KR20140015490A

KR20140015490A - 물품 분별 반송 장치

Info

Publication number: KR20140015490A
Application number: KR1020137027900A
Authority: KR
Inventors: 데츠유키 기무라; 야스시 무라기시
Original assignee: 신포니아 테크놀로지 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2014-02-06
Also published as: CN103492292B; CN103492292A; US20140041987A1; WO2012147838A1; HK1189866A1; US9038815B2; KR101913450B1

Abstract

반송면 상에서 복수 물품을 분별해 다른 방향으로 반송시킬 수 있는 물품 분별 반송 장치를 제공하기 위해, 탄성 지지 수단(5)을 개재하여 설치된 가동체(6)가 진동함으로써 물품(9)을 반송하는 물품 분별 반송 장치(1)이며, 가동체(6)에 대하여 연직 방향으로부터 경사진 방향으로 주기적 가진력을 부여하는 제1 가진 수단(71)과, 제1 가진 수단(71)에 의한 주기적 가진력과 교차하는 방향으로 주기적 가진력을 부여하는 제2 가진 수단(72)과, 각 가진 수단(71, 72)에 의한 주기적 가진력을 위상차를 가지면서 동일한 주파수에서 동시에 발생시켜 가동체(6)에 타원의 진동 궤적을 발생시키는 진동 제어 수단(31)을 구비하고, 진동 제어 수단(31)에 의해 마찰 계수가 다른 물품이 상이한 방향으로 반송되도록 가동체(6)의 진동 궤적을 설정함으로써, 가동체(6) 상에서 물품(9)을 분별 반송하도록 구성하였다.

Description

물품 분별 반송 장치{ARTICLE SEPARATION AND CONVEYANCE DEVICE}

본 발명은 진동에 의해 복수의 물품을 반송하면서 분별하는 것이 가능한 물품 분별 반송 장치에 관한 것이다.

종래부터 진동을 이용한 리니어 피더 등의 물품 반송 장치가 다수 알려져 있고, 이러한 기술을 전개한 특허문헌 1에 관계된 것 같은 물품 반송 장치가 개시되어 있다.

이것은 물품 반송용의 궤도를 갖는 가동체에 대하여 수직 및 수평 방향의 동일 주파수의 진동을 가함으로써 타원 진동을 발생시키고, 마찰 계수에 따라서 각각의 방향의 진동의 위상차를 설정함으로써, 반송 방향을 상이하게 하는 것을 가능하게 구성한 것이다. 이것을 사용함으로써, 마찰 계수가 다른 2종의 물품을 동시에 반송면 위에 싣고, 마찰 계수에 따른 소정의 위상차를 갖는 진동을 부여함으로써, 각각이 반대 방향으로 반송되도록 하여 분별하는 것이 가능하다.

또한, 특허문헌 2에 있어서는, 직선상으로 부품을 이송하는 부품 공급 장치이며, 베이스부(기체)에 대하여 한쌍의 판 스프링에 의해 중간대(압전식 구동부)를 탄성 지지함과 함께, 이 중간대에 의해 탄성 지지되면서, 이 중간대를 끼우도록 하고, 반송로를 상면에 갖는 가동체(진동 전달부)와 카운터 웨이트가 연결하여 설치된 구성이 개시되어 있다. 이렇게 함으로써, 가동체에 대하여 중간대 측에서 구동력을 부여하여 진동을 발생시킨 경우에도, 그 가동체의 기울기나 요동을 발생하지 않고 안정한 반송을 행하는 것이 가능하게 되어 있다.

일본 특허 공개 제2005-255351호 공보 일본 특허 공개 제2007-168920호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에 관한 물품 반송 장치에서는, 수평 및 수직의 2방향의 진동 성분을 합성하여 타원의 진동 궤적을 생성하고, 이것을 이용하여 물품의 분별을 행하고 있지만, 진동 궤적이 발생하는 방향이 한정되기 때문에, 반송하는 물품의 이동 방향으로 관한 자유도가 적다. 그로 인해, 그 장치를 제조 라인에 내장하여 사용한 경우에는, 반송 경로의 방향으로 관한 설계 자유도가 낮아진다.

이상과 같은 문제점을 해소하기 위해서, 본원에 있어서의 제1 발명은, 물품의 분별을 행함과 동시에, 분별된 물품을 각각 임의의 방향으로 반송해 갈 수 있고, 제조 라인 중에서 용이하게 사용할 수 있는 물품 분별 반송 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 상기 문제가 해소 가능하게 되는 경우에도, 장치의 전체 구성이 복잡화됨으로써 대형화를 초래하는 동시에, 가동체의 지지가 불안정해져서 원하는 진동 궤적이 얻어지지 않고, 물품의 분별 및 반송이 곤란해질 가능성도 있다.

또한, 상기와 같은 물품 반송 장치를 사용하는 경우에는, 이 진동이 설치면에 전파되는 경우가 없도록, 소위 베이스로서의 기체의 하면에 방진 스프링을 설치하여 진동 장치 전체를 설치면에 대하여 탄성 지지한 상태로 하는 것이 일반적이다. 이렇게 함으로써, 주변의 장치에 대한 진동의 전달이나 소음의 발생을 억제하고, 주변 환경을 적절하게 유지하는 것이 가능하게 되어 있다.

그러나, 이와 같은 구성에서는 가동체에 대하여 가진력을 작용시켰을 때, 기체와 가동체 사이에서 회전 모멘트가 발생하고, 방진 스프링을 개재하여 지지되어 있는 기체의 자세가 불안정한 상태로 된다. 그로 인해, 기체에 대하여 탄성 지지되어 있는 가동체의 진동도 불안정해지고, 가동체에 원하는 진동 궤적을 발생시킬 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 이러한 문제도, 상기와 같이 전체 구성이 복잡화·대형화된 경우에는 보다 현저하게 나타날 것으로 예상된다. 이러한 문제를 해소하기 위해서, 가동체의 진동 안정화를 목적으로 하여 단순히 특허문헌 2에 개시되어 있는 기술을 도입하려고 하더라도, 매우 추잡한 구성으로 될 것이 상정된다.

이상과 같은 문제점을 해소하기 위해서, 본원에 있어서의 제2 발명은, 간단한 구성으로 하면서도, 가동체에 안정된 타원 진동을 발생시킬 수 있고, 이 진동에 의해 안정되게 물품의 분별을 행함과 동시에, 분별된 물품을 각각 임의의 방향으로 반송해 갈 수 있고, 제조 라인 중에서 용이하게 사용할 수 있는 물품 분별 반송 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해서, 다음과 같은 수단을 강구한 것이다.

즉, 제1 발명의 물품 분별 반송 장치는, 기체 상에 탄성 지지 수단을 개재하여 설치된 가동체를 구비하고, 그 가동체가 진동함으로써 가동체 위에 적재된 물품을 반송하는 물품 분별 반송 장치이며, 상기 가동체에 대하여 연직 방향으로부터 경사진 방향으로 주기적 가진력을 부여하는 제1 가진 수단과, 상기 가동체에 대하여 상기 제1 가진 수단에 의한 주기적 가진력과 교차하는 방향으로 주기적 가진력을 부여하는 제2 가진 수단과, 상기 각 가진 수단에 의한 주기적 가진력을 위상차를 가지면서 동일한 주파수에서 동시에 발생시켜 상기 가동체에 타원의 진동 궤적을 발생시키도록 상기 각 가진 수단을 제어하는 진동 제어 수단을 구비하고, 상기 진동 제어 수단에 의해 마찰 계수가 다른 물품이 상이한 방향으로 반송되도록 상기 가동체의 진동 궤적을 설정함으로써, 상기 가동체 상에서 상기 물품을 분별 반송하는 것을 특징으로 한다.

이렇게 구성하면, 복수의 물품을 1방향으로 반송할 수 있음과 함께, 마찰 계수의 상이에 의해 반송 방향을 상이하게 할 수 있기 때문에, 카메라나 화상 처리기 등의 검사 기기 및 분별을 위한 특수한 기기를 사용하지 않아도, 이들을 자동으로 분별할 수 있다. 또한, 반송면을 평면으로 구성할 수 있기 때문에, 1개의 기기에 의해 대형의 것부터 소형의 것까지 대응이 가능하게 된다.

또한, 물품의 이동하는 방향을 안정시켜서 각각을 정해진 방향으로 반송할 수 있도록 하기 위해서, 상기 가동체 상에 분별된 물품을 소정의 궤도를 따라서 이동시키는 가이드를 설치하도록 하여 구성하는 것이 적합하다.

또한, 복수의 물품을 동 방향으로 반송하는 것과, 각각을 다른 방향으로 반송하는 것을 용이하게 전환되도록 하기 위해서는, 상기 가동체의 진동 궤적을 다른 진동 궤적으로 전환하는 진동 전환 수단을 구비하고 있고, 그 진동 전환 수단이 상기 각 가진 수단에 의한 주기적 가진력의 위상차이며 마찰 계수가 다른 물품이 다른 방향으로 반송되는 위상차의 데이터와, 마찰 계수가 다른 물품이 같은 방향으로 반송되는 위상차의 데이터를 내부에 보존하여, 외부로부터의 신호 입력에 따라서 이들의 위상차를 전환하도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 제2 발명의 물품 분별 반송 장치는, 기체와, 연직 방향에 대하여 경사지면서 대략 평행하게 설치된 복수의 제1 막대 형상 스프링 부재에 의해 상기 기체에 대하여 탄성 지지된 중간대와, 상기 제1 막대 형상 스프링 부재와 대략 평행하게 설치된 제2 막대 형상 스프링 부재에 의해 상기 중간대에 대하여 탄성 지지되어 있고, 물품을 실어서 반송시키는 반송면을 상부에 형성되어 있는 가동체와, 상기 제2 막대 형상 스프링 부재의 길이 방향에 대하여 직교하면서 서로 교차하는 제1 방향 및 제2방향으로, 상기 중간대 측에서 상기 가동체에 대하여 주기적 가진력을 각각 부여하는 제1 가진 수단 및 제2 가진 수단과, 상기 각 가진 수단에 의한 주기적 가진력을 위상차를 가지면서 동일한 주파수에서 동시에 발생시켜 상기 가동체에 타원의 진동 궤적을 발생시키도록 상기 각 가진 수단을 제어하는 진동 제어 수단을 구비하고, 상기 가동체의 무게 중심 위치가 상기 중간대의 무게 중심 위치와 대략 일치하게 구성되어 있음과 함께, 상기 진동 제어 수단에 의해 마찰 계수가 다른 물품이 상이한 방향으로 반송되도록 상기 가동체 진동 궤적을 설정함으로써, 상기 가동체 상에서 상기 물품을 분별 반송하도록 구성한 것이다.

이렇게 구성함으로써, 간단한 장치 구성으로 하면서, 반송대에 기울기나 회전을 발생시키지 않고, 안정되게 3차원 과녁인 타원의 진동 궤적을 발생시킬 수 있고, 이 진동을 물품의 성질에 따라서 제어함으로써, 물품의 분별을 행함과 함께, 분별된 물품을 각각 임의의 방향으로 반송해 갈 수 있게 된다.

또한, 상기의 구성을 보다 간편하게 구체화함으로써 장치 구성을 보다 간단하게 해서, 소형·경량화를 도모하는 것을 가능하게 하기 위해서는, 상기 가동체가, 상기 중간대의 아래쪽에 배치되는 하측 가동대와, 상기 중간대의 상방에 배치된, 상기 반송면을 구비하는 반송대와, 상기 하측 가동대와 상기 반송대를 연결하는 연결 부재로 구성하는 것이 적합하다.

이상 설명한 제1 발명에 의하면, 간단한 구성이면서, 동시에 복수의 물품 분별을 행하고, 각각의 물품을 임의의 방향으로 반송시킬 수 있음과 함께, 다양한 크기·형상 물품에도 대응할 수 있는 물품 분별 반송 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제2 발명에 의하면, 간단한 구성으로 하면서도, 가동체에 의해 안정된 진동을 발생시킬 수 있고, 이 진동에 의해 안정되게 물품 분별을 행함과 함께, 분별된 물품을 각각 임의의 방향으로 반송해 갈 수 있고, 제조 라인 중에서 용이하게 사용할 수 있는 물품 분별 반송 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 물품 분별 반송 장치의 시스템 구성도이다.
도 2는 동 물품 분별 반송 장치 기계 장치부의 사시도이다.
도 3은 동 물품 분별 반송 장치 기계 장치부의 측면도이다.
도 4는 동 물품 분별 반송 장치 기계 장치부의 K방향으로의 동작을 도시하는 측면도이다.
도 5는 동 물품 분별 반송 장치 스프링 부재의 단면을 도시하는 도 3의 A-A 단면 화살표도이다.
도 6은 동 물품 분별 반송 장치 동작 원리를 도시하는 모식도이다.
도 7은 동 물품 분별 반송 장치에 있어서의 각 방향으로의 주기적 가진력 간의 위상차와 물품의 반송 속도와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 동 물품 분별 반송 장치에 있어서의 수평 방향으로의 주기적 가진력의 진폭과 물품의 반송 속도와의 관계를 도시하는 도면이다.
도 9는 동 물품 분별 반송 장치에 있어서의 반송로를 예시한 상면도이다.
도 10은 동 물품 분별 반송 장치에 있어서의 기계 장치부의 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 11은 동 물품 분별 반송 장치에 있어서의 기계 장치부의 도 10과는 다른 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 12는 동 물품 분별 반송 장치에 있어서의 기계 장치부의 도 10 및 도 11과는 다른 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 물품 분별 반송 장치의 시스템 구성도이다.
도 14는 동 물품 분별 반송 장치 기계 장치부의 사시도이다.
도 15는 동 물품 분별 반송 장치 기계 장치부의 측면도이다.
도 16은 도 14에 있어서의 A부 주변을 확대한 사시도이다.
도 17은 도 14에 있어서의 B부 주변을 확대한 사시도이다.
도 18은 동 물품 분별 반송 장치의 기계 장치부에 있어서의 지지 구조를 도시하는 모식도이다.
도 19는 동 물품 분별 반송 장치의 기계 장치부의 K방향으로의 동작을 도시하는 측면도이다.
도 20은 동 물품 분별 반송 장치의 일부를 구성하는 제2 막대 형상 스프링 부재의 단면을 도시하는 모식도이다.
도 21은 동 물품 분별 반송 장치의 동작 원리를 도시하는 모식도이다.
도 22는 동 물품 분별 반송 장치에 있어서의 반송로를 예시한 상면도이다.
도 23은 동 물품 분별 반송 장치에 있어서 가진 수단의 구성을 변경한 기계 장치부의 변형예를 도시하는 사시도이다.
도 24는 동 기계 장치부의 변형예를 도시하는 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.

<제1 실시 형태>

이 제1 실시 형태의 물품 분별 반송 장치(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 크게는 기계 장치부(2)와 제어 시스템부(3)로 구성된다. 이 제어 시스템부(3)는 후술하는 바와 같이 기계 장치부(2)에 내장된 압전 소자(71, 72)의 제어를 행함으로써, 기계 장치부(2)에 K, Y의 각 방향의 주기적 가진력을 부여하여 진동을 발생시키도록 구성하고 있다.

여기서, 본 실시 형태에 있어서, K방향이란, 압전 소자(71)의 탄성 지지 부재(52)에의 부착면에 대한 직교 방향을 말하고, Y방향이란 지면 수직 방향을 말하는 것으로 한다. 또한, 후술하는 X, Z방향에 대해서도, 도면 중 좌측 하방에 나타낸 좌표축에 나타낸대로 정의하기로 한다. 그로 인해, K방향이란, X방향, Z방향 성분을 갖는 것으로서, XZ 평면과 평행하게 되는 것이라고 말할 수 있다. 이하, 이 좌표축에 따라 설명을 진행시켜 간다.

기계 장치부(2)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 크게는 바닥면에 고정한 기체(4)와, 기체(4)에 대하여 진동함으로써 위에 실은 물품(9)을 분별하면서 반송하는 가동체로서의 가동대(6)와, 가동대(6)를 기체(4)에 대하여 탄성적으로 지지하는 탄성 지지 수단(5)으로 구성하고 있다. 기체(4) 아래에, 도시하지 않은 방진 고무 등의 스프링 상수가 작은 탄성체를 설치하면, 설치하는 밑바닥에 대한 반력을 저감시킬 수 있어서 적합하다.

기체(4)는 저면(41a)이 X방향으로 긴 변을 향한 직사각형이며, 상면(41b)은 저면(41a)과 동일 형상이면서 X방향으로 위치가 어긋난 형상으로 하고 있다. 그로 인해, 전방면(41c), 후방면(41d)은 저면(41a) 및 상면(41b)에 대하여 기울어 있다.

그리고, 이들 전방면(41c) 및 후방면(41d) 각각에, 탄성 지지 수단(5)을 구성하는 막대 형상 스프링인 스프링 부재(52)가 2개씩 설치되어 있다. 이 스프링 부재(52)는 기체(4)의 전방면(41c) 또는 후방면(41d)에, 각각 평판 형상으로 형성된 하측 설치부(52b)에 고정하고 있고, 그 설치부(52b)보다, K방향 및 Y방향으로 수직한, 도면 중 좌측 상단의 방향을 향하여 연장하고, 평판 형상으로 형성된 상측 설치부(52a)에 가동대(6)의 하부에 설치된 지지 블록(62)과 연결되어 있다. 스프링 부재(52) 중, 상측 설치부(52a) 및 하측 설치부(52b)의 사이가 되는 중간부(52c)는 단면을 사각 형상으로 형성하고 있다.

가동대(6)는 수평하게 배치된 평판 형상의 형태를 기본으로 하고, 반송면인 상면(61)에는 대응하는 제조 라인 및 물품(9)에 따라서 적절히, 반송로(63a)를 형성한다. 도 2에 있어서는, 예로서 반송 방향의 좌우로 평행한 벽면(63b, 63c)을 가이드로서 형성한 경우를 기재하고 있다. 전술한 바와 같이 가동대(6)의 하측에 지지 블록(62)을 고정하여 설치하고, 그 지지 블록(62)에 있어서 4개의 스프링 부재(52)와 연결하고 있다.

이렇게 구성하고 있기 때문에, 4개의 스프링 부재(52)는 마치 평행 링크 기구와 같이 작용하고, 가동대(6)는 수평 상태를 유지한 채 각 방향으로 이동을 행할 수 있다.

그리고, 이 가동대(6)를 X, Y, Z의 각 방향으로 진동시키기 위한 구동부로서, 이하와 같이 압전 소자(71, 72)를 설치하고 있다.

우선, K방향의 진동을 부여하는 제1 가진 수단으로서, 스프링 부재(52)의 중간부(52c)의 길이 방향 중앙 이하의 측면에서 X축에 직교하는 면에, 직육면체 형상의 제1 압전 소자(71)를 부착하고 있다. 또한, Y방향의 진동을 부여하는 제2 가진 수단으로서, 스프링 부재(52)의 중간부(52c)의 길이 방향 중앙 이하의 측면에서 Y축에 직교하는 면에, 직육면체 형상의 제2 압전 소자(72)를 부착하고 있다. 이들 압전 소자(71, 72)는 전압을 부여함으로써 전체 길이에 신장을 발생시킬 수 있기 때문에, 도 4에 예로서 나타낸 바와 같이, 스프링 부재(52)를 휘게 하여, 가동대(6)에 K방향 또는 Y방향의 변위를 발생시키는 것이 가능하게 되어 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 각각의 스프링 부재(52)에 대하여 제1 압전 소자(71a, 71b)와 제2 압전 소자(72a, 72b)를 각각 대향하는 면에 한쌍씩 설치한 바이몰프형으로서 구성하였다. 본 실시 형태와 같이 압전 소자의 신장을 이용하여 스프링 부재에 휨을 발생시키고자 할 경우, 대향면에 설치한 압전 소자의 한쪽을 신장 측에 설정할 때에는 다른 쪽을 수축 측에 설정할 필요가 있기 때문에, 한쪽을 신장 측으로 했을 때에, 다른 쪽이 수축 측이 되도록 전압 인가 및 부착 방향을 설정하고 있다. 이하, 압전 소자에 대하여 부여하는 전압에 대해서는, 단순하게 X방향 제어 전압, Y방향 제어 전압으로 하여 설명을 행하고, X방향 및 Y방향으로 정의 제어 전압을 부여한다는 것은, 각각 가동대(6)를 X, Y의 정방향으로 이동시키는 방향으로 스프링 부재(52)에 굽힘을 발생시키도록, 제1 압전 소자(71), 제2 압전 소자(72)를 신축시키는 전압을 부여하는 것을 의미한다.

또한, 스프링 부재(52)는 변형을 행하는 경우, 도 4에 도시한 바와 같이 중간부(52c)의 길이 방향 중앙을 경계로, 하나의 면 내의 상하에서 신장 측과 수축 측이 역회전한다. 따라서, 제1 압전 소자(71), 제2 압전 소자(72)를 길이 방향 중앙 부근을 초과하여 넓은 범위에 부착하는 것은, 도리어 변형을 저해하게 되어 바람직하지 않다. 그로 인해, 본 실시 형태와 같이 길이 방향 중앙 부근보다 편단부 측에 가까이 댄 위치에 부착하는 것이 효율적이다.

이와 같이 하여 구성한 기계 장치부(2)에 대하여 제어 시스템부(3)는 제1 압전 소자(71) 및 제2 압전 소자(72)에 각각 정현파 형상의 제어 전압을 부여함으로써, K, Y의 각 방향의 진동을 발생시키기 위한 주기적 가진력을 발생시킨다.

그로 인해, 제어 시스템부(3)는 도 1에 도시한 바와 같이, 정현 전압을 발생시키는 발진기(34)를 구비하고 있고, 이 정현 전압을 증폭기(35)에 의해 증폭한 뒤에, 각 압전 소자(71, 72)에 출력한다. 또한, 상기 제어 시스템부(3)는 K, Y의 각 방향의 제어 전압을 상세하게 조정하기 위한 진동 제어 수단(31)을 갖고 있다. 또한, 발진기(34)에 의해 발생시키는 진동의 주파수는, K, Y방향의 어느 한쪽의 진동계와 공진하는 주파수로 함으로써, 진동을 증폭하여 전력 절약화를 도모하도록 하고 있다. 이때, 양쪽의 진동계의 진동이 간섭하는 것을 피하기 위해서는, 각 방향의 고유 진동수를 이격해도 된다. 이때, 각 방향의 고유 진동수는 예를 들어 -10％ 내지 +10％ 정도 이격하도록 한다.

진동 제어 수단(31)은 크게는, K, Y의 각 방향의 제어 전압의 진폭을 조정하는 진폭 조정 회로(31a)와, 각각의 위상차를 조정하기 위한 위상 조정 회로(31b)로 구성하고 있다. 본 실시 형태에서는, K, Y의 각 제어 전압에 각각 대응한 진폭 조정 회로(31a)를 가짐과 함께, K방향의 제어 전압의 위상을 기준으로 하여, 이것과 소정의 위상차가 되도록 제어 전압의 위상을 조정하는 위상 조정 회로(31b)를 Y의 제어 전압에 대하여 설치하도록 구성하고 있다.

그리고, 제어 시스템부(3)는 반송하는 물품(9)에 따른 반송 방향 및 반송 속도가 얻어지도록, 각 방향의 주기적 가진력을 부여하는 압전 소자(71, 72)에의 제어 전압의 진폭 및 위상을 전환하는 진동 전환 수단(32)을 갖고 있다. 그 진동 전환 수단(32)은 도시하지 않은 외부로부터의 신호에 의해 적절히 물품(9)의 반송 방향을 소정의 방향으로 바꾸기 위해, 그 방향으로 대응하는 각 압전 소자(71, 72)의 제어 전압의 진폭 및 위상의 구체적 제어값을 결정하고, 그 제어값으로 조정하도록 진폭 조정 회로(31a), 위상 조정 회로(31b)에 명령을 부여한다.

상기와 같이 구성한 물품 분별 반송 장치(1)는 구체적으로는 다음과 같은 원리에 기초하여 물품(9)에 대하여 작용한다. 설명을 간단하게 하기 위하여 상술한 K방향의 진동 성분은, X방향, Z방향의 진동으로 분해하여 생각하는 것으로 한다.

여기서, 본 물품 구별 반송 장치(1)를 도 6의 모식도에 도시한 바와 같은 간략화한 모델로 생각하고, 가동대(6)가 기체(4)에 대하여 X, Y, Z의 각 방향으로 탄성체(54, 55, 56)에 의해 탄성적으로 지지함과 함께, 각 방향의 가진 수단(74, 75, 76)을 설치하고 있는 경우를 상정한다. 이렇게 구성함으로써, X, Y, Z의 3 방향으로 설치한 가진 수단(74, 75, 76)에 의해 가동대(6)를 3방향으로 동작시키는 것이 가능하게 되어 있다. 도 6의 모식도에 있어서의 탄성체(54, 55, 56)는, 도 1에 있어서의 스프링 부재(52)에 해당함과 함께, 도 6에 있어서의 가진 수단(74, 75, 76)은 각각 압전 소자(71, 72)에 해당한다.

도 6에 나타내는 모델의 가동대(6)에 대하여 Z방향으로 Z=Z₀×sinωt로 표현되는 주기적인 진동 변위를 부여한다. 여기서, Z₀는 Z방향의 진폭을, ω은 각 주파수를, t는 시간을 나타낸다. 또한, X, Y방향으로도 각각 Z방향과 동일 주파수의 진동을, X=X₀×sin(ωt+φx), Y=Y₀×sin(ωt+φy)의 식과 같이 부여하는 것으로 한다. 여기서, X₀, Y₀는 각각 X방향, Y의 진폭을, φx, φy는 각각 X방향, Z방향의 진동의 Z방향의 진동에 대한 위상차를 나타낸다.

이와 같이, X, Y, Z의 각 방향으로 정현파 형상이 주기적인 진동 변위를 가함으로써, 가동대(6)에는 이들이 합성된, 본 발명에서 삼차원의 진동 궤적이라고 칭하는 연직 평면 및 수평면에 대하여 기운 평면 내의 타원의 궤적 또는 평면 외의 입체적인 궤적을 갖는 진동을 가동대에 대하여 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, Z방향의 진동 성분에 대하여 φx, φy의 위상차를 갖게 하여 X, Y방향의 진동을 발생시켰을 때, 이차원적으로는 XZ 평면 상에서 우측을 위로 한 타원 궤도를 갖는 진동이 발생하고, YZ 평면 상에서 우측을 아래로 한 타원 궤도를 갖는 진동이 발생한다. 그리고, 또한 이 2개를 합성함으로써, 도면 중 우하에 도시한 바와 같이 삼차원의 진동 궤적된 삼차원 공간 상에서의 타원 궤도가 발생한다.

그리고, 각 방향의 진동 변위의 진폭 및 위상을 바꿈으로써, XZ 평면, YZ 평면 내의 이차원의 타원 궤도의 크기나 방향을 변경할 수 있고, 대응하여 삼차원 공간상의 타원 궤도의 크기나 방향을 자유롭게 변경할 수 있다. 또한, 이렇게 각 방향으로의 주기적인 진동 변위를 부여하기 위해서, 제어상은 각 방향으로의 주기적 가진력을 부여함으로써 대응을 행하고 있다.

이상과 같이, 가동대(6)가 타원 궤도를 그리면서 진동함으로써, 가동대(6) 위에 적재된 물품(9)은 이동을 행한다. 그리고, 이 이동 중 X방향으로의 이동 속도 성분은 상기 XZ 평면 내의 타원 궤도에 의해 제어할 수 있고, Y방향으로의 이동 속도 성분은 상기 YZ 평면 내의 타원 궤도에 의해 제어할 수 있다. 즉, Z방향으로의 진동 성분을 기준으로 하여 X방향, Y방향 각각의 진동의 진폭과 위상차를 변화시킴으로써, X, Y방향으로의 이동 속도 성분을 변화시키고, 임의의 방향으로 반송시키는 것이 가능하게 된다.

구체적으로는 각 방향으로의 이동 속도 성분의 변경은 다음과 같이 하여 행한다.

발명자들의 지식에 의하면, 도 6을 참조하면서 도 7을 사용하여 설명하면 위상차 φx(φy)에 의해 물품(9)의 이동 속도 Vx(Yy)는 정현파에 유사한 커브를 그리도록 변화함과 함께, 물품(9)과 가동대(6)와의 사이의 마찰 계수에 의해서도 변화한다. 즉, 2종류의 물품(9)인 W1, W2와 가동대(6)와의 사이의 마찰 계수를 각각 μ1, μ2로서 μ1 <μ2의 관계가 있을 때, W2의 시의 이동 속도의 그래프는, W1의 시의 이동 속도의 커브를 위상차가 정이 되는 방향으로 비켜놓은 형상으로 된다. 그로 인해, 타원 진동을 행하는 가동대(6) 위에 동시에 마찰 계수가 다른 물품(9)을 둔 경우에는, 이동 속도 및 이동 방향이 다르게 된다.

구체적으로는, 도 7에 나타내는 위상차 φ1에 φx를 설정했을 때, W1의 X방향 이동 속도는 0이 되고, W2는 음의 값을 취한다. 그리고 φ1 내지 φ2의 사이에 위상차를 설정하고 있을 때에는, W1은 정의 방향, W2는 부의 방향으로 서로 역방향으로 진행한다. 위상차 φ2에서는 W2의 속도가 0이 되고, W1은 정의 방향의 속도가 된다. 또한 φ2 내지 φ4의 사이에서는 W1, W2 모두 정의 방향으로 진행하는데, 그간 φ3에서는 동일한 속도가 되고, 그 전후에서 W1과 W2의 속도의 크기가 역회전한다. 또한, 위상차를 φ4로 하면 W1은 속도가 0이 되고, W2는 정의 방향으로 이동한다. 위상차 φ4 내지 φ5의 범위에서는 W1은 부의 방향으로 진행하고, W2는 정의 방향으로 진행한다. 또한, φ5에서는 W2의 속도가 0이 되고, W1은 부의 방향으로 진행한다. 또한, φ5 내지 π의 범위에서는 양쪽 모두 부의 방향으로 진행하는데, 그 중에서도 φ5의 경우에 동일한 속도가 되고, 그 전후에서 속도가 역회전한다. 또한, 이러한 관계는 Y방향의 이동 속도 Vy에 대해서도 적합하다.

또한, 발명자들의 지식에 의하면, 도 6을 참조하면서 도 8을 사용하여 설명하면 위상차 φx(φy)과 물품(9)의 이동 속도 Vx(Yy)과의 관계는, 진폭 X₀(Y₀)을 바꿈으로써도 변화한다. 즉, 위상차 φx(φy)에 대한 물품(9)의 이동 속도 Vx(Yy)의 정현파 유사 커브는, 대강 진동 변위의 진폭 X₀(Y₀)에 비례하여 변화한다. 이로부터, 물품(9)의 이동 속도 Vx(Yy)를 2배로 하고 싶은 경우에는, 대강 X(Y) 방향의 진동 변위의 진폭을 2배로 하면 된다. 그것을 위해서는, 거기에 따른 가진력을 부여하기 위해, 제어 전압의 진폭을 변화시키면 된다.

이러한 일방향에 대한 진동 제어를, 직교하는 X, Y방향으로 동시에 부여함으로써, 마찰 계수의 상이한 복수의 종류의 물품(9)을 가동대(6) 상에서 분별하여 다른 방향으로 반송시킬 수 있다. 또한, 상기와 같이 마찰 계수가 다른 물품(9)을 다른 방향으로 반송시키도록 제어함으로써, 엄밀하게는 마찰 계수가 동일한 것이여도 표면 형상이 상이한 등, 외관상 마찰 계수가 상이하게 보여지는 것에 대해서도 반송 방향을 상이하게 할 수도 있다. 예를 들어, 동일한 물품의 표면과 이면이여도, 면의 요철이 상이해 가동대(6)와의 접촉 면적이 크게 상이한 경우가 해당하고, 이러한 경우에도 적절히 분별·반송을 행할 수 있다.

그러나, 복수의 종류의 물품(9)을 반송하면서, 2방향으로 분별하여, 반송해 가는 것을 목적으로 한 경우, 상기와 같은 3개의 방향으로의 가진 수단을 각각 따로 갖는 것은 필수라고는 말할 수 없다. 왜냐하면, 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, X방향에 대해서는 한쪽으로만 반송을 행하고 역방향으로 진행시키는 것을 필요로 하지 않는 것이라면, Z방향에 대한 위상차를 0으로, 즉 동 위상에서 구동시켜도 된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, Z방향과 X방향의 진동 성분을 갖는 K방향의 가진 수단(71)으로서 1개로 구성할 수 있다.

이에 비해, Y방향으로는 물품(9)의 종류에 따라 분별하는 기능이 필요해지기 때문에, Z방향의 주기적 가진력에 대한 위상차, 즉 K방향의 주기적 가진력에 대한 위상차를 물품의 마찰 계수에 따라서 전환할 수 있도록 구성하고 있다.

이렇게 구성한 본 물품 구별 반송 장치(1)에 의해, 도 9의 (a) 내지 (c)에 예시하는 것과 같이, 물품(9)의 반송 및 분별이 가능하게 된다.

도 9의 (a)는 가동대(6) 상에 넓은 반송로(63a)를 형성하고, 반송 방향에 대한 좌우로 평행한 벽면(63b, 63c)을 형성한 예이다. 벽면(63b, 63c)은 분별하는 물품의 이동 방향을 규제하는 가이드로서 작용하고, 각각의 물품(9a, 9b)을 정해진 방향으로 반송할 수 있다. 도면 중에 있어서의 가동대(6)의 우측에는, 물품(9a, 9b)이 혼재하여 넣어진 컨테이너(95)가 접속되어 있고, 그 컨테이너(95)로부터 가동대(6) 위에 물품(9a, 9b)을 투입할 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 1에 있어서의 진동 전환 수단(32)으로부터의 명령에 의해, 진동 제어 수단(31)에 의해 Y방향으로의 진동의 위상차를 도 7에 나타내는 φ1 내지 φ2 또는 φ4 내지 φ5로 설정되어 있고, 도 9의 (a)의 물품(9a, 9b)은 도면 중의 좌 방향으로 반송되면서도, 진행 방향에 대하여 좌우의 벽면(63b, 63c)을 향하여 분별되어, 드디어는 각각 벽면(63b, 63c)에 접촉하면서 반송되어 간다. 이렇게 간단하게 반송로 및 벽면을 형성한 것 뿐이라도 분별을 용이하게 행한 다음, 각각을 정해진 방향으로 반송해 갈 수 있기 때문에, 여러가지 크기의 물품에 대응할 수 있다. 또한, 이렇게 특정한 물품의 분별 반송을 행하는 것 뿐이면, 진동 전환 수단(32)은 필수가 아니고, 진동 제어 수단(31)으로 미리 결정된 위상차를 설정해 두는 것만으로 충분하다.

도 9의 (b)는 가동대(6) 상에 도면 중 상측의 궤도(64), 하측의 궤도(65)로 분기하는 Y자형의 반송로(63a)를 형성한 것이며, 이 반송로(63a)를 따라 2종의 물품(9a, 9b)을 우측으로부터 좌측을 향하여 반송해 간다. 이 경우에 있어서도, 도 1에 있어서의 진동 전환 수단(32)에 있어서, Y방향으로의 진동의 위상차를 도 7에 나타내는 φ1 내지 φ2 또는 φ4 내지 φ5로 전환함으로써, 도 9의 (a)의 물품(9a, 9b)은 서로 역방향의 Y방향 이동 속도 성분을 받고, 반송 방향에 대한 좌우의 벽면(63b, 63c)에 접촉하면서 반송된다. 그리고, Y자의 분기점으로부터, 각각 궤도(64, 65)에 진입함으로써 반송처를 상이하게 할 수 있다.

또한, 도 9의 (c)에는 가동대(6) 상에 직선 형상의 반송로(63a)를 형성하고, 그 연장상의 궤도(64)와, 반송로(63a)에 대하여 측방으로 분기하는 궤도(65a, 65b, 65c)를 갖는 것이다. 이렇게 형성함으로써, 통상은 2종의 물품(9a, 9b)을 같은 방향으로 반송하면서, 특정한 타이밍에서 Y방향의 진동 성분도 가함으로써, 특정한 물품(9b)을 분기한 궤도(65a, 65b, 65c)로 취출할 수 있다. 그 때문에, 통상은 물품(9a, 9b)을 양쪽 모두 도면의 좌 방향으로 반송해 두고, 특정 물품(9b)이 반송해야 할 어느 한쪽의 라인(65a, 65b, 65c)에 도달했을 때에, 도 1에 있어서의 진동 전환 수단(32)에 의해 진동을 전환하고, 물품(9b)을 분기한 임의의 궤도(65a, 65b, 65c)로부터 취출할 수도 있다. 이러한 물품(9)의 반송 도중에 있어서의 반송 방향의 변경을 용이하게 하기 위해서, 도 1에 있어서의 진동 전환 수단은, 복수의 물품(9)을 동일 방향으로 반송하기 위한 Z(K) 방향 진동에 대한 Y방향 진동의 위상차 데이터와, 복수의 물품(9)을 Y방향으로 분별하기 위한 Z(K) 방향 진동에 대한 Y방향 진동의 위상차 데이터를 미리 내부에 보존하고 있다. 그리고, 도시하지 않은 외부로부터의 신호의 입력을 신호로 하여 양쪽의 위상차를 전환함으로써, 동일한 방향으로 진행되던 물품(9)을 분별 반송하는 것이나, 분별 반송하고 있던 물품(9)을 동일한 방향으로 진행시키도록 전환하는 것이 가능하다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따른 물품 분별 반송 장치(1)는 기체(4) 위에 탄성 지지 수단(5)을 개재하여 설치된 가동체로서의 가동대(6)를 구비하고, 그 가동대(6)가 진동함으로써 가동대(6) 위에 적재된 물품(9)을 반송하는 물품 분별 반송 장치(1)이며, 상기 가동대(6)에 대하여 연직 방향으로부터 경사진 방향으로 주기적 가진력을 부여하는 압전 소자로 이루어지는 제1 가진 수단(71)과, 상기 가동대(6)에 대하여 상기 제1 가진 수단(6)에 의한 주기적 가진력(71)과 교차하는 방향으로 주기적 가진력을 부여하는 압전 소자로 이루어지는 제2 가진 수단(72)과, 상기 각 가진 수단(71, 72)에 의한 주기적 가진력을 위상차를 가지면서 동일한 주파수에서 동시에 발생시켜 상기 가동대(6)에 타원의 진동 궤적을 발생시키도록 상기 각 가진 수단(71, 72)을 제어하는 진동 제어 수단(31)을 구비하고, 상기 진동 제어 수단(31)에 의해 마찰 계수가 다른 물품(9)이 상이한 방향으로 반송되도록 상기 가동대(6)의 진동 궤적을 설정함으로써, 상기 가동대(6) 상에서 상기 물품(9)을 분별 반송하도록 구성한 것이다.

이렇게 구성하고 있기 때문에, 복수의 물품(9)을 1방향으로 반송하면서, 마찰 계수의 상이에 의해 반송 방향을 상이하게 할 수 있기 때문에, 카메라나 화상 처리기 등의 검사 기기 및 분별을 위한 특수한 기기를 사용하지 않아도, 이들을 자동으로 분별할 수 있다. 또한, 반송면(61)을 평면으로 구성할 수 있기 때문에, 1개의 기기에 의해 대형의 것부터 소형의 것까지 대응이 가능하게 된다.

또한, 상기 가동대(6) 상에 분별된 물품을 소정의 궤도를 따라서 이동시키는 가이드(63b, 63c)를 설치하도록 구성하고 있기 때문에, 복수의 물품을 분별하면서, 각각을 정해진 방향으로 반송할 수 있기 때문에, 생산 라인 등의 반송 라인 중에서 적절하게 사용할 수 있다.

또한, 상기 가동대(6)의 진동 궤적을 다른 진동 궤적으로 전환하는 진동 전환 수단(32)을 구비하고 있고, 그 진동 전환 수단(32)이 상기 각 가진 수단(71, 72)에 의한 주기적 가진력의 위상차이며 마찰 계수가 다른 물품(9)이 다른 방향으로 반송되는 위상차의 데이터와, 마찰 계수가 다른 물품(9)이 같은 방향으로 반송되는 위상차의 데이터를 내부에 보존하여, 외부로부터의 신호 입력에 따라서 이들의 위상차를 전환하도록 구성하고 있기 때문에, 복수의 물품(9)을 같은 방향으로 반송하는 것과, 2방향으로 분별하여 각각 다른 방향을 향하여 반송시켜 가는 것을 용이하게 전환하는 것이 가능하게 된다.

또한, 이 제1 실시 형태를 기초로 하여, 다음과 같이 변형하여 구성하는 것도 가능하다.

예를 들어, 상술한 제1 실시 형태에 있어서는, 각 방향으로의 가진 수단(71, 72)을 각각 K, Y의 서로 직교하는 방향으로 가진력을 부여하게 구성했지만, 가동대(6)에 이들을 합성한 진동 궤적을 생성·변경 가능한 한 반드시 직교시키는 것은 필요하지 않고, 간단히 각각의 방향이 교차하고 있는 것 만으로도 좋다.

또한, 상술한 제1 실시 형태에 있어서는, 스프링 부재(52)의 측면에 부착하는 제1 압전 소자(71)와 제2 압전 소자(72)는 표리에 부착한 2개를 1조로 한 바이몰프형으로 하고 있었지만, 도 5의(b)와 같이 각각을 1개씩으로 한 유니몰프형으로 하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 압전 소자(71) 및 제2 압전 소자(72)는 스프링 부재(52)의 하측 절반에 부착해 있지만, 이것을 상측 절반에 부착하는 구성으로 하는 것도 가능하고, 상측 절반과 하측 절반 각각에 설치하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 제1 실시 형태에서는, 탄성 지지 수단(5)을 4개의 스프링 부재(52)로 구성하고 있었지만, 이것은 가동대(6)의 수평 상태를 유지하기 쉽게 하기 위해서이다. 그로 인해, Y방향의 진동 진폭이 작고, 물품(9)의 중량이 작은 경우에는 도 10에 도시하는 바와 같이 반송 방향에 대하여 전후 2개의 스프링 부재(52)로 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 가동대(6)의 기울기는 대부분 무시할 수 있는 정도로 밖에 발생하지 않는다.

또한, 상술한 제1 실시 형태의 막대 형상의 스프링 부재(52) 대신에, 판 스프링을 사용한 구성을 도 11에 도시한다. 이 형태에 있어서는, K방향 스프링 부재로서, K방향으로 수직하게 배치한 한쌍의 판 스프링(151)의 일단부를 각각 기체(4)에 대하여 설치함과 함께, 타단부에 의해, 중간대(161)를 지지한다. 중간대(161)에 대해서는, 또한, Y방향 스프링 부재로서, Y방향으로 수직하게 배치한 한쌍의 판 스프링(152, 152)을 2조 설치하고 있고, 이들 판 스프링(152, 152)에 의해 한쌍의 블록(162, 162)을 지지함과 함께, 그 블록(162, 162)에 의해 가동대(6)를 지지하는 구성으로 하고 있다. 덧붙이면, K방향 스프링 부재인 판 스프링(151)에는 압전 소자(171)가 부착되고, Y방향 스프링 부재인 판 스프링(152)에는 압전 소자(172)가 부착되고, 이들 압전 소자(171, 172)에 대하여 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 제어 전압을 부여함으로써 K방향, Y방향으로 진동을 부여할 수 있게 되어 있다. 이러한 구성이어도, 상기와 마찬가지로 제어함으로써 동일한 효과를 얻는 것이 가능함과 함께, K방향, Y방향의 판 스프링(151, 152)을 각각 독립하여 관리할 수 있기 때문에 보수 작업을 용이하게 행할 수 있게 된다. 나아가, 이러한 판 스프링은 복수의 것을 서로 연결시켜서 사용하는 구성으로 하는 것도 가능하여 보수가 더 용이하게 된다. 또한, 평행하게 배치하는 판 스프링을 조합함으로써, 가동대(6)에 대하여 비틀림 방향의 변위가 발생하는 것을 방지할 수 있고, 가동대(6)의 기울기를 유지한 채 동작시킬 수 있다.

또한, 상기와는 다른 형태로 변형된 예를 도 12에 나타내었다. 이것은, 도 11에 도시한 것과 마찬가지의 판 스프링 구성을 취하는 동시에, K방향, Y방향의 가진 수단으로서 압전 소자 대신에 전자석(173, 174)을 사용한 것이다. 이 경우에는, 중간대(161)의 하면에 자성체의 금속 플레이트(163)를 설치함과 함께, 가동대(6)의 하면에 자성체의 금속 플레이트(164)를 설치하고 있다. 가동대(6)의 하면의 금속 플레이트(164)는 중간대(161)에 설치된 구멍부(161a)를 삽입 관통하도록 하여 하방에 붙어 있기 때문에 중간대(161)와는 간섭하지 않고 독립하여 Y방향으로 동작 가능하게 되어 있다. 이렇게 설치된 플레이트(163, 164)와 대향하도록 전자석(173, 174)이 기체(4) 위에 설치되어 있고, 이들에 전류를 부여함으로써 각각 K방향 또는 Y방향의 변위를 가동대(6)에 대하여 발생시킬 수 있게 되어 있다. 이러한 구성이어도, 각각의 방향의 전류값을 제어함으로써, 상기와 동일한 효과를 얻는 것이 가능함과 함께, K방향, Y방향의 동작을 압전 소자에 의해 행하는 경우에 대하여 용이하게 큰 출력을 얻을 수 있다.

<제2 실시 형태>

이 제2 실시 형태의 물품 분별 반송 장치(201)는 도 13에 도시한 바와 같이, 크게는 기계 장치부(202)와 제어 시스템부(203)로 구성된다. 이 제어 시스템부(203)는 후술하는 바와 같이 기계 장치부(202)에 내장된 가진 수단으로서의 압전 소자(281 내지 282)의 제어를 행함으로써, 기계 장치부(202)에 K, Y의 각 방향의 주기적 가진력을 부여하여 진동을 발생시키도록 구성하고 있다.

여기서, 본 실시 형태에 있어서도 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, Y방향이란 도면 중에 있어서의 지면에 수직이 되는 수평 방향을 말하는 것이고, K방향이란, 연직 방향으로부터 경사져서 설치되어 있는 막대 형상 스프링 부재(272)에 대하여 직교하는 동시에, 상기 Y방향과 직교하는 방향을 말하는 것으로 한다. 또한, 후술하는 X방향이란 상기 Y방향과 직교하는 수평 방향을, Z방향이란 연직 방향을 말하는 것으로 한다. 즉, 각 방향은 도면 중 좌측 하방에 도시한 바와 같은 좌표축으로서 정의한다. 그로 인해, K방향이란, X방향과 Z방향의 성분을 포함하는 것으로서 XZ 평면과 평행이 된다. 또한, 후술하는 바와 같이, 막대 형상 스프링 부재(272)는 Z방향에 대하여 Y축 주위에 반시계 방향으로 회전각 γ만큼 회전하는 방향이 길이 방향으로 되도록 설정하고 있다. 그로 인해, K방향을 나타내는 K축은, X축에 대하여 회전각 γ만큼 회전시킨 방향이 된다. 이하, 상기와 같이 정의한 좌표축에 따라 설명을 진행시켜 간다.

기계 장치부(202)는 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 크게는 바닥면에 설치하는 기체로서의 베이스(204)와, 이 베이스(204)에 대하여 제1 막대 형상 스프링 부재(271 내지 271)에 의해 탄성 지지된 중간대(205)와, 이 중간대(205)에 대하여 제2 막대 형상 스프링 부재(272 내지 272)에 의해 탄성 지지된 가동체(206)로 구성되어 있다. 가동체(206)의 상부에는 반송면(261a)이 형성되어 있고, 분별 반송을 행하는 물품(9)을 실을 수 있게 되어 있다.

베이스(204)는 길이 방향을 X방향을 향하여 배치한 직사각 형상의 베이스 플레이트(242)와, 그 상부에 고정된 베이스 블록(241)으로 구성되어 있다. 이 베이스 블록(241)은 베이스 플레이트(242)와 마찬가지로, 길이 방향을 X방향을 향하여 배치한 대략 직육면체의 형상으로 되는 동시에, X방향 전후에서 보았을 때의 정면 및 배면이 제1 막대 형상 스프링 부재(271)를 접속하기 위한 스프링 설치면(241a, 241a)으로서 각각 설정되고, Z방향에 대하여 각도 γ만큼 경사한 평면으로서 형성되어 있다.

중간대(205)는 상기 베이스 블록(241)과 마찬가지로, 길이 방향을 X방향을 향한 대략 직육면체의 형상으로 되는 동시에, X방향 전후에서 보았을 때의 정면 및 배면이 제1 막대 형상 스프링 부재(271)를 접속하기 위한 스프링 설치면(205a, 205a)으로서 각각 설정되고, Z방향에 대하여 각도 γ만큼 경사한 평면으로서 형성되어 있다. 또한, 스프링 설치면(205a, 205a) 간의 치수는, 상기 베이스 블록(241)에 있어서의 스프링 설치면(241a, 241a) 간의 치수와 동등해지도록 설정하고 있다.

중간대(205)는 상기 베이스 블록(241)의 상부에서 이것과 거의 평행해지도록 배치되고, 중간대(205)의 스프링 설치면(205a)과 베이스 블록(241)의 스프링 설치면(241a)이 평행해지도록 대응시키면서, 각각 2개의 제1 막대 형상 스프링 부재(271, 271)를 개재하여 접속하도록 하고 있다. 제1 막대 형상 스프링 부재(271, 271)는 스프링 설치면(241a, 205a)에 따라 배치됨으로써, 이들의 경사와 마찬가지로, Z축에 대하여 각도 γ만큼 기울어서 배치된다. 이렇게 Z방향에 대하여 경사지면서, 서로 평행하게 설치된 합계 4개의 제1 막대 형상 스프링 부재(271 내지 271)에 의해, 중간대(205)는 베이스 블록(241)에 대하여 탄성적으로 지지되는 구성으로 하고 있다.

또한, 중간대(205)의 하면에는, 후술하는 바와 같이 중간대(205)의 질량 및 무게 중심 위치를 조정하기 위한 보조 웨이트(251)가 설치되어 있다.

중간대(205)의 하방에 또한 베이스 블록(241)의 상방에는, 가동체(206)의 일부를 구성하는 하측 가동대(262)가 배치되어 있다. 하측 가동대(262)는 상기 베이스 블록(241)이나 중간대(205)와 마찬가지로, 길이 방향을 X방향을 향한 대략 직육면체의 형상으로 되는 동시에, X방향 전후에서 보았을 때의 정면 및 배면이 후술하는 제2 막대 형상 스프링 부재(272)를 접속하기 위한 스프링 설치면(262a, 262a)으로서 각각 설정되고, Z방향에 대하여 각도 γ만큼 경사한 평면으로서 형성되어 있다. 또한, 하측 가동대(262)는 상기 제1 막대 형상 스프링 부재(271)와의 간섭을 피하기 위해서, 스프링 설치면(262a, 262a) 간의 치수를, 베이스 블록(241)에 있어서의 스프링 설치면(241a, 241a) 간의 치수 및 중간대(205)에 있어서의 스프링 설치면(205a, 205a) 간의 치수보다 약간 작게 설정하고 있다.

하측 가동대(262)의 스프링 설치면(262a)과 중간대(205)의 스프링 설치면(205a)은, 서로 평행해지도록 각각 대응시키면서, 후술하는 스페이서를 끼우면서, 각각 2개의 제2 막대 형상 스프링 부재(272, 272)를 개재하여 접속하도록 하고 있다. 제2 막대 형상 스프링 부재(272, 272)는 스프링 설치면(262a, 205a)에 따라 배치됨으로써, 이들의 경사와 마찬가지로, Z축에 대하여 각도 γ만큼 기울어서 배치된다. 이렇게 Z방향에 대하여 경사지면서, 서로 평행하게 설치된 합계 4개의 제2 막대 형상 스프링 부재(272 내지 272)에 의해, 하측 가동대(262)는 중간대(205)에 대하여 탄성적으로 지지되는 구성으로 하고 있다. 이렇게 구성함으로써, 제2 막대 형상 스프링 부재(272 내지 272)는 제1 막대 형상 스프링 부재(271 내지 271)에 대해서도 평행하게 배치되는 관계가 되어 있다.

중간대(205)의 상방에는, 이 중간대(205)와 평행해지도록 반송대(261)가 설치되어 있다. 반송대(261)는 X방향으로 연장되도록 대략 플레이트 형상으로 형성 됨과 함께, 상면이 물품(9)을 싣기 위한 반송면(261a)으로서 형성되어 있다. 반송면(261a)은 반송하는 물품(9)의 종류나 형상 및 분별 반송을 행하는 방향에 의해, 후술하는 바와 같이 다양한 형태로서 형성하는 것이 가능하다.

반송대(261)는 상기 아래 가동대(262)와 Y방향의 치수가 동일해지도록 형성하고, 반송대(261)와 하측 가동대(262)는 각 측면을 양측으로부터 끼워 넣도록 하여 설치하는 한쌍의 연결 부재(263, 263)를 개재하여 연결되어 있다. 반송대(261), 하측 가동대(262) 및 연결 부재(263)는 1개의 가동체(206)를 구성하여 일체로 되어 동작을 행하도록 하고 있다.

여기서, 상술한 제1 막대 형상 스프링 부재(271 내지 271) 및 제2 막대 형상 스프링 부재(272 내지 272)의 설치 구조에 대해서, 도 16 및 도 17을 기초로 상세하게 설명한다. 우선, 도 16은, 도 14에 있어서의 A부 주변을 확대한 것이다.

제1 막대 형상 스프링 부재(271) 및 제2 막대 형상 스프링 부재(272)는 각각I자형 형상으로 형성되어 있고, 상단부 및 하단부에는 직사각 형상의 평판부(271a, 272a)가 형성되어 있다. 그리고, 그 이외의 부분은 스프링으로서 기능하는 스프링부(271b, 272b)로서 설정되고, 이들 스프링부(271b, 272b)는 길이 방향에 대하여 직교하는 평면에서 본 경우, 대략 정사각형이 되는 직사각형 단면을 갖는 형태로 되어 있다. 이와 같이 하여 스프링부(271b, 272b)는 직육면체 형상으로 형성함과 함께, 이들의 측면 중 배면 맞춤이 되는 2면이, 상기 평판부(271a, 272a)를 형성하는 표면 및 이면과 각각 연속하도록 구성하고 있다. 이렇게 구성함으로써, 제1 막대 형상 스프링 부재(271) 및 제2 막대 형상 스프링 부재(272)은 평판부(271a, 272a)에 대하여 직교하는 제1 방향과, 이 제1 방향으로 직교하는 동시에 평판부(271a, 272a)에 평행이 되는 제2방향과의 2개의 방향에 대하여 스프링부(271b, 272b)가 휘기 쉽게 설정되어 있다.

상기와 같은 휨 방향 특성을 갖는 제1 막대 형상 스프링 부재(271) 및 제2 막대 형상 스프링 부재(272)를 이하와 같이 설치하고 있다.

우선, 베이스 블록(241)의 스프링 설치면(241a)에 대하여 제1 막대 형상 스프링 부재(271)의 평판부(271a)를 스프링 누름 부재(273)를 개재하여 나사 고정하고 있다. 이 제1 막대 형상 스프링 부재(271)의 스프링부(271b)를 Y방향 양측으로부터 끼워 넣도록 하여 한쌍의 직사각형 판상의 스페이서(275, 275)를 배치한다. 베이스 블록(241)과 근접하면서 바로 위에 배치되는 하측 가동대(262)의 스프링 설치면(262a)에 대하여 상기 직사각형 판상의 스페이서(275, 275)를 끼워서 제2 막대 형상 스프링 부재(272)의 평판부(272a)를 배치하고, 스프링 누름 부재(273)를 개재하여 나사 고정하고 있다.

스페이서(275, 275)는, 제1 막대 형상 스프링 부재(271)의 스프링부(271b)보다 두껍게 형성됨과 함께, 이 스프링부(271b)로부터 이격하도록 배치하고 있다.

이렇게 구성함으로써, 제1 막대 형상 스프링 부재(271)의 외측에, 이것과 평행해지도록 제2 막대 형상 스프링 부재(272)가 배치됨과 함께, 양자간에서 간극이 형성되도록 하고 있다. 또한, 제1 막대 형상 스프링 부재(271)의 스프링부(271b)는, 상기 직사각형 판상의 스페이서(275, 275) 사이에서 형성되는 개구부(275a) 내에 위치함으로써, 하측 가동대(262) 측으로부터 간섭되는 경우가 없기 때문에, 독립하여 중간대(205)(도 17 참조)의 지지 상태를 유지하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서의 물품 분별 반송 장치(201)는 약간의 진동으로 물품(9)의 반송이 가능하기 때문에, 하측 가동대(262)의 진동 진폭은 1mm 이하로 하는 설정으로 충분해서, 상기 개구부(275a)의 내측과 제1 막대 형상 스프링 부재(271)의 스프링부(271b)와의 클리어런스는, K방향 및 Y방향에 대하여 각각 1mm 정도의 작은 것으로 하면 충분하다.

또한, 이들 제1 막대 형상 스프링 부재(271) 및 제2 막대 형상 스프링 부재(272)의 상단부는, 도 17에 도시한 바와 같이 각 부와 접속되어 있다. 이 도 17은, 도 14에 있어서의 B부 주변을 확대한 것이다.

제1 막대 형상 스프링 부재(271)의 상측의 평판부(271a)와, 직사각형 판상의 스페이서(274)와, 제2 막대 형상 스프링 부재(272)의 상측의 평판부(272a)를 중첩한 상태에서, 스프링 누름 부재(273)를 개재하여 중간대(205)의 스프링 설치면(205a)에 나사 고정하고 있다. 이 스페이서(274)의 두께는, 상술한 바와 같이 제1 막대 형상 스프링 부재(271)의 외측에 제2 막대 형상 스프링 부재(272)가 평행하게 배치되는 관계가 되도록 설정하고 있다.

이렇게 접속함으로써, 제1 막대 형상 스프링 부재(271)를 개재하여 중간대(205)는 베이스 블록(241)(도 14 참조)에 의해 탄성 지지되고, 제2 막대 형상 스프링 부재(272)를 개재하여 중간대(205)가 가동체(206)(도 14 참조)를 탄성 지지하도록 구성하고 있다.

또한, 각자 제1 막대 형상 스프링 부재(271)와 제2 막대 형상 스프링 부재(272)는, 각각 스프링부(271b, 272b)가 Z축보다 각도 γ만큼 경사지도록 배치되는 동시에, 스프링부(271b, 272b)의 각 측면이 K방향 또는 Y방향으로 수직이 되는 방향이 된다. 즉, 제1 막대 형상 스프링 부재(271)와 제2 막대 형상 스프링 부재(272)는 상술한 휨 방향 특성으로서, 제1 방향으로서의 K방향 측과 제2 방향으로서의 Y방향 측으로 휘기 쉬운 특성을 갖고 있다. 그로 인해, 제1 막대 형상 스프링 부재(271)와 제2 막대 형상 스프링 부재(272)는 각각 주로 K방향 및 Y방향에 대하여 탄성 지지를 행하는 탄성 지지 수단으로서 기능하고 있다.

이러한 각 부재 간의 탄성 지지 구조에 대해서, 도 18에 도시하는 모식도를 사용하여 재차 설명을 첨가해 둔다.

도 18의 (a)는 상술한 기계 장치부(202)를 간략화한 모델로서 나타낸 것이다. 이 모델을 구성하는 각 구성 요소에 붙인 부호는, 도 14 내지 17에 있어서 사용한 부호에 「m」을 부가한 것이며, 실제의 부재와의 대응 관계를 알도록 하고 있다. 즉, 여기서 모델을 사용하여 설명하는 사고 방식은, 실제의 기계 장치부(202)에 있어서 마찬가지로 적용된다.

이 모델로부터 알 수 있는 바와 같이, 베이스(204m)의 상방에 중간대(205m)를 배치함과 함께, 제1 막대 형상 스프링 부재(271m)를 개재하여 베이스(204m)에 대하여 중간대(205m)를 탄성 지지하고 있다. 또한, 중간대(205m)의 하방에 또한 베이스(204m)보다 상방에 하측 가동대(262m)를 배치함과 함께, 제2 막대 형상 스프링 부재(272m)를 개재하여 중간대(205m)에 대하여 하측 가동대(262m)를 탄성 지지하고 있다. 덧붙이면, 중간대(205m)를 끼워서 반송대(261m)를 배치하고, 연결 부재(263m)에 의해 하측 가동대(262m) 사이에서 일체화됨으로써, 가동체(206m)를 구성하고 있다.

상기와 같이 구성함과 함께, 제1 막대 형상 스프링 부재(271m)와 제2 막대 형상 스프링 부재(272m)를 양자간에서 간극을 형성하면서 평행해지도록 배치하고 있다. 이렇게 함으로써, 서로 간섭하지 않고 독립하여 변위하는 것을 가능하게 한다. 또한, 중간대(205m)의 무게 중심 위치(205g)와, 가동체(206m)의 무게 중심 위치(206g)가 대략 동일한 위치로 되도록, 양자의 위치 관계를 구성하고 있다. 또한, 여기에서 말하는 대략 동일한 위치란, X, Y, Z의 각 방향에 대하여 각각 대략 동일한 것을 가리킨다.

가동체(206m)는 중간대(205m)의 하방에 배치되는 하측 가동대(262m)와, 중간대(205m)의 상방에 배치하는 반송대(261)와, 하측 가동대(262m)와 반송대(261m)를 연결하는 연결 부재(263m, 263m)에 의해, 중간대(205m)를 둘러싸도록 ㅁ자 모양으로 형성되어 있기 때문에, 양쪽의 무게 중심 위치(205g, 206g)를 대략 동일하게 설정하기 쉬운 장치 구성으로 하고 있다. 또한, 무게 중심 위치의 조정을 보조적으로 행하기 위해서, 도 15에 도시한 바와 같이 중간대(205)의 하방에 보조 웨이트(251)를 설치하고, 그 위치 및 중량을 조정함으로써 무게 중심 위치(205g)의 조정을 간단하게 행할 수 있도록 하고 있다. 이렇게 함으로써, 각 부재의 형상 변경이나 부품의 추가, 또는 분별 반송하기 위하여 싣는 물품(9)의 중량을 크게 변화시킨 경우에도, 용이하게 대응시킬 수 있게 되어 있다.

상술한 모델을 또한 간략화한 모델을 도 18의 (b)에 나타내었다. 이 모델을 구성하는 각 구성 요소에 붙인 부호는, 도 14 내지 17에 있어서 사용한 부호에 「M」을 부가한 것이며, 실제의 부재와의 대응 관계를 알도록 하고 있다.

이와 같이, 고정면으로서의 베이스(204M)에 대하여 중간대로서의 질량체(205M)가 스프링(271M)에 의해 탄성 지지되고, 이 질량체(205M)의 외측을 둘러싸도록 하여 가동체로서의 질량체(206M)가 배치됨과 함께, 이 질량체(206M)가 질량체(205M)에 대하여 스프링(272M)에 의해 탄성 지지된 모델로서 생각할 수 있다. 질량체(206M)는, 하측 고정대(262M)와 반송대(261M)와 이들을 연결하는 연결 부재(263M, 263M)로 구성되어 있고, 질량체(206M)의 무게 중심 위치(206G)는 중간대로서의 질량체(205M)의 무게 중심 위치(205G)와 대략 동일한 위치로 되도록 구성되게 된다.

이렇게 함으로써, 질량체(205M)와 가동체(206M) 사이에서 스프링(272M)과 동일한 방향으로 상대력을 작용시키면 양자는 역위상으로 탄성 변위를 행하게 된다. 후술하는 가진 수단을 사용하여 이러한 방향으로 가진력을 부여함으로써 상기 역위상의 형태로 진동을 발생시키는 것이 가능하게 된다. 이 역위상의 형태에서의 진동이란, 질량체(205M)가 예를 들어 도면 아래방향으로 변위했을 때에는 질량체(206M)는 역의 위방향으로 변위하고, 질량체(205M)가 도면 위방향으로 변위했을 때에는 질량체(206M)는 역의 아래방향으로 변위하는 형태의 진동을 가리킨다. 이러한 진동의 형태는, 특히, 역위상 형태(소위 역위상 모드)에서의 고유 진동수에서 효율적으로 발생시킬 수 있고, 그 고유 진동수는 질량체(205M)의 질량 m₁과, 질량체(206M)의 질량 m₂와, 스프링(272M)의 스프링 상수 k₁과, 스프링(271M)의 스프링 상수 k₁에 의존한다. 이 형태의 진동을 효율적으로 얻어지도록 하기 위해서는, 스프링(272M)의 스프링 상수 k₁에 대하여 스프링(271M)의 스프링 상수 k₂를 1/10 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 이 도 18의 (b)에 나타낸 모델에 있어서는 스프링의 변위 방향을 Z방향으로 하고 있었지만, 보다 실제에 가까운 도 18의 (a)의 모델과 같이 실제로는 K방향 및 Y방향에 대하여 탄성 지지하는 구조로서 있기 때문에, 탄성 지지 방향이 Z방향과는 다른 데다가 일방향이 아니고 2방향에 대하여 각각 독립하여 탄성 변위하고, 역위상 모드에서의 진동을 발생할 수 있도록 하고 있다. 즉, 각 막대 형상 스프링 부재(271m, 272m)의 스프링 상수를 K방향 및 Y방향에 대하여 각각 설정함과 함께, 각각의 방향에 대하여 제1 막대 형상 스프링 부재(271m)의 스프링 상수를 제2 막대 형상 스프링 부재(272m)의 스프링 상수의 1/10 정도로 하도록, 재질이나 단면 형상 및 길이를 조정하고 있다. 또한, K방향 및 Z방향의 역위상 모드에서의 고유 진동수는, 공진을 피하기 위하여 약간 이격하여 설정하도록 하고 있다.

또한, 도 18의 (a)로 돌아가서 설명을 행하면, 서로 역위상으로 진동을 행하는 중간대(205m)와 가동체(206m)의 무게 중심 위치(205g, 206g)가 대략 동일하게 되어 있음으로써, 가진력에 따라서 중간대(205m)와 가동체(206m)가 각 방향으로 변위했을 때에, 양자의 무게 중심 위치(205g, 206g)는 그 진동 방향을 향하는 동일 직선 상을 이동하는 것이기 때문에, 회전 모멘트가 발생하는 일이 없다. 그로 인해, 반송대(206m) 및 중간대(205m)는 기울기나 요동을 발생하지 않고, 그대로의 자세를 유지한 상태에서 K방향 및 Y방향으로 평행하게 이동하는 것이 가능하게 되어 있다.

덧붙이면, 중간대(205m)와 가동체(206m)는 서로 역위상으로 진동을 발생하는데, 이들의 전체적으로의 무게 중심 위치는 동일한 개소를 유지한 상태로 되기 때문에, 이들이 동작하는 것에 의한 반력은 베이스(204m)에 대하여 대부분 발생하는 일이 없다. 그로 인해, 베이스(204m)로부터 설치면에 대하여 쓸데 없는 힘이나 진동을 전달하는 일이 없고, 설치 환경도 양호하게 유지할 수 있다.

상기와 같이 설명을 간단하게 행하기 위해서, 도 18의 (a), (b)의 모델을 이용하여 설명했지만, 동일한 사고 방식에 기초하여 도 14에 도시하는 실제의 기계 장치부(2)를 구성하고 있다.

본 실시 형태에 있어서의 기계 장치부(202)는 도 14에 도시한 바와 같이 가동체(206) 및 중간대(205)에 대하여 K, Y의 각 방향으로 역위상 형태에서의 진동을 발생시키기 위해서, 상술한 가진력을 부여하는 가진 수단으로서, 이하와 같이 압전 소자(281 내지 282)를 설치하고 있다.

우선, K방향의 진동을 부여하는 제1 가진 수단으로서, 제2 막대 형상 스프링 부재(272)의 스프링부(272b)의 길이 방향 중앙 이하의 측면에서 K축에 대하여 직교하는 면에, 직육면체 형상의 제1 압전 소자(81)를 설치하고 있다. 또한, Y방향의 진동을 부여하는 제2 가진 수단으로서, 제2 막대 형상 스프링 부재(272)의 스프링부(272b)의 길이 방향 중앙 이하의 측면에서 Y축에 대하여 직교하는 면에, 직육면체 형상의 제2 압전 소자(282)를 부착하고 있다. 이들 압전 소자(281 내지 282)는 전압을 부여함으로써 전체 길이에 신장을 발생시킬 수 있고, 도 19에 예로서 나타낸 바와 같이, 제2 막대 형상 스프링 부재(272)에 휨을 발생시키고, 가동체(206)에 K방향 또는 Y방향의 변위를 발생시키는 것이 가능하게 되어 있다.

또한, 도 19는, 변위를 이해하기 쉽게 하기 위하여 과장하여 나타낸 것이며, 실제의 변위는 상술한 바와 같이 1mm 이하로 설정하고 있기 때문에, 이 도면과 같이 각 부가 간섭할 일은 없다. 또한, 본 도면에서는 연결 부재(263)를 제거한 상태에서 나타내고 있지만, 가동체(206)로서의 일체성은 손상되지 않고 있다고 가정한 것으로 하고 있다.

본 도면은, 탄성 변위의 일례로서, 제1 압전 소자(281)의 작용에 의해 제2 스프링 부재(272)에 휨이 발생하고, 그 작용에 의해 중간대(205)가 K방향 플러스 측(도면 중의 우 상측 방향)에 대하여 변위한 상태를 나타내고 있다. 그리고, 그 반력에 의해 가동체(206)가 K방향 마이너스 측(도면 중의 좌 하측 방향)에 대하여 변위한다. 이렇게 중간대(205)와 가동체(206)는 비작동 시의 중립 위치를 기점으로 하여, 서로 역 방향이 되도록 변위하게 된다. 또한, 이들 중간대(205)와 가동체(206)는 전체적으로 베이스(204)에 대하여 제1 막대 형상 스프링 부재(271)에 의해 지지되어 있고, 이 스프링 상수가 제2 막대 형상 스프링 부재(272)의 1/10 정도로 충분히 낮게 설정되어 있는 점에서, 제1 막대 형상 스프링 부재(271)는 방진 스프링으로서 기능하여 중간대(205) 및 가동체(206)를 유연하게 지지하게 되어 있다. 이렇게 함으로써, 중간대(205)와 가동체(206)의 동작에 의한 반력은 베이스(204)에는 전해질 일이 없고, 설치면에 대하여 안정되도록 지지 상태를 유지하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 상기와 같은 탄성 변위 및 지지의 관계는, K방향 뿐만아니라 Y방향에 대해서도 마찬가지로 구성하고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 20의 (a)에 도시한 바와 같이, 각각의 제2 막대 형상 스프링 부재(272)의 스프링부(272b)에 대하여 제1 압전 소자(281, 281)와 제2 압전 소자(282, 282)를 각각 대향하는 면에 한쌍씩 설치한 바이몰프형으로서 구성하였다. 본 실시 형태와 같이 압전 소자의 신장을 이용하여 제2 막대 형상 스프링 부재(272)에 휨을 발생시키고자 할 경우, 대향면에 설치한 압전 소자의 한쪽을 신장 측에 설정할 때에는 다른 쪽을 수축 측에 설정할 필요가 있기 때문에, 한쪽을 신장 측으로 했을 때에, 다른 쪽이 수측 측이 되도록 전압 인가 및 부착 방향을 설정하고 있다. 이하, 압전 소자에 대하여 부여하는 전압에 대해서는, 단순하게 K방향 제어 전압, Y방향 제어 전압으로서 설명을 행하고, K방향 및 Y방향으로 정의 제어 전압을 부여한다는 것은, 각각 가동체(206)를 K, Y의 정방향으로 이동시키는 방향으로 제2 막대 형상 스프링 부재(272)에 굽힘을 발생시키도록, 제1 압전 소자(281), 제2 압전 소자(282)를 신축시키는 전압을 부여하는 것을 의미한다.

또한, 스프링부(272b)가 변형을 행하는 경우, 도 19에 도시한 바와 같이 길이 방향 중앙을 경계로, 하나의 면 내의 상하에서 신장 측과 수축 측이 역회전한다. 따라서, 제1 압전 소자(281), 제2 압전 소자(282)를 길이 방향 중앙 부근을 초과하여 넓은 범위에 부착하는 것은, 도리어 변형을 저해하게 되어 바람직하지 않다. 그로 인해, 본 실시 형태와 같이 길이 방향 중앙 부근보다 편단부 측에 가까운 위치에 부착하는 것이 효율적이다.

이와 같이 하여 구성한 기계 장치부(202)에 대하여 제어 시스템부(203)는 제1 압전 소자(281) 및 제2 압전 소자(282)에 각각 정현파 형상의 제어 전압을 부여함으로써, K, Y의 각 방향의 진동을 발생시키기 위한 주기적 가진력을 발생시킨다.

그로 인해, 제어 시스템부(203)는 도 13에 도시한 바와 같이, 정현 전압을 발생시키는 발진기(234)를 구비하고, 이 정현 전압을 증폭기(235)에 의해 증폭한 뒤에 각 압전 소자(281 내지 282)에 출력한다. 또한, 상기 제어 시스템부(203)는 K, Y의 각 방향의 제어 전압을 상세하게 조정하기 위한 진동 제어 수단(231)을 갖고 있다. 또한, 발진기(234)에 의해 발생시키는 진동의 주파수는, K, Y방향의 어느 한쪽의 진동계와 공진하는 주파수로 함으로써, 진동을 증폭하여 전력 절약화를 도모하도록 하고 있다. 또한, 양쪽의 진동계의 진동이 간섭하는 것을 피하기 위해서는, 상술한 바와 같이 각 방향의 고유 진동수를 이격해도 된다. 이때, 각 방향의 고유 진동수는 예를 들어 -10％ 내지 +10％ 정도 이격하도록 한다.

진동 제어 수단(231)은 크게는, K, Y의 각 방향의 제어 전압의 진폭을 조정하는 진폭 조정 회로(231a)와, 각각의 위상차를 조정하기 위한 위상 조정 회로(231b)로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, K, Y의 각 제어 전압에 각각 대응한 진폭 조정 회로(231a)를 가짐과 함께, K방향의 제어 전압의 위상을 기준으로 하여, 이것과 소정의 위상차가 되도록 제어 전압의 위상을 조정하는 위상 조정 회로(231b)를 Y방향의 제어 전압에 대하여 설치하도록 구성하고 있다.

그리고, 제어 시스템부(203)는 반송하는 물품(9)에 따른 반송 방향 및 반송 속도가 얻어지도록, 각 방향의 주기적 가진력을 부여하는 각 압전 소자(281 내지 282)에의 제어 전압의 진폭 및 위상을 전환하는 진동 전환 수단(232)을 갖고 있다. 그 진동 전환 수단(232)은 도시하지 않은 외부로부터의 신호에 의해 적절히 물품(9)의 반송 방향을 소정의 방향으로 바꾸기 위해, 그 방향으로 대응하는 각 압전 소자(281 내지 282)의 제어 전압의 진폭 및 위상의 구체적 제어값을 결정하고, 그 제어값으로 조정하도록 진폭 조정 회로(231a) 및 위상 조정 회로(231b)에 명령을 부여한다.

상기와 같이 구성한 물품 분별 반송 장치(201)는 상술한 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 구체적으로는 다음과 같은 원리에 기초하여 물품(9)에 대하여 작용한다. 설명을 간단하게 하기 위하여 상술한 K방향의 진동 성분은, X방향, Z방향의 진동으로 분해하여 생각하는 것으로 한다.

여기서, 본 물품 구별 반송 장치(201)를 제1 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 도 21의 모식도에 도시한 바와 같은 간략화한 모델로 생각하고, 가동체(206)가 베이스(204)에 대하여 X, Y, Z의 각 방향으로 탄성체(276, 277, 278)에 의해 탄성적으로 지지됨과 함께, 각 방향의 가진 수단(286, 287, 288)이 설치되어 있는 경우를 상정한다. 이렇게 구성함으로써, X, Y, Z의 3방향으로 설치한 가진 수단(286, 287, 288)에 의해 가동체(206)를 3방향으로 동작시키는 것이 가능하게 되어 있다. 도 21의 모식도에 있어서의 탄성체(276, 277, 278)는, 도 13에 있어서의 제2 막대 형상 스프링 부재(272)에 해당함과 함께, 도 21에 있어서의 가진 수단(286, 287, 288)은 각각 압전 소자(281 내지 282)에 해당한다.

도 21에 나타내는 모델의 가동체(206)에 대하여 Z방향으로 Z=Z₀×sinωt로 표현되는 주기적인 진동 변위를 부여한다. 여기서, Z₀은 Z방향의 진폭을, ω은 각 주파수를, t는 시간을 나타낸다. 또한, X, Y방향으로도 각각 Z방향과 동일 주파수의 진동을, X=X₀×sin(ωt+φx), Y=Y₀×sin(ωt+φy)의 식과 같이 부여하는 것으로 한다. 여기서, X₀, Y₀는 각각 X방향, Y방향의 진폭을, φx, φy는 각각 X방향, Y방향의 진동의 Z방향의 진동에 대한 위상차를 나타낸다.

이와 같이, X, Y, Z의 각 방향으로 정현파 형상이 주기적인 진동 변위를 가함으로써, 가동체(206)에는 이들이 합성된, 본 발명에서 삼차원의 진동 궤적이라고 칭하는 연직 평면 및 수평면에 대하여 기운 평면 내의 타원의 궤적 또는 평면 외의 입체적인 궤적을 갖는 진동을 가동체에 대하여 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 도 21에 도시한 바와 같이, Z방향의 진동 성분에 대하여 φx, φy의 위상차를 갖게 하여 X, Y방향의 진동을 발생시켰을 때, 이차원적으로는 XZ 평면 상에서 우측을 위로 한 타원 궤도를 갖는 진동이 발생하고, YZ 평면 상에서 우측을 아래로 한 타원 궤도를 갖는 진동이 발생한다. 그리고, 또한 이 2개를 합성함으로써, 도면 중 우하에 도시한 바와 같이 삼차원의 진동 궤적된 삼차원 공간 상에서의 타원 궤도가 발생한다.

상술한 바와 같이, 가동체(206)가 타원 궤도를 그리면서 진동함으로써, 가동체(206) 위에 적재된 물품(9)은 이동을 행한다. 그리고, 이 이동 중 X방향으로의 이동 속도 성분은 상기 XZ 평면 내의 타원 궤도에 의해 제어할 수 있고, Y방향으로의 이동 속도 성분은 상기 YZ 평면 내의 타원 궤도에 의해 제어할 수 있다. 즉, Z방향으로의 진동 성분을 기준으로 하여 X방향, Y방향 각각의 진동의 진폭과 위상차를 변화시킴으로써, X, Y방향으로의 이동 속도 성분을 변화시키고, 임의의 방향으로 반송시키는 것이 가능하게 된다.

발명자들의 지식에 의하면, 도 21을 참조하면서, 다시, 도 7을 사용하여 설명하면 위상차 φx(φy)에 의해 물품(9)의 이동 속도 Vx(Vy)는 정현파에 유사한 커브를 그리도록 변화함과 함께, 물품(9)과 가동체(206)와의 사이의 마찰 계수에 의해서도 변화한다. 즉, 2종류의 물품(9)인 W1, W2와 가동체(206)와의 사이의 마찰 계수를 각각 μ1, μ2로 하여 μ1<μ2의 관계가 있을 때, W2 경우의 이동 속도의 그래프는, W1 경우의 이동 속도의 커브를 위상차가 정이 되는 방향으로 비켜놓은 형상으로 된다. 그로 인해, 타원 진동을 행하는 가동체(206) 위에 동시에 마찰 계수가 다른 물품(9)을 둔 경우에는, 이동 속도 및 이동 방향이 다르게 된다.

구체적으로는, 도 7에 나타내는 위상차 φ1에 φx를 설정했을 때, W1의 X방향 이동 속도는 0이 되고, W2는 음의 값을 취한다. 그리고 φ1 내지 φ2의 사이에 위상차를 설정하고 있을 때에는, W1은 정의 방향, W2는 부의 방향과 서로 역방향으로 진행한다. 위상차 φ2에서는 W2의 속도가 0이 되고, W1은 정의 방향의 속도가 된다. 또한 φ2 내지 φ4의 사이에서는 W1, W2 모두 정의 방향으로 진행하는데, 그 사이 φ3에서는 동일한 속도가 되고, 그 전후에서 W1과 W2의 속도의 크기가 역회전한다. 또한, 위상차를 φ4로 하면 W1은 속도가 0이 되고, W2는 정의 방향으로 이동한다. 위상차 φ4 내지 φ5의 범위에서는 W1은 부의 방향으로 진행하고, W2는 정의 방향으로 진행한다. 또한, φ5에서는 W2의 속도가 0이 되고, W1은 부의 방향으로 진행한다. 또한, φ5 내지 π의 범위에서는 양쪽 모두 부의 방향으로 진행하는데, 그중에서도 φ5의 경우에 동일한 속도가 되고, 그 전후에서 속도가 역회전한다. 또한, 이러한 관계는 Y방향의 이동 속도 Vy에 대해서도 적합하다.

또한, 발명자들의 지식에 의하면, 도 21을 참조하면서 도 8을 사용하여 설명하면 위상차 φx(φy)와 물품(9)의 이동 속도 Vx(Vy)와의 관계는, 진폭 X₀(Y₀)을 바꿈으로써도 변화한다. 즉, 위상차 φx(φy)에 대한 물품(9)의 이동 속도 Vx(Vy)인 정현파 유사 커브는, 대강 진동 변위의 진폭 X₀(Y₀)에 비례하여 변화한다. 이로부터, 물품(9)의 이동 속도 Vx(Vy)를 2배로 하고자 하는 경우에는, 대강 X(Y) 방향의 진동 변위의 진폭을 2배로 하면 된다. 이를 위해서는, 거기에 따른 가진력을 부여하기 위해, 제어 전압의 진폭을 변화시키면 된다.

이러한 일방향에 대한 진동 제어를, 직교하는 X, Y방향으로 동시에 부여함으로써, 마찰 계수가 상이한 복수의 종류의 물품(9)을 가동체(206) 상에서 분별해 다른 방향으로 반송시킬 수 있다. 또한, 상기와 같이 마찰 계수가 다른 물품(9)을 다른 방향으로 반송 시키도록 제어함으로써, 엄밀하게는 마찰 계수가 동일한 것이여도 표면 형상이 상이한 등, 외관 상 마찰 계수가 상이하게 보이는 것에 대해서도 반송 방향을 상이하게 할 수도 있다. 예를 들어, 동일한 물품의 표면과 이면이여도, 면의 요철이 상이하여 가동체(206)와의 접촉 면적이 크게 상이한 경우가 해당하고, 이러한 경우에도 적절히 분별·반송을 행할 수 있다.

그러나, 복수의 종류의 물품(9)을 반송하면서, 2방향으로 분별하고, 반송해 가는 것을 목적으로 한 경우, 상기와 같은 3개의 방향으로의 가진 수단을 각각 따로 갖는 것은 필수라고는 말할 수 없다. 왜냐하면, 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, X방향에 대해서는 한쪽으로만 반송을 행하고 역방향으로 진행시키는 것을 필요로 하지 않는 것이라면, Z방향에 대한 위상차를 0으로, 즉 동 위상에서 구동시켜도 된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, Z방향과 X방향의 진동 성분을 갖는 K방향의 가진 수단(281)(도 14 참조)으로서 1개로 구성할 수 있다.

이렇게 구성한 본 물품 구별 반송 장치(201)에 의해, 도 22의 (a) 내지 (c)에 예시하는 것 같은, 물품(9)의 반송 및 분별이 가능하게 된다.

도 22의 (a)는 가동체(206)의 일부를 구성하는 반송대(261) 위에 넓은 반송로(261a)를 형성하고, 반송 방향에 대한 좌우로 평행한 벽면(264, 265)을 형성한 예이다. 벽면(264, 265)은 분별하는 물품의 이동 방향을 규제하는 가이드로서 작용하고, 각각의 물품(9a, 9b)을 정해진 방향으로 반송할 수 있다. 도면 중에 있어서의 반송대(261)의 우측에는, 물품(9a, 9b)이 혼재하여 넣어진 컨테이너(295)가 접속되어 있고, 그 컨테이너(295)로부터 반송대(261) 위에 물품(9a, 9b)을 투입할 경우를 나타내고 있다. 또한, 도 13에 있어서의 진동 전환 수단(232)으로부터의 명령에 의해, 진동 제어 수단(231)에 의해 Y방향으로의 진동의 위상차가 도 7에 나타내는 φ1 내지 φ2 또는 φ4 내지 φ5로 설정되어 있고, 도 22의 (a)의 물품(9a, 9b)은 도면 중의 우 방향으로 반송되면서도, 진행 방향에 대하여 좌우의 벽면(264, 265)을 향하여 분별되어, 드디어는 각각 벽면(264, 265)에 접촉하면서 반송되어 간다. 이렇게 간단하게 반송로 및 벽면을 형성한 것 뿐이라도 분별을 용이하게 행한 다음, 각각을 정해진 방향으로 반송해 갈 수 있기 때문에, 여러가지 크기의 물품에 대응할 수 있다. 또한, 이렇게 특정한 물품의 분별 반송을 행하는 것 뿐이면, 진동 전환 수단(232)은 필수가 아니고, 진동 제어 수단(231)으로 미리 결정된 위상차를 설정해 두는 것만으로도 충분하다.

도 22의 (b)는 반송대(261) 위에 도면 중 상측의 궤도(266)와 하측의 궤도(267)로 분기하는 Y자형의 반송로(261a)를 형성한 것이며, 이 반송로(261a)를 따라 2종의 물품(9a, 9b)을 도면 중의 좌측으로부터 우측을 향하여 반송해 간다. 이 경우에 있어서도, 도 13에 있어서의 진동 전환 수단(232)에 있어서, Y방향으로의 진동의 위상차를 도 7에 나타내는 φ1 내지 φ2 또는 φ4 내지 φ5로 전환함으로써, 도 22의 (a)의 물품(9a, 9b)은 서로 역방향의 Y방향 이동 속도 성분을 받고, 반송 방향에 대한 좌우의 벽면(264, 265)에 접촉하면서 반송된다. 그리고, Y자의 분기점으로부터, 각각 궤도(266, 267)에 진입함으로써 반송처를 상이하게 할 수 있다.

또한, 도 22의 (c)에는 반송대(261) 위에 직선 형상의 반송로(261a)를 형성하고, 그 연장상의 궤도(266)와, 반송로(261a)에 대하여 측방으로 분기하는 궤도(267a, 267b, 267c)를 갖는 것이다. 이렇게 형성함으로써, 통상은 2종의 물품(9a, 9b)을 같은 방향으로 반송하면서, 특정한 타이밍에서 Y방향의 진동 성분도 가함으로써, 특정한 물품(9b)을 분기한 궤도(265a, 265b, 265c)로 취출할 수 있다. 그 때문에, 통상은 물품(9a, 9b)을 함께 도면의 우 방향으로 반송해 두고, 특정한 물품(9b)이 반송되어야 할 어느 한쪽의 라인(267a, 267b, 267c)에의 분기점에 도달 했을 때에, 도 13에 있어서의 진동 전환 수단(232)에 의해 Y방향으로의 진동의 위상차를 전환하고, 원하는 궤도(267a, 267b, 267c)로부터 취출할 수도 있다. 이러한 물품(9)의 반송 도중에 있어서의 반송 방향의 변경을 용이하게 하기 위해서, 도 13에 있어서의 진동 전환 수단(232)은 복수의 물품(9)을 동일 방향으로 반송하기 위한 Z(K) 방향 진동에 대한 Y방향 진동의 위상차 데이터와, 복수의 물품(9)을 Y방향으로 분별하기 위한 Z(K) 방향 진동에 대한 Y방향 진동의 위상차 데이터를 미리 내부에 보존하고 있다. 그리고, 도시하지 않은 외부로부터의 신호의 입력을 신호로 하여 양쪽의 위상차를 전환함으로써, 동일한 방향으로 진행시키던 물품(9)의 분별 반송을 하는 것이나, 분별 반송하고 있던 물품(9)을 동일한 방향으로 진행하도록 전환하는 것이 가능하다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따른 물품 분별 반송 장치(201)는 기체인 베이스(204)와, 연직 방향에 대하여 경사지면서 대략 평행하게 설치된 복수의 제1 막대 형상 스프링(271 내지 271)에 의해 상기 베이스(204)에 대하여 탄성 지지된 중간대(205)와, 상기 제1 막대 형상 스프링(271 내지 271)과 대략 평행하게 설치된 제2 막대 형상 스프링(272 내지 272)에 의해 상기 중간대(205)에 대하여 탄성 지지되어 있고, 물품(9)을 실어서 반송시키는 반송면(261a)이 상부에 형성되어 있는 가동체(206)와, 상기 제2 막대 형상 스프링(272 내지 272)의 길이 방향에 대하여 직교하면서 서로 교차하는 제1 방향으로서의 K방향 및 제2방향으로서의 Y방향으로, 상기 중간대(205) 측으로부터 상기 가동체(206)에 대하여 주기적 가진력을 각각 부여하는 제1 가진 수단으로서의 제1 압전 소자(281 내지 281) 및 제2 가진 수단으로서의 제2 압전 소자(282 내지 282)와, 상기 각 가진 수단(281 내지 282)에 의한 주기적 가진력을 위상차를 가지면서 동일한 주파수에서 동시에 발생시켜 상기 가동체(206)에 타원의 진동 궤적을 발생시키도록 상기 각 가진 수단(281 내지 282)을 제어하는 진동 제어 수단(231)을 구비하고, 상기 가동체(206)의 무게 중심 위치가 상기 중간대(205)의 무게 중심 위치와 대략 일치하도록 구성되어 있음과 함께, 상기 진동 제어 수단(231)에 의해 마찰 계수가 다른 물품(9a, 9b)이 상이한 방향으로 반송되도록 상기 가동체(206)의 진동 궤적을 설정함으로써, 상기 가동체(206) 상에서 상기 물품(9a, 9b)을 분별 반송하도록 구성한 것이다.

이렇게 구성하고 있기 때문에, 간단한 장치 구성으로 하면서, 가동체(206)에 기울기나 회전을 발생시키지 않고, 안정되게 3차원 과녁인 타원의 진동 궤적을 발생시킬 수 있고, 이 진동을 물품(9)의 성질에 따라서 제어함으로써, 자동으로 물품(9)의 분별을 행함과 함께, 분별된 물품(9)을 각각 임의의 방향으로 반송해 갈 수 있게 된다. 또한, 반송면(261a)을 평면으로 구성할 수 있기 때문에, 1개의 기기에 의해 대형의 것부터 소형의 것까지 대응이 가능하게 된다. 또한, 설치면에 대한 베이스(204)의 지지 상태도 안정시키고, 외부에의 진동의 전파도 억제할 수 있기 때문에, 주변 환경도 적절하게 유지하는 것이 가능하게 된다.

또한, 상기 가동체(206)가 상기 중간대(205)의 하방에 배치되는 하측 가동대(262)와, 상기 중간대(205)의 상방에 배치된, 상기 반송면(261a)을 구비하는 반송대(261)와, 상기 하측 가동대(262)와 상기 반송대(261)를 연결하는 연결 부재(263, 263)로 구성되어 있기 때문에, 상기와 같이 무게 중심 위치를 설정하기 위한 구성을 보다 간편하게 구체화하고, 장치 전체의 구성을 보다 간단하게 해서, 소형·경량화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

또한, 이 제2 실시 형태를 기초로 하여, 다음과 같이 변형되어서 구성하는 것도 가능하다.

예를 들어, 상술한 제2 실시 형태에 있어서는, 각 방향으로의 가진 수단(281, 282)을 각각 K, Y의 서로 직교하는 방향으로 가진력을 부여하도록 구성했지만, 가동체(206)에 이들을 합성한 진동 궤적을 생성·변경 가능한 한 반드시 직교시키는 것은 필요하지 않고, 간단히 각각의 방향이 교차하고 있는 것 만으로도 좋다.

또한, 상술한 제2 실시 형태에 있어서는, 제2 막대 형상 스프링 부재(272)의 측면에 부착하는 제1 압전 소자(281)와 제2 압전 소자(282)는 표리에 부착한 2개를 1조로 한 바이몰프형이라고 하고 있었지만, 도 20의 (b)와 같이 각각을 1개씩으로 한 유니몰프형으로 하는 것도 가능하다.

나아가, 상술한 제2 실시 형태에서는, 각 막대 형상 스프링 부재(271 내지 271, 272 내지 272)를 서로 평행해지도록 설치하고 있었지만, 반송대(261)의 형상이나 크기에 의하는 일 없이 가동체(206)나 중간대(205)의 무게 중심 균형을 잡으면서 지지 안정성을 높이기 위해서는, 진동의 제어성을 상실하지 않는 정도로 경사 각도를 변경시키는 것도 적합하다. 구체적으로는, 제1 막대 형상 스프링 부재(271 내지 271)의 간격이나 제2 막대 형상 스프링 부재(272 내지 272)의 간격을 상방과 하방에서 변화시키도록, 각 막대 형상 스프링 부재(271 내지 272)의 경사 각도를 ±5°의 범위에서 변경시키는 구성으로 하는 것도 가능하고, 이렇게 약간 경사각을 변경한 구성도 본 발명에서 말하는 바의 「대략 평행」의 범위에 포함된다.

또한, 상술한 제2 실시 형태에 있어서는, 도 14 및 도 15에 도시한 바와 같이, 제1 압전 소자(281) 및 제2 압전 소자(282)는 제2 막대 형상 스프링 부재(272)의 길이 방향 중앙 부근으로부터 하단부 측으로 가까이 대서 부착되어 있지만, 이것을 반대인 상단부 측에 부착하는 구성으로 하는 것도 가능하고, 하단부 측과 상단부 측 각각에 설치하도록 구성하는 것도 가능하다.

또한, 상술한 제2 실시 형태에 있어서의 제1 가진 수단 및 제2 가진 수단을, 압전 소자 이외를 사용하여 각각 구성한 변형예를 도 23 및 도 24에 나타내었다. 이들 도면 중에 있어서 상술한 실시 형태와 동일한 부호를 부여한 부분은, 그들과 동일한 것을 나타낸다. 이 변형예는, K방향, Y방향의 가진 수단으로서, 압전 소자 대신에 전자석(381a, 382a)을 사용한 것이다.

구체적으로는, K방향의 주기적 가진력을 부여하기 위한 제1 가진 수단으로서, 중간대(305)의 하면(305b)에 L자형의 브래킷(381b)을 개재하여 X방향으로 자극면이 향하도록 전자석(381a)을 설치함과 함께, 자성 플레이트(381c)를 상기 자극면과 대향시키면서 하측 가동대(262)의 상면(262b)으로부터 구동하도록 하여 설치하고 있다. 이렇게 함으로써, 전자석(381a)에 대하여 전류를 부여한 경우에, 제2 막대 형상 스프링 부재(272)에 의한 지지 방향과 아울러, 중간대(205)와 가동체(206) 사이에서 K방향의 상대 변위를 발생시킬 수 있게 되어 있다. 또한, Y방향의 주기적 가진력을 부여하기 위한 제2 가진 수단으로서, 중간대(305)의 하면(305b)에 L자형의 브래킷(382b)을 개재하여 Y방향으로 자극면이 향하도록 전자석(382a)을 설치함과 함께, 자성 플레이트(382c)를 상기 자극면과 대향시키면서 반송대(261)의 하면(261b)으로부터 하측 방향으로 연장하도록 하여 설치하고 있다. 고정대(305)에는, 자성 플레이트(382c)와 대응하는 위치에 개구부(382c)가 형성되어 있고, 양자가 간섭하는 일이 없도록 하고 있다. 이렇게 함으로써, 전자석(382a)에 대하여 전류를 부여한 경우에, 제2 막대 형상 스프링 부재(272)에 의한 지지 방향과 아울러, 중간대(205)와 가동체(206) 사이에서 Y방향의 상대 변위를 발생시킬 수 있게 되어 있다.

이렇게 각 가진 수단을 전자석(381a, 382a)을 사용하여 구성한 경우에도, 각각의 방향의 전류값을 제어함으로써, 상기와 동일한 효과를 얻는 것이 가능함과 함께, K방향, Y방향의 동작을 압전 소자에 의해 행하는 경우에 대하여 용이하게 큰 출력을 얻을 수 있다.

또한, 각 부의 구체적인 구성은, 상술한 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태와 이들의 변형예만에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상술한 제1 및 제2 실시 형태에서는, 개개의 물품(9)의 마찰 계수에 착안하여, 마찰 계수를 기준으로 물품(9)의 분별·반송을 행하도록 구성했지만, 전술한 바와 같이 물품(9)의 표면 형상에 따라서는 국소적인 마찰 계수는 동일하여도 외관 상은 마찰 계수가 상이한 것으로 취급해도 지장이 없을 경우도 있다. 또한, 물품(9)의 표면 형상을 크게 바꿈으로써, 가동대(6)(제2 실시 형태의 경우에는 반송대(261)) 위에서 전동이나 요동을 행하도록 하거나, 마찰에 의한 추력의 전달을 효과적으로 행할 수 없게 될 경우도 있다. 나아가, 가동대(6)(반송대(261))의 표면의 경도와, 물품(9)의 중량 및 경도와의 관계로부터 발생하는 기하학적인 형상 변화도 물품(9)에 부여하는 추력에 영향을 준다. 그로 인해, 통상의 의미에서의 마찰 계수 외에, 물품(9) 및 가동대(6)(반송대(261))의 표면 형상이나 표면 조도, 나아가 중량이나 경도에 의한 형상 변화 등의 영향을 포함하여, 실제로 물품(9)에 대하여 수평 방향으로 작용하는 추력을 넓은 의미에서의 마찰력으로서 파악, 그 넓은 의미에서의 마찰력을 기준으로 하여 각 방향의 진동 성분의 제어를 행하고, 물품(9)의 분별·반송을 행하도록 구성하는 것도 가능하다. 이러한 생각을 채용하는 한에 있어서는, 물품(9)의 분별·반송을 행하기 위하여 기준으로서 사용하는 마찰 계수 중에, 상기 넓은 의미에서의 마찰력의 생각을 도입하는 것도 가능하다. 즉, 상기 넓은 의미에서의 마찰력을 물품(9)에 대한 가동대(6)(제2 실시 형태의 경우에는 가동체(206))의 수직항력으로 제산한 계수를 넓은 의미에서의 마찰 계수로 하고, 이것을 일반의 마찰 계수로 치환하여 기준으로서 사용함으로써 보다 다양한 물품(9)의 분별·반송을 할 수 있게 되는 것이어서, 본 발명에 있어서의 의도는 이러한 내용도 포함하는 것이다. 또한, 상술한 제1 및 제2 실시 형태에서는 마찰 계수를 기준으로 하여 제어를 행함으로써 개개의 물품(9)에 대한 추력을 변화시켜서 물품(9)의 분별·반송을 행하게 하고 있지만, 상술 한 바와 같이 넓은 의미에서의 마찰력을 변화시킴으로써 추력을 변화시키는 것이 가능한 한, 마찰 계수와 치환하여 다른 파라미터를 기준으로서 사용해도 마찬가지의 작용 효과를 발생하는 물품 분별 반송 장치로서 구성할 수도 있는 것이어서, 이러한 구성에 대해서도 본 발명이 균등한 범위에 포함된다.

그 밖의 구성도, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지 변형이 가능하다.

이상으로 상세하게 설명한 제1 발명에 의하면, 간단한 구성이면서, 동시에 복수의 물품의 분별을 행하고, 각각의 물품을 임의의 방향으로 반송시킬 수 있음과 함께, 다양한 크기·형상의 물품에도 대응할 수 있는 물품 분별 반송 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다. 또한, 제2 발명에 의하면, 간단한 구성으로 하면서도, 가동체에 의해 안정된 진동을 발생시킬 수 있고, 이 진동에 의해 안정되게 물품의 분별을 행함과 함께, 분별된 물품을 각각 임의의 방향으로 반송해 갈 수 있고, 제조 라인 중에서 용이하게 사용할 수 있는 물품 분별 반송 장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.

1… 물품 분별 반송 장치
4… 기체
5… 탄성 지지 수단
6… 가동대(가동체)
9, 9a, 9b… 물품
31… 진동 제어 수단
32… 진동 전환 수단
34… 발진기
52… 스프링 부재
71… 제1 압전 소자(제1 가진 수단)
72… 제2 압전 소자(제2 가진 수단)
201… 물품 분별 반송 장치
204… 베이스(기체)
205… 중간대
205g, 205G…(중간대의) 무게 중심 위치
206… 가동체
206g, 206G…(가동체의) 무게 중심 위치
231… 진동 제어 수단
232… 진동 전환 수단
261… 반송대
261a… 반송면
262… 하측 가동대
263… 연결 부재
271… 제1 막대 형상 스프링 부재
272… 제2 막대 형상 스프링 부재
281… 제1 압전 소자(제1 가진 수단)
282… 제2 압전 소자(제2 가진 수단)

Claims

기체 상에 탄성 지지 수단을 개재하여 설치된 가동체를 구비하고, 그 가동체가 진동함으로써 가동체 위에 적재된 물품을 반송하는 물품 분별 반송 장치이며,
상기 가동체에 대하여 연직 방향으로부터 경사진 방향으로 주기적 가진력을 부여하는 제1 가진 수단과, 상기 가동체에 대하여 상기 제1 가진 수단에 의한 주기적 가진력과 교차하는 방향으로 주기적 가진력을 부여하는 제2 가진 수단과, 상기 각 가진 수단에 의한 주기적 가진력을 위상차를 가지면서 동일한 주파수로 동시에 발생시켜 상기 가동체에 타원의 진동 궤적을 발생시키도록 상기 각 가진 수단을 제어하는 진동 제어 수단을 구비하고,
상기 진동 제어 수단에 의해 마찰 계수가 다른 물품이 다른 방향으로 반송되도록 상기 가동체의 진동 궤적을 설정함으로써, 상기 가동체 상에서 상기 물품을 분별 반송하는 것을 특징으로 하는 물품 분별 반송 장치.
제1항에 있어서,
상기 가동체 상에, 분별된 물품을 소정의 궤도를 따라서 이동시키는 가이드를 설치한 것을 특징으로 하는 물품 분별 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 가동체 진동 궤적을 다른 진동 궤적으로 전환하는 진동 전환 수단을 구비하고 있고, 상기 진동 전환 수단이 상기 각 가진 수단에 의한 주기적 가진력의 위상차에 있어서 마찰 계수가 다른 물품이 다른 방향으로 반송되는 위상차의 데이터와, 마찰 계수가 다른 물품이 같은 방향으로 반송되는 위상차의 데이터를 내부에 보존하여, 외부로부터의 신호 입력에 따라서 이들의 위상차를 전환하는 것을 특징으로 하는 물품 분별 반송 장치.
기체와,
연직 방향에 대하여 경사지면서 대략 평행하게 설치된 복수의 제1 막대 형상 스프링에 의해 상기 기체에 대하여 탄성 지지된 중간대와,
상기 제1 막대 형상 스프링과 대략 평행하게 설치된 제2 막대 형상 스프링에 의해 상기 중간대에 대하여 탄성 지지되어 있고, 물품을 실어서 반송시키는 반송면이 상부에 형성되어 있는 가동체와,
상기 제2 막대 형상 스프링의 길이 방향에 대하여 직교하면서 서로 교차하는 제1 방향 및 제2 방향으로, 상기 중간대 측으로부터 상기 가동체에 대하여 주기적 가진력을 각각 부여하는 제1 가진 수단 및 제2 가진 수단과,
상기 각 가진 수단에 의한 주기적 가진력을 위상차를 가지면서 동일한 주파수로 동시에 발생시켜 상기 가동체에 타원의 진동 궤적을 발생시키도록 상기 각 가진 수단을 제어하는 진동 제어 수단을 구비하고,
상기 가동체의 무게 중심 위치가 상기 중간대의 무게 중심 위치와 대략 일치하도록 구성되어 있음과 함께,
상기 진동 제어 수단에 의해 마찰 계수가 다른 물품이 다른 방향으로 반송되도록 상기 가동체의 진동 궤적을 설정함으로써, 상기 가동체 상에서 상기 물품을 분별 반송하는 것을 특징으로 하는 물품 분별 반송 장치.
제4항에 있어서,
상기 가동체가,
상기 중간대의 하방에 배치되는 하측 가동대와,
상기 중간대의 상방에 배치된, 상기 반송면을 구비하는 반송대와,
상기 하측 가동대와 상기 반송대를 연결하는 연결 부재로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 물품 분별 반송 장치.