JP2005119759A - 音波浮揚装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 物体（被搬送体）の有無と、音波浮揚装置の状態とを共通の検出手段で検出することができる音波浮揚装置を提供する。
【解決手段】 物体浮揚搬送装置11は、振動板12ａ，12ｂを振動子15で励振させて、振動板12ａ，12ｂから発せられる進行波により振動板12ａ，12ｂの表面上において物体13を浮揚状態で搬送する。振動板12ａ，12ｂから発せられた音波の反射波を検出可能な位置に受波センサ22が設けられている。受波センサ22の検出信号に基づいて物体13の有無及び物体浮揚搬送装置11の状態がマイコン24によって判断される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、音波の放射圧を用いて物体を浮揚させる音波浮揚装置に係り、詳しくは物体（被搬送体）の有無及び音波浮揚装置の状態を検出可能な検出手段を備えた音波浮揚装置に関する。

物体を空中に浮揚させる物体浮揚装置として、音波の放射圧を用いる装置が提案されている。そして、平板状の振動体を使用し、振動体の振動による音波の放射圧により物体を浮揚させ、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が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に開示された物体搬送装置では、移動する物体をフォトセンサで検知して物体が所定の位置に達したことを検知することが記載されている。

また、支持枠に支持された音響管により増幅された音響エネルギーを音響放射板から放射し、音響放射板上の被搬送体との間に浮揚力を発生させて被搬送体を浮揚させ、支持枠を移動させて被搬送体を浮揚状態で搬送する搬送装置も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２に開示された搬送装置には、被搬送体の左右及び前後の位置を検出するセンサ及び被搬送体の傾斜を検出するセンサが設けられている。センサとしては、超音波を放射してその反射波から距離を測定する超音波センサが用いられている。また、被接触で所定測定物の変位や位置を検出できるレーザスペックル相関センサを用いることができると記載されている。
特開平９−２０２４２５公報（明細書の段落［００３０］，［００３４］，［００５２］〜［００５５］、図１） 特開平１１−３４５８５７号公報（明細書の段落［００２３］〜［００２５］，［００３８］、図１，２）

ところが従来装置では、物体（被搬送体）の有無や位置を検出するには専用のセンサを設ける必要があり、搬送装置が正常か否かの状態を検出するには別に専用のセンサを設ける必要があった。その結果、構成が複雑になり、製造コストが高くなるという問題もある。

本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は物体（被搬送体）の有無と、音波浮揚装置の状態とを共通の検出手段で検出することが可能な音波浮揚装置を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、振動体を励振手段で励振させて、振動体から発せられる音波により振動体の表面上において物体を浮揚させる音波浮揚装置である。そして、前記振動体から発せられた音波及びその反射波の少なくとも一方を検出可能な受波センサと、前記受波センサの検出信号に基づいて前記物体の有無及び音波浮揚装置の状態を判断する判断手段とを備えた。ここで、「音波浮揚装置の状態」とは、音波浮揚装置の振動体の振動に関して異常が生じているか否かを意味する。また、「振動体の表面上において物体を浮揚させる」とは、物体を完全に音波の放射圧だけで浮揚保持することを意味するのではなく、例えば、撓みやすい板状物体の少なくとも一端をローラ等で支承するとともに、振動体から発せられる音波の放射圧で板状物体の撓みを防止するように浮揚保持することも含む。

この発明では、音波を利用して物体の有無及び音波浮揚装置の状態が判断されるが、従来装置で使用されている超音波センサと異なり、センサ自身は超音波の発生源を持たず、振動体から発せられる音波を利用する。即ち、振動体が音源となる。そして、振動体から発せられる音波及びその反射波の少なくとも一方が受波センサで検出され、その検出信号に基づいて音波の状態（音圧や位相）から判断手段で物体の有無及び音波浮揚装置の状態（正常又は異常）が判断される。その結果、物体の有無と、音波浮揚装置の状態とを共通の検出手段で検出することができる。

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、前記受波センサは、前記振動体から発せられた音波が前記物体で反射した反射波を検知（受波）可能な位置に設けられている。受波センサが振動体から発せられた音波を直接検知可能な位置に配置された構成では、振動体からの音波が物体で遮断されることにより物体が存在すると判断されるが、検出すべき物体以外のものにより音波が遮断されても物体が存在すると判断される。一方、この発明では、反射波を利用して物体の有無が判断される。振動体から放射される音波の音圧で浮揚される物体は振動体からの距離がほぼ一定の位置で浮揚するため、他の物が振動体の上を通過したときとで反射波の状態が異なり、誤検出を抑制できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記受波センサが複数設けられている。この発明では、受波センサが１個設けられた場合に比較して、物体の位置や状態の判断が正確になる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記振動体は平板状に形成されるとともに、進行波が発生するように励振され、前記複数の受波センサは前記物体の進行方向に沿って配置されている。ここで「物体の進行方向に沿って」とは、物体の進行方向に平行な直線上に位置するような配置に限らず、物体の進行方向に対して斜めに延びる直線上に位置するような配置や、受波センサが３個以上のときは受波センサがジグザグ（千鳥状）に配置される場合も含む。この発明では、振動体から発生する進行波により、物体が振動体に沿って移動される。そして、複数の受波センサからの信号に基づいて、物体の有無の他に物体の位置と進行方向も検出可能となる。

本発明によれば、物体（被搬送体）の有無と、音波浮揚装置の状態とを共通の検出手段で検出することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明を板状の物体を浮揚搬送するのに適した音波浮揚装置としての物体浮揚搬送装置に具体化した第１の実施形態を図１〜図４に従って説明する。図１は物体浮揚搬送装置の模式斜視図、図２は物体が検出されるときの、物体（被搬送体）、振動板及び受波センサの関係を示す模式図である。

図１に示すように、物体浮揚搬送装置１１は平行に配設された複数（この実施の形態では２個）の振動体としての振動板１２ａ，１２ｂを備えている。両振動板１２ａ，１２ｂは同じ大きさの矩形平板状に形成され、搬送すべき物体１３を両者で共同して浮揚保持可能になっている。物体１３は、例えば液晶パネルのガラス基板や半導体ウエハー等の薄い板状の物体が一般的である。

各振動板１２ａ，１２ｂには励振手段を構成するホーン１４ａ，１４ｂ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１４ａ，１４ｂは偏平なほぼ直方体状に形成され、各振動板１２ａ，１２ｂ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。

各ホーン１４ａ，１４ｂは振動板１２ａ，１２ｂが締結される面の反対側の面において振動子１５に固定されている。ホーン１４ａ，１４ｂの先端面は振動子１５の軸方向と直交する平面に形成され、ホーン１４ａ，１４ｂ及び振動子１５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１５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１６ａ，１６ｂと、ピエゾ素子１６ａ，１６ｂ間に配置されたリング状の電極板１７と、ピエゾ素子１６ａ，１６ｂの外側面と当接する位置に配置された金属ブロック１８ａ，１８ｂ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１８ａに形成された図示しないねじ穴に、金属ブロック１８ｂ側から螺合されている。両金属ブロック１８ａ，１８ｂはボルトを介して互いに導通された状態となっている。金属ブロック１８ａ，１８ｂの上端にはフランジ（図示せず）が形成され、金属ブロック１８ａは図示しない支持プレートに形成された孔に嵌合された状態で図示しないボルトにより該支持プレートに固定されている。

各振動板１２ａ，１２ｂの一端側に締結されたホーン１４ａを励振させる振動子１５はそれぞれ発振器１９に接続されている。電極板１７は配線２０ａを介して発振器１９と接続され、発振器１９の接地端子が配線２０ｂを介して金属ブロック１８ｂに接続されている。ホーン１４ａ，１４ｂ、振動子１５、発振器１９により各振動板１２ａ，１２ｂを励振させる励振手段が構成されている。

各振動板１２ａ，１２ｂの他端側に締結されたホーン１４ｂを励振させる振動子１５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２１にそれぞれ接続されている。

両振動板１２ａ，１２ｂの進行波の進行方向下流側の端部寄りには、振動板１２ａ，１２ｂから発せられた音波を検出する受波センサ２２が設けられている。受波センサ２２は、振動板１２ａ，１２ｂから発せられた音波が物体１３で反射した反射波を検知可能な位置に設けられている。この実施形態では、受波センサ２２は、両振動板１２ａ，１２ｂの間に対応するとともに、両振動板１２ａ，１２ｂより下方の位置に配設されている。

受波センサ２２の検出信号は、発振器１９を制御する制御装置２３に入力される。制御装置２３は前記検出信号に基づいて物体１３の有無及び物体浮揚搬送装置１１の状態を判断する判断手段としてのマイコン（マイクロコンピュータ）２４を備えている。マイコン２４のメモリには、予め試験で求められた、検出信号の状態と、物体１３の有無（荷の有無）及び物体浮揚搬送装置１１の状態との関係がマップ又は関係式として記憶されている。前記検出信号の状態には、物体１３が受波センサ２２の検出領域外に存在する状態（荷無し状態）、物体１３が受波センサ２２の検出領域内に存在する状態（荷有り状態）、振動板１２ａ，１２ｂの異常な振動状態、振動板１２ａ，１２ｂが停止した状態に対応する音圧、音波の位相がある。

物体１３が移動せず一定位置に浮揚状態で保持されている場合は、物体１３と受波センサ２２との位置関係が一定に保持されるため、受波センサ２２に入射する反射波等の状態は一定状態となる。しかし、この実施形態の物体浮揚搬送装置１１では物体１３を一定方向へ目的位置まで搬送する構成のため、受波センサ２２に入射する反射波の音圧は一定とはならず、物体１３が受波センサ２２に近づくに従って大きくなる。受波センサ２２は物体１３が目的位置に達する前に物体１３を検出可能、かつ制御装置２３が物体１３の検出信号に基づいて発振器１９に停止指令を出力することにより、物体１３が目的位置で停止する位置に配設されている。

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
振動子１５が所定の共振周波数（例えば、２０ｋＨｚ前後）で励振され、ホーン１４ａ，１４ｂが縦振動してホーン１４ａ，１４ｂを介して振動板１２ａ，１２ｂが励振されて撓み振動を行う。振動板１２ａ，１２ｂから放射される音波の放射圧によって、物体１３は振動板１２ａ，１２ｂの表面から浮揚する。

振動板１２ａ，１２ｂの振動は負荷回路２１に接続された振動子１５に伝達され、振動子１５を構成するピエゾ素子１６ａ，１６ｂ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２１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、各振動板１２ａ，１２ｂ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１４ａ側からホーン１４ｂ側へ進む進行波）となり、物体１３は振動板１２ａ，１２ｂ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１９の駆動を停止することにより行われる。

物体１３は浮揚状態で移動しているため、物体１３を目的の停止位置に正確に停止させるには、物体１３が目的の停止位置より手前に存在する状態で振動板１２ａ，１２ｂの振動を停止させる必要がある。制御装置２３は受波センサ２２の検出信号を入力し、その信号に基づいて物体１３が振動板１２ａ，１２ｂの振動を停止させるべき位置、即ち発振器１９に停止指令を出力すべき位置に達したか否かを判断する。そして、物体１３が当該位置に達した時点で発振器１９に停止指令が出力されて発振器１９が停止され、振動板１２ａ，１２ｂの振動も停止されて物体１３が目的位置で停止される。

受波センサ２２には図２に示すように、振動板１２ａ，１２ｂから発した音波が物体１３で反射した反射波を受波可能な位置に配置されており、その反射波を受波センサ２２が受波したときに、受波センサ２２が受波する音波の音圧が最も強くなる。また、物体１３からの反射波が存在しない状態、即ち物体１３が受波センサ２２で検出可能な領域外に存在する状態でも、受波センサ２２は振動板１２ａ，１２ｂから発せられた音波が物体１３以外のもので反射した反射波を受波する。その状態の音圧は物体１３からの反射波の音圧より弱い。

振動板１２ａ，１２ｂの振動が停止された状態でも、受波センサ２２からの検出信号は零にはならず、弱いレベルで広い周波数域にわたって存在する。即ち、受波センサ２２は暗騒音を検出する。また、物体浮揚搬送装置１１に異常がある場合、例えば、ねじやボルトの緩み等により発振器１９が異常発振をした場合は、共振周波数と異なる周波数、即ち、１２ａ，１２ｂが正常に励振されている状態では音圧がさほど強くならない周波数において音圧が強くなる。その周波数は異常の種類によって異なり、例えば前記のねじやボルトの緩みによる異常と、振動系に他の物が接触している状態とでは周波数が異なる。

前述の関係を図３に模式的に示した。図３から明らかに、物体浮揚搬送装置１１が正常に駆動されている状態で、物体１３が存在する状態（荷有り）及び物体１３が存在しない状態（荷無し）では所定の共振周波数における音圧の大きさの違いで、荷有りと荷無しとを判別できる。また、共振周波数以外の周波数領域に音圧のピークが存在する場合は、ねじやボルトの緩み、他の物体が振動系に接触している等の異常と判断できる。また、制御装置２３から発振器１９に駆動指令が出力されているにも拘わらず、受波センサ２２の検出信号の音圧レベルが停止レベルであれば、重大な異常発生であると判断できる。

また、物体浮揚搬送装置１１によって浮揚状態で搬送される物体１３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く、物体浮揚搬送装置１１はクリーンルーム内で使用される場合が多い。一般にクリーンルームでは、室内の塵埃の浮遊を抑制するために、クリーン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。この流れに乗った塵埃が物体１３に付着するのを防止するため、物体浮揚搬送装置１１の上方に局所クリーン用のカバー（図示せず）が設けられる場合がある。

カバーの形状及び位置にもよるが、カバーを設けた場合について試験を行った結果、カバーが存在する場合、荷有りの状態において受波センサ２２で検出された音波の音圧が荷無しの場合より低かった。この原因としては、図２に鎖線で示すように、カバー２５が存在する場合は、振動板１２ａ，１２ｂから発して物体１３で反射せずにカバー２５で反射した反射波と、物体１３で反射した反射波とが互いに干渉して弱め合い、受波センサ２２に入射する反射波の音圧が弱くなるためと考えられる。

図４に示すように、荷有り、荷無し、物体浮揚搬送装置１１の異常、振動板１２ａ，１２ｂの停止によって、受波センサ２２に入射される音波、即ち受波センサ２２で受波される音波の音圧のレベルあるいは位相が異なる。従って、制御装置２３は音圧のレベルあるいは位相によって荷の有無及び物体浮揚搬送装置１１の異常を簡単に検出できる。

この実施形態では以下の効果を有する。
（１） 物体浮揚搬送装置１１は、振動板１２ａ，１２ｂから発せられた音波及びその反射波の少なくとも一方を検出可能な受波センサ２２と、受波センサ２２の検出信号に基づいて物体１３の有無及び物体浮揚搬送装置１１の状態を判断する判断手段としてのマイコン２４を備えている。従って、従来のセンサと異なり、振動板１２ａ，１２ｂが音源となってセンサ自身が音源を持たないため、物体１３の有無を検出する検出手段の構成が簡単になり、コストが低くなる。また、受波センサ２２で検出された音波の音圧のレベルあるいは位相によって物体１３の有無及び物体浮揚搬送装置１１の異常の有無を検出することができる。

（２） 受波センサ２２は、振動板１２ａ，１２ｂから発せられた音波が物体１３で反射した反射波を検知（受波）可能な位置に設けられている。物体１３からの反射波の強さはほぼ決まっており、検出すべき物体１３以外のもので反射した反射波の強さは物体１３からの反射波の強さと異なっている。そのため、他の物が振動板１２ａ，１２ｂの上を通過したときと比較して反射波の状態が異なり、振動板１２ａ，１２ｂから発せられた音波を物体１３が遮断することで物体１３を検出する方式に比較して誤検出を抑制できる。

（３） 受波センサ２２は、進行波で搬送される物体１３が振動板１２ａ，１２ｂの目的とする停止位置で停止するように発振器１９に停止指令を出力する位置に物体１３が到達した際に、物体１３を検出可能な位置に配設されている。従って、受波センサ２２の検出信号に基づいて発振器１９に停止指令を出力することで物体１３を目的とする位置に停止させることができる。

（４） 振動板１２ａ，１２ｂが複数平行に設けられているため、幅の広い物体１３を複数の振動板１２ａ，１２ｂで安定した浮揚状態で搬送できる。
（第２の実施形態）
次に第２の実施形態を図５及び図６に従って説明する。この実施形態では受波センサ２２が複数設けられている点が前記第１の実施形態と異なっている。前記第１の実施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。図５は振動板１２ａ，１２ｂ、物体１３及び受波センサ２２の位置関係を示す側面図であり、進行波は図５の左側から右側に向かって進むように発生する。

複数（この実施形態では２個）の受波センサ２２は物体１３の進行方向に沿って（この実施形態では物体１３の進行方向に平行な直線上に位置するように）配置されている。両受波センサ２２は、物体１３によって同時には覆われない距離をおいて配設されている。

前述したように、物体１３が移動する場合、受波センサ２２に入射する反射波の音圧は、物体１３が受波センサ２２に近づくに従って大きくなり、受波センサ２２から遠ざかるに従って小さくなる。また、物体１３が受波センサ２２を覆う上方に位置する状態になると、物体１３が移動しても受波センサ２２に入射する反射波の音圧はほぼ一定となる。従って、前記第１の実施形態のように、物体１３が目的位置（所定位置）に達するか否かの判断には受波センサ２２は１個でもよいが、移動中の物体１３の位置や移動方向を検出するには、１個の受波センサ２２では不十分となる。

この実施形態では、２個の受波センサ２２が物体１３の進行方向に沿って配置されているため、２個の受波センサ２２と物体１３との位置関係、即ち物体１３の前側（図５における右側）と各受波センサ２２との距離は、受波センサ２２毎に異なる。また、両受波センサ２２は、物体１３によって同時には覆われない距離をおいて配設されているため、図５におけるＡの位置に配置された受波センサ２２及びＢの位置に配置された受波センサ２２に入射される音波の音圧又は位相と、物体１３の移動開始点からの距離との関係は模式的に図６に示すようになる。図６においては、Ａの位置に配置された受波センサ２２をセンサ１とし、Ｂの位置に配置された受波センサ２２をセンサ２としている。従って、両受波センサ２２からの検出信号に基づいて、物体１３の位置及び移動方向の検出が可能となる。

Ａの位置に配置された受波センサ２２は、物体１３が搬送開始位置にある時点から物体１３から比較的強い反射波を受波するが、Ｂの位置に配置された受波センサ２２は、最初は物体１３からの反射波を受波せず、物体１３の搬送途中から物体１３の反射波を受波する。なお、Ａの位置に配置された受波センサ２２（センサ１）は、物体１３の移動途中で物体１３に覆われた状態が続くため、音圧の最大値が続いた後、音圧のレベルが低下する。一方、Ｂの位置に配置された受波センサ２２（センサ２）は、この実施形態では、振動板１２ａ，１２ｂより進行方向前側に配置されている。従って、物体１３がセンサ２を覆う状態で移動を継続することはない。

図６は振動板１２ａ，１２ｂがセンサ２の配設位置よりさらに右側まで延びて、物体１３がセンサ２より右方へ移動可能な場合まで示している。図５の配置では、図６に一点鎖線で区画された部分より左側が対応する。なお、図示の都合上、図６においては、両センサで受波された音波の音圧レベルが最大で一定となる平坦部を短く示している。この平坦部の長さは、物体１３の移動方向の長さによって異なる。

この実施形態では、前記第１の実施形態の（１）〜（４）と同様の効果を有する他に、次の効果を有する。
（５） 複数の受波センサ２２が物体１３の進行方向に沿って配置されている。従って、振動板１２ａ，１２ｂから発生する進行波により、物体１３が振動体に沿って移動される際、複数の受波センサ２２からの信号に基づいて、物体１３の有無の他に物体１３の位置と進行方向も検出可能となる。

（６） 両受波センサ２２は、物体１３によって同時には覆われない距離をおいて配設されている。従って、物体１３が振動板１２ａ，１２ｂの途中に位置する状態から物体浮揚搬送装置１１の作動を開始しても、物体１３の位置及び移動方向を検出することができる。

（７） 受波センサ２２が複数設けられているため、受波センサ２２が１個設けられた場合に比較して、物体１３の位置や状態の判断が正確になる。
（第３の実施形態）
次に第３の実施形態を図７に従って説明する。この実施形態では音波浮揚装置が進行波を発生せずに定在波を発生して、物体を所定位置に浮揚状態で保持する点と、物体より面積の小さな複数の振動体で物体を浮揚する点とが前記第１及び第２の実施形態と大きく異なっている。この実施形態では、板状部材を浮揚状態で移載する際に使用する、荷受け装置に本発明が適用されている。前記第１の実施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。図７は荷受け装置と荷取り装置の一部省略模式斜視図である。

音波浮揚装置としての荷受け装置３２は、矩形板状に形成された複数（この実施の形態では５個）の振動体としての振動板３３ａ〜３３ｅを備えている。各振動板３３ａ〜３３ｅは同じ大きさに形成されている。４個の振動板３３ａ〜３３ｄは物体としての四角形の板状部材３４（鎖線で図示）の四隅と対応する位置に配設され、１個の振動板３３ｅは４個の振動板３３ａ〜３３ｄから等距離の位置に配設されている。各振動板３３ａ〜３３ｅは、支持プレート３５に固定された振動子１５に、ホーン３６を介して支持されている。各振動板３３ａ〜３３ｅは円錐台状に形成されたホーン３６の先端に図示しないネジにより締結されている。

ホーン３６の先端面は振動子１５の軸方向と直交する平面に形成され、ホーン３６及び振動子１５の中心軸が一直線上に位置するように連結されている。振動子１５は前記第１及び第２の実施形態と同じ構成の所謂ランジュバン形振動子が使用され、金属ブロック１８ａに形成されたフランジにおいて支持プレート３５に固定されている。各振動子１５は発振器１９に接続されている。ホーン３６、振動子１５、発振器１９により振動板３３ａ〜３３ｅを励振させる励振手段が構成されている。なお、図示の都合上、図７において、振動板３３ａ，３３ｃ，３３ｅに対する発振器１９は図示を省略している。

支持プレート３５上には受波センサ２２が図示しないブラケットを介して設けられている。受波センサ２２は、振動板３３ｃ，３３ｄ，３３ｅからほぼ等距離で、振動板３３ａ〜３３ｅにより浮揚保持される板状部材３４の下方位置に配置されている。マイコン２４のメモリには、荷有り状態、即ち板状部材３４が振動板３３ａ〜３３ｅにより浮揚保持される状態において、受波センサ２２が受波する反射波の音圧及び位相の少なくとも一方と、板状部材３４と受波センサ２２との距離の関係を予め試験で求めたデータが記憶されている。また、メモリには荷無し状態及び荷受け装置３２の異常状態に対応する反射波の音圧及び位相の少なくとも一方との関係が記憶されている。なお、図示の都合上、図７において、制御装置２３及びマイコン２４は図示を省略している。

荷受け装置３２と図示しない搬送装置との間で板状部材３４の移載作業（荷取り作業）を行う荷取り装置３８は、往復直線移動可能な支持部３９と、支持部３９を往復直線移動させる移動手段（図示せず）とを備えている。移動手段は、リンクを備えたスカラ式の公知のロボットアームを備え、駆動機構により、支持部３９を往復直線移動させるとともに、昇降可能に構成されている。支持部３９には一対のフォークとしてのアーム３９ａ，３９ｂが平行に延びるように一体的に形成され、アーム３９ａ，３９ｂの先端が支持部３９の先端となっている。支持部３９には振動板４０が、第１端部が振動子４１により励振されるホーン４２を介して固定され、第２端部がホーン（図示せず）を介してアーム３９ａ，３９ｂの先端側に固定されている。振動子４１は荷受け装置３２の振動子１５と同様に構成され、発振器４３に接続されている。

この実施形態では、発振器１９の駆動により、振動子１５が所定の共振周波数（例えば、２０ｋＨｚ前後）で励振され、ホーン３６が縦振動してホーン３６を介して振動板３３ａ〜３３ｅが励振されて撓み振動を行う。振動板３３ａ〜３３ｅが撓み振動を行うことにより、振動板３３ａ〜３３ｅから音波（定在波）が発生し、その音波の放射圧によって板状部材３４は振動板３３ａ〜３３ｅの表面から浮揚して一定位置に保持される。受波センサ２２は荷有りの状態では板状部材３４からの反射波等を受波する。そして、マイコン２４により前記と同様に、板状部材３４（荷）の有無、荷受け装置３２の異常の有無が検出される。

荷取り装置３８は荷有りの状態で作動され、アーム３９ａ，３９ｂの前進移動、上昇移動、後退移動により、荷受け装置３２に浮揚状態で保持されている板状部材３４を浮揚状態で受け取る荷取り作業を行う。そして、受け取った板状部材３４を図示しない移送装置へ受け渡す。

この実施形態では次の効果を有する。
（８） 荷受け装置３２は、振動板３３ａ〜３３ｅから発せられた音波及びその反射波の少なくとも一方を検出可能な受波センサ２２と、受波センサ２２の検出信号に基づいて物体１３の有無及び荷受け装置３２の状態を判断する判断手段としてのマイコン２４を備えている。従って、振動板３３ａ〜３３ｅが音源となってセンサ自身が音源を持たないため、板状部材３４の有無を検出する検出手段の構成が簡単になり、コストも低くなる。また、受波センサ２２で検出された音波の音圧のレベルあるいは位相によって板状部材３４の有無及び荷受け装置３２の異常の有無を検出することができる。

（９） 受波センサ２２は、振動板３３ａ〜３３ｅから発せられた音波が物体１３で反射した反射波を検知（受波）可能な位置に設けられている。板状部材３４からの反射波の強さはほぼ決まっており、検出すべき板状部材３４以外のもので反射した反射波の強さは板状部材３４からの反射波の強さと異なっている。そのため、振動板３３ａ〜３３ｅから発せられた音波を板状部材３４が遮断することで板状部材３４を検出する方式に比較して誤検出を抑制できる。

（１０） 振動板３３ａ〜３３ｅは定在波を発生して板状部材３４を一定位置に浮揚保持するため、板状部材３４と受波センサ２２との距離を板状部材３４が進行波によって移動しつつ浮揚状態に保持される場合に比較して精度良く検出することが可能になる。従って、荷取り装置３８が浮揚状態の板状部材３４を浮揚状態で受け取る荷取り作業を円滑に行うことができる。

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。
〇 第１及び第２の実施形態において、受波センサ２２の配設位置は両振動板１２ａ，１２ｂの間と対応する位置に限らず、物体１３からの反射波を受波可能な位置であればよく、１２ａ，１２ｂの側方斜め下方であってもよい。また、第３の実施形態において、受波センサ２２の配設位置は板状部材３４で覆われる位置に限らず、板状部材３４の斜め下方であってもよい。

〇 物体（荷）の有無の検出は、物体１３あるいは板状部材３４の存在を物体１３あるいは板状部材３４からの反射波を受波可能な位置に受波センサ２２を配設して、受波センサ２２の受波信号に基づいてマイコン２４が判断する構成に限らない。例えば、振動板１２ａ，１２ｂ，３３ａ〜３３ｅから放射される音波を物体１３あるいは板状部材３４が存在しない状態では受波可能で、物体１３あるいは板状部材３４が存在する状態では受波不能な位置に受波センサ２２を配設する構成としてもよい。この構成では、受波センサ２２が振動板から放射される音波を受波不能なとき荷有りと判断する。この場合、受波センサ２２が１個では、音波を受波不能な状態なのか、振動板の振動が停止したのかの区別がつかないため、振動板の振動の有無を検出するための受波センサ２２が必要となり、受波センサ２２は最低２個必要となる。しかし、受波センサ２２の位置が振動板から離れても受波センサ２２に入射する音波の音圧レベルを反射波を利用する場合と同レベルにすることができ、受波センサ２２の配設位置の自由度が大きくなる。

○ 進行波を利用して物体１３を浮揚状態で搬送する物体浮揚搬送装置１１において、各振動板１２ａ，１２ｂの両端に設けられた振動子１５をそれぞれ発振器１９と負荷回路２１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１９に接続された状態と、負荷回路２１に接続された状態との切換を行うことにより、物体１３の搬送方向を選択することができる。

〇 板状部材３４を一定位置に浮揚状態で保持する音波浮揚装置において、板状部材３４の四隅に対応してそれぞれ振動板３３ａ〜３３ｄを配置する構成に限らず、二隅に跨る長さの細長い２個の振動板を配置する構成としてもよい。振動板は前記第１の実施形態の振動板１２ａ，１２ｂのように２個のホーン及び振動子により支持されるが、一方の振動子は発振器にも負荷回路にも接続しない構成とする。

○ 物体１３を浮揚状態で搬送する物体浮揚搬送装置１１として、振動板１２ａ，１２ｂに進行波を発生させる構成に代えて、定在波を発生させる構成としてもよい。例えば、振動板１２ａ，１２ｂの他端側に設けられた振動子１５は発振器１９にも負荷回路２１にも接続しない構成とする。そして、振動板１２ａ，１２ｂに浮揚保持された物体１３に対してエアを噴射するノズルを振動板１２ａ，１２ｂに沿って所定間隔で配置して物体１３を搬送するようにしてもよい。

○ 振動板１２ａ，１２ｂの数は２個に限らず、幅が広い物体１３を浮揚搬送する場合、振動板１２ａ，１２ｂの間にさらに振動板を平行に配置してもよい。間に配置する振動板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１３の重さによる物体１３自身の撓みが抑制され、物体１３を円滑に浮揚状態で搬送できる。

○ 複数の振動板１２ａ，１２ｂで物体１３を浮揚保持する構成に代えて、１個の振動板で物体１３を浮揚保持する構成としてもよい。例えば、幅が狭い物体１３を浮揚搬送する場合は、振動板を１個としても安定して搬送できる。

○ 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。
○ 複数の振動子１５（４１）で発振器１９（４３）を共用してもよい。

〇 音波浮揚装置は、物体を完全に音波の放射圧力だけで浮揚保持する構成に限らない。例えば、液晶パネルのガラス基板の場合、厚さが１ｍｍ以下で、幅が１ｍ以上の大きさのものを搬送する場合等において、幅方向両端をローラで支承するとともに、中央の弛みを防止して水平状態に保持するのに音波の放射圧を利用する音波浮揚装置に適用してもよい。

〇 音波浮揚装置は、物体を水平状態で浮揚保持する構成に限らず、板状の物体の下端をローラ等の支承部材で支承した状態で斜めに保持する構成であってもよい。この場合、下端が支承部材に支承されているため、厳密には浮揚状態ではないが、振動板に対しては物体は浮揚状態に保持されている。

○ ホーン１４ａ，１４ｂ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１３の形状は四角形に限らず、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。

○ 振動板１２ａ，１２ｂのホーン１４ａ，１４ｂ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１５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。

以下の技術的思想（発明）は前記実施の形態から把握できる。
（１） 振動体を励振手段で励振させて、振動体から発せられる音波により振動体の表面上において物体を浮揚させる音波浮揚装置において、前記振動体を音源とし、前記振動体から発せられた音波又はその反射波を利用して、少なくとも前記物体の有無を検出する音波浮揚装置における物体検出方法。

（２） 振動体を励振手段で励振させて、振動体から発せられる音波により振動体の表面上において物体を浮揚させる音波浮揚装置において、前記振動体を音源とし、前記振動体から発せられた前記音波又はその反射波を利用して、前記音波浮揚装置の異常の有無を判断する音波浮揚装置における異常検出方法。

（３） 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記振動体は定在波を発生させるように振動され、物体を浮揚状態で保持する。
（４） 請求項４に記載された発明において、各受波センサは、物体によって同時には覆われない距離をおいて配設されている。

第１の実施形態の物体浮揚搬送装置の模式斜視図。 物体、振動板及び受波センサの関係を示す模式図。 周波数と音圧との関係を示すグラフ。 音圧、位相と荷の有無及び音波揚搬送装置の状態との関係を示す模式図。 第２の実施形態の物体、振動板及び受波センサの関係を示す模式図。 物体から受波センサまでの距離と、音圧、位相との関係を示す模式図。 第３の実施形態の音波浮揚装置の模式斜視図。

符号の説明

１１…音波揚搬送装置としての物体浮揚搬送装置、１２ａ，１２ｂ…振動体としての振動板、１３…物体、１４ａ，１４ｂ…励振手段を構成するホーン、１５…同じく振動子、１９…同じく発振器、２２…受波センサ、３３ａ〜３３ｅ…振動体としての振動板。

Claims (4)

1. 振動体を励振手段で励振させて、振動体から発せられる音波により振動体の表面上において物体を浮揚させる音波浮揚装置であって、
   前記振動体から発せられた音波及びその反射波の少なくとも一方を検出可能な受波センサと、前記受波センサの検出信号に基づいて前記物体の有無及び音波浮揚装置の状態を判断する判断手段とを備えた音波浮揚装置。
2. 前記受波センサは、前記振動体から発せられた音波が前記物体で反射した反射波を検知可能な位置に設けられている請求項１に記載の音波浮揚装置。
3. 前記受波センサが複数設けられている請求項１又は請求項２に記載の音波浮揚装置。
4. 前記振動体は平板状に形成されるとともに、進行波が発生するように励振され、前記複数の受波センサは前記物体の進行方向に沿って配置されている請求項３に記載の音波浮揚装置。

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