JP3975666B2 - Object levitation device - Google Patents
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Description
【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7−137824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】
また、物体を浮揚状態で搬送する方法として、台車に前記浮揚装置を装備して浮揚装置を移動させる方法がある。
また、特開平9−169427号公報には、ガラス基板等比較的大きな可撓性を有する物体を搬送する基板搬送装置として、物体を接触状態で支持して搬送する手段と、物体の撓みを音波の放射で防止する手段とを組み合わせた装置が提案されている。この装置では、平行に配設された無端状のベルトで物体の両端を支持して、ベルトの移動により物体を搬送するとともに、物体の撓みを防止するため、物体の中央付近に振動板から発する音波に基づく疑似定在波の節のエネルギーによって浮揚力を与えている。振動板の共振周波数が20kHz程度のため、疑似定在波の波長が20mm程度となり、振動板からの距離が10〜20mmの箇所に浮揚力の一つのピークが存在する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
浮揚させるべき物体が面積の広い板状の場合、物体を安定した状態で浮揚させるには、複数の振動板で物体に放射圧を作用させるのが好ましい。振動板の数を物体の面積に対応して多くすれば物体の撓みも防止できて安定した状態で浮揚させることができる。しかし、振動板が増えると振動子の数も増え、コストが高くなる。そのため、物体の周縁部に振動板を配置して物体を浮揚保持するとともに、中央部に物体の撓みを防止するための振動板を配置することが考えられる。
【0005】
特開平9−169427号公報に開示された装置のように、物体を接触状態で支持部材で支持し、撓み防止のためだけに音波の疑似定在波の浮揚力を用いる構成では、物体を支持している位置が正確に判り、撓み防止用の振動板を該振動板から放射される疑似定在波の節が物体の底面と対応する位置となるように振動板を配置することは比較的簡単にできる。
【0006】
しかし、物体を完全に非接触状態で浮揚保持する場合は、各振動体を同様な強さで励振させないと物体を安定した状態で浮揚させるのが難しく、物体の底面と各振動体の表面との距離が変動する。また、振動系を構成する各部品の製造誤差及び組み付けの誤差等により、振動体を含む振動系の共振周波数を一定にするのは難しい。その結果、面積が大きく撓みが大きな物体を浮揚保持する際に、単に撓み防止用の振動板を設けただけでは、物体が振動板と接触して、物体に傷が付き易くなる。
【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、その目的は面積の大きな板状の物体を複数の振動体を使用して浮揚させる場合、物体の撓みを所定以下に抑制して安定した状態で浮揚することが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、複数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物体を浮揚させる物体浮揚装置において、前記複数の振動体のうち物体の撓みを抑制する役割を果たす撓み抑制用振動体の表面と、前記物体を撓みのない平らな状態で浮揚させた状態での物体の底面との距離を、前記撓み抑制用振動体から発生される音波の疑似定在波の波長λの1/2以上とし、前記各振動体は定在波を発生させるように振動されるとともに、前記撓み抑制用振動体は物体の中央側に水平に配置され、物体の周縁寄りに配置された振動体は物体に作用する放射圧が物体の水平方向において釣り合うように該振動体の表面全体が物体の底面に対して内側に向かって傾斜した状態で配置されている。
【0009】
従って、この発明では、励振手段で励振される複数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物体が浮揚される。撓み抑制用振動体から発生される音波の放射圧により他の振動体からの音波の放射圧によって浮揚状態に保持される物体の撓みが抑制される。振動体から発生する音波の浮揚力は、振動体に非常に近い近距離場(数10μm〜数100μm)の他に、撓み抑制用振動体の表面からの距離が、前記疑似定在波の波長λの1/2のn倍(nは自然数)の位置で浮揚力が大きくなる。そして、前記距離が前記疑似定在波の波長λの1/2以上のため、通常は前記波長λのn/2倍の部分で物体の撓みが抑制され、何らかの原因でその部分での物体の浮揚に失敗して撓みが大きくなっても、物体は振動体の近距離場での浮揚力により浮揚されて振動体と接触せずに撓みが抑制される。
また、この発明では、各振動体から発生する定在波に基づく音波の放射圧のバランスにより、物体が所定位置において浮揚状態に保持される。また、物体の周縁寄りに配置された振動体と物体との間に発生する空気流の作用により、物体には内側に向かう水平方向の力が存在する状態となり、物体に小さな水平方向の外力が作用した程度では物体は所定位置により安定した状態でとどまる。
【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、前記距離は前記波長λのn/2倍(nは自然数)である。従って、この発明では、初期状態から、撓み抑制用振動体から発生される疑似定在波の浮揚力の大きな位置である半波長の自然数倍の位置に物体の底面が存在することになり、物体の撓みが効果的に抑制され易い。
【0011】
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nは1又は2である。振動体から発生する疑似定在波による浮揚力は波長λのn/2倍(nは自然数)の部分で大きくなるが、その大きさは、振動体からの距離が疑似定在波の波長λの1/2のときの方が波長λと同じときより大きく、距離がn/2(nが3以上の自然数)では浮揚力は波長λと同じときより格段に小さくなる。従って、前記距離を疑似定在波の波長λの1/2又は波長λと同じにすることにより、安定した状態で撓みが抑制された状態で浮揚保持され易い。
【0012】
請求項4に記載の発明では、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、前記物体の周縁寄りに配置された振動体は、矩形板状の物体の四隅と対向する位置に配設され、前記撓み抑制用振動体は、前記物体の周縁寄りに配置された4個の振動体から等距離に配置されている。
【0014】
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、前記物体の周縁寄りに配置された各振動体のエッジは、前記物体のエッジに揃うように配置されている。
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、前記物体の周縁寄りに配置された各振動体は、前記各振動体表面と水平面となす角度が3°以下に傾斜されている。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を矩形状の平板を浮揚保持するのに適した物体浮揚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1(a)は物体浮揚装置の模式平面図である。
【0017】
図1(a)に示すように、物体浮揚装置1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2a〜2d,3を備えている。各振動体2a〜2d,3は同じ大きさに形成されている。4個の振動体2a〜2dは矩形板状の物体4(鎖線で図示)の四隅と対応する位置に配設され、物体の撓みを抑制する役割を果たす撓み抑制用振動体3は4個の振動体2a〜2dから等距離の位置に配設されている。各振動体2a〜2d,3には励振手段を構成するホーン5が、それぞれ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5は円錐台の上部に円柱部が連続する形状に形成され、各振動体2a〜2d,3の中央において各振動体2a〜2d,3と直交する状態で取付けられている。
【0018】
図1(b)に示すように、振動体3はその表面が水平に配置されている。物体4の長手方向(図1(a),(b)における左右方向)に沿って配設された各一対の振動体2a,2c、2b,2dは、その表面が物体4の底面に対して内側に向かって傾斜した状態に、かつ物体4に作用する放射圧が釣り合うように配置されている。各振動体2a〜2dの水平面と成す角度θは、物体4の質量、振動体2a〜2dの面積などによって適正値は変化するが、例えば、ほぼ1°前後であり、通常3°以下である。
【0019】
図1(b)に示すように、各ホーン5は振動体2a〜2d,3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5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2a〜2d,3との成す角度θと同じ角度傾斜した状態で配置されている。
【0020】
振動体2a〜2d,3を駆動する振動子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。
【0021】
図1(b)に示すように、物体浮揚装置1は台車10上に支持ブラケット11を介して取り付けられている。各振動子6は各振動体2a〜2d,3が所定の角度θ又は水平となるように支持ブラケット11に固定されている。
【0022】
撓み抑制用振動体3は、その表面と、物体4を撓みのない平らな状態で浮揚させた状態での物体4の底面との距離Dが、撓み抑制用振動体3から発生される音波の疑似定在波の波長λの1/2以上となるように配設されている。この実施の形態では距離Dが前記波長λの1/2の2倍、即ち1波長分の大きさとなるように配設されている。
【0023】
図1(a),(b)に示すように、各振動体2a〜2d,3を励振させる振動子6は、それぞれ別の発振器12に接続されている。図1(b)に示すように、電極板8は配線13aを介して発振器12と接続され、発振器12の接地端子が配線13bを介して金属ブロック9bに接続されている。ホーン5、振動子6、発振器12により各振動体2a〜2d,3を励振させる励振手段が構成されている。
【0024】
次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
物体浮揚装置1は、搬送すべき板状の物体4を浮揚状態に保持しつつ台車10の移動により目的位置まで搬送される。
【0025】
図1(a),(b)に示すように、物体4は各エッジ4aが各振動体2a〜2dの外側のエッジ14に揃うように各振動体2a〜2d,3上に載置される。その状態で発振器12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、ホーン5が縦振動してホーン5を介して振動体2a〜2d,3が励振されて撓み振動を行う。振動体2a〜2d,3が撓み振動を行うことにより、振動体2a〜2d,3から音波(定在波)が発生する。振動体2a〜2d,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2a〜2d,3の表面から浮揚する。
【0026】
互いに内側に傾斜した振動体2a,2b、2c,2dから物体4に対して斜めに放射圧が作用し、物体4は互いに向かい合う水平方向の分力が釣り合う状態で浮揚する。各振動体2a〜2dは物体4に対して近距離場の浮揚力を作用させる。
【0027】
一方、撓み抑制用振動体3は、撓み抑制用振動体3から発生される音波の疑似定在波の波長λと等しい距離において、物体4に浮揚力を作用させるように振動される。撓み抑制用振動体3から発生する疑似定在波の1波長の共振部での浮揚力により物体4の撓みが防止されれば、図2に実線で示すように、物体4は撓み抑制用振動体3の表面からの距離Dが疑似定在波の波長λの1/2の2倍の位置で、撓みのないほぼ水平な状態で浮揚保持される。疑似定在波の1波長の共振部での浮揚において、何らかの原因でその部分での浮揚に失敗した場合には、図2に鎖線で示すAの状態ように、物体4は撓み抑制用振動体3の表面からの距離Dが疑似定在波の波長λの1/2の位置になるまで撓んだ状態で浮揚保持される。また、何らかの原因でλ/2の距離での浮揚に失敗した場合は、図2に鎖線で示すBの状態ように、物体4は撓み抑制用振動体3の表面からの距離Dがλ/2よりずっと小さな近距離場の浮揚力により物体4の撓みが防止された状態となる。
【0028】
振動体2a〜2dのエッジ14と物体4のエッジ4aとが揃った状態に配置された状態では、振動体2a〜2dのエッジ14からはみ出そうとした物体4が、振動体2a〜2dが放射する音波の作用によって内側に引き戻される作用があるため、物体4が所定の位置に安定した状態で保持される。
【0029】
この実施の形態では以下の効果を有する。
(1) 撓み抑制用振動体3の表面と、物体4を撓みのない平らな状態で浮揚させた状態での物体4の底面との距離Dを、撓み抑制用振動体3から発生される音波の疑似定在波の波長λの1/2以上とした。従って、通常は前記疑似定在波の波長λのn/2倍(nは自然数)の部分で物体4を浮揚させて、物体4の撓みを抑制でき、何らかの原因で前記部分での物体4の浮揚に失敗して撓みが大きくなっても、物体4は撓み抑制用振動体3の近距離場での浮揚力により浮揚されて振動体3と接触せずに撓みが抑制される。
【0030】
(2) 距離Dは波長λのn/2倍(nは自然数)、この実施の形態ではn=2であるため、撓み抑制用振動体3から発生する疑似定在波により物体4を浮揚させる大きな浮揚力が作用する個所が、撓み抑制用振動体3からの距離が波長λに等しい個所と、波長λの1/2の個所と、それよりずっと近い近距離場との3か所になり、物体4に各振動体2a〜2d,3が接触せずに撓みの抑制が効果的に行われる。
【0031】
(3) 各振動体2a〜2d,3は定在波を発生させるように振動されるため、進行波を発生する構成に比較して構造が簡単になる。
(4) 物体4の四隅と対応する位置に配置される振動体2a〜2dが水平面に対して所定角度θ傾斜した状態に配設されているため、各振動体2a〜2dを水平に配置した場合より、物体4を所定位置に保持する効果が向上するとともに、物体4が撓んでも振動体2a〜2dのエッジが物体4に接触し難くなる。
【0032】
(5) 物体浮揚装置1は台車10上に装備されている。従って、台車10の移動により物体4を浮揚状態で所定の位置まで確実に搬送することができる。
(6) 浮揚すべき物体4は底面がフラットで、直線状のエッジ4aを有し、振動体2a〜2dは物体4を浮揚状態で保持する際、その外側のエッジ14が物体4の直線状のエッジ4aの近傍で該エッジ4aに沿って延びるように配置されている。従って、物体4を所定位置により安定した状態で保持できる。
【0033】
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。
○ 撓み抑制用振動体3の表面と、物体4を撓みのない平らな状態で浮揚させた状態での物体4の底面との距離は、撓み抑制用振動体3から発生される音波の疑似定在波の波長λと同じに限らず、波長λの1/2以上であればよく、例えば波長λの1/2でもよいし、3/2でもよい。
【0034】
○ 撓み抑制用振動体3は物体4の四隅と対応する位置に配設されてもよい。即ち物体4の材質の関係上、四隅の内の一つに他の三つに比較して比重がかかる場合、対応する位置に撓み抑制用振動体3を配設すれば、何らかの原因で撓み抑制用振動体3の表面から波長λの距離で浮揚に失敗しても、λ/2の距離や近距離場での浮揚が可能になり、安定的な浮揚が行われる。
【0035】
○ 図3に示すように、撓み抑制用振動体3を昇降手段により昇降可能に構成してもよい。例えば、支持ブラケット11を昇降手段としてのアクチュエータ15のロッド15aに固定する。アクチュエータ15としては例えば電動シリンダやリニアアクチュエータのように、電気信号により制御可能なものが使用される。この場合、物体4の厚さや比重によって、前記距離が前記波長λと同じになる位置と、波長λの1/2となる位置とに容易に変更できる。
【0036】
○ 物体浮揚装置は物体4を所定位置に浮揚状態で保持するものに限らず、長尺に形成されるとともに平行に配置されて進行波を発生するように励振される複数の搬送用振動体を備えたものであってもよい。例えば、図4に示すように、一対の搬送用振動体としての振動体16a,16bの間に、定在波を発生する撓み抑制用振動体17が配設されている。各振動体16a,16bの一端側に締結されたホーン18aを励振させる振動子6はそれぞれ発振器19に接続されている。各振動体16a,16bの他端側に締結されたホーン18b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20にそれぞれ接続されている。撓み抑制用振動体17の中央にホーン18cが締結され、ホーン18cはそれぞれ発振器に接続された振動子(いずれも図示せず)に固定されている。
【0037】
この実施の形態の装置では発振器19に接続された振動子6が励振されると、ホーン18a,18bを介して振動体16a,16bが撓み振動し、物体4が振動体16a,16bから浮揚する。振動体16a,16bの振動は負荷回路20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20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16a,16b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19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19の駆動を停止することにより行われる。両振動体16a,16bから発生する進行波により浮揚状態で搬送される物体4の撓みが、両振動体16a,16bの間に配設された撓み抑制用振動体17により抑制される。
【0038】
○ 搬送用の振動体16a,16bを互いに内側に向かうように傾斜した状態に配設してもよい。この場合、物体4の安定性が向上する。
○ 矩形状の物体4を所定位置に浮揚保持する物体浮揚装置1において、各振動体2a〜2dの配設位置は、物体4の四隅と対応する位置に限らず、各辺の中央と対応する位置に配置してもよい。また、振動体2a〜2dの数は4個に限らず、物体4の大きさにより複数であれば適宜変更し、配置位置も適宜変更してもよく、撓み抑制用振動体3の数は1個に限らず、物体4の大きさにより2個以上であれば適宜変更し、配置位置も適宜変更してもよい。
【0039】
○ 振動子6を励振させる共振周波数は20kHz付近に限らず、より高周波であってもよい。例えば、40kHz付近としてもよい。高周波の方が音圧による浮揚力が強くなるとともに、撓み抑制用振動体3,17から水平状態の物体4の底面までの距離が同じでも、浮揚力の強くなる位置の数、即ちλ×(n/2)のnの値が大きくなる。
【0040】
○ 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。
○ 振動体2a〜2dを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に代えて、全ての振動体2a〜2dを水平に配置する構成としてもよい。
【0041】
○ 各振動体2a〜2dのエッジ14の一部が物体4のエッジ4aと対応せず、物体4がエッジ14からはみ出す大きさのものに適用してもよい。
○ 振動体2a〜2d,3,16a,16b,17のホーン5,18a,18b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。
【0042】
○ 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。
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。
【0043】
(1) 前記搬送用振動体は2個設けられ、互いに内側に向かうように傾斜した状態に配設されている。
(2) 前記物体は矩形状であり、少なくとも前記物体の四隅と対応する位置に前記振動体が配置されている。
【0044】
【発明の効果】
以上詳述したように、各請求項に記載の発明によれば、面積の大きな板状の物体を複数の振動体を使用して浮揚させる場合、物体の撓みを所定以下に抑制して安定した状態で浮揚することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は一実施の形態の物体浮揚装置の模式平面図、(b)は台車に装備された物体浮揚装置の模式正面図。
【図2】 物体の撓みと、撓み抑制用振動体の関係を示す模式図。
【図3】 別の実施の形態の物体浮揚装置の模式正面図。
【図4】 別の実施の形態の模式斜視図。
【符号の説明】
1…物体浮揚装置、2a〜2d…振動体、3,17…撓み抑制用振動体、4…物体、5,18a,18b…励振手段を構成するホーン、6…同じく振動子、12,19…同じく発振器、16…搬送用振動体、D…距離。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an object levitating apparatus that levitates an object using a radiation pressure such as a sound wave.
[0002]
[Prior art]
As an object levitating apparatus for levitating an object in the air, an object levitating apparatus for levitating an object on the surface of the vibrating body by the radiation pressure of the sound wave of the vibrating body vibrated by the excitation means is disclosed in JP-A-7-24415 and JP-A-7 -137824, JP-A-9-202425, and the like. In these devices, a flat vibrating body is used, and the surface of the object to be levitated facing the surface of the flat vibrating body is a flat surface, and the object is levitated by the radiation pressure of sound waves generated by the vibration of the vibrating body. There is also disclosed an object conveying apparatus that moves air that has been levitated by jetting air to the levitated object or generating a traveling wave with the vibrating body.
[0003]
Further, as a method of transporting an object in a levitated state, there is a method in which a trolley is equipped with the levitation device and the levitation device is moved.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-169427 discloses a substrate transport apparatus for transporting an object having a relatively large flexibility, such as a glass substrate, and means for supporting and transporting the object in a contact state and bending of the object as a sound wave. There has been proposed a device in combination with a means for preventing radiation. In this apparatus, both ends of the object are supported by endless belts arranged in parallel, and the object is conveyed by the movement of the belt, and the diaphragm is emitted near the center of the object to prevent the object from being bent. The buoyancy is given by the energy of the pseudo standing wave node based on the sound wave. Since the resonance frequency of the diaphragm is about 20 kHz, the wavelength of the pseudo standing wave is about 20 mm, and one peak of levitation force exists at a position where the distance from the diaphragm is 10 to 20 mm.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When the object to be levitated is a plate having a large area, it is preferable to apply a radiation pressure to the object with a plurality of diaphragms in order to levitate the object in a stable state. If the number of diaphragms is increased corresponding to the area of the object, the object can be prevented from bending and can be levitated in a stable state. However, as the number of diaphragms increases, the number of vibrators also increases and the cost increases. For this reason, it is conceivable that a diaphragm is disposed on the peripheral edge of the object to float and hold the object, and a diaphragm for preventing the object from bending is disposed in the center.
[0005]
As in the device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-169427, the object is supported by the support member in the contact state, and the levitation force of the quasi-standing wave of the sound wave is used only for preventing the deflection. It is relatively difficult to position the diaphragm so that the position of the quasi-standing wave radiated from the diaphragm is located at a position corresponding to the bottom surface of the object. Easy to do.
[0006]
However, when the object is levitated and held completely in a non-contact state, it is difficult to levitate the object in a stable state unless the vibrators are excited with the same strength, and the bottom surface of the object and the surface of each vibrator The distance of fluctuates. In addition, it is difficult to make the resonance frequency of the vibration system including the vibration body constant due to manufacturing errors and assembly errors of each component constituting the vibration system. As a result, when an object having a large area and a large amount of deflection is levitated and held, simply providing a vibration-preventing vibration plate makes it easy for the object to come into contact with the vibration plate and scratch the object.
[0007]
The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to suppress the bending of an object to a predetermined level or less when a plate-like object having a large area is levitated using a plurality of vibrating bodies. An object of the present invention is to provide an object levitation device capable of levitation in a stable state.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an object levitation apparatus in which a plurality of vibrating bodies are excited by excitation means, and an object is levitated on the surface of the vibrating body by the radiation pressure of sound waves of the vibrating body. The distance between the surface of the vibration suppressing vibration body that plays a role of suppressing the bending of the object among the plurality of vibration bodies and the bottom surface of the object when the object is floated in a flat state without bending. , The wavelength λ of the pseudo standing wave of the sound wave generated from the deflection suppressing vibration body is set to be ½ or more, and each of the vibration bodies is vibrated so as to generate a standing wave, and the deflection suppression vibration The body is placed horizontally on the center side of the object, and the vibrator placed near the periphery of the object is such that the entire surface of the vibrator is against the bottom of the object so that the radiation pressure acting on the object is balanced in the horizontal direction of the object. Tilted inward In it is located.
[0009]
Therefore, in the present invention, the object is levitated on the surface of the vibrating body by the radiation pressure of the sound wave from the plurality of vibrating bodies excited by the excitation means. Deflection of an object held in a floating state is suppressed by the radiation pressure of a sound wave from another vibration body by the radiation pressure of the sound wave generated from the vibration body for bending suppression. In addition to the near field (several tens of μm to several hundreds of μm) that is very close to the vibrating body, the levitation force of the sound wave generated from the vibrating body is determined by the distance from the surface of the vibrating body for suppressing bending as the wavelength of the pseudo standing wave. The levitation force increases at a
In the present invention, the object is held in a floating state at a predetermined position by the balance of the radiation pressure of the sound wave based on the standing wave generated from each vibrating body. Also, due to the action of the air flow generated between the vibrating body arranged near the periphery of the object and the object, the object has a horizontal force inward, and the object has a small horizontal external force. To the extent that it acts, the object stays in a stable state at a predetermined position.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the distance is n / 2 times the wavelength λ (n is a natural number). Therefore, in the present invention, from the initial state, the bottom surface of the object exists at a position that is a natural number multiple of a half wavelength, which is the position where the buoyancy of the pseudo standing wave generated from the bending suppressing vibration body is large, The bending of the object is easily suppressed effectively.
[0011]
In the invention described in claim 3, in the invention described in claim 2, the n is 1 or 2. The levitation force due to the pseudo standing wave generated from the vibrating body becomes large at a portion that is n / 2 times (n is a natural number) of the wavelength λ. The magnitude of the levitation force depends on the wavelength λ of the pseudo standing wave. Is larger than when the wavelength λ is the same, and when the distance is n / 2 (n is a natural number of 3 or more), the levitation force is significantly smaller than when the wavelength λ is the same. Therefore, by making the distance equal to ½ of the wavelength λ of the quasi-standing wave or the wavelength λ, the distance is easily levitated and held in a stable state in which bending is suppressed.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the vibrating body disposed near the periphery of the object faces four corners of the rectangular plate-shaped object. The vibrating body for suppressing deflection is disposed at an equal distance from the four vibrating bodies disposed near the periphery of the object .
[0014]
According to a fifth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the edges of the vibrators arranged near the periphery of the object are aligned with the edges of the object. Is arranged .
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fifth aspects, each vibrating body disposed near the periphery of the object forms a surface of each vibrating body and a horizontal plane. The angle is inclined to 3 ° or less.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in an object levitating apparatus suitable for levitating and holding a rectangular flat plate will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1A is a schematic plan view of the object levitation apparatus.
[0017]
As shown in FIG. 1A, the
[0018]
As shown in FIG.1 (b), the surface of the vibrating body 3 is arrange | positioned horizontally. Each pair of vibrating
[0019]
As shown in FIG. 1B, each
[0020]
A so-called Langevin-type vibrator is used as the
[0021]
As shown in FIG. 1 (b), the
[0022]
The bending suppression vibrator 3 has a distance D between the surface thereof and the bottom surface of the
[0023]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
[0024]
Next, the operation of the apparatus configured as described above will be described.
The
[0025]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
[0026]
Radiation pressure acts obliquely on the
[0027]
On the other hand, the bending suppressing vibration body 3 is vibrated so that a levitation force is applied to the
[0028]
When the
[0029]
This embodiment has the following effects.
(1) The distance D between the surface of the bending suppression vibrating body 3 and the bottom surface of the
[0030]
(2) Since the distance D is n / 2 times the wavelength λ (n is a natural number), and n = 2 in this embodiment, the
[0031]
(3) Since each of the vibrating
(4) Since the vibrating
[0032]
(5) The
(6) The
[0033]
The embodiment is not limited to the above, and may be configured as follows, for example.
The distance between the surface of the bending suppression vibrating body 3 and the bottom surface of the
[0034]
The bending suppressing vibration body 3 may be disposed at positions corresponding to the four corners of the
[0035]
O As shown in FIG. 3, you may comprise the bending suppression vibration body 3 so that raising / lowering is possible by an raising / lowering means. For example, the
[0036]
○ The object levitation device is not limited to the one that holds the
[0037]
In the apparatus of this embodiment, when the
[0038]
O The vibrating
In the
[0039]
The resonance frequency for exciting the
[0040]
The shape of the
○ Instead of the configuration in which the vibrating
[0041]
A part of the
The fixing of the vibrating
[0042]
The
Inventions (technical ideas) other than the claims described from the embodiments will be described below.
[0043]
(1) Before Symbol conveying vibrator provided two, are disposed in an inclined state so as to be directed inwardly to each other.
(2) pre-Symbol object has a rectangular shape, the vibrator at a position corresponding to the four corners of at least the object is located.
[0044]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the invention described in each claim , when a plate-like object having a large area is levitated using a plurality of vibrating bodies, the object is prevented from being bent below a predetermined level and stabilized. Can be levitated in the state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a schematic plan view of an object levitation apparatus according to an embodiment, and FIG. 1B is a schematic front view of the object levitation apparatus mounted on a carriage.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the bending of an object and the vibration suppressing vibration body.
FIG. 3 is a schematic front view of an object levitation apparatus according to another embodiment.
FIG. 4 is a schematic perspective view of another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記複数の振動体のうち物体の撓みを抑制する役割を果たす撓み抑制用振動体の表面と、前記物体を撓みのない平らな状態で浮揚させた状態での物体の底面との距離を、前記撓み抑制用振動体から発生される音波の疑似定在波の波長λの1/2以上とし、
前記各振動体は定在波を発生させるように振動されるとともに、前記撓み抑制用振動体は物体の中央側に水平に配置され、物体の周縁寄りに配置された振動体は物体に作用する放射圧が物体の水平方向において釣り合うように該振動体の表面全体が物体の底面に対して内側に向かって傾斜した状態で配置されている物体浮揚装置。In an object levitation apparatus that excites a plurality of vibrators with an excitation means and floats an object on the surface of the vibrator by the radiation pressure of sound waves of the vibrator,
The distance between the surface of the bending-suppressing vibrating body that plays a role of suppressing the bending of the object among the plurality of vibrating bodies and the bottom surface of the object in a state where the object is levitated in a flat state without bending, More than ½ of the wavelength λ of the pseudo standing wave of the sound wave generated from the vibration suppressing vibration body ,
Each vibrator is vibrated so as to generate a standing wave, and the bending restraining vibrator is disposed horizontally on the center side of the object, and the vibrator disposed near the periphery of the object acts on the object. An object levitation device in which the entire surface of the vibrating body is disposed in an inwardly inclined state with respect to the bottom surface of the object so that the radiation pressure is balanced in the horizontal direction of the object.
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