JP2002128259A - 物体浮揚装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の振動体を組み合わせて物体浮揚装置を
構成した際、防音カバーや他の防音装備を新たに設ける
ことなく、簡単な構成で騒音を低減可能にする。 【解決手段】 物体浮揚搬送装置１を構成する搬送用ユ
ニット２は平行に配設された２個の長尺の振動体３ａ，
３ｂを備えている。各振動体３ａ，３ｂには両端部にホ
ーン５ａ，５ｂが締結されている。各ホーン５ａ，５ｂ
はランジュバン形振動子からなる振動子６に固定されて
いる。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はそれぞれ共通の発振器10に
接続され、他端側に締結されたホーン５ｂを励振させる
振動子６は、抵抗Ｒ及びコイルＬからなる負荷回路12に
それぞれ接続されている。各振動体３ａ，３ｂは、相互
の間隔が、各振動体の３ａ，３ｂから発生する音波同士
が干渉するように、振動体３ａ，３ｂの間隔が音波の半
波長の奇数倍となるように配置されている。

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係り、詳
しくは騒音防止に特徴を有す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、振動手段により振動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、特開平９−２０２４２５公報等に開示
されている。これら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平板状の振動体の表面と
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、浮揚した物体に空気を
噴射したり、前記振動体で進行波を発生させて浮揚した
物体を移動させる物体搬送装置も開示されている。

【０００３】複数の振動体を組み合わせて物体浮揚装置
を構成すると、ビート音等が発生し、騒音の問題が生じ
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。

【０００４】特開平８−６３１７２号公報には、いわゆ
るアクティブ消音を行う低騒音ファンシステムが開示さ
れている。この装置は図４に示すように、一対のファン
４１，４２がダクト４３の端に配設されている。第１の
ファン４１には振動検出器４４が設けられ、第１のファ
ン４１の振動が振動検出器４４で検出され、その検出信
号がバンドパスフィルタ４５に送られる。そして、バン
ドパスフィルタ４５は第１のファン４１の回転周波数成
分を抽出し、抽出した信号を位相遅延回路４６で半波長
の奇数倍遅延し、その信号で第２のファン４２を駆動す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の物体浮揚装置で
は、騒音防止のため防音カバーが必要になる。そして、
防音カバーを設けた場合、メンテナンスの際に防音カバ
ーを取り外す必要があり、メンテナンスの作業性が悪く
なる。

【０００６】また、特開平８−６３１７２号公報に開示
された低騒音ファンシステムは、ファンにより発生する
騒音を低減する従来のアクティブ方式の改良である。そ
して、ファンから発せられた音波と干渉する音波を発す
る付加音源の代わりに、干渉用の音波を発生するファン
を設け、騒音低減と冷却等のファンのもつ機能を高める
ようにしたものである。そして、ファン以外の装置に関
しては何らふれられていない。

【０００７】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は複数の振動体を組み合わせて物
体浮揚装置を構成した場合において、防音カバーや他の
防音装備を新たに設けることなく、簡単な構成で騒音を
低減できる物体浮揚装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、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、振動
体を複数平行に配置し、各振動体から発生する音波の干
渉により、装置の騒音を低減する。

【０００９】従って、この発明では、平行に配置された
複数の振動体から発生する音波が互いに干渉することに
より、騒音が低減される。即ち、アクティブ消音と同様
な作用で、防音カバーや他の防音装備を新たに設けるこ
となく、簡単な構成で騒音を低減できる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記振動体は長尺に形成されてい
る。この発明では、振動体の幅方向への騒音が低減され
る。請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２
に記載の発明において、前記各振動体を同じに構成し、
各振動体を相互の間隔が各振動体から発生する音波同士
が干渉するように調整して配置した。この発明では、各
振動体の配置間隔を調整するという簡単な構成で、各振
動体から発生する音波が互いに干渉することにより、騒
音が低減される。

【００１１】請求項４に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記振動体を励振させ
る励振系に励振手段の振動の位相をずらす位相シフタが
装備されている。この発明では、各振動体のうち一部の
振動体を位相のずれた状態で振動させることにより、各
振動体から発生する音波が干渉する状態となり、装置の
騒音が低減される。

【００１２】請求項５に記載の発明では、請求項１〜請
求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記振動
体は偶数個設けられている。この発明では、半分の数の
振動体から発生する音波と、残りの半分の数の振動体か
ら発生する音波とが互いに干渉することにより、騒音が
効率良く低減される。

【００１３】請求項６に記載の発明では、請求項１〜請
求項５のいずれか一項に記載の発明において、前記各振
動体を励振させる励振手段は共通の発振器に接続される
とともに、基準となる振動体を励振させる励振手段以外
の励振手段には共振周波数を基準の励振手段に合わせる
ための調整手段が設けられている。

【００１４】振動体及び励振手段を複数設けた場合、部
品の製造及び組み付けの誤差により、各振動系を完全に
同一にすることは難しい。従って、各振動系の共振周波
数が微妙に異なる場合が生じ、各振動系の振動体による
物体の浮揚作用が安定して行われない場合がある。しか
し、この発明では、調整手段により各励振手段の共振周
波数が同じに調整されるため、物体の浮揚が安定して行
われる。

【００１５】

【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及び図２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。

【００１６】図１に示すように、物体浮揚搬送装置１は
複数（この実施の形態では３個）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（この実施の
形態では２個）の長尺の振動体３ａ，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３ａ，３ｂには励振手段
を構成するホーン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
偏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
状態で取付けられている。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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はそれぞれ共通の発振
器１０に接続されている。電極板８は配線１１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５ａ，５ｂ、振動子６、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。

【００２０】各振動体３ａ，３ｂの他端側に締結された
ホーン５ｂ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１２に
それぞれ接続されている。

【００２１】各振動体３ａ，３ｂを励振させる振動子６
はそれぞれベースプレート１３（図１に図示）に支持ブ
ラケット（図示せず）を介して固定されている。そし
て、対をなす各振動体３ａ，３ｂは同一平面上に配置さ
れると共に、相互の間隔Ｄが、各振動体の３ａ，３ｂか
ら発生する音波同士が干渉するように調整して配置され
ている。具体的には、各ベースプレート１３の位置を調
整することにより、振動体３ａ，３ｂの間隔Ｄが音波の
半波長の奇数倍となるように配置されている。

【００２２】次に前記のように構成された装置の作用を
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、振動子６が所定の共振周波数（例えば、２０ｋＨ
ｚ前後）で励振され、ホーン５ａ，５ｂが縦振動してホ
ーン５ａ，５ｂを介して振動体３ａ，３ｂが励振されて
撓み振動を行う。振動体３ａ，３ｂ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。

【００２３】振動体３ａ，３ｂの振動は負荷回路１２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１２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。

【００２４】各振動体３ａ，３ｂからは同じ周波数の音
波が発生する。対をなす各振動体３ａ，３ｂの間隔Ｄが
音波の半波長の奇数倍となるように配置されている。従
って、各振動体３ａ，３ｂから発生する音波のうち振動
体３ａ，３ｂの幅方向に進む音波は、互いに干渉し合
い、所謂アクティブ消音と同様な作用で騒音が低減され
る。作業者の通路や作業位置を物体浮揚搬送装置１の幅
方向側に設けることにより、作業者が居る付近の騒音低
減が可能になる。

【００２５】この実施の形態では以下の効果を有する。 （１） 長尺の振動体３ａ，３ｂを複数平行に配置し、
各振動体３ａ，３ｂから発生する音波の干渉により、物
体浮揚搬送装置１の騒音を低減するため、防音カバーや
他の防音装備を新たに設けずに、簡単な構成で騒音を低
減できる。

【００２６】（２） 各振動体３ａ，３ｂを同じに構成
し、各振動体３ａ，３ｂを相互の間隔Ｄが各振動体３
ａ，３ｂから発生する音波同士が干渉するように調整し
て配置した。従って、各振動体３ａ，３ｂの配置間隔Ｄ
を調整するという簡単な構成で、騒音を低減できる。

【００２７】（３） 対をなす振動体３ａ，３ｂを励振
させる振動子６を共通の発振器１０で振動させるように
した。従って、各振動体３ａ，３ｂの振動子６の位相を
同じにすることができ、各振動体３ａ，３ｂの間隔Ｄの
調整により、アクティブ消音を効率良く行うことができ
る。

【００２８】（４） 各搬送用ユニット２を構成する振
動体３ａ，３ｂが偶数個（この実施の形態では２個）設
けられている。従って、半分の数の振動体３ａから発生
する音波と、残りの半分の数の振動体３ｂから発生する
音波とが互いに干渉することにより、騒音が効率良く低
減される。

【００２９】（５） 搬送用ユニット２にそれぞれ発振
器１０が装備されているため、物体４の搬送距離に合わ
せて搬送用ユニット２の数を増やすことにより、所望の
長さの物体浮揚搬送装置１の設置を簡単に行うことがで
きる。

【００３０】実施の形態は前記に限定されるものではな
く、例えば次のように構成してもよい。 ○ 搬送用ユニット２を構成する各振動体３ａ，３ｂの
振動系の共振周波数を同一にするため、基準となる一方
の振動体３ａを励振させる励振手段以外の励振手段に共
振周波数を基準の励振手段に合わせるための調整手段を
設けてもよい。調整手段としては、例えば、図３（ａ）
に示すように、発振器１０に接続される一方の振動子６
の金属ブロック９ａを二つに分割し、その間に一対のピ
エゾ素子１４ａ，１４ｂを電極板１５を挟んで設ける。
そして、電極板１５とピエゾ素子１４ａとの間に外部イ
ンピーダンス１６を接続する。外部インピーダンス１６
はインピーダンスの値が変更可能に構成されている。共
振周波数調整用のピエゾ素子１４ａ，１４ｂ及び電極板
１５を設けた場合、その振動子６と他の振動子６との長
さが異なるようになるが、振動子６をベースプレート１
３に取り付ける支持ブラケットの長さを変えることによ
り、振動体３ａ，３ｂを所定の位置に配置するのに支障
はない。

【００３１】振動体３ａ，３ｂ及び励振手段を複数設け
た場合、部品の製造及び組み付けの誤差により、各振動
系を完全に同一にすることは難しい。従って、各振動系
の共振周波数が微妙に異なる場合が生じ、各振動系の振
動体３ａ，３ｂによる物体４の浮揚作用が安定して行わ
れない場合がある。しかし、前記外部インピーダンス１
６を調整することにより、両振動体３ａ，３ｂの振動系
の共振周波数を同じに調整できる。従って、物体４の浮
揚が安定して行われる。

【００３２】○ 振動子６の金属ブロック９ａを二つに
分割せずに、図３（ｂ）に示すように、両金属ブロック
９ａ，９ｂの間に励振用のピエゾ素子７ａ，７ｂと、共
振周波数調整用のピエゾ素子１４ａ，１４ｂ及び電極板
１５を挟持した状態に設けてもよい。この場合、図３
（ａ）のものより構成が簡単になり、同様な効果が得ら
れる。

【００３３】○ 共振周波数を基準の振動体を含む振動
系に合わせるための調整手段は前記の無給電ピエゾ素子
１４ａ，１４ｂと外部インピーダンス１６との組合せに
限らず、例えば、金属ブロック９ａに質量体を螺合可能
とし、質量の異なる質量体を複数準備しておき、質量体
を螺着させて調整するようにしてもよい。

【００３４】○ 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を共用したり、図４に示すよう
に、全部の搬送用ユニット２で１台の発振器１０を共用
するようにしてもよい。これらの場合、発振器１０の台
数が少なくなってコストを低減できる。

【００３５】○ 搬送用ユニット２を構成する振動体３
ａ，３ｂの間隔Ｄを調整する構成に代えて、振動体３
ａ，３ｂを振動させる振動子６に供給電圧の位相をずら
すことにより、アクティブ消音作用を発揮するように構
成してもよい。例えば、図５に示すように、両振動体３
ａ，３ｂのうち、一方の振動体３ａを振動させる振動子
６を位相シフタ１７を介して発振器１０に接続する。そ
して、他方の振動体３ｂを振動させる振動子６に発振器
１０の出力信号をそのまま供給し、一方の振動体３ａを
振動させる振動子６には発振器１０の出力を位相シフタ
１７を介して位相を遅らせて出力する。この場合、両振
動体３ａ，３ｂの間隔Ｄを考慮せずに搬送用ユニット２
を設置した後、両振動体３ａ，３ｂから発生する音波が
互いに干渉するように、一方の振動体３ａの振動の位相
を位相シフタ１７により調整することで、アクティブ消
音作用を発揮する。

【００３６】○ 各振動子６毎にそれぞれ発振器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。 ○ 搬送用ユニット２を構成する振動体３ａ，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。間に配置する振動体の数は偶数個が好まし
いが奇数個であってもよい。偶数個の場合はそれぞれか
ら発生する音波同士を干渉するようにできる。間に配置
する振動体は必ずしも進行波を発生する構成とする必要
はなく、定在波を発生する構成としてもよい。この場
合、物体４の重さによる撓みが抑制され、物体４を円滑
に浮揚した状態で搬送できる。

【００３７】○ 物体４を浮揚状態で搬送する物体浮揚
搬送装置１に限らず、物体４を所定位置で浮揚保持する
物体浮揚装置に適用してもよい。例えば、複数の長尺の
振動体を平行に配置した物体搬送装置において、各振動
体の間隔を各振動体から発生する音波同士が干渉するよ
うに調整して配置したり、振動体を励振させる励振系に
励振手段の振動の位相をずらす位相シフタを装備しても
よい。また、台車等に装備されて物体４を浮揚状態で保
持する物体浮揚装置に適用してもよい。

【００３８】○ 振動体は長尺に限らず、例えば正方形
であってもよい。この場合も、複数平行に配置された振
動体から発生する音波同士が干渉することにより、騒音
を低減できる。

【００３９】○ 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１２
とに選択的に切り換え接続可能に構成する。この場合、
発振器１０に接続された状態と、負荷回路１２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。

【００４０】○ 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側が細くな
った形状としてもよい。 ○ 浮揚保持する物体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。

【００４１】○ 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。

【００４２】○ 底面がフラットな物体を浮揚保持する
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。

【００４３】○ 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。

【００４４】前記実施の形態から把握される請求項記載
以外の発明（技術思想）について、以下に記載する。 （１） 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の発
明において、前記各振動体は長尺の平板状に形成される
とともに、前記励振手段は各振動体から進行波が発生す
るように構成されている。

【００４５】（２） 請求項６に記載された発明におい
て、前記調整手段は、振動子に対して励振用のピエゾ素
子とは別に設けられた電圧が供給されないピエゾ素子
と、該ピエゾ素子に接続されインピーダンスが可変の外
部インピーダンスとを備えている。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
６に記載の発明によれば、複数の振動体を組み合わせて
物体浮揚装置を構成した場合において、防音カバーや他
の防音装備を新たに設けることなく、簡単な構成で騒音
を低減できる。

【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模式平面
図。

【図２】 搬送用ユニットの模式斜視図。

【図３】 別の実施の形態の振動子の模式正面図。

【図４】 別の実施の形態の物体浮揚搬送装置の模式平
面図。

【図５】 別の実施の形態の搬送用ユニットの模式斜視
図。

【図６】 従来技術の模式図。

【符号の説明】

１…物体浮揚装置としての物体浮揚搬送装置、３ａ，３
ｂ…振動体、４…物体、５ａ，５ｂ…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、１
４ａ，１４ｂ…調整手段を構成するピエゾ素子、１５…
同じく電極板、１６…同じく外部インピーダンス、１７
…位相シフタ。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０２Ｎ 15/00 Ｈ０２Ｎ 15/00 (72)発明者 柏木 陽一郎 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3F037 AA01 CA14 CB02 CC05 5D107 AA07 AA16 BB06 BB20 CC04 CC12 CD03 FF03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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、 振動体を複数平行に配置し、各振動体から発生する音波
   の干渉により、装置の騒音を低減する物体浮揚装置。
2. 【請求項２】 前記振動体は長尺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】 前記各振動体を同じに構成し、各振動体
   を相互の間隔が各振動体から発生する音波同士が干渉す
   るように調整して配置した請求項１又は請求項２に記載
   の物体浮揚装置。
4. 【請求項４】 前記振動体を励振させる励振系に励振手
   段の振動の位相をずらす位相シフタが装備されている請
   求項１又は請求項２に記載の物体浮揚装置。
5. 【請求項５】 前記振動体は偶数個設けられている請求
   項１〜請求項４のいずれか一項に記載の物体浮揚装置。
6. 【請求項６】 前記各振動体を励振させる励振手段は共
   通の発振器に接続されるとともに、基準となる振動体を
   励振させる励振手段以外の励振手段には共振周波数を基
   準の励振手段に合わせるための調整手段が設けられてい
   る請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の物体浮揚
   装置。