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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022160802
(43)【公開日】2022-10-20
(54)【発明の名称】ワーク姿勢制御装置とそれを備えたワーク供給システム
(51)【国際特許分類】
B65G 47/14 20060101AFI20221013BHJP
B25J 13/08 20060101ALI20221013BHJP
【ＦＩ】
B65G47/14 101Z
B25J13/08 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021065233
(22)【出願日】2021-04-07
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 国際物流総合展２０２１、令和３年３月９日～令和３年３月１２日（資料１，２参照） 国際物流総合展２０２１ バーチャル物流展、令和３年３月９日～令和３年５月３１日（資料３，４参照）
(71)【出願人】
【識別番号】392017705
【氏名又は名称】アラインテック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100111132
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 浩
(72)【発明者】
【氏名】隅田 章
(72)【発明者】
【氏名】田中 克弘
【テーマコード（参考）】
3C707
3F080
【Ｆターム（参考）】
3C707AS04
3C707KS03
3C707KS04
3C707KT01
3C707KT06
3C707NS03
3F080AA01
3F080BC07
3F080CB16
3F080CG01
3F080DA15
3F080EA09
3F080EA10
3F080EA15
(57)【要約】
【課題】搬送路によって運搬されたワークが密集して、表裏反転したり重なり合ったりする現象を解消することでロボットによるピッキングを短時間で実行するためのワーク姿勢制御装置とそれを備えたワーク供給システムを提供する。
【解決手段】ワーク姿勢制御装置１は、供給された複数のワークを支持するプレート２と、このプレート２の下面を支える支持脚７ａ－７ｃと、この支持脚７ａ－７ｃの下方の設置面３に固定配置され、上方に向けた駆動シャフト５ａ－５ｃを介して支持脚７ａ－７ｃ及びプレート２に上下振動をそれぞれ独立して印加する複数基の振動アクチュエータ４ａ－４ｃと、この振動アクチュエータ４ａ－４ｃを制御するアクチュエータ制御部と、を有し、振動アクチュエータ４ａ－４ｃの駆動シャフト５ａ－５ｃと支持脚７ａ－７ｃの間にそれぞれフローティングジョイント６ａ－６ｃを備えている。
【選択図】図１
【解決手段】ワーク姿勢制御装置１は、供給された複数のワークを支持するプレート２と、このプレート２の下面を支える支持脚７ａ－７ｃと、この支持脚７ａ－７ｃの下方の設置面３に固定配置され、上方に向けた駆動シャフト５ａ－５ｃを介して支持脚７ａ－７ｃ及びプレート２に上下振動をそれぞれ独立して印加する複数基の振動アクチュエータ４ａ－４ｃと、この振動アクチュエータ４ａ－４ｃを制御するアクチュエータ制御部と、を有し、振動アクチュエータ４ａ－４ｃの駆動シャフト５ａ－５ｃと支持脚７ａ－７ｃの間にそれぞれフローティングジョイント６ａ－６ｃを備えている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
供給された複数のワークを支持するプレートと、このプレートの下面を支える支持脚と、この支持脚の下方の設置面に固定配置され、上方に向けた駆動シャフトを介して前記支持脚及び前記プレートに上下振動をそれぞれ独立して印加する複数基のアクチュエータと、この複数基のアクチュエータを制御する制御装置と、を有し、複数基の前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間にそれぞれフローティングジョイントを備え、前記制御装置は、複数基の前記アクチュエータのうち少なくとも１基の前記アクチュエータを停止させ、少なくとも１基の残りの前記アクチュエータに前記上下振動を印加して、前記上下振動に伴う前記プレートの傾動の中心が、停止させた前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントのジョイント部に存在するように制御することを特徴とするワーク姿勢制御装置。
【請求項2】
前記制御装置は、少なくとも１基の残りの前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントのジョイント部の上下振動中心が、停止させた前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントの前記ジョイント部よりも上側に存在するように前記上下振動を制御することを特徴とする請求項１記載のワーク姿勢制御装置。
【請求項3】
前記制御装置は、少なくとも１基の残りの前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントのジョイント部の上下振動中心が、停止させた前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントの前記ジョイント部よりも下側に存在するように前記上下振動を制御することを特徴とする請求項１記載のワーク姿勢制御装置。
【請求項4】
供給された複数のワークを支持するプレートと、このプレートの下面を支える支持脚と、前記プレートの下方の設置面に固定配置され、下方に向けた駆動シャフトを介して前記支持脚及び前記プレートに上下振動をそれぞれ独立して印加する複数基のアクチュエータと、この複数基のアクチュエータを制御する制御装置と、を有し、複数基の前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間にそれぞれフローティングジョイントを備え、前記制御装置は、複数基の前記アクチュエータのうち少なくとも１基の前記アクチュエータを停止させ、少なくとも１基の残りの前記アクチュエータに前記上下振動を印加して、前記上下振動に伴う前記プレートの傾動の中心が、停止させた前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントのジョイント部に存在するように制御することを特徴とするワーク姿勢制御装置。
【請求項5】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のワーク姿勢制御装置の上流に前記ワークを前記プレートの上面に搬送するために設けられる搬送装置と、前記プレート上の前記ワークをピッキングするロボットと、前記ロボットがピッキングした前記ワークを受け取る受取装置と、を有することを特徴とするワーク供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、搬送路によって運搬されたワーク（部品）が密集したり、表裏の反転や重なり合う現象を解消してロボットによるピッキングを高精度に短時間で効率的に実行するために用いられるワーク姿勢制御装置とそれを備えたワーク供給システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、エレクトロニクス分野における半導体チップの生産ラインや各種産業における生産ラインにおいて、ワークを供給するためのワーク供給装置や部品供給のためのパーツフィーダが設置され、ワークや部品の接触や重なり、表裏反転を防止するための装置の発明も数多くなされてきた。
例えば、特許文献１には「バネほぐし機」という名称で、組込作業工程において絡まったバネを自動でほぐす機械が開示されている。
このバネほぐし機においては、容器の下方に打撃を加えるためのハンマーを設けて容器の底から打撃を加え、その衝撃でバネを飛び跳ねさせて絡まったバネをほぐすことが可能である。
また、カメラを用いてワークの状態を画像処理し、その結果を用いてワークの表裏反転や重なりを無くしたり向きを調整する制御を行うことも一般的となっている。それによって、ワークの確実なピッキング（取り出し）を可能とし、さらにはピッキングに要する時間を短縮することが可能となり、ピッキングの精度や効率を高めてきた。
例えば、特許文献２に開示されるのは「部品ピックアップ方法及び部品供給装置」という名称で、可動トレイ上に置かれた複数の部品を撮影し、その画像を用いて部品の一つをロボットハンドでピックアップする部品供給装置が開示されている。また、この発明では部品の重なりが発見されるとアクチュエータを駆動させて可動トレイを傾斜させることで重なりを解消することが可能である。
例えば、特許文献１には「バネほぐし機」という名称で、組込作業工程において絡まったバネを自動でほぐす機械が開示されている。
このバネほぐし機においては、容器の下方に打撃を加えるためのハンマーを設けて容器の底から打撃を加え、その衝撃でバネを飛び跳ねさせて絡まったバネをほぐすことが可能である。
また、カメラを用いてワークの状態を画像処理し、その結果を用いてワークの表裏反転や重なりを無くしたり向きを調整する制御を行うことも一般的となっている。それによって、ワークの確実なピッキング（取り出し）を可能とし、さらにはピッキングに要する時間を短縮することが可能となり、ピッキングの精度や効率を高めてきた。
例えば、特許文献２に開示されるのは「部品ピックアップ方法及び部品供給装置」という名称で、可動トレイ上に置かれた複数の部品を撮影し、その画像を用いて部品の一つをロボットハンドでピックアップする部品供給装置が開示されている。また、この発明では部品の重なりが発見されるとアクチュエータを駆動させて可動トレイを傾斜させることで重なりを解消することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００６－１６０５１３号公報
【特許文献2】特開２０１８－８３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献１に開示される発明では、ハンマーの打撃によって振動を与える技術であることからバネを収納しておく容器は予め傾斜させておく必要がある。本発明ではバネをほぐすことを目的としていることから、バネの移動方向に対する要求はなく、いずれの方向でもよいことから傾斜させた容器は固定されており、振動によって移動させるワークに対しては方向を自由に変更できないという課題があった。また、移動を目的としていないことから単に振動させることができればよく、その振動当たりに移動させることが可能な距離は打撃力の大小によるものであり、打撃力が小さい場合には移動距離を大きくすることができないという課題があった。
また、特許文献２に開示される発明では、ワークが載っている可動トレイをアクチュエータによって傾斜させるのみでワークを移動させることから、移動量が少なく部品によっては表裏の反転や重なりを解消させることが難しい場合が生じる可能性があるという課題があった。また、傾斜させたり傾斜を戻したりする動作に時間がかかり迅速で効率的なワーク姿勢の矯正が困難であるという課題があった。
また、特許文献２に開示される発明では、ワークが載っている可動トレイをアクチュエータによって傾斜させるのみでワークを移動させることから、移動量が少なく部品によっては表裏の反転や重なりを解消させることが難しい場合が生じる可能性があるという課題があった。また、傾斜させたり傾斜を戻したりする動作に時間がかかり迅速で効率的なワーク姿勢の矯正が困難であるという課題があった。
【0005】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、搬送路によって運搬されたワーク（部品）が密集して、接触したり、表裏の反転や重なり合ったりする現象を解消することでロボットによるピッキングを高効率に実行するために、ワークが支持されるプレートを複数のアクチュエータで上下振動をそれぞれ独立に印加する際に、フローティングジョイントを備えることで、そのフローティングジョイントを上下振動に伴う傾動中心としてプレートを傾動させるように制御することで、ワークに対してワークの移動方向成分を備えた力を加えることが可能なワーク姿勢制御装置とそれを備えたワーク供給システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、第１の発明であるワーク姿勢制御装置は、供給された複数のワークを支持するプレートと、このプレートの下面を支える支持脚と、この支持脚の下方の設置面に固定配置され、上方に向けた駆動シャフトを介して前記支持脚及び前記プレートに上下振動をそれぞれ独立して印加する複数基のアクチュエータと、この複数基のアクチュエータを制御する制御装置と、を有し、複数基の前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間にそれぞれフローティングジョイントを備え、前記制御装置は、複数基の前記アクチュエータのうち少なくとも１基の前記アクチュエータを停止させ、少なくとも１基の残りの前記アクチュエータに前記上下振動を印加して、前記上下振動に伴う前記プレートの傾動の中心が、停止させた前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントのジョイント部に存在するように制御することを特徴とするものである。
上記構成のワーク姿勢制御装置では、駆動しているアクチュエータが印加する上下振動によって、停止しているアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部を中心としてプレートが傾動するように作用する。
また、このプレートの傾動が上方への傾動の場合には、プレートの上面に載置されるワークに対してプレート面に垂直上向き方向の力が作用することで、傾いたプレート面に対する水平方向分力が作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
一方、プレートの傾動が下方への傾動の場合には、プレート上面のワークには直接力は作用しないものの、プレートが下方へ傾動することで自由落下するワークに対して見かけ上プレート面に対する水平方向分力が作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
したがって、駆動しているアクチュエータによる上下振動によって、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ連続してプレート上面に水平方向分力あるいは見かけ上の水平方向分力が作用し、連続的にワークを移動及び分散させるように作用する。
上記構成のワーク姿勢制御装置では、駆動しているアクチュエータが印加する上下振動によって、停止しているアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部を中心としてプレートが傾動するように作用する。
また、このプレートの傾動が上方への傾動の場合には、プレートの上面に載置されるワークに対してプレート面に垂直上向き方向の力が作用することで、傾いたプレート面に対する水平方向分力が作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
一方、プレートの傾動が下方への傾動の場合には、プレート上面のワークには直接力は作用しないものの、プレートが下方へ傾動することで自由落下するワークに対して見かけ上プレート面に対する水平方向分力が作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
したがって、駆動しているアクチュエータによる上下振動によって、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ連続してプレート上面に水平方向分力あるいは見かけ上の水平方向分力が作用し、連続的にワークを移動及び分散させるように作用する。
【0007】
また、第２の発明であるワーク姿勢制御装置は、第１の発明において、前記制御装置は、少なくとも１基の残りの前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントのジョイント部の上下振動中心が、停止させた前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントの前記ジョイント部よりも上側に存在するように前記上下振動を制御することを特徴とするものである。
上記構成のワーク姿勢制御装置では、第１の発明の作用に加え、駆動している少なくとも１基の残りのアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部の上下振動中心が、停止させたアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部よりも上側に存在することで、上下振動によってプレートの上方への傾動の影響の方が下方への傾動の影響よりも大きくなり、プレートの上面に載置されるワークに対してプレート面に垂直上向き方向の力が優勢に作用することで、傾いたプレート面に対する水平方向分力が優勢に作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
上記構成のワーク姿勢制御装置では、第１の発明の作用に加え、駆動している少なくとも１基の残りのアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部の上下振動中心が、停止させたアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部よりも上側に存在することで、上下振動によってプレートの上方への傾動の影響の方が下方への傾動の影響よりも大きくなり、プレートの上面に載置されるワークに対してプレート面に垂直上向き方向の力が優勢に作用することで、傾いたプレート面に対する水平方向分力が優勢に作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
【0008】
第３の発明であるワーク姿勢制御装置は、第１の発明において、少なくとも１基の残りの前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントのジョイント部の上下振動中心が、停止させた前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントの前記ジョイント部よりも下側に存在するように前記上下振動を制御することを特徴とするものである。
上記構成のワーク姿勢制御装置では、第１の発明の作用に加え、駆動している少なくとも１基の残りのアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部の上下振動中心が、停止させたアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部よりも下側に存在することで、上下振動によってプレートの下方への傾動の影響の方が上方への傾動の影響よりも大きくなり、自由落下するワークに対して見かけ上プレート面に対する水平方向分力が優勢に作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
上記構成のワーク姿勢制御装置では、第１の発明の作用に加え、駆動している少なくとも１基の残りのアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部の上下振動中心が、停止させたアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部よりも下側に存在することで、上下振動によってプレートの下方への傾動の影響の方が上方への傾動の影響よりも大きくなり、自由落下するワークに対して見かけ上プレート面に対する水平方向分力が優勢に作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
【0009】
第４の発明であるワーク姿勢制御装置では、供給された複数のワークを支持するプレートと、このプレートの下面を支える支持脚と、前記プレートの下方の設置面に固定配置され、下方に向けた駆動シャフトを介して前記支持脚及び前記プレートに上下振動をそれぞれ独立して印加する複数基のアクチュエータと、この複数基のアクチュエータを制御する制御装置と、を有し、複数基の前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間にそれぞれフローティングジョイントを備え、前記制御装置は、複数基の前記アクチュエータのうち少なくとも１基の前記アクチュエータを停止させ、少なくとも１基の残りの前記アクチュエータに前記上下振動を印加して、前記上下振動に伴う前記プレートの傾動の中心が、停止させた前記アクチュエータの前記駆動シャフトと前記支持脚の間の前記フローティングジョイントのジョイント部に存在するように制御することを特徴とするものである。
上記構成のワーク姿勢制御装置においても第１の発明と同様に、駆動しているアクチュエータが印加する上下振動によって停止しているアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部を中心としてプレートが傾動するように作用する。
また、このプレートの傾動として上方への傾動の場合には、プレートの上面に載置されるワークに対してプレート面に垂直上向き方向の力が作用することで、傾いたプレート面に対する水平方向分力が作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
一方、プレートの傾動として下方への傾動の場合には、プレート上面のワークには直接力は作用しないものの、プレートが下方へ傾動することで自由落下するワークに対して見かけ上プレート面に対する水平方向分力が作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
したがって、第１の発明と同様に、駆動しているアクチュエータによる上下振動によって、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ連続してプレート上面に水平方向分力又は見かけ上の水平方向分力が作用し、連続的にワークを移動及び分散させるように作用する。
上記構成のワーク姿勢制御装置においても第１の発明と同様に、駆動しているアクチュエータが印加する上下振動によって停止しているアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部を中心としてプレートが傾動するように作用する。
また、このプレートの傾動として上方への傾動の場合には、プレートの上面に載置されるワークに対してプレート面に垂直上向き方向の力が作用することで、傾いたプレート面に対する水平方向分力が作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
一方、プレートの傾動として下方への傾動の場合には、プレート上面のワークには直接力は作用しないものの、プレートが下方へ傾動することで自由落下するワークに対して見かけ上プレート面に対する水平方向分力が作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢するという作用を有する。
したがって、第１の発明と同様に、駆動しているアクチュエータによる上下振動によって、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ連続してプレート上面に水平方向分力又は見かけ上の水平方向分力が作用し、連続的にワークを移動及び分散させるように作用する。
【0010】
第５の発明であるワーク供給システムは、第１乃至第４のいずれか１つの発明であるワーク姿勢制御装置の上流に前記ワークを前記プレートの上面に搬送するために設けられる搬送装置と、前記プレート上の前記ワークをピッキングするロボットと、前記ロボットがピッキングした前記ワークを受け取る受取装置と、を有することを特徴とするものである。
上記構成のワーク供給システムでは、第１乃至第４のワーク姿勢制御装置を備えてそれぞれの作用を発揮し、さらに、搬送装置がワークをワーク姿勢制御装置に供給し、ロボットがワーク姿勢制御装置のプレート上で効率的にワークをピッキングし、受取装置はピッキングされたワークを受け取るように作用する。
なお、本願における「ピッキング」とは、ロボットのハンド（エンドエフェクタ）等によるワークの把持、吸着の動作と受取装置までの移動の動作を意味する。
上記構成のワーク供給システムでは、第１乃至第４のワーク姿勢制御装置を備えてそれぞれの作用を発揮し、さらに、搬送装置がワークをワーク姿勢制御装置に供給し、ロボットがワーク姿勢制御装置のプレート上で効率的にワークをピッキングし、受取装置はピッキングされたワークを受け取るように作用する。
なお、本願における「ピッキング」とは、ロボットのハンド（エンドエフェクタ）等によるワークの把持、吸着の動作と受取装置までの移動の動作を意味する。
【発明の効果】
【0011】
第１の発明に係るワーク姿勢制御装置では、駆動しているアクチュエータが印加する上下振動によって、停止しているアクチュエータの駆動シャフトと支持脚の間のフローティングジョイントのジョイント部を中心としてプレートが傾動することで、上方及び下方への傾動のいずれでも傾いたプレート面上で駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ連続的にワークにプレート面に対して水平方向に付勢することが可能であり、効率的にワークを移動させることができる。
フローティングジョイントを用いることで、アクチュエータを停止させた場合に、少なくとも１基の残りの駆動しているアクチュエータの上下振動によって傾動するプレートに伴って停止させているアクチュエータに係る支持脚が傾動しても、そのフローティングジョイントのジョイント部が支持脚の傾動を吸収することができる。したがって、そのジョイント部が傾動するプレートの傾動中心として機能することが可能であり、その結果もあってプレート面が傾動できる。
フローティングジョイントを用いることで、アクチュエータを停止させた場合に、少なくとも１基の残りの駆動しているアクチュエータの上下振動によって傾動するプレートに伴って停止させているアクチュエータに係る支持脚が傾動しても、そのフローティングジョイントのジョイント部が支持脚の傾動を吸収することができる。したがって、そのジョイント部が傾動するプレートの傾動中心として機能することが可能であり、その結果もあってプレート面が傾動できる。
【0012】
第２の発明に係るワーク姿勢制御装置では、第１の発明の効果に加え、プレートの上面に載置されるワークに対してプレート面に垂直上向き方向の力が優勢に作用することで、傾いたプレート面に対する水平方向分力が優勢に作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢することが可能である。
【0013】
第３の発明に係るワーク姿勢制御装置では、第１の発明の効果に加え、自由落下するワークに対して見かけ上プレート面に対する水平方向分力が優勢に作用し、駆動しているアクチュエータ側から停止しているアクチュエータ側へ、プレート上面でのワークの水平方向移動に付勢することが可能である。
【0014】
第４の発明に係るワーク姿勢制御装置では、第１の発明の効果と同様である。
【0015】
第５の発明に係るワーク供給システムでは、密集するワークを効率的に分散又は反転させることができるワーク姿勢制御装置を採用することから、このワーク姿勢制御装置にワークを搬出し、ロボットによってワークをピッキングし、受取システムによってワークを受け取る一連の作業の効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の実施例１のワーク姿勢制御装置の概念図である。
【図2】本発明の実施例２のワーク供給システムの概念図である。
【図3】実施例１のワーク姿勢制御装置と実施例２のワーク供給システムのシステム構成図である。
【図4】実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の上振れが支持脚の短いプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。
【図5】実施例１のワーク姿勢制御装置のフローティングジョイントのジョイント部における作用を説明するための概念図である。
【図6】実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の上振れが支持脚の長いプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。
【図7】実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の下振れが支持脚の長いプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。
【図8】（ａ）－（ｃ）は実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータによって印加される上下振動によるその振動アクチュエータが配置されている側のフローティングジョイントのジョイント部の高さの変化と上下振動することなくプレートに固定されている振動アクチュエータ側のフローティングジョイントのジョイント部の高さの関係を示す概念図である。
【図9】（ａ）－（ｆ）はいずれも実施例１のワーク姿勢制御装置のプレート上方からワークの分布を示しているが、（ａ）は振動アクチュエータ４ａ，４ｄを駆動させる前のワーク分布を示し、（ｂ）は駆動後にプレートの中央へ移動・分散させたワーク分布を示している。（ｃ）は振動アクチュエータ４ｃ，４ｄを駆動させる前のワーク分布を示し、（ｄ）は駆動後にプレートの中央へ移動・分散させたワーク分布を示している。（ｅ）は振動アクチュエータ４ｄを駆動させる前のワーク分布を示し、（ｆ）は駆動後にプレートの中央へ移動・分散させたワーク分布を示している。
【図10】実施例３のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の上振れがＬ字形の支持脚を介してプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
（実施例１及び実施例２）
以下に、本発明の実施例１のワーク姿勢制御装置及び実施例２のワーク供給システムについて図１－図９を参照しながら説明する。
本願発明の実施例では、画像解析部、アクチュエータ制御部あるいはピッキングロボット制御部等、「部」という語を含んだ構成要素を採用しているが、この「部」とは、手段あるいは機能を意味し、具体的な構成要素としては、特定の動作を実行するための「素子」や「電子回路」、あるいは「構成物のユニット」又は「それらが集合した装置」であり、これらを概念化して「部」として示すものである。
図１は実施例１のワーク姿勢制御装置の概念図であり、図２は実施例２のワーク供給システムの概念図である。図３は実施例１のワーク姿勢制御装置と実施例２のワーク供給システムのシステム構成図である。
図１において、ワーク姿勢制御装置１は設置面（台座）３の上に立設される４本の振動アクチュエータ４ａ－４ｄと、その振動アクチュエータ４ａ－４ｄに支持され、ワーク（図示せず）の供給を受けるプレート２と、このプレート２の下方で直接プレート２を支持する４本の支持脚７ａ－７ｄと、振動アクチュエータ４ａ－４ｄによって駆動され上方に向かって上下振動する駆動シャフト５ａ－５ｄと、この駆動シャフト５ａ－５ｄと支持脚７ａ－７ｄの間に設置されるフローティングジョイント６ａ－６ｄを備えている。フローティングジョイント６ａ－６ｄのジョイント部（図示せず）は支持脚７ａ－７ｄの傾動を吸収することができるという特徴を有しているが、その点については後述する。
なお、図１中、符号ｄを付した振動アクチュエータ等の構成はプレート２の陰に隠れて図では表れていないが、符号ｂを付した振動アクチュエータ４ｂ等の構成とプレート２の対角線上に存在している。
振動アクチュエータ４ａ－４ｄは上下振動をプレート２に対して下面からそれぞれ独立に印加することが可能である。また、その振動における強さ（加速度）や振幅は後述するアクチュエータ制御部１９によって独立して所望に設定され、制御される。
以下に、本発明の実施例１のワーク姿勢制御装置及び実施例２のワーク供給システムについて図１－図９を参照しながら説明する。
本願発明の実施例では、画像解析部、アクチュエータ制御部あるいはピッキングロボット制御部等、「部」という語を含んだ構成要素を採用しているが、この「部」とは、手段あるいは機能を意味し、具体的な構成要素としては、特定の動作を実行するための「素子」や「電子回路」、あるいは「構成物のユニット」又は「それらが集合した装置」であり、これらを概念化して「部」として示すものである。
図１は実施例１のワーク姿勢制御装置の概念図であり、図２は実施例２のワーク供給システムの概念図である。図３は実施例１のワーク姿勢制御装置と実施例２のワーク供給システムのシステム構成図である。
図１において、ワーク姿勢制御装置１は設置面（台座）３の上に立設される４本の振動アクチュエータ４ａ－４ｄと、その振動アクチュエータ４ａ－４ｄに支持され、ワーク（図示せず）の供給を受けるプレート２と、このプレート２の下方で直接プレート２を支持する４本の支持脚７ａ－７ｄと、振動アクチュエータ４ａ－４ｄによって駆動され上方に向かって上下振動する駆動シャフト５ａ－５ｄと、この駆動シャフト５ａ－５ｄと支持脚７ａ－７ｄの間に設置されるフローティングジョイント６ａ－６ｄを備えている。フローティングジョイント６ａ－６ｄのジョイント部（図示せず）は支持脚７ａ－７ｄの傾動を吸収することができるという特徴を有しているが、その点については後述する。
なお、図１中、符号ｄを付した振動アクチュエータ等の構成はプレート２の陰に隠れて図では表れていないが、符号ｂを付した振動アクチュエータ４ｂ等の構成とプレート２の対角線上に存在している。
振動アクチュエータ４ａ－４ｄは上下振動をプレート２に対して下面からそれぞれ独立に印加することが可能である。また、その振動における強さ（加速度）や振幅は後述するアクチュエータ制御部１９によって独立して所望に設定され、制御される。
【0018】
また、図２及び図３において、ワーク供給システム８は、図１に示されるワーク姿勢制御装置１と、プレート２上のワーク１５を撮影するカメラ１６、カメラ１６で撮影された画像を解析する画像解析部１７、ワーク１５をピッキングするピッキングロボット１２とそのピッキングロボット１２に対してピッキングの指令信号を発信するピッキングロボット制御部１８を備えたピッキングロボットシステム１１とを含んで構成される。
また、ワーク供給システム８の上流側にはワーク搬送装置９、下流側にワーク受取装置１０を備えている。図３の実施例ではワーク搬送装置９としてワーク搬送コンベア２１を、ワーク受取装置１０としてワーク受取部２２を採用し、ワーク流れ２０として示されるように、ワーク搬送コンベア２１でワーク１５をワーク供給システム８に供給し、ワーク供給システム８からワーク受取部２２へワーク１５が受け渡される。
ワーク供給システム８は、ワーク搬送装置９によってワーク姿勢制御装置１に搬送されるワーク１５を、プレート２の上方に設けられたカメラ１６で撮影し、画像解析部１７で画像解析を行ってワーク１５の位置や向き、あるいは表裏を認識した上で、その情報をピッキングロボット制御部１８へ送信し、ピッキングロボット制御部１８はその情報に基づいて、ピッキングロボット１２のハンド１３の先端に備えられているエンドエフェクタ１４に対してピッキングの指令を発信し、エンドエフェクタ１４が指令に基づいてワーク１５をピッキングして、ワーク受取装置１０へ渡す。
ワーク受取装置１０とは、ワーク１５をさらに搬送するための搬送装置である場合やワーク１５を収容するための番重等の容器の場合もあり、特に限定するものではない。なお、ピッキングロボット１２によるピッキングでは、ワーク１５が表面（おもてめん）を上に向けているもののみをピッキングする場合と側面も含めて表裏構わずピッキングする場合がある。
また、ピッキングロボット１２によるワーク１５のピッキングが容易に実行されるためには、ワーク１５同士が重なっていたり、表裏反転していたりするのではなく、複数のワーク１５がそれぞれ個片として分散している状態が望ましい。
そこで、ワーク姿勢制御装置１では、振動アクチュエータ４ａ－４ｄを駆動させプレート２に対して振動を印加することで、重なっていたり表裏反転していたりするワーク１５を移動させて分散させるが、その振動アクチュエータ４ａ－４ｄの駆動を制御すべくアクチュエータ制御部１９を備えている。
また、ワーク供給システム８の上流側にはワーク搬送装置９、下流側にワーク受取装置１０を備えている。図３の実施例ではワーク搬送装置９としてワーク搬送コンベア２１を、ワーク受取装置１０としてワーク受取部２２を採用し、ワーク流れ２０として示されるように、ワーク搬送コンベア２１でワーク１５をワーク供給システム８に供給し、ワーク供給システム８からワーク受取部２２へワーク１５が受け渡される。
ワーク供給システム８は、ワーク搬送装置９によってワーク姿勢制御装置１に搬送されるワーク１５を、プレート２の上方に設けられたカメラ１６で撮影し、画像解析部１７で画像解析を行ってワーク１５の位置や向き、あるいは表裏を認識した上で、その情報をピッキングロボット制御部１８へ送信し、ピッキングロボット制御部１８はその情報に基づいて、ピッキングロボット１２のハンド１３の先端に備えられているエンドエフェクタ１４に対してピッキングの指令を発信し、エンドエフェクタ１４が指令に基づいてワーク１５をピッキングして、ワーク受取装置１０へ渡す。
ワーク受取装置１０とは、ワーク１５をさらに搬送するための搬送装置である場合やワーク１５を収容するための番重等の容器の場合もあり、特に限定するものではない。なお、ピッキングロボット１２によるピッキングでは、ワーク１５が表面（おもてめん）を上に向けているもののみをピッキングする場合と側面も含めて表裏構わずピッキングする場合がある。
また、ピッキングロボット１２によるワーク１５のピッキングが容易に実行されるためには、ワーク１５同士が重なっていたり、表裏反転していたりするのではなく、複数のワーク１５がそれぞれ個片として分散している状態が望ましい。
そこで、ワーク姿勢制御装置１では、振動アクチュエータ４ａ－４ｄを駆動させプレート２に対して振動を印加することで、重なっていたり表裏反転していたりするワーク１５を移動させて分散させるが、その振動アクチュエータ４ａ－４ｄの駆動を制御すべくアクチュエータ制御部１９を備えている。
【0019】
次に、図４－図９を参照しながら、ワーク姿勢制御装置１において、アクチュエータ制御部１９が振動アクチュエータ４ａ－４ｄに対して上下振動の印加を制御することで、ワーク１５の移動、分散を図ることについて説明する。
図４は実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の上振れが支持脚の短いプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。図５は実施例１のワーク姿勢制御装置のフローティングジョイントのジョイント部における作用を説明するための概念図である。
図４において、設置面３上の振動アクチュエータ４ａの駆動シャフト５ａは、符号Ｌで示される振動アクチュエータ４ａの振動ストロークほど伸びているが、振動アクチュエータ４ａから符号Ｗで示される距離をあけて設置されている振動アクチュエータ４ｂの駆動シャフト５ｂは停止しており伸びていない。この状態において、プレート２は駆動シャフト５ａの伸びにしたがって支持脚７ａ，７ｂと共に傾斜しているが、図５に示すとおり、フローティングジョイント６ａ，６ｂのジョイント部６ａ’，６ｂ’では支持脚７ａ，７ｂの球面に成形された下端を球状の凹面で受けることで、互いに球面接触させて支持脚７ａ，７ｂの軸の傾斜を吸収している。
したがって、振動アクチュエータ４ｂの駆動シャフト５ｂと支持脚７ｂの間に設置されたフローティングジョイント６ｂのジョイント部６ｂ’を傾動の中心として、上下振動を印加している振動アクチュエータ４ａ側の支持脚７ａとプレート２は円弧を描くように傾動することができる。
また、プレート２と支持脚７ａ，７ｂが傾動しても、フローティングジョイント６ａ，６ｂ及び駆動シャフト５ａ，５ｂは設置面３あるいは振動アクチュエータ４ａ，４ｂに対して垂直に保持されたままである。
図４に戻って、このような状態で支持脚７ａの位置に相当するプレート２上面にワーク１５が存在した場合にそのワーク１５に作用する力Ｆについて検討する。傾動するプレート上に載置されたワークに作用するプレート面に水平方向の力と垂直方向の力の合力
まず、ジョイント部６ａ’，６ｂ’からプレート２までの高さをＨとし、振動アクチュエータ４ａによる上下振動印加によって駆動シャフト５ａが上昇して上振れすることに伴うフローティングジョイント６ｂのジョイント部６ｂ’を中心とした傾動の半径をＲとすると、ＲはＷに等しい。したがって、プレートの傾動角をα、傾動中心のジョイント部からプレート上の支持脚７ａの位置に相当するプレート上面での位置を結ぶ線と水平線が傾動後になす角をβ、傾動中心のジョイント部からプレート上の支持脚７ａの位置に相当するプレート上面での位置を結ぶ線と水平線が傾動前になす角をγとすると、
図４は実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の上振れが支持脚の短いプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。図５は実施例１のワーク姿勢制御装置のフローティングジョイントのジョイント部における作用を説明するための概念図である。
図４において、設置面３上の振動アクチュエータ４ａの駆動シャフト５ａは、符号Ｌで示される振動アクチュエータ４ａの振動ストロークほど伸びているが、振動アクチュエータ４ａから符号Ｗで示される距離をあけて設置されている振動アクチュエータ４ｂの駆動シャフト５ｂは停止しており伸びていない。この状態において、プレート２は駆動シャフト５ａの伸びにしたがって支持脚７ａ，７ｂと共に傾斜しているが、図５に示すとおり、フローティングジョイント６ａ，６ｂのジョイント部６ａ’，６ｂ’では支持脚７ａ，７ｂの球面に成形された下端を球状の凹面で受けることで、互いに球面接触させて支持脚７ａ，７ｂの軸の傾斜を吸収している。
したがって、振動アクチュエータ４ｂの駆動シャフト５ｂと支持脚７ｂの間に設置されたフローティングジョイント６ｂのジョイント部６ｂ’を傾動の中心として、上下振動を印加している振動アクチュエータ４ａ側の支持脚７ａとプレート２は円弧を描くように傾動することができる。
また、プレート２と支持脚７ａ，７ｂが傾動しても、フローティングジョイント６ａ，６ｂ及び駆動シャフト５ａ，５ｂは設置面３あるいは振動アクチュエータ４ａ，４ｂに対して垂直に保持されたままである。
図４に戻って、このような状態で支持脚７ａの位置に相当するプレート２上面にワーク１５が存在した場合にそのワーク１５に作用する力Ｆについて検討する。傾動するプレート上に載置されたワークに作用するプレート面に水平方向の力と垂直方向の力の合力
まず、ジョイント部６ａ’，６ｂ’からプレート２までの高さをＨとし、振動アクチュエータ４ａによる上下振動印加によって駆動シャフト５ａが上昇して上振れすることに伴うフローティングジョイント６ｂのジョイント部６ｂ’を中心とした傾動の半径をＲとすると、ＲはＷに等しい。したがって、プレートの傾動角をα、傾動中心のジョイント部からプレート上の支持脚７ａの位置に相当するプレート上面での位置を結ぶ線と水平線が傾動後になす角をβ、傾動中心のジョイント部からプレート上の支持脚７ａの位置に相当するプレート上面での位置を結ぶ線と水平線が傾動前になす角をγとすると、
【0020】
【数1】
【0021】
【数2】
【0022】
【数3】
【0023】
また、プレート２上のワーク１５に作用する力Ｆのプレート２面に対する水平方向成分Ｆｘと垂直方向成分Ｆｙは以下のとおり表せる。
【0024】
【数4】
【0025】
【数5】
【0026】
したがって、支持脚７ａの位置に相当するプレート２上面の位置に存在するワーク１５は振動アクチュエータ４ａ側から振動アクチュエータ４ｂ側に向かって式（４）で示される力Ｆｓｉｎβの付勢を受けることになる。
ここで、これらの式（１）－（５）において、αはプレート２が傾いたことによる角度そのものであり、γは支持脚７ａ，７ｂの長さに基づく角度であり、βはその和であることから、フローティングジョイント６ｂのジョイント部６ｂ’を中心としてプレート２及び支持脚７ａ，７ｂを傾動させるとワーク１５に作用する水平方向の力としてプレート２の傾き角度のみならず支持脚７ａ，７ｂの長さに基づく角度も加えた角度の正弦とＦの積が付勢されることになる。
第１象限ではｓｉｎ関数は角度が大きくなるにつれて正弦も大きくなることからプレート２上面を移動させるための付勢力としては、単に振動アクチュエータ４ａの駆動シャフト５ａが伸びることによるプレート２の傾きのみよりも、傾動によってプレート２と支持脚７ａ，７ｂが同時に傾くことによる増加が見込まれる。
しかも、フローティングジョイント６ａ，６ｂのジョイント部６ａ’，６ｂ’による支持脚７ａ，７ｂの軸の傾斜の吸収がない場合には、駆動シャフト５ａが伸びることによるプレート２の傾動はプレート２の可撓性に基づくものであり、プレート２の剛性が高い場合には傾くこと自体も制限される可能性がある。なお、第１象限ではｃｏｓ関数は角度が大きくなるにつれて余弦は小さくなることから、式（５）のＦｙ、すなわちプレート２に対して垂直方向分力は小さくなり、ワーク１５が傾動によってプレート２から浮き上がる力は小さくなる。
力Ｆは、ワーク１５の質量ｍと振動アクチュエータ４ａによる印加される振動の加速度ａの積のｍａで表されるので、ワーク１５を共通とし振動の加速度ａも一定の場合には、プレート２の支持脚７ａ，７ｂの長さが長いほどプレート２上面でワーク１５に対する水平移動のための付勢力が強くなり、垂直移動のための付勢力は弱くなる。
したがって、ワーク姿勢制御装置１のアクチュエータ制御部１９が振動アクチュエータ４ａ，４ｂを制御する上でフローティングジョイント６ａ，６ｂのジョイント部６ａ’，６ｂ’の存在や支持脚７ａ，７ｂの長さが重要であることが理解できる。
なお、本願でいう傾動とは、駆動する振動アクチュエータの上下振動によって、停止している振動アクチュエータに接続されるフローティングジョイントのジョイント部を中心として半径Ｒで弧を描くように傾けることを意味している。
ここで、これらの式（１）－（５）において、αはプレート２が傾いたことによる角度そのものであり、γは支持脚７ａ，７ｂの長さに基づく角度であり、βはその和であることから、フローティングジョイント６ｂのジョイント部６ｂ’を中心としてプレート２及び支持脚７ａ，７ｂを傾動させるとワーク１５に作用する水平方向の力としてプレート２の傾き角度のみならず支持脚７ａ，７ｂの長さに基づく角度も加えた角度の正弦とＦの積が付勢されることになる。
第１象限ではｓｉｎ関数は角度が大きくなるにつれて正弦も大きくなることからプレート２上面を移動させるための付勢力としては、単に振動アクチュエータ４ａの駆動シャフト５ａが伸びることによるプレート２の傾きのみよりも、傾動によってプレート２と支持脚７ａ，７ｂが同時に傾くことによる増加が見込まれる。
しかも、フローティングジョイント６ａ，６ｂのジョイント部６ａ’，６ｂ’による支持脚７ａ，７ｂの軸の傾斜の吸収がない場合には、駆動シャフト５ａが伸びることによるプレート２の傾動はプレート２の可撓性に基づくものであり、プレート２の剛性が高い場合には傾くこと自体も制限される可能性がある。なお、第１象限ではｃｏｓ関数は角度が大きくなるにつれて余弦は小さくなることから、式（５）のＦｙ、すなわちプレート２に対して垂直方向分力は小さくなり、ワーク１５が傾動によってプレート２から浮き上がる力は小さくなる。
力Ｆは、ワーク１５の質量ｍと振動アクチュエータ４ａによる印加される振動の加速度ａの積のｍａで表されるので、ワーク１５を共通とし振動の加速度ａも一定の場合には、プレート２の支持脚７ａ，７ｂの長さが長いほどプレート２上面でワーク１５に対する水平移動のための付勢力が強くなり、垂直移動のための付勢力は弱くなる。
したがって、ワーク姿勢制御装置１のアクチュエータ制御部１９が振動アクチュエータ４ａ，４ｂを制御する上でフローティングジョイント６ａ，６ｂのジョイント部６ａ’，６ｂ’の存在や支持脚７ａ，７ｂの長さが重要であることが理解できる。
なお、本願でいう傾動とは、駆動する振動アクチュエータの上下振動によって、停止している振動アクチュエータに接続されるフローティングジョイントのジョイント部を中心として半径Ｒで弧を描くように傾けることを意味している。
【0027】
次に、図６を参照してプレート２の支持脚７ａ，７ｂが図４に比べて長い場合について説明を加える。
図６は、実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の上振れが支持脚の長いプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。既に図４で説明した構成と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図６において、図４の支持脚７ａ，７ｂよりも長いものを採用することで、駆動シャフト５ａ，５ｂの振動ストロークＬを同一としても、式（４）で表されるＦのプレート２上面に平行な成分Ｆｘが図４中に示されるＦｘよりも大きくなっていることが理解できる。これが角度γの寄与分であり、フローティングジョイント６ａ，６ｂのジョイント部６ａ’，６ｂ’によって支持脚７ａ，７ｂの軸の傾斜が吸収されていることによる効果でもある。
図６は、実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の上振れが支持脚の長いプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。既に図４で説明した構成と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図６において、図４の支持脚７ａ，７ｂよりも長いものを採用することで、駆動シャフト５ａ，５ｂの振動ストロークＬを同一としても、式（４）で表されるＦのプレート２上面に平行な成分Ｆｘが図４中に示されるＦｘよりも大きくなっていることが理解できる。これが角度γの寄与分であり、フローティングジョイント６ａ，６ｂのジョイント部６ａ’，６ｂ’によって支持脚７ａ，７ｂの軸の傾斜が吸収されていることによる効果でもある。
【0028】
さらに、図７を参照しながらプレート２が振動アクチュエータ４ａによる上下振動を受けて、駆動シャフト５ａの振動ストローク分下振れした場合にワーク１５へ作用する力について説明を加える。
図７は実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の下振れが支持脚の長いプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。図７においても既にこれまでの図で説明した構成と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図７においては、振動アクチュエータ４ａの駆動シャフト５ａが振動ストロークＬ分ほど下がっており、プレート２が角度αほど傾斜している。
プレート２が振動アクチュエータ４ａ側に下り傾斜で下がったことでワーク１５ａが自由落下するとプレート２上面のワーク１５ｂの位置に着地する。もし、自由落下せずにそのままプレート２上面に載ったままの状態であればワーク１５ｃの位置となることから、ワーク１５ａはプレート２上面でのワーク１５ｃとワーク１５ｂの差の距離δほど振動アクチュエータ４ｂ側に移動したことになる。
停止している振動アクチュエータに接続される支持脚のプレート面上での位置とプレート面上に載置されるワークの位置間の距離を符号Ｄで表し、傾動中心のジョイント部からプレート上のワーク１５ａの位置を結ぶ線と水平線が傾動前になす角をβ’、傾動中心のジョイント部からプレート上のワーク１５ｃの位置を結ぶ線と水平線が傾動後になす角をγ’とすると、プレート面上に載置されたワーク１５ａのプレートの傾動による移動距離δは、以下の式（８）で表される。
図７は実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の下振れが支持脚の長いプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。図７においても既にこれまでの図で説明した構成と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
図７においては、振動アクチュエータ４ａの駆動シャフト５ａが振動ストロークＬ分ほど下がっており、プレート２が角度αほど傾斜している。
プレート２が振動アクチュエータ４ａ側に下り傾斜で下がったことでワーク１５ａが自由落下するとプレート２上面のワーク１５ｂの位置に着地する。もし、自由落下せずにそのままプレート２上面に載ったままの状態であればワーク１５ｃの位置となることから、ワーク１５ａはプレート２上面でのワーク１５ｃとワーク１５ｂの差の距離δほど振動アクチュエータ４ｂ側に移動したことになる。
停止している振動アクチュエータに接続される支持脚のプレート面上での位置とプレート面上に載置されるワークの位置間の距離を符号Ｄで表し、傾動中心のジョイント部からプレート上のワーク１５ａの位置を結ぶ線と水平線が傾動前になす角をβ’、傾動中心のジョイント部からプレート上のワーク１５ｃの位置を結ぶ線と水平線が傾動後になす角をγ’とすると、プレート面上に載置されたワーク１５ａのプレートの傾動による移動距離δは、以下の式（８）で表される。
【0029】
【数6】
【0030】
【数7】
【0031】
【数8】
【0032】
したがって、プレート２上面に存在するワーク１５ａは振動アクチュエータ４ａ側から振動アクチュエータ４ｂ側に向かって見かけ上の力を付勢されて、式（８）で示される距離δほど移動することになる。
ここで、これらの式において、図４及び図６に示される場合と同様に、αはプレート２が傾いたことによる角度そのものであり、γ’は支持脚７ａ，７ｂの長さに基づく角度であり、β’はその和である。ｃｏｓ関数では第１象限で角度が大きくなるにつれて余弦が小さくなることからδは正値であり、δの大きさはβ’が第１象限に含まれる限り、γ’が大きくなるほど大きくなる。
したがって、フローティングジョイント６ｂのジョイント部６ｂ’を中心としてプレート２及び支持脚７ａ，７ｂを傾動させるとワーク１５ａに見かけ上水平方向の力が作用し、その作用にプレート２の傾き角度αが影響を与えるのと同時に、支持脚７ａ，７ｂの長さに基づく角度γ’も大きい方が作用に大きく影響を与えることがわかる。
ここで、これらの式において、図４及び図６に示される場合と同様に、αはプレート２が傾いたことによる角度そのものであり、γ’は支持脚７ａ，７ｂの長さに基づく角度であり、β’はその和である。ｃｏｓ関数では第１象限で角度が大きくなるにつれて余弦が小さくなることからδは正値であり、δの大きさはβ’が第１象限に含まれる限り、γ’が大きくなるほど大きくなる。
したがって、フローティングジョイント６ｂのジョイント部６ｂ’を中心としてプレート２及び支持脚７ａ，７ｂを傾動させるとワーク１５ａに見かけ上水平方向の力が作用し、その作用にプレート２の傾き角度αが影響を与えるのと同時に、支持脚７ａ，７ｂの長さに基づく角度γ’も大きい方が作用に大きく影響を与えることがわかる。
【0033】
次に、図８（ａ）－（ｃ）を参照しながらワーク姿勢制御装置１におけるアクチュエータ制御部１９による振動アクチュエータ４ａ－４ｄの振動制御について説明する。
図８（ａ）－（ｃ）は、実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータによって印加される上下振動によるその振動アクチュエータが配置されている側のフローティングジョイントのジョイント部の高さの変化と、上下振動することなくプレートに固定されている振動アクチュエータ側のフローティングジョイントのジョイント部の高さの関係を示す概念図である。（ａ）は上下振動している振動アクチュエータ側のジョイント部の振動中心の位置の高さと停止している振動アクチュエータ側のジョイント部の高さが一致している場合であり、（ｂ）は停止している振動アクチュエータ側のジョイント部が低い場合であり、（ｃ）は停止している振動アクチュエータ側のジョイント部が高い場合である。
図８（ａ）において、横軸は時間の経過を示しており、縦軸はそれぞれのジョイント部の高さを示しているが、上下振動中のジョイント部の最も高い位置と最も低い位置との差（２ν）は駆動シャフトの駆動ストロークを示している。図８（ａ）では、上下振動しているジョイント部をジョイント部６ａ’として停止中のジョイント部をジョイント部６ｂ’としてその高さを比較すると、ジョイント部６ａ’は、振動の振幅が０の場合には振幅が常に０で停止しているジョイント部６ｂ’と同じ位置であり、その位置を中心として、高い位置と低い位置が交番的に制御されている。
したがって、プレート２は、振幅が０からνの間では振動アクチュエータ４ａ側から振動アクチュエータ４ｂ側へ下り傾斜しており、ワーク１５に作用する力Ｆｘは式（４）で表されるとおりで傾斜に沿って振動アクチュエータ４ａ側から振動アクチュエータ４ｂ側へ向かう方向に作用する。
一方、振幅が０から－νの間では逆に振動アクチュエータ４ｂから振動アクチュエータ４ａへ下り傾斜しているが、ワーク１５に作用する見かけの力は傾斜の下りの向きとは逆に作用する。したがって、上下振動中のジョイント部６ａ’の振幅がいずれの場合であっても、プレート２上面のワーク１５へ作用する力の向きは常に振動アクチュエータ４ａ側から振動アクチュエータ４ｂ側となり、ワーク１５をプレート２面上で効率的に運搬することが可能である。
但し、この運搬では振幅のνの場合はワーク１５がプレート２から浮いて移動するかワーク１５とプレート２間の摩擦が小さいことで移動するかのいずれかであり、振幅が－νの場合はワーク１５がプレート２上面から浮いて移動することが前提となっているので、アクチュエータ制御部１９は、ワーク１５の形状や重量を考慮しながら振動アクチュエータ４ａ－４ｄの振動周波数がこれらの条件を満足するように制御する必要がある。
図８（ａ）－（ｃ）は、実施例１のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータによって印加される上下振動によるその振動アクチュエータが配置されている側のフローティングジョイントのジョイント部の高さの変化と、上下振動することなくプレートに固定されている振動アクチュエータ側のフローティングジョイントのジョイント部の高さの関係を示す概念図である。（ａ）は上下振動している振動アクチュエータ側のジョイント部の振動中心の位置の高さと停止している振動アクチュエータ側のジョイント部の高さが一致している場合であり、（ｂ）は停止している振動アクチュエータ側のジョイント部が低い場合であり、（ｃ）は停止している振動アクチュエータ側のジョイント部が高い場合である。
図８（ａ）において、横軸は時間の経過を示しており、縦軸はそれぞれのジョイント部の高さを示しているが、上下振動中のジョイント部の最も高い位置と最も低い位置との差（２ν）は駆動シャフトの駆動ストロークを示している。図８（ａ）では、上下振動しているジョイント部をジョイント部６ａ’として停止中のジョイント部をジョイント部６ｂ’としてその高さを比較すると、ジョイント部６ａ’は、振動の振幅が０の場合には振幅が常に０で停止しているジョイント部６ｂ’と同じ位置であり、その位置を中心として、高い位置と低い位置が交番的に制御されている。
したがって、プレート２は、振幅が０からνの間では振動アクチュエータ４ａ側から振動アクチュエータ４ｂ側へ下り傾斜しており、ワーク１５に作用する力Ｆｘは式（４）で表されるとおりで傾斜に沿って振動アクチュエータ４ａ側から振動アクチュエータ４ｂ側へ向かう方向に作用する。
一方、振幅が０から－νの間では逆に振動アクチュエータ４ｂから振動アクチュエータ４ａへ下り傾斜しているが、ワーク１５に作用する見かけの力は傾斜の下りの向きとは逆に作用する。したがって、上下振動中のジョイント部６ａ’の振幅がいずれの場合であっても、プレート２上面のワーク１５へ作用する力の向きは常に振動アクチュエータ４ａ側から振動アクチュエータ４ｂ側となり、ワーク１５をプレート２面上で効率的に運搬することが可能である。
但し、この運搬では振幅のνの場合はワーク１５がプレート２から浮いて移動するかワーク１５とプレート２間の摩擦が小さいことで移動するかのいずれかであり、振幅が－νの場合はワーク１５がプレート２上面から浮いて移動することが前提となっているので、アクチュエータ制御部１９は、ワーク１５の形状や重量を考慮しながら振動アクチュエータ４ａ－４ｄの振動周波数がこれらの条件を満足するように制御する必要がある。
【0034】
次に、図８（ｂ）の場合は、停止している振動アクチュエータ側のジョイント部６ｂ’の高さが低く制御されている。この場合も上下振動中のジョイント部６ａ’の振幅がいずれの場合であっても、プレート２上面のワーク１５へ作用する力の向きは常に振動アクチュエータ４ａ側から振動アクチュエータ４ｂ側となるが、νと－νの同じ振幅でもプラス側、すなわち０からνの振幅によるワーク１５の移動への効果がマイナス側、すなわち０から－νの振幅によるワーク１５の移動への効果よりも大きい場合には上下振動中のジョイント部６ａ’の振動中心の位置を停止中のジョイント部６ｂ’の位置よりも高く制御することで、振動アクチュエータ４ａから振動アクチュエータ４ｂへ下り勾配となる時間を多く取り、より効率的にプレート２上面での振動アクチュエータ４ｂ側へのワーク１５の移動を実行することが可能である。
逆に、図８（ｃ）の場合は、停止している振動アクチュエータ側のジョイント部の高さを高く制御しているが、この場合は図８（ｂ）とは逆に０からνの振幅によるワーク１５の移動の効果が０から－νの振幅によるワーク１５の移動の効果よりも小さい場合のアクチュエータ制御部１９による制御を示している。
このような場合は、上下振動中のジョイント部６ａ’の振動中心の位置を停止中のジョイント部６ｂ’の位置よりも低く制御することで、振動アクチュエータ４ａから振動アクチュエータ４ｂへ上り勾配となる時間を多く取り、より効率的にプレート２上面での振動アクチュエータ４ｂ側へのワーク１５の移動を実行することが可能である。
逆に、図８（ｃ）の場合は、停止している振動アクチュエータ側のジョイント部の高さを高く制御しているが、この場合は図８（ｂ）とは逆に０からνの振幅によるワーク１５の移動の効果が０から－νの振幅によるワーク１５の移動の効果よりも小さい場合のアクチュエータ制御部１９による制御を示している。
このような場合は、上下振動中のジョイント部６ａ’の振動中心の位置を停止中のジョイント部６ｂ’の位置よりも低く制御することで、振動アクチュエータ４ａから振動アクチュエータ４ｂへ上り勾配となる時間を多く取り、より効率的にプレート２上面での振動アクチュエータ４ｂ側へのワーク１５の移動を実行することが可能である。
【0035】
次に、図９を参照しながら、実際にプレート２上面のワーク１５を移動させつつ分散するアクチュエータ制御部１９の制御について説明する。
まず、図９（ａ）のようにワーク１５が振動アクチュエータ４ａ，４ｄ側に集まって分布しているような場合には、ワーク供給システム８のカメラ１６がワーク１５を撮影し、撮影された画像を画像解析部１７で解析し、画像解析部１７はアクチュエータ制御部１９に対して、解析結果に関する情報を送信し、アクチュエータ制御部１９は振動アクチュエータ４ａ，４ｄを駆動させてプレート２に上下振動を印加するように制御信号を送信し、振動アクチュエータ４ｂ，４ｃは停止したままとする。このように制御することで、これまで説明したとおりワーク１５は振動アクチュエータ４ａ，４ｄ側から振動アクチュエータ４ｂ，４ｃ側へ移動するが、プレート２の中央付近まで進み、ワーク供給システム８のカメラ１６で撮影されたワーク１５の画像に対し、画像解析部１７が解析しピッキングロボット１２によってピッキングするのに望ましいエリアに分布していると判断すると、画像解析部１７は解析結果に関する情報をアクチュエータ制御部１９に対して送信し、アクチュエータ制御部１９は振動アクチュエータ４ａ，４ｄによる上下振動の印加を停止するように制御信号を送信する。
そして、振動アクチュエータ４ａ，４ｄによる上下振動の印加が停止され、その場合のワーク１５の分布は図９（ｂ）に示されるとおりである。
図９（ｃ）のように、ワーク１５が振動アクチュエータ４ｃ，４ｄ側に集まって分布しているような場合には、振動アクチュエータ４ｃ，４ｄを駆動させてプレート２に上下振動を印加し、振動アクチュエータ４ａ，４ｂは停止したままとする。その制御は図９（ａ）の場合と同様であり、振動アクチュエータ４ｃ，４ｄによる上下振動の印加が停止された後のワーク１５の分布は図９（ｄ）に示されるとおりである。
図９（ｅ）のように、ワーク１５が振動アクチュエータ４ｄ側に集まって分布しているような場合には、振動アクチュエータ４ｄを駆動させてプレート２に上下振動を印加し、振動アクチュエータ４ａ－４ｃは停止したままとする。その制御は図９（ａ）の場合と同様であり、振動アクチュエータ４ｄによる上下振動の印加が停止された後のワーク１５の分布は図９（ｆ）に示されるとおりである。
なお、図９（ｅ）に示されるように４隅の振動アクチュエータ４ａ－４ｄのうち１つのみ（図９（ｅ）では振動アクチュエータ４ｄのみ）傾動させてプレート２上面で対角線上にワーク１５を移動させたい場合には、対角線上の移動させたい方向にある振動アクチュエータ４ｂを停止させ、対角線上にない振動アクチュエータ４ａ，４ｃを振動アクチュエータ４ｄと同位相でストロークを半分にするようにアクチュエータ制御部１９が制御することで、振動アクチュエータ４ｄから振動アクチュエータ４ｂへの傾斜面を形成することが可能である。
まず、図９（ａ）のようにワーク１５が振動アクチュエータ４ａ，４ｄ側に集まって分布しているような場合には、ワーク供給システム８のカメラ１６がワーク１５を撮影し、撮影された画像を画像解析部１７で解析し、画像解析部１７はアクチュエータ制御部１９に対して、解析結果に関する情報を送信し、アクチュエータ制御部１９は振動アクチュエータ４ａ，４ｄを駆動させてプレート２に上下振動を印加するように制御信号を送信し、振動アクチュエータ４ｂ，４ｃは停止したままとする。このように制御することで、これまで説明したとおりワーク１５は振動アクチュエータ４ａ，４ｄ側から振動アクチュエータ４ｂ，４ｃ側へ移動するが、プレート２の中央付近まで進み、ワーク供給システム８のカメラ１６で撮影されたワーク１５の画像に対し、画像解析部１７が解析しピッキングロボット１２によってピッキングするのに望ましいエリアに分布していると判断すると、画像解析部１７は解析結果に関する情報をアクチュエータ制御部１９に対して送信し、アクチュエータ制御部１９は振動アクチュエータ４ａ，４ｄによる上下振動の印加を停止するように制御信号を送信する。
そして、振動アクチュエータ４ａ，４ｄによる上下振動の印加が停止され、その場合のワーク１５の分布は図９（ｂ）に示されるとおりである。
図９（ｃ）のように、ワーク１５が振動アクチュエータ４ｃ，４ｄ側に集まって分布しているような場合には、振動アクチュエータ４ｃ，４ｄを駆動させてプレート２に上下振動を印加し、振動アクチュエータ４ａ，４ｂは停止したままとする。その制御は図９（ａ）の場合と同様であり、振動アクチュエータ４ｃ，４ｄによる上下振動の印加が停止された後のワーク１５の分布は図９（ｄ）に示されるとおりである。
図９（ｅ）のように、ワーク１５が振動アクチュエータ４ｄ側に集まって分布しているような場合には、振動アクチュエータ４ｄを駆動させてプレート２に上下振動を印加し、振動アクチュエータ４ａ－４ｃは停止したままとする。その制御は図９（ａ）の場合と同様であり、振動アクチュエータ４ｄによる上下振動の印加が停止された後のワーク１５の分布は図９（ｆ）に示されるとおりである。
なお、図９（ｅ）に示されるように４隅の振動アクチュエータ４ａ－４ｄのうち１つのみ（図９（ｅ）では振動アクチュエータ４ｄのみ）傾動させてプレート２上面で対角線上にワーク１５を移動させたい場合には、対角線上の移動させたい方向にある振動アクチュエータ４ｂを停止させ、対角線上にない振動アクチュエータ４ａ，４ｃを振動アクチュエータ４ｄと同位相でストロークを半分にするようにアクチュエータ制御部１９が制御することで、振動アクチュエータ４ｄから振動アクチュエータ４ｂへの傾斜面を形成することが可能である。
【0036】
以上説明したとおり、実施例１に係るワーク姿勢制御装置１では、設置面３上の振動アクチュエータ４ａ－４ｄの駆動シャフト５ａ－５ｄとプレート２を下方で支えている支持脚７ａ－７ｄを、フローティングジョイント６ａ－６ｄを介して接続し、ジョイント部６ａ’－６ｄ’で支持脚７ａ－７ｄの軸の傾斜を吸収することで、上下振動を印加している振動アクチュエータの符号を４ａ、停止している振動アクチュエータの符号を４ｂとすると、振動アクチュエータ４ｂの駆動シャフト５ｂと支持脚７ｂの間に設置されたフローティングジョイント６ｂのジョイント部６ｂ’を傾動の中心として、上下振動を印加している振動アクチュエータ４ａ側の支持脚７ａとプレート２は円弧を描くように傾動することができる。
フローティングジョイントを採用しない場合では、プレート２の撓みによって振動が印加されるのみであり、停止している振動アクチュエータ４ｂ側の支持脚７ｂは動くことなく固定されたままであることから、プレート２の傾斜は限定的である。
一方、プレート２と共に支持脚７ａ，７ｂが傾動する実施例１のワーク姿勢制御装置１では、支持脚７ａ，７ｂの傾動によってプレート２上面のワーク１５に水平方向へ移動させるために付勢される力が大きくなり、あるいは見かけ上の力が大きくなり、移動量を大きくすることが可能となる。すなわち、上下振動の振幅や加速度を小さくしても、ワーク１５に対する付勢力や見かけの力を効率的に発揮させることが可能であり、ワーク１５のプレート２上面での移動量を増加させることが可能である。
また、実施例１のワーク姿勢制御装置１を採用するワーク供給システム８では、 ワーク姿勢制御装置１は複数のワーク１５を移動させながらプレート２の中央寄りに分散させる状態を効率的かつ迅速に形成可能であるので、ワーク１５の重なりや表裏反転も低減可能であり、カメラ１６によるワーク１５の撮影をはじめ、画像解析部１７によるワーク１５の画像解析や画像解析に基づくピッキングロボット１２によるワーク１５のピッキングが容易かつ短時間で終了可能である。
したがって、実施例２のワーク供給システム８では、ワーク搬送装置９によるワーク姿勢制御装置１へのワーク１５の搬送からピッキングロボット１２のピッキングによるワーク１５のワーク受取装置１０への受け渡しまでの作業の流れもスムースに効率的に短時間で終了させることが可能である。
なお、本実施例ではプレート２の形状を矩形としてその四隅に振動アクチュエータ４ａ－４ｄを設置しているが、形状は矩形に限定されることなく、振動アクチュエータの配置や数も限定するものではない。ワーク１５が存在する近傍の振動アクチュエータを上下振動させて、プレート２の中央を挟んで対角に存在する振動アクチュエータを停止させることで、ワーク１５を効率的にプレート２の中央へ移動させながら分散させることが可能である。
フローティングジョイントを採用しない場合では、プレート２の撓みによって振動が印加されるのみであり、停止している振動アクチュエータ４ｂ側の支持脚７ｂは動くことなく固定されたままであることから、プレート２の傾斜は限定的である。
一方、プレート２と共に支持脚７ａ，７ｂが傾動する実施例１のワーク姿勢制御装置１では、支持脚７ａ，７ｂの傾動によってプレート２上面のワーク１５に水平方向へ移動させるために付勢される力が大きくなり、あるいは見かけ上の力が大きくなり、移動量を大きくすることが可能となる。すなわち、上下振動の振幅や加速度を小さくしても、ワーク１５に対する付勢力や見かけの力を効率的に発揮させることが可能であり、ワーク１５のプレート２上面での移動量を増加させることが可能である。
また、実施例１のワーク姿勢制御装置１を採用するワーク供給システム８では、 ワーク姿勢制御装置１は複数のワーク１５を移動させながらプレート２の中央寄りに分散させる状態を効率的かつ迅速に形成可能であるので、ワーク１５の重なりや表裏反転も低減可能であり、カメラ１６によるワーク１５の撮影をはじめ、画像解析部１７によるワーク１５の画像解析や画像解析に基づくピッキングロボット１２によるワーク１５のピッキングが容易かつ短時間で終了可能である。
したがって、実施例２のワーク供給システム８では、ワーク搬送装置９によるワーク姿勢制御装置１へのワーク１５の搬送からピッキングロボット１２のピッキングによるワーク１５のワーク受取装置１０への受け渡しまでの作業の流れもスムースに効率的に短時間で終了させることが可能である。
なお、本実施例ではプレート２の形状を矩形としてその四隅に振動アクチュエータ４ａ－４ｄを設置しているが、形状は矩形に限定されることなく、振動アクチュエータの配置や数も限定するものではない。ワーク１５が存在する近傍の振動アクチュエータを上下振動させて、プレート２の中央を挟んで対角に存在する振動アクチュエータを停止させることで、ワーク１５を効率的にプレート２の中央へ移動させながら分散させることが可能である。
【0037】
（実施例３）
次に、実施例３に係るワーク姿勢制御装置１ａについて図１０を参照しながら説明する。図１０は実施例３のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の上振れがＬ字形の支持脚を介してプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。図１０においても既にこれまでの図で説明した構成と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
実施例３のワーク姿勢制御装置１ａでは、実施例１とは異なり、振動アクチュエータ４ａ－４ｄが上下逆に設置される構成となっており、駆動シャフト５ａ－５ｄが下方に向かって上下振動を印加し、プレート２の下面を支える支持脚７ａ－７ｄはプレート２の下面から鉛直方向に伸び、下端をＬ字状に湾曲させた後さらに上方へ向かって伸びる形状でフローティングジョイント６ａ－６ｄに接続されている。
したがって、位置関係はプレート２の下方に振動アクチュエータ４ａ－４ｄ、そして振動アクチュエータ４ａ－４ｄから下方に伸びる駆動シャフト５ａ－５ｄの下端にフローティングジョイント６ａ－６ｄが設置され、フローティングジョイント６ａ－６ｄの下端に支持脚７ａ－７ｄが設置され、その支持脚７ａ－７ｄは設置面３に支持されることなく、反り返って上方のプレート２の下面に設置されている。支持脚７ａ－７ｄの端部は球形に形成され、この球形と球面接触可能に球状凹面に形成されたフローティングジョイント６ａ－６ｄのジョイント部６ａ’－６ｄ’に接続され、支持脚７ａ－７ｄの軸の傾斜を吸収することが可能である。
図１０中には図示しないが、ワーク姿勢制御装置１ａは振動アクチュエータ４ａ－４ｄを支持する支持材を備えており、その支持材が強固に設置面３に固定されることで、振動アクチュエータ４ａ－４ｄが固定された状態で駆動シャフト５ａ－５ｄを介して上下振動を印加する。支持材は、支持脚７ａ－７ｄの下端が駆動シャフト５ａ－５ｄによる上下振動の印加によっても設置面３へ接触しないような高さを備えている。
図１０には、振動アクチュエータ４ａが上下振動を印加し、振動アクチュエータ４ｂが停止している状態を示している。実施例３のワーク姿勢制御装置１ａでも振動アクチュエータ４ａの上下振動とは上方へ駆動シャフト５ａが移動する場合に上下振動の上振れとし、下方へ移動する場合を上下振動の下振れとする。したがって、図１０に示される状態は上下振動の上振れの状態である。その振幅は図４等と同じくＬであり、フローティングジョイント６ａ，６ｂのジョイント部６ａ’，６ｂ’からプレート２までの高さもＨであり、その他の符号も同一符号を用いており、図４を参照しながら説明した式（１）－（５）も適用することが可能であり、駆動シャフト５ａによってジョイント部６ａ’が振動アクチュエータ４ｂのジョイント部６ｂ’の位置からＬほど下振れした場合には、図７を参照しながら説明したとおり、ワーク１５ａの位置とＤを定めることで、式（６）－（８）も適用することが可能である。
したがって、実施例３に係るワーク姿勢制御装置１ａにおいても、実施例１に係るワーク姿勢制御装置１と同様の作用及び効果を発揮することが可能である。
なお、本実施例３も実施例１に代えて実施例２のワーク供給システム８に採用することが可能であり、ワーク供給システム８としても同様の効果を発揮することが可能である。
次に、実施例３に係るワーク姿勢制御装置１ａについて図１０を参照しながら説明する。図１０は実施例３のワーク姿勢制御装置の振動アクチュエータの上下振動の上振れがＬ字形の支持脚を介してプレートに印加された場合にワークへ作用する力を説明するための概念図である。図１０においても既にこれまでの図で説明した構成と同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
実施例３のワーク姿勢制御装置１ａでは、実施例１とは異なり、振動アクチュエータ４ａ－４ｄが上下逆に設置される構成となっており、駆動シャフト５ａ－５ｄが下方に向かって上下振動を印加し、プレート２の下面を支える支持脚７ａ－７ｄはプレート２の下面から鉛直方向に伸び、下端をＬ字状に湾曲させた後さらに上方へ向かって伸びる形状でフローティングジョイント６ａ－６ｄに接続されている。
したがって、位置関係はプレート２の下方に振動アクチュエータ４ａ－４ｄ、そして振動アクチュエータ４ａ－４ｄから下方に伸びる駆動シャフト５ａ－５ｄの下端にフローティングジョイント６ａ－６ｄが設置され、フローティングジョイント６ａ－６ｄの下端に支持脚７ａ－７ｄが設置され、その支持脚７ａ－７ｄは設置面３に支持されることなく、反り返って上方のプレート２の下面に設置されている。支持脚７ａ－７ｄの端部は球形に形成され、この球形と球面接触可能に球状凹面に形成されたフローティングジョイント６ａ－６ｄのジョイント部６ａ’－６ｄ’に接続され、支持脚７ａ－７ｄの軸の傾斜を吸収することが可能である。
図１０中には図示しないが、ワーク姿勢制御装置１ａは振動アクチュエータ４ａ－４ｄを支持する支持材を備えており、その支持材が強固に設置面３に固定されることで、振動アクチュエータ４ａ－４ｄが固定された状態で駆動シャフト５ａ－５ｄを介して上下振動を印加する。支持材は、支持脚７ａ－７ｄの下端が駆動シャフト５ａ－５ｄによる上下振動の印加によっても設置面３へ接触しないような高さを備えている。
図１０には、振動アクチュエータ４ａが上下振動を印加し、振動アクチュエータ４ｂが停止している状態を示している。実施例３のワーク姿勢制御装置１ａでも振動アクチュエータ４ａの上下振動とは上方へ駆動シャフト５ａが移動する場合に上下振動の上振れとし、下方へ移動する場合を上下振動の下振れとする。したがって、図１０に示される状態は上下振動の上振れの状態である。その振幅は図４等と同じくＬであり、フローティングジョイント６ａ，６ｂのジョイント部６ａ’，６ｂ’からプレート２までの高さもＨであり、その他の符号も同一符号を用いており、図４を参照しながら説明した式（１）－（５）も適用することが可能であり、駆動シャフト５ａによってジョイント部６ａ’が振動アクチュエータ４ｂのジョイント部６ｂ’の位置からＬほど下振れした場合には、図７を参照しながら説明したとおり、ワーク１５ａの位置とＤを定めることで、式（６）－（８）も適用することが可能である。
したがって、実施例３に係るワーク姿勢制御装置１ａにおいても、実施例１に係るワーク姿勢制御装置１と同様の作用及び効果を発揮することが可能である。
なお、本実施例３も実施例１に代えて実施例２のワーク供給システム８に採用することが可能であり、ワーク供給システム８としても同様の効果を発揮することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0038】
以上説明したように、本発明の請求項１－請求項５に記載された発明は、様々な産業分野における組立、加工、生産のために必要なワーク（部品）を供給するためのワーク姿勢制御装置及びワーク供給システムとして広く利用が可能である。
【符号の説明】
【0039】
１，１ａ…ワーク姿勢制御装置 ２…プレート ３…設置面 ４ａ－４ｄ…振動アクチュエータ ５ａ－５ｄ…駆動シャフト ６ａ－６ｄ…フローティングジョイント ６’ａ－６’ｄ…ジョイント部 ７ａ－７ｄ…支持脚 ８…ワーク供給システム ９…ワーク搬送装置 １０…ワーク受取装置 １１…ピッキングロボットシステム １２…ピッキングロボット １３…ハンド １４…エンドエフェクタ １５，１５ａ－１５ｃ…ワーク １６…カメラ １７…画像解析部 １８…ピッキングロボット制御部 １９…アクチュエータ制御部 ２０…ワーク流れ ２１…ワーク搬送コンベア ２２…ワーク受取部 α…プレートの傾動角 β…傾動中心のジョイント部からプレート上の支持脚７ａの位置に相当するプレート上面での位置を結ぶ線と水平線が傾動後になす角 β’…傾動中心のジョイント部からプレート上のワーク１５ａの位置を結ぶ線と水平線が傾動前になす角 γ…傾動中心のジョイント部からプレート上の支持脚７ａの位置に相当するプレート上面での位置を結ぶ線と水平線が傾動前になす角 γ’…傾動中心のジョイント部からプレート上のワーク１５ｃの位置を結ぶ線と水平線が傾動後になす角 δ…プレート面上に載置されたワーク１５ａのプレートの傾動による移動距離 Ｈ…ジョイント部からプレートまでの高さ Ｌ…振動アクチュエータの振動ストローク Ｗ…振動アクチュエータ設置間距離 Ｒ…振動アクチュエータの上下振動印加に対する傾動半径 Ｆ…傾動するプレート上に載置されたワークに作用するプレート面に水平方向の力と垂直方向の力の合力 Ｆｘ…Ｆのプレート面に対する水平方向成分 Ｆｙ…Ｆのプレート面に対する垂直方向成分 Ｄ…停止している振動アクチュエータに接続される支持脚のプレート面上での位置とプレート面上に載置されるワークの位置間の距離
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】