JP2002199760A - Levitated object transfer apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[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状態で搬送する物体浮揚搬送装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for levitation and transporting an object in a floating state using radiation pressure such as sound waves.
【０００２】[0002]
【従来の技術】この種の物体浮揚搬送装置は、例えば特
開平７−１３７８２４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、長尺の平
板状の振動体を使用し、該振動体の一端に加振側の振動
子を設けるとともに、他端に受波側の振動子を設ける。
そして、加振側の振動子を電源に接続して励振させ、振
動体に進行波を発生させてその放射圧により振動体の表
面上で物体を浮揚させた状態で搬送する。振動体に進行
波を発生させるため、受波側の振動子には、振動子の振
動エネルギーを電気エネルギーに変換し、抵抗で熱とし
て消費する負荷回路が設けられている。2. Description of the Related Art This type of object levitation transfer device is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-137824 and 9-202425.
It is disclosed in gazettes and the like. In these devices, a long flat plate-shaped vibrator is used, and a vibrator on the excitation side is provided at one end of the vibrator, and a vibrator on the wave receiving side is provided at the other end.
Then, the vibrator on the excitation side is connected to a power source and excited to generate a traveling wave in the vibrator, and the vibrator is conveyed in a state of being levitated on the surface of the vibrator by the radiation pressure. In order to generate a traveling wave in the vibrator, the vibrator on the wave receiving side is provided with a load circuit that converts vibration energy of the vibrator into electric energy and consumes it as heat with a resistor.
【０００３】また、特開平９−２０２４２５公報には、
長尺の振動体の両端部に設けられた振動子を、それぞれ
加振側（駆動側）の振動子としての機能を果たす状態
と、受信側の振動子としての機能を果たす状態とに変更
可能な構成とし、進行波の進行方向を切り換え可能な装
置が開示されている。この装置では、振動体の両端部に
設けられた振動子と電源との接続を有接点リレーを使用
して切り換えることにより、いずれか一方が加振側に、
他方が受波側に設定される。[0003] Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-202425 discloses that
The vibrators provided at both ends of the long vibrating body can be changed to a state that functions as a vibrator on the excitation side (drive side) and a state that functions as a vibrator on the receiving side. A device having such a configuration and capable of switching the traveling direction of a traveling wave is disclosed. In this device, by switching the connection between the vibrator provided at both ends of the vibrating body and the power supply using a contact relay, one of the vibrators is moved to the vibration side,
The other is set on the receiving side.
【０００４】また、特開昭６１−７１２６号公報及び特
開昭６１−２２１５８２号公報には、超音波リニアモー
タにおいて、受波用振動子の振動エネルギーを電気エネ
ルギーに変換し、そのエネルギーを駆動側の振動子の励
振エネルギーに使用する装置が開示されている。Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 61-7126 and 61-221582 disclose that in an ultrasonic linear motor, the vibration energy of a wave receiving transducer is converted into electric energy and the energy is driven. A device for use in the excitation energy of the side oscillator is disclosed.
【０００５】例えば、特開昭６１−２２１５８２号公報
に開示された装置では、図６に示すように、移動子５０
を振動させる伝送棒５１の一端に駆動用振動子５２が連
結され、他端に受波用振動子５３がそれぞれ連結されて
いる。各振動子５２，５３はランジュバン振動子５４と
ホーン５５とがボルト締めされて構成され、駆動用振動
子５２は駆動用発振器５６及び移相制御回路５７に電気
的に接続され、受波用振動子５３は移相制御回路５７に
電気的に接続されている。また、両振動子５２，５３は
整合用インダクタ５８に接続されている。[0005] For example, in the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-221582, as shown in FIG.
The driving vibrator 52 is connected to one end of the transmission rod 51 for vibrating the wave, and the wave receiving vibrator 53 is connected to the other end. Each of the vibrators 52 and 53 is configured by fastening a Langevin vibrator 54 and a horn 55 with bolts, and the driving vibrator 52 is electrically connected to a driving oscillator 56 and a phase shift control circuit 57, and receives a vibration for receiving. The slave 53 is electrically connected to the phase shift control circuit 57. Both vibrators 52 and 53 are connected to a matching inductor 58.
【０００６】この装置では、駆動用振動子５２の振動に
より励振された伝送棒５１を介して受波用振動子５３が
振動され、受波用振動子５３で振動エネルギーが電気エ
ネルギーに変換され、そのエネルギーが移相制御回路５
７を介して駆動用振動子５２の励振エネルギーの一部と
して使用される。In this device, the wave receiving oscillator 53 is vibrated through the transmission rod 51 excited by the vibration of the driving oscillator 52, and the vibration energy is converted by the wave receiving oscillator 53 into electric energy. The energy is transferred to the phase shift control circuit 5
7 is used as a part of the excitation energy of the driving vibrator 52.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】特開平９−２０２４２
５公報等に開示された物体浮揚搬送装置では、受波側と
なる振動子に振動体から伝達される振動エネルギーは、
負荷回路で電気エネルギーに変換されるとともに、抵抗
で熱エネルギーとして消費される。従って、駆動側の振
動子から振動体に加えられた振動エネルギーの大部分が
熱エネルギーとして消費されることになり、システム全
体としてエネルギー効率が悪いという問題がある。Problems to be Solved by the Invention Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-20242
In the object levitation transfer device disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 5 (1993) -2005, the vibration energy transmitted from the vibrating body to the vibrator on the wave receiving side is:
It is converted to electrical energy in the load circuit and consumed as heat energy by the resistor. Therefore, most of the vibration energy applied to the vibrator from the vibrator on the driving side is consumed as heat energy, and there is a problem that the energy efficiency of the entire system is poor.
【０００８】また、特開平９−２０２４２５公報に開示
された物体浮揚搬送装置では、電源と振動子との接続状
態の切換を有接点リレーを使用して行うことにより、進
行波の進行方向を切り換えることにより、物体の搬送方
向の変更が可能となっている。しかし、振動子には高電
圧が印加されるため、高耐圧のリレーを必要とするとと
もに、リレーの接点の切換が頻繁に行われるとリレーの
寿命が短くなるという問題がある。物体を浮揚状態で搬
送する際、目的位置に浮揚状態でかつ物体に触れずに停
止させるには、物体が目的位置に達する前に進行波の方
向を切り換えて減速させるとともに、目的位置に達した
状態では高速で進行波の方向切換を繰り返す必要があ
る。従って、前記従来の有接点リレーを使用した構成で
は、リレーの寿命がより短くなるという問題がある。In the object levitation transfer device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-202425, the traveling state of the traveling wave is switched by switching the connection state between the power supply and the vibrator using a contact relay. Thus, the transport direction of the object can be changed. However, since a high voltage is applied to the vibrator, there is a problem that a relay with a high withstand voltage is required, and if the contacts of the relay are frequently switched, the life of the relay is shortened. When transporting an object in a levitated state, to stop it in a levitated state and not touching the object at the target position, switch the direction of the traveling wave before the object reaches the target position, decelerate, and reach the target position. In this state, it is necessary to repeatedly switch the direction of the traveling wave at high speed. Therefore, in the configuration using the conventional contact relay, there is a problem that the life of the relay is shortened.
【０００９】特開昭６１−７１２６号公報及び特開昭６
１−２２１５８２号公報には、超音波リニアモータにお
いて受波側の振動子の振動エネルギーを駆動側（加振
側）に還流することは開示されているが、進行波の進行
方向の切換に関してはなんら記載がない。JP-A-61-7126 and JP-A-61-7126
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-222182 discloses that the vibration energy of the transducer on the wave receiving side is returned to the driving side (excitation side) in the ultrasonic linear motor, but the switching of the traveling direction of the traveling wave is disclosed. There is no description.
【００１０】本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされ
たものであって、その第１の目的は進行波の進行方向の
切換を有接点リレーを設けずに行うことができる物体浮
揚搬送装置を提供することにある。また、第２の目的は
さらにシステム全体のエネルギー効率を大幅に向上させ
ることができる物体浮揚搬送装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and a first object of the present invention is to provide an object levitation transfer device capable of switching the traveling direction of a traveling wave without providing a contact relay. Is to provide. It is a second object of the present invention to provide an object levitation transfer device capable of greatly improving the energy efficiency of the entire system.
【００１１】[0011]
【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、圧電素子又は磁歪
素子を備えた第１の振動子を長尺の振動体の一端に連結
するとともに、圧電素子又は磁歪素子を備えた第２の振
動子を他端に連結し、前記振動体に進行波を発生させて
その放射圧により振動体の表面上で物体を浮揚させた状
態で搬送する物体浮揚搬送装置であって、前記両振動子
の一方を加振側として励振させる励振手段と、受波側の
振動子となる他方の振動子の振動エネルギーから変換さ
れた電気エネルギーを消費するエネルギー消費手段とを
設け、前記両振動子の一方を前記励振手段に接続すると
ともに他方を前記エネルギー消費手段に接続した状態
と、一方を前記エネルギー消費手段に接続するとともに
他方を前記励振手段に接続した状態とに切換接続可能に
構成し、前記接続状態の切換を行うための無接点リレー
を使用した接続切換え手段を設け、制御手段からの指令
により前記接続切換え手段を制御して前記振動体から発
生する進行波の向きを変更可能にした。According to the first aspect of the present invention, a first vibrator having a piezoelectric element or a magnetostrictive element is provided at one end of a long vibrating body. A state in which a second vibrator provided with a piezoelectric element or a magnetostrictive element is connected to the other end while being connected, a traveling wave is generated in the vibrator, and an object is levitated on the surface of the vibrator by the radiation pressure. An object levitating and conveying device that conveys the electric energy converted from the vibration energy of the other vibrator serving as a vibrator on the wave receiving side, and an exciting unit that excites one of the two vibrators as an exciting side. A state in which one of the two vibrators is connected to the exciting means and the other is connected to the energy consuming means, and one is connected to the energy consuming means and the other is the exciting means. A connection switching means using a non-contact relay for switching the connection state, and controlling the connection switching means in accordance with a command from a control means, and Made it possible to change the direction of the traveling wave generated from.
【００１２】従って、この発明では、第１の振動子が励
振手段に接続され、第２の振動子がエネルギー消費手段
に接続された状態で装置が駆動されると、第１の振動子
側から第２の振動子側へ向かう進行波が振動体に発生す
る。また、第２の振動子が励振手段に接続され、第１の
振動子がエネルギー消費手段に接続された状態で装置が
駆動されると、第２の振動子側から第１の振動子側へ向
かう進行波が振動体に発生する。そして、制御手段から
の指令により接続切換え手段が作動されて前記接続状態
の切換が行われることにより、物体の搬送方向が変更さ
れる。接続切換手段には無接点リレーが使用されている
ため、リレーの寿命を延ばすことができる。Therefore, according to the present invention, when the apparatus is driven in a state where the first vibrator is connected to the excitation means and the second vibrator is connected to the energy consuming means, the first vibrator is connected from the first vibrator side. A traveling wave toward the second vibrator is generated in the vibrator. In addition, when the device is driven in a state where the second vibrator is connected to the excitation means and the first vibrator is connected to the energy consuming means, the second vibrator moves from the second vibrator side to the first vibrator side. A traveling wave is generated in the vibrating body. Then, the connection switching means is operated by a command from the control means to switch the connection state, thereby changing the transport direction of the object. Since a contactless relay is used for the connection switching means, the life of the relay can be extended.
【００１３】第２の目的を達成するため、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、前記エ
ネルギー消費手段は前記電気エネルギーを前記励振手段
に還流させる構成である。この発明では、受波側の振動
子で変換された電気エネルギーが励振手段に還流され、
加振側の振動子を励振させるエネルギーの一部として使
用されるため、システム全体のエネルギー効率を大幅に
向上させることができる。According to a second aspect of the present invention, in order to achieve the second object, in the first aspect of the invention, the energy consuming means returns the electric energy to the excitation means. In the present invention, the electric energy converted by the wave receiving-side vibrator is returned to the excitation means,
Since it is used as a part of the energy for exciting the vibrator on the excitation side, the energy efficiency of the entire system can be greatly improved.
【００１４】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、前記制御手段は少なく
とも前記物体の移動速度を減速させるため、前記接続切
換え手段を制御して前記進行波の向きの切換を行う。従
って、この発明では、物体を浮揚状態で搬送中に、物体
に触れずに物体の移動速度を減速させることができ、物
体を所望の位置に容易に停止させることができる。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the control means controls the connection switching means to reduce at least the moving speed of the object, thereby controlling the connection switching means. Switch the direction of the wave. Therefore, according to the present invention, the moving speed of the object can be reduced without touching the object while the object is being conveyed in a floating state, and the object can be easily stopped at a desired position.
【００１５】第２の目的を達成するため、請求項４に記
載の発明では、圧電素子又は磁歪素子を備えた第１の振
動子を長尺の振動体の一端に連結するとともに、圧電素
子又は磁歪素子を備えた第２の振動子を他端に連結し、
前記振動体に進行波を発生させてその放射圧により振動
体の表面上で物体を浮揚させた状態で搬送する物体浮揚
搬送装置であって、前記第１の振動子を励振させる第１
の電源と、前記第２の振動子を励振させる第２の電源
と、前記両振動子の一方を加振側の振動子とし、他方を
受波側の振動子とするように前記両電源の出力を制御す
る制御手段と、前記受波側の振動子の振動エネルギーを
電気エネルギーに変換して加振側の振動子の加振用の電
気エネルギーとして還流する還流回路とを設けた。In order to achieve the second object, in the invention according to claim 4, the first vibrator provided with the piezoelectric element or the magnetostrictive element is connected to one end of a long vibrator, and the piezoelectric element or Connecting a second vibrator having a magnetostrictive element to the other end,
An object levitating / transporting device that generates a traveling wave on the vibrating body and conveys the object in a state of being levitated on the surface of the vibrating body by the radiation pressure, wherein the first vibrating unit excites the first vibrator.
, A second power supply for exciting the second vibrator, and the two power supplies so that one of the two vibrators is a vibrator on the excitation side and the other is a vibrator on the receiving side. A control means for controlling the output and a return circuit for converting the vibration energy of the oscillator on the wave receiving side into electric energy and returning the electric energy for vibration of the vibrator on the vibration side are provided.
【００１６】この発明では、第１及び第２の電源の出力
が所定の条件を満足するように制御手段により制御さ
れ、第１及び第２の振動子の一方が加振側に他方が受波
側になるように励磁され、振動体に進行波が発生する。
従って、リレーを設けることなく、進行波の向きが変更
される。また、前記受波側の振動子の振動エネルギーか
ら変換された電気エネルギーが、還流回路を介して加振
用の電気エネルギーとして還流される。従って、システ
ム全体のエネルギー効率が大幅に向上する。In the present invention, the outputs of the first and second power supplies are controlled by the control means so as to satisfy a predetermined condition, and one of the first and second vibrators is on the excitation side and the other is on the receiving side. Side, and a traveling wave is generated in the vibrating body.
Therefore, the direction of the traveling wave is changed without providing a relay. Further, the electric energy converted from the vibration energy of the oscillator on the wave receiving side is returned as electric energy for excitation through the return circuit. Therefore, the energy efficiency of the entire system is greatly improved.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に従って
説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１８】図１に示すように、物体浮揚搬送装置１は
長尺の振動体２を備えている。振動体２は矩形平板状に
形成されるとともに、幅が搬送すべき物体３より広く形
成されている。振動体２の一端側（図１の左端側）には
第１の振動子５が、他端側には第２の振動子６が、それ
ぞれホーン４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４は偏平なほぼ直方体状に形成さ
れ、振動体２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。As shown in FIG. 1, the object levitation transfer device 1 includes a long vibration body 2. The vibrating body 2 is formed in a rectangular flat plate shape, and is formed wider than the object 3 to be conveyed. A first vibrator 5 is fastened to one end side (left end side in FIG. 1) of the vibrating body 2 and a second vibrator 6 is fastened to the other end side of the horn 4 by a screw (not shown) at the tip of the horn 4. . The horn 4 is formed in a flat and substantially rectangular parallelepiped shape, and is attached to the vibrating body 2 at both ends in the longitudinal direction thereof in a state orthogonal to the longitudinal direction.
【００１９】各ホーン４は振動体２が締結される面の反
対側の面において各振動子５，６に固定されている。ホ
ーン４の先端面は振動子５，６の軸方向と直交する平面
に形成され、ホーン４及び振動子５，６の中心軸が鉛直
方向に延びる状態で配置されている。振動子５，６はそ
れぞれベースプレートに支持ブラケット（いずれも図示
せず）を介して固定されている。Each horn 4 is fixed to each of the vibrators 5 and 6 on a surface opposite to a surface to which the vibrating body 2 is fastened. The tip surface of the horn 4 is formed on a plane orthogonal to the axial direction of the vibrators 5 and 6, and the horn 4 and the central axes of the vibrators 5 and 6 are arranged so as to extend in the vertical direction. The vibrators 5 and 6 are fixed to the base plate via support brackets (both not shown).
【００２０】振動体２の長さは、加振側と受波側の移相
が逆相となるように、振動体２の加振点から受波点まで
の長さ、即ちホーン４の連結点間の距離が、振動体２に
発生する進行波の波長λの整数倍プラス半波長に設定さ
れている。The length of the vibrating body 2 is set to the length from the exciting point of the vibrating body 2 to the receiving point, that is, the connection of the horn 4 so that the phases of the vibrating side and the receiving side are opposite in phase. The distance between the points is set to an integral multiple of the wavelength λ of the traveling wave generated in the vibrating body 2 plus a half wavelength.
【００２１】振動子５，６には一対のリング状のピエゾ
素子（圧電素子）７ａ，７ｂを備えた所謂ランジュバン
形振動子が使用されている。振動子５，６はピエゾ素子
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。A so-called Langevin-type vibrator having a pair of ring-shaped piezo elements (piezoelectric elements) 7a and 7b is used as the vibrators 5 and 6. The vibrators 5 and 6 do not include a ring-shaped electrode plate 8 disposed between the piezo elements 7a and 7b, and metal blocks 9a and 9b disposed at positions that come into contact with the outer surfaces of the piezo elements 7a and 7b. It is configured by fastening with bolts. The bolt is inserted into a screw hole (not shown) formed in the metal block 9a.
Screwed from the metal block 9b side. Both metal blocks 9a and 9b are in a state of being electrically connected to each other via bolts.
【００２２】第１の振動子５の電極板８は、第１の電源
としての第１の発振器１０のプラス端子に接続されてい
る。第１の発振器１０のマイナス端子は、第２の振動子
６の電極板８と、第２の電源としての第２の発振器１１
のプラス端子に接続されている。第２の発振器１１のプ
ラス端子は第２の振動子６の電極板８にも接続されてい
る。第２の発振器１１のマイナス端子は、第１の振動子
５の金属ブロック９ｂと、第２の振動子６の金属ブロッ
ク９ｂとに接続されている。各ピエゾ素子７ａ，７ｂは
整合用インダクタ１２ａ，１２ｂに接続されている。両
発振器１０，１１は励振手段を構成する。また、各ピエ
ゾ素子７ａ，７ｂには、振動子５，６が加振側になった
ときの入力電圧あるいは振動子５，６が受波側となった
ときの出力電圧及び位相を検出するセンサ１３ａ，１３
ｂが接続されている。The electrode plate 8 of the first vibrator 5 is connected to a positive terminal of a first oscillator 10 as a first power supply. The negative terminal of the first oscillator 10 is connected to the electrode plate 8 of the second vibrator 6 and the second oscillator 11 as a second power supply.
Connected to the positive terminal of The plus terminal of the second oscillator 11 is also connected to the electrode plate 8 of the second vibrator 6. The negative terminal of the second oscillator 11 is connected to the metal block 9b of the first vibrator 5 and the metal block 9b of the second vibrator 6. Each piezo element 7a, 7b is connected to matching inductors 12a, 12b. Both oscillators 10 and 11 constitute excitation means. Each of the piezo elements 7a and 7b has a sensor for detecting an input voltage when the vibrators 5 and 6 are on the vibration side or an output voltage and a phase when the vibrators 5 and 6 are on the receiving side. 13a, 13
b is connected.
【００２３】第１及び第２の発振器１０，１１は移相制
御回路（図示せず）を備えている。両発振器１０，１１
は制御手段としての制御装置１４からの制御信号により
駆動される。制御装置１４には前記センサ１３ａ，１３
ｂの出力と、物体３が受波側の停止位置近傍に達したこ
とを検出する図示しないセンサの出力が入力されるよう
になっている。制御装置１４はＣＰＵ（図示せず）を備
え、センサ１３ａ，１３ｂの出力信号に基づいて、両発
振器１０，１１の出力が後記する所定の関係を満たすよ
うに制御する。Each of the first and second oscillators 10 and 11 has a phase shift control circuit (not shown). Both oscillators 10, 11
Are driven by a control signal from a control device 14 as control means. The control device 14 includes the sensors 13a, 13
The output of b and the output of a sensor (not shown) that detects that the object 3 has reached the vicinity of the stop position on the wave receiving side are input. The control device 14 includes a CPU (not shown), and controls the outputs of the oscillators 10 and 11 based on the output signals of the sensors 13a and 13b so as to satisfy a predetermined relationship described later.
【００２４】制御装置１４は振動系の基準温度における
共振周波数と、振動系の環境温度の基準温度からのずれ
量と、共振周波数のずれ量との関係を示すマップ又は関
係式が記憶されたメモリ（図示せず）を備えている。制
御装置１４は温度変化に応じて発振器１０，１１の出力
周波数を調整する。The controller 14 stores a map or a relational expression indicating the relationship between the resonance frequency of the vibration system at the reference temperature, the deviation of the ambient temperature of the vibration system from the reference temperature, and the deviation of the resonance frequency. (Not shown). The control device 14 adjusts the output frequency of the oscillators 10, 11 according to the temperature change.
【００２５】図２は前記装置の等価回路を示す。図２で
は、ホーン４と振動子５，６とを一緒にしてトランスデ
ューサとし、整合用インダクタ１２ａ，１２ｂ等は省略
している。FIG. 2 shows an equivalent circuit of the above device. In FIG. 2, the horn 4 and the vibrators 5 and 6 are combined to form a transducer, and the matching inductors 12a and 12b are omitted.
【００２６】振動体２の長さが波長の整数倍プラス半波
長であるため、図２における左側を加振側、右側を受波
側とした場合、各部の電圧、電流、力、速度は図２に示
した関係にあり、電圧と電流及び力と速度は、各々同位
相である。図２において、Ａは振動子の力係数、ｎはホ
ーンの変成比、Ｚ0 は特性インピーダンス、Ｆは起振
力、ｖはその振動速度、Ｖi 及びＶ0 はそれぞれ加振側
及び受波側の振動子の電気端子の電圧、ｒm 及びＲd は
それぞれ振動子の損失を考慮した機械等価抵抗及び誘電
体損を表す抵抗、αは振動体の減衰定数である。Since the length of the vibrating body 2 is an integral multiple of the wavelength plus half a wavelength, the voltage, current, force, and speed of each part are shown in FIG. In the relationship shown in FIG. 2, the voltage and the current, and the force and the speed are each in the same phase. In FIG. 2, A is the force factor of the oscillator, n represents transformation ratio of the horn, Z 0 is the characteristic impedance, F is exciting force, v is vibration speed, V i and V 0 are each excitation side and reception voltage of the electrical terminals of the transducer side, the mechanical equivalent resistance and resistance representing the dielectric loss in consideration of r m and R d loss of each vibrator, alpha is the attenuation constant of the vibration member.
【００２７】加振側及び受波側の起振力Ｆの位相が逆相
であることと、２個の高周波電源の加振側の電圧を
ｅ1 、受波側の電圧をｅ2 としたときに、ｅ1 とｅ2 の
比を所定の関係となるように調整（制御）すると、系の
エネルギーの還流が可能となることが知られている。そ
して、進行波を励振するための、ｅ1 とｅ2 が満たすべ
き条件は次式（１）が成立することが知られている。It is assumed that the phases of the vibrating force F on the excitation side and the reception side are opposite phases, the excitation side voltage of the two high-frequency power sources is e 1 , and the reception side voltage is e 2 . It is known that when the ratio between e 1 and e 2 is adjusted (controlled) so as to have a predetermined relationship, it is possible to recirculate the energy of the system. It is known that the following formula (1) holds as a condition to be satisfied by e 1 and e 2 for exciting the traveling wave.
【００２８】[0028]
【数１】 第１の振動子５を加振側、第２の振動子６を受波側とし
た場合、第１の発振器１０に直列に接続された第２の発
振器１１と、第２の振動子６のピエゾ素子７ａ，７ｂと
第２の発振器１１とを接続する回路とが還流回路を構成
する。また、第２の振動子６を加振側、第１の振動子５
を受波側とした場合、第２の発振器１１に直列に接続さ
れた第１の発振器１０と、第１の振動子５のピエゾ素子
７ａ，７ｂと第１の発振器１０とを接続する回路とが還
流回路を構成する。(Equation 1) When the first vibrator 5 is on the excitation side and the second vibrator 6 is on the wave receiving side, the second oscillator 11 connected in series to the first oscillator 10 and the second oscillator 6 A circuit connecting the piezo elements 7a and 7b and the second oscillator 11 constitutes a return circuit. Further, the second vibrator 6 is set on the vibration side, and the first vibrator 5
Is the receiving side, a first oscillator 10 connected in series to the second oscillator 11, a circuit connecting the piezo elements 7a, 7b of the first vibrator 5 and the first oscillator 10 Constitute a reflux circuit.
【００２９】次に前記のように構成された装置の作用を
説明する。この物体浮揚搬送装置１は物体３を振動体２
上において、第１の振動子５が連結された側から第２の
振動子６が連結された側へ搬送する。Next, the operation of the device configured as described above will be described. The object levitation transfer device 1 is configured to convert an object 3 into a vibrating body 2
In the above, the wafer is transported from the side where the first vibrator 5 is connected to the side where the second vibrator 6 is connected.
【００３０】制御装置１４は第１の発振器１０が加振側
となり、第２の発振器１１が受波側となり、振動体２に
第１の振動子５側から第２の振動子６側へ向かう進行波
が発生するように第１及び第２の発振器１０，１１の出
力を制御する。即ち、制御装置１４は第１の振動子５へ
入力される電圧Ｖi と、第２の振動子６から出力される
電圧Ｖ0 と、第１の発振器１０の出力電圧ｅ1 と、第２
の発振器１１の出力電圧ｅ2 とが前記（１）式を満たす
ように両発振器１０，１１の出力を制御する。電圧Ｖi
及び電圧Ｖ0 はセンサ１３ａ，１３ｂの出力信号により
確認される。In the control device 14, the first oscillator 10 is on the vibrating side, the second oscillator 11 is on the wave receiving side, and the vibration body 2 is directed from the first vibrator 5 side to the second vibrator 6 side. The outputs of the first and second oscillators 10 and 11 are controlled so that a traveling wave is generated. That is, the control device 14 controls the voltage V i input to the first oscillator 5, the voltage V 0 output from the second oscillator 6, the output voltage e 1 of the first oscillator 10,
The output of both oscillators 10 and 11 is controlled such that the output voltage e 2 of the oscillator 11 satisfies the above equation (1). Voltage V i
And the voltage V 0 is confirmed by the sensor 13a, 13b output signals.
【００３１】制御装置１４からの制御信号により各発振
器１０，１１が駆動されて、第１の振動子５が所定の共
振周波数（例えば、２０ｋＨｚ前後）で励振される。振
動子５が励振されるとホーン４が縦振動され、ホーン４
を介して振動体２が励振されて撓み振動を行う。振動体
２から放射される音波の放射圧によって、物体３は振動
体２の表面から浮揚する。Each of the oscillators 10 and 11 is driven by a control signal from the control device 14, and the first vibrator 5 is excited at a predetermined resonance frequency (for example, about 20 kHz). When the vibrator 5 is excited, the horn 4 is longitudinally vibrated, and the horn 4
The vibrating body 2 is excited via the to perform bending vibration. The object 3 floats from the surface of the vibrating body 2 by the radiation pressure of the sound wave radiated from the vibrating body 2.
【００３２】振動体２の振動は受波側の第２の振動子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第１の振
動子５の励振用のエネルギーの一部として使用される。
そのため、振動体２に生じる振動の波が加振側から受波
側に向かって一方向へ進む進行波（この実施の形態では
振動子５側から振動子６側へ進む進行波）となり、物体
３は振動体２の一端側から他端側へ浮揚状態で搬送され
る。The vibration of the vibrator 2 is transmitted to the second vibrator 6 on the wave receiving side.
Elements 7a and 7b constituting the vibrator 6
As a result, vibration energy, which is mechanical energy, is converted into electric energy. This electric energy is used as a part of the energy for exciting the first vibrator 5.
Therefore, the vibration wave generated in the vibrating body 2 becomes a traveling wave traveling in one direction from the excitation side to the receiving side (in this embodiment, a traveling wave traveling from the vibrator 5 side to the vibrator 6 side). 3 is conveyed from one end of the vibrating body 2 to the other end in a floating state.
【００３３】制御装置１４は物体３が停止位置近傍に達
したことを確認すると、振動体２に発生する進行波の向
きが逆になるように、即ち、第２の振動子６が加振側の
振動子となるとともに、第１の振動子５が受波側の振動
子となるように、第１及び第２の発振器１０，１１の出
力を調整する。第１及び第２の振動子５，６は同じ構成
のため、制御装置１４は両発振器１０，１１の出力が前
記と逆の関係になるように制御する。その結果、進行波
が振動子６側から振動子５側へ進む状態となって、物体
３が浮揚状態で減速される。そして、所定の停止位置に
達した時点で両発振器１０，１１を停止させると、物体
３は停止して振動体２上に載置される。また、所定の停
止位置に達した時点で、両発振器１０，１１の出力状態
を進行波の向きの逆転が短時間で繰り返されるように制
御すると、物体３は浮揚状態で所定位置に保持される。When the control device 14 confirms that the object 3 has reached the vicinity of the stop position, the control unit 14 makes the direction of the traveling wave generated in the vibrating body 2 reverse, that is, the second vibrator 6 And the outputs of the first and second oscillators 10 and 11 are adjusted so that the first oscillator 5 becomes the oscillator on the wave receiving side. Since the first and second vibrators 5 and 6 have the same configuration, the control device 14 controls the outputs of the two oscillators 10 and 11 so as to have the opposite relationship. As a result, the traveling wave advances from the vibrator 6 side to the vibrator 5 side, and the object 3 is decelerated in a floating state. When the oscillators 10 and 11 are stopped at the time when they reach a predetermined stop position, the object 3 stops and is placed on the vibrating body 2. When the output state of both oscillators 10 and 11 is controlled so that the reversal of the direction of the traveling wave is repeated in a short time at the time when the predetermined stop position is reached, the object 3 is held at the predetermined position in a floating state. .
【００３４】振動体２の両ホーン４に対する連結点の距
離が、振動体２に発生する進行波の波長λの整数倍プラ
ス半波長に設定されている。従って、（１）式を満足す
るように両発振器１０，１１の出力を制御することによ
り、加振側の入力電圧Ｖi 及び受波側の出力電圧Ｖ0 は
位相が一致するはずであるが、温度変化などの外乱等の
影響により、両電圧の位相がずれる場合がある。図３に
示すように、受波側振動子の電圧位相がφずれた場合、
加振側の電源の電圧ｅ1 の位相をθずらすことによって
受波側の出力が加振側に効率よく還流される。制御装置
１４は受波側の出力電圧Ｖ0 の位相のずれをセンサ１３
ａ，１３ｂの出力信号から求め、電圧ｅ 1 が次式（２）
を満足するように加振側の電源の電圧ｅ1 の位相θをず
らすように制御する。The distance between the connecting points of the vibrating body 2 and both horns 4
The separation is an integer multiple of the wavelength λ of the traveling wave generated in the vibrating body 2.
Is set to half the wavelength. Therefore, equation (1) is satisfied.
By controlling the outputs of both oscillators 10 and 11
Input voltage V on the excitation sideiAnd the output voltage V on the receiving side0Is
The phases should match, but the disturbances such as temperature changes
Due to the influence, the phases of both voltages may be shifted. In FIG.
As shown, when the voltage phase of the receiving-side vibrator is shifted by φ,
Voltage e of the power supply on the excitation side1By shifting the phase of
The output on the receiving side is efficiently returned to the vibrating side. Control device
14 is the output voltage V on the receiving side0Phase shift of the sensor 13
a, 13b, the voltage e 1Is the following equation (2)
Voltage e of the excitation side power supply1The phase θ of
Control.
【００３５】 ｅ1 ＝−Ｖ0 (sinφ／ sinθ) ・・・（２） 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２の両端に連結された第１及び第
２の振動子５，６の圧電素子（ピエゾ素子７ａ，７ｂ）
に振動子を励振させる電源（発振器１０，１１）を接続
するとともに、受波側の振動子の振動エネルギーを電気
エネルギーに変換して加振側の振動子の加振用の電気エ
ネルギーとして還流する還流回路を設けた。従って、受
波側の振動子の振動エネルギーが加振用の電気エネルギ
ーとして還流されるため、受波側の振動子の振動エネル
ギーを電気エネルギーに変換後、抵抗で熱として消費す
る構成に比較して、システム全体のエネルギー効率が大
幅に向上する。E 1 = −V 0 (sin φ / sin θ) (2) This embodiment has the following effects. (1) Piezoelectric elements (piezo elements 7a, 7b) of first and second vibrators 5, 6 connected to both ends of long vibrating body 2
Are connected to a power supply (oscillators 10 and 11) for exciting the vibrator, and the vibration energy of the vibrator on the receiving side is converted into electric energy and returned as electric energy for vibration of the vibrator on the vibrating side. A reflux circuit was provided. Accordingly, since the vibration energy of the receiving-side vibrator is returned as electric energy for excitation, the vibration energy of the receiving-side vibrator is converted into electric energy, and then compared with a configuration in which the energy is consumed as heat by a resistor. As a result, the energy efficiency of the entire system is greatly improved.
【００３６】（２） 振動体２の両端に連結された第１
及び第２の振動子５，６を励振させる各発振器１０，１
１の出力を所定の条件を満足する状態で変更することに
より、振動体２に発生する進行波の方向を変更できる。
従って、従来の物体浮揚搬送装置と異なり進行波の方向
を変更するために、加振側及び受波側の振動子と電源と
の間の接続を切り換えるためのリレーが不要になり、物
体浮揚搬送装置１の耐久性が向上する。また、物体３に
接触することなく物体３の搬送速度の減速あるいは所定
位置に浮揚保持するため、進行波の向きを変える動作を
頻繁に行っても耐久性を向上させることができる。(2) First vibrator 2 connected to both ends of vibrator 2
And each of the oscillators 10, 1 for exciting the second oscillators 5, 6
By changing the output of No. 1 while satisfying a predetermined condition, the direction of the traveling wave generated in the vibrating body 2 can be changed.
Therefore, unlike the conventional object levitation transport apparatus, a relay for switching the connection between the vibrator on the excitation side and the reception side and the power supply to change the direction of the traveling wave becomes unnecessary, and the object levitation transport The durability of the device 1 is improved. Further, since the transport speed of the object 3 is reduced or held at a predetermined position without contacting the object 3, the durability can be improved even if the operation of changing the direction of the traveling wave is frequently performed.
【００３７】（３） 制御装置１４はセンサ１３ａ，１
３ｂの出力信号により、加振側の入力電圧Ｖi 及び受波
側の出力電圧Ｖ0 の位相のずれを確認できる。そして、
温度変化などの外乱等の影響により両電圧Ｖi ，Ｖ0 の
位相がずれた際、そのずれ量に対応して加振側の発振器
の出力電圧の位相を変更する。従って、振動体２から進
行波が安定した状態で発生される。(3) The control device 14 includes the sensors 13a, 1
The output signal of 3b, can confirm the shift of the vibration side of the input voltage V i and the reception side of the output voltage V 0 which phase. And
When the phases of the two voltages V i and V 0 are shifted due to the influence of disturbance such as a temperature change, the phase of the output voltage of the oscillator on the excitation side is changed according to the amount of the shift. Therefore, the traveling wave is generated from the vibrator 2 in a stable state.
【００３８】（４） 圧電素子（ピエゾ素子７ａ，７
ｂ）で振動子５，６を励振させるため、磁歪素子を使用
する場合に比較して大きな起振力が容易に得られる。 （第２の実施の形態）次に第２の実施の形態を図４に従
って説明する。この実施の形態では振動体２に進行波を
発生させる構成が前記実施の形態と大きく異なってい
る。この実施の形態では加振側の振動子を励振させる発
振器と、受波側の振動子で振動エネルギーから変換され
た電気エネルギーを消費する負荷回路をそれぞれ１個備
え、その接続を切り換えることにより進行波の向きを変
更する構成となっている。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を省略する。(4) Piezoelectric elements (piezo elements 7a, 7)
Since the vibrators 5 and 6 are excited in b), a large vibrating force can be easily obtained as compared with the case where a magnetostrictive element is used. (Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the configuration for generating a traveling wave in the vibrating body 2 is significantly different from the above-described embodiment. In this embodiment, an oscillator that excites the vibrator on the excitation side and one load circuit that consumes electric energy converted from vibration energy by the vibrator on the receiving side are provided, respectively, and the connection is switched to proceed. It is configured to change the direction of the waves. The same parts as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００３９】振動体２の一端側に設けられた第１の振動
子５のピエゾ素子７ａ，７ｂと、他端側に設けられた第
２の振動子６のピエゾ素子７ａ，７ｂとは、励振手段と
しての発振器１５と、エネルギー消費手段としての負荷
回路１６とに接続切換え手段１７ａ〜１７ｄを介して選
択的に切り換え接続可能に構成されている。接続切換え
手段１７ａ〜１７ｄには無接点リレーが使用され、この
実施の形態ではソリッドステートリレーと、制御装置１
４からの指令によりオン・オフが切り換えられるスイッ
チング素子（いずれも図示せず）とを備えている。制御
装置１４は接続切換え手段１７ａ，１７ｃをオンとする
ときは接続切換え手段１７ｂ，１７ｄをオフとし、接続
切換え手段１７ａ，１７ｃをオフとするときは接続切換
え手段１７ｂ，１７ｄをオンとするように制御する。The piezo elements 7a and 7b of the first vibrator 5 provided at one end of the vibrator 2 and the piezo elements 7a and 7b of the second vibrator 6 provided at the other end are excited. An oscillator 15 as a means and a load circuit 16 as an energy consuming means can be selectively switched and connected via connection switching means 17a to 17d. A contactless relay is used for the connection switching means 17a to 17d. In this embodiment, a solid state relay and a control device 1
And a switching element (both not shown) that can be turned on / off by a command from the control unit 4. The controller 14 turns off the connection switching means 17b and 17d when turning on the connection switching means 17a and 17c, and turns on the connection switching means 17b and 17d when turning off the connection switching means 17a and 17c. Control.
【００４０】この実施の形態においては、第１の振動子
５を加振側とする場合は、制御装置１４からの制御信号
により接続切換え手段１７ａ，１７ｃがオンに、接続切
換え手段１７ｂ，１７ｄがオフに保持された状態で、発
振器１５が駆動される。そして、発振器１５により励振
された振動子５によりホーン４を介して振動体２が励振
され、振動体２の振動が第２の振動子６に伝達される。
振動子６の振動のエネルギーがピエゾ素子７ａ，７ｂに
より電気エネルギーに変換され、その電気エネルギーが
負荷回路１６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、振動体２に生じる振動の波が一方向へ
進む進行波（振動子５側から振動子６側へ進む進行波）
となり、物体３は振動体２の一端側から他端側へ浮揚状
態で搬送される。In this embodiment, when the first vibrator 5 is on the vibration side, the connection switching means 17a and 17c are turned on by the control signal from the control device 14, and the connection switching means 17b and 17d are turned on. The oscillator 15 is driven while being kept off. Then, the vibrator 2 is excited via the horn 4 by the vibrator 5 excited by the oscillator 15, and the vibration of the vibrator 2 is transmitted to the second vibrator 6.
The energy of the vibration of the vibrator 6 is converted into electric energy by the piezo elements 7a and 7b, and the electric energy is converted into Joule heat by the resistance R of the load circuit 16 and dissipated. Therefore, a traveling wave in which the vibration wave generated in the vibrating body 2 travels in one direction (a traveling wave traveling from the vibrator 5 side to the vibrator 6 side).
The object 3 is conveyed from one end of the vibrating body 2 to the other end in a floating state.
【００４１】また、接続切換え手段１７ａ，１７ｃがオ
フに、接続切換え手段１７ｂ，１７ｄがオンに保持され
た状態で、発振器１５が駆動されると、前記と逆に振動
体２に第２の振動子６側から第１の振動子５側へ向かう
進行波が発生する。即ち、振動体２に発生する進行波の
進行方向の切換がソリッドステートリレーのオン、オフ
により行われる。When the oscillator 15 is driven in a state where the connection switching means 17a and 17c are kept off and the connection switching means 17b and 17d are kept on, the second vibration is applied to the vibrating body 2 in the opposite manner. A traveling wave is generated from the transducer 6 toward the first transducer 5. That is, the traveling direction of the traveling wave generated in the vibrating body 2 is switched by turning on / off the solid state relay.
【００４２】この実施の形態では次の効果を有する。 （５） 振動体２に発生する進行波の進行方向の切換が
無接点リレー（ソリッドステートリレー）を備えた接続
切換え手段１７ａ〜１７ｄのオン・オフにより行われ
る。従って、有接点リレーを使用した従来の物体浮揚搬
送装置に比較して耐久性が向上する。また、物体３に接
触することなく物体３の搬送速度の減速あるいは所定位
置に浮揚保持するため、進行波の向きを変える動作を頻
繁に行っても耐久性を向上させることができる。This embodiment has the following effects. (5) The traveling direction of the traveling wave generated in the vibrating body 2 is switched by turning on / off the connection switching means 17a to 17d provided with a non-contact relay (solid state relay). Therefore, the durability is improved as compared with the conventional object levitation transfer device using the contact relay. Further, since the transport speed of the object 3 is reduced or held at a predetermined position without contacting the object 3, the durability can be improved even if the operation of changing the direction of the traveling wave is frequently performed.
【００４３】（６） 接続切換え手段１７ａ〜１７ｄの
オン・オフ制御により振動体２に発生する進行波の方向
を変更できるため、前記実施の形態と異なり、加振側の
入力電圧及び受波側の出力電圧を検出したり、それらの
値を基準に発振器の出力を変更する必要がない。(6) Since the direction of the traveling wave generated in the vibrating body 2 can be changed by the on / off control of the connection switching means 17a to 17d, the input voltage on the excitation side and the reception side There is no need to detect the output voltage of the oscillator or change the output of the oscillator based on those values.
【００４４】（第３の実施の形態）次に第３の実施の形
態を図５に従って説明する。この実施の形態では、第２
の実施の形態のように進行波の進行方向の切換に接続切
換え手段を使用する構成において、各振動子５，６に圧
電素子に代えて磁歪素子を備える点が第２の実施の形態
と異なっている。また、受波側の振動子の振動エネルギ
ーを加振側に還流する点も、前記実施の形態と異なって
いる。第２の実施の形態と同一部分は同一符号を付して
詳しい説明を省略する。Third Embodiment Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, the second
In the configuration in which the connection switching means is used for switching the traveling direction of the traveling wave as in the second embodiment, the vibrators 5 and 6 are different from the second embodiment in that a magnetostrictive element is provided in place of the piezoelectric element. ing. The third embodiment is also different from the above embodiment in that the vibration energy of the vibrator on the wave receiving side is returned to the vibrating side. The same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted.
【００４５】各振動子５，６は途中にコイル１８ａ，１
９ａが巻かれた磁歪素子１８，１９を備えている。そし
て、制御装置１４からの制御信号により、各コイル１８
ａ，１９ａが発振器１５と位相反転回路２０ａ，２０ｂ
とに接続切換え手段１７ａ〜１７ｄを介して選択的に切
換え接続可能に構成されている。接続切換え手段１７ａ
〜１７ｄ及び位相反転回路２０ａ，２０ｂは還流回路を
構成する。Each of the vibrators 5 and 6 is provided with a coil 18a, 1
9a is provided with magnetostrictive elements 18 and 19 wound therewith. Each of the coils 18 is controlled by a control signal from the controller 14.
a, 19a are an oscillator 15 and phase inverting circuits 20a, 20b
Are selectively switchable and connectable via connection switching means 17a to 17d. Connection switching means 17a
17d and the phase inverting circuits 20a and 20b constitute a circulation circuit.
【００４６】第１の振動子５を加振側とする場合は、制
御装置１４からの制御信号により接続切換え手段１７
ａ，１７ｃがオンに、接続切換え手段１７ｂ，１７ｄが
オフに保持された状態で、発振器１５が駆動される。そ
して、発振器１５により励振された振動子５によりホー
ン４を介して振動体２が励振され、振動体２の振動が第
２の振動子６に伝達される。振動子６の振動のエネルギ
ーが磁歪素子１９により電気エネルギーに変換され、そ
の電気エネルギーが位相反転回路２０ｂで加振側の入力
電圧の位相と同じに調整されて、磁歪素子１８の加振エ
ネルギーとして還流される。そのため、振動体２に生じ
る振動の波が一方向へ進む進行波（振動子５側から振動
子６側へ進む進行波）となり、物体３は振動体２の一端
側から他端側へ浮揚状態で搬送される。When the first vibrator 5 is on the vibrating side, the connection switching means 17 is controlled by a control signal from the controller 14.
Oscillator 15 is driven with a and 17c kept on and connection switching means 17b and 17d kept off. Then, the vibrator 2 is excited via the horn 4 by the vibrator 5 excited by the oscillator 15, and the vibration of the vibrator 2 is transmitted to the second vibrator 6. The energy of the vibration of the vibrator 6 is converted into electric energy by the magnetostrictive element 19, and the electric energy is adjusted by the phase inverting circuit 20 b to be the same as the phase of the input voltage on the vibrating side. It is refluxed. Therefore, the vibration wave generated in the vibrating body 2 becomes a traveling wave traveling in one direction (a traveling wave traveling from the vibrator 5 side to the vibrator 6 side), and the object 3 floats from one end side of the vibrating body 2 to the other end side. Conveyed by.
【００４７】また、接続切換え手段１７ａ，１７ｃがオ
フに、接続切換え手段１７ｂ，１７ｄがオンに保持され
た状態で、発振器１５が駆動されると、前記と逆に第２
の振動子６が励振される。そして、振動子５の振動のエ
ネルギーが磁歪素子１８により電気エネルギーに変換さ
れ、その電気エネルギーが位相反転回路２０ａで加振側
の入力電圧の位相と同じに調整されて、磁歪素子１９の
加振エネルギーとして還流される。その結果、振動体２
に第２の振動子６側から第１の振動子５側へ向かう進行
波が発生する。即ち、振動体２に発生する進行波の進行
方向の切換がソリッドステートリレーのオン、オフによ
り行われる。When the oscillator 15 is driven in a state where the connection switching means 17a and 17c are kept off and the connection switching means 17b and 17d are kept on, the second state is reversed.
Are excited. Then, the energy of the vibration of the vibrator 5 is converted into electric energy by the magnetostrictive element 18, and the electric energy is adjusted by the phase inverting circuit 20 a to be the same as the phase of the input voltage on the vibrating side. Refluxed as energy. As a result, the vibrating body 2
Then, a traveling wave is generated from the second vibrator 6 side toward the first vibrator 5 side. That is, the traveling direction of the traveling wave generated in the vibrating body 2 is switched by turning on / off the solid state relay.
【００４８】この実施の形態では第２の実施の形態の
（５），（６）と同じ効果の他に、次の効果を有する。 （７） 受波側の振動子の振動エネルギーから変換され
た電気エネルギーが、還流回路を介して加振用の電気エ
ネルギーとして還流される。従って、システム全体のエ
ネルギー効率が大幅に向上する。This embodiment has the following effects in addition to the same effects as (5) and (6) of the second embodiment. (7) The electric energy converted from the vibration energy of the vibrator on the wave receiving side is returned as electric energy for excitation via the return circuit. Therefore, the energy efficiency of the entire system is greatly improved.
【００４９】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。 ○ 搬送経路が長い場合、前記各実施の形態の物体浮揚
搬送装置１の振動体２及び両振動子５，６のユニットを
振動体２の長手方向に、複数配置した構成とし、各ユニ
ットの両振動子５，６を共通の交流電源（発振器１０，
１１，１５）に並列に接続する。The embodiment is not limited to the above, and may be configured as follows, for example. When the transfer path is long, a plurality of units of the vibrator 2 and the two vibrators 5 and 6 of the object levitation transfer device 1 of the above embodiments are arranged in the longitudinal direction of the vibrator 2, The oscillators 5 and 6 are connected to a common AC power supply (the oscillators 10 and
11, 15) are connected in parallel.
【００５０】○ 搬送距離が長い場合は、複数の物体浮
揚搬送装置を直列に配設して物体浮揚搬送装置を構成し
てもよい。この場合、減速のためや停止位置において物
体３を浮揚状態に保持するために、振動体２の進行波の
進行方向の切換を行うのは、物体３の搬送方向の下流端
に配設された物体浮揚搬送装置となる。When the transport distance is long, a plurality of object levitation transport devices may be arranged in series to constitute the object levitation transport device. In this case, the switching of the traveling direction of the traveling wave of the vibrating body 2 is performed at the downstream end in the transport direction of the object 3 in order to decelerate or maintain the object 3 in a floating state at the stop position. It becomes an object levitation transfer device.
【００５１】○ 搬送すべき物体３の幅が広い場合は、
振動体２及び両振動子５，６のユニットを複数平行に配
置し、各ユニットの両振動子５，６を共通の交流電源に
並列に接続してもよい。この場合、幅の広い物体３を複
数の振動体２で安定した浮揚状態で搬送できる。When the width of the object 3 to be conveyed is wide,
A plurality of units of the vibrating body 2 and the two vibrators 5 and 6 may be arranged in parallel, and the two vibrators 5 and 6 of each unit may be connected in parallel to a common AC power supply. In this case, the wide object 3 can be transported in a stable floating state by the plurality of vibrators 2.
【００５２】○ 振動子５，６を磁歪素子で励振させる
構成において、振動エネルギーを負荷回路で消費する構
成としてもよい。 ○ ホーン４の形状は扁平な直方体状に限らず、円錐台
状等先端側が細くなった形状や円柱状としてもよい。In the configuration in which the vibrators 5 and 6 are excited by the magnetostrictive elements, the configuration may be such that vibration energy is consumed in the load circuit. The shape of the horn 4 is not limited to a flat rectangular parallelepiped, but may be a truncated conical shape such as a truncated cone or a column shape.
【００５３】○ 浮揚保持する物体３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。 ○ 振動体２のホーン４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。The shape of the object 3 to be levitated and held is not limited to a rectangle such as a rectangle, but may be an arbitrary shape such as a triangle, another polygon, or a circle. The fixing of the vibrating body 2 to the horn 4 is not limited to fastening with screws, but may be performed by using an adhesive, or by using brazing or welding.
【００５４】前記実施の形態から把握される発明（技術
的思想）について、以下に記載する。 （１） 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、前記振動子は圧電素子を備えている。The invention (technical idea) grasped from the above embodiment will be described below. (1) In the invention according to any one of claims 1 to 4, the vibrator includes a piezoelectric element.
【００５５】（２） 請求項４に記載の発明において、
前記振動子は圧電素子を備え、前記制御手段は加振側と
なる振動子の入力電圧及び受波側となる振動子の出力電
圧の値に基づいて前記第１及び第２の電源の出力を制御
する。(2) In the invention according to claim 4,
The vibrator includes a piezoelectric element, and the control unit controls the output of the first and second power supplies based on the input voltage of the vibrator on the vibrating side and the output voltage of the vibrator on the receiving side. Control.
【００５６】（３） （２）に記載の発明において、前
記制御手段は前記加振側の振動子の入力電圧及び受波側
の振動子の出力電圧の位相のずれを確認し、そのずれ量
に対応して加振側の電源の出力電圧の位相を変更する。(3) In the invention described in (2), the control means checks a phase shift between the input voltage of the vibrator on the vibrating side and the output voltage of the vibrator on the receiving side, and determines the amount of the shift. The phase of the output voltage of the excitation-side power supply is changed in response to
【００５７】[0057]
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
４に記載の発明によれば、進行波の進行方向の切換を有
接点リレーを設けずに行うことができ、耐久性が向上す
る。また、請求項２及び請求項４に記載の発明によれ
ば、さらにシステム全体のエネルギー効率を大幅に向上
させることができる。As described above in detail, according to the first to fourth aspects of the present invention, the traveling direction of the traveling wave can be switched without providing a contact relay, and the durability is improved. improves. According to the second and fourth aspects of the present invention, the energy efficiency of the entire system can be significantly improved.
【図１】 第１の実施の形態の物体浮揚搬送装置の概略
斜視図。FIG. 1 is a schematic perspective view of an object levitation transport device according to a first embodiment.
【図２】 同じく等価回路図。FIG. 2 is an equivalent circuit diagram.
【図３】 各部電圧の位相関係を示すベクトル図。FIG. 3 is a vector diagram showing a phase relationship between voltages of respective parts.
【図４】 第２の実施の形態の物体浮揚搬送装置の模式
側面図。FIG. 4 is a schematic side view of an object levitation and conveyance device according to a second embodiment.
【図５】 第３の実施の形態の物体浮揚搬送装置の模式
側面図。FIG. 5 is a schematic side view of an object levitation transport device according to a third embodiment.
【図６】 従来の超音波リニアモータの概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a conventional ultrasonic linear motor.
１…物体浮揚搬送装置、２…振動体、３…物体、５…第
１の振動子、６…第２の振動子、７ａ，７ｂ…圧電素子
としてのピエゾ素子、１０…第１の電源としての第１の
発振器、１１…第２の電源としての第２の発振器、１４
…制御手段としての制御装置、１５…励振手段としての
発振器、１６…エネルギー消費手段としての負荷回路、
１７ａ〜１７ｄ…接続切換え手段、２０ａ，２０ｂ…還
流回路を構成する位相反転回路。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Object floating conveyance apparatus, 2 ... Vibrating body, 3 ... Object, 5 ... 1st vibrator, 6 ... 2nd vibrator, 7a, 7b ... Piezo element as a piezoelectric element, 10 ... 1st power supply A first oscillator, 11... A second oscillator as a second power supply, 14
... control device as control means, 15 oscillator as excitation means, 16 load circuit as energy consuming means,
17a to 17d: connection switching means, 20a, 20b: phase inversion circuits constituting a return circuit.
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｊ Ｆターム(参考） 3F037 BA03 CA14 CA15 CC00 5H680 AA06 AA08 BB03 BB13 BC10 CC07 DD01 DD14 DD22 DD23 DD82 DD87 EE21 FF04 FF26 FF27 FF30 FF36 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 41/08 J F term (Reference) 3F037 BA03 CA14 CA15 CC00 5H680 AA06 AA08 BB03 BB13 BC10 CC07 DD01 DD14 DD22 DD23 DD82 DD87 EE21 FF04 FF26 FF27 FF30 FF36
Claims (4)
動子を長尺の振動体の一端に連結するとともに、圧電素
子又は磁歪素子を備えた第２の振動子を他端に連結し、
前記振動体に進行波を発生させてその放射圧により振動
体の表面上で物体を浮揚させた状態で搬送する物体浮揚
搬送装置であって、 前記両振動子の一方を加振側として励振させる励振手段
と、受波側の振動子となる他方の振動子の振動エネルギ
ーから変換された電気エネルギーを消費するエネルギー
消費手段とを設け、前記両振動子の一方を前記励振手段
に接続するとともに他方を前記エネルギー消費手段に接
続した状態と、一方を前記エネルギー消費手段に接続す
るとともに他方を前記励振手段に接続した状態とに切換
接続可能に構成し、前記接続状態の切換を行うための無
接点リレーを使用した接続切換え手段を設け、制御手段
からの指令により前記接続切換え手段を制御して前記振
動体から発生する進行波の向きを変更可能にした物体浮
揚搬送装置。1. A first vibrator provided with a piezoelectric element or a magnetostrictive element is connected to one end of a long vibrator, and a second vibrator provided with a piezoelectric element or a magnetostrictive element is connected to the other end. ,
An object levitating and conveying device that generates a traveling wave on the vibrating body and conveys the object in a state of being levitated on the surface of the vibrating body by its radiation pressure, wherein one of the two vibrators is excited as an excitation side. Exciting means, and energy consuming means for consuming electric energy converted from vibration energy of the other vibrator serving as a wave receiving side vibrator, and connecting one of the vibrators to the exciting means and the other And a state in which one is connected to the energy consuming means and one is connected to the energy consuming means, and the other is connected to the exciting means. An object provided with connection switching means using a relay, wherein the direction of a traveling wave generated from the vibrating body can be changed by controlling the connection switching means according to a command from a control means. Floating transfer device.
ルギーを前記励振手段に還流させる構成である請求項１
に記載の物体浮揚搬送装置。2. The energy consuming device according to claim 1, wherein said energy consuming device returns said electric energy to said exciting device.
An object levitation transfer device according to item 1.
動速度を減速させるため、前記接続切換え手段を制御し
て前記進行波の向きの切換を行う請求項１又は請求項２
に記載の物体浮揚搬送装置。3. The method according to claim 1, wherein the control unit controls the connection switching unit to switch the direction of the traveling wave so as to reduce at least a moving speed of the object.
An object levitation transfer device according to item 1.
動子を長尺の振動体の一端に連結するとともに、圧電素
子又は磁歪素子を備えた第２の振動子を他端に連結し、
前記振動体に進行波を発生させてその放射圧により振動
体の表面上で物体を浮揚させた状態で搬送する物体浮揚
搬送装置であって、 前記第１の振動子を励振させる第１の電源と、 前記第２の振動子を励振させる第２の電源と、 前記両振動子の一方を加振側の振動子とし、他方を受波
側の振動子とするように前記両電源の出力を制御する制
御手段と、 前記受波側の振動子の振動エネルギーを電気エネルギー
に変換して加振側の振動子の加振用の電気エネルギーと
して還流する還流回路とを設けた物体浮揚搬送装置。4. A first vibrator provided with a piezoelectric element or a magnetostrictive element is connected to one end of a long vibrator, and a second vibrator provided with a piezoelectric element or a magnetostrictive element is connected to the other end. ,
What is claimed is: 1. A device for levitating and conveying an object by generating a traveling wave on said vibrating body and conveying the object in a state of being levitated on the surface of the vibrating body by a radiation pressure thereof, wherein a first power supply for exciting the first vibrator A second power supply that excites the second vibrator; and an output of the two power supplies such that one of the two vibrators is a vibrator on the excitation side and the other is a vibrator on the receiving side. An object levitation transport device comprising: a control unit for controlling; and a recirculation circuit for converting vibration energy of the wave receiving-side vibrator into electric energy and recirculating the electric energy as vibration electric energy for the vibrating-side vibrator.
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|---|---|---|---|---|
| JP2006247641A (en) * | 2005-02-14 | 2006-09-21 | Iai:Kk | Ultrasonic levitation device |
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