JP2001097531A - 物体浮揚方法、荷取り方法及び物体搬送方法並びに物体浮揚装置及び荷取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 底面がフラットな物体を安定な状態で浮揚保
持できるとともに、大きさの異なる物体にも対処できる
物体浮揚装置を提供する。 【解決手段】 浮揚保持すべき物体４は直線状のエッジ
４ａを有する。物体浮揚装置１は平行に延びる一対の振
動体２，３を備え、第１の振動体２は第２の振動体３の
配置側に向かって下降傾斜するように配置され、第２の
振動体３も同様に下降傾斜するように配置されている。
物体４をその底面が傾斜した状態で保持するため、第２
の振動体３はその表面の高さが第１の振動体２の表面の
高さより高い位置に配置されている。各振動体２，３は
励振手段を構成する一対のホーン５の先端にネジにより
締結され、ホーン５は振動体２，３が締結される先端面
５ａと反対側の面において振動子６に固定されている。
各振動子６はそれぞれ異なる発振器１０に接続され、図
示しない制御装置からの制御信号により駆動される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば音波等の放
射圧を用いて物体を浮揚させる物体浮揚方法、物体を浮
揚状態で移載する荷取り方法及び浮揚状態で搬送する物
体搬送方法並びに物体浮揚装置及び荷取り装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】物体を空中に浮揚させる物体浮揚装置と
して、励振手段により励振される振動体の音波の放射圧
により振動体の表面上において物体を浮揚させる物体浮
揚装置が特開平７−２４４１５号公報、特開平７−１３
７８２４号公報に開示されている。この装置では平板状
の振動体を使用し、浮揚させるべき物体の前記振動体の
表面と対向する面を平面とし、振動体の振動による音波
の放射圧により物体が浮揚する。また、前記各公報には
物体浮揚装置によって物体を浮揚させた状態で、浮揚物
体に向けて圧搾空気を噴射したり、超音波を放射して浮
揚物体を走行させることが開示されている。

【０００３】また、浮揚物体を走行させる方法として、
長尺の振動体に撓み振動の波を進行波として発生させ
て、物体を浮揚状態で走行させる方法がある。例えば、
特開平９−２０２４２５号公報には、図９に示すよう
に、物体５１より幅の狭い長尺の振動体５２を水平状態
で平行に並べ、各振動体５２の一端に振動手段５３を設
け、振動体５２の他端にエネルギー変換手段５４を連結
した装置が開示されている。この装置では振動体５２の
一端が所定振動数で振動され、振動体５２の他端でその
振動がエネルギー変換手段５４で吸収されることによ
り、振動体５２の振動手段５３側からエネルギー変換手
段５４側へ向かう進行波が生じる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】圧搾空気等の加圧空気
を利用して物体の浮揚、搬送を行う方式に対して、音波
の放射圧を利用して物体の浮揚、搬送を行う方式の利点
として、所謂クリーンルーム等雰囲気を清浄に保つべき
条件下にて使用される場合に、加圧気体供給手段から噴
射される空気の拡散を防ぐ手段が不要になる等、装置の
小型化を図り易いということがある。

【０００５】しかし、前記物体浮揚装置では、振動体５
２の表面が水平から傾いた状態では物体５１を所定位置
に保持することは難しく、物体に対して横方向の力が作
用すると、浮揚物体は容易に水平方向に移動して振動体
と対向する位置から外れて落下するという問題がある。
また、浮揚物体を走行させる場合も、浮揚物体に作用す
る推進力を精度良く進行方向に向かって作用させること
が難しい。従って、水平方向への移動を規制するガイド
あるいは規制部材が必要となる。

【０００６】また、物体を浮揚状態に保持する場合や浮
揚状態で搬送する場合、１台の物体浮揚装置あるいは物
体搬送装置を大きさの異なる物体に共通で使用できるこ
とが望ましい。しかし、前記従来装置では、物体と大き
さの異なる振動体で物体を浮揚状態に保持する場合、物
体の位置が元の位置からずれたり向きが変化し易くな
る。

【０００７】物体浮揚装置を搬送車に装備して物体を浮
揚状態で所定位置まで搬送した場合、あるいは物体を浮
揚状態で搬送する物体搬送装置によって物体を所定位置
まで搬送した場合、所定位置において物体を移載する作
業、即ち荷取り作業が必要になる。荷取り作業を人手で
行う場合は物体の姿勢や位置が変化しても簡単に対処で
きるが、機械で自動的に荷取り（移載）作業を行う場合
には物体の姿勢や位置が変化するとそれに対処するのが
難しい。

【０００８】例えば、図１０に示すように、搬送車５５
に装備された物体浮揚装置５６から、所定位置に設置さ
れているコンベア５７上に物体５１を移載する場合、物
体浮揚装置５６全体をコンベア５７側に傾けて浮揚状態
の物体５１の自重でコンベア５７上へ移動させることが
考えられる。しかし、物体５１の浮揚量は、一般的に振
動体５２の表面から０．５ｍｍ以下であるため、物体浮
揚装置５６の搬送車５５への設置・調整が難しく、また
搬送車５５の車輪５５ａの摩耗などによって、その高さ
位置が変化した際に移載不良が発生する。また、コンベ
ア５７に代えて、フォークを備えた移載装置を使用し
て、浮揚状態の物体５１をフォークの上に支承する場
合、フォークの高さに違いがあると、一方のフォークが
物体５１に当接した状態で他方のフォークが当接する前
に、物体が移動して移載不良が発生するという問題があ
る。

【０００９】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その第１の目的は底面がフラットな物体を
安定な状態で浮揚保持できるとともに、大きさの異なる
物体にも対処できる物体浮揚方法を提供することにあ
り、第２の目的はその方法を実施するの適した物体浮揚
装置を提供することにある。また、第３の目的は底面が
フラットな物体を浮揚状態で移載するのに適した荷取り
方法を提供することにあり、第４の目的はその方法を実
施するの適した荷取り装置を提供することにある。第５
の目的は底面がフラットな物体を安定な浮揚状態で搬送
できるとともに、大きさの異なる物体にも対処できる物
体搬送方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成す
るため、請求項１に記載の発明では、平板状の振動体を
励振手段で励振させて、振動体の音波の放射圧により振
動体の表面上において底面がフラットでかつ底面に少な
くとも１個の直線状のエッジを有する形状の物体を浮揚
させる物体浮揚方法であって、少なくとも２個の振動体
により物体を浮揚状態で保持し、第１の振動体をそのエ
ッジが前記物体のエッジと一致する状態で、かつ表面が
前記物体の底面に対して傾斜した状態で配置し、前記物
体をその底面が傾斜した状態で保持するため、前記他の
振動体をその表面の高さを前記第１の振動体の表面の高
さより高い位置に配置するか、他の振動体の振幅を第１
の振動体の振幅より大きくして物体を浮揚させる。

【００１１】第２の目的を達成するため、請求項２に記
載の発明では、平板状の振動体を励振手段で励振させ
て、振動体の音波の放射圧により振動体の表面上におい
て底面がフラットな物体を浮揚させる物体浮揚装置であ
って、少なくとも２個の振動体を平行にかつ浮揚保持す
べき物体の幅より狭い間隔で配置し、第１の振動体をそ
の表面が他の振動体の配置側に向かって所定角度で下降
傾斜するように配置し、他の振動体をその表面の高さを
前記第１の振動体の表面の高さより高い位置に配置し
た。

【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記他の振動体も第１の振動体と同
じ向きに傾斜するように配置されている。請求項４に記
載の発明では、請求項２又は請求項３に記載の発明にお
いて、前記第１の振動体の表面と、浮揚保持すべき物体
の底面との成す角度を調整する角度調整手段を備えてい
る。

【００１３】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記角度調整手段は、前記他の振動
体を励振させる励振手段を構成する振動子の振幅を変更
させて前記角度を調整する。

【００１４】また、第３の目的を達成するため、請求項
６に記載の発明では、所定位置に静止状態又は浮揚状態
で保持された、底面がフラットでかつ底面に対向する一
対の直線状のエッジを有する形状の物体を浮揚させた状
態で他の所定位置に移動させる荷取り方法であって、往
復直線移動可能な２個の支持部上に装備された少なくと
も２個の振動体により物体を浮揚状態で保持し、第１の
振動体をそのエッジが前記物体の一方のエッジと一致す
る状態で、かつ表面が前記物体の底面に対して傾斜した
状態で配置し、前記物体をその底面が傾斜した状態で保
持して前記各振動体を前記支持部と共に移動させる。

【００１５】第４の目的を達成するため、請求項７に記
載の発明では、往復直線移動可能な２個の支持部上に、
請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載された物体浮
揚装置を装備した。

【００１６】請求項８に記載の発明では、請求項７に記
載の発明において、前記物体浮揚装置を構成する第１の
振動体が装備された側の前記支持部に、前記第１の振動
体の外側に位置するように前記物体のエッジと当接して
物体の移動を規制する規制部材が設けられている。

【００１７】第５の目的を達成するため、請求項９に記
載の発明では、複数の平板状の振動体を平行に配置し、
各振動体の両端に振動子を設け、前記振動体の一端側に
設けられた振動子を発振器に接続し、他端に設けられた
振動子に振動エネルギーを電気エネルギーに変換して振
動体に進行波を発生させるエネルギー変換手段を接続し
て、前記発振器に接続された振動子を励振させることに
より一方向へ進む進行波を発生させて、底面がフラット
でかつ底面に少なくとも１個の直線状のエッジを有する
形状の物体を浮揚状態で移動させる物体搬送方法であっ
て、第１の振動体をそのエッジが前記物体のエッジと一
致する状態で、かつ表面が前記物体の底面に対して傾斜
した状態で配置し、他の振動体をその表面の高さを前記
第１の振動体の表面の高さより高い位置に配置するか、
前記他の振動体の振幅を第１の振動体の振幅より大きく
して、前記物体をその底面が第１の振動体のエッジ側に
向かって下降傾斜した状態で浮揚搬送する。

【００１８】従って、請求項１に記載の発明では、励振
手段で励振される少なくとも２個の平板状の振動体から
の音波の放射圧により、振動体の表面上において底面が
フラットな物体が、底面が傾斜した状態で浮揚される。
物体は底面に設けられた直線状のエッジが第１の振動体
のエッジと一致する状態で浮揚保持される。第１の振動
体はそのエッジが物体のエッジと一致した状態で、且つ
物体の底面に対して傾斜した状態で振動されるため、浮
揚物体と振動体との間に内側に向かう空気流が発生し、
該空気流が浮揚物体を移動させようとする力と、物体の
自重により物体を第１の振動体側へ移動させようとする
力とがバランスした状態で、物体が安定して浮揚状態に
保持される。他の振動体の表面の高さが第１の振動体の
表面の高さより高い位置に配置されるか、他の振動体の
振幅が第１の振動体の振幅より大きくなるように振動さ
れることにより、物体はその底面が傾斜した浮揚状態で
保持される。

【００１９】請求項２に記載の発明では、他の振動体の
表面の高さを第１の振動体の表面の高さより高い位置に
配置することにより、物体をその底面が傾斜した浮揚状
態で保持する。その他は請求項１に記載の発明と同様な
作用となる。

【００２０】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記他の振動体も第１の振動体と同
じ向きに傾斜するように配置されているため、浮揚物体
に対する上側への付勢力が大きくなる。

【００２１】請求項４に記載の発明では、請求項２又は
請求項３に記載の発明において、前記第１の振動体の表
面と、浮揚保持すべき物体の底面との成す角度が角度調
整手段によって、浮揚すべき物体に適した値に調整され
る。

【００２２】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、振動体を励振させる前記他の振動子
の振幅を変更することにより前記角度の調整が行われ
る。請求項６に記載の発明では、往復直線移動可能な２
個の支持部上に装備された少なくとも２個の振動体によ
り物体をその底面が傾斜した浮揚状態で保持して、各振
動体を前記支持部と共に移動させることにより、物体の
移載即ち荷取りが行われる。第１の振動体はそのエッジ
が物体の一方のエッジと一致する状態で、かつ表面が物
体の底面に対して傾斜した状態に保持されるため、浮揚
物体と振動体との間に内側に向かう空気流が発生し、該
空気流が浮揚物体を移動させようとする力と、物体の自
重により物体を第１の振動体側へ移動させようとする力
とがバランスした状態で、物体が安定して浮揚状態に保
持される。

【００２３】請求項７に記載の発明では、往復直線移動
可能な２個の支持部上に、請求項２〜請求項５のいずれ
か一項に記載された物体浮揚装置が装備されているた
め、各請求項に記載の発明に対応した作用を有する。

【００２４】請求項８に記載の発明では、請求項７に記
載の発明において、荷取りの開始段階で物体を傾斜した
状態で浮揚させる際、タイミングのずれ等で傾斜した物
体の一方のエッジが第１の振動体のエッジと対応する位
置を通過した場合、物体のエッジが規制部材と当接して
移動が規制されて、脱落が防止される。

【００２５】請求項９に記載の発明では、複数の平板状
の振動体が一方向へ進む進行波を発生させるように振動
され、物体は進行波によって浮揚状態で移動される。第
１の振動体はそのエッジが物体の一方のエッジと一致す
る状態で、かつ表面が物体の底面に対して傾斜した状態
に保持されるため、浮揚物体と振動体との間に内側に向
かう空気流が発生し、該空気流が浮揚物体を移動させよ
うとする力と、物体の自重により物体を第１の振動体側
へ移動させようとする力とがバランスした状態で、物体
が安定して浮揚状態で搬送される。

【００２６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を平板を浮揚保持する物体浮揚装置に具体化した第１
の実施の形態を図１及び図２に従って説明する。

【００２７】図１（ａ），（ｂ）に示すように、物体浮
揚装置１は矩形板状に形成された長尺の振動体２，３を
一対備えている。浮揚保持すべき物体４は、その底面が
フラットで少なくとも１個（この実施の形態では４個）
の直線状のエッジ４ａを有する。各振動体２，３は物体
４の幅Ｗ（図１（ａ）の左右方向の長さ）の１／２未満
の幅で、物体４の長さとほぼ同じ長さに形成されてい
る。

【００２８】第１の振動体２は他の（第２の）振動体３
から遠い側の第１のエッジ２ａから反対側のエッジ２ｂ
に向かって、即ち他の振動体３の配置側に向かって下降
傾斜するように配置されている。第２の振動体３は第１
の振動体２の近い側のエッジ３ａから反対側のエッジ３
ｂに向かって下降傾斜するように配置されている。物体
４の質量、振動体２，３の面積などによって適正値は変
化するが、傾斜角度θは例えば、ほぼ１°前後であり、
通常３°以下である。

【００２９】両振動体２，３は所定間隔をおいて平行
に、且つ両者の外側のエッジ２ａ，３ｂの間隔が物体４
の幅より狭くなるように配置されている。物体４をその
底面が傾斜した状態で保持するため、第２の振動体３は
その表面の高さが第１の振動体２の表面の高さより高い
位置に配置されている。

【００３０】各振動体２，３は励振手段を構成する一対
のホーン５の先端に図示しないネジにより締結されてい
る。ホーン５は振動体２，３の幅と同じ長さの扁平な直
方体状に形成され、振動体２，３の長手方向の両端部に
おいて長手方向と直交する状態で取り付けられている。

【００３１】ホーン５は振動体２，３が締結される先端
面５ａと反対側の面において振動子６に固定されてい
る。振動子６には所謂ランジュバン形振動子が使用さ
れ、一対のリング状のピエゾ素子７ａ，７ｂと、ピエゾ
素子７ａ，７ｂ間に配置されたリング状の電極板７ｃ
と、ピエゾ素子７ａ，７ｂの外側面と当接する位置に配
置された金属ブロック８ａ，８ｂとを、図示しないボル
トによって締め付け固定することにより構成されてい
る。ボルトは金属ブロック８ａに形成された図示しない
ねじ穴に、金属ブロック８ｂ側から螺合されている。両
金属ブロック８ａ，８ｂはボルトを介して互いに導通さ
れた状態となっている。

【００３２】電極板７ｃは配線９ａを介して発振器１０
（図１（ｂ）にのみ図示）と接続され、発振器１０の接
地端子が配線９ｂを介して金属ブロック８ｂに接続され
ている。各振動子６はそれぞれ異なる発振器１０に接続
され、図示しない制御装置からの制御信号により駆動さ
れる。ホーン５と、振動子６と、発振器１０とにより振
動体２，３を励振させる励振手段が構成されている。

【００３３】ホーン５の先端面５ａは振動子６の軸方向
と直交する平面に形成され、ホーン５及び振動子６の中
心軸が鉛直方向に対して、水平面と振動体２，３との成
す角度と同じ角度傾斜した状態で配置されている。

【００３４】前記物体浮揚装置１は例えば搬送車（図示
せず）上に支持ブラケット１１（図１（ｂ）にのみ図
示）を介して取り付けられている。第１の振動体２を励
振する振動子６は支持ブラケット１１に対して所定位置
に固定され、第２の振動体３を励振する振動子６は、第
２の振動体３の表面の高さを調整する角度調整手段とし
てのアクチュエータ１２（図１（ｂ）にのみ図示）を介
して支持ブラケット１１に取り付けられている。アクチ
ュエータ１２としては例えば電動シリンダやリニアアク
チュエータが使用される。

【００３５】次に前記のように構成された装置の作用を
説明する。前記物体浮揚装置１は搬送すべき物体４を浮
揚状態に保持しつつ搬送車の移動により目的位置まで搬
送される。

【００３６】第１の振動体２と物体４の底面との成す角
度は第２の振動体３の表面の高さを変更することにより
調整される。搬送すべき物体４の大きさや重量に対応し
て最適な傾斜角度は異なるが、大きさや重量があまり変
わらない場合は予め設定された所定傾斜角度となるよう
に第２の振動体３の表面の高さが設定される。そして、
その状態で発振器１０が駆動される。搬送すべき物体４
の大きさや重量が大幅に異なる場合は、アクチュエータ
１２が駆動されて第２の振動体３の表面の高さが変更さ
れる。

【００３７】発振器１０の駆動により振動子６が所定の
共振周波数（例えば、２０ｋＨｚ前後）で励振されてホ
ーン５が縦振動し、ホーン５を介して振動体２，３が励
振されて撓み振動を行う。振動体２，３が撓み振動を行
うことにより、振動体２，３から音波が放射される。振
動体２，３が振動を開始した状態で、物体４をその幅方
向の一方のエッジ４ａが第１の振動体２のエッジ２ａと
一致し、他方のエッジ４ａが第２の振動体３のエッジ２
ｂより外側に位置する状態で両振動体２，３と対応する
位置に配置する。

【００３８】振動体２，３から放射される音波の放射圧
によって、物体４は振動体２，３の表面から浮揚した状
態に保持される。両振動体２，３から物体４に対して斜
めに放射圧が作用し、物体４は水平面に対して第２の振
動体３側から第１の振動体２側に向かって下降傾斜する
浮揚状態で安定に浮揚する。

【００３９】振動体２，３の表面が物体４の底面と平行
ではなく傾斜した状態で振動する場合、振動体２，３と
物体４とにより挟まれた楔状の空間に対して、エッジ２
ａ，３ａ側から空間に向かう空気流が発生し、この空気
流が物体４に水平方向の力Ｆを作用させる。振動体２の
エッジ２ａと物体４のエッジ４ａとが揃った状態で、前
記空気流の作用が大きくなる。

【００４０】この状態では両振動体２，３から物体４に
対して図１（ａ），（ｂ）の右側、即ち上昇側へ移動さ
せるように作用する力と、物体４の自重の分力により物
体４を図１（ａ），（ｂ）の左側、即ち下降側へ移動さ
せるように作用する力とが釣り合う。物体４が各振動体
２，３の表面から浮揚する高さは、数１０〜数１００μ
ｍである。

【００４１】物体をその底面が水平となる状態で浮揚さ
せる構成の物体浮揚装置のように、物体４の底面に対し
て直交する方向に放射圧が作用する場合は、物体４に水
平方向の外力が作用するとその力によって物体４が簡単
に水平移動して振動体と対向する位置からずれて落下す
る。しかし、この実施の形態では物体４は下降傾斜した
状態で浮揚保持され、前記空気流によって物体４の下降
移動が規制され、エッジ４ａが第１の振動体の２のエッ
ジ２ａと一致する所定位置に安定した状態でとどまる。

【００４２】物体４の大きさは一定に限らず、一方のエ
ッジ４ａが第１の振動体２のエッジ２ａと一致した状態
で、他方のエッジ４ａが第２の振動体３のエッジ３ｂよ
り外側に位置するものであれば、その幅が異なるもので
も前記所定位置に安定した状態で浮揚保持される。ま
た、第２の振動体３による浮揚力で物体４を傾斜状態で
浮揚保持できる重なり部分が確保される幅の物体４であ
れば、他方のエッジ４ａが第２の振動体３のエッジ３ｂ
より内側に位置する大きさの物体４でも安定して浮揚保
持される。

【００４３】この実施の形態では以下の効果を有する。 （１） 平板状の物体４をその底面が傾斜した状態で浮
揚保持するための少なくとも２個の振動体２，３のう
ち、第１の振動体２をその表面が他の振動体３の配置側
に向かって所定角度で下降傾斜するように配置し、他の
振動体３をその表面の高さを第１の振動体２の表面の高
さより高い位置に配置した。従って、各振動体２，３を
振動させた状態で物体４のエッジ４ａを第１の振動体２
のエッジ２ａと一致する状態で配置すると、物体を第１
の振動体２側へ向かって下降傾斜した状態で安定して浮
揚保持できる。また、物体４の幅方向（両振動体２，３
と直交する方向）への移動を規制するカバーを設けた
り、物体４が所定量以上幅方向に移動したことを検知し
て物体浮遊装置の作動を停止する等の落下防止対策を不
要にすることができる。

【００４４】（２） 第２の振動体３も第１の振動体２
と同じ向きに傾斜するように配置されているため、第２
の振動体３を水平に配置した場合に比較して、第２の振
動体３のエッジ３ａ側から第２の振動体３と物体４の底
面との間の楔状空間に向かう気流が強くなり、物体４を
所定位置に保持する機能が高まる。

【００４５】（３） 対向するエッジ４ａが平行な平板
状の物体４を安定した状態で浮揚保持することができる
ため、例えば液晶基板等をケースを使用せずに浮揚保持
した状態で搬送できる。

【００４６】（４） 物体４はその一方のエッジ４ａが
第１の振動体２のエッジ２ａと一致した状態で安定して
浮揚保持されるため、物体の大きさ（特に幅）が異なっ
ても安定した状態で浮揚保持できる。

【００４７】（５） 第２の振動体３を励振させる振動
子６がアクチュエータ１２を介して支持ブラケット１１
に取り付けられ、第２の振動体３の表面の高さを変える
ことにより第１の振動体２の表面と物体４の底面との成
す角度を調整可能に構成されている。従って、浮揚保持
すべき物体４の大きさや重量が大きく異なる場合は、ア
クチュエータ１２を作動させて第２の振動体３の位置を
適正な位置に容易に変更することができる。

【００４８】（６） 物体４の形状が矩形状でなくて
も、少なくとも１個の直線状のエッジを有する形状の物
体であれば、直線状のエッジを第１の振動体２の第１の
エッジ２ａと一致させた状態に配置することにより安定
した状態で浮揚保持できる。従って、シリコンウエハー
のようにほぼ円形状の物体であっても、円の一部を切り
欠いて直線状のエッジが設けられているため、ケースな
しで安定した状態で浮揚保持できる。

【００４９】（第２の実施の形態）次に物体浮揚装置１
に浮揚状態で保持された物体４を、浮揚状態で他の荷置
き位置に移載する荷取り装置に具体化した第２の実施の
形態を図３及び図４に従って説明する。

【００５０】前記実施の形態と同一部分は同一符号を付
して詳しい説明は省略する。荷取り装置１３は往復直線
移動可能な２個の支持部としての一対のフォーク片１４
ａ，１４ｂを有するフォーク１４を備えている。フォー
ク１４は図示しない公知の駆動手段により往復直線移動
されるとともに、昇降可能に構成されている。

【００５１】両フォーク片１４ａ，１４ｂは物体浮揚装
置１の両振動体２，３と同じ間隔で設けられ、各フォー
ク片１４ａ，１４ｂは水平部が振動体２，３より長く形
成されている。各フォーク片１４ａ，１４ｂの上には物
体浮揚装置１と同様な構成の第１の振動体１５及び第２
の振動体１６が、物体浮揚装置１の振動体２，３とそれ
ぞれその傾斜方向が反対となるようにホーン５、振動子
６及び支持ブラケット１７を介して固定されている。

【００５２】第１の振動体１５を励振させる振動子６
と、第２の振動体１６を励振させる振動子６とはそれぞ
れ別の発振器１０に接続され、両振動体１５，１６が異
なる振幅で励振可能に構成されている。

【００５３】次に前記のように構成された荷取り装置１
３の作用を説明する。物体浮揚装置１に浮揚状態で保持
された物体４を他の載置部に移載する場合、図３及び図
４（ａ）に示すように、物体４の上端が荷取り装置１３
の第１の振動体１５のエッジ１５ａと対向するように、
フォーク１４が下降位置において物体４の下方の荷取り
位置に移動される。

【００５４】次に両振動体１５，１６が励振された状態
でフォーク１４が所定位置まで上昇される。物体浮揚装
置１の両振動体２，３の間に位置する第２の振動体１６
の位置が第１の振動体１５より高く、しかも物体４は第
１の振動体１５側から第２の振動体１６側に向かって下
降傾斜しているため、第２の振動体１６の放射圧が先に
物体４に作用する状態となる。そして、フォーク１４の
移動に伴って物体４は浮揚状態のまま、図４（ａ）にお
ける右上がりの状態から右下がりの状態へと変化する。

【００５５】物体浮揚装置１の両振動体２，３の放射圧
の影響がほとんど無い所定高さまでフォーク１４が上昇
すると、図４（ｂ）に示すように物体４は荷取り装置１
３の第１の振動体１５のエッジ１５ａとエッジ４ａが揃
った浮揚状態で両振動体１５，１６により保持される。
その状態からフォーク１４が後退して物体浮揚装置１上
から物体４が移動される。そして、フォーク１４が図示
しない載置台と対応する所定位置まで後退した後、フォ
ーク１４が下降されて物体４が載置台上に移載される。
なお、図４（ｂ）では物体浮揚装置１の図示を省略して
いる。

【００５６】物体４の大きさや重量が大幅に変わった場
合は、第２の振動体１６を励振させる振動子６に供給す
る電圧の大きさを変更して振幅を変えることにより、第
１の振動体１５と物体４との成す角度が適正な値に調整
される。

【００５７】この実施の形態では前記実施の形態の
（１）〜（４）と同様な効果を有する他に次の効果を有
する。 （７） 荷受け側（物体浮揚装置１側）の振動体２，３
と傾斜角度が逆の振動体１５，１６を、振動体２，３と
交互に配置した状態で上昇させて物体４を振動体２，３
から移載するため、浮揚状態を保持したままで円滑に受
け取ることができる。

【００５８】（８） 振動子６への供給電圧の大きさを
変更して第２の振動体１６の振幅を調整することにより
物体４と第１の振動体１５との成す角度を調整できるの
で、荷取りすべき物体４の大きさや重量に合わせた適正
な角度で物体４を浮揚保持できる。また、振幅の微調整
が簡単にできる。

【００５９】（第３の実施の形態）次に物体を浮揚状態
で搬送する物体搬送装置に具体化した第３の実施の形態
を図５及び図６に従って説明する。

【００６０】この実施の形態では振動体２，３が長い点
と、振動体２，３が一方向へ進む進行波を発生させて、
物体４を浮揚状態で振動体２，３に沿って移動させる点
が前記実施の形態と大きく異なっている。第１の実施の
形態と基本的に同じ部分は同一符号を付して詳しい説明
を省略する。

【００６１】図５は物体搬送装置１８の背面図、即ち図
６の上側から見た図であり、図６は物体搬送装置１８の
一部省略模式平面図である。各振動体２，３の一端側に
締結されたホーン５を励振させる振動子６はそれぞれ別
の発振器１０（図６にのみ図示）に接続されている。各
振動体２，３の他端側に締結されたホーン５を励振させ
る振動子６は、抵抗Ｒ及びコイルＬからなるエネルギー
変換手段としての負荷回路１９にそれぞれ接続されてい
る。

【００６２】この実施の形態の装置では発振器１０に接
続された振動子６が励振されると、ホーン５を介して振
動体２，３が撓み振動し、物体４が振動体２，３上で浮
揚する。振動体２，３の振動は負荷回路１９に接続され
た振動子６に伝達され、振動子６を構成するピエゾ素子
７ａ，７ｂにより機械エネルギーである振動のエネルギ
ーが電気エネルギーに変換される。この電気エネルギー
が負荷回路１９の抵抗Ｒでジュール熱に変換されて放散
される。そのため、各振動体２，３に生じる振動の波が
一方向へ進む進行波となり、物体４は発振器１０に接続
された側の振動子６と対応する側から他方へ向かって浮
揚状態で搬送される。搬送の停止は発振器１０の駆動を
停止することにより行われる。

【００６３】また、物体４の大きさや重量が大幅に変わ
った場合は、第２の振動体３を励振させる振動子６に供
給する電圧の大きさを変更して振幅を変えることによ
り、第１の振動体２と物体４との成す角度が適正な値に
調整される。

【００６４】この実施の形態では第１の実施の形態の
（１）〜（４）及び（６）と同等の効果の他に次の効果
を有する。 （９） 振動子６への供給電圧の大きさを変更して第２
の振動体１６の振幅を調整することにより物体４と第１
の振動体２との成す角度を調整できるので、搬送すべき
物体４の大きさや重量に合わせた適正な角度で物体４を
浮揚保持できる。また、振幅の微調整が簡単にできる。

【００６５】（１０） 物体４を浮揚状態で走行させる
手段として、振動体２，３に一定方向へ進む進行波を発
生させる構成としたので、振動体２，３に定在波となる
撓み振動を行わせて物体を浮揚させ、圧搾空気を物体４
に噴射して走行させる構成等に比較して構成が簡単にな
る。

【００６６】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
ではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ 図７に示すように、ホーン５の先端面５ａを、振動
子６が鉛直方向に延びるように配置された状態で水平面
に対して水平面と振動体２，３との成す角度と同じ角度
傾斜するように形成し、ホーン５及び振動子６を鉛直方
向に延びるように配置する構成とする。この場合、振動
子６が鉛直となるように固定することにより、水平面と
振動体２，３との成す角度が所定の傾斜角度θとなり、
ホーン５及び振動子６全体を所定の傾斜角度θ傾けて設
置するのに比較して、作業が簡単になる。振動体１５，
１６についても同様な構成としてもよい。

【００６７】○ 第２の実施の形態のような荷取り装置
１３において、図８に示すように、第１の振動体１５が
装備された側のフォーク片１４ａに、第１の振動体１５
の外側に位置するように規制部材２０を設ける。規制部
材２０は物体浮揚装置１側の振動体２，３により浮揚保
持されている物体４の荷取りを行う際、タイミングがず
れて物体４が第１の振動体１５のエッジ１５ａを通り過
ぎた場合でも、規制部材２０により物体４の移動が規制
されて物体４の落下を防止できる。また、物体を水平状
態で浮揚保持する従来の構成の物体浮揚装置から、荷取
りを行う場合や載置部に載置された状態の物体の荷取り
を行う場合にも、物体４の落下を心配せずに荷取りを行
うことができる。

【００６８】○ 傾斜した状態で配置される振動体２，
３，１５，１６は必ずしも同じ形状のものが対を成すよ
うに配置された構成に限らず、第２の振動体３，１６の
幅が第１の振動体２，１５の幅と異なる構成でもよい。

【００６９】○ 第２の振動体３，１６を第１の振動体
２，１５と同様に傾斜状態で配設する代わりに、水平に
配設してもよい。 ○ 第１及び第２の実施の形態において、振動体２，
３，１５，１６を励振させる励振手段を各振動体２，
３，１５，１６の両端部に設ける代わりに、各振動体
２，３，１５，１６の中央部に設けてもよい。

【００７０】○ 第１〜第３の実施の形態において、大
きな物体４、特に幅が広い物体４を浮揚させる場合、振
動体２，３あるいは振動体１５，１６の間にさらに振動
体を配置してもよい。この場合、物体４の自重による撓
みが抑制され、物体４を円滑に浮揚保持できる。新たに
配置する振動体も第１の振動体２，１５及び第２の振動
体３，１６と同じ方向に傾斜させて配置するのが好まし
い。

【００７１】○ 第２の振動体３側の振動子６の振幅を
調整することにより第１の振動体２の表面と物体４の底
面との成す角度を変更する構成としてもよい。また、第
２及び第３の実施の形態において、振動子６の振幅を変
更する代わりに、第２の振動体３，１６側の振動子６を
アクチュエータ１２を介して支持ブラケットに取付け、
第２の振動体３，１６の高さを調整することにより、第
１の振動体２の表面と物体４の底面との成す角度を変更
する構成としてもよい。また、各実施の形態において、
アクチュエータ１２による第２の振動体３，１６の高さ
調整と、振動子６の振幅の変更とを組み合わせて、第１
の振動体２の表面と物体４の底面との成す角度を変更す
る構成としてもよい。 ○ 第３の実施の形態のように進行波を利用して物体４
を浮揚状態で搬送する装置において、物体４の搬送を停
止する方法として発振器１０の駆動を停止する方法に代
えて、各振動体２，３の両端に設けられた振動子６をそ
れぞれ発振器１０と負荷回路１９とに選択的に切り換え
接続可能に構成する。そして、発振器１０に接続された
状態と、負荷回路１９に接続された状態との切換を高速
で行って、進行波の進行方向を短時間で切り換えること
により、実質的に物体４を浮揚状態で一定位置に停止さ
せるようにしてもよい。この場合、停止中でも物体４を
浮揚状態に保持できる。

【００７２】○ 浮揚状態の物体４を走行させる手段と
して、振動体２，３に生じる振動の波が進行波となる構
成に代えて、特開平７−１３７８２４号公報に開示され
た、振動体２，３に生じる振動の波を定在波とし、浮揚
状態の物体４に対して圧搾空気を噴射したり、超音波を
放射して物体４を走行させる構成としてもよい。

【００７３】○ 振動体２，３，１５，１６のホーン５
への固定はネジによる締結に限らず、接着剤を使用した
り、ロウ付けや溶接で固着してもよい。 ○ 振動子６はランジュバン形振動子に限らず他の振動
子を使用してもよい。

【００７４】○ ホーン５の形状は扁平な直方体状に限
らず、ほぼ円錐台状等先端側が細くなった形状としても
よい。前記実施の形態から把握できる請求項記載以外の
技術的思想（発明）について、以下にその効果とともに
記載する。

【００７５】（１） 請求項２〜請求項５のいずれか一
項に記載の発明において、前記励振手段は先端に前記振
動体が一体振動可能に取り付けられたホーンを備え、ホ
ーンの先端面は、振動子が鉛直方向に延びるように配置
された状態で水平面に対して水平面と振動体との成す角
度と同じ角度傾斜するように形成され、ホーン及び振動
子が鉛直方向に延びるように配置されている。この場
合、振動体を所定の角度傾斜した状態で配置するのが容
易になる。

【００７６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
５に記載の発明によれば、底面がフラットな物体を安定
な状態で浮揚保持できるとともに、大きさの異なる物体
にも対処できる。

【００７７】請求項３に記載の発明では、他の振動体を
水平に配置した場合に比較して、他の振動体のエッジ側
から他の振動体と物体の底面との間の楔状空間に向かう
気流が強くなり、物体を所定位置に保持する機能が高ま
る。

【００７８】請求項４に記載の発明では、浮揚保持すべ
き物体の底面と第１の振動体との成す角度を適正な角度
に調整することができ、浮揚保持すべき物体の大きさや
重量が大きく異なる場合でも物体を安定した状態で浮揚
保持できる。

【００７９】請求項５に記載の発明では、浮揚保持すべ
き物体の底面と第１の振動体との成す角度を適正な角度
に容易に調整することができる。請求項６〜請求項８に
記載の発明では、底面がフラットな物体を浮揚状態で移
載するのに適した荷取り方法を実施できる。

【００８０】請求項７に記載の発明では、請求項２〜請
求項５のいずれか一項に対応する効果を有する。請求項
８に記載の発明では、物体の移載時にバランスが崩れて
も、物体のエッジが規制部材と当接して移動が規制さ
れ、物体の脱落が防止される。

【００８１】請求項９に記載の発明では、底面がフラッ
トな物体を安定な浮揚状態で搬送できるとともに、大き
さの異なる物体にも対処できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は第１の実施の形態の物体浮揚装置の
模式平面図、（ｂ）は同じく模式正面図。

【図２】 同じく振動体とホーンの固定状態を示す模式
斜視図。

【図３】 第２の実施の形態の荷取り装置の模式平面
図。

【図４】 （ａ）は同じく荷取り装置の作用を示す模式
正面図、（ｂ）は荷取り完了時の模式正面図。

【図５】 第３の実施の形態の物体搬送装置の模式背面
図。

【図６】 同じく一部省略模式平面図。

【図７】 別の実施の形態の物体浮揚装置の模式正面
図。

【図８】 別の実施の形態の物体浮揚装置の模式正面
図。

【図９】 従来の物体搬送装置の模式斜視図。

【図１０】 従来の物体浮揚装置と荷移載装置とを示す
模式正面図。

【符号の説明】

１…物体浮揚装置、２，１５…第１の振動体、３，１６
…他の振動体としての第２の振動体、２ａ，３ａ，４
ａ，１５ａ，１６ａ…エッジ、４…物体、５…励振手段
を構成するホーン、６…同じく振動子、１０…同じく発
振器、１２…角度調整手段としてのアクチュエータ、１
３…荷取り装置、１４…支持部としてのフォーク片、１
８…物体搬送装置、１９…エネルギー変換手段としての
回路。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F037 BA04 CA14 CA17 CB04 CC01 5D107 AA20 BB06 CC04 CC12

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の振動体を励振手段で励振させ
   て、振動体の音波の放射圧により振動体の表面上におい
   て底面がフラットでかつ底面に少なくとも１個の直線状
   のエッジを有する形状の物体を浮揚させる物体浮揚方法
   であって、 少なくとも２個の振動体により物体を浮揚状態で保持
   し、第１の振動体をそのエッジが前記物体のエッジと一
   致する状態で、かつ表面が前記物体の底面に対して傾斜
   した状態で配置し、前記物体をその底面が傾斜した状態
   で保持するため、前記他の振動体をその表面の高さを前
   記第１の振動体の表面の高さより高い位置に配置する
   か、他の振動体の振幅を第１の振動体の振幅より大きく
   して物体を浮揚させる物体浮揚方法。
2. 【請求項２】 平板状の振動体を励振手段で励振させ
   て、振動体の音波の放射圧により振動体の表面上におい
   て底面がフラットな物体を浮揚させる物体浮揚装置であ
   って、 少なくとも２個の振動体を平行にかつ浮揚保持すべき物
   体の幅より狭い間隔で配置し、第１の振動体をその表面
   が他の振動体の配置側に向かって所定角度で下降傾斜す
   るように配置し、他の振動体をその表面の高さを前記第
   １の振動体の表面の高さより高い位置に配置した物体浮
   揚装置。
3. 【請求項３】 前記他の振動体も第１の振動体と同じ向
   きに傾斜するように配置されている請求項２に記載の物
   体浮揚装置。
4. 【請求項４】 前記第１の振動体の表面と、浮揚保持す
   べき物体の底面との成す角度を調整する角度調整手段を
   備えている請求項２又は請求項３に記載の物体浮揚装
   置。
5. 【請求項５】 前記角度調整手段は、前記他の振動体を
   励振させる励振手段を構成する振動子の振幅を変更させ
   て前記角度を調整する請求項４に記載の物体浮揚装置。
6. 【請求項６】 所定位置に静止状態又は浮揚状態で保持
   された、底面がフラットでかつ底面に対向する一対の直
   線状のエッジを有する形状の物体を浮揚させた状態で他
   の所定位置に移動させる荷取り方法であって、 往復直線移動可能な２個の支持部上に装備された少なく
   とも２個の振動体により物体を浮揚状態で保持し、第１
   の振動体をそのエッジが前記物体の一方のエッジと一致
   する状態で、かつ表面が前記物体の底面に対して傾斜し
   た状態で配置し、前記物体をその底面が傾斜した状態に
   保持して前記各振動体を前記支持部と共に移動させる荷
   取り方法。
7. 【請求項７】 往復直線移動可能な２個の支持部上に、
   請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載された物体浮
   揚装置を装備した荷取り装置。
8. 【請求項８】 前記物体浮揚装置を構成する第１の振動
   体が装備された側の前記支持部に、前記第１の振動体の
   外側に位置するように前記物体のエッジと当接して物体
   の移動を規制する規制部材が設けられている請求項７に
   記載の荷取り装置。
9. 【請求項９】 複数の平板状の振動体を平行に配置し、
   各振動体の両端に振動子を設け、各振動体の一端側に設
   けられた振動子を発振器に接続し、他端側に設けられた
   振動子に振動エネルギーを電気エネルギーに変換して振
   動体に進行波を発生させるエネルギー変換手段を接続し
   て、前記発振器に接続された振動子を励振させることに
   より一方向へ進む進行波を発生させて、底面がフラット
   でかつ底面に少なくとも１個の直線状のエッジを有する
   形状の物体を浮揚状態で移動させる物体搬送方法であっ
   て、 第１の振動体をそのエッジが前記物体のエッジと一致す
   る状態で、かつ表面が前記物体の底面に対して傾斜した
   状態で配置し、他の振動体をその表面の高さを前記第１
   の振動体の表面の高さより高い位置に配置するか、前記
   他の振動体の振幅を第１の振動体の振幅より大きくし
   て、前記物体をその底面が第１の振動体のエッジ側に向
   かって下降傾斜した状態で浮揚搬送する物体搬送方法。