JP2002128255A - 物体浮揚装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動体の励振に基づく騒音防止及び浮揚物体
への塵埃の付着防止を可能とする物体浮揚装置を提供す
る。 【解決手段】 ベースプレート12上に、支持ブラケット
13を介して搬送用ユニット２を設ける。搬送用ユニット
２は、ホーン５ａを介して振動子６により励振される振
動体３ａ，３ｂを備えている。搬送されるべき物体４
は、振動体３ａ，３ｂ上に載置される。ベースプレート
12上であって振動体３ａ，３ｂの下方に、吸音材14を設
ける。ベースプレート12上に、搬送用ユニット２及び吸
音材14を覆うように防音カバー15を設ける。防音カバー
15は、ベースプレート12上に振動体３ａ，３ｂの長手方
向に沿って設けられたレール上に摺動可能に載置され、
開閉可能な状態となっている。また、防音カバー15の内
表面は、振動体３ａ，３ｂの発する音波に基づく定在波
の節の近傍となるように形成されている。

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、前記振動体で進行波
を発生させて浮揚物体を移動させることも開示されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】振動体を励振させる
と、該振動体が発する音波によって騒音が生じるが、前
記公報には騒音防止に関して何ら記載されていない。ま
た、この物体浮揚装置によって浮揚される物体として
は、非接触状態において搬送等が行われるという性質
上、塵埃や汚れを嫌うものが多いと考えられるが、前記
公報にはこの塵埃等の付着の防止に関しても何ら配慮さ
れていない。

【０００４】本発明の目的は、振動体の励振に基づく騒
音防止及び浮揚物体への塵埃の付着防止を可能とする物
体浮揚装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、長尺の振動体を励振手
段で励振させ、該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におい
て、少なくとも前記振動体の上側を覆うように防音カバ
ーを設け、該防音カバーを前記物体への塵埃の付着を防
止するクリーンカバーとして兼用するようにしたことを
要旨とする。

【０００６】この発明によれば、クリーンカバー（局所
クリーン）としての防音カバーによって、振動体が発す
る音波による騒音の該カバーの外側への伝達が抑制され
る。したがって、騒音防止が可能になる。また、前記カ
バーによって、前記振動体上で浮揚されている物体への
塵埃の付着などを防止することが可能になる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記カバーは、その内表面が前記振動
体の発する音波に基づく定在波の節の近傍となるように
形成されていることを要旨とする。

【０００８】この発明によれば、定在波の節（静止点）
の近傍では、該定在波が物体等に与える振動が小さいた
め、前記カバーからこの振動に基づく騒音が発生しにく
くなる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の発明において、前記振動体の下方に吸音材が
配設されていることを要旨とする。この発明によれば、
振動体から下方に直接的に発せられた音波や、該振動体
から発せられた後に前記カバーによって前記振動体の下
方に向かって反射された音波が吸音材によって吸収され
る。これにより、前記カバーによって内側に封じ込まれ
た音波を減衰させることが容易になる。そのため、吸音
材を設けない場合に比較して、反射された音波による騒
音の前記カバーの外側への伝達が抑制される。

【００１０】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の
いずれか一項に記載の発明において、前記カバーが複数
に分割されるとともにそれぞれがレールとの摺動による
開閉可能な構成とされ、前記カバーの前記レールとの摺
動部が前記振動体の表面よりも下方に配置されているこ
とを要旨とする。

【００１１】この発明によれば、前記カバーが開閉可能
となることで、例えば振動体や物体のメンテナンスが容
易になる。また、前記カバーの前記レールとの摺動部が
前記振動体の表面よりも下方に配置されることで、該カ
バーと該レールとの摺動によって該カバーの摺動部から
発生した塵埃などが前記振動体及び前記物体に付着する
ことが抑止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、物体を浮揚させ
た状態で搬送する物体浮揚装置（物体浮揚搬送装置）に
具体化した一実施の形態を図１〜図４に従って説明す
る。図２は物体浮揚装置としての物体浮揚搬送装置を構
成する搬送用ユニットの模式斜視図を示す。

【００１３】図１に示すように、物体浮揚搬送装置１は
複数の搬送用ユニット２を直線状に配置して構成されて
いる。図２に示すように、搬送用ユニット２は平行に配
設された複数（本実施形態では２個）の長尺の振動体３
ａ，３ｂを備えている。両振動体３ａ，３ｂは同じ大き
さの矩形平板状に形成され、搬送すべき物体４を両者で
共同して浮揚保持するようになっている。各振動体３
ａ，３ｂにはホーン５ａ，５ｂが、その先端において図
示しないネジにより締結されている。ホーン５ａ，５ｂ
は扁平なほぼ直方体状に形成され、各振動体３ａ，３ｂ
に対してその長手方向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。

【００１４】各ホーン５ａ，５ｂは振動体３ａ，３ｂが
締結される面の反対側の面において振動子６に固定され
ている。ホーン５ａ，５ｂの先端面は振動子６の軸方向
と直交する平面に形成され、ホーン５ａ，５ｂ及び振動
子６の中心軸が鉛直方向に延びる状態で配置されてい
る。

【００１５】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
８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９ａ，９ｂ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９ａに形成された図示しない
ねじ穴に、金属ブロック９ｂ側から螺合されている。両
金属ブロック９ａ，９ｂはボルトを介して互いに導通さ
れた状態となっている。

【００１６】各振動体３ａ，３ｂの一端側に締結された
ホーン５ａを励振させる振動子６は、それぞれ発振器１
０（図１のみに図示）に接続されている。電極板８は配
線１１（図１のみに図示）を介して発振器１０と接続さ
れ、発振器１０の接地端子が配線（いずれも図示せず）
を介して金属ブロック９ｂに接続されている。ホーン５
ａ、該ホーン５ａが固定された振動子６及び発振器１０
により各振動体３ａ，３ｂを励振させる励振手段が構成
されている。

【００１７】各振動体３ａ，３ｂの他端側に締結された
ホーン５ｂが固定された振動子６は、並列接続された抵
抗及びコイルからなる図示しない負荷回路にそれぞれ接
続されている。ホーン５ｂ、該ホーン５ｂが固定された
振動子６及び前記負荷回路により各振動体３ａ，３ｂの
振動エネルギーを熱エネルギーに変換するエネルギー変
換手段が構成されている。

【００１８】各振動体３ａ，３ｂに締結された振動子６
はそれぞれ支持部としてのベースプレート１２（図１，
３及び４に図示）に支持ブラケット１３（図４に図示）
を介して固定されている。図１，４に示すように、振動
体３ａ，３ｂの下方には、吸音材１４が配設されてい
る。吸音材１４は、ベースプレート１２の上面に固着さ
れている。なお、吸音材１４は、支持ブラケット１３の
ベースプレート１２への取付部分がくり抜かれており、
支持ブラケット１３とベースプレート１２との間には介
在されないようになっている。

【００１９】図２〜４に示すように、ベースプレート１
２上には、搬送用ユニット２及び吸音材１４を上側から
覆うようにアーチ状の防音カバー１５が配設されてい
る。防音カバー１５は、２種類の大きさの分割カバー１
５ａ，１５ｂによって構成されている。各分割カバー１
５ａ，１５ｂの摺動部としての下端１５ｃ，１５ｄは、
ベースプレート１２上において振動体３ａ，３ｂの長手
方向に沿って設けられた図示しないレール上に摺動可能
に載置されている。図３，４に示すように、分割カバー
１５ｂは分割カバー１５ａよりも小さく形成されてい
る。分割カバー１５ａ，１５ｂは、両者が前記レール上
に配置された状態で、分割カバー１５ａの内面と分割カ
バー１５ｂの外面との間に所定の隙間が形成されるよう
に設定されている。これら分割カバー１５ａ，１５ｂが
振動体３ａ，３ｂの長手方向に交互に所定の重なりを有
しながら複数配置されることで、搬送用ユニット２及び
吸音材１４が覆われるようになっている。また、各分割
カバー１５ａ，１５ｂの上部には、各分割カバー１５
ａ，１５ｂを前記レールに沿って移動させる際の力点た
るハンドル１６ａ，１６ｂがそれぞれ設けられている。
ハンドル１６ａ，１６ｂは、それぞれ分割カバー１５
ａ，１５ｂの前記長手方向の中央部分に設けられてい
る。防音カバー１５は、各分割カバー１５ａ，１５ｂを
前記レールに沿って摺動することで開閉可能な構造とな
っている。

【００２０】なお、分割カバー１５ａ，１５ｂは、それ
らの内表面が振動体３ａ，３ｂの発する音波に基づく定
在波の節の近傍となるように形成されている。本実施の
形態の物体浮揚搬送装置１は、例えば、クリーンルーム
内に設置される。このクリーンルームでは、該ルーム内
の塵埃の浮遊を抑制するために、該ルームの上方から下
方に向けて空気が流れるように換気が行われている。な
お、このクリーンルームの床には無数の通気孔が設けら
れており、上方から床面に至った空気が床下側に通過す
るようになっている。

【００２１】次に、前述のように構成された装置の作用
について説明する。物体浮揚搬送装置１の各発振器１０
の駆動により、ホーン５ａが固定された振動子６が所定
の共振周波数（例えば、２０ｋＨｚ前後）で励振され、
ホーン５ａが縦振動して該ホーン５ａを介して振動体３
ａ，３ｂが励振されて撓み振動を行う。振動体３ａ，３
ｂから放射される音波の放射圧によって、物体４は振動
体３ａ，３ｂの表面から浮揚する。浮揚距離は数１０〜
数１００μｍである。

【００２２】振動体３ａ，３ｂの振動は前記負荷回路に
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
ネルギーが前記負荷回路の抵抗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３ａ，３ｂに生じる
振動の波が一方向へ進む進行波（この実施の形態ではホ
ーン５ａ側からホーン５ｂ側へ進む進行波）となり、物
体４は振動体３ａ，３ｂの一端側から他端側へ浮揚状態
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。

【００２３】振動体３ａ，３ｂから放射された音波のう
ち該振動体３ａ，３ｂの下方に放射されたものは、吸音
材１４に至ると、これに吸収される。また、振動体３
ａ，３ｂの上方や側方に放射されたものは、防音カバー
１５の内表面によって反射される。この反射された音波
は、吸音材１４に至ると、これに吸収される。吸音材１
４に至らなかった音波は、防音カバー１５内での反射を
繰り返すうちに次第に減衰される。

【００２４】振動体３ａ，３ｂの放射する音波に基づく
（疑似）定在波は、その節（静止点）の近傍が防音カバ
ー１５の内表面に当たる。これにより、防音カバー１５
には、前記定在波による振動が付与され難くなる。

【００２５】本実施形態では、以下のような効果を得る
ことができる。 （１） 搬送用ユニット２を上側から覆うように防音カ
バー１５を設け、該防音カバー１５を物体４への塵埃の
付着を防止するクリーンカバーとして兼用するようにし
た。これによれば、防音カバー１５によって、振動体３
ａ，３ｂが発する音波による騒音の該カバー１５の外側
への伝達が遮断される。したがって、騒音防止が可能に
なる。また、搬送用ユニット２を上側から覆う防音カバ
ー１５によって、振動体３ａ，３ｂ上で浮揚されている
物体４への塵埃の付着などを防止することが可能にな
る。例えば、前述のような、上方から下方に向けて空気
が流れるように換気が行われているクリーンルームで
は、前記塵埃の付着防止効果が大きなものとなる。

【００２６】（２） 防音カバー１５の内表面が振動体
３ａ，３ｂの発する音波に基づく定在波の節の近傍に形
成されている。前記定在波の節（静止点）の近傍では、
該定在波が物体等に与える振動が小さいため、防音カバ
ー１５からこの振動に基づく騒音が発生しにくくなる。

【００２７】（３） 振動体３ａ，３ｂの下方に吸音材
１４を配設した。これによれば、振動体３ａ，３ｂから
下方に直接的に発せられた音波や、該振動体３ａ，３ｂ
から発せられた後に防音カバー１５によって振動体３
ａ，３ｂの下方に向かって反射された音波が吸音材１４
によって吸収される。これにより、防音カバー１５によ
って内側に封じ込まれた音波を減衰させることが容易に
なる。

【００２８】（４） 防音カバー１５を複数の分割カバ
ー１５ａ，１５ｂで構成し、各分割カバー１５ａ，１５
ｂを、該分割カバー１５ａ，１５ｂが載置されたレール
に沿って摺動させることで開閉可能な構造とした。これ
によれば、防音カバー１５が開閉可能となることで、例
えば振動体３ａ，３ｂや物体４のメンテナンスが容易に
なる。さらに、分割カバー１５ａ，１５ｂの下端１５
ｃ，１５ｄを、振動体３ａ，３ｂの表面（上面）よりも
下方に配置した。これによれば、分割カバー１５ａ，１
５ｂと前記レールとの摺動によって下端１５ｃ，１５ｄ
などに発生した塵埃が振動体３ａ，３ｂの表面及び物体
４に付着することが抑止される。

【００２９】（５） 両分割カバー１５ａ，１５ｂを前
記レール上に載置したとき、分割カバー１５ａの内面と
分割カバー１５ｂの外面との間に所定の隙間が形成され
るようにした。これにより、両分割カバー１５ａ，１５
ｂが互いに接触することがなくなる。したがって、各分
割カバー１５ａ，１５ｂを前記レール上でスライド移動
させたときの両者の接触による塵埃の発生が防止され
る。

【００３０】実施の形態は前記に限定されるものではな
く、例えば、以下の様態としてもよい。 ○ 前記実施の形態では、分割カバー１５ａ，１５ｂ
を、振動体３ａ，３ｂの長手方向に沿って設けたレール
上においてスライド移動させることで開閉可能な構造と
した。この構造に代えて、分割カバー１５ａ，１５ｂの
下端１５ｃ，１５ｄとベースプレート１２とを蝶番を介
して連結し、この蝶番を支点として分割カバー１５ａ，
１５ｂを回動させることで開閉可能な構造としてもよ
い。この場合、前記蝶番が振動体３ａ，３ｂの表面より
も下方に配置されていれば、前記回動によって前記蝶番
に発生した塵埃が振動体３ａ，３ｂの表面及び該振動体
３ａ，３ｂ上で浮揚されている物体４に付着することが
抑止される。

【００３１】○ 分割カバー１５ａ，１５ｂが載置され
るレールは、ベースプレート１２に形成された溝によっ
て構成されていてもよく、ベースプレート１２とは別の
部材から構成されていてもよい。

【００３２】○ 防音カバー１５の内表面は、振動体３
ａ，３ｂの発する音波に基づく定在波の節の近傍に形成
されていなくてもよい。この場合においても、防音カバ
ー１５によって、振動体３ａ，３ｂが発する音波による
騒音の該カバー１５の外側への伝達は抑制可能である。
また、振動体３ａ，３ｂ上で浮揚されている物体４への
塵埃の付着などを防止することも可能である。

【００３３】○ 振動体３ａ，３ｂの下方に吸音材１４
が配設されていなくてもよい。また、防音カバー１５と
ベースプレート１２とで囲まれた空間内に吸音材が設け
られていなくてもよい。この場合においても、振動体３
ａ，３ｂが放射した音波を、前記空間内における乱反射
により減衰させることは可能である。

【００３４】○ 防音カバー１５の内表面に吸音材を設
けてもよい。これによれば、振動体３ａ，３ｂが放射し
た音波の、防音カバー１５とベースプレート１２とで囲
まれた空間内での反射を抑えることができる。

【００３５】○ 防音カバー１５の内表面に防振材を設
けてもよい。これによれば、振動体３ａ，３ｂが放射し
た音波による防音カバー１５の振動が抑えられる。 ○ 防音カバー１５は、複数に分割されていなくてもよ
い。例えば、一体の防音カバーに、複数の開口を振動体
３ａ，３ｂの長手方向に沿って並設し、各開口にそれぞ
れを塞ぐ蓋部を設けてもよい。

【００３６】○ 防音カバー１５は、開閉可能な構造と
なっていなくてもよい。例えば、ベースプレート１２に
振動体３ａ，３ｂの長手方向に沿って開口を配設し、こ
の開口から搬送用ユニット２や物体４のメンテナンスを
行うようにしてもよい。

【００３７】○ 防音カバー１５の下端（下端１５ｃ，
１５ｄ）は、振動体３ａ，３ｂの表面よりも上方に配置
されていてもよい。 ○ 搬送用ユニット２を複数配置して物体浮揚搬送装置
１を構成する場合、複数の搬送用ユニット２で１台の発
振器１０を共用してもよい。

【００３８】○ ホーン５ａが固定された振動子６に搬
送用ユニット２毎に共通の発振器１０を設けてもよい。 ○ １台の搬送用ユニット２で物体浮揚搬送装置１を構
成してもよい。

【００３９】○ 搬送用ユニット２を構成する振動体３
ａ，３ｂの数は、２個に限らず、幅が広い物体４を浮揚
搬送する場合、振動体３ａ，３ｂの間にさらに振動体を
平行に配置してもよい。

【００４０】○ 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、各振動体３ａ，３ｂの両側に設
けられた振動子６をそれぞれ発振器１０と前記負荷回路
とに選択的に切り換え接続可能に構成してもよい。この
場合、発振器１０に接続された状態と、前記負荷回路に
接続された状態との切換を行うことにより、物体４の搬
送方向を選択することができる。

【００４１】○ ホーン５ａ，５ｂの形状は扁平な直方
体状に限らず、円柱状やほぼ円錐台状等先端が細くなっ
た形状としてもよい。 ○ 浮揚させる物体４の形状は矩形等の四角形に限ら
ず、三角形や他の多角形あるいは円形等任意の形状とし
てよい。

【００４２】○ 振動体３ａ，３ｂを水平に配置する構
成に代えて、対をなす振動体３ａ，３ｂが互いに内側を
向くように水平面に対して所定角度θ傾斜した状態に配
設する構成としてもよい。

【００４３】○ 底面がフラットな物体を浮揚させる装
置に限らず、特開平７−１３７８２４号公報に開示され
た装置のように、物体の底面がＶ字状の物体を浮揚させ
る装置に適用してもよい。

【００４４】○ 前記実施の形態では、振動体３ａ，３
ｂにおいて進行波を発生させて物体４を移動させるよう
にしたが、前記進行波に代えて定在波を発生させ、この
定在波によって浮揚した物体４に向けて圧搾空気を噴射
して移動させるようにしてもよい。

【００４５】○ 振動体３ａ，３ｂのホーン５ａ，５ｂ
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。

【００４６】次に、前記実施形態から把握できる請求項
に記載した発明以外の技術的思想について以下に記載す
る。（１） 前記カバーは、前記振動体の長手方向への
スライド移動によって開閉される請求項４に記載の物体
浮揚装置。

【００４７】（２） 前記カバーは支持部に対して蝶番
を介して回動可能に連結され、該カバーは、この蝶番を
支点とする回動によって開閉される請求項１〜３のいず
れか一項に記載の物体浮揚装置。

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜４に記
載の発明によれば、物体浮揚装置において、振動体の励
振に基づく騒音防止及び浮揚物体への塵埃の付着防止が
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態の物体浮揚搬送装置の部分模式平
面図。

【図２】同じく搬送用ユニットの部分模式斜視図。

【図３】同じく搬送用ユニットの部分模式平面図。

【図４】同じく物体浮揚搬送装置の模式正面図。

【符号の説明】

３ａ，３ｂ…振動体、５ａ…ホーン、６…振動子、１０
…発振器（５ａ，６，１０は励振手段を構成する）、１
２…支持部としてのベースプレート、１４…吸音材、１
５…防音カバー（クリーンカバー）、１５ａ，１５ｂ…
防音カバーを構成する分割カバー、１５ｃ，１５ｄ…摺
動部としての（分割カバーの）下端。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺の振動体を励振手段で励振させ、該
   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において、 少なくとも前記振動体の上側を覆うように防音カバーを
   設け、該防音カバーを前記物体への塵埃の付着を防止す
   るクリーンカバーとして兼用するようにしたことを特徴
   とする物体浮揚装置。
2. 【請求項２】 前記カバーは、その内表面が前記振動体
   の発する音波に基づく定在波の節の近傍となるように形
   成されている請求項１に記載の物体浮揚装置。
3. 【請求項３】 前記振動体の下方に吸音材が配設されて
   いる請求項１または２に記載の物体浮揚装置。
4. 【請求項４】 前記カバーが複数に分割されるとともに
   それぞれがレールとの摺動による開閉可能な構成とさ
   れ、前記カバーの前記レールとの摺動部が前記振動体の
   表面よりも下方に配置されている請求項１〜３のいずれ
   か一項に記載の物体浮揚装置。