JPH07137823A - Object floating device, object floating bearing, object conveying device and object floating method using the same - Google Patents
Object floating device, object floating bearing, object conveying device and object floating method using the sameInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は物体を空中に浮揚させる
物体浮揚装置、物体浮揚軸受及び物体搬送装置並びに物
体浮揚方法とに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an object levitating apparatus for levitating an object in the air, an object levitating bearing, an object conveying apparatus and an object levitating method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、この種の装置として、下記の各方
式のものが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, the following types of devices have been known as this type of device.
【0003】(1)コイルを流れる交流磁界を用いて物
体を磁気的に浮揚、搬送させる方式。 (2)超電導マイスナー効果を利用して浮揚、搬送させ
る方式。 (3)圧搾空気等の加圧気体を用いて浮揚、搬送させる
方式。(1) A method of magnetically levitating and carrying an object by using an alternating magnetic field flowing through a coil. (2) A method of levitating and carrying using the superconducting Meissner effect. (3) A method of levitating and transporting by using a pressurized gas such as compressed air.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】これら各装置のうち
(1)及び(2)に記載したものにおいては、浮揚、搬
送の対象とする物体が強磁性体や半導体に限られると共
に、磁気を受ける条件下に置くことが好ましくない物体
に関しては適用できないという欠点がある。また、超電
動マイスナー効果を利用する装置についてはコイルを極
低温まで冷却するために高価な冷却液が必要であり且つ
その消耗の問題などからもコストの増大を招来すると共
に、冷却液の安全性についても配慮しなければならず、
しかも、長時間安定した状態で浮揚させ、搬送するため
には装置の規模を極めて大きくしなければならないとい
う問題がある。In the devices described in (1) and (2) among these devices, the object to be levitated and transported is limited to a ferromagnetic material or a semiconductor, and receives magnetism. The disadvantage is that it cannot be applied to objects that are not desirable to be placed under conditions. In addition, for a device that utilizes the super electric Meissner effect, an expensive cooling liquid is required to cool the coil to an extremely low temperature, and the consumption of the cooling liquid also causes an increase in cost, and the safety of the cooling liquid is high. Must also be considered,
Moreover, there is a problem that the scale of the apparatus must be extremely large in order to levitate and convey the material in a stable state for a long time.
【0005】一方、上記(3)に記載した方式の装置に
おいては、物体の搬送路全面に加圧気体を供給する必要
があり、このために大掛かりな加圧気体供給手段が設け
られ、装置全体としての小型化を図ることが困難である
と共に、供給気体の圧力を広範囲にわたって均一化する
ための制御が容易ではないという問題を擁している。ま
た、該装置においては、いわゆるクリーンルームなど、
雰囲気を清浄に保つべき条件下にて使用される場合、上
記加圧気体供給手段より噴出せられる気体の拡散を防ぐ
ためにこれを吸引回収する手段も必要となり、装置の小
型化を図る上で更なる障害となっていると同時に、気体
の回収を完全に行うことは難しいという問題もある。On the other hand, in the device of the system described in (3) above, it is necessary to supply the pressurized gas to the entire surface of the conveying path for the object. Therefore, a large-scale pressurized gas supply means is provided, and the entire device is provided. It is difficult to achieve miniaturization as described above, and it is not easy to control the pressure of the supply gas to be uniform over a wide range. Further, in the device, a so-called clean room,
When used under conditions in which the atmosphere should be kept clean, a means for sucking and recovering the gas ejected from the pressurized gas supply means is also necessary in order to prevent the gas from being diffused. However, there is also a problem that it is difficult to completely recover the gas.
【0006】ところで、最近、図21に示す如き装置が
開発されている。なおこの装置は、1983年10月3
日に発行された『日本音響学会講演論文集』の第745
頁及び第746頁において開示されている。By the way, recently, a device as shown in FIG. 21 has been developed. This device was installed on October 3, 1983.
No. 745 in "The Acoustical Society of Japan"
Page and page 746.
【0007】すなわち、図23において、励振手段10
1により励振される段つき円形振動板102と、これに
対応して配置された反射板103との間に定在波(図示
せず)を生じさせ、発泡スチロールからなる球104
(重さ1.2mg、直径4mm)を複数、音場により浮
揚させている。なお、図23において、重力方向を矢印
gにて示している。この場合、各球104は空中超音波
の波長の1/2間隔で静止し、その位置は音圧の谷であ
ることが判明したとされている。また、浮揚可能な球の
大きさは1/2波長以下がよく、その重さは音圧に関係
するとされている。That is, in FIG. 23, the excitation means 10
1. A standing wave (not shown) is generated between the stepped circular vibration plate 102 excited by 1 and the reflecting plate 103 arranged corresponding to the vibration plate 102, and a sphere 104 made of expanded polystyrene is formed.
A plurality of (weight 1.2 mg, diameter 4 mm) are levitated by the sound field. Note that, in FIG. 23, the direction of gravity is indicated by an arrow g. In this case, each sphere 104 is said to be stationary at an interval of 1/2 of the wavelength of the aerial ultrasonic wave, and its position has been found to be a valley of sound pressure. The size of the levitating sphere is preferably 1/2 wavelength or less, and its weight is related to sound pressure.
【0008】しかしながら、このように定在波を用い、
その節の位置に物体を静止させる構成の装置において
は、現在、供試体としての球104は極めて軽量なもの
に限られ、重量の大きな物体を浮揚させるには振動板1
02の振動振幅を極めて大きくしなければならない。従
って、振動板102やホーン101a(図23参照)の
応力的な破壊に鑑みれば、重量物を長時間安定して浮揚
させることは困難であり、実用化には遠いものと考えら
れる。また、かかる構成において、音波を集束させて強
力音波にする方法を採用し、比較的重い物体でも浮揚を
可能にすることも考えられるが、これでは振動板102
の直径に比べ小さな面積に音波が作用することとなり、
結果として小径の物体しか扱うことができない。However, using the standing wave in this way,
In an apparatus configured to make an object stand still at the position of the node, the sphere 104 as the sample is currently limited to an extremely lightweight object, and the diaphragm 1 is used to levitate a heavy object.
The vibration amplitude of 02 must be extremely large. Therefore, in view of the stress-like destruction of the diaphragm 102 and the horn 101a (see FIG. 23), it is difficult to stably levitate a heavy object for a long time, which is considered to be far from practical use. Further, in such a configuration, it is conceivable to adopt a method of converging a sound wave into a strong sound wave so that even a relatively heavy object can be levitated.
Sound waves will act on a smaller area than the diameter of
As a result, only small diameter objects can be handled.
【0009】そこで本発明は、上記従来技術の欠点に鑑
みてなされたものであって、扱う物体の材質等の制約が
ないと同時に比較的大きな重量及び寸法の物体を取り扱
え、且つ、小型にしてコストが安く、しかも安全性等の
面からも好適であり、制御も容易な物体浮揚装置及び該
装置を具備した物体搬送装置並びに物体浮揚方法を提供
することを目的とする。更に、本発明は、物体浮揚装置
を用いた軸受としても利用することのできる物体浮揚軸
受を提供することを目的とするものである。Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and is capable of handling an object having a relatively large weight and size without being restricted by the material or the like of the object to be handled, and downsizing the object. It is an object of the present invention to provide an object levitation device that is low in cost, suitable from the viewpoint of safety, etc., and easy to control, an object transporting device including the device, and an object levitation method. Another object of the present invention is to provide an object levitation bearing that can be used as a bearing using an object levitation device.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明に係る物体浮揚装
置は、振動体と、該振動体を励振する超音波励振手段と
を備え、振動体の音波の放射圧により物体を浮揚させる
物体浮揚装置あって、前記振動体は円筒部材で構成さ
れ、前記超音波励振手段による振動方向が円筒部材の軸
方向と直交するように前記円筒部材の外周部に前記超音
波励振手段を結合し、該円筒部材内における音波の放射
圧により物体を浮揚させるように構成したものである。
本発明に係る物体浮揚軸受は、前記物体浮揚装置を用い
て円筒部材内に挿入された挿入部材と、該挿入部材の少
なくとも一方に回転駆動力を伝達する駆動手段を有する
ように構成したものである。本発明に係る物体搬送装置
は、振動体と、該振動体を励振する超音波励振手段と、
該振動体を走行させる走行手段とを備え、該振動体の音
波の放射圧により物体を浮揚させ走行させる物体搬送装
置であって、前記振動体は円筒部材からなり、前記超音
波励振手段による振動方向が円筒部材の軸方向と直交す
るように前記円筒部材の外周部に前記超音波励振手段を
結合し、該円筒部材における音波の放射圧により該円筒
部材内において物体を浮揚し走行させるようにしたもの
である。本発明に係る物体浮揚方法は、円筒部材からな
る振動体を円筒軸方向と直交方向に励振し、該振動体の
音波の放射圧により該振動体の円筒内において物体を浮
揚させるようにしたものである。An object levitating apparatus according to the present invention comprises a vibrating body and ultrasonic wave exciting means for exciting the vibrating body, and levitates the object by radiation pressure of sound waves of the vibrating body. In the device, the vibrating body is formed of a cylindrical member, and the ultrasonic exciting means is coupled to an outer peripheral portion of the cylindrical member so that a vibration direction of the ultrasonic exciting means is orthogonal to an axial direction of the cylindrical member, The object is levitated by the radiation pressure of the sound wave in the cylindrical member.
An object levitation bearing according to the present invention is configured to have an insertion member inserted into a cylindrical member by using the object levitation device, and a drive means for transmitting a rotational driving force to at least one of the insertion members. is there. An object transporting device according to the present invention is a vibrating body, and an ultrasonic wave exciting means for exciting the vibrating body,
An object transporting device, comprising: a traveling unit that travels the vibrating body, which levitates an object by the radiation pressure of the sound waves of the vibrating body to run the vibrating body. The ultrasonic excitation means is coupled to the outer peripheral portion of the cylindrical member so that the direction is orthogonal to the axial direction of the cylindrical member, and the object is levitated and run in the cylindrical member by the radiation pressure of the sound wave in the cylindrical member. It was done. An object levitation method according to the present invention is one in which a vibrating body composed of a cylindrical member is excited in a direction orthogonal to a cylinder axis direction, and an object is levitated in a cylinder of the vibrating body by radiation pressure of sound waves of the vibrating body. Is.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
【0012】図1乃至図3は、本発明の実施例としての
物体搬送装置を示すものである。1 to 3 show an object transporting apparatus as an embodiment of the present invention.
【0013】図示のように、当該物体搬送装置は、矩形
板状に形成された振動体1を有している。この振動体1
は例えばその中心部にてホーン2の先端に螺子3(図2
に図示)により締結されている。ただし、振動体1の形
状に関しては、平板状に限らず、その用途等に応じて適
宣可変である。また、ホーン2に対する振動体1の取付
けについても、ロウ付けや溶接など、他の種々の手段を
用いてよく、取付位置も可変である。なお、図1におい
て、ホーン2による超音波振動の振動方向を矢印Uにて
示す。このように、ホーン2は縦振動を行う。振動体1
の長さL(図2参照)及び幅Bは、ホーン2から伝達さ
れる振動に基づく撓み振動の共振長に定められ、図1に
示す撓み曲線Aのような撓み振動をする。As shown in the figure, the object transporting device has a vibrating body 1 formed in a rectangular plate shape. This vibrator 1
The screw 3 (see FIG.
(Shown in FIG. 1). However, the shape of the vibrating body 1 is not limited to the flat plate shape, and can be appropriately changed depending on the application and the like. The vibrating body 1 may be attached to the horn 2 by using various other means such as brazing or welding, and the attaching position is variable. In FIG. 1, an arrow U indicates the vibration direction of ultrasonic vibration generated by the horn 2. In this way, the horn 2 vibrates vertically. Vibrating body 1
2 has a length L (see FIG. 2) and a width B, which are determined by the resonance length of the flexural vibration based on the vibration transmitted from the horn 2, and the flexural vibration as shown by the flexural curve A in FIG.
【0014】因に、本実施例の振動体1は、その長さL
が434mm、幅Bが154mm、厚みt(図1に図
示)が3mmとなされ、素材としてジュラルミンが用い
られている。また、ホーン2については、約19.4k
Hzで励振され、先端には振幅が32μmp−p程度の
振動がのせられる。これらの設定により、振動体1の振
動の節はその長さ方向において約54.25mm、幅方
向においては約19.25mmの間隔で現れ、格子状の
振動モードにて振動する。なお、振動体1の各寸法、共
振周波数及びその振幅並びに振動モードの形態について
は、適宣設定することができ、例えば長さLに関しては
1000mm以上とすることが可能である。Incidentally, the vibrating body 1 of this embodiment has a length L.
Is 434 mm, the width B is 154 mm, and the thickness t (shown in FIG. 1) is 3 mm, and duralumin is used as a material. For the horn 2, about 19.4k
It is excited at Hz, and a vibration having an amplitude of about 32 μmp-p is placed on the tip. With these settings, the vibration nodes of the vibrating body 1 appear at intervals of about 54.25 mm in the length direction and about 19.25 mm in the width direction, and vibrate in a lattice-like vibration mode. The dimensions of the vibrating body 1, the resonance frequency and its amplitude, and the form of the vibration mode can be appropriately set, and for example, the length L can be set to 1000 mm or more.
【0015】図1に示すように、ホーン2は、振動体1
に対する結合部とは反対側において振動子4と結合され
ている。この振動子4の電極4aと発振器5とが接続さ
れており、振動子4は該発振器5によって励振されて超
音波振動を発生する。ホーン2は、この振動子4が発す
る振動を機械的に増幅するものである。なお、ホーン2
にはフランジ部2bが形成されており、振動子4及び該
ホーン2を内蔵するケース6に対して該フランジ部2b
がパッキン2cを介して締結されている。As shown in FIG. 1, the horn 2 includes a vibrator 1
Is coupled to the vibrator 4 on the side opposite to the coupling portion for. The electrode 4a of the oscillator 4 is connected to the oscillator 5, and the oscillator 4 is excited by the oscillator 5 to generate ultrasonic vibration. The horn 2 mechanically amplifies the vibration generated by the vibrator 4. The horn 2
Is formed with a flange portion 2b, and the flange portion 2b is attached to the case 6 containing the vibrator 4 and the horn 2.
Are fastened via packing 2c.
【0016】上述したホーン2と、振動子4と、発振器
5と、これらに関連する周辺の部材を、超音波励振手段
と総称する。The above-mentioned horn 2, oscillator 4, oscillator 5, and peripheral members related to these are collectively referred to as ultrasonic excitation means.
【0017】図2及び図3に示すように、搬送されるべ
き物体7の搬送路両側に沿って板状の音波反射部材8が
配置されており、且つ、ケース6に取り付けられてい
る。As shown in FIGS. 2 and 3, plate-shaped sound wave reflecting members 8 are arranged along both sides of the conveying path of the object 7 to be conveyed, and are attached to the case 6.
【0018】次に、以上のような構成よりなる物体搬送
装置の作用について説明する。Next, the operation of the object transporting device having the above structure will be described.
【0019】まず、当該物体搬送装置が含む物体浮揚装
置としての作用について説明する。First, the operation of the object levitation device included in the object transport device will be described.
【0020】まず、装置の作動に際し、図1に示すよう
に、振動体1が仮想水平面10に対して平行となるよう
に装置の姿勢が調整される。この状態で給電がなされ、
発振器5により振動子4が励振され、ホーン2が縦振動
して該ホーンを通じて振動体1が励振されて撓み振動を
行う。振動体1が撓み振動を行うことにより、該振動体
1より音波(図示せず)が放射される。First, when the apparatus is operated, as shown in FIG. 1, the attitude of the apparatus is adjusted so that the vibrating body 1 is parallel to the virtual horizontal plane 10. Power is supplied in this state,
The oscillator 4 excites the vibrator 4, the horn 2 vertically vibrates, and the vibrating body 1 is excited through the horn to perform flexural vibration. When the vibrating body 1 performs flexural vibration, sound waves (not shown) are emitted from the vibrating body 1.
【0021】上記のように振動体1が振動を開始した
後、物体7を振動体1上に持ち来し、静かに手を離す。
但し、物体7は、振動体1の振動開始以前に予め振動体
1上に載置しておいてもよい。After the vibrating body 1 starts to vibrate as described above, the object 7 is brought onto the vibrating body 1 and the hand is gently released.
However, the object 7 may be placed on the vibrating body 1 in advance before the vibration of the vibrating body 1 is started.
【0022】図4は図1における部分Eを拡大したもの
であるが、該図から明らかなように、振動体1より発せ
られる音波の放射圧によって、物体7は該振動体1の表
面から距離e1 を隔てた状態で浮揚する。ここで、この
浮揚距離e1 は、未だ音波を発することなく静止した状
態の振動体1の表面を0(ゼロ)とし、これを基準とし
た距離である。また、振動体1の面積が小さければ、振
動体1は撓み振動をせずにホーン2より付与される縦振
動そのものの振動モードで振動するが、この場合も物体
7は同様に浮揚する。なお、超音波励振手段への給電を
断てば振動体1よりの音波は直ちに停止し、物体7は振
動体1に接触する。FIG. 4 is an enlarged view of the portion E in FIG. 1. As is apparent from the figure, the object 7 is separated from the surface of the vibrating body 1 by the radiation pressure of the sound wave emitted from the vibrating body 1. Levitate with e 1 separated. Here, the levitation distance e 1 is a distance with reference to 0 (zero) on the surface of the vibrating body 1 which is still without emitting sound waves. If the area of the vibrating body 1 is small, the vibrating body 1 vibrates in the vibration mode of longitudinal vibration itself applied from the horn 2 without causing flexural vibration, but in this case as well, the object 7 levitates similarly. If the power supply to the ultrasonic wave excitation means is cut off, the sound wave from the vibrating body 1 is immediately stopped, and the object 7 contacts the vibrating body 1.
【0023】図1乃至図4に示した物体7は、単に平板
状で比較的軽量のもの、例えば名刺や、合成樹脂製ある
いは金属製の薄板等を想定している。これらの物体は、
本実施例で示した装置を試作し、供試体として浮揚させ
てみたものであるが、この他、図5に示すような形態の
物体7についても実験を行った。すなわち、平板状のキ
ャリア7aと、該キャリア7a上に担持された重量物7
bとからなるものである。図5において、この場合のキ
ャリア7aと振動体1との距離をe2 にて示している。
なお、このようなキャリア7aを必要とする重量物7b
としては、球形に近いものあるいは凹凸を有するものな
ど自体のみにては浮揚し得ない物体や、容器に収容した
状態の粉体又は液体等が挙げられる。但し、自体の底面
が平坦であればキャリア7aを外して該重量物7bのみ
にても浮揚する故、そのような重量物7bについては自
体のみの浮揚実験をも行った他、種々の物体についても
実験を行った。The object 7 shown in FIGS. 1 to 4 is assumed to be simply a flat plate and relatively lightweight, such as a business card or a thin plate made of synthetic resin or metal. These objects are
The device shown in this example was prototyped and was levitated as a sample, but in addition to this, an experiment was also conducted on an object 7 having a configuration as shown in FIG. That is, the flat carrier 7a and the heavy object 7 carried on the carrier 7a
and b. In FIG. 5, the distance between the carrier 7a and the vibrating body 1 in this case is indicated by e 2 .
It should be noted that a heavy object 7b that requires such a carrier 7a
Examples of the object include an object that cannot be floated by itself, such as an object having a nearly spherical shape or an object having irregularities, and a powder or liquid in a state of being contained in a container. However, if the bottom surface of itself is flat, the carrier 7a is removed and only the heavy object 7b is levitated. Therefore, with respect to such a heavy object 7b, a levitation experiment of itself is also performed, and various objects are Also conducted an experiment.
【0024】上記の実験の結果、浮揚に供する供試体の
材質には何等制約されることがなく、どのような物体で
も浮揚することが判明した。また、軽量なものから重い
ものに亘り幅広く実験を行ったが、軽量物については勿
論浮揚し、重量物に関しては実験中最大のもので直径が
約140mm、重量が約3.26Kgの金属製の物体が
浮揚し、これから、振動体1よりの音波の放射圧によっ
て物体が受ける最大浮力を計算すると21.4g/cm
2 となった。よって、振動体1の表面積よりこの数値を
換算すると、仮に振動体1の全面に亘って延在するよう
な物体であれば、その物体の重量が14.3Kgでも浮
揚可能となる。ただし、比較的軽量の物体を浮揚させる
際は装置に加える振動系への入力電力は130Wで済ん
だが、上記のように重い物体を浮揚させる場合には16
0Wを要した。As a result of the above experiment, it was found that any material can be levitated without any restrictions on the material of the specimen to be levitated. In addition, we conducted a wide range of experiments from light to heavy, but of course, the lightest material levitated, and the heaviest material was the largest in the experiment, with a diameter of about 140 mm and a weight of about 3.26 kg made of metal. The object floats, and the maximum buoyancy that the object receives due to the radiation pressure of the sound wave from the vibrating body 1 is calculated to be 21.4 g / cm.
Became 2 . Therefore, if this value is converted from the surface area of the vibrating body 1, if the object extends over the entire surface of the vibrating body 1, it becomes possible to levitate even if the weight of the object is 14.3 kg. However, the input power to the vibration system applied to the device was 130 W when levitating a relatively lightweight object, but 16 W is required when levitating a heavy object as described above.
It required 0W.
【0025】また、前述したように、浮揚実験にはさま
ざまな材質の物体が供されたが、振動体1の表面と対向
する底面の平面精度が高いものほど、重量が大きくとも
浮揚することが判明した。ただし、振動体1の表面の平
面精度が高いこと、また、装置全体の安定性が重要であ
ることも確認された。As described above, although objects of various materials were provided in the levitation experiment, the higher the plane accuracy of the bottom surface facing the surface of the vibrating body 1, the higher the weight, the more levitated. found. However, it was also confirmed that the flatness of the surface of the vibrating body 1 is high and the stability of the entire device is important.
【0026】上記から明らかなように、本発明に係る装
置においては、磁性体であるや否やなど、扱う物体の材
質等の制約を受けることがなく、また、磁界中におくこ
とができないもの等、あらゆる物体を浮揚させ、後述の
ように搬送することができる。また、扱う物体の重量及
び寸法が比較的大きくとも、浮揚させ、搬送することが
できるものである。As is apparent from the above, in the device according to the present invention, there is no restriction on the material of the object to be handled such as the magnetic substance, and the device which cannot be placed in the magnetic field. , Any object can be levitated and transported as described below. Further, even if the weight and size of the object to be handled are relatively large, it can be levitated and transported.
【0027】続いて、上述した物体浮揚装置を含む物体
搬送装置の作用について説明する。この物体搬送装置
は、前述した物体浮揚装置の構成に、浮揚した状態の物
体7を走行させる走行手段を付加させたものである。Next, the operation of the object transporting device including the above-mentioned object levitation device will be described. This object transporting device is obtained by adding traveling means for traveling the levitated object 7 to the configuration of the object levitation device described above.
【0028】この走行のための手段の一例として、図6
に示すような構成を採用している。すなわち、振動体1
の表面が仮想水平面10に対して角度θ1 だけ傾斜する
ようになされる。この傾斜θ1 により、物体7に重力に
基づく加速度が生じ、走行する訳である。但し、角度θ
1 については実験では1〜5°に設定された。かかる構
成の場合、物体7を走行させるための駆動源を特に必要
とせず、単に装置を傾けるだけでよいため、装置全体と
しての小型化及びコストの低減が図り易くなっている。
なお、前述したように、超音波励振手段への給電を断て
ば物体7は瞬時に振動体1に接触し、摩擦抵抗により停
止する。FIG. 6 shows an example of means for this traveling.
The configuration shown in is adopted. That is, the vibrating body 1
Is inclined at an angle θ 1 with respect to the virtual horizontal plane 10. This inclination θ 1 causes acceleration due to gravity in the object 7, and the object 7 travels. However, the angle θ
It is set to 1 to 5 ° in the experiment for 1. In the case of such a configuration, since a drive source for moving the object 7 is not particularly required and the device is simply tilted, it is easy to reduce the size and cost of the entire device.
As described above, if the power supply to the ultrasonic wave excitation means is cut off, the object 7 instantly contacts the vibrating body 1 and stops due to frictional resistance.
【0029】ところで、上記のようにして物体7が搬送
される際、下記の作用によって搬送路からの逸脱が防止
される。By the way, when the object 7 is conveyed as described above, deviation from the conveying path is prevented by the following action.
【0030】すなわち、図2及び図3に示すように、該
搬送路の両側に沿って音波反射部材8が配設されてい
る。図3から明らかなように、これらの音波反射部材8
は振動体1とは非接触の状態であり、図において矢印に
て示すように振動体1の下面より放射される音波を反射
しつつ上記搬送路の側方へと導く。搬送路の側方にはこ
のように導かれた音波が存在することとなるため、これ
が壁となり、物体7が搬送路から逸脱しようとするとこ
れを押し戻す作用をなす。よって物体7が搬送路から逸
脱することがない。また、かかる構成によれば、物体7
は音波反射部材8と接触することがない。但し、このよ
うな音波反射部材8を設けずとも、振動体1の縁からは
み出そうとした物体7が、該振動体1自体が放射する音
波の作用によって内側に引き戻される作用があることが
確認されている。That is, as shown in FIGS. 2 and 3, the sound wave reflecting members 8 are arranged along both sides of the conveying path. As is clear from FIG. 3, these sound wave reflection members 8
Is in a non-contact state with the vibrating body 1, and guides the sound wave emitted from the lower surface of the vibrating body 1 to the lateral side of the conveying path while reflecting as shown by the arrow in the figure. Since the sound wave guided in this way exists on the side of the transport path, this becomes a wall, and when the object 7 tries to deviate from the transport path, it acts to push it back. Therefore, the object 7 does not deviate from the transport path. Further, according to this configuration, the object 7
Does not come into contact with the sound wave reflection member 8. However, even if such a sound wave reflection member 8 is not provided, it is confirmed that the object 7 that is about to protrude from the edge of the vibrating body 1 is pulled back inward by the action of the sound wave emitted by the vibrating body 1 itself. Has been done.
【0031】次に、上述のように重力を利用して物体7
を走行させる形式とは異なる走行手段を夫々備えた他の
物体搬送装置について説明する。なお、これら各物体搬
送装置は、以下に説明する部分以外は図1乃至図3並び
に図6に示した物体搬送装置と同様に構成されているの
で、装置全体としての説明は重複する故に省略し、要部
のみの説明に留める。また、以下の説明において。図1
乃至図3並びに図6に示した物体搬送装置の構成部材と
同一の構成部材については同じ参照符号を用いて示して
いる。Next, as described above, the object 7 is utilized by utilizing gravity.
A description will be given of another object transporting device, each of which has a traveling means different from the traveling type. Note that each of these object transporting devices has the same structure as the object transporting device shown in FIGS. 1 to 3 and 6 except for the portions described below, and therefore the description of the device as a whole is omitted because it is redundant. , I will only explain the main parts. Also in the following description. Figure 1
The same components as those of the object transporting device shown in FIGS. 3 and 6 are designated by the same reference numerals.
【0032】図7に、本発明における他の実施例として
の物体搬送装置の要部を示す。FIG. 7 shows a main part of an object transporting device as another embodiment of the present invention.
【0033】図示のように、当該物体搬送装置において
は、振動体1が、仮想水平面10に対して平行となされ
ている。そして、物体7を走行させる走行手段が、該物
体7が走行すべき方向に沿って互いに所定間隔を隔てて
並設された複数のノズル15を有している。これらのノ
ズル15は例えば振動体1の上方に配設され、斜め後方
より物体7に向けて圧搾空気を噴出する。物体7はこの
噴出する圧搾空気によって加速され、搬送される。これ
らのノズル15と、該ノズル15に圧搾空気を供給する
コンプレッサ(図示せず)等とによって、上記走行手段
として作用する気体噴射手段が構成されている。なお、
加圧して噴射される気体は、空気に限らず、用途に応じ
て、また、雰囲気等の環境に及ぼす影響が許容されるな
らば、種々のものが使用可能である。As shown in the figure, in the object transporting apparatus, the vibrating body 1 is parallel to the virtual horizontal plane 10. The traveling means for traveling the object 7 has a plurality of nozzles 15 arranged in parallel at predetermined intervals along the direction in which the object 7 should travel. These nozzles 15 are arranged, for example, above the vibrating body 1 and eject the compressed air toward the object 7 from diagonally behind. The object 7 is accelerated and conveyed by the jetted compressed air. These nozzles 15 and a compressor (not shown) that supplies compressed air to the nozzles 15 constitute gas injection means that functions as the traveling means. In addition,
The gas to be pressurized and injected is not limited to air, and various types can be used depending on the application and if the influence on the environment such as the atmosphere is allowed.
【0034】図8は、本発明の他の実施例としての物体
搬送装置の要部を示すものである。上記図7の物体搬送
装置においては気体の噴射によって物体7を走行させて
いるが、当該装置においては物体7に対して超音波を放
射し、これを推進力として走行させる。FIG. 8 shows the essential parts of an object transporting device as another embodiment of the present invention. In the object transporting apparatus of FIG. 7, the object 7 is made to travel by jetting gas, but in this apparatus, ultrasonic waves are radiated to the object 7 and the object is run as a propulsive force.
【0035】すなわち、図示のように、振動体1の上方
に、物体7が走行すべき方向に沿って複数の超音波放射
器20が等間隔にて並べて設けられている。そしてこれ
らの超音波放射器20は、各々が具備した振動板20a
より放射する超音波21が斜め前下方に指向するように
傾斜した状態に設置されている。That is, as shown in the figure, a plurality of ultrasonic radiators 20 are arranged at equal intervals above the vibrating body 1 along the direction in which the object 7 should travel. The ultrasonic radiators 20 are provided with the diaphragms 20a provided respectively.
The ultrasonic waves 21 radiated more are installed in a state of being inclined so as to be directed obliquely downward and forward.
【0036】かかる構成においては、物体7は各超音波
放射器20より発せられる音波の放射圧により加速さ
れ、搬送される。In such a structure, the object 7 is accelerated and conveyed by the radiation pressure of the sound waves emitted from each ultrasonic radiator 20.
【0037】図9に、本発明における更に他の実施例と
しての物体搬送装置の要部を示す。図8に示した物体搬
送装置においては物体7の推進のために超音波放射器2
0を設けているが、本実施例においては振動体1自体が
発する音波を物体推進用として活用している。FIG. 9 shows a main part of an object transporting device as still another embodiment of the present invention. In the object transporting device shown in FIG. 8, the ultrasonic radiator 2 is used to propel the object 7.
Although 0 is provided, the sound wave generated by the vibrating body 1 itself is used for object propulsion in this embodiment.
【0038】図示のように、本装置においては、振動体
1の上方に、物体7が走行すべき方向に沿って複数の平
板状の反射部材25が並べて設けられている。各反射部
材25は振動体1の表面に対してθ2 の角度をなすよう
に、且つ前方が高くなるように傾けて設置されている。
よって、振動体1より上方に向けて放射された音波26
aはこれら反射部材25にて反射し、斜め前下方向に向
って進む。物体7はこの反射波26bにより加速され、
搬送される。As shown in the figure, in this apparatus, a plurality of flat plate-like reflecting members 25 are provided above the vibrating body 1 along the direction in which the object 7 should travel. Each reflecting member 25 is installed so as to make an angle of θ 2 with respect to the surface of the vibrating body 1 and tilt so that the front is higher.
Therefore, the sound wave 26 emitted upward from the vibrating body 1
a is reflected by these reflecting members 25 and travels obliquely forward and downward. The object 7 is accelerated by this reflected wave 26b,
Be transported.
【0039】なお、本装置においては複数の反射部材2
5を個別に設けたが、この他、複数の傾斜部を波状に形
成した長尺の反射部材(図示せず)を1つのみ設ける構
成としてもよい。In this apparatus, a plurality of reflecting members 2
5 is provided individually, however, in addition to this, only one long reflecting member (not shown) in which a plurality of inclined portions are formed in a wave shape may be provided.
【0040】また、図7乃至図9に夫々示した物体搬送
装置においては、ノズル15、超音波放射器20及び反
射部材25を物体搬送路に沿って各々複数並べて設けて
いるが、これらを単一として、搬送すべき物体7を追う
ように移動させる構成とすることも可能である。Further, in the object transporting device shown in each of FIGS. 7 to 9, a plurality of nozzles 15, ultrasonic wave emitters 20 and reflecting members 25 are provided side by side along the object transporting path. For example, it is possible to move the object 7 to be conveyed so as to follow it.
【0041】図10は、本発明における更に他の実施例
を示すものである。当該物体搬送装置においては、物体
7を走行させる走行手段が下記のように構成されてい
る。FIG. 10 shows still another embodiment of the present invention. In the object transporting apparatus, the traveling means for traveling the object 7 is configured as described below.
【0042】図示のように、振動体1を励振する超音波
励振手段30が該振動体1の右端側に設置され、左端側
に、該超音波励振手段30とほぼ同様の構成を有するエ
ネルギー変換手段31が配置されている。このエネルギ
ー変換手段31は、超音波励振手段30により励振され
た振動体1が発する超音波のエネルギーを再び電気エネ
ルギーに戻すべく変換するものである。具体的には、該
エネルギー変換手段31が具備する振動子4の電極4a
に、抵抗R及びコイルLからなる回路が接続されてお
り、機械的エネルギーとしての超音波エネルギーより変
換された電気エネルギーはこの回路を経ることにより更
にジュール熱に変換され、放散される。As shown in the figure, an ultrasonic wave exciting means 30 for exciting the vibrating body 1 is installed on the right end side of the vibrating body 1, and an energy converting means having a structure similar to that of the ultrasonic wave exciting means 30 on the left end side. Means 31 are arranged. The energy converting means 31 is for converting the energy of the ultrasonic wave emitted by the vibrating body 1 excited by the ultrasonic wave exciting means 30 into electric energy again. Specifically, the electrode 4a of the vibrator 4 included in the energy conversion means 31
A circuit composed of a resistor R and a coil L is connected to the electric energy, and electric energy converted from ultrasonic energy as mechanical energy is further converted into Joule heat by passing through this circuit and dissipated.
【0043】かかる構成においては、超音波励振手段と
同時にこのエネルギー変換手段31を作用させれば、矢
印Sにて示すように、振動体1に生ずる撓み振動の波が
進行波となる。物体7は、この進行波に載る状態にて走
行する。In this structure, when the energy converting means 31 is actuated at the same time as the ultrasonic wave exciting means, as shown by the arrow S, the flexural vibration wave generated in the vibrating body 1 becomes a traveling wave. The object 7 travels on the traveling wave.
【0044】図11に、本発明における他の実施例とし
ての物体搬送装置の要部を示す。FIG. 11 shows a main part of an object transporting device as another embodiment of the present invention.
【0045】図示のように、当該物体搬送装置において
は、物体7の走行のための手段として、物体1の走行方
向側に重り32を搭載させることが行われる。このよう
に重りを載せると、物体7は該物体の走行方向側とその
反対方向側とで重量配分が異なり浮揚した状態にて傾斜
する。すると、振動体1より上方に向けて放射された音
波(図示せず)は物体7の下面にて反射し、その反射波
(図示せず)が斜め後下方向に向かって進む。物体7は
この反射波による推進力によって加速され、走行する。
なお、このような重り32を用いず、物体7自体につい
て走行方向側とその反対方向側との厚さを変えるなどし
て重量配分を異ならしめて傾斜させてもよい。As shown in the figure, in the object transporting apparatus, a weight 32 is mounted on the running direction side of the object 1 as a means for running the object 7. When the weight is placed in this manner, the object 7 tilts in a levitated state because the weight distribution is different between the traveling direction side of the object and the opposite direction side thereof. Then, a sound wave (not shown) radiated upward from the vibrating body 1 is reflected by the lower surface of the object 7, and the reflected wave (not shown) travels obliquely backward and downward. The object 7 is accelerated by the propulsive force of this reflected wave and travels.
Instead of using the weight 32, the weight distribution of the object 7 itself may be changed by changing the thickness between the traveling direction side and the opposite direction side, and the object 7 may be tilted.
【0046】図12は、本発明における更に他の物体搬
送装置の要部を示すものである。FIG. 12 shows the essential parts of still another object transporting device according to the present invention.
【0047】図示するように、この物体搬送装置におい
ては、物体7を走行させるための手段として、物体7の
後部下面に凹凸7dが形成されている。図13から明ら
かなように、この凹凸7dは例えば、該物体7が走行す
べき方向において鉛直面7e及び傾斜面7fとを交互に
且つ連続的に形成することによりなる。そして、該傾斜
面7fは、振動体1の表面に対してθ3 の角度をなすよ
うに、且つ前方が低くなるように形成されている。よっ
て、振動体1より上方に向けて放射された音波26aは
これら傾斜面7fにて反射し、斜め後下方向に向って進
む。物体7はこの反射波26bによる推進力によって加
速され、走行する。As shown in the figure, in this object transporting device, unevenness 7d is formed on the rear lower surface of the object 7 as means for moving the object 7. As is apparent from FIG. 13, the unevenness 7d is formed by alternately and continuously forming vertical surfaces 7e and inclined surfaces 7f in the direction in which the object 7 should travel. The inclined surface 7f is formed so as to form an angle of θ 3 with respect to the surface of the vibrating body 1 and lower toward the front. Therefore, the sound wave 26a radiated upward from the vibrating body 1 is reflected by these inclined surfaces 7f and travels obliquely rearward and downward. The object 7 is accelerated by the propulsive force of the reflected wave 26b and travels.
【0048】ところで、図2及び図3に示すように、前
述した各物体搬送装置においては、物体7の搬送路から
の逸脱を防止するために、搬送路に沿って音波反射部材
8を設け、振動体1の下面側より発せられて該音波反射
部材8に沿って反射された音波を壁として作用させてい
る。かかる構成により、ある程度の質量までの物体に対
処し得るのであるが、物体7の質量がかなり大きくなる
と搬送路外に逸脱しようとする時の慣性も大きく、音波
の壁のみにてはこれを規制することは困難である。そこ
で図14に示す構成を付加することが行われる。By the way, as shown in FIGS. 2 and 3, in each of the above-mentioned object transporting devices, a sound wave reflecting member 8 is provided along the transport path in order to prevent the object 7 from deviating from the transport path. The sound wave emitted from the lower surface side of the vibrating body 1 and reflected along the sound wave reflecting member 8 acts as a wall. With such a configuration, it is possible to deal with an object up to a certain mass, but when the mass of the object 7 becomes considerably large, the inertia when trying to deviate from the conveyance path is large, and this is restricted only by the sound wave wall. Is difficult to do. Therefore, the configuration shown in FIG. 14 is added.
【0049】図14に示すように、重量が大きい物体7
(例えば重量物7bのみからなる)の搬送路の両側に、
平板状の逸脱防止部材35を配設している。よって、物
体7は搬送路から逸脱しようとするとこの逸脱防止部材
35の内側面に極く軽く接触し、逸脱が回避される。As shown in FIG. 14, a heavy object 7
On both sides of the transport path of (for example, only heavy goods 7b),
A flat plate-shaped deviation prevention member 35 is provided. Therefore, when the object 7 tries to deviate from the transport path, it comes into very light contact with the inner surface of the deviation prevention member 35, and the deviation is avoided.
【0050】前述した各実施例においては、1台の物体
搬送装置について示したが、図15に示すように、2台
またはそれ以上の物体搬送装置を、その各々の搬送路が
連続するように直列に並べて設置することができる。こ
のように、搬送路の長さを自在に設定することができ、
自由度が大きく、汎用性に優れている。In each of the above-described embodiments, one object conveying device is shown, but as shown in FIG. 15, two or more object conveying devices are arranged so that their respective conveying paths are continuous. It can be installed side by side in series. In this way, you can freely set the length of the transport path,
Great flexibility and versatility.
【0051】図16は、物体浮揚装置の他の実施例を示
したものである。超音波励振手段のホーン2の先端には
円筒部材からなる振動体11 が螺子等で締結されてい
る。この振動体11 、すなわち円筒部材はその軸方向が
ホーン2の振動方向(縦振動)と略直交するように結合
されており、この円筒部材11 に対して振動が加えられ
ることによってこの円筒部材内には図17(a)に示す
ように該円筒部材内の中心に向かって放射方向の振動モ
ードが発生する。この振動モードによる音圧は、放射方
向で略均等であり、円筒部材内に挿入された被浮揚物体
としての物体71、すなわち柱状の軸は円筒部材内で図
17(b)で示すような状態で非接触状態で浮揚するこ
とになる。FIG. 16 shows another embodiment of the object levitating apparatus. The tip of the horn 2 of the ultrasonic excitation means vibrating body 1 1 made of a cylindrical member is fastened by screws or the like. The vibrating body 1 1 , that is, the cylindrical member is coupled so that its axial direction is substantially orthogonal to the vibration direction (longitudinal vibration) of the horn 2, and the vibration is applied to this cylindrical member 1 1 In the member, as shown in FIG. 17A, a radial vibration mode is generated toward the center of the cylindrical member. The sound pressure due to this vibration mode is substantially uniform in the radial direction, and the object 7 1 as the levitation object inserted in the cylindrical member, that is, the columnar shaft is inside the cylindrical member as shown in FIG. As a result, it will levitate in a non-contact state.
【0052】図18は、上記物体浮揚装置の被浮揚物体
71 の各種変形例を示したもので、図18(a)は、底
面が半円筒状で側面が側板で閉塞されているボード状部
材からなる物体72 であり、図18(b)は半円筒部材
で構成される物体73 であり、図18(c)は薄肉状の
円筒部材からなる物体74 であり、図18(d)は半円
柱部材で構成される物体75 である。このような種々の
形状の物体であっても円筒部材である振動体1の内底面
から受ける音波の放射圧によって図17(a)及び
(b)に示すように円筒部材11 内にて浮揚する。[0052] Figure 18 shows the various modifications of the levitation body 71 of the object flotation devices, FIG. 18 (a), like board bottom side surface with semi-cylindrical shape is closed by the side plate an object 7 2 consisting of members, FIG. 18 (b) is a body 7 3 composed of semi-cylindrical member, and FIG. 18 (c) is a body 7 4 consisting of thin-walled cylindrical member, FIG. 18 ( d) is the object 7 5 consists of a semi-cylindrical member. Even objects having such various shapes are levitated in the cylindrical member 1 1 as shown in FIGS. 17A and 17B by the radiation pressure of the sound wave received from the inner bottom surface of the vibrating body 1 which is the cylindrical member. To do.
【0053】図19は、上記物体浮揚装置を複数個並設
したもので、図示のように振動体としての円筒部材1
1 ,12 が軸方向に直列配置されることにより、所望の
長さの搬送路を形成して物体7を浮揚して搬送すること
ができる。FIG. 19 shows a plurality of the object levitation devices arranged side by side, and as shown in the figure, the cylindrical member 1 as a vibrating body.
By arranging 1 and 1 2 in series in the axial direction, it is possible to form a conveying path having a desired length and levitate and convey the object 7.
【0054】上記物体浮揚装置において、被浮揚物体7
1 〜7n の走行手段は、図示してはいないが図1乃至図
15までにおいて示した実施例を用いることによって物
体71 〜7n を円筒部材11 、12 内を軸方向に搬送す
ることができる。例えば、図6に示す実施例のように装
置自体を傾斜させたり、図7に示すように気体を前記円
筒部材11 、12 内方向に噴射させたり、図8に示すよ
うに超音波の放射圧を円筒部材11 、12 内に印加させ
ればよい訳である。この場合物体71 〜7n は浮揚して
いるので僅かな加圧力で搬送されることとなる。In the object levitating apparatus, the levitated object 7
1 to 7-n traveling means is conveying the object 7 1 to 7-n by although not shown the use of the embodiment shown in to FIGS. 1 to 15 the cylindrical member 1 1, 1 in 2 in the axial direction can do. For example, the device itself or is inclined as in the embodiment shown in FIG. 6, or the gas is injected into the cylindrical member 1 1, 1 2 in the direction as shown in FIG. 7, as shown in Figure 8 of the ultrasonic radiation pressure which mean that it is sufficient to apply to the cylindrical member 1 1, 1 2. In this case, since the objects 7 1 to 7 n are levitated, they are transported with a slight pressing force.
【0055】次に、図20は、被浮揚物体としての円柱
軸71 の一端に該軸に回転力を付与する駆動手段として
のモータMを接続して、物体浮揚軸受としたものであ
る。この物体浮揚軸受は、円柱軸71 を直接接続してい
るが、他の連結手段を介して接続してもよく、また他端
に駆動手段を含む駆動力伝達部材を介して駆動するよう
にしてもよいことは勿論である。また、この図20に示
す物体浮揚軸受を図19に示すように複数個配置するよ
うにしてもよい。こうすることによって軸受の負荷を増
大させることができる。Next, FIG. 20 connects the motor M as a driving means for applying a rotational force to the shaft at one end of the cylindrical shaft 71 as an object to be levitated object is obtained by the object levitated bearings. The object levitation bearing is connected to the cylindrical shaft 71 directly may be connected via other connection means, also through a driving force transmitting member comprising a driving means at the other end so as to drive Of course, it is okay. Further, a plurality of object levitation bearings shown in FIG. 20 may be arranged as shown in FIG. By doing so, the load on the bearing can be increased.
【0056】また、図16、図19、図20に示す物体
浮揚装置及び物体浮揚軸受では、物体71 乃至7n は円
筒部材11 、12 内に閉じ込められ、且つ周壁より浮揚
しているため、格別の搬送路逸脱防止手段は不要とな
る。In the object levitation device and the object levitation bearing shown in FIGS. 16, 19, and 20, the objects 7 1 to 7 n are confined in the cylindrical members 1 1 and 1 2 and levitated from the peripheral wall. Therefore, no special means for preventing deviation from the transport path is required.
【0057】ここで、前述した実験の実際についてその
一部を説明する。Here, a part of the actual experiment described above will be described.
【0058】この実験のため、図21に示すような測定
装置を用意した。この測定装置は振動体1上における各
種物体7の浮揚距離eを測定するものである。図示のよ
うに、レーザ変位計37と、該レーザ変位計37による
測定値を表示するオシロスコープ38と、該レーザ変位
計37より発せられる信号の増幅等を行ってオシロスコ
ープ38に表示させるべく両者間に介在する変位計本体
39とを有している。For this experiment, a measuring device as shown in FIG. 21 was prepared. This measuring device measures the levitation distance e of various objects 7 on the vibrating body 1. As shown in the figure, a laser displacement meter 37, an oscilloscope 38 for displaying the measured value by the laser displacement meter 37, and a signal emitted from the laser displacement meter 37 are amplified and displayed between the oscilloscope 38 for display. It has an interposing displacement gauge body 39.
【0059】上記レーザ変位計37は、物体7の直上か
ら該物体の上面に向けてレーザ37aを照射し、その反
射光等を利用して距離を測定するためのものであるが、
種々ある公知の測定原理のものが採用され得る。測定
は、具体的には下記のように行われる。The laser displacement meter 37 irradiates the laser 37a from directly above the object 7 toward the upper surface of the object 7 and measures the distance by utilizing the reflected light or the like.
Various known measurement principles can be adopted. The measurement is specifically performed as follows.
【0060】まず、振動体1を振動させることなく静止
状態とし、該振動体1上に物体7を載置する。この状態
で上記測定装置を作動させ、静止状態の物体7の上面ま
での距離を浮揚距離測定の基準すなわち0(ゼロ)とす
べくリセットさせる。次いで、振動体1を励振させて物
体7を浮揚させる。この浮揚状態にて再び測定装置を作
動させ、測定を行う。ここで得られる測定値は上記基準
よりの距離であるから、該測定値がすなわち浮揚距離e
となる。なお、物体7が金属の場合、非浮揚状態におい
て物体7と振動体1とに通電して相互の導通状態を得て
おき、この導通状態が消えて非導通状態となったことを
以て物体7が浮揚したことを確認することも行われた。First, the vibrating body 1 is made to stand still without vibrating, and the object 7 is placed on the vibrating body 1. In this state, the measuring device is operated, and the distance to the upper surface of the stationary object 7 is reset to be the reference for measuring the levitation distance, that is, 0 (zero). Next, the vibrating body 1 is excited to levitate the object 7. In this levitated state, the measuring device is operated again to perform the measurement. Since the measured value obtained here is a distance from the above standard, the measured value is the levitation distance e.
Becomes When the object 7 is a metal, the object 7 and the vibrating body 1 are energized in the non-floating state to obtain a mutual conductive state, and the conductive state disappears to become the non-conductive state. It was also confirmed that he had levitated.
【0061】上記までの説明は、供試体として種々の物
体を選定し、試作した物体浮揚装置による浮揚実験をこ
れら各物体について行った結果に基づくものであるが、
物体搬送の実用化の一例として、図22に示す構成を考
えた。The above description is based on the results of performing various levitation experiments on each of these objects by selecting various objects as specimens and making a prototype object levitation device.
As an example of practical application of object transportation, the configuration shown in FIG. 22 was considered.
【0062】この構成において搬送されるべき物体は、
半導体(ICチップ)を製造する際の一次製品としての
シリコンウェハー40であり、該シリコンウェハー40
を例えば矩形板状に形成したキャリア41上に搭載させ
た状態で前述の物体搬送装置により浮揚させ、搬送する
ことを行う。The object to be transported in this configuration is
A silicon wafer 40 as a primary product when a semiconductor (IC chip) is manufactured.
Is mounted on a carrier 41 formed in, for example, a rectangular plate, and is levitated by the above-described object transporting device and transported.
【0063】図から明らかなように、キャリア41に
は、略円形のシリコンウェハー40が挿通されるべき円
形の凹部41aが設けられている。この凹部41aの内
周面には例えば4つの突起41bが等間隔にて形成され
ており、シリコンウェハー40は凹部41a内において
これら突起41b上に載置されるようになされている。
そして、キャリア41の両側には、凹部41aに連通す
る切欠部41cが形成されている。この切欠部41c
は、シリコンウェハー40を上記突起41b上に載置し
た状態において該切欠部41cの底面とシリコンウェハ
ー40の下面との間に所定の間隙が生ずる程度の深さを
有している。すなわち、図示しないロボットハンド等が
このシリコンウェハー40を凹部41a内に挿入したり
取り出す際に、上記切欠部41cを通じてシリコンウェ
ハー40を保持するようになされている。As is apparent from the figure, the carrier 41 is provided with a circular recess 41a into which the substantially circular silicon wafer 40 is to be inserted. For example, four protrusions 41b are formed on the inner peripheral surface of the recess 41a at equal intervals, and the silicon wafer 40 is placed on the protrusions 41b in the recess 41a.
Then, on both sides of the carrier 41, cutouts 41c communicating with the recesses 41a are formed. This notch 41c
Has a depth such that a predetermined gap is formed between the bottom surface of the cutout portion 41c and the lower surface of the silicon wafer 40 when the silicon wafer 40 is placed on the protrusion 41b. That is, a robot hand or the like (not shown) holds the silicon wafer 40 through the notch 41c when the silicon wafer 40 is inserted into or taken out of the recess 41a.
【0064】なお、かかるキャリア41を使用せずに、
直接シリコンウェハー40を搬送することも可能であ
る。Incidentally, without using the carrier 41,
It is also possible to directly transfer the silicon wafer 40.
【0065】また、本発明は、前述した各々の構成に限
らず、これら各構成のいずれか2以上の構成をその一部
ずつでも互いに組み合わせることなどにより、多岐に亘
る構成を実現できることは勿論である。Further, the present invention is not limited to the above-mentioned respective configurations, and it is needless to say that a wide variety of configurations can be realized by combining any two or more configurations of these respective configurations with each other even in part thereof. is there.
【0066】また、前述の各実施例においては、振動体
1の素材としてジュラルミンが使用されているが、他
に、炭素鋼及びその合金鋼であるステンレス鋼や、チタ
ン合金等、種々の材質が採用可能である。Further, although duralumin is used as the material of the vibrating body 1 in each of the above-described embodiments, various materials such as carbon steel and its alloy stainless steel, titanium alloy, etc. may be used. Can be adopted.
【0067】[0067]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁性体であるや否やなど、扱う物体の材質等の制約を受
けることがなく、また、磁界中におくことができないも
の等、あらゆる物体を浮揚させ、搬送することができ、
しかも、物体の重量及び寸法が比較的大きくとも対処可
能であるという効果がある。また、装置に関しては、実
質的に、振動体とこれを励振する超音波励振手段のみを
最小限設けるだけでよいから、小型化及びコストの低減
が達成されるという効果が得られると共に、消費電力も
極めて少なくて済み、省エネルギー化に寄与するもので
ある。更に、電気エネルギーを変換した音波の放射圧に
よる浮揚作用であるため、作業者の安全性についても容
易に確保し得ると共に、給電及びその断をなすことによ
り簡単に制御できる利点を有する。そして、用途に応じ
て振動体の形状を適宜変更し得、また、物体を長距離搬
送するためには装置を並べればよいなど、その自由度が
非常に大きく、且つ汎用性に優れている。更に本発明で
は、振動体として円筒部材を用い、円筒部材内にて物体
を浮揚させているため、例えば簡単な構成で超音波の放
射圧が軸方向中心に収束するため複雑な調整が不要なエ
ア軸受としての利用ができ、又物体の脱落防止手段も格
別必要としないため搬送装置としての利用も容易である
という効果がある。As described above, according to the present invention,
As soon as it is a magnetic material, it is not restricted by the material etc. of the object to be handled, and it is possible to levitate and convey any object such as something that can not be placed in a magnetic field,
Moreover, there is an effect that it is possible to deal with the object even if the weight and size of the object are relatively large. Further, as for the device, substantially only the vibration body and the ultrasonic wave excitation means for exciting the vibration body are required to be provided at the minimum, so that it is possible to achieve the effect of downsizing and cost reduction and to reduce the power consumption. Is very small and contributes to energy saving. Furthermore, since it is a levitation action by the radiation pressure of the sound wave that has converted the electric energy, it has an advantage that the safety of the worker can be easily ensured and can be easily controlled by turning on and off the power supply. The shape of the vibrating body can be appropriately changed according to the application, and the apparatus can be arranged in order to convey the object over a long distance. The degree of freedom is extremely large and the versatility is excellent. Further, in the present invention, since the cylindrical member is used as the vibrating body and the object is levitated in the cylindrical member, the radiation pressure of the ultrasonic waves converges to the axial center with a simple configuration, and thus complicated adjustment is not necessary. It has an effect that it can be used as an air bearing, and that it can be easily used as a transfer device because it does not require any means for preventing the falling of objects.
【図1】図1は、本発明の第1実施例としての物体搬送
装置の、一部断面を含む正面図である。FIG. 1 is a front view including a partial cross section of an object transporting device as a first embodiment of the present invention.
【図2】図2は、図1に示した物体搬送装置の平面図で
ある。FIG. 2 is a plan view of the object carrying device shown in FIG.
【図3】図3は、図1に関するD−D矢視図である。FIG. 3 is a view on arrow D-D relating to FIG. 1.
【図4】図4は、図1における部分Eの拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a portion E in FIG.
【図5】図5は、図1乃至図3に示した物体搬送装置に
よって搬送されるべき物体の他の構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another configuration of an object to be carried by the object carrying device shown in FIGS. 1 to 3.
【図6】図6は、図1乃至図3に示した物体搬送装置の
動作説明図である。FIG. 6 is an operation explanatory diagram of the object transporting device shown in FIGS. 1 to 3;
【図7】図7は、本発明の他の物体搬送装置の要部の正
面図である。FIG. 7 is a front view of a main part of another object transporting device according to the present invention.
【図8】図8は、本発明の更に他の物体搬送装置の要部
の正面図である。FIG. 8 is a front view of a main part of still another object transporting device according to the present invention.
【図9】図9は、本発明の更に他の物体搬送装置の要部
の正面図である。FIG. 9 is a front view of a main part of still another object transporting device according to the present invention.
【図10】図10は、本発明の更に他の物体搬送装置
の、一部断面を含む正面図である。FIG. 10 is a front view including a partial cross section of still another object transporting device of the present invention.
【図11】図11は、本発明の更に他の物体搬送装置の
要部の正面図である。FIG. 11 is a front view of a main part of still another object transporting device according to the present invention.
【図12】図12は、本発明の更に他の物体搬送装置の
要部の正面図である。FIG. 12 is a front view of a main part of still another object transporting device according to the present invention.
【図13】図13は、図12における部分Gの拡大図で
ある。13 is an enlarged view of a portion G in FIG.
【図14】図14は、図1乃至図13に示した各実施例
の物体搬送装置に関し、その一部の変形例を示す側面図
である。FIG. 14 is a side view showing a modified example of a part of the object transporting device of each embodiment shown in FIGS. 1 to 13.
【図15】図15は、物体搬送装置を複数台並べた状態
を示す、一部断面を含む正面図である。FIG. 15 is a front view including a partial cross section showing a state in which a plurality of object transporting devices are lined up.
【図16】図16は、本発明の物体搬送装置の要部の斜
視図である。FIG. 16 is a perspective view of a main part of the object transporting device of the present invention.
【図17】図17(a)は、図16の物体搬送装置にお
ける振動モードの説明図であり、図17(b)は矢印N
で示した部分の拡大図である。図18は、図16の物体
搬送装置に用いられる浮揚物体例を示す斜視図である。17 (a) is an explanatory diagram of a vibration mode in the object transporting device of FIG. 16, and FIG. 17 (b) is an arrow N.
It is an enlarged view of the part shown by. FIG. 18 is a perspective view showing an example of a levitating object used in the object transporting device of FIG.
【図19】図19は、図16の物体搬送装置を複数並設
した状態を示す正面図である。FIG. 19 is a front view showing a state where a plurality of the object transporting devices of FIG. 16 are arranged in parallel.
【図20】図20は、物体搬送装置を物体浮揚軸受とし
て用いた状態を示す斜視図である。FIG. 20 is a perspective view showing a state in which the object carrying device is used as an object levitation bearing.
【図21】図21は、物体浮揚装置に関する測定を行う
測定装置の概略を示す正面図である。FIG. 21 is a front view showing the outline of a measuring device that performs measurement relating to the object levitation device.
【図22】図22は、図1乃至図13に示した各実施例
の物体搬送装置により搬送されるべきシリコンウェハー
と、該シリコンウェハーを搭載するキャリアの斜視図で
ある。FIG. 22 is a perspective view of a silicon wafer to be transferred by the object transfer device of each of the embodiments shown in FIGS. 1 to 13 and a carrier on which the silicon wafer is mounted.
【図23】図23は、従来の物体浮揚装置の概略を示す
正面図である。FIG. 23 is a front view schematically showing a conventional object levitation device.
【符号の説明】 1,11 ,12 振動体(円筒部材) 2 ホーン 4 振動子 5 発振器 6 ケース 7,71 〜7n 物体 8 音波反射部材 10 仮想水平面 20 超音波放射器 25 反射部材 30 超音波励振手段 31 エネルギー変換手段 35 逸脱防止部材 37 レーザ変位計 38 オシロスコープ 39 変位計本体 40 シリコンウェハー 41 キャリア[Description of Reference Signs] 1,1 1 , 1 2 Vibrating body (cylindrical member) 2 Horn 4 Oscillator 5 Oscillator 6 Case 7,7 1 to 7 n Object 8 Sound wave reflection member 10 Virtual horizontal plane 20 Ultrasonic wave radiator 25 Reflection member 30 Ultrasonic wave excitation means 31 Energy conversion means 35 Deviation prevention member 37 Laser displacement meter 38 Oscilloscope 39 Displacement meter main body 40 Silicon wafer 41 Carrier
Claims (8)
振手段とを備え、振動体の音波の放射圧により物体を浮
揚させる物体浮揚装置あって、前記振動体は円筒部材で
構成され、前記超音波励振手段による振動方向が円筒部
材の軸方向と直交するように前記円筒部材の外周部に前
記超音波励振手段を結合し、該円筒部材内における音波
の放射圧により物体を浮揚させることを特徴とする物体
浮揚装置。1. An object levitation device comprising a vibrating body and an ultrasonic wave excitation means for exciting the vibrating body, and levitating an object by radiation pressure of sound waves of the vibrating body, wherein the vibrating body is composed of a cylindrical member. , The ultrasonic excitation means is coupled to the outer peripheral portion of the cylindrical member such that the vibration direction of the ultrasonic excitation means is orthogonal to the axial direction of the cylindrical member, and the object is levitated by the radiation pressure of the sound wave in the cylindrical member. An object levitation device characterized by the above.
振手段とを備え、前記振動体は円筒部材で構成され、前
記超音波励振手段による振動方向が円筒部材の軸方向と
直交するように前記円筒部材の外周部に前記超音波励振
手段を結合し、該円筒部材内における音波の放射圧によ
り物体を浮揚させる物体浮揚軸受であって、前記円筒部
材内に挿入された挿入部材と、該挿入部材の少なくとも
一方に回転駆動力を伝達する駆動手段を有することを特
徴とする物体浮揚軸受。2. A vibrating body and an ultrasonic wave exciting means for exciting the vibrating body, wherein the vibrating body is composed of a cylindrical member, and a vibration direction of the ultrasonic wave exciting means is orthogonal to an axial direction of the cylindrical member. An object levitation bearing that couples the ultrasonic wave excitation means to the outer peripheral portion of the cylindrical member to levitate an object by radiation pressure of sound waves in the cylindrical member, and an insertion member inserted in the cylindrical member. An object levitation bearing, characterized in that it has drive means for transmitting a rotational drive force to at least one of the insertion members.
徴とする請求項2記載の物体浮揚軸受。3. The object levitation bearing according to claim 2, wherein the insertion member is a cylindrical shaft.
振手段と、該振動体を走行させる走行手段とを備え、該
振動体の音波の放射圧により物体を浮揚させ走行させる
物体搬送装置であって、前記振動体は円筒部材からな
り、前記超音波励振手段による振動方向が円筒部材の軸
方向と直交するように前記円筒部材の外周部に前記超音
波励振手段を結合し、該円筒部材における音波の放射圧
により該円筒部材内において物体を浮揚し走行させるこ
とを特徴とする物体搬送装置。4. An object transporting system comprising: a vibrating body, an ultrasonic wave exciting means for exciting the vibrating body, and a traveling means for moving the vibrating body, wherein the object is levitated by the radiation pressure of the sound wave of the vibrating body to cause the traveling. In the device, the vibrating body is formed of a cylindrical member, and the ultrasonic exciting means is coupled to an outer peripheral portion of the cylindrical member so that a vibration direction of the ultrasonic exciting means is orthogonal to an axial direction of the cylindrical member, An object conveying device, characterized in that an object is levitated and runs inside the cylindrical member by radiation pressure of sound waves in the cylindrical member.
を噴射する気体噴射手段を有することを特徴とする請求
項4記載の物体搬送装置。5. The object transporting device according to claim 4, wherein the traveling means includes a gas ejecting means for ejecting gas toward the object.
波を放射する超音波放射手段を有することを特徴とする
請求項4記載の物体搬送装置。6. The object transporting device according to claim 4, wherein the traveling means includes ultrasonic wave emitting means for emitting ultrasonic waves to the object.
発する超音波エネルギーを電気エネルギーに変換するこ
とにより該超音波を前記物体が移動すべき方向に進む進
行波とするエネルギー変換手段を有することを特徴とす
る請求項4記載の物体搬送装置。7. The traveling means has energy conversion means for converting the ultrasonic energy generated by the ultrasonic excitation means into electric energy to convert the ultrasonic wave into a traveling wave traveling in the direction in which the object should move. The object transporting device according to claim 4, wherein
直交方向に励振し、該振動体の音波の放射圧により該振
動体の円筒内において物体を浮揚させることを特徴とす
る物体浮揚方法。8. An object levitation method, characterized in that a vibrating body made of a cylindrical member is excited in a direction orthogonal to an axial direction of the cylinder, and an object is levitated in the cylinder of the vibrating body by radiation pressure of sound waves of the vibrating body. .
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30578293A JPH07137823A (en) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | Object floating device, object floating bearing, object conveying device and object floating method using the same |
| US08/220,635 US5890580A (en) | 1993-07-12 | 1994-03-31 | Object levitating apparatus, object transporting apparatus, and object levitating bearing along with an object levitating process and object transporting process |
| US08/882,045 US5810155A (en) | 1993-07-12 | 1997-06-25 | Object levitating apparatus object transporting apparatus and object levitating bearing along with an object levitating process and object transporting process |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30578293A JPH07137823A (en) | 1993-11-11 | 1993-11-11 | Object floating device, object floating bearing, object conveying device and object floating method using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07137823A true JPH07137823A (en) | 1995-05-30 |
Family
ID=17949289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30578293A Pending JPH07137823A (en) | 1993-07-12 | 1993-11-11 | Object floating device, object floating bearing, object conveying device and object floating method using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07137823A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009098059A (en) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Univ Nihon | Diffusion apparatus and diffusion method for particulate matter |
| CN110116911A (en) * | 2019-05-20 | 2019-08-13 | 河南理工大学 | Ultrasonic suspension transmission device capable of realizing multi-excitation large load |
| CN113798262A (en) * | 2021-09-16 | 2021-12-17 | 深圳市美雅洁技术股份有限公司 | Medical ophthalmology apparatus wash rack |
-
1993
- 1993-11-11 JP JP30578293A patent/JPH07137823A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009098059A (en) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Univ Nihon | Diffusion apparatus and diffusion method for particulate matter |
| CN110116911A (en) * | 2019-05-20 | 2019-08-13 | 河南理工大学 | Ultrasonic suspension transmission device capable of realizing multi-excitation large load |
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