の安定化を図ることができるようにしている。
【００４７】
そして、ベース４上には、防振ゴム２２〜２２よりもやや中心寄りの位置に四箇所、矩形状に配置されるようにして取付ブロック４１が固定されている。取付ブロック４１は、各々Ｌ字型の断面を有するブロックとして形成されており、Ｌ字を形成する一方の辺をベース４に対して当接させた状態として、他方の辺が起立した状態となっている。そして、起立した辺は、Ｘ方向に対して直交するＹＺ平面を形成するようにされている。そして、Ｙ方向に対をなして隣接する取付ブロック４１、４１に接続するようにして、第１の板状バネ部材７１、７１が設けられている。この第１の板状バネ部材７１、７１は、上述した各々の取付ブロック４１〜４１が有するＹＺ平面に取り付けられるため、板厚方向はＸ方向となり長手方向はＹ方向となる。
【００４８】
また、第１の板状バネ部材７１、７１は、２対の取付ブロック４１〜４１にそれぞれ設けられるために、Ｘ方向に所定距離離れた状態で平行に２個設けられることになる。
【００４９】
また、第１の板状バネ部材７１、７１の両端部は、矩形状のバネおさえ７１ｄ〜７１ｄと上記各取付ブロック４１〜４１が有するＹＺ平面との間で挟み込まれるようにして、ボルトを用いて固定されているため、たわみ角が規制されるようにして支持される。
【００５０】
そして、第１の板状バネ部材７１、７１の長手方向中心付近にはバネ座７１ｃを介して第１中間台５１、５１が各々接続されている。第１中間台５１はそれぞれＹ方向に延在する直方体形状に形成されている。さらに、各バネ座７１ｃ、７１ｃと対向するようにしてバネおさえ７１ｅ、７１ｅが各々設けられている。第１の板状バネ部材７１、７１は、対向するバネ座７１ｃ、７１ｃとバネおさえ７１ｅ、７１ｅとによって各々挟み込まれるようにしてたわみ角が規制され、これらの部分でボルト止めされることで上記第１中間台５１、５１に接続される。第１中間台５１、５１は、図６の平面図に示すように２つに分割された構成となっているが、後述する第２の板状バネ部材７２、７２によって接続されているため、一体化して動作を行うことになる。
【００５１】
図５に戻って、上記第１中間台５１、５１は上述したように直方体形状に形成されており、６面それぞれがＸ、Ｙ、Ｚ軸の各面に直交する向きになるように配置されている。そして、各々が有するＹ軸に直交するＸＺ面間を接続するようにして、２個の第２の板状バネ部材７２、７２が設けられている。
【００５２】
このように取り付けることで、２個の第２の板状バネ部材７２、７２は、各々板厚方向がＹ軸に対して直交し、かつ、長手方向がＸ方向を向くようになるとともに、互いにＹ方向に所定距離離間して平行に配置されることになる。
【００５３】
第２の板状バネ部材７２、７２は、両端部を矩形状のバネおさえ７２ｄ〜７２ｄと上記第１中間台５１、５１が有するＸＺ平面との間で挟み込まれるようにして、当該部分においてボルト止めにより固定されているため、たわみ角が規制されるようにして支持されている。
【００５４】
第２の板状バネ部材７２、７２の長手方向中心付近にはバネ座７２ｃ、７２ｃを介して、第２中間台５２が接続されている。さらに、各バネ座７２ｃ、７２ｃと対向するようにしてバネおさえ７２ｅ、７２ｅが設けられている。第２の板状バネ部材７２、７２は、対向するバネ座７２ｃ、７２ｃとバネおさえ７２ｅ〜７２ｅとによって各々挟み込まれるようにしてたわみ角が規制され、これらの部分でボルト止めされることで上記第２中間台５２に接続される。
【００５５】
第２中間台５２は、図６の平面図に示すように、矩形の枠体として構成されておりＸ、Ｙ、Ｚ方向に直交する６面を有する直方体のブロックを４個組み合わせることによって形成されている。
【００５６】
上記のように、第１の板状バネ部材７１、７１および第２の板状バネ部材７２、７２はバネ座７１ｃ〜７１ｃとバネおさえ７１ｅ〜７１ｅの大きさを変更することによって有効長を変化させたり、厚みや幅の異なるものを使用したりすることでバネ定数を変化させるとともに、固有振動数もまた変化させることができる。
【００５７】
ここで、図３におけるＡ−Ａ断面矢視図を図７に示し、図５に加えて図７を補助的に用いて説明を続ける。
【００５８】
矩形の枠体として構成されている第２中間台５２の上面と、下面にはそれぞれ２個ずつ計４個の第３の板状バネ部材７３〜７３が設けられている。第３の板状バネ部材７３〜７３は、第２中間台５２を形成する矩形を構成する辺のうち、Ｙ方向に平行な２辺の位置に存する部分の上面および下面として形成される各ＸＹ平面の間をＸ方向に接続するようにして設けられている。第３の板状バネ部材７３〜７３の両端部は、矩形状のバネおさえ７３ｃ〜７３ｃと上記第２中間台５２が有するＸＹ平面との間で挟み込まれるようにして、ボルト止めにより固定されているため、この部分でたわみ角が規制されるように支持されている。
【００５９】
また、第２中間台５２の上面に接続される第３の板状バネ部材７３、７３と、第２中間台５２の下面に接続される第３の板状バネ部材７３、７３の中央部近傍には、両者の間隔を維持するためにバネ間ブロック７３ｄが設けられている。
【００６０】
さらに、前記バネ間ブロック７３ｄの下方には、第２中間台５２の下面に接続される第３の板状バネ部材７３、７３を挟んで、バネおさえ７３ｅが設けられている。バネおさえ７３ｅは、２個の第３の板状バネ部材７３、７３を第２中間台５２の下面との間で挟み込んだ状態として、図示しないネジを用いて固定を行うことができる。
【００６１】
また、前記バネ間ブロック７３ｄの上方には、第２中間台５２の上面に接続される第３の板状バネ部材７３、７３を挟んで、上述した可動台座６１が設けられている。可動台座６１は、２個の第３の板状バネ部材７３、７３を第２中間台５２の上面との間で挟み込んだ状態として、ネジを用いて固定を行うことができる。可動台座６１の上面には矩形プレレート状に形成された可動板６２を取り付け、その上面に載置台６３が枠部材６４とともにネジ止めされる。この載置台６３の上面は物品を載せるための載置面６３ａとなる。これらの載置台６３、枠部材６４、可動板６２は可動台座６１とともに前述の可動台６（図３参照）を構成する。
【００６２】
さらに、バネおさえ７３ｅの左右に張り出すように、ブロック状に形成されたカウンタウエイト７３ｆ、７３ｆが設けられており、可動台６とのバランスを取って、第３の板状バネ部材７３、７３によって支持される可動台６側全体の重心位置が、第３の板状バネ部材７３、７３間の中心に対して水平方向および垂直方向で略同一の位置となるようにしている。以下、この重心位置を「可動台６における重心位置」と称する。
【００６３】
このように、「可動台６における重心位置」が第３の板状バネ部材７３、７３間の水平方向および垂直方向の中心に位置するようにすることで、可動台６に対してＸ方向、Ｙ方向の振動を生じさせた場合でも、慣性力の影響によって可動台６が傾く、いわゆる首振り現象を抑制することが可能となっている。
【００６４】
上記のように、図５に示す本実施形態の振動装置では、ベース４に対して第１中間台５１、５１が第１の板状バネ部材７１、７１によってＸ方向に弾性的に支持され、第１中間台５１、５１に対して第２中間台５２が第２の板状バネ部材７２〜７２によってＹ方向に弾性的に支持され、第２中間台５２に対して可動台座６１が第３の板状バネ部材７３〜７３によってＺ方向に弾性的に支持される構成とされている。こうした構成とすることで可動台６はベース４に対してＸ、Ｙ、Ｚの各方向に弾性的に支持されるようになっている。
【００６５】
各板状バネ部材７１〜７３は、それぞれ板厚方向となるＸ、Ｙ、Ｚ方向に弾性を有するとともに、これと直交する幅方向、長手方向には十分な剛性を有する。そのため、各方向への支持は独立しているものと考えることができる。
【００６６】
また、各方向に対して第１〜第３の板状バネ部材７１〜７３をそれぞれ平行に設けて、対をなして支持させることにより、あたかも平行リンクの一部を構成するように構成している。これによって、各板状バネ部材７１〜７３は捻れ運動を行うことなく、対をなすもの同士の間で隙間を一定とした関係を保ったまま変位することができるようになっている。
【００６７】
また、本実施形態の振動装置２においては、図２および図３に示したようにベース４上に重心調整部材としての機能を有する周壁部４２を設けることによって、ベース４と周壁部４２およびこれらに対して固定された部材の重心位置を調整可能に構成している。以下、この重心位置を「ベース４における重心位置」と称する。ベース４は図７に示すように中央部に開口部４ａを設け軽量化しているため、周壁部４２を設けることによって容易にベース４の重心位置を高い位置に調整できる。こうすることでベース４の重心位置を上記可動台６における重心位置と、水平方向および垂直方向に略同一となる位置に設定している。
【００６８】
周壁部４２は、４個のブロックより構成される下部錘４２ａ〜４２ｂと、同様に４個のブロックより構成される上部錘４２ｃ〜４２ｄとが上下に接続された構成となっているため、水平方向および上下方向の重心位置を細かく調整することが可能となっている。特に、上部錘４２ｃ〜４２ｄは外部に表れていることから取り替えを容易に行うことが可能であり、検査機等の付加的に接続する機器との間でのバランス調整や、搬送を行う物品の重量とのバランス調整など、装置条件や使用条件等の様々な条件変更に対しても即座に対応することが可能となる。
【００６９】
また、ベース４に対して周壁部４２としての錘を設けることで、ベース４は可動台６の質量に対して約１０倍の質量を有するようにしている。こうすることで、可動台６に対してＸ、Ｙ、Ｚの各方向に加振力を与えた場合でも、その反力によってベース４に生じる振動変位を小さくすることが可能となっている。そのため、動作時にもベース４の位置を安定させて、可動台６をより高い精度で振動させることができるようになっている。
【００７０】
また、周壁部４２を駆動部２５の保護という観点から見た場合には、少なくとも弾性支持手段としての板状バネ部材７１〜７３および、これに設けられた圧電素子８１〜８３を外部から覆うように構成されていることが好ましい。
【００７１】
上述のように定義した「ベース４の重心位置」に対して、第１の板状バネ部材７１〜７１より第２の板状バネ部材７２〜７２までの間に位置する剛体部分を「第１中間台５１における重心位置」と称し、第２の板状バネ部材７２〜７２より第３の板状バネ部材７３〜７３までの間に位置する剛体部分を「第２中間台５２における重心位置」と称することとする。第１の板状バネ部材７１〜７１および第２の板状バネ部材７２〜７２はそれぞれＺ方向に略同一となる取付位置に設けるとともに、上記可動台６を中心として均等に配置している。このため、「第１中間台５１における重心位置」と「第２中間台に置ける重心位置」のいずれもが上記「可動台６における重心位置」および「ベース４の重心位置」に対して、水平方向および垂直方向に対して略同一となるように構成されている。なお、板状バネ部材７１〜７３をＺ方向に分割して設ける場合には、それらの中心の位置をもって上記の取付位置と考えることで足りる。
【００７２】
上述した重心位置の関係について換言すると、防振バネ２２〜２２を用いて弾性支持されている装置全体の質量を、ベース４側から第１の板状バネ部材７１〜７１および第２の板状バネ部材７２〜７２を介して順次接続される第１質量体、第２質量体および第３質量体と想定したとき、これらの質量体は各々の重心位置が水平方向および垂直方向に互いに略同一となる関係にある。
【００７３】
このように構成されているため、第１の板状バネ部材７１〜７１を介してＸ方向に弾性的に接続されたベース４側の質量体（第１質量体）と、第１中間台側の質量体（第２質量体＋第３質量体）との２つの質量体として考えた場合、これらの２つの質量体の重心位置は水平方向および垂直方向のいずれに対しても略同一となる。そのため、第１中間台５１側の部分が一体となってＸ方向に振動を生じた際に、双方の質量体の間で回転モーメントが生じることがないため、ベース４側に傾きが生じることがなく姿勢が安定して、結果として可動台６の動作安定化が達成できる。
【００７４】
また、装置全体を第２の板状バネ部材７１〜７１を介してＹ方向に弾性的に接続された第１中間台５１側の質量体（第１質量体＋第２質量体）と、第２中間台５２側の質量体（第３質量体）との２つの質量体として考えた場合、これらの２つの質量体の重心位置は水平方向および垂直方向のいずれに対しても略同一となる。そのため、Ｙ方向に対しても上記と同様の効果が得られる。
【００７５】
図５に示す本実施形態の振動装置では、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に独立した加振手段８１〜８３を有している。
【００７６】
まず、Ｘ方向への加振手段である第１の水平加振手段は、２個の第１の板状バネ部材７１、７１の両端近傍の表裏にそれぞれ２個ずつ貼設された合計８個の第１圧電素子８１〜８１から構成される。この第１圧電素子８１〜８１は、電圧を印加されることによって、Ｙ方向に伸びまたは縮みを生じ、第１の板状バネ部材７１、７１に曲げを生じさせることによってＸ方向の変位を生じさせることが可能とされている。
【００７７】
第１の板状バネ部材７１は端部のバネおさえ７１ｄによって位置決めされるベース側接続点７１ａから、中央のバネ座７１ｃとバネおさえ７１ｅによって位置決めされる第１中間台側接続点７１ｂとの間で、その中央に曲がりの方向が変化する屈曲点を有するため、当該部分にまで第１圧電素子８１〜８１を貼り付けることは、却って変形を阻害して効率を低下させることになる。そのため、第１圧電素子８１〜８１はバネ有効長の中央を避けて、いずれかの端部寄りに設けることが効率的である。
【００７８】
第１圧電素子８１〜８１は各々端部から同じ位置に設けられているとともに、出力を調整することで同じ変形を生じさせることができる。このようにすることで、Ｘ方向に離間させた第１の板状バネ部材７１、７１の間隔を保ったまま同じように変形させることができ、第１中間台５１、５１を、水平状態を保ったままＸ方向にのみ変位させることができる。
【００７９】
次に、Ｙ方向への加振手段である第２の水平加振手段は、上述の第１の水平加振手段と同様、２個の第２の板状バネ部材７２、７２の両端近傍の表裏にそれぞれ２個ずつ貼設された合計８個の第２圧電素子８２〜８２から構成される。この第２圧電素子８２〜８２は電圧を印加されることによって、Ｘ方向に伸びまたは縮みを生じ、第２の板状バネ部材７２、７２に曲げを生じさせることによってＹ方向の変位を生じさせることが可能とされている。第２圧電素子８２〜８２も、第１圧電素子８１〜８１と同様の位置に取付がなされており、このようにすることで、Ｙ方向に離間させた第２の板状バネ部材７２、７２の間隔を保ったまま同じように変形させることができ、第２中間台５２を、水平状態を保ったままＹ方向にのみ変位させることができる。
【００８０】
さらに、Ｚ方向への加振手段である垂直加振手段は、上下に２個ずつ設けられている板状バネ部材７３〜７３のうち上側の２個の板状バネ部材７３、７３の両端近傍の表裏にそれぞれ２個ずつ貼設された合計８個の第３圧電素子８３〜８３から構成される。この第３圧電素子８３〜８３は電圧を印加されることによって、Ｘ方向に伸びまたは縮みを生じ、第３の板状バネ部材７３、７３に曲げを生じさせることによってＺ方向の変位を生じさせることが可能とされている。第３圧電素子８３〜８３も、第１圧電素子８１〜８１および第２圧電素子８２〜８２と同様の位置に取付がなされており、このようにすることで、Ｚ方向に離間させた第３の板状バネ部材７３、７３の間隔を保ったまま同じように変形させることができ、可動台座６１を水平状態を保ったままＺ方向にのみ変位させることができる。なお、第３の圧電素子８３〜８３を、下側に設けている２個の第３の板状バネ部材７３、７３に設けることも可能であり、上側と下側の計４個の第３の板状バネ部材７３〜７３に設けることも可能である。
【００８１】
上記のように、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に変位を与えることのできる電圧を各々正弦波状に変化させることによって、可動台座６１に対して各方向に周期的な加振力を付与することができる。
【００８２】
上記のようにして構成した振動装置２に対して図１に示す制御システム部３は、第１圧電素子８１、第２圧電素子８２および第３圧電素子８３に各々正弦波状の制御電圧を付与することによって、Ｘ、Ｙ、Ｚ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。
【００８３】
そのため、制御システム部３は、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、８３に出力する。さらに、上記制御システム部３はＸ、Ｙ、Ｚ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、Ｘ、Ｙ、Ｚ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、全ての方向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。
【００８４】
振動制御手段３１は大きくは、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向の制御電圧の振幅を調整する振幅調整回路３１ａと、それぞれの位相差を調整するための位相調整回路３１ｂとからなる。本実施形態では、Ｘ、Ｙ、Ｚ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、Ｚ方向の制御電圧の位相を基準として、これと所定の位相差となるように制御電圧の位相を調整する位相調整回路３１ｂをＸ、Ｙの制御電圧についてそれぞれ設けるように構成している。
【００８５】
そして、制御システム部３は、搬送する物品９に応じた搬送経路および搬送速度を決定するための搬送経路決定手段３３と、決定した搬送経路と搬送速度に応じて各振幅調整回路３１ａおよび各位相調整回路３１ｂに具体的な制御値を変更するための命令を出す振動切替手段３２とを有している。
【００８６】
そして、搬送経路決定手段３３は、搬送する物品９に応じた搬送経路と搬送速度のデータを内部に複数保存しており、その中から図示しない外部からの指示によって搬送経路と搬送速度を選択した上で、そこで選択した搬送経路および搬送速度に合わせて振動形態を切り替えるように振動切替手段３２に対して命令を与える。
【００８７】
さらに、振動切替手段３２では搬送経路や搬送速度が命令された目標値となるように、各振幅調整回路３１ａおよび各位相調整回路３１ｂのそれぞれの具体的な制御値を決定して当該制御値に切り替えるよう命令を出力する。
【００８８】
上記のように構成した物品搬送装置１は、具体的には次のように動作し、可動台６に載せた物品９の搬送や分別などを行う。
【００８９】
ここで、図９の模式図に示すように簡略化して、可動台６がベース４に対してＸ、Ｙ、Ｚの各方向に弾性体７４、７５、７６により弾性的に支持するとともに、各方向の加振手段８４、８５、８６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８４、８５、８６によって可動台６を三方向に動作させることが可能とされている。図９の模式図における弾性体７４〜７６は、第１〜第３の板状バネ部材７１〜７３（図５参照）に相当するとともに、加振手段８４〜８６はそれぞれ第１〜第３圧電素子８１〜８３（図５参照）に相当する。
【００９０】
図９に示すモデルの可動台６に対して、Ｚ方向にＺ＝Ｚ０×ｓｉｎωｔで表される周期的な振動変位を与える。ここで、Ｚ０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＝Ｘ０×ｓｉｎ（ｗｔ＋φｘ）、Ｙ＝Ｙ０×ｓｉｎ（ｗｔ＋φｙ）の式のように与えることとする。ここで、Ｘ０、Ｙ０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。
【００９１】
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６にはこれらが合成された三次元的な振動を生じさせることができる。例えば、図９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空間上での楕円軌道が生じる。
【００９２】
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。
【００９３】
以上のように、可動台６が楕円軌道を描きつつ振動することによって、可動台６の上に載せられた物品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。
【００９４】
具体的には移動速度の変更は次のようにして行う。
【００９５】
発明者らの知見によれば、図９を参照しつつ図１０を用いて説明すると、位相差φｘ（φｙ）によって物品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。そのため、Ｚ方向の振動成分に対するＸ方向の振動成分の位相差を図１０におけるφ１２に設定したときにはＸが正となる方向に物品９は搬送されていく。また、位相差をφ１４に設定したときには、Ｘが負となる方向に物品９は搬送されていく。これらに対して、位相差をφ１１、φ１３と設定したときには、移動速度Ｖｘは０になって、物品９はＸ方向に静止した状態となる。さらに、φ１１〜φ１３の間またはφ１３〜π（-π）〜φ１１の間で位相差を変化させることによって、それぞれ正の方向、負の方向に対する速度を増減させることができる。こうした関係は、Ｘ方向だけでなくＹ方向にも成り立ち、同様にＺ方向の振動成分に対する位相差を設定することで移動方向と移動速度を変化させることができる。
【００９６】
このように、Ｘ、Ｙ各方向の振動成分の振幅Ｘ０、Ｙ０と、Ｚ方向振動成分に対する位相差φｘ、φｙとを変化させることによって、Ｘ、Ｙ方向への移動速度Ｖｘ、Ｖｙを変化さることができる。
【００９７】
さらに、発明者らの知見によれば、図９を参照しつつ説明すると、図１０で示した位相差と物品９の移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）との関係を示すカーブは、物品９と可動台６との摩擦係数によって変化し、図１１に示す関係となる。すなわち、２種類の物品Ｗ１１、Ｗ１２と可動台６との間の摩擦係数をそれぞれμ１１、μ１２としてμ１１＜μ１２の関係があるとき、Ｗ１２の時の移動速度のグラフは、Ｗ１１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になる。そのため、楕円振動を行う可動台６の上に同時に摩擦係数の異なる物品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。
【００９８】
具体的には、図１１に示す位相差φ１１に設定している場合にはＷ１１は移動することなく、Ｗ１２が負の方向に移動することになる。また、位相差をφ１１からφ１２の間に設定した場合には、Ｗ１１を正の方向に、Ｗ１２を負の方向に移動させることができる。そして、φ１２に設定すると、Ｗ１２を移動させずに、Ｗ１１のみを正の方向に移動させることができる。また、φ１２からφ１４の間に設定すると、Ｗ１１、Ｗ１２ともに正の方向に移動させることができるが、φ１３を境にＷ１１とＷ１２の速度の大小を入れ替えることができる。さらに、φ１２からφ１４の範囲で位相差を細かく変更すれば、Ｗ１１とＷ１２の速度比も変更することができる。
【００９９】
そして、位相差をφ１４とすれば、Ｗ１１を移動させずに、Ｗ１２のみを正方向に移動させることができる。さらに、位相差をφ１４からφ１５の間に設定すれば、Ｗ１２を正方向に、Ｗ１１を負の方向に移動させることができる。位相差をφ１５と設定すれば、Ｗ１２を移動させずにＷ１１のみを負の方向に移動させることができる。そして、位相差をφ１５からπの範囲にしたときは、Ｗ１１とＷ１２の双方とも負の方向に移動させることができ、この範囲で位相差を変えることで両者の移動速度の比を変更することもできる。
【０１００】
さらに、発明者らの知見によれば、図９を参照しつつ図１２を用いて説明すると、位相差φｘ（φｙ）と物品９の移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）との関係は、振幅Ｘ０（Ｙ０）を変えることによっても変化する。すなわち、位相差φｘ（φｙ）に対する物品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Ｘ０（Ｙ０）に比例して変化する。このことから、物品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。
【０１０１】
このようにして、摩擦係数の異なる２種の物品９をＸ（Ｙ）方向に搬送する場合においては、Ｚ方向の振動に対するＸ（Ｙ）方向の振動の位相差φｘ（φｙ）を変更することで、２種の物品９のうちどちらかのみを移動させることや、移動方向を変えつつ速度比を変えることが可能となり、さらにＸ（Ｙ）方向の振動の振幅を変えることで、移動速度の絶対値を制御することができる。これらを組み合わせることで、片方の速度を維持したままで、他方の速度を変更することや搬送の向きを変更することも可能となる。
【０１０２】
以上のような、一方向への搬送速度および向きの制御を、二方向に展開することで、ＸＹ平面内で自由に移動させることが可能となる。すなわち、水平方向の振動をＸ、Ｙの２方向にして、Ｚ方向の振動とそれぞれ組み合わせることで、ＸＺ平面内の楕円振動、ＹＺ平面内の楕円振動をそれぞれ作り出し、これらを合成した三次元的な楕円振動を発生させ、この楕円振動の向きや大きさを三次元的に切り替えることで、より詳細に物品９の移動方向や移動速度を制御できる。そして、Ｚ方向の制御電圧によって生じる周期的加振力を基準として、Ｘ方向、Ｙ方向の制御電圧によって生じる周期的加振力の振幅や位相をそれぞれ変更することによって、ＸＺ平面内の楕円振動成分とＹＺ平面内の楕円振動成分をそれぞれ変更すれば、上述の図１０〜１２の関係に従ってそれぞれＸ方向、Ｙ方向の移動速度成分を物品９に与えることが可能となる。
【０１０３】
このことから、具体的には次のようにして物品９の搬送を行わせることが可能となる。以下、図１を参照しつつ、図１３（ａ）〜（ｆ）の各物品の搬送形態を例示した平面図に従って説明を行う。
【０１０４】
まず、物品９が一種だけである場合には、図１３（ａ）に示すように、物品９を初期（Ｔ０）の時点よりＸ方向に移動させ、ある時点（Ｔ１）よりＹ方向の移動速度成分も追加して方向を変えて移動させることができる。こうした場合には、物品９の種類に応じて搬送先を変更する場合や、別に設けたカメラによる検査データに基づいて当該物品９を不良品と判断してライン外に搬送する場合がある。このような形態の搬送を行うため、図１における搬送経路決定手段３３は、外部より被搬送物関連データとして搬送する物品９の種類を入力され、あらかじめ内部に保存されたデータに基づいて物品９に応じた搬送経路と搬送速度を選択し、あるいは被搬送物関連データとしての検査データに基づいて搬送方向と搬送速度を決定して振動切替手段３２に出力する。当該振動切替手段３２においては、その搬送方向と搬送速度に対応して各方向の振動形態の切替の要否を判断するとともに、切替が必要な場合には各方向の周期的加振力の振幅と位相を調整するため各振幅調整回路３１ａおよび位相調整回路３１ｂに具体的な制御値を命令する。
【０１０５】
そして、こうした搬送経路変更の判断を随時行い、振動切替手段３２によって振幅、位相を調整していくと、図１３（ｂ）に示すようにＸＹ方向に自在な軌跡を描かせつつ物品９を移動させることが可能となる。搬送経路変更の判断は、あらかじめ設定したタイミングによるものであっても、外部からの信号に応じて行うものであっても良い。
【０１０６】
また、図１３（ｃ）に示したように、物品９ａ、９ｂが摩擦係数の異なる二種のものである場合には初期段階（Ｔ０）は一方向に同速度で搬送しておき、ある時点（Ｔ１）より異なる方向に分岐させて移動させることも可能である。この場合には初期段階（Ｔ０）では、Ｘ方向には図１１における位相差φ１３で振動させ、Ｙ方向には振動を生じさせずにおき、Ｔ１の時点からＹ方向にも振動を生じさせＺ方向との振動位相差をφ１１とφ１２の間またはφ１４とφ１５の間に切り替えたものである。同時にＸ方向の速度においてもＺ方向に対する振動の位相差をφ１３よりずらすことで、物品９ａ、９ｂの間にＸ方向の速度差を持たせるように切り替えている。この振動の切り替えにあたっても、図１における搬送経路決定手段３３が、設定されたタイミングに応じて、または外部から入力された被搬送物関連データに基づいて適切な搬送経路と搬送速度を決定し、それに基づいて振動切替手段３２に搬送方向および搬送速度の変更命令を出す。そして、当該振動切替手段３２においては、命令された搬送方向および搬送速度に対応した各方向の振幅、位相の具体的制御値を決定し、各振幅調整回路３１ａ、位相調整回路３１ｂに当該制御値に変更するように命令を出す。
【０１０７】
また、同様の制御を行うことによって、図１３（ｄ）のように物品９ａ、９ｂのうち、片方のみを動かすことや、両者に速度差を設けることも可能である。さらに、図１３（ｅ）のように、任意の方向を選択した上で、その方向に沿って互いに逆向きに移動させることも可能である。
【０１０８】
さらに、このような搬送経路および速度の変更を連続して行うことで、図１３（ｆ）のように物品９ａ、９ｂの搬送経路と搬送速度をＸＹ平面内で、それぞれ独立させて同時に制御することが可能となる。
【０１０９】
また、上記のように摩擦係数の異なる物品９を異なる搬送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、同一部材の表面と裏面であっても、面の凹凸が異なり可動台６との接触面積が大きく異なるような場合が該当する。
【０１１０】
上記のように本実施形態における振動装置２を用いて、物品移動装置としての物品搬送装置１を構成することで、物品９を任意方向に搬送させることが可能となる。さらに、本実施形態における振動装置２は、上述したように第１〜第３質量体の重心位置関係が構成されているために、第１の板状バネ部材７１〜７１を介してＸ方向に弾性的に接続される部分の重心位置が水平方向および垂直方向に略同一に構成され、かつ、第２の板状バネ部材７２〜７２を介してＹ方向に弾性的に接続される部分の重心位置が水平方向および垂直方向に略同一に構成されることとなり、Ｘ方向およびＹ方向への振動に際してベース４側と、可動台６側との間での回転モーメントの発生を抑制することが可能となる。こうすることで、ベース４は防振バネ２２〜２２によって固定台２１上で弾性的に支持されているものの、傾きを生じることなく姿勢を安定に保つことが可能となる。そのため、ベース４に支持される可動台６側に安定して振動を生じさせることが可能となり、より精度の高い物品９の搬送を行わせることが可能となる。また、ベース４の姿勢が安定することによって、不要な振動が固定台２１および設置面に対して伝達することがなくなり、振動の伝達および騒音の発生を抑制して作業環境の向上に寄与させることができる。
【０１１１】
さらに、第１の板状バネ部材７１〜７１および第２の板状バネ部材７２〜７２が第１〜第３質量体の重心位置に対して、垂直方向に略同一となるように設けられていることから、第１圧電素子８１〜８１および第２圧電素子８２〜８２によるＸ方向およびＹ方向への加振力が重心方向に作用するようになっている。そのため、上記第１〜第３質量体の姿勢を安定させて、可動台６の動作をより安定化させることが可能となっている。
【０１１２】
また、本実施形態における振動装置２においては、上述した第３質量体の一部を構成する可動台６にカウンタウエイト７３ｆ、７３ｆを設けて可動台６の重心位置を、第３の板状バネ部材７３〜７３間の中心と略同一にするように構成している。そのため、Ｘ、Ｙ方向に振動を生じさせた際に、慣性力の作用から可動台６に傾きが生じ、いわゆる首振りが生じることがなく、可動台６をより安定して振動させることが可能となり、一層精度の高い動作を行わせることが可能となる。
【０１１３】
さらには、ベース４は周壁部４２が設けられていることによって、駆動部２５の保護が図れるとともに、ベース４側の質量が増加することで加振力の反力によるベース４の変位を小さくすることができるため、より可動台６の動作安定性を向上させることが可能となっている。
【０１１４】
以上のように、本実施形態に係る振動装置２は、防振バネ２２〜２２を介して接地面上に支持されたベース４と、当該ベース４に対して弾性的に支持された可動台６と、当該可動台６をＸ方向に振動させる第１圧電素子８１〜８１と、前記可動台６をＹ方向に振動させる第２圧電素子８２〜８２と、前記可動台６をＺ方向に振動させる第３圧電素子８３〜８３とを備えた振動装置２であって、前記ベース４と前記可動台６との間に第１中間台５１、５１と第２中間台５２とを備えるとともに、前記ベース４、前記第１中間台５１、５１、前記第２中間台５２および前記可動台６を順次Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向に弾性的に接続する複数の第１の板状バネ部材７１〜７１と、複数の第２の板状バネ部材７２〜７２と、複数の第３の板状バネ部材７３〜７３とを具備しており、装置全体を前記第１の板状バネ部材７１〜７１と第２の板状バネ部材７２〜７２とを境界とする第１質量体、第２質量体および第３質量体と想定したとき、これらの質量体の各重心位置が垂直方向および水平方向に略同一となるように構成したものである。
【０１１５】
このように構成しているため、ＸＹの水平２方向と垂直方向（Ｚ方向）の３方向に加振して可動台６に三次元的な振動を生じさせることができるとともに、ベース４の下に防振バネ２２〜２２を設ける構成としても、水平方向に加振力を生じさせた際に回転モーメントの発生を抑制してベース４の姿勢を安定させ、可動台６に正確に振動を生じさせることができるようになる。また、設置面に対して振動の伝播を行わせることがなく、周辺に対する振動の伝達や騒音の発生を抑制して作業環境の改善も図ることが可能となる。
【０１１６】
さらに、前記各質量体の重心位置と各板状バネ部材７１〜７３の取付位置とが垂直方向に略同一となるように構成しているため、水平２方向に対して可動台６の姿勢をより安定させつつ振動を生じさせることができるようになる。
【０１１７】
また、前記複数の第３の板状バネ部材７３〜７３が前記各質量体の重心位置を中心として各加振方向に対して対称となるように設けられているとともに、これらの第３の板状バネ部材７３〜７３を挟んで対称となる位置に前記可動台６に対するカウンタウエイト７３ｆ、７３ｆが設けられているように構成しているため、動作時の可動台６の首振りなど予期せぬ振動を抑制することも可能となる。
【０１１８】
さらに、前記ベース４の外周縁近傍より立ち上げた周壁部４２を設けており、前記周壁部４２が板状バネ部材７１〜７３および圧電素子８１〜８３を囲むように構成するとともに、ベース４の重心位置を調整する重心調整部材とするように構成しているため、ベース４の重心位置を高くして、上記の質量体ごとの重心位置を合わせやすくするとともに、駆動部２５を保護するためのカバーとして機能させることが可能となる。
【０１１９】
さらに、本実施形態に係る物品移動装置１は、上記のように構成した振動装置２と、当該振動装置２が有する複数の圧電素子８１〜８３による周期的加振力を、位相差を有しつつ同一の周波数で同時に発生させて前記可動台６に楕円振動を生じさせるように前記各圧電素子８１〜８３を制御する振動制御手段３１を備え、振動制御手段３１により生じる楕円振動を用いて可動台６上に載せた物品９の搬送または分別の少なくとも何れか一方を行うように構成したものである。このようにしているため、物品９の搬送機能を有する制御性に優れた物品搬送装置１として有効に構成することができる。
＜第２実施形態＞
【０１２０】
図１４は、第１実施形態におけるものと同一の振動装置２を用いて、物品移動装置としての物品分別装置１０１を構成した第２実施形態を示すものである。第１実施形態の場合と同じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１２１】
この実施形態においては、振動装置２としての構成は第１実施形態の場合と同様であり、これを制御するための制御システム部１０３が異なるにとどまる。具体的には、図１に示したように第１実施形態における制御システム部３が有する振動切替手段３２、搬送経路決定手段３３がなく、これらに代わるものとして図１４のように位相差入力部１３２を有している。位相差入力部１３２ではＺ方向の制御電圧の位相を基準とした、Ｘ方向、Ｙ方向のそれぞれの位相差を入力されることで、当該位相差に設定するようにＸ、Ｙ方向に対応する各位相調整回路３１ｂに命令を出すようになっている。
【０１２２】
ここで、本実施形態における物品分別装置１０１の動作原理も、上述の第１実施形態において図９〜１２を用いて説明したものと同様であり、可動台６と物品９との摩擦係数と各方向の振動の位相差および振幅によって、物品９の移動速度と移動方向を変更するものである。
【０１２３】
具体的には次のようにして、物品９の分別を行う。
【０１２４】
発明者らの知見によれば、図９を参照しつつ図１５を用いて説明すると、位相差φｘ（φｙ）によって物品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、物品９と可動台６との間の摩擦係数によっても変化する。すなわち、３種類の物品Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ２３と可動台６との間の摩擦係数をそれぞれμ２１、μ２２、μ２３としてμ２１＜μ２２＜μ２３の関係があるとき、Ｗ２２の時の移動速度のグラフは、Ｗ２１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り、Ｗ２３の時の移動速度のグラフはそれをさらに位相差が正となる方向にずらした形状になる。そのため、楕円振動を行う可動台６の上に同時に摩擦係数の異なる物品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。
【０１２５】
具体的には、図１５に示す位相差φ２１に設定しているときには、Ｗ２１は正の方向に進み、Ｗ２２とＷ２３とは同じ負の方向に進むがＷ２３のほうがＷ２２よりも移動速度が大きくなる。さらに位相差φ２２に設定すると、Ｗ２１は正方向に、Ｗ２２はＷ２１よりも小さな速度で正方向に進み、Ｗ２３は負の方向に進む。位相差をφ２３に設定すると、Ｗ２１は負の方向に進み、Ｗ２２は正方向に、Ｗ２３はＷ２２よりも大きな速度で正方向に進む。位相差をφ２４に設定すると、Ｗ２１は負の方向に、Ｗ２２はＷ２１よりも小さな速度で負の方向に進み、Ｗ２３は正の方向に進む。このようなφ２１〜φ２４以外にも位相は任意に設定可能であり、Ｗ２１からＷ２３を全て正方向または逆方向に移動させることや、移動速度の大きさの順番を変更することも可能である。
【０１２６】
また、図１２を用いて上述したように、位相差φｘ（φｙ）と物品９の移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）との関係は、振幅Ｘ０（Ｙ０）を変えることによっても変化する。すなわち、位相差φｘ（φｙ）に対する物品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Ｘ０（Ｙ０）に比例して変化する。このことから、物品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。
【０１２７】
このような一方向に対する振動制御を、直交するＸ、Ｙ方向に同時に対して行うことによって、複数の種類の物品９を可動台６上で分別し異なる方向に移動することができる。
【０１２８】
以下、図１６に示すように、可動台６上にＷ２１、Ｗ２２、Ｗ２３の三種の物品が載っていることを想定して説明を行う。なお、それぞれの摩擦係数はμ２１、μ２２、μ２３としこれらの間にμ２１＜μ２２＜μ２３の関係があるものとする。
【０１２９】
このような物品を可動台６上で移動させる速度は、Ｘ方向移動速度成分Ｖｘ、Ｙ方向移動速度成分Ｖｘに分解して考えることができ、上述したようにＶｘ、ＶｙはそれぞれＸＺ平面内の楕円軌道、ＹＺ平面内の楕円軌道によって制御でき、それぞれＺ方向の振動成分に対する位相差との関係で、上述の図１５の関係を有する。
【０１３０】
ここで、摩擦係数の異なる物品Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ２３を移動する方向として、図１６のように上下左右で領域を分け、それぞれＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ領域とする。Ｘ、Ｙの振動成分のＺ方向振動成分に対する位相差φｘ、φｙを変化させることで、移動方向をこれらの領域のいずれかに設定することが可能となる。
【０１３１】
例えば、φｘ、φｙをそれぞれ、図１５に示すφ２１、φ２２に設定したとき、図１７（ａ）の表に示したように、Ｗ２１、Ｗ２２、Ｗ２３のＸ方向移動速度成分Ｖｘは、それぞれ正（＋）、負（−）、負（−）の値となり、Ｙ方向移動速度成分Ｖｙは、それぞれ正（＋）、正（＋）、負（−）の値となる。すなわち、図１６に示す領域においては、Ｗ２１はＤ領域に、Ｗ２２はＣ領域に、Ｗ２３はＡ領域に移動しようとすることになり、その結果、図１９（ａ）に示すようにＷ２１〜Ｗ２３はそれぞれの領域に分別されつつ移動する。
【０１３２】
これと同様に図１７（ｂ）の表に示すように、φｘ＝φ２１、φｙ＝φ２４のときはＷ２１、Ｗ２２、Ｗ２３はそれぞれＢ、Ａ、Ｃ領域に向かい、その結果、図１９（ｂ）に示すようにＷ２１〜Ｗ２３はそれぞれの領域に分別されつつ移動する。
【０１３３】
さらに、図１７（ｃ）、（ｄ）および図１８（ｅ）〜（ｈ）に示すように、φｘ＝φ２２、φｙ＝φ２１のときはＷ２１、Ｗ２２、Ｗ２３はそれぞれＤ、Ｂ、Ａ領域に、φｘ＝φ２２、φｙ＝φ２３のときはＷ２１、Ｗ２２、Ｗ２３はそれぞれＢ、Ｄ、Ｃ領域に、φｘ＝φ２３、φｙ＝φ２２のときはＷ２１、Ｗ２２、Ｗ２３はそれぞれＣ、Ｄ、Ｂ領域に、φｘ＝φ２３、φｙ＝φ２４のときはＷ２１、Ｗ２２、Ｗ２３はそれぞれＡ、Ｂ、Ｄ領域に、φｘ＝φ２４、φｙ＝φ２１のときはＷ２１、Ｗ２２、Ｗ２３はそれぞれＣ、Ａ、Ｂ領域に、φｘ＝φ２４、φｙ＝φ２３のときはＷ２１、Ｗ２２、Ｗ２３はそれぞれＡ、Ｃ、Ｄ領域に分別されつつ移動することになる。
【０１３４】
このように摩擦係数の異なる物品９であればそれぞれ別の方向に移動することができるとともに、それぞれを任意の移動方向に変更することも可能である。
【０１３５】
上記のような原理を用いて、具体的には、次のように本物品分別装置１０１を用いて物品９の分別を行う。以下、図１４および図１５を用いて説明を行う。
【０１３６】
まず、位相差入力部１３２よりＺ方向の振動成分に対するＸ方向、Ｙ方向の振動成分のそれぞれの位相差φｘ、φｙを入力する。この入力値に従って位相差入力部１３２は、Ｘ、Ｙ方向の振動の位相をφｘまたはφｙずらすように、それぞれに対応する位相調整回路３１ｂ、３１ｂに命令する。そして、位相調整回路３１ｂは、もともとの発振機３４の信号より位相をφｘまたはφｙずらして制御電圧として第１圧電素子８１、第２圧電素子８２に加えることでＺ方向の振動成分との位相差を与える。このようにして、例えば位相差入力部１３２よりφｘ＝φ２３、φｘ＝φ２２と設定するものとして入力すると、上記のＷ２１、Ｗ２２、Ｗ２３の性質を有する物品９は、それぞれ図１８（ｅ）のケースと同様にして、図１６のＣ、Ｄ、Ｂ領域に分別することができる。
【０１３７】
また、位相差入力部１３２より図１７、図１８に示すような位相差を設定すれば、それぞれの表中に記載の通り物品９を分別することができる。
【０１３８】
ここで、本発明においては、上記分別を行うための位相差に設定したときに、移動速度が０になる摩擦係数を基準摩擦係数として定義する。すなわち、図１５における位相差φ２１、φ２３に対応する基準摩擦係数はμａであり、φ２２、φ２４に対応する基準摩擦係数はμｂである。すなわち、位相差をφ２３に設定することは、分別を行う境界として基準摩擦係数をμａに設定しつつ、これより摩擦係数が大きな物品９は正の方向に、摩擦係数が小さな物品９は負の方向に進ませるように設定することと同義である。同様に、位相差をφ２２に設定することは、分別を行う境界として基準摩擦係数をμｂに設定しつつ、これより摩擦係数が大きな物品９は負の方向に、摩擦係数が小さな物品９は正の方向に進ませるように設定することと同義である。
【０１３９】
よって、上記の位相差入力部１３２を、Ｘ、Ｙの各方向に分別する基準として位相差そのものを入力するものではなく、Ｘ、Ｙの各方向に対する基準摩擦係数と、当該基準摩擦係数に対する摩擦係数の大小に応じて物品が進行する正負のいずれかの方向とを入力するものとして、これらの情報から内部に保存しておいた図１５のグラフを基にして自動的に位相差を設定して出力するように構成することも可能である。
【０１４０】
さらに、図１５から分かるように、Ｚ方向の振動に対して振動の位相差を変えることで、摩擦係数の異なる物品９の移動方向を変更できると同時に、速度差を設けることも可能である。そのため、本物品分別装置１０１は可動台上６の四隅に対応する領域に分別していくだけでなく、それらの領域の中間などのさらに細かな領域設定を行った上で、４種類以上に分別させることも可能である。
【０１４１】
また、上記のように摩擦係数の異なる物品９を分別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分別することができる。例えば、同一部材の表面と裏面であっても、面の凹凸が異なり可動台６との接触面積が大きく異なるような場合が該当する。
【０１４２】
以上のように、本実施形態の物品移動装置１０１は、第１実施形態において上述した振動装置２と、当該振動装置２が有する圧電素子８１〜８３による周期的加振力を、位相差を有しつつ同一の周波数で同時に発生させて前記可動台６に楕円振動を生じさせるように前記各圧電素子８１〜８３を制御する振動制御手段３１とを備え、前記振動制御手段３１により生じる楕円振動を用いて可動台６上に載せた物品の分別を行うように構成したものである。このようにしているため、複数の物品９の分別機能を有する制御性に優れた物品分別装置１０１として有効に構成することができる。
＜第３実施形態＞
【０１４３】
図２０は、第１実施形態および第２実施形態におけるものとは別の振動装置２０２として構成した第３実施形態を示すものである。第１実施形態および第２実施形態の場合と同じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１４４】
この振動装置２０２は後述するように、可動台２０６に対してＸ方向およびＺ方向の加振力を与えることで、ＸＺ平面内で任意の楕円振動軌跡を生じさせることが可能であり、制御システム部３（図１参照）を加えることで、Ｘの正逆方向に対して物品の搬送または分別を行う物品移動装置２０１として構成できる。
【０１４５】
本実施形態３で用いる制御システム部に関する詳細な構成説明は割愛するが、図１における制御システム部３、および図１４における制御システム部１０３より、Ｙ方向の加振力を制御するための位相調整回路３１ｂ、振幅調整回路３１ａおよびアンプ３５を省略した構成とするだけで足りる。
【０１４６】
本実施形態における振動装置２０２は、図２０および図２２に示すように、矩形プレート状に形成された固定台２２１の上部に、防振バネ２２〜２２を介してベース２０４が弾性的に支持されている。ベース２０４に対しては、後述するように可動台２０６がＸ方向およびＺ方向に対して弾性支持されているとともに、これらの支持部を覆うようにベース２０４の外周縁に沿って周壁部２４２が設けられている。周壁部２４２は、４つのブロックからなる下部錘２４２ａ〜２４２ｂを矩形状の枠体として構成し、その上部に２つのブロックからなる上部錘２４２ｃ、２４２ｃを設けることによって構成している。
【０１４７】
可動台２０６の上部には、Ｘ方向に延在する載置台２６３が設けられており、この載置台２６３の上面は載置面２６３ａとして物品９を載せることが可能に構成されている。そして、載置面２６３ａを幅方向に挟むようにしてＹの正逆方向それぞれに段差部２６３ｂ、２６３ｂが設けられており、載置面２６３ａに載せた物品９のＹ方向への移動を規制するようにしている。
【０１４８】
図２０の状態より載置台２６３および周壁部２４２の一部を取り外した状態を図２１に示す。
【０１４９】
可動台２０６を中心とする弾性支持手段および加振手段の基本的な構成は、図５に示した第１実施形態における振動装置２とほぼ同様であり、これよりＹ方向に関する第２の板状バネ部材７２、７２および第２圧電素子８２〜８２を取り去り、第１中間台５１、５１に対して直接的に第３の板状バネ部材７３、７３を支持させた構成といえる。
【０１５０】
図２１を用いて簡単に説明すると、まず、ベース２０４に対して、水平方向であるＸ方向に弾性変位可能に構成された２個の第１の板状バネ部材２７１、２７１を介して２つの中間台２５１が弾性支持されている。さらに、中間台２５１に対して、垂直方向であるＺ方向に弾性変位可能に構成された４個の第３の板状バネ部材２７３〜２７３を介して可動台座２６１が弾性支持されている。
【０１５１】
ここで、図２２におけるＡ−Ａ断面矢視図を図２３に示す。この図から分かるように、第３の板状バネ部材２７３〜２７３はバネ間ブロック２７３ｄを挟んで上下に平行に配置されており、さらにその上部には第３の板状バネ部材２７３を挟んで可動台座２６１が、下部には第３の板状バネ部材２７３を挟んでバネ座２７３ｅが設けられている。
【０１５２】
可動台座２６１は、その上部に載置台２６３が設けられることで、これと一体化して可動台２０６を構成する。
【０１５３】
また、バネ座２７３ｅには、カウンタウエイト２７３ｆ、２７３ｆが設けられており、可動台２０６とのバランスを取り、第３の板状バネ部材２７３〜２７３を介して弾性接続されている可動台２０６側全体の重心位置が第３の板状バネ部材２７３〜２７３間の中心位置に対して水平方向および垂直方向に略同一の関係となるように構成している。
【０１５４】
また、この重心位置に対して、第３の板状バネ部材２７３〜２７３の中心位置も垂直方向に同一となるようにしている。さらに、中間台２５１、２５１、第１の板状バネ部材２７１、２７１および第３の板状バネ部材２７３〜２７３は全て、上記重心位置を中心にＸ、Ｙ、Ｚの各方向に対して対称になるように設けている。そのため、第１の板状バネ部材２７１、２７１によって支持される中間台２５１、２５１側の質量全体の重心位置は、第３の板状バネ部材２７３〜２７３間の中心と水平方向および垂直方向に略同一の位置となる。
【０１５５】
さらに、ベース２０４に対して周壁部２４２を設けることによって、ベース２０４側の重心位置を調整可能に構成している。こうすることで、ベース２０４側の重心位置も前記第３の板状バネ部材２７３〜２７３間の中心と水平方向および垂直方向に略同一の位置となっている。
【０１５６】
上記の点を換言すると、装置全体を第１の板状バネ部材２７１、２７１を境界とするベース２０４側の質量体と、中間台２５１側の質量体からなる２個の質量体に置き換えて考えた場合、これらの質量体の重心位置が水平方向および垂直方向に対して略同一の位置になる関係となっているものといえる。
【０１５７】
また、この振動装置２０２においては、第１の板状バネ部材２７１、２７１および第３の板状バネ部材２７３〜２７３のうち上方に位置するものに対して、それぞれ圧電素子２８１、２８１、２８３、２８３が設けられており、これを電圧により制御することで各方向への加振を行うことができるようになっている。
【０１５８】
この振動装置２０２を用いて物品移動装置２０１として構成した場合には、図２２に示すように載置面２６３ａ上に置かれた物品９をＸの正方向または逆方向の任意の方向に、さらには速度を変更しつつ搬送を行わせることが可能となる。また、物品９が、摩擦係数が異なる物品９ａ、９ｂである場合には、一方をＸの正方向に移動させつつ他方を逆方向に移動させることによって両者を分別させることも可能となる。
【０１５９】
このような動作を行わせる場合において、上述したような重心位置の関係となっているためにベース２０４の姿勢を安定化させて、可動台２０６の振動を精度良く生じさせることが可能となる。また、可動台２０６に対してカウンタウエイトが２７３ｆ、２７３ｆが取り付けられて重心位置が適正化されていることによって、可動台２０６の首振り現象も抑えられてより精度が向上する。さらに、ベース２０４に対して周壁部２４２が設けられていることで駆動部２２５の保護を図ることができるとともに、ベース２０４の重量を増大させて、加振力に対する反力によるベース２０４の動作を小さくして、より上記の効果を高めることが可能となる。
【０１６０】
以上のように、本実施形態における振動装置２０２は、防振バネ２２〜２２を介して接地面上に支持されたベース２２１と、当該ベース２２１に対して弾性的に支持された可動台２０６と、当該可動台２０６を水平方向に振動させる第１圧電素子２８１〜２８１と、前記可動台２０６を垂直方向に振動させる第３圧電素子２８３〜２８３とを備えた振動装置であって、前記ベース２２１と前記可動台２０６の間に中間台２５１、２５１を備えるとともに、前記ベース２２１、中間台２５１および前記可動台２０６を順次水平方向および垂直方向に弾性的に接続する複数の第１の板状バネ部材２７１、２７１と複数の第３の板状バネ部材２７３〜２７３とを具備しており、装置全体を第１の板状バネ部材２７１、２７１を境界とする２個の質量体と想定したとき、これらの質量体の各重心位置が垂直方向および水平方向に略同一となるように構成したものである。
【０１６１】
このように構成しているため、水平方向と垂直方向に加振して可動台２０６に楕円振動軌跡を生じさせることができるとともに、ベース２０４の下に防振バネ２２〜２２を設ける構成としても、水平方向に加振力を生じさせた際に回転モーメントの発生を抑制してベース２０４の姿勢を安定させ、可動台２０６に正確に振動を生じさせることができるようになる。また、設置面に対して振動の伝播を行わせることがなく、周辺に対する振動の伝達や騒音の発生を抑制して作業環境の改善も図ることが可能となる。
＜第４実施形態＞
【０１６２】
図２４は、第１〜第３実施形態におけるものとは別の振動装置３０２として構成した第４実施形態を示すものである。第１〜第３実施形態の場合と同じ部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１６３】
この振動装置３０２は、第３実施形態の場合と同様、可動台３０６に対してＸ方向およびＺ方向の加振力を与えることで、ＸＺ平面内で任意の楕円振動軌跡を生じさせることが可能なものであり、第３実施形態の振動装置２０２（図２０参照）の場合と比較して、高さ方向（Ｚ方向）に大きく、機幅方向（Ｙ方向）に小さくなるように構成したものである。この振動装置３０２においても、実施形態３の場合と同様、制御システム部３（図１参照）を加えることで、Ｘの正逆方向に対して物品の搬送または分別を行う物品移動装置３０１として構成可能である。
【０１６４】
本実施形態における振動装置３０２は、図２４および図２６に示すようにＸ方向に延在する矩形プレート状に形成された固定台３２１の上部に、防振バネ２２〜２２を介してベース３０４が弾性的に支持されている。ベース３０４に対しては、後述するように可動台３０６がＸ方向およびＺ方向に対して弾性支持されているとともに、これらの支持部を覆うようにベース３０４の外周縁に沿って周壁部３４２が設けられている。周壁部３４２は、４つのブロックからなる錘部材３４２ａ〜３４２ｂより矩形状の枠体として構成している。
【０１６５】
可動台３０６の上部には、Ｘ方向に延在する載置台３６３が設けられており、載置台３６３の上面は載置面３６３ａとして物品９を載せることが可能に構成されている。そして、載置面３６３ａを挟むようにしてＹの正逆方向それぞれに段差部３６３ｂ、３６３ｂが設けられており、載置面３６３ａに載せた物品９のＹ方向への移動を規制するようにしている。
【０１６６】
図２４の状態より載置台３６３および周壁部３４２の一部を取り外した状態を図２５に示す。
【０１６７】
可動台３０６を中心とする弾性支持手段および加振手段の基本的な構成は、図２１に示した第３実施形態における振動装置２０２とほぼ同様であり、ベース２０４に対して可動台２０６側をＸ方向に弾性支持するための第１の板状バネ部材２７１、２７１の取付方向および中間台２５１、２５１の構成が異なるものである。
【０１６８】
図２５を用いて簡単に説明すると、まず、ベース３０４に対して、一対の第１の板状バネ部材３７１、３７１をＸ方向に離間させつつ平行に配置して、Ｚ方向に立ち上げるように取付けている。そして、それらの上部に中間台の一部を構成する２つのブロック３５１ａ、３５１ａを接続している。こうすることで、これらのブロック３５１ａ、３５１ａがベース３０４に対してＸ方向に弾性支持される。
【０１６９】
さらに、これらのブロック３５１ａ、３５１ａ間に渡って、法線方向をＺ方向に向けつつ上下に対向して配置した一対の第３の板状バネ部材３７１、３７１を設け、これらに支持させることによって、可動台座３６１をＺ方向に弾性支持するようにしている。一対の第３の板状バネ部材３７１、３７１の各端部の間にはブロック３５１ｂ、３５１ｂが設けられており、第３の板状バネ部材３７１、３７１間の平行を保つことができるようにしている。また、これらの位置関係を保持可能にするために、一対のプレート３５１ｃ、３５１ｃを補強部材として設けており、これらによって挟み込むような構成としている。上記のブロック３５１ａ、３５１ａ、ブロック３５１ｂ、３５１ｂおよびプレート３５１ｃ、３５１ｃは剛体としての一個の中間台３５１を構成して、ほぼ一定の形状を保つようにされている。
【０１７０】
ここで、図２６におけるＡ−Ａ断面矢視図を図２７に示す。この図から分かるように、第３の板状バネ部材３７３、３７３はバネ間ブロック３７３ｄを挟んで上下に平行に配置されており、さらにその上部には第３の板状バネ部材３７３を挟んで可動台座３６１が、下部には第３の板状バネ部材３７３を挟んでバネ座３７３ｅが設けられている。
【０１７１】
可動台座３６１は、その上部に載置台３６３が設けられることで、これと一体化して可動台３０６を構成する。
【０１７２】
また、バネ座３７３ｅには、カウンタウエイト３７３ｆが設けられており、可動台３０６とのバランスを取り、第３の板状バネ部材３７３、３７３を介して弾性接続されている可動台３０６側全体の重心位置が、第３の板状バネ部材３７３、３７３間の中心位置に対して水平方向および垂直方向に略同一の関係となるように構成している。
【０１７３】
さらに、第１の板状バネ部材３７１、３７１を境界とする質量間の重心位置の関係および第３の板状バネ部材を境界とする質量間の重心位置の関係についても、第３の実施形態と同様に構成している。第３の実施形態と異なる点は、第３の板状バネ部材３７３、３７３間の中心と第１の板状バネ部材３７１、３７１間の中心とがＺ方向に僅かにずらして構成されている点のみといえる。
【０１７４】
上記のように構成した場合であっても、第３実施形態の場合と同様、可動台３０６に対してＸ、Ｚ方向に振動を生じさせることが可能となり、制御システム部を加えて物品移動装置３０１として構成することで物品の搬送および分別が可能となる。
【０１７５】
この実施形態における振動装置３０２は、第３実施形態の場合と同様の重心位置関係となっていることで、動作中のベース３０４の姿勢を安定化させて、可動台３０６の振動を精度良く生じさせることが可能となる。また、可動台３０６に対してカウンタウエイト３７３ｆが取り付けられて重心位置が適正化されていることによって首振り現象も抑えられ、より動作精度が向上する。さらに、ベース３０４に対して周壁部３４２が設けられていることで駆動部３２５の保護を図ることができるとともに、ベース３０４の重量を増大させて、加振力に対する反力によるベース３０４の動作を小さくして、より上記の効果を高めることが可能となっている。
【０１７６】
なお、各部の具体的な構成は、上述した第１〜第４実施形態のみに限定されるものではない。
【０１７７】
例えば、上述の実施形態においては、各方向への加振力をＸ、Ｙ、Ｚの互いに直交する方向に与えるように構成していたが、可動台６（２０６、３０６）に楕円の振動軌跡を生成・変更できるかぎり必ずしも直交させることは必要でなく、単にそれぞれの方向を交差させるだけでよい。また、各加振手段は厳密に垂直、水平方向に設定することも必要ではないし、ベース４（２０４、３０４）を傾けることや、垂直に設置する等の種々の利用の態様も可能である。より具体的には、加振手段を傾けて設けた場合には一個の加振手段によって水平と垂直方向の複数の方向の成分を含む加振力を生じさせることも可能である。
【０１７８】
また、上述の実施形態においては、板状バネ部材７１〜７３（２７１〜２７３、３７１〜３７３）に貼りつける圧電素子８１〜８３（２８１〜２８３、３８１〜３８３）を両面に貼りつけたバイモルフ型としていたが、それぞれを裏表の両面に１個ずつ貼り付けたユニモルフ型としてより簡単に構成することも可能である。
【０１７９】
また、上述の実施形態においては、図５、図２１および図２５に記載するように、各圧電素子８１〜８３（２８１〜２８３、３８１〜３８３）は板状バネ部材７１〜７３（２７１〜２７３、３７１〜３７３）のそれぞれ外側半分もしくは下側半分に貼りつけてあるが、これを逆にして内側半分もしくは上側半分に貼りつける構成とすることも可能であるし、外側半分と内側半分のそれぞれ、もしくは、下側半分と上側半分のそれぞれに設けるように構成することも可能である。
【０１８０】
さらに、上述の実施形態では各板状バネ部材７１〜７３（２７１〜２７３、３７１〜３７３）をそれぞれ端部で支持しつつ、中央で別の部材を支持する構成としていたが、中央付近で分割して各々２個の板状バネ部材として構成することも可能である。
【０１８１】
また、上述の実施形態では、弾性支持を行うための板状バネ部材７１〜７３（２７１〜２７３、３７１〜３７３）と、各方向への加振を行う加振手段としての圧電素子（２８１〜２８３、３８１〜３８３）を一体化して構成していたが、加振手段として電磁石を用いて、板状バネ部材７１〜７３（２７１〜２７３、３７１〜３７３）とは独立させて構成することも可能である
【０１８２】
また、上述の実施形態では、Ｚ方向の周期的加振力の位相を基準として、他の方向の周期的加振力の位相を調整するような制御回路としていたが、各方向の周期的加振力の間の位相差を所定の値とすることができる限り、いずれの方向の周期的加振力の位相を基準として構成しても良い。
【０１８３】
また、防振バネ２２としては、板状バネ部材７１〜７３（２７１〜２７３、３７１〜３７３）に対して十分低いバネ定数を有するものである限り、金属バネ構成のものであっても、ゴム等の弾性体による構成のものであっても差し支えなく好適に使用可能である。
【０１８４】
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。
【符号の説明】
【０１８５】
１…物品移動装置（物品搬送装置）
２…振動装置
３…制御システム部
４…ベース
６…可動台
９…物品
２１…固定台（設置面）
２２…防振バネ
３１…振動制御手段
４２…周壁部
５１…第１中間台
５２…第２中間台
６１…可動台座
６２…可動板
６３…載置台
７１…第１の板状バネ部材（第１の水平弾性支持手段）
７２…第２の板状バネ部材（第２の水平弾性支持手段）
７３…第３の板状バネ部材（垂直弾性支持手段）
８１…第１圧電素子（第１の水平加振手段）
８２…第２圧電素子（第２の水平加振手段）
８３…第３圧電素子（垂直加振手段）
１０１…物品移動装置（物品分別装置）
２０１…物品移動装置
２０４…ベース
２０６…可動台
２５１…中間台
２７１…第１の板状バネ部材（水平弾性支持手段）
２７３…第３の板状バネ部材（垂直弾性支持手段）
２８１…第１圧電素子（水平加振手段）
２８３…第３圧電素子（垂直加振手段）
【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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