JP2016204135A - 振込装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物品収納孔に適切に物品を移動させて効率良く振り込むことを可能にする、新たな構成の振込装置を提供する。【解決手段】物品収容部４１が設けられた嵌め込みエリアＡ１において物品Ｗを物品収容穴４１に嵌め込むために、嵌め込みエリアＡ１を有する振動台６３と、この振動台６３を上下方向および水平方向に加振する加振手段と、この加振手段を制御して振動台６３に楕円振動を生成することにより嵌め込みエリアＡ１上で物品Ｗの水平方向への移動を制御する制御手段とを設けることとした。【選択図】 図１

Description

本発明は、物品収容部を備えた振動台上で物品を移動させて当該物品を物品収容部に振り込む振込装置に関するものである。

この種の振込装置は、例えば自動組立機に各種物品を供給する手段等として使用されるもので、従来より特許文献１、２に示すものが知られている。

これら特許文献のものは、物品を収容するための多数の物品収納孔が形成された型枠（パレット）と、この型枠に対し一端部と他端部の高低関係が交互に入れ替わるような揺動動作および振動を同時に与える駆動手段とを設け、この駆動手段で型枠上の物品を繰り返し移動させることで、物品を物品収納孔に振り込んで整列させるように構成されている。

特開平１１−１７１３２５号公報 特開２００６−１０３８３３号公報

しかしながら、このような構成のものは、物品を嵌める型枠を上下方向に振動あるいは一端と他端を交互に揺動させて確率的に物品を型枠に嵌め込むだけであるため、物品の移動方向を任意に制御することが難しく、型枠上に物品を効率良く移動させることができないという欠点がある。このため、全ての物品収納孔に物品を嵌め込むことが難しく、充填率が低下しがちであるという課題がある。

さらに、物品の方向の整列や、補選別を行うことができない。このため、特に表裏の決まった方向で型枠に嵌め込む必要のある物品などの場合、装置への物品供給時に、予め物品の表裏などの方向を揃えて振込装置に供給する必要があり、また、物品投入時に表裏が反転し易いため、収まった物品に所定外の方向の物品が含まれる可能性が高くなるという課題もある。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、物品収納孔のような物品収容部に適切に物品を移動させて効率良く振り込むことを可能にする、新たな構成の振込装置を提供することを目的としている。

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、本発明の振込装置は、物品収容部が設けられた嵌め込みエリアにおいて当該物品収容部に物品を嵌め込むために、嵌め込みエリアを有する振動台と、この振動台を上下方向および水平方向に加振する加振手段と、この加振手段を制御して振動台に楕円振動を生成することにより嵌め込みエリア上で物品の水平方向への移動を制御する制御手段３とを設けたものである。

このようにすれば、振動台上の物品を楕円振動に沿って自由に往復移動させることができるので、物品の嵌っていない物品収容部に集中的に物品を集めて繰り返し搬送させることができ、物品収容部に対する充填効率や充填率を有効に向上させることができる。

充填効率や充填率をより有効に高めるためには、前記加振手段による水平方向の加振は水平２方向に対して行い得るものであり、前記制御手段は加振手段を制御して振動台に３次元方向の楕円振動を生成し得るものであることが望ましい。

方向性がある物品や選別を要する物品を簡易に投入可能とするためには、前記嵌め込みエリアの隣接位置に、前記加振手段および制御手段を通じて物品の搬送面に対する物理的性状の違いにより当該物品を異なる方向に移動させて分別するための分別エリアを設けていることが好ましい。

嵌め込みエリアが型枠を着脱可能に嵌め込んで構成されるものである場合には、嵌め込みエリアの隣接位置に、前記加振手段および制御手段を通じて嵌め込みエリアへの物品の送り込み又は嵌め込みエリアからの物品の撤収を行うための収容エリアを設けていることが好適である。

物品が矩形状等である場合には、前記嵌め込みエリア若しくは嵌め込みエリアに向かう位置に、物品が衝突した際に当該物品の姿勢を矯正する姿勢矯正部を搬送面から突出させて設けていることが更に好ましい。

以上説明した本発明によれば、振動台上の物品を楕円振動に沿って自由に移動させることができるので、物品の嵌っていない物品収容部に集中的に物品を集めて繰り返し搬送させることができ、物品収容部に対する充填効率や充填率を従来に比べて格段に向上させることが可能な、優れた振込装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る振込装置の外観を示す斜視図。 同振込装置を構成する加振手段及び制御手段を示す一部省略した斜視図。 同振込装置を構成する型枠周辺の模式的な図。 同振込装置の搬送機能を説明する図。 同振込装置の分別機能を説明する図。 同振込装置における振込動作の様子を示す図。 同振込装置を構成する加振手段を一部破砕して示す斜視図。 図７の加振手段を更に分解した斜視図。 図８に対応した平面図。 図８に対応した正面図。 同加振手段の加振方向を示す概念図。 同加振手段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。 同加振手段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。 同加振手段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。 本発明の変形例を示す図。 本発明の他の変形例を示す図。 本発明のさらに他の変形例を示す図。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。

図１及び図２に、本発明の一実施形態に係る振込装置Ａを示す。この振込装置Ａは、型枠４が取り付けられる振動台６３と、この振動台６３を加振する加振手段２と、この加振手段２を制御する制御手段３とを備えている。

加振手段２及び制御手段３の詳細は後述するが、概要について述べると加振手段２は、振動台６３を弾性支持手段たる板バネ７１、７２、７３によってＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に振動可能に支持するとともに、板バネ７１、７２、７３を加振源である圧電素子８１、８２、８３によって厚み方向に駆動可能としたものであり、制御手段３はＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に同一周波数でそれぞれ振幅、位相差を変えて各圧電素子８１、８２、８３に振動を与える制御を行い得るように構成されている。そして、図３に示すように、Ｘ−Ｚ平面内での楕円振動Ｖ１、Ｙ−Ｚ平面内での楕円振動Ｖ２を生成し、これらを合成した振動で振動台６３を加振し得るようにしている。また、制御手段３を構成する振動切替部３２は、搬送方向設定部３３から入力される指令に基づいて、ＸＹ平面上で物品Ｗの移動方向および移動速度を任意に切り替え可能としている。図４はこのような自由搬送機能を例示するもので、図４（ａ）はＸ方向に沿って正逆方向に物品Ｗを搬送している様子を示し、図４（ｂ）はＹ方向に沿って正逆方向に物品Ｗを搬送している様子を示し、図４（ｃ）はＸ方向成分とＹ方向成分を刻々変化させて自由な方向に物品Ｗを搬送している様子を示す。

このような振動台６３に対して、本実施形態は型枠４を嵌め込み、振動台６３を振動させることによって、振動台６３上の物品Ｗを型枠４の物品収容部たる物品収容穴４１に効率よく嵌め込むことができるようにしている。

具体的に説明すると、振動台６３には図１及び図３等に示すように、略矩形で均一な深さの凹部６３ｂが設けてあり、型枠４はこの凹部６３ｂに嵌り合う平面形状及び厚みを有したもので、嵌め合わせた状態で型枠４の上面４ａと振動台６３の上面６３ａとが面一となる関係に設定されている。本実施形態において、型枠４が嵌め込まれたエリア又はこれを含む周辺近傍までのエリアを嵌め込みエリアＡ１と称する。

型枠４には、振込対象である物品Ｗの平面形状および厚みに対応した物品収容穴４１が縦横に配列した状態で多数設けてある。この実施形態の物品Ｗは薄肉円板形状であり、物品収容穴４１もこの薄円板形状に略対応し、抵抗なく物品Ｗが嵌り込むように若干系に余裕をもたせて円板形状の空洞に形成してある。

また、振動台６３の隣接位置には、型枠４が設けられていない分別エリアＡ２が設けてある。この分別エリアＡ２は、嵌め込みエリアＡ１と同じ加振手段２および制御手段３によって加振されるもの、さらに言えば嵌め込みエリアＡ１と一体となって振動するもので、物品Ｗの摩擦係数の違いにより当該物品Ｗを分別するためのものである。より具体的には、物品Ｗの表裏で振動台６３に対する摩擦係数が異なる場合、振動切替部３２に入力する指令に係る振幅と位相差を搬送方向設定部３３で適宜に設定すれば、正規の姿勢の物品Ｗ（Ｔ）と表裏反転した物品Ｗ（Ｂ）とを正逆方向に搬送することが可能とされる。例えば、図５（ａ）に示すように正規の姿勢の物品Ｗ（Ｔ）と表裏反転した物品Ｗ（Ｂ）とが混在する状態から、同図（ｂ）に示すように正規の姿勢の物品Ｗ（Ｔ）を嵌め込みエリアＡ１に向かって移動させ、反転した物品Ｗ（Ｂ）を分別エリアＡ２に向かって移動させるような搬送力を付与することができる。このような分別機能についても後述する。

なお、振動台６３の周囲は４辺に設けた突条６３ａによって囲まれている。この実施形態の突条６３ａは、物品Ｗの振動台６３からの離脱防止を主眼としたものである。

図６は、型枠４の物品収容穴４１に物品Ｗが嵌め込まれる様子を示している。嵌め込みエリアＡ１に移動した物品Ｗのうち、空の物品収容穴４１に到来した物品Ｗは物品収容穴４１に順次落ち込んで嵌り込み、物品収容穴４１に嵌め込まれた物品Ｗは上面が型枠４の上面４ａと面一となって新たな搬送面を形成するため、次に到来する物品Ｗは嵌め込まれている物品Ｗの上を通過して空いている物品収容穴４１に向かうことができる。このような動作をＸ方向、Ｙ方向、Ｘ−Ｙ方向に繰り返し行うことによって、型枠４への物品Ｗの充填が完了する。

以下、加振手段２及び制御手段３について具体的に説明する。

図１の状態では、加振手段２はベース４０の上に設置されるカバー４２によって正面、背面および側面の四面が覆われている。

図７に、上記の加振手段２より振動台６３を取り外した状態を示す。加振手段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直方体状のブロックとしての可動台座６１を有しており、当該可動台座６１に４個の皿ネジ６２ａ〜６２ａを用いて矩形プレート状の可動板６２が連結されている。そして、可動板６２の上面に上述した振動台６３が着脱可能に設けられている。図では、可動板６２と振動台６３とは四隅近傍に設けられた被止着部６２ｂ〜６２ｂと止着具６３ｂ〜６３ｂを用いて固定されている。

上記のカバー４２、可動板６２および振動台６３を取り外した状態を図８に示す。以下、この図を用いて、本実施形態に係る加振手段２の構成をさらに詳細に説明する。

この加振手段２はベース４０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４０、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の板状バネ部材７１、７１、第２の板状バネ部材７２、７２および第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。

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加振源としての第１〜第３圧電素子８１〜８３を備えている。

ベース４０上、四隅よりやや中心寄りの位置の四箇所には、矩形状に配置されるようにして取付ブロック４１が設けられている。取付ブロック４１は、各々Ｌ字型の断面を有しており、Ｙ方向に対をなして隣接する取付ブロック４１、４１間に第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の板厚方向はＸ方向である。

そして、第１の板状バネ部材７１、７１の長手方向中心付近に取付部７１ｃ〜７１ｃを介して第１中間台５１、５１が取り付けられている。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。

そして、ＸＺ面内において第１中間台５１、５１の間に第２の板状バネ部材７２、７２が取り付けられている。第２の板状バネ部材７２、７２は、板厚方向はＹ方向である。この第２の板状バネ部材７２、７２の長手方向中心付近には取付部７２ｃ〜７２ｃを介して、第２中間台５２が取り付けられている。

第２中間台５２は、図９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。

取付部７２ｃ〜７２ｃは、図１０に示す長孔に沿って取付位置が変更可能とされ、第２の板状バネ部材７２、７２のバネとしての有効長を変えることができるようになっている。同様に、上述した、第１の板状バネ部材７１、７１を第１中間台５１、５１に取り付けるための取付部７１ｃ〜７１ｃも、長孔に沿って第１の板状バネ部材７１、７１のバネとしての有効長も変えることができるようになっている。

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はそれぞれ、有効長を変化することによって、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。

図８に戻って、矩形の枠体をなす第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Ｘ方向に沿って設けられている。第３の板状バネ部材７３〜７３の両端部は、取付部７３ｃ〜７３ｃを介して固定されている。

また、上下２対の第３の板状バネ部材７３、７３にはバネ間ブロック７３ｅが取り付けられており、このバネ間ブロック７３ｅ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を挟んだ状態で、上述した可動台座６１が取り付けられている。

上記のように、本実施形態の加振手段２では、ベース４０に対して第１中間台５１、５１が第１の板状バネ部材７１、７１を用いて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を用いて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を用いてＺ方向に弾性的に支持される構成とされている。これにより、可動台座６１はベース４０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。

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。

さらに、本実施形態の加振手段では、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に独立した加振源として第１〜第３の圧電素子８１〜８３を有している。

まず、Ｘ方向への加振源は、２個の第１の板状バネ部材７１、７１の表面にそれぞれ２個ずつ貼設された合計４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。

このようにすることで、図９に想像線で示すように、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。

次に、図８に戻って、Ｙ方向への加振源は、２個の第２の板状バネ部材７２、７２の表面にそれぞれ２個ずつ貼設された合計４個の第２圧電素子８２〜８２から構成される。このようにすることで、図９に想像線で示すように、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。

さらに、図８に戻って、Ｚ方向への加振源は、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の表面にそれぞれ２個ずつ貼設された合計４個の第３圧電素子８３〜８３から構成される。このようにすることで、図１０に想像線で示すように、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。

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ひいては振動台６３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。

上記のようにして構成した加振手段２に対して図２に示す制御手段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。

そのため、制御手段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、上記制御手段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部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。

なお、本実施形態においては、上述したように第１の板状バネ部材７１、７１および第２の板状バネ部材７２、７２の有効長を、バネ座７１ｃ〜７１ｃ、７２ｃ〜７２ｃによって各々変更することが可能である。そのため、Ｚ方向の固有振動数を基準として、Ｘ方向およびＹ方向の固有振動数をそれぞれ適切な値になるように変更調整することが可能である。

振動制御部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。

そして、制御手段３は、搬送する物品Ｗに応じた搬送方向および搬送速度を設定するための搬送方向設定部３３と、設定した搬送方向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部３２とを有している。

そして、搬送方向設定部３３は、ジョイスティックのような操作部によって搬送対象である物品Ｗの搬送方向と搬送速度の設定値を入力するか、或いは予め搬送方向と搬送速度について記述さればプログラムに従って搬送方向と搬送速度をシーケンシャルに設定するか、更にはカメラ等と連動して搬送方向と搬送速度を設定するか、何れにせよ設定した搬送方向と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部３２に対して命令を与える。

さらに、振動切替部３２では搬送方向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。

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、振動台６３に載せた物品Ｗの搬送や分別などを行う。

ここで、図１１の模式図に示すように簡略化して、振動台６３がベース４０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、各方向の加振源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源８４、８５、８６によって振動台６３を三方向に動作させることが可能とされている。図１１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８参照）に相当するとともに、加振源８４〜８６はそれぞれ第１〜第３圧電素子８１〜８３（図８参照）に相当する。

図１０に示すモデルの振動台６３に対して、Ｚ方向にＺ＝Ｚ_０×ｓｉｎωｔで表される周期的な振動変位を与える。ここで、Ｚ_０はＺ方向の振幅を、ωは角周波数を、ｔは時間を示す。さらに、Ｘ、Ｙ方向にもそれぞれＺ方向と同一周波数の振動を、Ｘ＝Ｘ_０×ｓｉｎ（ωｔ＋φｘ）、Ｙ＝Ｙ_０×ｓｉｎ（ωｔ＋φｙ）の式のように与えることとする。ここで、Ｘ_０、Ｙ_０はそれぞれＸ方向、Ｙの振幅を、φｘ、φｙはそれぞれＸ方向、Ｚ方向の振動のＺ方向の振動に対する位相差を示す。

このように、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向に正弦波状の周期的な振動変位を加えることにより、振動台６３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１１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。

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

以上のように、振動台６３が楕円軌道を描きつつ振動することによって、振動台６３の上に載せられた物品Ｗは移動を行う。そして、この移動のうちＸ方向への移動速度成分は上記ＸＺ平面内の楕円軌道によって制御でき、Ｙ方向への移動速度成分は上記ＹＺ平面内の楕円軌道によって制御できる。すなわち、Ｚ方向への振動成分を基準としてＸ方向、Ｙ方向のそれぞれの振動の振幅と位相差を変化させることで、Ｘ、Ｙ方向への移動速度成分を変化させ、任意の方向に搬送させることが可能となる。

具体的には移動速度の変更は次のようにして行う。

図１１を参照しつつ図１２を用いて説明すると、位相差φｘ（φｙ）によって物品Ｗ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１１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Ｗ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Ｗ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Ｗ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。

このように、Ｘ、Ｙ各方向の振動成分の振幅Ｘ_０、Ｙ_０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。

さらに、図１１を参照しつつ説明すると、図１２で示した位相差と物品Ｗの移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）との関係を示すカーブは、物品Ｗと振動台６３との摩擦係数によって変化し、図１３に示す関係となる。すなわち、２種類の物品Ｗ１１、Ｗ１２と振動台６３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、楕円振動を行う振動台６３の上に同時に摩擦係数の異なる物品Ｗを置いた場合には、移動速度及び移動方向が異なることになる。

具体的には、図１３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。

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。

さらに、図１１を参照しつつ図１４を用いて説明すると、位相差φｘ（φｙ）と物品Ｗの移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）との関係は、振幅Ｘ_０（Ｙ_０）を変えることによっても変化する。すなわち、位相差φｘ（φｙ）に対する物品Ｗの移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）である正弦波類似のカーブは、概ね振動変位の振幅Ｘ_０（Ｙ_０）に比例して変化する。このことから、物品Ｗの移動速度Ｖｘ（Ｙｙ）を２倍にしたい場合には、概ねＸ（Ｙ）方向の振動変位の振幅を２倍にすればよい。そのためには、それに応じた加振力を与えるべく、制御電圧の振幅を変化させればよい。

このようにして、摩擦係数の異なる２種の物品Ｗ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Ｗ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。

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Ｗ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１１〜１３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Ｗに与えることが可能となる。

すなわち、これらを適宜活用すれば、図４に示すような自由搬送機能や、図５に示すような分別機能を自在に実現することができる。

以上のように、本実施形態の振込装置は、物品収容穴４１が設けられた嵌め込みエリアＡ１において物品Ｗを物品収容穴４１に嵌め込むために、嵌め込みエリアＡ１を有する振動台６３と、この振動台６３を上下方向および水平方向に加振する加振手段２と、この加振手段２を制御して振動台６３に楕円振動を生成することにより嵌め込みエリアＡ１上で物品Ｗの水平方向への移動を制御する制御手段３とを設けたものである。

このようにすれば、振動台６３上の物品Ｗを楕円振動に沿って自由に往復移動させることができるので、物品Ｗの嵌っていない物品収容穴４１に集中的に物品Ｗを集めて繰り返し搬送させることができ、投入する物品Ｗが比較的少量であっても物品収容穴４１に対する充填効率や充填率を有効に向上させることができる。

特に、この実施形態の振込装置Ａは、加振手段２による水平方向の加振を水平２方向に対して行い得るものであり、制御手段３は加振手段２を制御して振動台６３に３次元方向の楕円振動を生成し得るようにしているので、振動台６３上の物品Ｗを水平面内で自在に移動させることができ、充填効率や充填率をより有効に向上させることができる。すなわち、揺動と振動を同時に与えて物品を搬送する従来構成の場合、物品の移動方向が一定方向に沿った往復動作に限られるので、それと直交する方向の端部付近に位置する物品収納孔に物品が供給されにくいといった課題があるが、本実施形態によれば水平面内で物品をＸＹ方向に自在に移動させることができるので、空の物品収容穴４１に対して物品Ｗを効果的に集中させることが可能となる。

しかも、制御手段３を通じて、嵌め込みエリアＡ１に存する物品の移動速度をも制御可能としているので、物品Ｗを物品収容穴４１に嵌り易く且つ嵌った後に飛び出しにくい低速度で移動させることができ、充填効率や充填率を更に有効に向上させることができる。すなわち、揺動と振動を同時に与えて物品を搬送する従来構成の場合、駆動初期の物品の動き始めに静止摩擦状態から動摩擦状態に切り替わった瞬間に一挙に物品が移動する。このため、物品収納孔に収まるうえで適した速度に調整することが難しいという課題がある。振動を加えることで物品が静止摩擦状態から動摩擦状態に切り替わるとはいえ、重力の影響を受ければ物品は揺動後に次第に加速されるうえに、物品収容穴の位置は点在していることから、何れの物品収納孔に対しても適切な速度で物品を供給する調整は実質的に困難である。これに対して、本実施形態は、重力の影響を受けずに物品Ｗに対して速度制御を適切に行うことができるため、充填効率や充填率を効果的に高めることができる。

また、本実施形態では、嵌め込みエリアＡ１の隣接位置に、加振手段２および制御手段３を通じて物品Ｗの振動台に対する表裏の摩擦係数の違いを利用した表裏判別により物品Ｗを異なる方向に搬送して分別するための分別エリアＡ２を設けているので、物品Ｗの表裏方向の整列や、補選別を行うことができる。このため、本実施形態のように表裏の決まった方向で物品収容穴４１に嵌め込む必要のある物品Ｗの場合、装置への物品供給時に、予め物品Ｗの表裏など方向を揃えて振込装置に供給する必要がなく、表裏が混在した物品Ｗを投入しても、あるいは投入後に表裏が反転しても、所望の向きの物品すなわち正規の姿勢の物品Ｗ（Ｔ）だけを嵌め込みエリアＡ１の方向に搬送することができる。その結果、投入後の整列や選別を可能にして、装置の簡易化、充填状態の適正化を図ることが可能となる。

さらに、嵌め込みエリアＡ１が型枠４を着脱可能に嵌め込んで構成されるものであり、嵌め込みエリアＡ１の隣接位置の分別エリアＡ２は、加振手段２および制御手段３を通じて嵌め込みエリアＡ１への物品の送り込み又は嵌め込みエリアＡ１からの物品Ｗの撤収を行うための収容エリアとしての機能も有するため、型枠４の着脱に伴って物品Ｗの一時的退避、その後の送り込みを適切に行うことができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施形態では振り込みを要する物品が薄肉円板状のものであったが、物品の形態に応じ、種々に型枠の物品収容穴の形状を変えて実施することができる。図１５はその一例として矩形状の物品Ｗを扱う場合を示し、嵌め込みエリアＡ１に嵌め込まれる型枠４はこれに対応した物品収容部たる矩形状の物品収容穴４１を有し、隣接位置に設けた収容エリアを兼ねる分別エリアＡ２から物品を供給し得るものである。

このような矩形状の物品Ｗの場合、物品収容穴４１に対して当該物品Ｗが水平面内で回転した姿勢にあるときは物品収容穴４１の上に到来しても嵌め込まれない。このような場合は、嵌め込みエリアＡ１の一部（例えば外縁）に、物品が衝突した際に物品の姿勢を矯正する姿勢矯正部（図では突条６３ａなど）を振動台６３から突出させて設けておくことが有効である。このようにすれば、物品Ｗを図４（ｂ）に示す方向に沿って一旦姿勢強制部（突条６３ａ）に衝突させる動作を行えば、物品Ｗが物品強制部（６３ａ）に倣ってその長辺が物品収容穴４１の長辺と平行な姿勢に矯正されるので、その後に再度物品収容穴４１の方向へ物品を移動させれば物品収容穴４１に嵌め込む確率を高めることができる。

また、図１６に示すように、分別エリアＡ２の隣接位置に、表裏選別で除外した部品を貯留しておく収容エリアＡ３を別途に設けてもよい。

収容エリアＡ３に搬送路Ｂから物品Ｗが供給される構成のものでは、正規方向の物品Ｗを型枠４に振込・取り出した後、収容エリアＡ３に一時貯留した正規方向と反対向きの部品Ｗを搬送路Ｂに戻して搬送路Ｂ上で大振幅の上下方向振動を加え、物品Ｗの姿勢を表裏反転させて再度分別エリアＡ２に投入してもよい。

さらに収容エリアＡ３は、分別エリアＡ２の端部に向かってのぼり傾斜の斜面Ｓを持つ凹型の形状としてもよい。このようにすると、収容エリアＡ３に貯留された物品Ｗは小振幅時には斜面Ｓを登ることができず、分別で排除された物品Ｗは分別エリアＡ２、嵌め込みエリアＡ１に移動することができない。一方、大振幅時には、収容エリアＡ３に貯留された物品Ｗは斜面Ｓの登坂が可能となり、分別エリアＡ２に再度投入することができる。

勿論、表裏が同じ条件の物品の場合、分別エリアは不必要であるため、嵌め込みエリアのみ、或いは嵌め込みエリアと収容エリアだけで振込装置を構成することもできる。

嵌め込みエリアだけで構成する場合も、図１６のように外部から物品を導入する搬送路を接続しても勿論構わない。

また、物品を物品収容部の数より遥かに大量に投入する場合等には、楕円振動は２次元方向の振動（図３における楕円振動Ｖ１）だけでもある程度有効な充填効率および充填率が期待できるため、楕円振動Ｖ２を形成するための加振手段２や制御手段３（図２参照）の要素部分を省略して簡素化することも可能である。

さらに、物品収容部を貫通孔とし、その下にトラフを設けるなどすれば、本装置を粒の大きさによって物品を分ける篩（ふるい）装置としても利用することが可能である。

さらにまた、振動台上において、図１７に示すように物品Ｗを物品収容穴４１に向かわせつつ姿勢矯正する位置に姿勢矯正部たるガイド１６３ａを設け、このガイド１６３ａに沿って物品Ｗが型枠４の物品収容穴４１に投入されるように構成することも有効である。

その他、加振源として圧電素子ではなく電磁フィーダを用いるなど、各部の具体的な構成は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。

２…加振手段
３…制御手段
４１…物品収容部（物品収容穴）
６３…振動台
Ａ…振込装置
Ａ１…嵌め込みエリア
Ａ２…分別エリア（収容エリア）
Ｗ…物品

Claims (5)

1. 物品収容部が設けられた嵌め込みエリアにおいて当該物品収容部に物品を嵌め込む振込装置であって、
   前記嵌め込みエリアを有する振動台と、この振動台を上下方向および水平方向に加振する加振手段と、この加振手段を制御して振動台に楕円振動を生成することにより嵌め込みエリア上で物品の水平方向への移動を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする振込装置。
2. 前記加振手段による水平方向の加振は水平２方向に対して行い得るものであり、前記制御手段は加振手段を制御して振動台に３次元方向の楕円振動を生成し得るようにしている請求項１に記載の振込装置。
3. 前記嵌め込みエリアの隣接位置に、前記加振手段および制御手段を通じて物品の搬送面に対する物理的性状の違いにより当該物品を異なる方向に移動させて分別するための分別エリアを設けている請求項１又は２に記載の振込装置。
4. 前記嵌め込みエリアが型枠を着脱可能に嵌め込んで構成されるものであり、当該嵌め込みエリアの隣接位置に、前記加振手段および制御手段を通じて嵌め込みエリアへの物品の送り込み又は嵌め込みエリアからの物品の撤収を行うための収容エリアを設けている請求項１〜３の何れかに記載の振込装置。
5. 前記嵌め込みエリア若しくは嵌め込みエリアに向かう位置に、物品が衝突した際に当該物品の姿勢を矯正する姿勢矯正部を搬送面から突出させて設けている請求項１〜４の何れかに記載の振込装置。
   
   
   
   
   
   

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