JP2013066845A - ワーク分別搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】角状ワークと球状ワークとを分別搬送可能な小型のワーク分別搬送装置を提供する。
【解決手段】基体４１上に弾性支持手段５を介して設けられた可動台６を具備し、可動台が振動することで可動台６上の搬送面６１に載せられた角状ワークと球状ワークとを分別しつつ搬送するワーク分別搬送装置１であって、互いに交差する搬送方向成分、鉛直方向成分および可動台の幅方向成分の周期的加振力が合成された加振力を与える加振手段７１〜７２と、加振手段により可動台に楕円の振動軌跡を生じさせるよう加振手段を制御する振動制御手段とを備え、搬送面が、幅方向の一方が低くなるように傾斜しており、振動制御手段により、ワークに対して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推力を発生させるように可動台の振動軌跡を生じさせることで、搬送面上で角状ワークと球状ワークとを分別しつつ少なくともいずれか一方のワークを搬送する装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動により複数のワークを搬送しつつ分別することが可能なワーク分別搬送装置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搬送装置が開示されている。

このものは、傾斜設置した搬送面を有する搬送プレート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。そのために搬送面に振動を生じさせて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、以下においては分別を行う対象となる球状物体を「球状ワーク」と称し、角状物体を「角状ワーク」と称す。また、球状ワークおよび角状ワークの双方を含む場合には、単に「ワーク」と称す。

特開２００５−２２４７６２号公報

上述の先行技術に係るワーク分別搬送装置では、角状ワークと球状ワークとの分別を容易にするために、まずワーク全てを搬送面上に分散させて球状ワークと角状ワークが独立し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て球状ワークとは反対方向に移動するようにしている。

しかしながら、この場合にはワークを分散させるために搬送面を広く形成することが必要となり、装置の小型化や軽量化を行うことが困難になる。

また、上記のワーク分別搬送装置では角状ワークと球状ワークとを分離するために変更可能な制御条件は、基本的には搬送面の振動により与えられる推力のみでしかない。すなわち、球状ワークと分別するために角状ワークに対して与える最適な推力を設定しようとするときには、搬送速度を変更することができなくなる。そのため、大きさや重量、摩擦係数等の特性が異なるワークを扱う場合には、適切に分別搬送を行うことができなくなる可能性がある。

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、具体的には様々な特性を有する球状ワークと角状ワークであっても効率よく分別しつつ搬送することができるとともに、小型化・軽量化を行うことが可能なワーク分別搬送装置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搬送装置は、基体上に弾性支持手段を介して設けられた可動台を具備し、当該可動台が振動することで可動台上の搬送面に載せられた角状ワークと球状ワークとを分別しつつ搬送するワーク分別搬送装置であって、前記可動台に対して、互いに交差する搬送方向成分、鉛直方向成分および可動台の幅方向成分の周期的加振力が合成された加振力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、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、前記振動制御手段により、前記ワークに対し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推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ことで、前記搬送面上で角状ワークと球状ワークとを分別しつつ少なくともいずれか一方のワークを搬送するように構成したことを特徴とする。

このように構成すると、搬送面上で転がりを生じ難い角状ワークは、可動台の振動によって搬送面の傾斜に抗する方向の成分と搬送方向の成分を有する推力を与えられつつ搬送面上を進行する一方で、球状ワークは搬送面の傾斜に沿って転がりつつ移動して、分別搬送を行わせることができる。また、角状ワークが搬送面により移動される方向と、球状ワークの移動方向とが互いに交差する向きになっているため、角状ワークと球状ワークとを効率よく分別することができ、搬送面を小さくすることが可能となるため小型・軽量化を図ることができる。

さらに、角状ワークを段差部に沿って搬送させて、そのまま次工程に向けて送り出し、球状ワークを搬送面の傾斜に沿って移動させて幅方向端部より転がり落として別のラインに移動させるようにするためには、前記可動台が、前記搬送面の幅方向の高いほうの一端側に凸状の段差部を搬送方向に沿って備えているとともに、前記搬送面のうち前記一端側から他端側に至るまでが平坦面として形成されるように構成することが好適である。

また、搬送面上を搬送させるワークと分別され搬送面より転落するワークを効率よく捕集するためには、前記可動台の下側に前記搬送面より転落するワークを捕集するワーク捕集部を設けるように構成することが好適である。

また、ワークの分別を行うための幅方向の推力の条件と、搬送速度を決定するための搬送方向の推力の条件とを独立して容易に設定でき、多様な特性のワークの分別搬送に対応できるようにするためには、前記加振手段が、前記可動台に対して搬送方向成分の周期的加振力を与える第１加振手段と、前記可動台に対して幅方向成分の周期的加振力を与える第２加振手段とを備え、少なくとも前記第１加振手段による周期的加振力が同時に垂直方向成分の周期的加振力を含むように構成されており、前記振動制御手段が、前記各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るように前記各加振手段を制御するように構成されており、前記第１加振手段における周期的加振力の振幅と、前記第２加振手段における周期的加振力の振幅と、各加振手段における周期的加振力の間の位相差の各制御値を設定する加振力設定部を備えており、前記振動制御手段が、前記加振力設定部により設定された前記各制御値を入力され、当該各制御値に基づいて各加振手段の制御を行うように構成することが好適である。

さらには、角状ワークに対して通常は搬送面の傾斜に抗する方向の推力を与えるとともに、位相切替命令部によって搬送面の傾斜に沿った推力を与えることで角状ワークの分散を行うことができるようにするためには、前記各加振手段における周期的加振力の間の位相差を切り替えるよう前記振動制御手段に命令を出力する位相切替命令部を備えており、前記振動制御手段が、前記位相切替命令部からの命令を受けている間は、前記ワークに対して前記搬送面の傾斜に沿った下向きの成分と搬送方向の成分を有する推力を発生させるように前記可動台の振動軌跡を切り替えるよう構成することが好適である。

さらに、各加振手段による周期的加振力に起因する各方向の振動を独立して生じさせて、振動の制御をより簡便に行うことができるようにするためには、前記弾性支持手段が、前記第１加振手段により発生する周期的加振力の方向に前記可動台を前記基体に対して直接または間接に弾性支持する第１弾性支持手段と、前記第２加振手段により発生する周期的加振力の方向に前記可動台を前記基体に対して直接または間接に弾性支持する第２弾性支持手段とを備え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、多様な特性を有する球状ワークと角状ワークに対応して、これらを効率よく分別しつつ搬送することができ、小型化・軽量化が可能なワーク分別搬送装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係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より可動台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搬送面上でのワークの動作を示す部分拡大斜視図。 同ワーク分別装置において幅方向の周期的加振力の位相切替を行ったときのワークの動作を模式的に示す拡大平面図。 同ワーク分別搬送装置の使用形態の一例を模式的に示した側面図。 図６に示す側面図を上方から見たときの平面図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

この実施形態のワーク分別搬送装置１は、図１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７１〜７１および第２圧電素子７２〜７２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７１を貼設する後述の弾性支持部材５１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、ワーク９に対して搬送力を付与する方向を示すものとして、上述の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２に示すように、大きくは床面に設置した基体４１と、基体４１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を基体４１に対して弾性的に支持する弾性支持手段５とから構成している。基体４１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。

可動台６は、水平に配置された平板状の形態を基本として、Ｘ方向に延在させつつＹ方向が幅方向となるように設置している。そして、その上部には搬送面６１を形成しており、その上にワーク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６１は、搬送方向（Ｘ方向）と直交する幅方向の一方側となるＹ方向正側が低くなるように傾斜して形成するとともに、高いほうの一端部側６１ｂから低い方の他端側６１ａに掛けて平坦面となるように形成している。

また、搬送面６１のうち高い方の一端部側６１ｂには凸状の段差部６２を搬送方向（Ｘ方向）に延在するように形成している。

さらに、他端部側６１ａの下側には、図中では二点鎖線で示したワーク捕集部８１を可動台６と並行して設けている。ワーク捕集部８１は上部が開口された長方形状のケースとして構成しており、搬送面６１上よりその傾斜に沿って転落するワーク９（図１参照）がある場合に、これらを捕集することができる位置関係に設置されている。

上記のように構成された可動台６は、基体４１に対して弾性支持されるとともに、振動を行う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３は、図２の状態の機械装置部２より可動台６を取り外した状態を示したものである。

基体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している。そして、基体４１上で下側ブロック４２が固定されているとともに、その下側ブロック４２に対して第１弾性支持手段としての板状バネ部材５１、５１を介して上側ブロック４３をＫ方向に弾性支持し、その上側ブロック４３に対して第２弾性支持手段としての板状バネ部材５２〜５２を介して可動ブロック４４、４４をＹ方向に弾性支持するようにしている。可動ブロック４４、４４は可動台６と連結され一体化して動作するものであり、可動台６は弾性支持手段５として機能する板状バネ部材５１〜５２によってＫ方向およびＹ方向に対して弾性支持される。

また、板状バネ部材５１〜５２の表面には、加振手段としての第１圧電素子７１〜７１または第２圧電素子７２〜７２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５１、５２に対して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。

基体４１の上面に設置した下ブロック４２は基体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５１、５１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５１、５１をそれぞれ１つずつ取り付けている。各板状バネ部材５１、５１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４３のバネ取付面４３ａ、４３ｂに固定されるようにしている。上ブロック４３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４３ａ、４３ｂ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５１、５１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５１、５１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４３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４３の両側面にはスペーサ４３ｃ〜４３ｃを介して４つの板状バネ部材５２〜５２が設けられている。板状バネ部材５２〜５２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４３ｃ〜４３ｃを介して上ブロック４３に固定され、他端部が上ブロック４３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５２〜５２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４４、４４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４４、４４は板状バネ部材５２〜５２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５２〜５２はスペーサ４３ｃ〜４３ｃの厚み分だけ上ブロック４３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４３の側面と干渉することはない。

２つの可動ブロック４４、４４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４４は上面が上ブロック４３および板状バネ部材５２〜５２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４３や板状バネ部材５２〜５２に干渉することは無い。また、２つの可動ブロック４４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５を構成する板状バネ部材５１〜５２を介して、可動台６を基体４１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、本実施形態のワーク分別搬送装置１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５１、５１の両面の長手方向中央以下の部分に第１圧電素子７１〜７１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５２、５２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７２〜７２を貼り付けてある。これらの圧電素子７１、７２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５１〜５２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７１〜７１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７２〜７２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１参照）は、第１圧電素子７１および第２圧電素子７２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ＫＹ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６１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１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７１、７２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、後述の位相切替命令が出力されていない通常時の状態においては、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６１上のワーク９に対して搬送面６１の傾斜に抗するＹ軸負方向への推力と、搬送方向（Ｘ方向）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。

図１に戻って、制御システム部３は前記位相調整回路３１ｂに対して位相差を切り替えるための命令を与える前述の位相切替命令部３３を備えている。位相切替命令部３３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７２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。

上記のように構成したワーク分別搬送装置１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４のように可動台６の搬送面６１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６１上に載置させた状態を考える。この時、位相切替命令の発せられない通常時には、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。

この時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６１上の角状ワーク９ａに対して搬送面６１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６２に近接または当接しながら移動して、やがてＸ方向正側端部より図示しない次工程のライン等に搬送されていく。

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６１上で転動しやすく、慣性力が打ち勝って搬送面６１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６１の端部より落下してその下側に設けているワーク捕集部８１によって収集される。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。なお、ワーク捕集部８１を傾斜して設け、さらにその傾斜の低くなった側にレールを設けておき、これを介して球状ワーク９ａを別のラインに搬送するように構成することも可能である。

角状ワーク９ａは、搬送面６１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６２に沿うように主として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６１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６１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１全体の小型化を行うことができる。

また、上述の位相切替命令部３３（図１参照）からの位相切替命令によって、搬送面６１より角状ワーク９ａに対して与える推力の方向を間欠的に切り替えることができるようになっているために、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５（ａ）に示すように、通常時は搬送面６１より角状ワーク９ａに対して、搬送方向（Ｘ軸正方向）の推力Ｆｘと、Ｙ軸負方向の推力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６２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６２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５（ｂ）に示すように、位相切替命令部３３（図１参照）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軸負方向に発生していた推力Ｆｙが、Ｙ軸正方向に発生することになる。搬送方向（Ｘ軸正方向）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６２より離間して、段差部６２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６２からの規制がなくなり、球状ワーク９ｂは搬送面６１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３３（図１参照）からの位相切替命令を停止することで、図５（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６２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３３（図１参照）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。

また、本ワーク分別搬送装置１では、図１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６１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７２〜７２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７１〜７１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。

上記のワーク分別搬送装置１を、他の装置と組み合わせて使用した例を、図６および図７に示す。図６は側面図として示したもので、図７は図６のものを上方から見たときの平面図として示したものである。

ワーク分別搬送装置１には、パーツフィーダ８２が接続され、このパーツフィーダ８２より、ワーク９が順次供給されるようになっている。パーツフィーダ８２の上部にはボウル８２ａが接続されており、その内部にワーク９を角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂが混在した状態で投入することができるようになっている。

ボウル８２ａの内部にはらせん状に上昇する搬送経路が形成されているとともに、ボウル８２ａにはねじり振動が加わることで、上記搬送経路に沿ってワーク９が移動し、順次ワーク分別搬送装置１の搬送面６２上に供給されるようになっている。

搬送面６２上のワーク９は上述の動作によって、角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂとに分別されて、球状ワーク９ｂは搬送面６１の傾斜に沿って転がり落ちてワーク捕集部８１の内部に収容され、角状ワーク９ａは段差部６２に沿ってＸ方向に搬送されてＸ方向端部に設けられた角状ワーク収容部８３の内部に収容される。

なお、図のようにワーク捕集部８１内への球状ワーク９ｂの誘導を確実に行うために、パーツフィーダ８２より搬送面６１上にワーク９を供給する部分の直後より、ワーク捕集部の上部に向かう板状のガイド部材８１ａを設けることも好適である。

以上のように本実施形態に係るワーク分別搬送装置１は、基体４１上に弾性支持手段５を介して設けられた可動台６を具備し、当該可動台６が振動することで可動台６上の搬送面６１に載せられた角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂとを分別しつつ搬送するワーク分別搬送装置１であって、互いに交差する搬送方向成分、鉛直方向成分および可動台６の幅方向成分の周期的加振力が合成された加振力を与える加振手段７１〜７２と、前記加振手段７１〜７２により前記可動台６に楕円の振動軌跡を生じさせるよう前記加振手段７１〜７２を制御する振動制御手段３１とを備え、前記搬送面６１が、幅方向の一方が低くなるように傾斜しており、前記振動制御手段３１により、前記ワーク９に対して前記搬送面６１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推力を発生させるように前記可動台６の振動軌跡を生じさせることで、前記搬送面６上で角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂとを分別しつつ少なくともいずれか一方のワークを搬送す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、搬送面６１上で転動を行い難い角状ワーク９ａは可動台６の振動によって搬送面６１の傾斜に抗する方向の成分と搬送方向の成分とを有する推力を与えられつつ搬送面６１上を進行する一方で、球状ワーク９ｂは搬送面６１の傾斜によって転がり落ちるようにして移動していく。角状ワーク９ａが搬送面６１により移動される方向と、球状ワーク９ｂの移動方向が互いに交差する向きになっているため、角状ワーク９ａと球状ワーク９ｂとを効率よく分別することができる。そのため搬送面６１を小さくすることができ小型・軽量化を図ることができる。さらに、搬送方向の加振手段７１と、傾斜に抗する方向の加振手段７２とが独立していることから、分別のための推力と搬送方向への速度を決定する推力とを各々独立して制御することができるため、幅広い条件で運転を行うことができ多様な特性を有するワーク９の分別搬送を行うことが可能となる。

さらに、前記可動台６が、前記搬送面６１の幅方向の高いほうの一端側６１ｂに凸状の段差部６２を搬送方向に沿って備えているとともに、前記搬送面のうち前記一端側６１ｂから他端側６１ａに至るまでが平坦面として形成されるように構成しているため、角状ワーク９ａを段差部６２に沿って搬送させて、そのまま次工程に向けて送り出すことができるとともに、球状ワーク９ｂは搬送面６１の傾斜に沿って移動させて端部６１ａより転がり落として搬送させることができる。

また、前記可動台６の下側に前記搬送面６１より転落するワーク９を捕集するワーク捕集部８１を設けるように構成しているため、搬送面６１上を搬送されるワーク９と分別されて搬送面６１より転落するワーク９を効率よく捕集することができるようになる。

また、前記加振手段７１〜７２が、前記可動台６に対して搬送方向成分の周期的加振力を与える第１加振手段７１〜７１と、前記可動台６に対して幅方向成分の周期的加振力を与える第２加振手段７２〜７２とを備え、少なくとも前記第１加振手段７１〜７１による周期的加振力が同時に垂直方向成分の周期的加振力を含むように構成されており、前記振動制御手段３１が、前記各加振手段７１〜７２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るように前記各加振手段７１〜７２を制御するように構成されており、前記第１加振手段７１〜７１における周期的加振力の振幅と、前記第２加振手段７２〜７２における周期的加振力の振幅と、各加振手段７１〜７２における周期的加振力の間の位相差の各制御値を設定する加振力設定部３２を備えており、前記振動制御手段３１が、前記加振力設定部３２により設定された前記各制御値を入力され、当該各制御値に基づいて各加振手段７１〜７２の制御を行うように構成しているため、角状ワーク９ａの搬送速度を制御することができるとともに、搬送面６１の傾斜に抗して角状ワーク９ａを上方向に移動させるための推力の大きさを独立して変化させることができ、形状、大きさ、重量または表面の摩擦係数などの特性が異なるいかなる角状ワーク９ａであっても、その特性に応じて適切に振動形態を設定することによって混在する球状ワーク９ｂと確実に分別しつつ任意の搬送速度で安定して搬送させることが可能となる。

また、前記各加振手段７１〜７２における周期的加振力の間の位相差を切り替えるよう前記振動制御手段３１に命令を出力する位相切替命令部３３を備えており、前記振動制御手段３１が、前記位相切替命令部３３からの命令を受けている間は、前記ワーク９に対して前記搬送面６１の傾斜に沿った下向きの成分と搬送方向の成分を有する推力を発生させるように前記可動台６の振動軌跡を切り替えるように構成しているため、角状ワーク９ａに対して、通常は搬送面６１の傾斜に抗する方向の推力を与えるとともに、位相切替命令部３３によって搬送面６１の傾斜に沿った下向きの推力を与えることで角状ワーク９ａの分散を行って、角状ワーク９ａが密集状態にあってもその内部より球状ワーク９ｂを分別することがより容易になる。

さらに、前記弾性支持手段５が、前記第１加振手段７１〜７１により発生する周期的加振力の方向に前記可動台６を前記基体４１に対して直接または間接に弾性支持する第１弾性支持手段５１〜５１と、前記第２加振手段７２〜７２により発生する周期的加振力の方向に前記可動台６を前記基体４１に対して直接または間接に弾性支持する第２弾性支持手段５２〜５２とを備えるように構成しているため、２つの加振方向と対応して弾性支持手段５１〜５１、５２〜５２によって可動台６がそれぞれ独立した方向に弾性支持され、各方向の振動が独立して発生させることが可能となり、振動の制御を容易に行うことができるようになっている。

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、第１弾性支持手段５１および第２弾性支持手段５２を介して、基体４１（下ブロック４２）、上ブロック４３および可動台６（可動ブロック４４）が順次弾性的に接続されるように構成していたが、可動台６が基体４１に対してＫ方向およびＹ方向に弾性的に各々支持される限り、上記の構成とすることは必須ではない。すなわち、第１弾性支持手段５１と第２弾性支持手段５２とを接続する順序を入れ替えることも可能であるし、弾性支持に方向性を有する第１弾性支持手段５１と第２弾性支持手段５２に代えて方向性を有さない弾性支持手段の機能を有するもの、例えばコイルバネ等からなる弾性支持手段を用いて直接的に基体４１と可動台６とを接続して構成することも可能である。こうした場合には加振手段として、電磁石を使用することで可動台６に加振力を与えることも可能である。

また、上述の実施形態においては、板状バネ部材５１に貼り付ける第１圧電素子７１〜７１は裏表に貼りつけた２個を一組としたバイモルフ型としていたが、それぞれを１個ずつとしたユニモルフ型とすることも可能である。

また、上述の実施形態においては、第１圧電素子７１〜７１および第２圧電素子７２〜７２は板状バネ部材５２の中央部を避けて一方の端部よりに貼りつけてあるが、他方の端部よりに貼り付ける構成とすることも可能である。板状バネ部材５１〜５２のたわみは中央を挟んで伸び側と縮み側が逆になる形態で生じるために、中央部を跨ぐように貼り付ける構成では却って加振手段としての効率が低下する。そのため、中央部を避けていずれか片側に貼り付けることが肝要である。なお、中央部を避けて両端部に圧電素子７１〜７２を各々貼り付けて、出力を逆にするようにして協働してたわみを生じさせることも可能である。

さらには、上述の実施形態では第１加振手段７１〜７１による周期的加振力のみが垂直方向成分の周期的加振力を含むように構成していたが、第１加振手段７１〜７１に加えて第２加振手段７２〜７２による周期的加振力にも垂直方向成分を含むよう構成しても差し支えない。すなわち、これら周期的加振力が合わさって、互いに交差する３方向の振動を組み合わせることができるとともに、搬送方向と幅方向、および、幅方向と垂直方向の振動を各々独立して制御できるようにすることが肝要である。

また、上述の実施形態では、位相切替部３３からの位相切替命令が所定の間隔で間欠的に発せられるように構成していたが、人によって任意に入力される信号、または、画像処理などを用いたワーク９の密集検知手段から得られる信号に基づいて位相切替命令を予め定めた所定の時間だけ発するように構成してもよい。こうすることで、目視による検査、または、画像処理による検査と組み合わせて使用することが可能となる。

また、上述の実施形態では搬送面６１の幅方向の端部のうちで傾斜によって高くなる側に段差部６２を設け、この段差部６２に沿って角状ワーク９ａを搬送させて、球状ワーク９ｂを搬送面６１より転落させることによって分別させていたが、搬送面６１の幅方向の端部のうちで傾斜により低くなる側に段差部を設ける形態としても両者の分別を行うことが可能である。こうすることで、角状ワーク９ａは搬送面６１の傾斜に抗してＹ方向負側に進行し、やがて搬送面６１の端部より転落する。他方、球状ワーク９ｂは段差部によって支持されつつ、可動台６の振動によって搬送方向に推力を与えられて進行することで分別が行われる。このとき、球状ワークは段差部に支持されて重力による転動を抑制されるとともに、搬送面と段差部の２箇所に接触して大きな摩擦力が得られるようになるため、搬送面からの推力が効果的に伝達されるようになって移動できるようになる。さらに段差部のいずれか片側が低くなるように傾斜して設けることによって段差部上を球状ワーク９ａが転動させることで搬送するように構成することも可能である。

さらには、上述の実施形態では、ワーク分別搬送装置１で分別搬送を行う対象となるワーク９を、角状ワーク９ａおよび球状ワーク９ｂとして形状の側面から捉えていたが、実際上は角状または球状にとらわれず、他の形状を持つものでも分別搬送も可能である。具体的には、搬送面６１との間で面接触して比較的転動を生じ難いワークは搬送面６１の振動によって推力を与えられるとともに、搬送面６１上で比較的転動を生じやすいワークは搬送面６１の振動によってもわずかな推力しか与えられないために、これらの特性を生かして分別搬送を行うことが可能である。そのため、上記角状ワーク９ａおよび球状ワーク９ｂを形状に依存しない特性として表現する場合には、難転動ワークおよび易転動ワークと言い換えることも可能である。

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。

１…ワーク分別搬送装置
４…基体
５…弾性支持手段
６…可動台
９…ワーク
９ａ…角状ワーク
９ｂ…球状ワーク
３１…振動制御手段
３２…加振力設定部
３３…位相切替命令部
３４…発振機
４１…基体
５１…板状バネ部材（第１弾性支持手段）
５２…板状バネ部材（第２弾性支持手段）
６１…搬送面
６１ａ、６１ｂ…（搬送面）端部
６２…段差部
７１…第１圧電素子（第１加振手段）
７２…第２圧電素子（第２加振手段）
８１…ワ−ク捕集部

Claims (6)

1. 基体上に弾性支持手段を介して設けられた可動台を具備し、当該可動台が振動することで可動台上の搬送面に載せられた角状ワークと球状ワークとを分別しつつ搬送するワーク分別搬送装置であって、
   前記可動台に対して、互いに交差する搬送方向成分、鉛直方向成分および可動台の幅方向成分の周期的加振力が合成された加振力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、
   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、
   前記振動制御手段により、前記ワークに対し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推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ことで、前記搬送面上で角状ワークと球状ワークとを分別しつつ少なくともいずれか一方のワークを搬送するように構成したことを特徴とするワーク分別搬送装置。
2. 前記可動台が、前記搬送面の幅方向の高いほうの一端側に凸状の段差部を搬送方向に沿って備えているとともに、
   前記搬送面のうち前記一端側から他端側に至るまでが平坦面として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワーク分別搬送装置。
3. 前記可動台の下側に前記搬送面より転落するワークを捕集するワーク捕集部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のワーク分別搬送装置。
4. 前記加振手段が、
   前記可動台に対して搬送方向成分の周期的加振力を与える第１加振手段と、
   前記可動台に対して幅方向成分の周期的加振力を与える第２加振手段とを備え、
   少なくとも前記第１加振手段による周期的加振力が同時に垂直方向成分の周期的加振力を含むように構成されており、
   前記振動制御手段が、前記各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るように前記各加振手段を制御するように構成されており、
   前記第１加振手段における周期的加振力の振幅と、前記第２加振手段における周期的加振力の振幅と、各加振手段における周期的加振力の間の位相差の各制御値を設定する加振力設定部を備えており、
   前記振動制御手段が、前記加振力設定部により設定された前記各制御値を入力され、当該各制御値に基づいて各加振手段の制御を行うように構成した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搬送装置。
5. 前記各加振手段における周期的加振力の間の位相差を切り替えるよう前記振動制御手段に命令を出力する位相切替命令部を備えており、
   前記振動制御手段が、前記位相切替命令部からの命令を受けている間は、前記ワークに対して前記搬送面の傾斜に沿った下向きの成分と搬送方向の成分を有する推力を発生させるように前記可動台の振動軌跡を切り替えるように構成したことを特徴とする請求項４に記載のワーク分別搬送装置。
6. 前記弾性支持手段が、
   前記第１加振手段により発生する周期的加振力の方向に前記可動台を前記基体に対して直接または間接に弾性支持する第１弾性支持手段と、
   前記第２加振手段により発生する周期的加振力の方向に前記可動台を前記基体に対して直接または間接に弾性支持する第２弾性支持手段とを備えていることを特徴とする請求項４または５に記載のワーク分別搬送装置。

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