WO2012147838A1 - 物品分別搬送装置 - Google Patents

Abstract

　搬送面上で複数の物品を分別し異なる方向に搬送させることができる物品分別搬送装置を提供すべく、弾性支持手段（５）を介して設けられた可動体（６）が振動することで物品（９）を搬送する物品分別搬送装置（１）であって、可動体（６）に対して鉛直方向より傾斜した方向に周期的加振力を付与する第１の加振手段（７１）と、第１の加振手段（７１）による周期的加振力と交差する方向に周期的加振力を付与する第２の加振手段（７２）と、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可動体（６）に楕円の振動軌跡を生じさせる振動制御手段（３１）とを備え、振動制御手段（３１）により摩擦係数が異なる物品が異なる方向に搬送されるように可動体（６）の振動軌跡を設定することによって、可動体（６）上で物品（９）を分別搬送するように構成した。

Description

物品分別搬送装置

　本発明は、振動により複数の物品を搬送しつつ分別することが可能な物品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物品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に係るような物品搬送装置が開示されている。

　このものは物品搬送用の軌道を有する可動体に対して、垂直および水平方向の同一周波数の振動を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ことを可能に構成したものである。これを用いることにより、摩擦係数の異なる２種の物品を同時に搬送面上に載せ、摩擦係数に応じた所定の位相差を有する振動を付与することで、それぞれが反対方向に搬送されるようにして分別することが可能である。

　また、特許文献２においては、直線状に部品を移送する部品供給装置であって、ベース部（基体）に対して一対の板バネによって中間台（圧電式駆動部）を弾性支持するとともに、この中間台によって弾性支持されつつ、この中間台を挟むようにして、搬送路を上面に有する可動体（振動伝達部）とカウンタウエイトとが連結して設けられた構成が開示されている。こうすることで、可動体に対して中間台側より駆動力を与えて振動を生じさせた場合であっても、その可動体の傾きや揺動を生じることなく安定した搬送を行わせることが可能となっている。

特開２００５－２５５３５１号公報 特開２００７－１６８９２０号公報

　しかしながら、上記特許文献１に係る物品搬送装置では、水平及び垂直の２方向の振動成分を合成して楕円の振動軌跡を生成し、これを利用して物品の分別を行っているものの、振動軌跡の生じる方向が限定されているために、搬送する物品の移動方向についての自由度が少ない。そのため、当該装置を製造ラインに組み込んで用いた場合には、搬送経路の方向についての設計自由度が低くなる。

　以上のような問題点を解消するため、本願における第１の発明は、物品の分別を行うと同時に、分別された物品をそれぞれ任意の方向に搬送していくことができ、製造ラインの中で容易に用いることのできる物品分別搬送装置を提供することを目的とする。

　さらに、上記問題が解消可能となる場合であっても、装置の全体構成が複雑化することで大型化を招くとともに、可動体の支持が不安定となって所望の振動軌跡が得られず、物品の分別及び搬送が困難になる可能性もある。

　また、上記のような物品搬送装置を用いる場合には、この振動が設置面に伝播することがないように、いわゆるベースとしての基体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。

　しかしながら、このような構成では可動体に対して加振力を作用させた際、基体と可動体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基体の姿勢が不安定な状態となる。そのため、基体に対して弾性支持されている可動体の振動も不安定となり、可動体に所望の振動軌跡を生じさせることができなくなる恐れがある。さらに、こうした問題も、上記のように全体構成が複雑化・大型化した場合にはより顕著に現れることが予想される。こうした問題を解消するために、可動体の振動安定化を目的として単純に特許文献２に開示される技術を導入しようとしても、非常に猥雑な構成となることが想定される。

　以上のような問題点を解消するため、本願における第２の発明は、簡単な構成としながらも、可動体に安定した楕円振動を生じさせることができ、この振動によって安定して物品の分別を行うと同時に、分別された物品をそれぞれ任意の方向に搬送していくことができ、製造ラインの中で容易に用いることのできる物品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、第１の発明の物品分別搬送装置は、基体上に弾性支持手段を介して設けられた可動体を具備し、当該可動体が振動することで可動体上に載せられた物品を搬送する物品分別搬送装置であって、前記可動体に対して鉛直方向より傾斜した方向に周期的加振力を付与する第１の加振手段と、前記可動体に対して前記第１の加振手段による周期的加振力と交差する方向に周期的加振力を付与する第２の加振手段と、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前記可動体に楕円の振動軌跡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摩擦係数が異なる物品が異なる方向に搬送されるように前記可動体の振動軌跡を設定することによって、前記可動体上で前記物品を分別搬送することを特徴とする。

　このように構成すると、複数の物品を一方向に搬送することができるとともに、摩擦係数の相違によって搬送方向を異ならせることができるため、カメラや画像処理機などの検査機器および分別のための特殊な機器を用いなくても、これらを自動的に分別することができる。さらに、搬送面を平面に構成できるため、一個の機器によって大型のものから小型のものまで対応が可能となる。

　さらに、物品の移動する方向を安定させてそれぞれを決まった方向に搬送できるようにするために、前記可動体上に、分別された物品を所定の軌道に沿って移動させるガイドを設けるようにして構成することが好適である。

　また、複数の物品を同方向に搬送することと、それぞれを別方向に搬送することを容易に切り替えられるようにするためには、前記可動体の振動軌跡を異なる振動軌跡に切り替える振動切替手段を備えており、当該振動切替手段が前記各加振手段による周期的加振力の位相差であって摩擦係数が異なる物品が異なる方向に搬送される位相差のデータと、摩擦係数が異なる物品が同じ方向に搬送される位相差のデータを内部に保存しており、外部からの信号入力に応じてこれらの位相差を切り替えるように構成することが好ましい。

　また、第２の発明の物品分別搬送装置は、基体と、鉛直方向に対して傾斜しつつ略平行に設けられた複数の第１棒状バネ部材によって前記基体に対して弾性支持された中間台と、前記第１棒状バネ部材と略平行に設けられた第２棒状バネ部材によって前記中間台に対して弾性支持されており、物品を載せて搬送させる搬送面を上部に形成されている可動体と、前記第２棒状バネ部材の長手方向に対して直交しつつ互いに交差する第１方向及び第２方向に、前記中間台側より前記可動体に対して周期的加振力を各々付与する第１の加振手段及び第２の加振手段と、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前記可動体に楕円の振動軌跡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、前記可動体の重心位置が前記中間台の重心位置と略一致するように構成されているとともに、前記振動制御手段により摩擦係数が異なる物品が異なる方向に搬送されるように前記可動体の振動軌跡を設定することによって、前記可動体上で前記物品を分別搬送するように構成したものである。

　このように構成することで、簡単な装置構成としながら、搬送台に傾きや回転を生じさせることなく、安定して３次元的な楕円の振動軌跡を生じさせることができ、この振動を物品の性質に応じて制御することによって、物品の分別を行うとともに、分別された物品をそれぞれ任意の方向に搬送していくことができるようになる。
さらに、上記の構成をより簡便に具体化することで装置構成をより簡単にして、小型・軽量化を図ることを可能とするためには、前記可動体が、前記中間台の下方に配置される下可動台と、前記中間台の上方に配置された、前記搬送面を備える搬送台と、前記下可動台と前記搬送台とを連結する連結部材とから構成することが好適である。

　以上説明した第１の発明によれば、簡単な構成でありながら、同時に複数の物品の分別を行い、それぞれの物品を任意の方向に搬送させることができるとともに、多様な大きさ・形状の物品にも対応することができる物品分別搬送装置を提供することが可能となる。また、第２の発明によれば、簡単な構成としながらも、可動体により安定した振動を生じさせることができ、この振動によって安定して物品の分別を行うとともに、分別された物品をそれぞれ任意の方向に搬送していくことができ、製造ラインの中で容易に用いることのできる物品分別搬送装置を提供することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る物品分別搬送装置のシステム構成図。 同物品分別搬送装置の機械装置部の斜視図。 同物品分別搬送装置の機械装置部の側面図。 同物品分別搬送装置の機械装置部のＫ方向への動作を示す側面図。 同物品分別搬送装置のバネ部材の断面を示す図３のＡ－Ａ断面矢視図。 同物品分別搬送装置の動作原理を示す模式図。 同物品分別搬送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。 同物品分別搬送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。 同物品分別搬送装置における搬送路を例示した上面図。 同物品分別搬送装置における機械装置部の変形例を示す斜視図。 同物品分別搬送装置における機械装置部の図１０とは異なる変形例を示す斜視図。 同物品分別搬送装置における機械装置部の図１０及び図１１とは異なる変形例を示す斜視図。 本発明の第２実施形態に係る物品分別搬送装置のシステム構成図。 同物品分別搬送装置の機械装置部の斜視図。 同物品分別搬送装置の機械装置部の側面図。 図１４におけるＡ部周辺を拡大した斜視図。 図１４におけるＢ部周辺を拡大した斜視図。 同物品分別搬送装置の機械装置部における支持構造を示す模式図。 同物品分別搬送装置の機械装置部のＫ方向への動作を示す側面図。 同物品分別搬送装置の一部を構成する第２棒状バネ部材の断面を示す模式図。 同物品分別搬送装置の動作原理を示す模式図。 同物品分別搬送装置における搬送路を例示した上面図。 同物品分別搬送装置において加振手段の構成を変更した機械装置部の変形例を示す斜視図。 同機械装置部の変形例を示す正面図。

　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＞
　この第１実施形態の物品分別搬送装置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に組み込まれた圧電素子７１、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、本実施形態において、Ｋ方向とは、圧電素子７１の弾性支持部材５２への貼り付け面に対する直交方向をいい、Ｙ方向とは紙面垂直方向をいうものとする。さらに、後述のＸ、Ｚ方向についても、図中左下に示した座標軸に示したとおりに定義することとする。そのため、Ｋ方向とは、Ｘ方向、Ｚ方向成分を有するものであって、ＸＺ平面と平行になるものといえる。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および図３に示すように、大きくは床面に固定した基体４と、基体４に対して振動することで上に載せた物品９を分別しつつ搬送する可動体としての可動台６と、可動台６を基体４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４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。

　基体４は底面４１ａがＸ方向に長辺を向けた長方形であり、上面４１ｂは底面４１ａと同形状でありながらＸ方向に位置がずれた形状としている。そのため、前面４１ｃ、後面４１ｄは底面４１ａおよび上面４１ｂに対して傾いている。

　そして、これら前面４１ｃおよび後面４１ｄのそれぞれに、弾性支持手段５を構成する棒状バネであるバネ部材５２が２本ずつ取り付けられている。このバネ部材５２は、基体４の前面４１ｃまたは後面４１ｄに、それぞれ平板状に形成された下側取付部５２ｂで固定しており、当該取付部５２ｂより、Ｋ方向およびＹ方向に垂直な、図中左上の方向に向かって延出し、平板状に形成された上側取付部５２ａで可動台６の下部に設けられた支持ブロック６２と連結している。バネ部材５２のうち、上側取付部５２ａおよび下側取付部５２ｂの間となる中間部５２ｃは断面を四角状に形成してある。

　可動台６は、水平に配置された平板状の形態を基本とし、搬送面である上面６１には対応する製造ラインおよび物品９に応じて適宜、搬送路６３ａを形成する。図２においては、例として搬送方向の左右に平行な壁面６３ｂ、６３ｃをガイドとして形成した場合を記載してある。前述したように可動台６の下側に支持ブロック６２を固定して設けており、当該支持ブロック６２において４本のバネ部材５２と連結してある。

　このように構成しているため、４本のバネ部材５２はあたかも平行リンク機構のように働き、可動台６は水平状態を維持したまま各方向に移動を行うことができる。

　そして、この可動台６をＸ、Ｙ、Ｚの各方向に振動させるための駆動部として、以下のように圧電素子７１、７２を設けている。

　まず、Ｋ方向の振動を付与する第１の加振手段として、バネ部材５２の中間部５２ｃの長手方向中央以下の側面でＸ軸に直交する面に、直方体状の第１圧電素子７１を貼りつけてある。また、Ｙ方向の振動を付与する第２の加振手段としてとして、バネ部材５２の中間部５２ｃの長手方向中央以下の側面でＹ軸に直交する面に、直方体状の第２圧電素子７２を貼りつけてある。これらの圧電素子７１、７２は電圧を付与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、図４に例として示したように、バネ部材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。

　本実施形態においては、図５（ａ）に示すように、それぞれのバネ部材５２に対して第１圧電素子７１ａ、７１ｂと第２圧電素子７２ａ、７２ｂとをそれぞれ対向する面に一対ずつ設けたバイモルフ型として構成した。本実施形態のように圧電素子の伸びを利用してバネ部材にたわみを生じさせようとする場合、対向面に設けた圧電素子の片方を伸び側に設定するときには他方を縮み側に設定する必要があるため、片方を伸び側とした際に、他方が縮み側になるように電圧印加及び貼り付け方向を設定してある。以下、圧電素子に対して付与する電圧に関しては、単純にＸ方向制御電圧、Ｙ方向制御電圧として説明を行い、Ｘ方向およびＹ方向に正の制御電圧を付与するということは、それぞれ可動台６をＸ、Ｙの正方向に移動させる向きにバネ部材５２に曲げを生じさせるように、第１圧電素子７１、第２圧電素子７２を伸び縮みさせる電圧を付与することを意味するものする。

　また、バネ部材５２は変形を行う場合、図４に示すように中間部５２ｃの長手方向中央を境に、一つの面内の上下で伸び側と縮み側が逆転する。よって、第１圧電素子７１、第２圧電素子７２を長手方向中央付近を超えて広い範囲に貼りつけることは、却って変形を阻害することになり好ましくない。そのため、本実施形態のように長手方向中央付近より片端部側に寄せた位置に貼りつけることが効率的である。

　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。この際、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、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、搬送する物品９に応じた搬送方向および搬送速度が得られるように、各方向の周期的加振力を付与する圧電素子７１、７２への制御電圧の振幅および位相を切り替える振動切替手段３２を有している。当該振動切替手段３２は図示しない外部からの信号によって適宜物品９の搬送方向を所定の方向に変えるべく、その方向に対応する各圧電素子７１、７２の制御電圧の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、位相調整回路３１bに命令を与える。

　上記のように構成した物品分別搬送装置１は、具体的には次のような原理に基づいて物品９に対して作用する。説明を簡単にするため上述したＫ方向の振動成分は、Ｘ方向、Ｚ方向の振動に分解して考えることとする。

　ここで、本物品分別搬送装置１を図６の模式図に示すような簡略化したモデルで考え、可動台６が基体４に対してＸ、Ｙ、Ｚの各方向に弾性体５４、５５、５６により弾性的に支持するとともに、各方向の加振手段７４、７５、７６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７４、７５、７６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６の模式図における弾性体５４、５５、５６は、図１におけるバネ部材５２に該当するとともに、図６における加振手段７４、７５、７６はそれぞれ圧電素子７１、７２に該当する。

　図６に示すモデルの可動台６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、可動台６にはこれらが合成された、本発明で三次元の振動軌跡と称する鉛直平面および水平面に対して傾いた平面内の楕円の軌跡あるいは平面外の立体的な軌跡を有する振動を可動台に対して生じさせることができる。例えば、図６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の振動軌跡たる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、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。

　具体的には各方向への移動速度成分の変更は次のようにして行う。

　発明者らの知見によれば、図６を参照しつつ図７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、２種類の物品９であるＷ１、Ｗ２と可動台６との間の摩擦係数をそれぞれμ１、μ２としてμ１＜μ２の関係があるとき、Ｗ２の時の移動速度のグラフは、Ｗ１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。

　具体的には、図７に示す位相差φ１にφｘを設定したとき、Ｗ１のＸ方向移動速度は０になり、Ｗ２は負の値を取る。そしてφ１～φ２の間に位相差を設定しているときには、Ｗ１は正の方向、Ｗ２は負の方向と互いに逆方向に進む。位相差φ２ではＷ２の速度が０になり、Ｗ１は正の方向の速度となる。さらにφ２～φ４の間ではＷ１、Ｗ２ともに正の方向に進むが、そのうちφ３では同じ速度になり、その前後でＷ１とＷ２の速度の大きさが逆転する。また、位相差をφ４とするとＷ１は速度が０になり、Ｗ２は正の方向に移動する。位相差φ４～φ５の範囲ではＷ１は負の方向に進み、Ｗ２は正の方向に進む。さらに、φ５ではＷ２の速度が０になり、Ｗ１は負の方向に進む。また、φ５～πの範囲では双方とも負の方向に進むが、その中でもφ５の時に同じ速度となり、その前後で速度が逆転する。なお、こうした関係はＹ方向の移動速度Ｖｙに対してもあてはまる。

　また、発明者らの知見によれば、図６を参照しつつ図８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Ｘ_０（Ｙ_０）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。

　このような一方向に対する振動制御を、直交するＸ、Ｙ方向に同時に付与することによって、摩擦係数の異なる複数の種類の物品９を可動台６上で分別し異なる方向に搬送させることができる。なお、上記のように摩擦係数の異なる物品９を異なる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、同一の物品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場合が該当し、このような場合でも適宜分別・搬送を行うことができる。

　しかしながら、複数の種類の物品９を搬送しつつ、二方向に分別し、搬送していくことを目的とした場合、上記のような３つの方向への加振手段をそれぞれ別に有することは必須とはいえない。なぜならば、図７から分かるように、Ｘ方向に対しては一方にのみ搬送を行い逆方向に進ませることを必要としないのであれば、Ｚ方向に対する位相差を０に、すなわち同位相で駆動させても良い。よって、本実施形態においては、Ｚ方向とＸ方向の振動成分を有するＫ方向の加振手段７１として一個に構成することができる。

　これに対し、Ｙ方向には物品９の種類に応じて分別する機能が必要となるため、Ｚ方向の周期的加振力に対する位相差、すなわちＫ方向の周期的加振力に対する位相差を物品の摩擦係数に応じて切り替えることができるように構成している。

　このように構成した本物品分別搬送装置１によって、図９（ａ）～（ｃ）に例示するような、物品９の搬送および分別が可能となる。

　図９（ａ）は、可動台６の上に、広い搬送路６３ａを形成し、搬送方向に対する左右に平行な壁面６３ｂ、６３ｃを形成した例である。壁面６３ｂ、６３ｃは分別する物品の移動方向を規制するガイドとして作用し、それぞれの物品９ａ、９ｂを決まった方向に搬送することができる。図中における可動台６の右側には、物品９ａ、９ｂが混在して入れられたコンテナ９５が接続されており、当該コンテナ９５から可動台６上に物品９ａ、９ｂを投入する場合を示している。さらに、図１における振動切替手段３２からの命令によって、振動制御手段３１によりＹ方向への振動の位相差を図７に示すφ１～φ２またはφ４～φ５に設定されており、図９（ａ）の物品９ａ、９ｂは図中の左方向に搬送されつつも、進行方向に対して左右の壁面６３ｂ、６３ｃに向かって分別されていき、やがてはそれぞれ壁面６３ｂ、６３ｃに接触しながら搬送されていく。このように簡単に搬送路および壁面を形成しただけでも分別を容易に行ったうえで、各々を決まった方向に搬送していくことができるため、様々な大きさの物品に対応できる。なお、このように特定の物品の分別搬送を行うだけであれば、振動切替手段３２は必須ではなく、振動制御手段３１にあらかじめ決まった位相差を設定しておくだけで足りる。

　図９（ｂ）は可動台６の上に、図中上側の軌道６４、下側の軌道６５に分岐するＹ字型の搬送路６３ａを形成したものであり、この搬送路６３ａに従い２種の物品９ａ、９ｂを右側から左側に向けて搬送していく。この場合においても、図１における振動切替手段３２において、Ｙ方向への振動の位相差を図７に示すφ１～φ２またはφ４～φ５に切り替えることにより、図９（ａ）の物品９ａ、９ｂは互いに逆方向のＹ方向移動速度成分を受けて、搬送方向に対する左右の壁面６３ｂ、６３ｃに接触しながら搬送される。そして、Ｙ字の分岐点より、それぞれ軌道６４、６５に進入することで搬送先を異ならせることができる。

　また、図９（ｃ）には可動台６の上に、直線状の搬送路６３ａを形成し、その延長上の軌道６４と、搬送路６３ａに対して側方に分岐する軌道６５ａ、６５ｂ、６５ｃを有するものである。このように形成することで、通常は２種の物品を９ａ、９ｂを同じ方向に搬送しつつ、特定のタイミングでＹ方向の振動成分も加えることで、特定の物品９ｂを分岐した軌道６５ａ、６５ｂ、６５ｃに取り出すことができる。そのために、通常は物品９ａ、９ｂを双方とも図の左方向に搬送しておき、特定の物品９ｂが搬送するべきいずれかのライン６５ａ、６５ｂ、６５ｃに到達した際に、図１における振動切替手段３２によって振動を切り替えて、物品９ｂを分岐した任意の軌道６５ａ、６５ｂ、６５ｃより取り出すこともできる。こうした物品９の搬送途中における搬送方向の変更を容易にするため、図１における振動切替手段は、複数の物品９を同一方向に搬送するためのＺ（Ｋ）方向振動に対するＹ方向振動の位相差データと、複数の物品９をＹ方向に分別するためのＺ（Ｋ）方向振動に対するＹ方向振動の位相差データとをあらかじめ内部に保存している。そして、図示しない外部からの信号の入力を合図にして双方の位相差を切り替えることにより、同一方向に進ませていた物品９の分別搬送することや、分別搬送していた物品９を同一方向に進ませるように切り替えることが可能である。

　以上のように本実施形態に係る物品分別搬送装置１は、基体４上に弾性支持手段５を介して設けられた可動体としての可動台６を具備し、当該可動台６が振動することで可動台６上に載せられた物品９を搬送する物品分別搬送装置１であって、前記可動台６に対して鉛直方向より傾斜した方向に周期的加振力を付与する圧電素子からなる第１の加振手段７１と、前記可動台６に対して前記第１の加振手段６による周期的加振力７１と交差する方向に周期的加振力を付与する圧電素子からなる第２の加振手段７２と、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前記可動台６に楕円の振動軌跡を生じさせるように前記各加振手段７１、７２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により摩擦係数が異なる物品９が異なる方向に搬送されるように前記可動台６の振動軌跡を設定することによって、前記可動台６上で前記物品９を分別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、複数の物品９を一方向に搬送しつつ、摩擦係数の相違によって搬送方向を異ならせることができるため、カメラや画像処理機などの検査機器および分別のための特殊な機器を用いなくても、これらを自動的に分別することができる。さらに、搬送面６１を平面に構成できるため、一個の機器によって大型のものから小型のものまで対応が可能となる。

　さらに、前記可動台６上に、分別された物品を所定の軌道に沿って移動させるガイド６３ｂ、６３ｃを設けるように構成しているため、複数の物品を分別しつつ、それぞれを決まった方向に搬送することができるため、生産ライン等の搬送ラインの中で好適に用いることができる。

　さらに、前記可動台６の振動軌跡を異なる振動軌跡に切り替える振動切替手段３２を備えており、当該振動切替手段３２が前記各加振手段７１、７２による周期的加振力の位相差であって摩擦係数が異なる物品９が異なる方向に搬送される位相差のデータと、摩擦係数が異なる物品９が同じ方向に搬送される位相差のデータを内部に保存しており、外部からの信号入力に応じてこれらの位相差を切り替えるように構成しているため、複数の物品９を同じ方向に搬送することと、二方向に分別してそれぞれ別の方向に向かって搬送させていくことを容易に切り替えることが可能となる。

　なお、この第１実施形態を基にして、次のように変形して構成することも可能である。

　例えば、上述の第１実施形態においては、各方向への加振手段７１、７２をそれぞれＫ、Ｙの互いに直交する方向に加振力を与えるように構成したが、可動台６にこれらを合成した振動軌跡を生成・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が交差しているだけでもよい。

　また、上述の第１実施形態においては、バネ部材５２の側面に貼りつける第１圧電素子７１と第２圧電素子７２と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、図５（ｂ）のようにそれぞれを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、本実施形態においては、図２および図３に示すように、第１圧電素子７１および第２圧電素子７２はバネ部材５２の下側半分に貼りつけてあるが、これを上側半分に貼りつける構成とすることも可能であるし、上側半分と下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。

　また、上述の第１実施形態では、弾性支持手段５を４本のバネ部材５２より構成していたが、これは可動台６の水平状態を維持しやすくするためである。そのため、Ｙ方向の振動振幅が小さく、物品９の重量が小さい場合には図１０に示すように搬送方向に対して前後２本のバネ部材５２で構成することも可能である。この場合には可動台６の傾きはほとんど無視できる程度にしか生じない。

　また、上述の第１実施形態の棒状のバネ部材５２に替えて、板バネを用いた構成を図１１に示す。この形態においては、Ｋ方向バネ部材として、Ｋ方向に垂直になるように配置した一対の板バネ１５１の一端をそれぞれ基体４に対して設けるとともに、他端によって、中間台１６１を支持する。中間台１６１に対しては、さらに、Ｙ方向バネ部材として、Ｙ方向に垂直になるように配置した一対の板バネ１５２、１５２を２組設けており、これらの板バネ１５２、１５２によって一対のブロック１６２、１６２を支持するとともに、当該ブロック１６２、１６２によって可動台６を支持する構成としている。加えて、Ｋ方向バネ部材である板バネ１５１には圧電素子１７１が貼り付けられ、Ｙ方向バネ部材である板バネ１５２には圧電素子１７２が貼り付けられており、これらの圧電素子１７１、１７２に対して上述の実施形態と同様、制御電圧を付与することでＫ方向、Ｙ方向に振動を与えることができるようになっている。こうした構成であっても、上記と同様に制御することで同じ効果を得ることが可能であるとともに、Ｋ方向、Ｙ方向の板バネ１５１、１５２を各々独立して管理することができるため保守作業を容易に行うことができるようになる。さらには、こうした板バネは複数のものをつなぎ合わせて使用する構成とすることも可能でありさらに保守が容易となる。また、平行に配置する板バネを組み合わせることで、可動台６に対してねじり方向の変位が生じることを防止することができ、可動台６の傾きを保ったまま動作させることができる。

　また、上記とは別の形態に変形した例を図１２に示す。これは、図１１に示したものと同様の板バネ構成を採るとともに、Ｋ方向、Ｙ方向の加振手段として圧電素子に替えて電磁石１７３、１７４を用いたものである。この場合には、中間台１６１の下面に磁性体の金属プレート１６３を設けるとともに、可動台６の下面に磁性体の金属プレート１６４を設けてある。可動台６の下面の金属プレート１６４は、中間台１６１に設けられた孔部１６１ａを挿通するようにして下方に張り出しているため中間台１６１とは干渉することなく独立してＹ方向に動作可能になっている。このように設けられたプレート１６３、１６４と対向させるように電磁石１７３、１７４が基体４上に設けられており、これらに電流を与えることでそれぞれＫ方向またはＹ方向の変位を可動台６に対して生じさせることができるようになっている。こうした構成であっても、それぞれの方向の電流値を制御することで、上記と同じ効果を得ることが可能であるとともに、Ｋ方向、Ｙ方向の動作を圧電素子によって行う場合に対して、容易に大きな出力を得ることができる。

＜第２実施形態＞
　この第２実施形態の物品分別搬送装置２０１は、図１３に示すように、大きくは機械装置部２０２と制御システム部２０３とから構成される。この制御システム部２０３は、後述するように機械装置部２０２に組み込まれた加振手段としての圧電素子２８１～２８２の制御を行うことで、機械装置部２０２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、本実施形態においても上述の第１実施形態と同様、Ｙ方向とは図中における紙面に垂直となる水平方向をいうものとして、Ｋ方向とは、鉛直方向より傾斜して設けてある棒状バネ部材２７２に対して直交するとともに、上記Ｙ方向と直交する方向をいうものとする。さらに、後述のＸ方向とは上記Ｙ方向と直交する水平方向を、Ｚ方向とは鉛直方向をいうものとする。すなわち、各方向は図中左下に示すような座標軸として定義する。そのため、Ｋ方向とは、Ｘ方向とＺ方向の成分を含むものであってＸＺ平面と平行となる。また、後述するように、棒状バネ部材２７２はＺ方向に対してＹ軸回りに反時計回りに回転角γ分回転する方向が長手方向となるように設定している。そのため、Ｋ方向を示すＫ軸は、Ｘ軸に対して回転角γ分回転させた方向になる。以下、上記のように定義した座標軸に沿って説明を進めていく。

　機械装置部２０２は、図１４及び図１５に示すように、大きくは床面に設置する基体としてのベース２０４と、このベース２０４に対して第１棒状バネ部材２７１～２７１によって弾性支持された中間台２０５と、この中間台２０５に対して第２棒状バネ部材２７２～２７２によって弾性支持された可動体２０６とから構成されている。可動体２０６の上部には搬送面２６１ａが形成されており、分別搬送を行う物品９を載せることができるようになっている。

　ベース２０４は長手方向をＸ方向に向けて配置された長方形状のベースプレート２４２と、その上部に固定されたベースブロック２４１とから構成されている。このベースブロック２４１は、ベースプレート２４２と同様、長手方向をＸ方向に向けて配置された略直方体の形状とされるとともに、Ｘ方向前後より見た際の正面及び背面が第１棒状バネ部材２７１を接続するためのバネ設置面２４１ａ，２４１ａとして各々設定され、Ｚ方向に対して角度γ分傾斜した平面として形成されている。

　中間台２０５は、上記ベースブロック２４１と同様、長手方向をＸ方向に向けた略直方体の形状とされるとともに、Ｘ方向前後より見た際の正面及び背面が第１棒状バネ部材２７１を接続するためのバネ設置面２０５ａ，２０５ａとして各々設定され、Ｚ方向に対して角度γ分傾斜した平面として形成されている。また、バネ設置面２０５ａ，２０５ａ間の寸法は、上記ベースブロック２４１におけるバネ設置面２４１ａ，２４１ａ間の寸法と等しくなるように設定している。

　中間台２０５は、上記ベースブロック２４１の上部でこれとほぼ平行になるように配置され、中間台２０５のバネ設置面２０５ａとベースブロック２４１のバネ設置面２４１ａとが平行になるように対応させつつ、それぞれ２本の第１棒状バネ部材２７１，２７１を介して接続するようにしている。第１棒状バネ部材２７１，２７１はバネ設置面２４１ａ，２０５ａに沿って配置されることで、これらの傾斜と同様に、Ｚ軸に対して角度γ分傾いて配置される。このようにＺ方向に対して傾斜しつつ、互いに平行に設けられた合計４本の第１棒状バネ部材２７１～２７１によって、中間台２０５はベースブロック２４１に対して弾性的に支持される構成としている。

　また、中間台２０５の下面には、後述するように中間台２０５の質量及び重心位置を調整するための補助ウエイト２５１が設けられている。

　中間台２０５の下方で且つベースブロック２４１の上方には、可動体２０６の一部を構成する下可動台２６２配置されている。下可動台２６２は、上記ベースブロック２４１や中間台２０５と同様に、長手方向をＸ方向に向けた略直方体の形状とされるとともに、Ｘ方向前後より見た際の正面及び背面が後述する第２棒状バネ部材２７２を接続するためのバネ設置面２６２ａ，２６２ａとして各々設定され、Ｚ方向に対して角度γ分傾斜した平面として形成されている。さらに、下可動台２６２は上記第１棒状バネ部材２７１との干渉を避けるために、バネ設置面２６２ａ，２６２ａ間の寸法を、ベースブロック２４１におけるバネ設置面２４１ａ，２４１ａ間の寸法及び中間台２０５におけるバネ設置面２０５ａ，２０５ａ間の寸法よりも僅かに小さく設定している。

　下可動台２６２のバネ設置面２６２ａと中間台２０５のバネ設置面２０５ａとは、互いに平行になるように各々対応させつつ、後述するスペーサを挟みつつ、それぞれ２本の第２棒状バネ部材２７２，２７２を介して接続するようにしている。第２棒状バネ部材２７２，２７２はバネ設置面２６２ａ，２０５ａに沿って配置されることで、これらの傾斜と同様に、Ｚ軸に対して角度γ分傾いて配置される。このようにＺ方向に対して傾斜しつつ、互いに平行に設けられた合計４本の第２棒状バネ部材２７２～２７２によって、下可動台２６２は中間台２０５に対して弾性的に支持される構成としている。このように構成することで、第２棒状バネ部材２７２～２７２は、第１棒状バネ部材２７１～２７１に対しても平行に配置される関係となっている。

　中間台２０５の上方には、この中間台２０５と平行になるように搬送台２６１が設けられている。搬送台２６１は、Ｘ方向に延在するよう略プレート状に形成されるとともに、上面が物品９を載せるための搬送面２６１ａとして形成されている。搬送面２６１ａは、搬送する物品９の種類や形状及び分別搬送を行う方向により、後述するように様々な形態として形成することが可能である。

　搬送台２６１は、上記の下可動台２６２とＹ方向の寸法が同一となるように形成しており、搬送台２６１と下可動台２６２とは各側面を両側から挟み込むようにして設ける一対の連結部材２６３，２６３を介して連結されている。搬送台２６１、下可動台２６２及び連結部材２６３は、一個の可動体２０６を構成して一体となって動作を行うようにしている。

　ここで、上述した第１棒状バネ部材２７１～２７１及び第２棒状バネ部材２７２～２７２の取付構造について、図１６及び図１７を基に詳細に説明する。まず、図１６は、図１４におけるＡ部周辺を拡大したものである。

　第１棒状バネ部材２７１及び第２棒状バネ部材２７２は各々Ｉ字型状に形成されており、上端及び下端には矩形状の平板部２７１ａ，２７２ａが形成されている。そして、それ以外の部分はバネとして機能するバネ部２７１ｂ，２７２ｂとして設定され、これらのバネ部２７１ｂ，２７２ｂは長手方向に対して直交する平面で見た場合、略正方形となる矩形断面を有する形態とされている。このようにしてバネ部２７１ｂ，２７２ｂは直方体状に形成するとともに、これらの側面のうち背面合わせとなる２面が、上記平板部２７１ａ，２７２ａを形成する表面及び裏面と各々連続するように構成している。このように構成することで、第１棒状バネ部材２７１及び第２棒状バネ部材２７２は、平板部２７１ａ，２７２ａに対して直交する第１方向と、この第１方向に直交するとともに平板部２７１ａ，２７２ａに平行となる第２方向との２つの方向に対して、バネ部２７１ｂ，２７２ｂが撓みやすくなるように設定している。

　上記のような撓み方向特性を有する第１棒状バネ部材２７１及び第２棒状バネ部材２７２を以下のように取り付けてある。

　まず、ベースブロック２４１のバネ設置面２４１ａに対して、第１棒状バネ部材２７１の平板部２７１ａをバネおさえ２７３を介してネジ止めしている。この第１棒状バネ部材２７１のバネ部２７１ｂをＹ方向両側より挟み込むようにして一対の矩形板状のスペーサ２７５，２７５を配置する。ベースブロック２４１と近接しつつ直上に配置される下可動台２６２のバネ設置面２６２ａに対して、上記矩形板状のスペーサ２７５，２７５を挟んで第２棒状バネ部材２７２の平板部２７２ａを配置し、バネおさえ２７３を介してネジ止めしている。

　スペーサ２７５，２７５は、第１棒状バネ部材２７１のバネ部２７１ｂよりも厚く形成されるとともに、このバネ部２７１ｂよりも離間するように配置している。

　このように構成することで、第１棒状バネ部材２７１の外側に、これと平行になるように第２棒状バネ部材２７２が配されるとともに、両者の間で隙間が形成されるようにしている。また、第１棒状バネ部材２７１のバネ部２７１ｂは、上記矩形板状のスペーサ２７５，２７５の間で形成される開口部２７５ａ内に位置することで、下可動台２６２側より干渉されることがないため、独立して中間台２０５（図１７参照）の支持状態を維持することが可能となっている。なお、本実施形態における物品分別搬送装置２０１は、僅かな振動で物品９の搬送が可能であるために、下可動台２６２の振動振幅は１ｍｍ以下とする設定で十分であり、上記開口部２７５ａの内側と第１棒状バネ部材２７１のバネ部２７１ｂとのクリアランスは、Ｋ方向及びＹ方向に対して各々１ｍｍ程度の小さいものとすれば足りる。

　さらに、これらの第１棒状バネ部材２７１及び第２棒状バネ部材２７２の上端は、図１７に示すように各部と接続されている。この図１７は、図１４におけるＢ部周辺を拡大したものである。

　第１棒状バネ部材２７１の上側の平板部２７１ａと、矩形板状のスペーサ２７４と、第２棒状バネ部材２７２の上側の平板部２７２ａとを重ね合わせた状態で、バネおさえ２７３を介して中間台２０５のバネ設置面２０５ａにネジ止めしている。このスペーサ２７４の厚みは、上述したように第１棒状バネ部材２７１の外側に第２棒状バネ部材２７２が平行に配される関係となるように設定している。

　このように接続することによって、第１棒状バネ部材２７１を介して中間台２０５はベースブロック２４１（図１４参照）によって弾性支持され、第２棒状バネ部材２７２を介して中間台２０５が可動体２０６（図１４参照）を弾性支持するように構成している。

　また、各第１棒状バネ部材２７１と第２棒状バネ部材２７２とは、それぞれバネ部２７１ｂ，２７２ｂがＺ軸よりも角度γ分傾斜するように配置されることになるとともに、バネ部２７１ｂ，２７２ｂの各側面がＫ方向またはＹ方向に垂直となる向きとなる。すなわち、第１棒状バネ部材２７１と第２棒状バネ部材２７２は上述した撓み方向特性として、第１方向としてのＫ方向側と第２方向としてのＹ方向側に撓みやすい特性を有している。そのため、第１棒状バネ部材２７１と第２棒状バネ部材２７２はそれぞれ主にＫ方向及びＹ方向に対して弾性支持を行う弾性支持手段として機能している。

　こうした各部材間の弾性支持構造について、図１８に示す模式図を用いてさらに説明を加えておく。

　図１８（ａ）は、上述した機械装置部２０２を簡略化したモデルとして表したものである。このモデルを構成する各構成要素に付した符号は、図１４～１７において用いた符号に「ｍ」を付加したものであり、実際の部材との対応関係が分かるようにしている。すなわち、ここでモデルを用いて説明する考え方は、実際の機械装置部２０２において同様に適用されている。

　このモデルから分かるように、ベース２０４ｍの上方に中間台２０５ｍを配置するとともに、第１棒状バネ部材２７１ｍを介してベース２０４ｍに対して中間台２０５ｍを弾性支持している。さらに、中間台２０５ｍの下方で且つベース２０４ｍよりも上方に下可動台２６２ｍを配置するとともに、第２棒状バネ部材２７２ｍを介して中間台２０５ｍに対して下可動台２６２ｍを弾性支持している。加えて、中間台２０５ｍを挟んで搬送台２６１ｍを配置し、連結部材２６３ｍによって下可動台２６２ｍとの間で一体化されることで、可動体２０６ｍを構成している。

　上記のように構成するとともに、第１棒状バネ部材２７１ｍと第２棒状バネ部材２７２ｍとを両者の間で隙間を形成しつつ平行になるように配置している。こうすることで、相互に干渉することなく独立して変位することを可能としている。また、中間台２０５ｍの重心位置２０５ｇと、可動体２０６ｍの重心位置２０６ｇが略同一の位置となるように、両者の位置関係を構成している。なお、ここでいう略同一の位置とは、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向に対して各々略同一であることを指す。

　可動体２０６ｍは、中間台２０５ｍの下方に配置される下可動台２６２ｍと、中間台２０５ｍの上方に配置する搬送台２６１と、下可動台２６２ｍと搬送台２６１ｍとを繋ぐ連結部材２６３ｍ（，２６３ｍ）によって、中間台２０５ｍと取り囲むようなロ字状に形成されているため、双方の重心位置２０５ｇ，２０６ｇを略同一に設定しやすい装置構成としている。さらに、重心位置の調整を補助的に行うため、図１５に示すように中間台２０５の下方に補助ウエイト２５１を設置し、その位置及び重量を調整することによって重心位置２０５ｇの調整を簡単に行うことができるようにしている。こうすることで、各部材の形状変更や部品の追加、または分別搬送するために載せる物品９の重量を大きく変化させた場合であっても、容易に対応させることができるようになっている。

　上述したモデルをさらに簡略化したモデルを図１８（ｂ）に示す。このモデルを構成する各構成要素に付した符号は、図１４～１７において用いた符号に「Ｍ」を付加したものであり、実際の部材との対応関係が分かるようにしている。

　このように、固定面としてのベース２０４Ｍに対して中間台としての質量体２０５Ｍがバネ２７１Ｍによって弾性支持され、この質量体２０５Ｍの外側を囲むようにして可動体としての質量体２０６Ｍが配置されるとともに、この質量体２０６Ｍが質量体２０５Ｍに対してバネ２７２Ｍによって弾性支持されたモデルとして考えることができる。質量体２０６Ｍは、下側固定台２６２Ｍと搬送台２６１Ｍとこれらを連結する連結部材２６３Ｍ，２６３Ｍから構成されており、質量体２０６Ｍの重心位置２０６Ｇは中間台としての質量体２０５Ｍの重心位置２０５Ｇと略同一の位置となるように構成されることになる。

　こうすることで、質量体２０５Ｍと可動体２０６Ｍとの間でバネ２７２Ｍと同じ方向に相対力を作用させると両者は逆位相で弾性変位を行うことになる。後述する加振手段を用いてこのような方向に加振力を与えることで上記逆位相の形態で振動を生じさせることが可能となる。この逆位相の形態での振動とは、質量体２０５Ｍが例えば図の下方向に変位した際には質量体２０６Ｍは逆の上方向に変位し、質量体２０５Ｍが図の上方向に変位した際には質量体２０６Ｍは逆の下方向に変位するような形態の振動のことを指す。こうした振動の形態は、特に、逆位相形態（所謂逆位相モード）での固有振動数で効率よく発生させることができ、その固有振動数は質量体２０５Ｍの質量ｍ_１と、質量体２０６Ｍの質量ｍ_２と、バネ２７２Ｍのバネ定数ｋ_１と、バネ２７１Ｍのバネ定数ｋ_１に依存する。この形態の振動を効率よく得られるようにするためには、バネ２７２Ｍのバネ定数ｋ_１に対して、バネ２７１Ｍのバネ定数ｋ_２を１／１０程度に設定することが好ましい。

　さらに、この図１８（ｂ）に示したモデルにおいてはバネの変位方向をＺ方向としていたが、より実機に近い図１８（ａ）のモデルのように実際にはＫ方向及びＹ方向に対して弾性支持する構造としているため、弾性支持方向がＺ方向とは異なる上に、一方向ではなく二方向に対してそれぞれ独立して弾性変位して、逆位相モードでの振動を生じることができるようにしている。すなわち、各棒状バネ部材２７１ｍ，２７２ｍのバネ定数をＫ方向及びＹ方向に対してそれぞれ設定するとともに、各々の方向に対して、第１棒状バネ部材２７１ｍのバネ定数を第２棒状バネ部材２７２ｍのバネ定数の１／１０程度にするように、材質や断面形状及び長さを調整している。また、Ｋ方向及びＺ方向の逆位相モードでの固有振動数は、共振を避けるために僅かに離間して設定するようにしてある。

　さらに、図１８（ａ）に戻って説明を行うと、互いに逆位相で振動を行う中間台２０５ｍと可動体２０６ｍの重心位置２０５ｇ，２０６ｇが略同一とされていることにより、加振力に応じて中間台２０５ｍと可動体２０６ｍとが各方向に変位した際に、両者の重心位置２０５ｇ，２０６ｇは当該振動方向に向かう同一直線上を移動することになるため、回転モーメントが発生することがない。そのため、搬送台２０６ｍ及び中間台２０５ｍは、傾きや揺動を生じることなく、そのままの姿勢を維持した状態でＫ方向及びＹ方向に平行に移動することが可能となっている。

　加えて、中間台２０５ｍと可動体２０６ｍは互いに逆位相で振動を生じるものの、これらの全体としての重心位置は同一の箇所を維持した状態となるために、これらが動作することによる反力はベース２０４ｍに対してほとんど生じることがない。そのため、ベース２０４ｍから設置面に対して余計な力や振動を伝達することがなく、設置環境も良好に保つことができる。

　上記のように説明を簡単に行うために、図１８（ａ），（ｂ）のモデルを利用して説明したが、同一の考え方に基づいて図１４に示す実際の機械装置部２を構成している。

　本実施形態における機械装置部２０２は、図１４に示すように可動体２０６及び中間台２０５に対してＫ，Ｙの各方向に逆位相形態での振動を生じさせるため、上述した加振力を与える加振手段として、以下のように圧電素子２８１～２８２を設けている。

　まず、Ｋ方向の振動を付与する第１の加振手段として、第２棒状バネ部材２７２のバネ部２７２ｂの長手方向中央以下の側面でＫ軸に対して直交する面に、直方体状の第１圧電素子８１を設けている。また、Ｙ方向の振動を付与する第２の加振手段としてとして、第２棒状バネ部材２７２のバネ部２７２ｂの長手方向中央以下の側面でＹ軸に対して直交する面に、直方体状の第２圧電素子２８２を貼りつけてある。これらの圧電素子２８１～２８２は電圧を付与することにより全長に伸びを生じさせることができ、図１９に例として示したように、第２棒状バネ部材２７２に撓みを生じさせて、可動体２０６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。

　なお、図１９は、変位をわかりやすくするため誇張して示したものであり、実際の変位は上述したように１ｍｍ以下に設定しているため、この図のように各部が干渉することはない。また、本図では連結部材２６３を取り外した状態で示しているが、可動体２０６としての一体性は損なわれていないと仮定したものとしている。

　本図は、弾性変位の一例として、第１圧電素子２８１の作用によって第２バネ部材２７２に撓みが生じ、その作用によって中間台２０５がＫ方向正側（図中の右上方向）に対して変位した状態を示している。そして、その反力によって可動体２０６がＫ方向負側（図中の左下方向）に対して変位する。このように中間台２０５と可動体２０６とは非作動時の中立位置を基点として、互いに逆方向になるように変位することになる。また、これらの中間台２０５と可動体２０６とは全体としてベース２０４に対して第１棒状バネ部材２７１によって支持されており、このバネ定数が第２棒状バネ部材２７２の１／１０程度に十分低く設定されていることから、第１棒状バネ部材２７１は防振バネとして機能して中間台２０５及び可動体２０６を柔軟に支持するようになっている。こうすることで、中間台２０５と可動体２０６の動作による反力はベース２０４には伝わることなく、設置面に対して安定して支持状態を維持することが可能となっている。また、上記のような弾性変位及び支持の関係は、Ｋ方向だけではなくＹ方向に対しても同様に構成している。

　本実施形態においては、図２０（ａ）に示すように、それぞれの第２棒状バネ部材２７２のバネ部２７２ｂに対して第１圧電素子２８１，２８１と第２圧電素子２８２，２８２とをそれぞれ対向する面に一対ずつ設けたバイモルフ型として構成した。本実施形態のように圧電素子の伸びを利用して第２棒状バネ部材２７２にたわみを生じさせようとする場合、対向面に設けた圧電素子の片方を伸び側に設定するときには他方を縮み側に設定する必要があるため、片方を伸び側とした際に、他方が縮み側になるように電圧印加及び貼り付け方向を設定してある。以下、圧電素子に対して付与する電圧に関しては、単純にＫ方向制御電圧、Ｙ方向制御電圧として説明を行い、Ｋ方向及びＹ方向に正の制御電圧を付与するということは、それぞれ可動体２０６をＫ，Ｙの正方向に移動させる向きに第２棒状バネ部材２７２に曲げを生じさせるように、第１圧電素子２８１、第２圧電素子２８２を伸び縮みさせる電圧を付与することを意味するものする。

　また、バネ部２７２ｂは変形を行う場合、図１９に示すように長手方向中央を境に、一つの面内の上下で伸び側と縮み側が逆転する。よって、第１圧電素子２８１、第２圧電素子２８２を長手方向中央付近を超えて広い範囲に貼りつけることは、却って変形を阻害することになり好ましくない。そのため、本実施形態のように長手方向中央付近より片端部側に寄せた位置に貼りつけることが効率的である。

　このようにして構成した機械装置部２０２に対して制御システム部２０３は、第１圧電素子２８１及び第２圧電素子２８２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る。

　そのため、制御システム部２０３は、図１３に示すように、正弦電圧を生じさせる発振機２３４を備えており、この正弦電圧をアンプ２３５により増幅した上で各圧電素子２８１～２８２に出力する。さらに、上記制御システム部２０３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２３１を有している。なお、発振機２３４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、上述したように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２３１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２３１ａと、それぞれの位相差を調整するための位相調整回路２３１ｂ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２３１ａ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、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２３１ｂをＹ方向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２０３は、搬送する物品９に応じた搬送方向及び搬送速度が得られるように、各方向の周期的加振力を付与する各圧電素子２８１～２８２への制御電圧の振幅及び位相を切り替える振動切替手段２３２を有している。当該振動切替手段２３２は図示しない外部からの信号によって適宜物品９の搬送方向を所定の方向に変えるべく、その方向に対応する各圧電素子２８１～２８２の制御電圧の振幅及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２３１ａ及び位相調整回路２３１ｂに命令を与える。

　上記のように構成した物品分別搬送装置２０１は、上述の第１実施形態の場合と同様、具体的には次のような原理に基づいて物品９に対して作用する。説明を簡単にするため上述したＫ方向の振動成分は、Ｘ方向、Ｚ方向の振動に分解して考えることとする。

　ここで、本物品分別搬送装置２０１を、第１実施形態の場合と同様、図２１の模式図に示すような簡略化したモデルで考え、可動体２０６がベース２０４に対してＸ，Ｙ，Ｚの各方向に弾性体２７６，２７７，２７８により弾性的に支持されるとともに、各方向の加振手段２８６，２８７，２８８が設けられ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２８６，２８７，２８８によって可動体２０６を三方向に動作させることが可能とされている。図２１の模式図における弾性体２７６，２７７，２７８は、図１３における第２棒状バネ部材２７２に該当するとともに、図２１における加振手段２８６，２８７，２８８はそれぞれ圧電素子２８１～２８２に該当する。

　図２１に示すモデルの可動体２０６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方向の振幅を、φｘ，φｙはそれぞれＸ方向、Ｙ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、可動体２０６にはこれらが合成された、本発明で三次元の振動軌跡と称する鉛直平面及び水平面に対して傾いた平面内の楕円の軌跡あるいは平面外の立体的な軌跡を有する振動を可動体に対して生じさせることができる。例えば、図２１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の振動軌跡たる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及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。

　上述のように、可動体２０６が楕円軌道を描きつつ振動することによって、可動体２０６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。

　具体的には各方向への移動速度成分の変更は次のようにして行う。

　発明者らの知見によれば、図２１を参照しつつ、再度、図７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（Ｖｙ）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と可動体２０６との間の摩擦係数によっても変化する。すなわち、２種類の物品９であるＷ１，Ｗ２と可動体２０６との間の摩擦係数をそれぞれμ１，μ２としてμ１＜μ２の関係があるとき、Ｗ２の時の移動速度のグラフは、Ｗ１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る。そのため、楕円振動を行う可動体２０６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。

　具体的には、図７に示す位相差φ１にφｘを設定したとき、Ｗ１のＸ方向移動速度は０になり、Ｗ２は負の値を取る。そしてφ１～φ２の間に位相差を設定しているときには、Ｗ１は正の方向、Ｗ２は負の方向と互いに逆方向に進む。位相差φ２ではＷ２の速度が０になり、Ｗ１は正の方向の速度となる。さらにφ２～φ４の間ではＷ１，Ｗ２ともに正の方向に進むが、そのうちφ３では同じ速度になり、その前後でＷ１とＷ２の速度の大きさが逆転する。また、位相差をφ４とするとＷ１は速度が０になり、Ｗ２は正の方向に移動する。位相差φ４～φ５の範囲ではＷ１は負の方向に進み、Ｗ２は正の方向に進む。さらに、φ５ではＷ２の速度が０になり、Ｗ１は負の方向に進む。また、φ５～πの範囲では双方とも負の方向に進むが、その中でもφ５の時に同じ速度となり、その前後で速度が逆転する。なお、こうした関係はＹ方向の移動速度Ｖｙに対してもあてはまる。

　また、発明者らの知見によれば、図２１を参照しつつ図８を用いて説明すると、位相差φｘ（φｙ）と物品９の移動速度Ｖｘ（Ｖｙ）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９の移動速度Ｖｘ（Ｖｙ）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９の移動速度Ｖｘ（Ｖｙ）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方向に同時に付与することによって、摩擦係数の異なる複数の種類の物品９を可動体２０６上で分別し異なる方向に搬送させることができる。なお、上記のように摩擦係数の異なる物品９を異なる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、同一の物品の表面と裏面であっても、面の凹凸が異なり可動体２０６との接触面積が大きく異なる場合が該当し、このような場合でも適宜分別・搬送を行うことができる。

　しかしながら、複数の種類の物品９を搬送しつつ、二方向に分別し、搬送していくことを目的とした場合、上記のような３つの方向への加振手段をそれぞれ別に有することは必須とはいえない。なぜならば、図７から分かるように、Ｘ方向に対しては一方にのみ搬送を行い逆方向に進ませることを必要としないのであれば、Ｚ方向に対する位相差を０に、すなわち同位相で駆動させても良い。よって、本実施形態においては、Ｚ方向とＸ方向の振動成分を有するＫ方向の加振手段２８１（図１４参照）として一個に構成することができる。

　これに対し、Ｙ方向には物品９の種類に応じて分別する機能が必要となるため、Ｚ方向の周期的加振力に対する位相差、すなわちＫ方向の周期的加振力に対する位相差を物品の摩擦係数に応じて切り替えることができるように構成している。

　このように構成した本物品分別搬送装置２０１によって、図２２（ａ）～（ｃ）に例示するような、物品９の搬送及び分別が可能となる。

　図２２（ａ）は、可動体２０６の一部を構成する搬送台２６１の上に、広い搬送路２６１ａを形成し、搬送方向に対する左右に平行な壁面２６４，２６５を形成した例である。壁面２６４，２６５は分別する物品の移動方向を規制するガイドとして作用し、それぞれの物品９ａ，９ｂを決まった方向に搬送することができる。図中における搬送台２６１の右側には、物品９ａ，９ｂが混在して入れられたコンテナ２９５が接続されており、当該コンテナ２９５から搬送台２６１上に物品９ａ，９ｂを投入する場合を示している。さらに、図１３における振動切替手段２３２からの命令によって、振動制御手段２３１によりＹ方向への振動の位相差が図７に示すφ１～φ２またはφ４～φ５に設定されており、図２２（ａ）の物品９ａ，９ｂは図中の右方向に搬送されつつも、進行方向に対して左右の壁面２６４，２６５に向かって分別されていき、やがてはそれぞれ壁面２６４，２６５に接触しながら搬送されていく。このように簡単に搬送路及び壁面を形成しただけでも分別を容易に行ったうえで、各々を決まった方向に搬送していくことができるため、様々な大きさの物品に対応できる。なお、このように特定の物品の分別搬送を行うだけであれば、振動切替手段２３２は必須ではなく、振動制御手段２３１にあらかじめ決まった位相差を設定しておくだけでも足りる。

　図２２（ｂ）は搬送台２６１の上に、図中上側の軌道２６６と下側の軌道２６７に分岐するＹ字型の搬送路２６１ａを形成したものであり、この搬送路２６１ａに従い２種の物品９ａ，９ｂを図中の左側から右側に向けて搬送していく。この場合においても、図１３における振動切替手段２３２において、Ｙ方向への振動の位相差を図７に示すφ１～φ２またはφ４～φ５に切り替えることにより、図２２（ａ）の物品９ａ，９ｂは互いに逆方向のＹ方向移動速度成分を受けて、搬送方向に対する左右の壁面２６４，２６５に接触しながら搬送される。そして、Ｙ字の分岐点より、それぞれ軌道２６６，２６７に進入することで搬送先を異ならせることができる。

　また、図２２（ｃ）には搬送台２６１の上に、直線状の搬送路２６１ａを形成し、その延長上の軌道２６６と、搬送路２６１ａに対して側方に分岐する軌道２６７ａ，２６７ｂ，２６７ｃを有するものである。このように形成することで、通常は２種の物品９ａ，９ｂを同じ方向に搬送しつつ、特定のタイミングでＹ方向の振動成分も加えることで、特定の物品９ｂを分岐した軌道２６５ａ，２６５ｂ，２６５ｃに取り出すことができる。そのために、通常は物品９ａ，９ｂをともに図の右方向に搬送しておき、特定の物品９ｂが搬送されるべきいずれかのライン２６７ａ，２６７ｂ，２６７ｃへの分岐点に到達した際に、図１３における振動切替手段２３２によってＹ方向への振動の位相差を切り替えて、目的の軌道２６７ａ，２６７ｂ，２６７ｃより取り出すこともできる。こうした物品９の搬送途中における搬送方向の変更を容易にするため、図１３における振動切替手段２３２は、複数の物品９を同一方向に搬送するためのＺ（Ｋ）方向振動に対するＹ方向振動の位相差データと、複数の物品９をＹ方向に分別するためのＺ（Ｋ）方向振動に対するＹ方向振動の位相差データとをあらかじめ内部に保存している。そして、図示しない外部からの信号の入力を合図にして双方の位相差を切り替えることにより、同一方向に進ませていた物品９の分別搬送することや、分別搬送していた物品９を同一方向に進ませるように切り替えることが可能である。

　以上のように本実施形態に係る物品分別搬送装置２０１は、基体であるベース２０４と、鉛直方向に対して傾斜しつつ略平行に設けられた複数の第１棒状バネ２７１～２７１によって前記ベース２０４に対して弾性支持された中間台２０５と、前記第１棒状バネ２７１～２７１と略平行に設けられた第２棒状バネ２７２～２７２によって前記中間台２０５に対して弾性支持されており、物品９を載せて搬送させる搬送面２６１ａを上部に形成されている可動体２０６と、前記第２棒状バネ２７２～２７２の長手方向に対して直交しつつ互いに交差する第１方向としてのＫ方向及び第２方向としてのＹ方向に、前記中間台２０５側より前記可動体２０６に対して周期的加振力を各々付与する第１の加振手段としての第１圧電素子２８１～２８１及び第２の加振手段としての第２圧電素子２８２～２８２と、前記各加振手段２８１～２８２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前記可動体２０６に楕円の振動軌跡を生じさせるように前記各加振手段２８１～２８２を制御する振動制御手段２３１とを備え、前記可動体２０６の重心位置が前記中間台２０５の重心位置と略一致するように構成されているとともに、前記振動制御手段２３１により摩擦係数が異なる物品９ａ，９ｂが異なる方向に搬送されるように前記可動体２０６の振動軌跡を設定することによって、前記可動体２０６上で前記物品９ａ，９ｂを分別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、簡単な装置構成としながら、可動体２０６に傾きや回転を生じさせることなく、安定して３次元的な楕円の振動軌跡を生じさせることができ、この振動を物品９の性質に応じて制御することによって、自動的に物品９の分別を行うとともに、分別された物品９をそれぞれ任意の方向に搬送していくことができるようになる。また、搬送面２６１ａを平面に構成できるため、一個の機器によって大型のものから小型のものまで対応が可能となる。さらに、設置面に対するベース２０４の支持状態も安定させて、外部への振動の伝播も抑えることができるため、周辺環境も好適に維持することが可能となる。

　また、前記可動体２０６が、前記中間台２０５の下方に配置される下可動台２６２と、前記中間台２０５の上方に配置された、前記搬送面２６１ａを備える搬送台２６１と、前記下可動台２６２と前記搬送台２６１とを連結する連結部材２６３，２６３とから構成されているため、上記のように重心位置を設定するための構成をより簡便に具体化して、装置全体の構成をより簡単にして、小型・軽量化を図ることが可能となる。

　なお、この第２実施形態を基にして、次のように変形して構成することも可能である。

　例えば、上述の第２実施形態においては、各方向への加振手段２８１，２８２をそれぞれＫ，Ｙの互いに直交する方向に加振力を与えるように構成したが、可動体２０６にこれらを合成した振動軌跡を生成・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が交差しているだけでもよい。

　また、上述の第２実施形態においては、第２棒状バネ部材２７２の側面に貼りつける第１圧電素子２８１と第２圧電素子２８２と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、図２０（ｂ）のようにそれぞれを１個ずつとしたユニモルフ型とすることも可能である。

　さらには、上述の第２実施形態では、各棒状バネ部材２７１～２７１，２７２～２７２を互いに平行になるように設けていたが、搬送台２６１の形状や大きさによることなく可動体２０６や中間台２０５の重心バランスをとりつつ支持安定性を高めるためには、振動の制御性を失わない程度に傾斜角度を変更させることも好適である。具体的には、第１棒状バネ部材２７１～２７１の間隔や第２棒状バネ部材の２７２～２７２の間隔を上方と下方で変化させるように、各棒状バネ部材２７１～２７２の傾斜角度を±５°の範囲で変更させる構成とすることも可能であり、このように僅かに傾斜角を変更した構成も本発明でいうところの「略平行」の範囲に含まれる。

　また、上述の第２実施形態においては、図１４及び図１５に示すように、第１圧電素子２８１及び第２圧電素子２８２は第２棒状バネ部材２７２の長手方向中央付近より下端部側に寄せて貼りつけてあるが、これを反対の上端部側に貼りつける構成とすることも可能であるし、下端部側と上端部側のそれぞれに設けるように構成することも可能である。

　また、上述の第２実施形態における第１の加振手段及び第２の加振手段を、圧電素子以外を用いて各々構成した変形例を図２３及び図２４に示す。これらの図中において上述の実施形態と同一の符号を付した部分は、それらと同一のものであることを示している。この変形例は、Ｋ方向、Ｙ方向の加振手段として、圧電素子に代えて電磁石３８１ａ，３８２ａを用いたものである。

　具体的には、Ｋ方向の周期的加振力を与えるための第１の加振手段として、中間台３０５の下面３０５ｂにＬ字形のブラケット３８１ｂを介してＸ方向に磁極面が向くように電磁石３８１ａを設けるとともに、磁性プレート３８１ｃを上記磁極面と対向させつつ下可動台２６２の上面２６２ｂより立ち上げるようにして設けている。こうすることで、電磁石３８１ａに対して電流を与えた場合に、第２棒状バネ部材２７２による支持方向と相俟って、中間台２０５と可動体２０６との間でＫ方向の相対変位を生じさせることができるようになっている。さらに、Ｙ方向の周期的加振力を与えるための第２の加振手段として、中間台３０５の下面３０５ｂにＬ字形のブラケット３８２ｂを介してＹ方向に磁極面が向くように電磁石３８２ａを設けるとともに、磁性プレート３８２ｃを上記磁極面と対向させつつ搬送台２６１の下面２６１ｂより下方向に延びるようにして設けている。固定台３０５には、磁性プレート３８２ｃと対応する位置に開口部３８２ｃが形成されており、両者が干渉することがないようにしている。こうすることで、電磁石３８２ａに対して電流を与えた場合に、第２棒状バネ部材２７２による支持方向と相俟って、中間台２０５と可動体２０６との間でＹ方向の相対変位を生じさせることができるようになっている。

　このように各加振手段を電磁石３８１ａ，３８２ａを用いて構成した場合であっても、それぞれの方向の電流値を制御することで、上記と同じ効果を得ることが可能であるとともに、Ｋ方向、Ｙ方向の動作を圧電素子によって行う場合に対して、容易に大きな出力を得ることができる。

　なお、各部の具体的な構成は、上述した第１実施形態及び第２実施形態とこれらの変形例のみに限定されるものではない。

　例えば、上述した第１及び第２実施形態では、個々の物品９の摩擦係数に着目して、摩擦係数を基準に物品９の分別・搬送を行うように構成したが、前述の通り物品９の表面形状によっては局所的な摩擦係数は同一であっても見かけ上は摩擦係数が異なるものと扱っても支障がない場合もある。また、物品９の表面形状を大きく変えることにより、可動台６（第２実施形態の場合には搬送台２６１）の上で転動や揺動を行うようになり、摩擦による推力の伝達を効果的に行うことができなくなる場合もある。さらには、可動台６（搬送台２６１）の表面の硬さと、物品９の重量及び硬さとの関係から生じる幾何学的な形状変化も物品９に与える推力に影響を与える。そのため、通常の意味での摩擦係数に加えて、物品９及び可動台６（搬送台２６１）の表面形状や表面粗度、さらには重量や硬さによる形状変化等の影響を含めて、現実に物品９に対して水平方向に作用する推力を広い意味での摩擦力として捉え、当該広い意味での摩擦力を基準として各方向の振動成分の制御を行い、物品９の分別・搬送を行わせるように構成することも可能である。こうした考えを採る限りにおいては、物品９の分別・搬送を行うために基準として用いる摩擦係数の中に、上記広い意味での摩擦力の考えを取り込ませることも可能である。すなわち、上記広い意味での摩擦力を物品９に対する可動台６（第２実施形態の場合には可動体２０６）の垂直抗力で除した係数を広い意味での摩擦係数として、これを一般の摩擦係数と置き換えて基準として用いることでより多様な物品９の分別・搬送ができるようになるのであり、本発明における意図はこうした内容をも含むものである。また、上述の第１及び第２実施形態では摩擦係数を基準として制御を行うことで個々の物品９に対する推力を変化させて物品９の分別・搬送を行わせているが、上述のように広い意味での摩擦力を変化させることによって推力を変化させることが可能である限り、摩擦係数と置き換えて異なるパラメータを基準として用いても同様の作用効果を生じる物品分別搬送装置として構成することもできるのであり、こうした構成についても本発明の均等の範囲に含まれる。

　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。

　以上に詳述した第１の発明によれば、簡単な構成でありながら、同時に複数の物品の分別を行い、それぞれの物品を任意の方向に搬送させることができるとともに、多様な大きさ・形状の物品にも対応することができる物品分別搬送装置を提供することが可能となる。また、第２の発明によれば、簡単な構成としながらも、可動体により安定した振動を生じさせることができ、この振動によって安定して物品の分別を行うとともに、分別された物品をそれぞれ任意の方向に搬送していくことができ、製造ラインの中で容易に用いることのできる物品分別搬送装置を提供することが可能となる。

　１…物品分別搬送装置
　４…基体
　５…弾性支持手段
　６…可動台（可動体）
　９，９ａ，９ｂ…物品
　３１…振動制御手段
　３２…振動切替手段
　３４…発振機
　５２…バネ部材
　７１…第１圧電素子（第１の加振手段）
　７２…第２圧電素子（第２の加振手段）
　２０１…物品分別搬送装置
　２０４…ベース（基体）
　２０５…中間台
　２０５ｇ，２０５Ｇ…（中間台の）重心位置
　２０６…可動体
　２０６ｇ，２０６Ｇ…（可動体の）重心位置
　２３１…振動制御手段
　２３２…振動切替手段
　２６１…搬送台
　２６１ａ…搬送面
　２６２…下可動台
　２６３…連結部材
　２７１…第１棒状バネ部材
　２７２…第２棒状バネ部材
　２８１…第１圧電素子（第１の加振手段）
　２８２…第２圧電素子（第２の加振手段）

Claims (5)

1. 　基体上に弾性支持手段を介して設けられた可動体を具備し、当該可動体が振動することで可動体上に載せられた物品を搬送する物品分別搬送装置であって、
   前記可動体に対して鉛直方向より傾斜した方向に周期的加振力を付与する第１の加振手段と、前記可動体に対して前記第１の加振手段による周期的加振力と交差する方向に周期的加振力を付与する第２の加振手段と、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前記可動体に楕円の振動軌跡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摩擦係数が異なる物品が異なる方向に搬送されるように前記可動体の振動軌跡を設定することによって、前記可動体上で前記物品を分別搬送することを特徴とする物品分別搬送装置。
2. 前記可動体上に、分別された物品を所定の軌道に沿って移動させるガイドを設けたことを特徴とする請求項１に記載の物品分別装置。
3. 前記可動体の振動軌跡を異なる振動軌跡に切り替える振動切替手段を備えており、当該振動切替手段が前記各加振手段による周期的加振力の位相差であって摩擦係数が異なる物品が異なる方向に搬送される位相差のデータと、摩擦係数が異なる物品が同じ方向に搬送される位相差のデータを内部に保存しており、外部からの信号入力に応じてこれらの位相差を切り替えることを特徴とする請求項１または２に記載の物品分別搬送装置。
4. 基体と、
   鉛直方向に対して傾斜しつつ略平行に設けられた複数の第１棒状バネによって前記基体に対して弾性支持された中間台と、
   前記第１棒状バネと略平行に設けられた第２棒状バネによって前記中間台に対して弾性支持されており、物品を載せて搬送させる搬送面を上部に形成されている可動体と、
   前記第２棒状バネの長手方向に対して直交しつつ互いに交差する第１方向及び第２方向に、前記中間台側より前記可動体に対して周期的加振力を各々付与する第１の加振手段及び第２の加振手段と、
   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前記可動体に楕円の振動軌跡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、
   前記可動体の重心位置が前記中間台の重心位置と略一致するように構成されているとともに、
   前記振動制御手段により摩擦係数が異なる物品が異なる方向に搬送されるように前記可動体の振動軌跡を設定することによって、前記可動体上で前記物品を分別搬送することを特徴とする物品分別搬送装置。
5. 前記可動体が、
   前記中間台の下方に配置される下可動台と、
   前記中間台の上方に配置された、前記搬送面を備える搬送台と、
   前記下可動台と前記搬送台とを連結する連結部材とから構成されていることを特徴とする請求項４に記載の物品分別搬送装置。

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