ワーク回転搬送装置
【課題】簡単な構成と制御により、様々な大きさ、形状のワークの搬送及び回転が可能なワーク回転搬送装置を提供する。
【解決手段】弾性支持された可動台６と、垂直方向の周期的加振力を可動台６に付与する垂直加振手段７ｃと、可動台６の基準位置を中心に対向配置された複数の水平加振部とを具備し、水平加振部を協働させて水平な直線方向及び回転方向の周期的加振力を可動台６に付与する水平加振手段７ａ、７ｂと、切替命令に基づく動作指令信号を出力し、加振手段７ａ、７ｂ、７ｃにより周期的加振力を位相差を有する同一の周波数で同時に発生させて可動台６に三次元の振動軌跡を生じさせる振動制御手段３１と、振動制御手段３１に対して動作指令信号の切替命令を出力して水平加振手段７ａ、７ｂによる周期的加振力の方向を直線方向または回転方向もしくは直線と回転の成分が混在した方向に切替える振動切替手段３２とを備える。
【解決手段】弾性支持された可動台６と、垂直方向の周期的加振力を可動台６に付与する垂直加振手段７ｃと、可動台６の基準位置を中心に対向配置された複数の水平加振部とを具備し、水平加振部を協働させて水平な直線方向及び回転方向の周期的加振力を可動台６に付与する水平加振手段７ａ、７ｂと、切替命令に基づく動作指令信号を出力し、加振手段７ａ、７ｂ、７ｃにより周期的加振力を位相差を有する同一の周波数で同時に発生させて可動台６に三次元の振動軌跡を生じさせる振動制御手段３１と、振動制御手段３１に対して動作指令信号の切替命令を出力して水平加振手段７ａ、７ｂによる周期的加振力の方向を直線方向または回転方向もしくは直線と回転の成分が混在した方向に切替える振動切替手段３２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの搬送および回転による向きの変更が可能なワーク回転搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ワークの搬送を行いつつその搬送ライン上で搬送方向を変えることができる装置として、種々のタイプのものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１のように、ワークの搬送面上に静電アクチュエータを格子状に多数配置したタイプのものがある。これは、搬送面上に多数の升形の固定子を設け、その中で搬送子をバネ部材を介して懸架しておき、固定子内の底面及び側面に設けた吸引電極を操作することによって搬送子の動作を制御することで、搬送子の上のワークを移動または回転させるものである。
【０００４】
また、特許文献２では、ワークの搬送面上に回転軸が搬送面と平行になるように小型のローラを多数配置し、それらのローラの回転と向きを制御することによって、それらに載せるワークの搬送方向を制御する技術が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３では、搬送面上に互いに直交する回転軸を有するローラを交互に配置し、これらのローラの回転を制御することでワークの搬送および回転の方向を制御するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１１６６８３号公報
【特許文献２】特開２００４−７５３８７号公報
【特許文献３】特開２００８−１６８９５６号公報
【発明の概要】
【０００７】
しかしながら、上述した先行技術に係るワーク回転搬送装置は、静電アクチュエータや小型ローラなど多数の機器から構成され、それらを同時に駆動する必要があることから、構成が複雑になるとともに制御方式も複雑なものとなる。そのため、製造コストやメンテナンス費用が高くなる上に、機器の不具合も生じやすくなる。
【０００８】
また、こうした構成では、搬送するワークが接触する搬送面に凹凸が生じるため、当該凹凸の大きさに比して小さなワークは搬送することが不能となる。よって、一個のワーク回転搬送装置で小型のものから大型のものまで幅広い大きさのワークを搬送可能とすることは困難である。
【０００９】
さらには、上記のように装置内で部材の回転や摺動を伴うものであれば、摩耗粉が発生することからクリーンな環境下での使用は困難となる。
【００１０】
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には簡単な構成でかつ複雑な制御を要することなく、ワークを搬送面上で任意に搬送および回転させることができるとともに、クリーン環境下でも使用でき、様々な大きさのワークを搬送可能なワーク回転搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
すなわち、本発明のワーク回転搬送装置は、ワ−クを載せる搬送面を有し基体に対して弾性支持された可動台と、垂直方向の周期的加振力を前記可動台に対して付与する垂直加振手段と、前記可動台に設定した基準位置を中心に対向して配置された複数の水平加振部を具備し、それら複数の水平加振部を協働させ前記可動台に対して水平な直線方向および回転方向の周期的加振力を付与する水平加振手段と、入力される切替命令に基づく動作指令信号を出力して、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台に三次元の振動軌跡を生じさせるよう前記各加振手段を制御する振動制御手段と、当該振動制御手段に対して動作指令信号の切替命令を出力して前記水平加振手段による周期的加振力の方向を直線方向または回転方向もしくは直線方向と回転方向の成分が混在した方向に切り替える振動切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このように構成すると、振動切替手段により可動台に直線方向の周期的加振力を生じさせた場合にはその方向にワークを搬送させることができ、回転方向の周期的加振力を生じさせた場合にはワークを回転させることができる。また、両方向の成分が混在する方向に周期的加振力を生じさせた場合にはワークの回転と搬送とを同時に行わせることができる。こうしたワークの搬送と回転の機能を備えつつ、部品点数および制御対象となるものが少なくシンプルに構成することができるため、製造コストを低減するとともに制御を容易にして動作安定性を高めることができる。また、振動によってワークの回転と搬送を行うために転がりや摺動を行う部品がなく、摩耗粉の発生を抑えることができ好適にクリーンな現場で用いることができるとともに、可動台上の搬送面をフラットに構成することができるために、様々な大きさや形状のワークに対応することが可能となる。
【００１４】
さらに、水平加振手段としての周期的加振力の発生方向を、直線方向または回転方向もしくは直線方向と回転方向の成分が混在した方向に簡単に切り替えることを可能とするためには、前記振動切替手段が、前記基準位置を挟んで対向して配置される水平加振部による各周期的加振力を互いに同位相および逆位相の間で切り替えるように構成することが好適である。
【００１５】
また、可動台上のワークを水平方向に任意の方向に搬送させることができるようにするためには、前記水平加振部が、前記可動台に対して第１の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第１水平加振部と、前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第２水平加振部とから構成されており、前記水平加振手段が、前記複数の第１水平加振部からなる第１水平加振手段と、前記複数の第２水平加振部からなる第２水平加振手段とより構成されており、前記振動制御手段が、前記第１水平加振手段による周期的加振力と前記第２水平加振手段による周期的加振力とを位相差を有しつつ同時に発生させるように構成することが好適である。
【００１６】
また、少ない要素で構成するとともに、精度良く回転方向や水平方向の加振力を生じさせるようにするためには、前記水平加振部が、前記基体と前記可動台とを直接または間接的に接続する鉛直方向に延設された棒状バネ部材と、当該棒状バネ部材の側面に貼設された圧電素子とを備えており、それらの圧電素子が前記振動制御手段より正弦電圧を印加されることで周期的な伸びを生じ、圧電素子を貼設した側面に直交する方向に前記棒状バネ部材が変形することで周期的加振力を生じるように構成することが好適である。
【００１７】
また、回転方向と水平２方向の搬送とを、簡便な制御で実現することを可能とするためには、前記水平加振部が、同一の棒状バネ部材に貼設された直線方向の周期的加振力を発生させる水平加振用圧電素子と、回転方向の周期的加振力を発生させる回転加振用圧電素子とを備えているように構成することが好適である。
【００１８】
さらに、圧電素子の数を減らして装置構成を簡略化するためには、上記の水平加振部が水平加振用圧電素子と回転加振用圧電素子とを個別に備える構成に代えて、前記水平加振手段により直線方向と回転方向の成分が混在した方向に周期的加振力を生じさせる場合において、当該水平加振手段を構成する水平加振部が備える各圧電素子に対して、直線方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号と、回転方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号とを重畳させた動作指令信号を与えるように構成することが好適である。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明した本発明によれば、部品点数の少ない簡単な構成で複雑な制御を要することがなく、優れた動作安定性を有しつつワークを搬送面上で任意の方向に搬送および回転させることができるとともに、様々な形状や大きさのワークに対応可能で、クリーン環境下でも使用可能なワーク回転搬送装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るワーク回転搬送装置のシステム構成図。
【図２】同ワーク回転搬送装置の機械装置部の斜視図。
【図３】同ワーク回転搬送装置の機械装置部の正面図。
【図４】同ワーク回転搬送装置が備える各圧電素子に対しての動作指令信号の与え方を模式的に示す回路構成図。
【図５】同ワーク回転搬送装置において直線方向の振動を生じさせる場合の動作指令信号の与え方の一例を模式的に示す回路構成図。
【図６】同ワーク回転搬送装置において回転方向の振動を生じさせる場合の動作指令信号の与え方の一例を模式的に示す回路構成図。
【図７】同ワーク回転搬送装置における可動台が垂直方向に変位した場合の形態を示す正面図。
【図８】同ワーク回転搬送装置における可動台が水平方向（Ｘ方向）に変位した場合の形態を示す正面図。
【図９】同ワーク回転搬送装置における可動台が回転方向に変位した場合の形態を示す平面図。
【図１０】同ワーク回転搬送装置における可動台に回転方向の変位を生じさせる場合の各第１バネ部材の変位方向を模式的に示した平面図。
【図１１】同ワーク回転搬送装置において搬送面上のワークを動作させる場合の例を模式的に示した平面図。
【図１２】同ワーク回転搬送装置において搬送面上のワークに動作させる場合の例を模式的に示した平面図。
【図１３】同ワーク回転搬送装置における可動台に水平２方向と回転方向の振動を同時に生じさせた状態を模式的に示した平面図。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るワーク回転搬送装置が備える各圧電素子に対しての動作指令信号の与え方を模式的に示す回路構成図。
【図１５】同ワーク回転搬送装置において回転方向の振動を生じさせる場合の動作指令信号の与え方の一例を模式的に示す回路構成図。
【図１６】同ワーク回転搬送装置における可動台に回転方向の変位を生じさせる場合の各第１バネ部材の変位方向を模式的に示した平面図。
【図１７】本発明の第１実施形態の変形例に係るワーク回転搬送装置の機械装置部の斜視図。
【図１８】同ワーク回転搬送装置が備える各圧電素子に対しての動作指令信号の与え方を模式的に示す回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るワーク回転搬送装置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７１〜７４の制御を行うことで、機械装置部２にＸ、Ｙ、Ｚの各方向およびＺ軸回りの回転方向の周期的加振力を与えて直線方向と回転方向の振動を生じさせるように構成している。
【００２３】
なお、Ｘ方向とは図中右側を正とする第１の水平方向であり、Ｙ方向はＸ方向と直交す方向であって紙面手前方向を正とする第２の水平方向であり、Ｚ方向はＸおよびＹ方向と直交する上向きを正とする垂直方向を指すものとして、図中左下に示す座標軸のように定義する。さらには、Ｚ軸回りの回転方向を上方から見て反時計回りを正としてθ方向と定義する。以下においてもこの座標軸に沿って説明を進めていく。
【００２４】
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搬送面６１上に載せたワーク９を搬送する可動台６と、可動台６を基体４に対して弾性的に支持しつつ振動を与える弾性支持手段５とから構成している。また、弾性支持手段５の一部は、前述の圧電素子７１〜７４とともに可動台６に対して振動を生じさせる加振手段７を構成する。
【００２５】
基体４はＸ方向に長辺を向けた長方形の平板形状をしており、その上面４ａにはＹ方向に長辺を向けた直方体状の取付ブロック４１が２個Ｘ方向に間隔を空けて平行に固設してある。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。
【００２６】
弾性支持手段５は、基体４と連結される４本の棒状バネ部材である第１バネ部材５２と、当該第１バネ部材５２によって基体４に対して水平方向に弾性的に支持される中間台５１と、当該中間台５１と連結され可動台６を垂直方向に弾性的に支持する４枚の板状バネ部材である第２バネ部材５３とからなる。
【００２７】
Ｙ方向に離間させ並行して配置された一対の第１バネ部材５２、５２は、それぞれ平板状に構成した下端部５２ｂで上記取付ブロック４１のＸ軸と直交する側面のうち外側の側面４１ａに連結しており、当該下端部５２ｂより鉛直上方（Ｚ方向）に向かって延出する形状としている。そして、合計４本の第１バネ部材５２を、搬送面６１の中心である基準位置Ｓを中心に均等の距離で配置するとともに、それぞれ基体４の外縁をなす長方形の四隅のやや内側より起立するように設けており、上端部５２ａによって中間台５１の一部を構成する上側ブロック５１ａを側面から支持するように連結している。さらに、対角位置にある第１バネ部材５２、５２同士は、可動台６上の基準位置Ｓを中心に対向する位置になるように配置されている。
【００２８】
なお、ここでいう「基準位置Ｓを中心に対向する」との意は、可動台６の上面、すなわちＺ軸正方向より見た場合に基準位置Ｓを対称中心とした対称位置にあることを意味しており、三次元空間座標系でいうと基準位置Ｓを通過するＺ軸と平行な直線を対称軸とした対称位置にあることを意味する。
【００２９】
第１バネ部材５２のうち上端部５２ａと下端部５２ｂの間の中間部５２ｃは、断面が四角形となるように構成してあり、それぞれの側面がＸ軸、Ｙ軸に直交する平面となるようにしている。このように４本の第１バネ部材５２によって支持することによって、中間台５１は水平方向に弾性的に支持され、Ｘ、Ｙ方向に変位が生じる際にもほぼ水平状態を維持することができる。
【００３０】
中間台５１は、４枚の平板状の側板５１ｄを縦横に組んだ矩形状の枠を構成し、これをＸ方向に一対配置した上側ブロック５１ａで吊り下げるような形で固定するように構成している。上述したように、上側ブロック５１ａは４本の第１バネ部材５２によって支持しているため、中間台５１は全体として空中で水平方向に弾性的に支持される。さらに、側板５１ｄの内側には、４枚の板状バネである第２バネ部材５３を、２枚を一組としてＸ方向に直列にかつ水平面に平行となるように配置し、これを上下２段として取付けている。側板５１ｄは、第２バネ部材５３に対して十分な強度を有しているために、強度メンバとして第２バネ部材５３のねじれ方向の変形を抑制するとともに、第１バネ部材５２が等しく変形するように変形方向を拘束するように機能する。上記の４枚の第２バネ部材５３は、それぞれ片端側を上記上側ブロック５１ａと中間ブロック５１ｂ、あるいは中間ブロック５１ｂと下側ブロック５１ｃによって上下に挟みこむようにして固定している。そして、他端側を可動台６の下部に設けられた支持ブロック上部６２ａと支持ブロック中間部６２ｂ、あるいは支持ブロック中間部６２ｂと支持ブロック下部６２ｃとによって上下に挟みこむようにして固定している。このように構成することで、可動台６は中間台５１に対して垂直方向に弾性的に支持され、Ｚ方向に変位が生じる際にも水平状態を維持することが可能となっている。
【００３１】
可動台６は下側に、上述したような支持ブロック上部６２ａと支持ブロック中間部６２ｂと支持ブロック下部６２ｃとを備えており、一体として動作を行う。そして、可動台６の上面は平面状の搬送面６１としてワーク９を積載することが可能となっている。上述したように中間台５１は、基体４に対して同一の４本の第１バネ部材５２で連結されることによって水平方向に弾性支持されており、さらに可動台６は中間台５１に対して第２バネ部材５３で連結されることによって垂直方向に弾性支持されている。その結果、可動台６は、基体４に対してＸ、Ｙ、Ｚの各方向に弾性的に支持されるように構成されており、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向またはθ方向に変位が生じた場合でも可動台６の上面はほぼ水平の状態を維持することが可能となっている。
【００３２】
また、可動台６は搬送面となる上面６１が平坦を構成しているために、様々な大きさ、形状のワーク９を載せることが可能となっている。
【００３３】
そして、この可動台６を振動させるための駆動部として加振手段７を設けている。加振手段７は以下に述べるように、可動台６に対してＸ方向および回転方向（θ方向）の振動を付与する第１の水平加振手段７ａと、Ｙ方向の振動を付与する第２の水平加振手段７ｂと、Ｚ軸方向の振動を付与する垂直加振手段７ｃとから構成されている。
【００３４】
まず、Ｘ方向およびＺ軸回りの振動を付与する第１の水平加振手段７ａは、棒状バネ部材として形成された第１バネ部材５２と、その中間部５２ｃにおけるＸ軸と直交する側面の長手方向中央以下の部分に貼り付けられた直方体状の第１圧電素子７１と、同一の面における中間部５２ｃの長手方向中央以上の部分に貼り付けられた直方体状の第４圧電素子７４とから構成される。
【００３５】
また、第１水平加振手段７ａは、図４に示すように、可動台６の四隅に対応させつつ図中のＡ〜Ｄの４箇所に設けられた四つの第１水平加振部７ａ１〜７ａ４に分割して考えることができ、これら第１水平加振部７ａ１〜７ａ４によって構成されているということができる。各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４は、各々第１バネ部材５２と、その第１バネ部材５２のＸ軸に直交する両側面に設けられた２つの第１圧電素子７１、７１と、２つの第４圧電素子７４、７４とから構成されている。第１圧電素子７１、７１と、第４圧電素子７４、７４とは同一の面に取り付けられてはいるが、上述のように前者は第１バネ部材５２の長手方向中央より下側の部分に、後者は上側の部分に取付けられているために互いに動作が干渉することはない。また、対角同士にある第１水平加振部７ａ１と７ａ３、７ａ２と７ａ４は、可動台６上の基準位置Ｓを中心にして対向する位置となるように設定している。
【００３６】
第１圧電素子７１、７１および第４圧電素子７４、７４は電圧を印加されることでＺ軸方向に伸びが生じる向きに取り付けられており、伸びを生じることで圧電素子を貼り付けた面と垂直となる方向に第１バネ部材５２〜５２にたわみを生じさせることが可能となっている。このように第１バネ部材５２〜５２に対してたわみを生じさせることで、例えば、図８に示したように中間台５１と可動台６に基体４に対して水平方向に変位を生じさせることができる。こうしたたわみが生じる場合、第１バネ部材５２の両端は固定されているために中央を境に上下でたわみ方向が逆転する。そのため、圧電素子７１、７４は長手方向中央を避けていずれかの端部側に設けることがたわみを制御する上で効率的である。
【００３７】
また、図面では省略しているが、各圧電素子７１〜７４を同一部材の表裏に対向して貼り付ける場合には、表裏で伸び側、縮み側が逆になるように入力電圧の正負が反転するように回路上で構成している。この点は、後述する第２圧電素子７２および第３圧電素子７３においても同様である。
【００３８】
また、図４に戻って、圧電素子７１、７４に印加する電圧を周期的に変動させることで第１バネ部材５２を振動メンバとして、周期的加振力を生じさせることができるようになっている。すなわち、各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４は、圧電素子７１、７４を貼り付けた面に対する垂直方向である第１の水平方向としてのＸ方向に加振力を生じさせる。そして、これらの第１水平加振部７ａ１〜７ａ４が協働して、可動台６に対して加振力を与える第１水平加振手段７ａとして機能する。第１水平加振手段７ａとしてみた場合には、第１水平加振部７ａ１〜７ａ４が同時に同位相で振動することで、Ｘ軸と平行な直線方向の周期的加振力を生じさせ、対角にある第１水平加振部７ａ１と７ａ３または７ａ２と７ａ４が逆位相で振動することで基準位置Ｓを中心とする回転方向（θ方向）の周期的加振力を生じさせることになる。
【００３９】
次に、Ｙ方向の振動を付与する第２の水平加振手段７ｂは、図２および図３に示したように、第１バネ部材５２と、その中間部５２ｃにおけるＹ軸と直交する側面の長手方向中央以下の部分に貼り付けられた直方体状の第２圧電素子７２とから構成される。
【００４０】
また、第２水平加振手段７ｂは、図４に示すように、可動台６の四隅に対応させつつ図中のＡ〜Ｄの４箇所に設けられた四つの第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４に分割して考えることができ、これら第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４より構成されているものということができる。各第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４は、第１バネ部材５２と、その第１バネ部材５２におけるＹ軸と直交する両側面に設けられた２つの第２圧電素子７２、７２とから構成されている。
【００４１】
第２圧電素子７２、７２は電圧を印加されることでＺ軸方向に伸びが生じる向きに取り付けられており、伸びを生じることで圧電素子７２、７２を貼り付けた面と垂直となる方向に第１バネ部材５２にたわみを生じさせることが可能となっている。さらに、圧電素子７２、７２に印加する電圧を周期的に変動させることで第１バネ部材５２を振動メンバとして、周期的加振力を生じさせることができるようになっている。
【００４２】
すなわち、各第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４は、圧電素子７２、７２を貼り付けた面に対する垂直方向である第２の水平方向としてのＹ方向に加振力を生じさせる。そして、これらの第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４が協働して、可動台６に対して加振力を与える第２水平加振手段７ｂとして機能する。第２水平加振手段７ｂとしてみた場合には、第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４が同時に同位相で振動することで、Ｙ軸と平行な直線方向の周期的加振力を生じさせることになる。
【００４３】
さらに、Ｚ軸方向の振動を付与する垂直加振手段７ｃは、図３に示すように、板状バネ部材である第２バネ部材５３と、その長手方向中央より外側となる位置の裏表に貼り付けられた第３圧電素子７３〜７３によって構成している。第３圧電素子７３〜７３は電圧を印加されることでＸ軸方向の伸びを生じる向きに貼り付けられており、印加電圧を制御することで第２バネ部材５３にたわみを生じさせ、図７に示すように可動台６に対してＺ軸方向の変位を生じさせることができる。なお、図中では４枚の第２バネ部材５３のうち上段の２枚にのみ第３圧電素子７３を貼りつけてあるが、これに代わって下段の第２バネ部材５３に対して第３圧電素子７３を取り付けても良いし、上下段の全てに第３圧電素子７３を取り付けても良い。ただし、第１バネ部材５２と同様に、第２バネ部材５３も、たわみを生じた際に長手方向中央部を境界としてたわみ方向が逆転するために、中央付近を避けて中央からいずれかの端部よりに設けることが効率的である。
【００４４】
第２バネ部材５３および第３圧電素子７３は可動台６に対して左右対称に設けられているとともに、各第３圧電素子７３に印加する電圧は、常に全ての第２バネ部材５３を同時に同方向に変位させるように正負を調整しつつ同時に与えるようにしている。そのため、各第３圧電素子７３〜７３に対して与える電圧を周期的に変動させることで、これらの第３圧電素子７３〜７３と第２バネ部材５３〜５３とが協働して垂直加振手段７ｃとして機能し、可動台６を水平に保ったままで垂直方向に振動させる。
【００４５】
このようにして構成した機械装置部２に対して、図１に示す制御システム部３は、第１水平加振手段７ａ、第２水平加振手段７ｂおよび垂直加振手段７ｃに動作指令信号を出力することで、Ｘ、Ｙ、Ｚおよびθ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ように制御を行う。そのため、制御システム部３が備える振動制御手段３１より、各水平加振手段７ａ〜７ｃの一部を構成する各圧電素子７１〜７４に対して、動作指令信号としての正弦波状の電圧信号（以下、正弦電圧信号と称す。）Ｓｘ、Ｓｙ、ＳｚまたはＳθをそれぞれ与えるようにされている。
【００４６】
具体的には、制御システム部３の一部を構成する振動制御手段３１は、図１に示すように、基準となる正弦電圧信号Ｓｚを生じさせる発振機３３を備えており、この正弦電圧信号Ｓｚをアンプ３７ｃにより増幅した上で圧電素子７３に与えるようにしている。こうすることで、発振機３３によって生成される正弦電圧信号Ｓｚにおける周波数と同じ周波数で、垂直加振手段７ｃにより垂直方向（Ｚ方向）の加振力を生じさせ、可動台６に対して図７のような形態の垂直方向の振動を生じさせることができる。この垂直方向の周期的加振力の大きさは、図１における発振機３３により正弦電圧信号Ｓｚの振幅を変化させることや、アンプ３７ｃによる増幅率を変化させることによって変更することができるようにしている。さらに、発振機３３により正弦電圧信号Ｓｚの周波数を変化させることによって、周期的加振力の周波数を変更することもできる。
【００４７】
また、振動制御手段３１は、基準となる正弦電圧信号Ｓｚを基にして、これと同一の周波数で、かつ所望の位相差を持たせつつ振幅を変更させた正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓθを生成するＸ方向振動生成部３４、Ｙ方向振動生成部３５およびθ方向振動生成部３６を備えている。Ｘ方向振動生成部３４により生成される正弦電圧信号Ｓｘは、可動台６に対して与えるＸ軸と平行な直線方向の振動を制御するものとして、アンプ３７ａを通じて増幅された上で第１水平加振手段７ａに与えられる。また、Ｙ方向振動生成部３５により生成される正弦電圧信号Ｓｙは、可動台６に対して与えるＹ軸と平行な直線方向の振動を制御するものとして、アンプ３７ｂを通じて増幅された上で第２水平加振手段７ｂに与えられる。さらに、θ方向振動生成部３６により生成される正弦電圧信号Ｓθは、可動台６に対して与えるＺ軸回りの回転方向（θ方向）の振動を制御するものとして、アンプ３７ｄを通じて増幅された上で第１水平加振手段７ａに与えられる。
【００４８】
より具体的に説明すると、Ｘ方向の振動を生じさせる正弦電圧信号Ｓｘは、図４に示すように、アンプ３７ａを介して第１水平加振手段７ａを構成する各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４が備える水平加振用圧電素子としての第１圧電素子７１〜７１に対して与えられるように電気回路３８を構成している。この電気回路３８は、図５に示すように、各第１圧電素子７１〜７１に対しては同一の電圧信号が同時に入力された際に、図中Ａ〜Ｄの位置における各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４に対して同じ方向の変位が生じるように構成している。なお、本図および図４では電気回路３８の一部を省略して記載しており、表裏で対向して設置した圧電素子７１〜７４に対しては、反対側の圧電素子と反転した電圧を与えることを意味している。
【００４９】
各第１圧電素子７１〜７１に対しては、電気回路３８を通じて同じ（表裏では反転させた）正弦電圧信号Ｓｘがほぼ同時に与えられる。そのため、図中Ａ〜Ｄの位置における各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４は全て同一周波数で、かつ、同位相でＸ方向に振動する。こうすることで可動台６に対してＸ軸と平行な直線方向の振動が与えられる。
【００５０】
図４に戻って、θ方向の振動を生じさせる正弦電圧信号Ｓθは、アンプ３７ｄを介して第１水平加振手段７ａを構成する各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４が備える回転加振用圧電素子としての第４圧電素子７４〜７４に対して与えられるように電気回路３８を構成している。この電気回路３８は、図６に示したように、各第４圧電素子７４〜７４に対して同一の電圧信号が同時に入力されることで、図中のＡ、Ｂ位置における第１水平加振部７ａ１、７ａ２と、図中Ｃ、Ｄ位置における第１水平加振部７ａ３、７ａ４とで変位方向が逆向きになるように構成している。なお、上記と同様に、本図では、表裏で対向して設置した圧電素子に対して、反対側の圧電素子と反転した電圧を与えることを意味している。
【００５１】
このように電圧を与えたとき、図１０に示すように各第１バネ部材５２〜５２は、図中のＡ、Ｂ位置のものと図中のＣ、Ｄ位置のもので変位方向が逆になり、可動台６に対して回転モーメントを発生させる。上述したように第１バネ部材５２〜５２は、基準位置Ｓを中心として配置されており、この基準位置Ｓを中心として対向して位置する第１バネ部材５２、５２同士が逆方向に移動するようにしているために、基準位置Ｓを中心とした回転運動を行うことができる。
【００５２】
図６に戻って、各第４圧電素子７４〜７４に対して、同一の正弦電圧信号Ｓθが（表裏では反転されつつ）入力されることにより、第１水平加振部７ａ１、７ａ２と第１水平加振部７ａ３、７ａ４とはＸ方向に逆位相で振動を生じる。こうすることで可動台６に対して図９に示すような基準位置Ｓを中心とした回転方向（θ方向）の振動を生じさせることができる。
【００５３】
図４に戻って、Ｙ方向の振動を生じさせる正弦電圧信号Ｓｙは、アンプ３７ｂを介して第２水平加振手段７ｂを構成する各第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４が備える第２圧電素子７２〜７２に対して与えられるように電気回路３８を構成している。ここでの第２圧電素子７２〜７２は、上記第１圧電素子７１〜７１とは向きの異なる水平加振用圧電素子として機能する。各第２圧電素子７２〜７２に対しては、電気回路３８を通じて同じ（表裏では反転させた）正弦電圧信号Ｓｙがほぼ同時に与えられる。そのため、各第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４は全て同一周波数で、かつ、同位相でＹ方向に振動する。こうすることで可動台６に対してＹ軸と平行な直線方向の振動が与えられる。
【００５４】
上記のようにして図１のように構成される機械装置部２の各加振手段７ａ、７ｂ、７ｃに対して、動作指令信号としての正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ、Ｓθが与えられ、この動作指令信号に基づき各加振手段７ａ、７ｂ、７ｃが可動台６に各方向の周期的加振力を与えることによって三次元の振動軌跡を生じさせることができる。
【００５５】
加えて、本実施形態における制御システム部３は、振動制御手段３１に対して動作信号の切替命令を出力することによって上記可動台６に生じる三次元の振動軌跡を変更する振動切替手段３２を有している。具体的には、振動切替手段３２は振動制御手段３１を構成するＸ、Ｙ方向、θ方向の各振動生成部３４〜３６に対して、正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓθを切り替えるための切替命令を出力する。
【００５６】
各振動生成部３４〜３６は、上記切替命令に基づいて、発振機３３より出力される基準となる正弦電圧信号Ｓｚを基にして、位相差および振幅を変更しつつ正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓθとして出力を行うようにしている。こうすることで、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各周期的加振力を、Ｚ方向の周期的加振力と同じ周波数で同時に発生させるとともに、Ｚ方向の周期的加振力に対してそれぞれ位相および振幅を変更することができるようにしている。
【００５７】
なお、発振機３３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。また、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。
【００５８】
上記のように構成した本実施形態のワーク回転搬送装置１は次のように動作を行わせることによって、ワーク９の搬送および回転を行わせることができるようになっている。
【００５９】
まず、図１に示すように、制御システム部３より、発振機３３によって生成される正弦電圧信号Ｓｚと、これを基準として振動切替手段３２からの切替命令に従って振幅および位相を設定しつつ生成する正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓθを機械装置部２に対して出力する。そして、機械装置部２では上記正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ、Ｓθに従って各加振手段７ａ〜７ｃによって可動台６を加振することで、可動台６に対してＸ、Ｙ、Ｚ、θの各方向の振動成分が合成された三次元の振動軌跡を生じさせる。
【００６０】
このとき、可動台６に対して与えられる各方向の振動成分のうちで、Ｚ方向の振動成分とＸ方向の振動成分による組み合わせによって、可動台６にＸＺ平面内での楕円の振動軌跡を生じさせることができる。そして、この楕円の振動軌跡によって搬送面６１よりワーク９に対して与える摩擦力を周期的に変動させ、これをＸ方向への推力として搬送を行うことができる。さらには、上記振動切替手段３２により正弦電圧信号Ｓｘを変化させた場合には、Ｚ方向の振動成分に対するＸ方向の振動成分の位相または振幅を変化させることで、上記楕円の振動軌跡の大きさおよび向きを変更することによって、ワーク９を搬送する向きや速度を変化させることができる。
【００６１】
同様に、Ｚ方向の振動成分とＹ方向の振動成分による組み合わせにより、可動台６上のワーク９に対してＹ方向への推力を与えて搬送を行うことができる。また、Ｚ方向の振動成分とθ方向の振動成分による組み合わせによって、可動台６上のワーク９に回転方向（θ方向）への推力を与えて可動台６上で回転を行わせて向きを変更させることができる。これらのＹ方向、θ方向への推力の大きさや向きの変更も、上記振動切替手段３２により正弦電圧信号Ｓｙ、Ｓθを変更させることによって行うことができる。
【００６２】
これらの水平２方向および回転方向の動作を組み合わせることで、ワーク９に対して幅広い動作を行わせることができる。以下、図１を参照しつつ図１１および図１２を基に説明する。
【００６３】
例えば、図１１（ａ）のように、時刻Ｔ０の時点で可動台６上の図中右側に載置させていたワーク９を、Ｘ方向とＺ方向の正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｚ（図１参照）による制御を行うことで、図中左側に向かうＸ軸負方向に搬送させることができる。時刻Ｔ１より、振動切替手段３２（図１参照）により振動の切り替えを行って正弦電圧信号Ｓｙを加えるように制御を行うことで、同時にＹ方向への搬送速度成分も与えることができる。この時、Ｙ軸負方向に推力を与える向きにＳｙを設定すれば図中の左上方向にワークを搬送することができる。
【００６４】
また、図１１（ｂ）に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の各正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ（図１参照）を発生させつつ、振動切替手段３２によって、正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ（図１参照）の大きさや位相を連続して変更することにより、ワーク９の搬送軌跡を蛇行させるなど任意の方向に搬送させることができる。この際、振動切替手段３２による振動の切替はあらかじめ決定したプログラムによって行っても良いし、外部からの入力に応じて搬送方向を変更するよう切替命令の出力を可能に構成することも可能である。
【００６５】
さらに、θ方向の正弦電圧信号Ｓθ（図１参照）を加えることで、図１２（ａ）〜（ｃ）のような連続動作を行わせることも可能である。この例においては、まず時刻Ｔ０よりＴ１にかけて、図中の可動台６上で右端の位置に載置させたワーク９をＸ方向に搬送させる。そして、可動台６の中心に位置したワーク９に対して、時刻Ｔ２にかけて反時計回りの回転方向（θ方向）の推力を作用させてほぼ９０°向きを変更する。さらに、時刻Ｔ３にかけて図中のＹ方向に移動させていく。このような連続動作を行わせることで、図示しない上流側のラインより可動台６上に供給したワーク９を、向きを変えて下流側のラインに送り出すように使用することができる。
【００６６】
また、上記のようなＸ、Ｙ、θ方向に対するワーク９の搬送は、上記正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓθ（図１参照）を同時に与えて、図１３のように可動台６に対してＸ、Ｙ、θの各方向の振動を同時に発生させ、これらが混在した振動軌跡を可動台６に生じさせることによって、Ｘ、Ｙの水平２方向の搬送とθ方向の回転とを同時に行わせることもできる。
【００６７】
ここで、Ｘ方向の周期的加振力とθ方向の周期的加振力とは、共通する第１水平加振手段７ａによって生じさせるものであるが、そのための正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓθを与える対象が、水平加振用圧電素子としての第１圧電素子７１〜７１と回転加振用圧電素子としての第４圧電素子７４〜７４とで異なっているために両者を区別しつつ、簡単に制御を行うことができる。このようにすることで、各棒状バネ部材５２〜５２によって双方の振動が混在した振動が生じ、可動台６に対して与えられる。
【００６８】
また、上記のようなワーク９の搬送は、可動台６上の搬送面６１が平坦面として構成されているために、多様な大きさ、形状のワーク９を載せることができるとともに、広い範囲でワーク９の移動を行わせることができる。さらには、ワーク９の搬送および回転を行わせるために生じさせる推力が、搬送面６１からの摩擦によるものであるとともに、その摩擦を与えるための加振力の発生源に回転部や摺動部を伴わないために摩耗粉の発生が少ない。
【００６９】
以上のように、本実施形態のワーク回転搬送装置１は、ワ−ク９を載せる搬送面を有し基体４に対して弾性支持された可動台６と、垂直方向の周期的加振力を前記可動台６に対して付与する垂直加振手段７ｃと、前記可動台６に設定した基準位置を中心に対向して配置された複数の水平加振部７ａ１〜７ａ４を具備し、それら複数の水平加振部７ａ１〜７ａ４を協働させ前記可動台６に対して水平な直線方向および回転方向の周期的加振力を付与する水平加振手段７ａ、７ｂと、入力される切替命令に基づく動作指令信号を出力して、前記各加振手段７ａ、７ｂ、７ｃ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に三次元の振動軌跡を生じさせるよう前記各加振手段７ａ、７ｂ、７ｃを制御する振動制御手段３１と、当該振動制御手段３１に対して動作指令信号の切替命令を出力して前記水平加振手段７ａ、７ｂによる周期的加振力の方向を直線方向または回転方向もしくは直線方向と回転方向の成分が混在した方向に切り替える振動切替手段３２とを備えるように構成したものである。
【００７０】
このように構成しているため、振動切替手段３２により可動台６に直線方向の周期的加振力を生じさせた場合にはその方向にワーク９を搬送させることができ、回転方向の周期的加振力を生じさせた場合にはワーク９を回転させることができる。また、両方向の成分が混在する方向に周期的加振力を生じさせた場合にはワーク９の回転と搬送とを同時に行わせることができる。このようにワーク９の搬送と回転の機能を備えつつ、部品点数および制御対象となるものが少なくシンプルに構成することができるため、製造コストを低減するとともに制御を容易にして動作安定性を高めることができる。また、転がりや摺動を行う部品がないために、摩耗粉の発生を抑えることができ好適にクリーンな現場で用いることができる。また、可動台６上の搬送面６１を平坦に構成することができるために、様々な大きさや形状のワーク９に対応することができる。
【００７１】
さらに、前記振動切替手段３２が、前記基準位置を挟んで対向して配置される水平加振部７ａ１、７ａ３（７ａ２、７ａ４）による各周期的加振力を互いに同位相および逆位相の間で切り替えるように構成しているために、簡単に水平加振手段７ａとしての周期的加振力の発生方向を直線方向または回転方向もしくは直線方向と回転方向の成分が混在した方向に切り替えることが可能となる。
【００７２】
また、前記水平加振部が、前記可動台６に対して第１の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第１水平加振部７ａ１〜７ａ４と、前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４とから構成されており、前記水平加振手段が、前記複数の第１水平加振部７ａ１〜７ａ４からなる第１水平加振手段７ａと、前記複数の第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４からなる第２水平加振手段７ｂとより構成されており、前記振動制御手段３１が、前記第１水平加振手段７ａによる周期的加振力と前記第２水平加振手段７ｂによる周期的加振力とを位相差を有しつつ同時に発生させるように構成しているため、第１水平加振手段７ａと第２水平加振手段７ｂによって、可動台６上のワーク９を交差する２方向に移動させることができ、これらを組み合わせることで任意の方向に搬送させることが可能となる。
【００７３】
また、前記水平加振部７ａ１〜４、７ｂ１〜４が、前記基体４と前記可動台６とを直接または間接的に接続する鉛直方向に延設された棒状バネ部材５２〜５２と、当該棒状バネ部材５２〜５２の側面に貼設された圧電素子７１〜７２、７４とを備えており、それらの圧電素子７１〜７２、７４が前記振動制御手段３１より正弦電圧を印加されることで周期的な伸びを生じ、圧電素子７１〜７２、７４を貼設した側面に直交する方向に前記棒状バネ部材５２〜５２が変形することで周期的加振力を生じるように構成しているため、少ない要素で構成するとともに、圧電素子７１〜７２、７４に印加する電圧を制御することで精度良く回転方向や水平方向の加振力を生じさせることが可能となる。
【００７４】
さらに、前記水平加振部７ａ１〜４、７ｂ１〜４が、同一の棒状バネ部材５２〜５２に貼設された直線方向の周期的加振力を発生させる水平加振用圧電素子７１〜７２と、回転方向の周期的加振力を発生させる回転加振用圧電素子７４〜７４とを備える構成としているため、複雑な動作指令信号を生成させなくても、回転方向と水平２方向の搬送とを簡単な制御で実現することが可能となる。
【００７５】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るワーク回転搬送装置１０１を、図１４を用いて説明する。本図においては、第１実施形態と共通する部分には同じ符号を付してあり、これらの部分については説明を省略する。
【００７６】
この第２実施形態では、棒状バネ部材としての第１バネ部材５２〜５２に対して、Ｘ軸に直交する側面には第１圧電素子７１〜７１を長手方向中央よりも下側に貼り付けるのみとしており、第１実施形態において回転加振用圧電素子として設けていた第４圧電素子７４〜７４（図４参照）を省略する構成としている。そのため、第１水平加振手段１０７ａを構成する各第１水平加振部１０７ａ１〜１０７ａ４は第１バネ部材５２〜５２と第１圧電素子７１〜７１によってのみで各々構成され、第２水平加振手段１０７ｂを構成する各第２水平加振部１０７ｂ１〜１０７ｂ４は第１バネ部材５２〜５２と第２圧電素子７２〜７２によって各々構成されている。
このように、圧電素子の数が少ないために装置構成を簡略化することができる。
【００７７】
そして、第１バネ部材５２〜５２と協働して、Ｘ方向に振動を生じさせる第１圧電素子７１〜７１、および、Ｙ方向に振動を生じさせる第２圧電素子７２〜７２に対して、回転加振用の正弦電圧信号Ｓθも重畳して加え、Ｘ、Ｙ方向と同時にθ方向の振動も生じさせるようにしている。すなわち第１水平加振手段１０７ａだけではなく、第２水平加振手段１０７ｂでも回転方向の周期的加振力を生じるようにしている。
【００７８】
この実施形態においては、回転方向（θ方向）の正弦電圧信号Ｓθが生じていない場合であれば、第１実施形態における場合と同様に各圧電素子７１〜７１、７２〜７２に対して信号の入力を行うようにしている（図４参照）。さらに、回転方向（θ方向）の正弦電圧信号Ｓθは、図中Ａ位置における第１水平加振部１０７ａ１において、Ｘ方向の正弦電圧信号Ｓｘに対して加算器１３９ａを通じて重畳させた上で入力されるようにしている。また、これと対角位置にある第１水平加振部１０７ａ３において、Ｘ方向の正弦電圧信号Ｓｘに対して減算器１３９ｃを通じて減じた上で入力されるようにしている。つまり、正弦電圧信号Ｓθを反転させた上で正弦電圧信号Ｓｘに対して重畳させるようにしている。
【００７９】
同様に、図中Ｂ位置における第２水平加振部１０７ｂ２に対して、加算器１３９ｂを通じてＹ方向の正弦電圧信号Ｓｙにθ方向の正弦電圧信号Ｓθを重畳させた上で入力している。さらに、図中Ｄ位置における第２水平加振部１０７ｂ４に対して、減産器１３９ｄを通じてＹ方向の正弦電圧信号Ｓｙにθ方向の正弦電圧信号Ｓθを反転させた上で重畳させて入力している。
【００８０】
さらに、上記のように構成することで、各圧電素子７１〜７２に与えるべき信号が各々異なるため、それらの信号は個々に設けたアンプ１３７ａ〜１３７ｈを通じて各々増幅した上で入力されるように電気回路１３８が構成されている。
【００８１】
このように構成されることで、例えばθ方向の正弦電圧信号Ｓθのみを加えた場合には、図１５のように可動台６上の基準位置Ｓ（図２参照）を中心として対向位置にある第１水平加振部１０７ａ１と１０７ａ３、および、第２水平加振部１０７ｂ２と１０７ｂ４にそれぞれ逆位相の加振力を生じさせることができる。そのため、図１６に示すように、図中Ａ位置における第１バネ部材５２にＸ負方向の変位が生じた場合には、対角のＣ位置にある第２バネ部材５２にはＸ正方向の変位が生じる。このとき、Ｂ位置ではＹ負方向、Ｄ位置ではＹ正方向の変位が生じる。これらによって、可動台６上の基準位置Ｓを中心とした回転モーメントが発生し、これらの変位が信号に応じて周期的に変動することで回転方向（θ方向）の周期的加振力が生じる。
【００８２】
以上のように構成した場合においても、上記第１実施形態と同様にワーク９の搬送および回転を行うことができる。そのため、第１実施形態により得られる効果として上述したものの中で、回転加振用圧電素子と水平加振用圧電素子とを分離して設けたことによるもの以外は、ほぼ同一の効果を得ることができる。
【００８３】
さらに、本第２実施形態は、前記水平加振手段１０７ａ、１０７ｂにより直線方向と回転方向の成分が混在した方向に周期的加振力を生じさせる場合において、当該水平加振手段１０７ａ、１０７ｂを構成する水平加振部が備える各圧電素子１０７ａ１、１０７ａ３、１０７ｂ２、１０７ｂ４に対して、直線方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号と、回転方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号とを重畳させた動作指令信号を与えるように構成しているため、駆動源である圧電素子７１〜７３の数を減らして、装置構成を簡略化することができるようになっている。
【００８４】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００８５】
例えば、上述の第１実施形態を基にして、図１７、図１８に示すように変形した構成も考えられる。この変形例は、図１７に示すように、第１実施形態と第１バネ部材５２〜５２の側面に貼り付ける回転加振用圧電素子２７４、２７５を異ならせたものである。第１実施形態においては、全ての第１バネ部材５２〜５２に対してＸ軸と直交する側の側面に回転加振用圧電素子としての第４圧電素子７４〜７４（図２参照）を貼り付けていたが、本変形例では対角位置にある一対の第１バネ部材５２、５２にのみＸ軸と直交する側の側面に回転加振用圧電素子の第４圧電素子２７４、２７４を貼り付け、他の一対の第１バネ部材５２、５２にはＹ軸と直交する側の側面に回転加振用圧電素子の第５圧電素子２７５、２７５を貼り付けたものである。すなわち、第１水平加振手段２０７ａのみならず、第２水平加振手段２０７ｂによっても回転方向の周期的加振力を生じさせるようにしたものである。
【００８６】
そのため、図１８に示すように、一対の第１水平加振部２０７ａ１、２０７ａ３は第１バネ部材５２と、第１圧電素子７１と、回転加振用圧電素子としての第４圧電素子２７４とから構成され、他の一対の第１水平加振部２０７ａ２、２０７ａ４は第１バネ部材５２と第１圧電素子７１とから構成される。また、一対の第２水平加振部２０７ｂ１、２０７ｂ３は第１バネ部材５２と第２圧電素子７２とから構成され、他の一対の第２水平加振部２０７ａ２、２０７ａ４は第１バネ部材５２と、第２圧電素子７２と、回転加振用圧電素子としての第５圧電素子２７５とから構成される。
【００８７】
このように構成した場合においても、図１８に示したような電気回路２３８を構成することによって、θ方向の正弦電圧信号Ｓθを与えた際には、図１５と同様に可動台上の基準位置Ｓ（図２参照）を中心に対向する位置にある第１水平加振部２０７ａ１と２０７ａ３、および、第２水平加振部２０７ｂ２と２０７ｂ４にそれぞれ逆位相の加振力を生じさせることで回転モーメントを発生させ、θ方向の周期的加振力を生じさせることができる。
【００８８】
さらに、上述の第１および第２実施形態では、各方向への加振手段７ａ、７ｂ、７ｃ（１０７ａ、１０７ｂ、７ｃ）をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ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に三次元的に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、各加振手段７ａ、７ｂ、７ｃ（１０７ａ、１０７ｂ、７ｃ）は厳密に垂直、水平方向に設定することも必要ではないし、基体４を傾けて設置する等の種々の利用の態様も可能である。
【００８９】
また、上述の実施形態においては、第１バネ部材５２の側面および、第２バネ部材５３に貼りつける圧電素子７１〜７４を裏表に貼りつけた２個を一組としたバイモルフ型としていたが、それぞれを１個ずつとしたユニモルフ型とすることも可能である。さらには、このような構成を発展させて、さらに第１実施形態における水平加振用圧電素子７１と回転加振用圧電素子７４とを裏表に貼り付ける構成とすることも可能である。
【００９０】
さらに、上述の実施形態では第２バネ部材５３を合計４枚設けてあり、一対の第２バネ部材５３を直列に配置したものを上下の二段として設けているが、直列に配置した２枚を連続した１枚の板状バネとして形成し、これを上下段に配置することにより合計２枚で構成することも可能である。本実施形態のように４枚構成とする場合には、組立が容易となり精度が向上するという利点があるとともに、２枚構成とした場合には部品点数が削減できて管理が容易になるという利点がある。
【００９１】
また、上述の実施形態では、Ｚ方向の周期的加振力の位相を基準として、Ｘ、Ｙ、θ方向の各周期的加振力の位相を調整するような制御回路としていたが、Ｚ方向の周期的加振力とＸ、Ｙ、θ方向の各周期的加振力との間の位相差を所定の値とすることができる限り、どの方向の周期的加振力の位相を変更するように構成しても良い。
【００９２】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１…ワーク回転搬送装置
４…基体
６…可動台
７…加振手段
７ａ…第１の水平加振手段
７ａ１〜７ａ４…第１の水平加振部
７ｂ…第２の水平加振手段
７ｂ１〜７ｂ４…第２の水平加振部
７ｃ…垂直加振手段
９…ワーク
３１…振動制御手段
３２…振動切替手段
５２…第１バネ部材（棒状バネ部材）
５３…第２バネ部材（板状バネ部材）
６１…搬送面
７１…第１圧電素子（水平加振用圧電素子）
７２…第２圧電素子（水平加振用圧電素子）
７３…第３圧電素子
７４…第４圧電素子（回転加振用圧電素子）
Ｓ…基準位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの搬送および回転による向きの変更が可能なワーク回転搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ワークの搬送を行いつつその搬送ライン上で搬送方向を変えることができる装置として、種々のタイプのものが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１のように、ワークの搬送面上に静電アクチュエータを格子状に多数配置したタイプのものがある。これは、搬送面上に多数の升形の固定子を設け、その中で搬送子をバネ部材を介して懸架しておき、固定子内の底面及び側面に設けた吸引電極を操作することによって搬送子の動作を制御することで、搬送子の上のワークを移動または回転させるものである。
【０００４】
また、特許文献２では、ワークの搬送面上に回転軸が搬送面と平行になるように小型のローラを多数配置し、それらのローラの回転と向きを制御することによって、それらに載せるワークの搬送方向を制御する技術が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３では、搬送面上に互いに直交する回転軸を有するローラを交互に配置し、これらのローラの回転を制御することでワークの搬送および回転の方向を制御するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１１６６８３号公報
【特許文献２】特開２００４−７５３８７号公報
【特許文献３】特開２００８−１６８９５６号公報
【発明の概要】
【０００７】
しかしながら、上述した先行技術に係るワーク回転搬送装置は、静電アクチュエータや小型ローラなど多数の機器から構成され、それらを同時に駆動する必要があることから、構成が複雑になるとともに制御方式も複雑なものとなる。そのため、製造コストやメンテナンス費用が高くなる上に、機器の不具合も生じやすくなる。
【０００８】
また、こうした構成では、搬送するワークが接触する搬送面に凹凸が生じるため、当該凹凸の大きさに比して小さなワークは搬送することが不能となる。よって、一個のワーク回転搬送装置で小型のものから大型のものまで幅広い大きさのワークを搬送可能とすることは困難である。
【０００９】
さらには、上記のように装置内で部材の回転や摺動を伴うものであれば、摩耗粉が発生することからクリーンな環境下での使用は困難となる。
【００１０】
本発明は、このような課題を有効に解決することを目的としており、具体的には簡単な構成でかつ複雑な制御を要することなく、ワークを搬送面上で任意に搬送および回転させることができるとともに、クリーン環境下でも使用でき、様々な大きさのワークを搬送可能なワーク回転搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
すなわち、本発明のワーク回転搬送装置は、ワ−クを載せる搬送面を有し基体に対して弾性支持された可動台と、垂直方向の周期的加振力を前記可動台に対して付与する垂直加振手段と、前記可動台に設定した基準位置を中心に対向して配置された複数の水平加振部を具備し、それら複数の水平加振部を協働させ前記可動台に対して水平な直線方向および回転方向の周期的加振力を付与する水平加振手段と、入力される切替命令に基づく動作指令信号を出力して、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台に三次元の振動軌跡を生じさせるよう前記各加振手段を制御する振動制御手段と、当該振動制御手段に対して動作指令信号の切替命令を出力して前記水平加振手段による周期的加振力の方向を直線方向または回転方向もしくは直線方向と回転方向の成分が混在した方向に切り替える振動切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このように構成すると、振動切替手段により可動台に直線方向の周期的加振力を生じさせた場合にはその方向にワークを搬送させることができ、回転方向の周期的加振力を生じさせた場合にはワークを回転させることができる。また、両方向の成分が混在する方向に周期的加振力を生じさせた場合にはワークの回転と搬送とを同時に行わせることができる。こうしたワークの搬送と回転の機能を備えつつ、部品点数および制御対象となるものが少なくシンプルに構成することができるため、製造コストを低減するとともに制御を容易にして動作安定性を高めることができる。また、振動によってワークの回転と搬送を行うために転がりや摺動を行う部品がなく、摩耗粉の発生を抑えることができ好適にクリーンな現場で用いることができるとともに、可動台上の搬送面をフラットに構成することができるために、様々な大きさや形状のワークに対応することが可能となる。
【００１４】
さらに、水平加振手段としての周期的加振力の発生方向を、直線方向または回転方向もしくは直線方向と回転方向の成分が混在した方向に簡単に切り替えることを可能とするためには、前記振動切替手段が、前記基準位置を挟んで対向して配置される水平加振部による各周期的加振力を互いに同位相および逆位相の間で切り替えるように構成することが好適である。
【００１５】
また、可動台上のワークを水平方向に任意の方向に搬送させることができるようにするためには、前記水平加振部が、前記可動台に対して第１の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第１水平加振部と、前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第２水平加振部とから構成されており、前記水平加振手段が、前記複数の第１水平加振部からなる第１水平加振手段と、前記複数の第２水平加振部からなる第２水平加振手段とより構成されており、前記振動制御手段が、前記第１水平加振手段による周期的加振力と前記第２水平加振手段による周期的加振力とを位相差を有しつつ同時に発生させるように構成することが好適である。
【００１６】
また、少ない要素で構成するとともに、精度良く回転方向や水平方向の加振力を生じさせるようにするためには、前記水平加振部が、前記基体と前記可動台とを直接または間接的に接続する鉛直方向に延設された棒状バネ部材と、当該棒状バネ部材の側面に貼設された圧電素子とを備えており、それらの圧電素子が前記振動制御手段より正弦電圧を印加されることで周期的な伸びを生じ、圧電素子を貼設した側面に直交する方向に前記棒状バネ部材が変形することで周期的加振力を生じるように構成することが好適である。
【００１７】
また、回転方向と水平２方向の搬送とを、簡便な制御で実現することを可能とするためには、前記水平加振部が、同一の棒状バネ部材に貼設された直線方向の周期的加振力を発生させる水平加振用圧電素子と、回転方向の周期的加振力を発生させる回転加振用圧電素子とを備えているように構成することが好適である。
【００１８】
さらに、圧電素子の数を減らして装置構成を簡略化するためには、上記の水平加振部が水平加振用圧電素子と回転加振用圧電素子とを個別に備える構成に代えて、前記水平加振手段により直線方向と回転方向の成分が混在した方向に周期的加振力を生じさせる場合において、当該水平加振手段を構成する水平加振部が備える各圧電素子に対して、直線方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号と、回転方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号とを重畳させた動作指令信号を与えるように構成することが好適である。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明した本発明によれば、部品点数の少ない簡単な構成で複雑な制御を要することがなく、優れた動作安定性を有しつつワークを搬送面上で任意の方向に搬送および回転させることができるとともに、様々な形状や大きさのワークに対応可能で、クリーン環境下でも使用可能なワーク回転搬送装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るワーク回転搬送装置のシステム構成図。
【図２】同ワーク回転搬送装置の機械装置部の斜視図。
【図３】同ワーク回転搬送装置の機械装置部の正面図。
【図４】同ワーク回転搬送装置が備える各圧電素子に対しての動作指令信号の与え方を模式的に示す回路構成図。
【図５】同ワーク回転搬送装置において直線方向の振動を生じさせる場合の動作指令信号の与え方の一例を模式的に示す回路構成図。
【図６】同ワーク回転搬送装置において回転方向の振動を生じさせる場合の動作指令信号の与え方の一例を模式的に示す回路構成図。
【図７】同ワーク回転搬送装置における可動台が垂直方向に変位した場合の形態を示す正面図。
【図８】同ワーク回転搬送装置における可動台が水平方向（Ｘ方向）に変位した場合の形態を示す正面図。
【図９】同ワーク回転搬送装置における可動台が回転方向に変位した場合の形態を示す平面図。
【図１０】同ワーク回転搬送装置における可動台に回転方向の変位を生じさせる場合の各第１バネ部材の変位方向を模式的に示した平面図。
【図１１】同ワーク回転搬送装置において搬送面上のワークを動作させる場合の例を模式的に示した平面図。
【図１２】同ワーク回転搬送装置において搬送面上のワークに動作させる場合の例を模式的に示した平面図。
【図１３】同ワーク回転搬送装置における可動台に水平２方向と回転方向の振動を同時に生じさせた状態を模式的に示した平面図。
【図１４】本発明の第２実施形態に係るワーク回転搬送装置が備える各圧電素子に対しての動作指令信号の与え方を模式的に示す回路構成図。
【図１５】同ワーク回転搬送装置において回転方向の振動を生じさせる場合の動作指令信号の与え方の一例を模式的に示す回路構成図。
【図１６】同ワーク回転搬送装置における可動台に回転方向の変位を生じさせる場合の各第１バネ部材の変位方向を模式的に示した平面図。
【図１７】本発明の第１実施形態の変形例に係るワーク回転搬送装置の機械装置部の斜視図。
【図１８】同ワーク回転搬送装置が備える各圧電素子に対しての動作指令信号の与え方を模式的に示す回路構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００２２】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るワーク回転搬送装置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７１〜７４の制御を行うことで、機械装置部２にＸ、Ｙ、Ｚの各方向およびＺ軸回りの回転方向の周期的加振力を与えて直線方向と回転方向の振動を生じさせるように構成している。
【００２３】
なお、Ｘ方向とは図中右側を正とする第１の水平方向であり、Ｙ方向はＸ方向と直交す方向であって紙面手前方向を正とする第２の水平方向であり、Ｚ方向はＸおよびＹ方向と直交する上向きを正とする垂直方向を指すものとして、図中左下に示す座標軸のように定義する。さらには、Ｚ軸回りの回転方向を上方から見て反時計回りを正としてθ方向と定義する。以下においてもこの座標軸に沿って説明を進めていく。
【００２４】
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搬送面６１上に載せたワーク９を搬送する可動台６と、可動台６を基体４に対して弾性的に支持しつつ振動を与える弾性支持手段５とから構成している。また、弾性支持手段５の一部は、前述の圧電素子７１〜７４とともに可動台６に対して振動を生じさせる加振手段７を構成する。
【００２５】
基体４はＸ方向に長辺を向けた長方形の平板形状をしており、その上面４ａにはＹ方向に長辺を向けた直方体状の取付ブロック４１が２個Ｘ方向に間隔を空けて平行に固設してある。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。
【００２６】
弾性支持手段５は、基体４と連結される４本の棒状バネ部材である第１バネ部材５２と、当該第１バネ部材５２によって基体４に対して水平方向に弾性的に支持される中間台５１と、当該中間台５１と連結され可動台６を垂直方向に弾性的に支持する４枚の板状バネ部材である第２バネ部材５３とからなる。
【００２７】
Ｙ方向に離間させ並行して配置された一対の第１バネ部材５２、５２は、それぞれ平板状に構成した下端部５２ｂで上記取付ブロック４１のＸ軸と直交する側面のうち外側の側面４１ａに連結しており、当該下端部５２ｂより鉛直上方（Ｚ方向）に向かって延出する形状としている。そして、合計４本の第１バネ部材５２を、搬送面６１の中心である基準位置Ｓを中心に均等の距離で配置するとともに、それぞれ基体４の外縁をなす長方形の四隅のやや内側より起立するように設けており、上端部５２ａによって中間台５１の一部を構成する上側ブロック５１ａを側面から支持するように連結している。さらに、対角位置にある第１バネ部材５２、５２同士は、可動台６上の基準位置Ｓを中心に対向する位置になるように配置されている。
【００２８】
なお、ここでいう「基準位置Ｓを中心に対向する」との意は、可動台６の上面、すなわちＺ軸正方向より見た場合に基準位置Ｓを対称中心とした対称位置にあることを意味しており、三次元空間座標系でいうと基準位置Ｓを通過するＺ軸と平行な直線を対称軸とした対称位置にあることを意味する。
【００２９】
第１バネ部材５２のうち上端部５２ａと下端部５２ｂの間の中間部５２ｃは、断面が四角形となるように構成してあり、それぞれの側面がＸ軸、Ｙ軸に直交する平面となるようにしている。このように４本の第１バネ部材５２によって支持することによって、中間台５１は水平方向に弾性的に支持され、Ｘ、Ｙ方向に変位が生じる際にもほぼ水平状態を維持することができる。
【００３０】
中間台５１は、４枚の平板状の側板５１ｄを縦横に組んだ矩形状の枠を構成し、これをＸ方向に一対配置した上側ブロック５１ａで吊り下げるような形で固定するように構成している。上述したように、上側ブロック５１ａは４本の第１バネ部材５２によって支持しているため、中間台５１は全体として空中で水平方向に弾性的に支持される。さらに、側板５１ｄの内側には、４枚の板状バネである第２バネ部材５３を、２枚を一組としてＸ方向に直列にかつ水平面に平行となるように配置し、これを上下２段として取付けている。側板５１ｄは、第２バネ部材５３に対して十分な強度を有しているために、強度メンバとして第２バネ部材５３のねじれ方向の変形を抑制するとともに、第１バネ部材５２が等しく変形するように変形方向を拘束するように機能する。上記の４枚の第２バネ部材５３は、それぞれ片端側を上記上側ブロック５１ａと中間ブロック５１ｂ、あるいは中間ブロック５１ｂと下側ブロック５１ｃによって上下に挟みこむようにして固定している。そして、他端側を可動台６の下部に設けられた支持ブロック上部６２ａと支持ブロック中間部６２ｂ、あるいは支持ブロック中間部６２ｂと支持ブロック下部６２ｃとによって上下に挟みこむようにして固定している。このように構成することで、可動台６は中間台５１に対して垂直方向に弾性的に支持され、Ｚ方向に変位が生じる際にも水平状態を維持することが可能となっている。
【００３１】
可動台６は下側に、上述したような支持ブロック上部６２ａと支持ブロック中間部６２ｂと支持ブロック下部６２ｃとを備えており、一体として動作を行う。そして、可動台６の上面は平面状の搬送面６１としてワーク９を積載することが可能となっている。上述したように中間台５１は、基体４に対して同一の４本の第１バネ部材５２で連結されることによって水平方向に弾性支持されており、さらに可動台６は中間台５１に対して第２バネ部材５３で連結されることによって垂直方向に弾性支持されている。その結果、可動台６は、基体４に対してＸ、Ｙ、Ｚの各方向に弾性的に支持されるように構成されており、Ｘ、Ｙ、Ｚの各方向またはθ方向に変位が生じた場合でも可動台６の上面はほぼ水平の状態を維持することが可能となっている。
【００３２】
また、可動台６は搬送面となる上面６１が平坦を構成しているために、様々な大きさ、形状のワーク９を載せることが可能となっている。
【００３３】
そして、この可動台６を振動させるための駆動部として加振手段７を設けている。加振手段７は以下に述べるように、可動台６に対してＸ方向および回転方向（θ方向）の振動を付与する第１の水平加振手段７ａと、Ｙ方向の振動を付与する第２の水平加振手段７ｂと、Ｚ軸方向の振動を付与する垂直加振手段７ｃとから構成されている。
【００３４】
まず、Ｘ方向およびＺ軸回りの振動を付与する第１の水平加振手段７ａは、棒状バネ部材として形成された第１バネ部材５２と、その中間部５２ｃにおけるＸ軸と直交する側面の長手方向中央以下の部分に貼り付けられた直方体状の第１圧電素子７１と、同一の面における中間部５２ｃの長手方向中央以上の部分に貼り付けられた直方体状の第４圧電素子７４とから構成される。
【００３５】
また、第１水平加振手段７ａは、図４に示すように、可動台６の四隅に対応させつつ図中のＡ〜Ｄの４箇所に設けられた四つの第１水平加振部７ａ１〜７ａ４に分割して考えることができ、これら第１水平加振部７ａ１〜７ａ４によって構成されているということができる。各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４は、各々第１バネ部材５２と、その第１バネ部材５２のＸ軸に直交する両側面に設けられた２つの第１圧電素子７１、７１と、２つの第４圧電素子７４、７４とから構成されている。第１圧電素子７１、７１と、第４圧電素子７４、７４とは同一の面に取り付けられてはいるが、上述のように前者は第１バネ部材５２の長手方向中央より下側の部分に、後者は上側の部分に取付けられているために互いに動作が干渉することはない。また、対角同士にある第１水平加振部７ａ１と７ａ３、７ａ２と７ａ４は、可動台６上の基準位置Ｓを中心にして対向する位置となるように設定している。
【００３６】
第１圧電素子７１、７１および第４圧電素子７４、７４は電圧を印加されることでＺ軸方向に伸びが生じる向きに取り付けられており、伸びを生じることで圧電素子を貼り付けた面と垂直となる方向に第１バネ部材５２〜５２にたわみを生じさせることが可能となっている。このように第１バネ部材５２〜５２に対してたわみを生じさせることで、例えば、図８に示したように中間台５１と可動台６に基体４に対して水平方向に変位を生じさせることができる。こうしたたわみが生じる場合、第１バネ部材５２の両端は固定されているために中央を境に上下でたわみ方向が逆転する。そのため、圧電素子７１、７４は長手方向中央を避けていずれかの端部側に設けることがたわみを制御する上で効率的である。
【００３７】
また、図面では省略しているが、各圧電素子７１〜７４を同一部材の表裏に対向して貼り付ける場合には、表裏で伸び側、縮み側が逆になるように入力電圧の正負が反転するように回路上で構成している。この点は、後述する第２圧電素子７２および第３圧電素子７３においても同様である。
【００３８】
また、図４に戻って、圧電素子７１、７４に印加する電圧を周期的に変動させることで第１バネ部材５２を振動メンバとして、周期的加振力を生じさせることができるようになっている。すなわち、各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４は、圧電素子７１、７４を貼り付けた面に対する垂直方向である第１の水平方向としてのＸ方向に加振力を生じさせる。そして、これらの第１水平加振部７ａ１〜７ａ４が協働して、可動台６に対して加振力を与える第１水平加振手段７ａとして機能する。第１水平加振手段７ａとしてみた場合には、第１水平加振部７ａ１〜７ａ４が同時に同位相で振動することで、Ｘ軸と平行な直線方向の周期的加振力を生じさせ、対角にある第１水平加振部７ａ１と７ａ３または７ａ２と７ａ４が逆位相で振動することで基準位置Ｓを中心とする回転方向（θ方向）の周期的加振力を生じさせることになる。
【００３９】
次に、Ｙ方向の振動を付与する第２の水平加振手段７ｂは、図２および図３に示したように、第１バネ部材５２と、その中間部５２ｃにおけるＹ軸と直交する側面の長手方向中央以下の部分に貼り付けられた直方体状の第２圧電素子７２とから構成される。
【００４０】
また、第２水平加振手段７ｂは、図４に示すように、可動台６の四隅に対応させつつ図中のＡ〜Ｄの４箇所に設けられた四つの第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４に分割して考えることができ、これら第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４より構成されているものということができる。各第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４は、第１バネ部材５２と、その第１バネ部材５２におけるＹ軸と直交する両側面に設けられた２つの第２圧電素子７２、７２とから構成されている。
【００４１】
第２圧電素子７２、７２は電圧を印加されることでＺ軸方向に伸びが生じる向きに取り付けられており、伸びを生じることで圧電素子７２、７２を貼り付けた面と垂直となる方向に第１バネ部材５２にたわみを生じさせることが可能となっている。さらに、圧電素子７２、７２に印加する電圧を周期的に変動させることで第１バネ部材５２を振動メンバとして、周期的加振力を生じさせることができるようになっている。
【００４２】
すなわち、各第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４は、圧電素子７２、７２を貼り付けた面に対する垂直方向である第２の水平方向としてのＹ方向に加振力を生じさせる。そして、これらの第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４が協働して、可動台６に対して加振力を与える第２水平加振手段７ｂとして機能する。第２水平加振手段７ｂとしてみた場合には、第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４が同時に同位相で振動することで、Ｙ軸と平行な直線方向の周期的加振力を生じさせることになる。
【００４３】
さらに、Ｚ軸方向の振動を付与する垂直加振手段７ｃは、図３に示すように、板状バネ部材である第２バネ部材５３と、その長手方向中央より外側となる位置の裏表に貼り付けられた第３圧電素子７３〜７３によって構成している。第３圧電素子７３〜７３は電圧を印加されることでＸ軸方向の伸びを生じる向きに貼り付けられており、印加電圧を制御することで第２バネ部材５３にたわみを生じさせ、図７に示すように可動台６に対してＺ軸方向の変位を生じさせることができる。なお、図中では４枚の第２バネ部材５３のうち上段の２枚にのみ第３圧電素子７３を貼りつけてあるが、これに代わって下段の第２バネ部材５３に対して第３圧電素子７３を取り付けても良いし、上下段の全てに第３圧電素子７３を取り付けても良い。ただし、第１バネ部材５２と同様に、第２バネ部材５３も、たわみを生じた際に長手方向中央部を境界としてたわみ方向が逆転するために、中央付近を避けて中央からいずれかの端部よりに設けることが効率的である。
【００４４】
第２バネ部材５３および第３圧電素子７３は可動台６に対して左右対称に設けられているとともに、各第３圧電素子７３に印加する電圧は、常に全ての第２バネ部材５３を同時に同方向に変位させるように正負を調整しつつ同時に与えるようにしている。そのため、各第３圧電素子７３〜７３に対して与える電圧を周期的に変動させることで、これらの第３圧電素子７３〜７３と第２バネ部材５３〜５３とが協働して垂直加振手段７ｃとして機能し、可動台６を水平に保ったままで垂直方向に振動させる。
【００４５】
このようにして構成した機械装置部２に対して、図１に示す制御システム部３は、第１水平加振手段７ａ、第２水平加振手段７ｂおよび垂直加振手段７ｃに動作指令信号を出力することで、Ｘ、Ｙ、Ｚおよびθ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ように制御を行う。そのため、制御システム部３が備える振動制御手段３１より、各水平加振手段７ａ〜７ｃの一部を構成する各圧電素子７１〜７４に対して、動作指令信号としての正弦波状の電圧信号（以下、正弦電圧信号と称す。）Ｓｘ、Ｓｙ、ＳｚまたはＳθをそれぞれ与えるようにされている。
【００４６】
具体的には、制御システム部３の一部を構成する振動制御手段３１は、図１に示すように、基準となる正弦電圧信号Ｓｚを生じさせる発振機３３を備えており、この正弦電圧信号Ｓｚをアンプ３７ｃにより増幅した上で圧電素子７３に与えるようにしている。こうすることで、発振機３３によって生成される正弦電圧信号Ｓｚにおける周波数と同じ周波数で、垂直加振手段７ｃにより垂直方向（Ｚ方向）の加振力を生じさせ、可動台６に対して図７のような形態の垂直方向の振動を生じさせることができる。この垂直方向の周期的加振力の大きさは、図１における発振機３３により正弦電圧信号Ｓｚの振幅を変化させることや、アンプ３７ｃによる増幅率を変化させることによって変更することができるようにしている。さらに、発振機３３により正弦電圧信号Ｓｚの周波数を変化させることによって、周期的加振力の周波数を変更することもできる。
【００４７】
また、振動制御手段３１は、基準となる正弦電圧信号Ｓｚを基にして、これと同一の周波数で、かつ所望の位相差を持たせつつ振幅を変更させた正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓθを生成するＸ方向振動生成部３４、Ｙ方向振動生成部３５およびθ方向振動生成部３６を備えている。Ｘ方向振動生成部３４により生成される正弦電圧信号Ｓｘは、可動台６に対して与えるＸ軸と平行な直線方向の振動を制御するものとして、アンプ３７ａを通じて増幅された上で第１水平加振手段７ａに与えられる。また、Ｙ方向振動生成部３５により生成される正弦電圧信号Ｓｙは、可動台６に対して与えるＹ軸と平行な直線方向の振動を制御するものとして、アンプ３７ｂを通じて増幅された上で第２水平加振手段７ｂに与えられる。さらに、θ方向振動生成部３６により生成される正弦電圧信号Ｓθは、可動台６に対して与えるＺ軸回りの回転方向（θ方向）の振動を制御するものとして、アンプ３７ｄを通じて増幅された上で第１水平加振手段７ａに与えられる。
【００４８】
より具体的に説明すると、Ｘ方向の振動を生じさせる正弦電圧信号Ｓｘは、図４に示すように、アンプ３７ａを介して第１水平加振手段７ａを構成する各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４が備える水平加振用圧電素子としての第１圧電素子７１〜７１に対して与えられるように電気回路３８を構成している。この電気回路３８は、図５に示すように、各第１圧電素子７１〜７１に対しては同一の電圧信号が同時に入力された際に、図中Ａ〜Ｄの位置における各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４に対して同じ方向の変位が生じるように構成している。なお、本図および図４では電気回路３８の一部を省略して記載しており、表裏で対向して設置した圧電素子７１〜７４に対しては、反対側の圧電素子と反転した電圧を与えることを意味している。
【００４９】
各第１圧電素子７１〜７１に対しては、電気回路３８を通じて同じ（表裏では反転させた）正弦電圧信号Ｓｘがほぼ同時に与えられる。そのため、図中Ａ〜Ｄの位置における各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４は全て同一周波数で、かつ、同位相でＸ方向に振動する。こうすることで可動台６に対してＸ軸と平行な直線方向の振動が与えられる。
【００５０】
図４に戻って、θ方向の振動を生じさせる正弦電圧信号Ｓθは、アンプ３７ｄを介して第１水平加振手段７ａを構成する各第１水平加振部７ａ１〜７ａ４が備える回転加振用圧電素子としての第４圧電素子７４〜７４に対して与えられるように電気回路３８を構成している。この電気回路３８は、図６に示したように、各第４圧電素子７４〜７４に対して同一の電圧信号が同時に入力されることで、図中のＡ、Ｂ位置における第１水平加振部７ａ１、７ａ２と、図中Ｃ、Ｄ位置における第１水平加振部７ａ３、７ａ４とで変位方向が逆向きになるように構成している。なお、上記と同様に、本図では、表裏で対向して設置した圧電素子に対して、反対側の圧電素子と反転した電圧を与えることを意味している。
【００５１】
このように電圧を与えたとき、図１０に示すように各第１バネ部材５２〜５２は、図中のＡ、Ｂ位置のものと図中のＣ、Ｄ位置のもので変位方向が逆になり、可動台６に対して回転モーメントを発生させる。上述したように第１バネ部材５２〜５２は、基準位置Ｓを中心として配置されており、この基準位置Ｓを中心として対向して位置する第１バネ部材５２、５２同士が逆方向に移動するようにしているために、基準位置Ｓを中心とした回転運動を行うことができる。
【００５２】
図６に戻って、各第４圧電素子７４〜７４に対して、同一の正弦電圧信号Ｓθが（表裏では反転されつつ）入力されることにより、第１水平加振部７ａ１、７ａ２と第１水平加振部７ａ３、７ａ４とはＸ方向に逆位相で振動を生じる。こうすることで可動台６に対して図９に示すような基準位置Ｓを中心とした回転方向（θ方向）の振動を生じさせることができる。
【００５３】
図４に戻って、Ｙ方向の振動を生じさせる正弦電圧信号Ｓｙは、アンプ３７ｂを介して第２水平加振手段７ｂを構成する各第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４が備える第２圧電素子７２〜７２に対して与えられるように電気回路３８を構成している。ここでの第２圧電素子７２〜７２は、上記第１圧電素子７１〜７１とは向きの異なる水平加振用圧電素子として機能する。各第２圧電素子７２〜７２に対しては、電気回路３８を通じて同じ（表裏では反転させた）正弦電圧信号Ｓｙがほぼ同時に与えられる。そのため、各第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４は全て同一周波数で、かつ、同位相でＹ方向に振動する。こうすることで可動台６に対してＹ軸と平行な直線方向の振動が与えられる。
【００５４】
上記のようにして図１のように構成される機械装置部２の各加振手段７ａ、７ｂ、７ｃに対して、動作指令信号としての正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ、Ｓθが与えられ、この動作指令信号に基づき各加振手段７ａ、７ｂ、７ｃが可動台６に各方向の周期的加振力を与えることによって三次元の振動軌跡を生じさせることができる。
【００５５】
加えて、本実施形態における制御システム部３は、振動制御手段３１に対して動作信号の切替命令を出力することによって上記可動台６に生じる三次元の振動軌跡を変更する振動切替手段３２を有している。具体的には、振動切替手段３２は振動制御手段３１を構成するＸ、Ｙ方向、θ方向の各振動生成部３４〜３６に対して、正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓθを切り替えるための切替命令を出力する。
【００５６】
各振動生成部３４〜３６は、上記切替命令に基づいて、発振機３３より出力される基準となる正弦電圧信号Ｓｚを基にして、位相差および振幅を変更しつつ正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓθとして出力を行うようにしている。こうすることで、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の各周期的加振力を、Ｚ方向の周期的加振力と同じ周波数で同時に発生させるとともに、Ｚ方向の周期的加振力に対してそれぞれ位相および振幅を変更することができるようにしている。
【００５７】
なお、発振機３３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。また、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。
【００５８】
上記のように構成した本実施形態のワーク回転搬送装置１は次のように動作を行わせることによって、ワーク９の搬送および回転を行わせることができるようになっている。
【００５９】
まず、図１に示すように、制御システム部３より、発振機３３によって生成される正弦電圧信号Ｓｚと、これを基準として振動切替手段３２からの切替命令に従って振幅および位相を設定しつつ生成する正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓθを機械装置部２に対して出力する。そして、機械装置部２では上記正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ、Ｓθに従って各加振手段７ａ〜７ｃによって可動台６を加振することで、可動台６に対してＸ、Ｙ、Ｚ、θの各方向の振動成分が合成された三次元の振動軌跡を生じさせる。
【００６０】
このとき、可動台６に対して与えられる各方向の振動成分のうちで、Ｚ方向の振動成分とＸ方向の振動成分による組み合わせによって、可動台６にＸＺ平面内での楕円の振動軌跡を生じさせることができる。そして、この楕円の振動軌跡によって搬送面６１よりワーク９に対して与える摩擦力を周期的に変動させ、これをＸ方向への推力として搬送を行うことができる。さらには、上記振動切替手段３２により正弦電圧信号Ｓｘを変化させた場合には、Ｚ方向の振動成分に対するＸ方向の振動成分の位相または振幅を変化させることで、上記楕円の振動軌跡の大きさおよび向きを変更することによって、ワーク９を搬送する向きや速度を変化させることができる。
【００６１】
同様に、Ｚ方向の振動成分とＹ方向の振動成分による組み合わせにより、可動台６上のワーク９に対してＹ方向への推力を与えて搬送を行うことができる。また、Ｚ方向の振動成分とθ方向の振動成分による組み合わせによって、可動台６上のワーク９に回転方向（θ方向）への推力を与えて可動台６上で回転を行わせて向きを変更させることができる。これらのＹ方向、θ方向への推力の大きさや向きの変更も、上記振動切替手段３２により正弦電圧信号Ｓｙ、Ｓθを変更させることによって行うことができる。
【００６２】
これらの水平２方向および回転方向の動作を組み合わせることで、ワーク９に対して幅広い動作を行わせることができる。以下、図１を参照しつつ図１１および図１２を基に説明する。
【００６３】
例えば、図１１（ａ）のように、時刻Ｔ０の時点で可動台６上の図中右側に載置させていたワーク９を、Ｘ方向とＺ方向の正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｚ（図１参照）による制御を行うことで、図中左側に向かうＸ軸負方向に搬送させることができる。時刻Ｔ１より、振動切替手段３２（図１参照）により振動の切り替えを行って正弦電圧信号Ｓｙを加えるように制御を行うことで、同時にＹ方向への搬送速度成分も与えることができる。この時、Ｙ軸負方向に推力を与える向きにＳｙを設定すれば図中の左上方向にワークを搬送することができる。
【００６４】
また、図１１（ｂ）に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の各正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓｚ（図１参照）を発生させつつ、振動切替手段３２によって、正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ（図１参照）の大きさや位相を連続して変更することにより、ワーク９の搬送軌跡を蛇行させるなど任意の方向に搬送させることができる。この際、振動切替手段３２による振動の切替はあらかじめ決定したプログラムによって行っても良いし、外部からの入力に応じて搬送方向を変更するよう切替命令の出力を可能に構成することも可能である。
【００６５】
さらに、θ方向の正弦電圧信号Ｓθ（図１参照）を加えることで、図１２（ａ）〜（ｃ）のような連続動作を行わせることも可能である。この例においては、まず時刻Ｔ０よりＴ１にかけて、図中の可動台６上で右端の位置に載置させたワーク９をＸ方向に搬送させる。そして、可動台６の中心に位置したワーク９に対して、時刻Ｔ２にかけて反時計回りの回転方向（θ方向）の推力を作用させてほぼ９０°向きを変更する。さらに、時刻Ｔ３にかけて図中のＹ方向に移動させていく。このような連続動作を行わせることで、図示しない上流側のラインより可動台６上に供給したワーク９を、向きを変えて下流側のラインに送り出すように使用することができる。
【００６６】
また、上記のようなＸ、Ｙ、θ方向に対するワーク９の搬送は、上記正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓｙ、Ｓθ（図１参照）を同時に与えて、図１３のように可動台６に対してＸ、Ｙ、θの各方向の振動を同時に発生させ、これらが混在した振動軌跡を可動台６に生じさせることによって、Ｘ、Ｙの水平２方向の搬送とθ方向の回転とを同時に行わせることもできる。
【００６７】
ここで、Ｘ方向の周期的加振力とθ方向の周期的加振力とは、共通する第１水平加振手段７ａによって生じさせるものであるが、そのための正弦電圧信号Ｓｘ、Ｓθを与える対象が、水平加振用圧電素子としての第１圧電素子７１〜７１と回転加振用圧電素子としての第４圧電素子７４〜７４とで異なっているために両者を区別しつつ、簡単に制御を行うことができる。このようにすることで、各棒状バネ部材５２〜５２によって双方の振動が混在した振動が生じ、可動台６に対して与えられる。
【００６８】
また、上記のようなワーク９の搬送は、可動台６上の搬送面６１が平坦面として構成されているために、多様な大きさ、形状のワーク９を載せることができるとともに、広い範囲でワーク９の移動を行わせることができる。さらには、ワーク９の搬送および回転を行わせるために生じさせる推力が、搬送面６１からの摩擦によるものであるとともに、その摩擦を与えるための加振力の発生源に回転部や摺動部を伴わないために摩耗粉の発生が少ない。
【００６９】
以上のように、本実施形態のワーク回転搬送装置１は、ワ−ク９を載せる搬送面を有し基体４に対して弾性支持された可動台６と、垂直方向の周期的加振力を前記可動台６に対して付与する垂直加振手段７ｃと、前記可動台６に設定した基準位置を中心に対向して配置された複数の水平加振部７ａ１〜７ａ４を具備し、それら複数の水平加振部７ａ１〜７ａ４を協働させ前記可動台６に対して水平な直線方向および回転方向の周期的加振力を付与する水平加振手段７ａ、７ｂと、入力される切替命令に基づく動作指令信号を出力して、前記各加振手段７ａ、７ｂ、７ｃ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に三次元の振動軌跡を生じさせるよう前記各加振手段７ａ、７ｂ、７ｃを制御する振動制御手段３１と、当該振動制御手段３１に対して動作指令信号の切替命令を出力して前記水平加振手段７ａ、７ｂによる周期的加振力の方向を直線方向または回転方向もしくは直線方向と回転方向の成分が混在した方向に切り替える振動切替手段３２とを備えるように構成したものである。
【００７０】
このように構成しているため、振動切替手段３２により可動台６に直線方向の周期的加振力を生じさせた場合にはその方向にワーク９を搬送させることができ、回転方向の周期的加振力を生じさせた場合にはワーク９を回転させることができる。また、両方向の成分が混在する方向に周期的加振力を生じさせた場合にはワーク９の回転と搬送とを同時に行わせることができる。このようにワーク９の搬送と回転の機能を備えつつ、部品点数および制御対象となるものが少なくシンプルに構成することができるため、製造コストを低減するとともに制御を容易にして動作安定性を高めることができる。また、転がりや摺動を行う部品がないために、摩耗粉の発生を抑えることができ好適にクリーンな現場で用いることができる。また、可動台６上の搬送面６１を平坦に構成することができるために、様々な大きさや形状のワーク９に対応することができる。
【００７１】
さらに、前記振動切替手段３２が、前記基準位置を挟んで対向して配置される水平加振部７ａ１、７ａ３（７ａ２、７ａ４）による各周期的加振力を互いに同位相および逆位相の間で切り替えるように構成しているために、簡単に水平加振手段７ａとしての周期的加振力の発生方向を直線方向または回転方向もしくは直線方向と回転方向の成分が混在した方向に切り替えることが可能となる。
【００７２】
また、前記水平加振部が、前記可動台６に対して第１の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第１水平加振部７ａ１〜７ａ４と、前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４とから構成されており、前記水平加振手段が、前記複数の第１水平加振部７ａ１〜７ａ４からなる第１水平加振手段７ａと、前記複数の第２水平加振部７ｂ１〜７ｂ４からなる第２水平加振手段７ｂとより構成されており、前記振動制御手段３１が、前記第１水平加振手段７ａによる周期的加振力と前記第２水平加振手段７ｂによる周期的加振力とを位相差を有しつつ同時に発生させるように構成しているため、第１水平加振手段７ａと第２水平加振手段７ｂによって、可動台６上のワーク９を交差する２方向に移動させることができ、これらを組み合わせることで任意の方向に搬送させることが可能となる。
【００７３】
また、前記水平加振部７ａ１〜４、７ｂ１〜４が、前記基体４と前記可動台６とを直接または間接的に接続する鉛直方向に延設された棒状バネ部材５２〜５２と、当該棒状バネ部材５２〜５２の側面に貼設された圧電素子７１〜７２、７４とを備えており、それらの圧電素子７１〜７２、７４が前記振動制御手段３１より正弦電圧を印加されることで周期的な伸びを生じ、圧電素子７１〜７２、７４を貼設した側面に直交する方向に前記棒状バネ部材５２〜５２が変形することで周期的加振力を生じるように構成しているため、少ない要素で構成するとともに、圧電素子７１〜７２、７４に印加する電圧を制御することで精度良く回転方向や水平方向の加振力を生じさせることが可能となる。
【００７４】
さらに、前記水平加振部７ａ１〜４、７ｂ１〜４が、同一の棒状バネ部材５２〜５２に貼設された直線方向の周期的加振力を発生させる水平加振用圧電素子７１〜７２と、回転方向の周期的加振力を発生させる回転加振用圧電素子７４〜７４とを備える構成としているため、複雑な動作指令信号を生成させなくても、回転方向と水平２方向の搬送とを簡単な制御で実現することが可能となる。
【００７５】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るワーク回転搬送装置１０１を、図１４を用いて説明する。本図においては、第１実施形態と共通する部分には同じ符号を付してあり、これらの部分については説明を省略する。
【００７６】
この第２実施形態では、棒状バネ部材としての第１バネ部材５２〜５２に対して、Ｘ軸に直交する側面には第１圧電素子７１〜７１を長手方向中央よりも下側に貼り付けるのみとしており、第１実施形態において回転加振用圧電素子として設けていた第４圧電素子７４〜７４（図４参照）を省略する構成としている。そのため、第１水平加振手段１０７ａを構成する各第１水平加振部１０７ａ１〜１０７ａ４は第１バネ部材５２〜５２と第１圧電素子７１〜７１によってのみで各々構成され、第２水平加振手段１０７ｂを構成する各第２水平加振部１０７ｂ１〜１０７ｂ４は第１バネ部材５２〜５２と第２圧電素子７２〜７２によって各々構成されている。
このように、圧電素子の数が少ないために装置構成を簡略化することができる。
【００７７】
そして、第１バネ部材５２〜５２と協働して、Ｘ方向に振動を生じさせる第１圧電素子７１〜７１、および、Ｙ方向に振動を生じさせる第２圧電素子７２〜７２に対して、回転加振用の正弦電圧信号Ｓθも重畳して加え、Ｘ、Ｙ方向と同時にθ方向の振動も生じさせるようにしている。すなわち第１水平加振手段１０７ａだけではなく、第２水平加振手段１０７ｂでも回転方向の周期的加振力を生じるようにしている。
【００７８】
この実施形態においては、回転方向（θ方向）の正弦電圧信号Ｓθが生じていない場合であれば、第１実施形態における場合と同様に各圧電素子７１〜７１、７２〜７２に対して信号の入力を行うようにしている（図４参照）。さらに、回転方向（θ方向）の正弦電圧信号Ｓθは、図中Ａ位置における第１水平加振部１０７ａ１において、Ｘ方向の正弦電圧信号Ｓｘに対して加算器１３９ａを通じて重畳させた上で入力されるようにしている。また、これと対角位置にある第１水平加振部１０７ａ３において、Ｘ方向の正弦電圧信号Ｓｘに対して減算器１３９ｃを通じて減じた上で入力されるようにしている。つまり、正弦電圧信号Ｓθを反転させた上で正弦電圧信号Ｓｘに対して重畳させるようにしている。
【００７９】
同様に、図中Ｂ位置における第２水平加振部１０７ｂ２に対して、加算器１３９ｂを通じてＹ方向の正弦電圧信号Ｓｙにθ方向の正弦電圧信号Ｓθを重畳させた上で入力している。さらに、図中Ｄ位置における第２水平加振部１０７ｂ４に対して、減産器１３９ｄを通じてＹ方向の正弦電圧信号Ｓｙにθ方向の正弦電圧信号Ｓθを反転させた上で重畳させて入力している。
【００８０】
さらに、上記のように構成することで、各圧電素子７１〜７２に与えるべき信号が各々異なるため、それらの信号は個々に設けたアンプ１３７ａ〜１３７ｈを通じて各々増幅した上で入力されるように電気回路１３８が構成されている。
【００８１】
このように構成されることで、例えばθ方向の正弦電圧信号Ｓθのみを加えた場合には、図１５のように可動台６上の基準位置Ｓ（図２参照）を中心として対向位置にある第１水平加振部１０７ａ１と１０７ａ３、および、第２水平加振部１０７ｂ２と１０７ｂ４にそれぞれ逆位相の加振力を生じさせることができる。そのため、図１６に示すように、図中Ａ位置における第１バネ部材５２にＸ負方向の変位が生じた場合には、対角のＣ位置にある第２バネ部材５２にはＸ正方向の変位が生じる。このとき、Ｂ位置ではＹ負方向、Ｄ位置ではＹ正方向の変位が生じる。これらによって、可動台６上の基準位置Ｓを中心とした回転モーメントが発生し、これらの変位が信号に応じて周期的に変動することで回転方向（θ方向）の周期的加振力が生じる。
【００８２】
以上のように構成した場合においても、上記第１実施形態と同様にワーク９の搬送および回転を行うことができる。そのため、第１実施形態により得られる効果として上述したものの中で、回転加振用圧電素子と水平加振用圧電素子とを分離して設けたことによるもの以外は、ほぼ同一の効果を得ることができる。
【００８３】
さらに、本第２実施形態は、前記水平加振手段１０７ａ、１０７ｂにより直線方向と回転方向の成分が混在した方向に周期的加振力を生じさせる場合において、当該水平加振手段１０７ａ、１０７ｂを構成する水平加振部が備える各圧電素子１０７ａ１、１０７ａ３、１０７ｂ２、１０７ｂ４に対して、直線方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号と、回転方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号とを重畳させた動作指令信号を与えるように構成しているため、駆動源である圧電素子７１〜７３の数を減らして、装置構成を簡略化することができるようになっている。
【００８４】
なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではない。
【００８５】
例えば、上述の第１実施形態を基にして、図１７、図１８に示すように変形した構成も考えられる。この変形例は、図１７に示すように、第１実施形態と第１バネ部材５２〜５２の側面に貼り付ける回転加振用圧電素子２７４、２７５を異ならせたものである。第１実施形態においては、全ての第１バネ部材５２〜５２に対してＸ軸と直交する側の側面に回転加振用圧電素子としての第４圧電素子７４〜７４（図２参照）を貼り付けていたが、本変形例では対角位置にある一対の第１バネ部材５２、５２にのみＸ軸と直交する側の側面に回転加振用圧電素子の第４圧電素子２７４、２７４を貼り付け、他の一対の第１バネ部材５２、５２にはＹ軸と直交する側の側面に回転加振用圧電素子の第５圧電素子２７５、２７５を貼り付けたものである。すなわち、第１水平加振手段２０７ａのみならず、第２水平加振手段２０７ｂによっても回転方向の周期的加振力を生じさせるようにしたものである。
【００８６】
そのため、図１８に示すように、一対の第１水平加振部２０７ａ１、２０７ａ３は第１バネ部材５２と、第１圧電素子７１と、回転加振用圧電素子としての第４圧電素子２７４とから構成され、他の一対の第１水平加振部２０７ａ２、２０７ａ４は第１バネ部材５２と第１圧電素子７１とから構成される。また、一対の第２水平加振部２０７ｂ１、２０７ｂ３は第１バネ部材５２と第２圧電素子７２とから構成され、他の一対の第２水平加振部２０７ａ２、２０７ａ４は第１バネ部材５２と、第２圧電素子７２と、回転加振用圧電素子としての第５圧電素子２７５とから構成される。
【００８７】
このように構成した場合においても、図１８に示したような電気回路２３８を構成することによって、θ方向の正弦電圧信号Ｓθを与えた際には、図１５と同様に可動台上の基準位置Ｓ（図２参照）を中心に対向する位置にある第１水平加振部２０７ａ１と２０７ａ３、および、第２水平加振部２０７ｂ２と２０７ｂ４にそれぞれ逆位相の加振力を生じさせることで回転モーメントを発生させ、θ方向の周期的加振力を生じさせることができる。
【００８８】
さらに、上述の第１および第２実施形態では、各方向への加振手段７ａ、７ｂ、７ｃ（１０７ａ、１０７ｂ、７ｃ）をそれぞれＸ、Ｙ、Ｚ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に三次元的に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、各加振手段７ａ、７ｂ、７ｃ（１０７ａ、１０７ｂ、７ｃ）は厳密に垂直、水平方向に設定することも必要ではないし、基体４を傾けて設置する等の種々の利用の態様も可能である。
【００８９】
また、上述の実施形態においては、第１バネ部材５２の側面および、第２バネ部材５３に貼りつける圧電素子７１〜７４を裏表に貼りつけた２個を一組としたバイモルフ型としていたが、それぞれを１個ずつとしたユニモルフ型とすることも可能である。さらには、このような構成を発展させて、さらに第１実施形態における水平加振用圧電素子７１と回転加振用圧電素子７４とを裏表に貼り付ける構成とすることも可能である。
【００９０】
さらに、上述の実施形態では第２バネ部材５３を合計４枚設けてあり、一対の第２バネ部材５３を直列に配置したものを上下の二段として設けているが、直列に配置した２枚を連続した１枚の板状バネとして形成し、これを上下段に配置することにより合計２枚で構成することも可能である。本実施形態のように４枚構成とする場合には、組立が容易となり精度が向上するという利点があるとともに、２枚構成とした場合には部品点数が削減できて管理が容易になるという利点がある。
【００９１】
また、上述の実施形態では、Ｚ方向の周期的加振力の位相を基準として、Ｘ、Ｙ、θ方向の各周期的加振力の位相を調整するような制御回路としていたが、Ｚ方向の周期的加振力とＸ、Ｙ、θ方向の各周期的加振力との間の位相差を所定の値とすることができる限り、どの方向の周期的加振力の位相を変更するように構成しても良い。
【００９２】
その他の構成も、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１…ワーク回転搬送装置
４…基体
６…可動台
７…加振手段
７ａ…第１の水平加振手段
７ａ１〜７ａ４…第１の水平加振部
７ｂ…第２の水平加振手段
７ｂ１〜７ｂ４…第２の水平加振部
７ｃ…垂直加振手段
９…ワーク
３１…振動制御手段
３２…振動切替手段
５２…第１バネ部材（棒状バネ部材）
５３…第２バネ部材（板状バネ部材）
６１…搬送面
７１…第１圧電素子（水平加振用圧電素子）
７２…第２圧電素子（水平加振用圧電素子）
７３…第３圧電素子
７４…第４圧電素子（回転加振用圧電素子）
Ｓ…基準位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワ−クを載せる搬送面を有し基体に対して弾性支持された可動台と、
垂直方向の周期的加振力を前記可動台に対して付与する垂直加振手段と、
前記可動台に設定した基準位置を中心に対向して配置された複数の水平加振部を具備し、それら複数の水平加振部を協働させ前記可動台に対して水平な直線方向および回転方向の周期的加振力を付与する水平加振手段と、
入力される切替命令に基づく動作指令信号を出力して、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台に三次元の振動軌跡を生じさせるよう前記各加振手段を制御する振動制御手段と、
当該振動制御手段に対して動作指令信号の切替命令を出力して前記水平加振手段による周期的加振力の方向を直線方向または回転方向もしくは直線方向と回転方向の成分が混在した方向に切り替える振動切替手段とを備えたことを特徴とするワーク回転搬送装置。
【請求項２】
前記振動切替手段が、前記基準位置を挟んで対向して配置される水平加振部による各周期的加振力を互いに同位相および逆位相の間で切り替えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のワーク回転搬送装置。
【請求項３】
前記水平加振部が、
前記可動台に対して第１の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第１水平加振部と、
前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第２水平加振部とから構成されており、
前記水平加振手段が、
前記複数の第１水平加振部からなる第１水平加振手段と、
前記複数の第２水平加振部からなる第２水平加振手段とより構成されており、
前記振動制御手段が、前記第１水平加振手段による周期的加振力と前記第２水平加振手段による周期的加振力とを位相差を有しつつ同時に発生させるように構成していることを特徴とする請求項１または２に記載のワーク回転搬送装置
【請求項４】
前記水平加振部が、
前記基体と前記可動台とを直接または間接的に接続する鉛直方向に延設された棒状バネ部材と、
当該棒状バネ部材の側面に貼設された圧電素子とを備えており、
それらの圧電素子が前記振動制御手段より正弦電圧を印加されることで周期的な伸びを生じ、圧電素子を貼設した側面に直交する方向に前記棒状バネ部材が変形することで周期的加振力を生じるように構成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワーク回転搬送装置。
【請求項５】
前記水平加振部が、同一の棒状バネ部材に貼設された直線方向の周期的加振力を発生させる水平加振用圧電素子と、回転方向の周期的加振力を発生させる回転加振用圧電素子とを備えていることを特徴とする請求項４に記載のワーク回転搬送装置。
【請求項６】
前記水平加振手段により直線方向と回転方向の成分が混在した方向に周期的加振力を生じさせる場合において、
当該水平加振手段を構成する水平加振部が備える各圧電素子に対して、直線方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号と、回転方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号とを重畳させた動作指令信号を与えるように構成したことを特徴とする請求項４に記載のワーク回転搬送装置。
【請求項１】
ワ−クを載せる搬送面を有し基体に対して弾性支持された可動台と、
垂直方向の周期的加振力を前記可動台に対して付与する垂直加振手段と、
前記可動台に設定した基準位置を中心に対向して配置された複数の水平加振部を具備し、それら複数の水平加振部を協働させ前記可動台に対して水平な直線方向および回転方向の周期的加振力を付与する水平加振手段と、
入力される切替命令に基づく動作指令信号を出力して、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台に三次元の振動軌跡を生じさせるよう前記各加振手段を制御する振動制御手段と、
当該振動制御手段に対して動作指令信号の切替命令を出力して前記水平加振手段による周期的加振力の方向を直線方向または回転方向もしくは直線方向と回転方向の成分が混在した方向に切り替える振動切替手段とを備えたことを特徴とするワーク回転搬送装置。
【請求項２】
前記振動切替手段が、前記基準位置を挟んで対向して配置される水平加振部による各周期的加振力を互いに同位相および逆位相の間で切り替えるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のワーク回転搬送装置。
【請求項３】
前記水平加振部が、
前記可動台に対して第１の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第１水平加振部と、
前記第１の水平方向と交差する第２の水平方向への周期的加振力を各々付与する複数の第２水平加振部とから構成されており、
前記水平加振手段が、
前記複数の第１水平加振部からなる第１水平加振手段と、
前記複数の第２水平加振部からなる第２水平加振手段とより構成されており、
前記振動制御手段が、前記第１水平加振手段による周期的加振力と前記第２水平加振手段による周期的加振力とを位相差を有しつつ同時に発生させるように構成していることを特徴とする請求項１または２に記載のワーク回転搬送装置
【請求項４】
前記水平加振部が、
前記基体と前記可動台とを直接または間接的に接続する鉛直方向に延設された棒状バネ部材と、
当該棒状バネ部材の側面に貼設された圧電素子とを備えており、
それらの圧電素子が前記振動制御手段より正弦電圧を印加されることで周期的な伸びを生じ、圧電素子を貼設した側面に直交する方向に前記棒状バネ部材が変形することで周期的加振力を生じるように構成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のワーク回転搬送装置。
【請求項５】
前記水平加振部が、同一の棒状バネ部材に貼設された直線方向の周期的加振力を発生させる水平加振用圧電素子と、回転方向の周期的加振力を発生させる回転加振用圧電素子とを備えていることを特徴とする請求項４に記載のワーク回転搬送装置。
【請求項６】
前記水平加振手段により直線方向と回転方向の成分が混在した方向に周期的加振力を生じさせる場合において、
当該水平加振手段を構成する水平加振部が備える各圧電素子に対して、直線方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号と、回転方向の周期的加振力を与える場合の動作指令信号とを重畳させた動作指令信号を与えるように構成したことを特徴とする請求項４に記載のワーク回転搬送装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−７１７９７（Ｐ２０１３−７１７９７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１０８３６（Ｐ２０１１−２１０８３６）
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２７日（２０１１．９．２７）
【出願人】（０００００２０５９）シンフォニアテクノロジー株式会社 (1,111)
【Ｆターム（参考）】
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