JP4001270B2 - Ultrasonic levitation device, ultrasonic levitation method, ultrasonic suction device, and ultrasonic suction method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波浮揚装置、超音波浮揚方法、超音波吸引装置、および、超音波吸引方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、超音波を利用して物体を浮揚させる技術として、例えば、特開平8−277033号公報によって開示されたものが知られている。この公報には、発振器、振動子、および、ホーンからなる超音波励振手段によって、所定寸法の振動体を所定の振動モードで振動させ、振動体から発せられる放射圧により物体を浮上させる物体搬送装置が記載されている。この物体搬送装置では、更に、振動体から発せられる放射圧が、搬送路の幅方向における両端側で大きく設定され、これにより、物体の搬送路からの逸脱を防止している。
【0003】
また、従来から、超音波を利用して物体を吸引する技術として、特開平5−15848号公報によって開示されたものが知られている。この公報には、超音波の音響直進流を発生させた際に、その発生端近傍で生ずる負圧により小物体を吸引する手法が記載されている。この手法を実施する場合、超音波振動子にホーンが接続されると共に、ホーンの先端に、平滑面を有するチップが取り付けられる。そして、超音波振動子から所定周波数の超音波振動がホーンに与えられると、チップの先端から、平滑面と垂直に音響直進流が発せられる。これにより、チップの平滑面近傍に負圧が発生し、水中等において、ガラス片等の小物体をチップ先端に吸着させることができる。
【0004】
これらの超音波浮揚技術や超音波吸引技術は、例えば静電気、磁気、更には、気体の負圧等を利用した技術と比較して、対象物の材質の制約が少ない、また、設備が単純なものでよい、等の理由から幅広い分野において実用化が期待されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の超音波浮揚技術は、物体を搬送するために該物体を浮揚させることを目的とするものである。このため、従来の超音波浮揚技術における物体の浮揚量は、上限で0.1mm程度と極めて小さい。この程度の浮揚量では、従来の超音波浮揚技術を搬送以外の用途に応用するのに実用上不十分である。例えば、マニピュレータやハンドリング装置等を用いて物体を把持する際に、予め把持対象となる物体を浮揚させるために上述の超音波浮揚技術を適用しても、得られる浮揚量が0.1mm以下であると、把持手段の位置決めや、直接対象物と接触する把持部の形状等における制約が非常に厳しくなってしまう。また、上述の特開平5−15848号公報に記載された超音波吸引手法は、水中において吸引作用を発揮し得ることが確認されているが、大気中で同様の構成を適用しても実用上求められる吸引作用を得ることはできない。
【0006】
そこで、本発明は、簡易な構成によって浮揚対象物を安定かつ確実に浮揚させ得ると共に、その浮揚量を容易に増加させることができる超音波浮揚装置および超音波浮揚方法、ならびに、簡易な構成によって吸引対象物を大気中においても安定かつ確実に吸引することができる超音波吸引装置および超音波吸引方法の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の形態は、超音波浮揚装置に係るものである。この超音波浮揚装置は、超音波発生手段と、この超音波発生手段により発生された超音波によって励振される放射部材とを備える。本発明者らは、この種の超音波浮揚装置について、その浮揚量を増加させるべく、鋭意研究を進めた。その結果、放射部材上に浮揚対象物を安定かつ確実に浮揚させるためには、放射部材に、平坦な放射面を設けると共に、放射面の略中央部に、この放射面よりも凹んでいる凹部を形成すること、及び、凹部の平面形状と、放射面の平面形状とを略相似とすることが極めて有効であることを見出した。このように、放射部材に凹部を設けることにより、浮揚対象物の浮揚量を従来に比して大幅に増加させることが可能となり、浮揚状態を安定化させることができる。また、このような構成は、浮揚装置のコストアップ等を実質的に招くことなく、極めて簡易かつ低コストで実現することができる。
【0008】
この場合、浮揚対象物の放射面と対向する面が平坦であると好ましい。
【0009】
また、平面視における凹部の面積が、放射面の面積のおよそ7.5%〜25%であると好ましい。
【0011】
本発明の他の形態は、超音波発生手段により発生された超音波によって放射部材を励振させ、放射部材上に浮揚対象物を浮揚させる超音波浮揚方法に係るものである。この方法では、放射部材に、平坦な放射面と、この放射面の略中央部に放射面よりも凹んでいる凹部とを形成しておき、凹部の平面形状を、放射面の平面形状と略相似とする。これにより、浮揚対象物の浮揚量を従来に比して大幅に増加させることが可能となり、浮揚状態を安定化させることができる。また、このような方法は、浮揚装置のコストアップ等を実質的に招くことなく、極めて簡易かつ低コストで実施可能である。
【0012】
この場合、浮揚対象物の放射面と対向する面が平坦であると好ましい。
【0013】
また、平面視における凹部の面積を、放射面の面積のおよそ7.5%〜25%に設定すると好ましい。
【0015】
本発明の第2の形態は、超音波吸引装置に係るものである。そして、この超音波吸引装置は、超音波発生手段と、この超音波発生手段により発生された超音波によって励振される放射部材とを備える。本発明者らは、超音波浮揚装置に加えて、更に、この種の超音波吸引装置の応用範囲を広げるべく、鋭意研究を進めた。その結果、凸部を有する吸引対象物を放射部材に安定かつ確実に吸引するためには、放射部材に、平坦な放射面を設けると共に、放射面の略中央部に、この放射面よりも凹んでおり、吸引対象物の凸部が入り込み得る凹部を形成すること、及び凹部の平面形状と、放射面の平面形状とが略相似していることが極めて有効であることを見出した。このように、放射部材に凹部を設けることにより、大気中であっても、安定かつ確実に吸引対象物を放射部材に吸引することができる。また、このような構成は、吸引装置のコストアップ等を実質的に招くことなく、極めて簡易かつ低コストで実現可能である。
【0016】
この場合、放射部材に含まれる凹部の平面形状と、吸引対象物に含まれる凸部の平面形状とが略相似していると好ましい。
【0017】
また、本発明による超音波吸引装置は、放射部材の放射面が略鉛直下方に向けられると共に、吸引対象物の凸部が略鉛直上方に向けられた状態で用いられると好ましい。
【0018】
本発明の他の形態は、超音波発生手段により発生された超音波によって放射部材を励振させ、凸部を有する吸引対象物を放射部材に吸引する超音波吸引方法に係るものである。この方法では、放射部材に、平坦な放射面と、この放射面よりも凹んでおり、吸引対象物の凸部が入り込み得る凹部とを形成しておく。凹部は放射面の略中央部に形成し、凹部の平面形状と、放射面の平面形状とを略相似とする。これにより、大気中であっても、安定かつ確実に吸引対象物を放射部材に吸引することができる。また、このような方法は、吸引装置のコストアップ等を実質的に招くことなく、極めて簡易かつ低コストで実施可能である。
【0019】
この場合、放射部材に含まれる凹部の平面形状を、吸引対象物に含まれる凸部の平面形状と略相似するように形成しておくと好ましい。
【0020】
また、吸引対象物を放射部材に吸引する際に、放射部材の放射面を略鉛直下方に向けると共に、吸引対象物の凸部を略鉛直上方に向けると好ましい。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による超音波浮揚装置、超音波浮揚方法、超音波吸引装置、および、超音波吸引方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0022】
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態に係る超音波浮揚装置を示す概略構成図である。同図に示される超音波浮揚装置1は、超音波発生ユニット2と、放射部材3とを備える。超音波発生ユニット2は、振動子、超音波発振器等を含んでおり、電源4から給電されると、超音波振動を発生する。放射部材3は、例えばアルミ等の金属等からなる。放射部材3の基端側は、超音波発生ユニット2に装着され、その遊端側には放射面3aが設けられている。放射部材3が超音波発生ユニット2により発生された超音波によって励振されると、放射面3aからは、浮揚対象物を浮揚させるための放射圧が発せられる。図1に示されるように、本実施形態では、放射部材3は、直径d1の円柱状に形成されており、放射面3aは、平滑に形成されている。
【0023】
ここで、本発明者らは、この種の超音波浮揚装置について、その浮揚量を増加させるべく、鋭意研究を進めた。その結果、放射部材3の放射面3aの例えば略中央部に、その放射面3aよりも凹んでいる凹部3bを形成することが、浮揚対象物の浮揚量を増加させる上で極めて有効であることを見出した。図2および図3に、このような凹部3bの有効性の根拠となる実験結果を示す。
【0024】
図2は、超音波を発生させるために超音波発生ユニット2に異なる値の電流を加えた場合における凹部3bの直径と浮揚量との関係を示す図表である。この場合、浮揚対象物として、直径22mm、板厚0.25mm、質量およそ0.27gの円盤状アルミ板を用いた。また、放射部材3(放射面3a)の直径d1も浮揚対象物のものと同様に22mmとした。凹部3bの断面形状は円形とされ、その直径d2を6mm〜15mmの範囲において1mm刻みで変化させ、その深さを2mmとした。更に、電流の値は、0.2A〜1.0Aの範囲において0.2A刻みで変化させた。このような範囲で電流値を設定することにより、超音波発生ユニット2によって発生される超音波の振幅が、0.01〜0.05mmの範囲で比例的に変化する。図2において、プロットP1,P2,P3,P4およびP5は、それぞれ、電流値0.2A,0.4A,0.6A,0.8Aおよび1.0Aの場合のデータである。
【0025】
一方、図3は、放射面に凹部が存在しない場合における浮揚量と超音波を発生させるために超音波発生ユニット2に加えた電流の値との関係を示す図表である。この場合も、浮揚対象物として、直径22mm、板厚0.25mm、質量およそ0.27gの円盤状アルミ板を用いた。また、放射部材3(放射面3a)の直径d1も浮揚対象物のものと同様に22mmとした。
【0026】
図3に示される結果からわかるように、放射部材3に凹部が存在しない場合(放射面3aが完全に平坦である場合)、超音波発生ユニット2に対して、およそ0.2A〜0.3Aの電流を加えた場合にのみしか浮揚対象物は浮揚せず、しかも、浮揚対象物の浮揚量は、0.04mm〜0,06mm程度と極めて小さい。これに対して、放射部材3に凹部3bが存在すれば、図2に示されるように、電流値(超音波の振幅)と凹部のサイズとを適切に組み合わせることにより、浮揚対象物の浮揚量を1mm程度と従来に比して大幅に増加させることができる。なお、図2に関連する実験では、凹部3bの直径がおよそ10mm〜12mmの範囲にある場合、浮揚対象物の浮揚状態が不安定になったが、この範囲内に浮揚量のピークが存在する可能性もある。また、凹部3bの直径がおよそ12mmを超えた場合、浮揚対象物は浮揚したものの、その浮揚量は従来の場合とさほど変化がなかった。
【0027】
何れにしても、上述のとおり、超音波浮揚装置1を構成する放射部材3に凹部3bを設けることにより、浮揚対象物の浮揚量を従来に比して大幅に増加させることが可能となり、浮揚状態を安定化させることができる。また、このような構成は、浮揚装置のコストアップ等を実質的に招くことなく、極めて簡易かつ低コストで実現することができる。
【0028】
また、図2に示される結果から、直径22mmの円盤状の浮揚対象物に対して、直径およそ6mm〜10mm程度の凹部を設けると、浮揚対象物の浮揚量が増加することがわかる。このような結果から、凹部の直径と、放射面の直径との関係を両者の面積の関係に換算すれば、凹部の断面積を、放射面の面積のおよそ7.5%〜25%とすれば、実用上良好な結果を得られることがわかる。
【0029】
更に、浮揚対象物の浮揚を安定化させると共に浮揚量を増加させるためには、信学技報US96−74(1996年12月発行)「近距離音波の浮揚力に関する理論的研究」等において報告されているように、浮揚対象物の面のうち、放射部材3の放射面3aと対向する面が平坦(平滑)であると好ましい。更に、本実施形態のように、凹部3bの断面形状と、放射面3a(放射部材3)の断面形状とが略相似していると好ましい。これは、放射面3aからの放射圧によって浮揚に適した空気層の流れが形成されると考えられるからである。
【0030】
なお、本発明者らは、更に、放射部材3の凹部3bの深さと、浮揚対象物の浮揚量との関係についても更に考察した。図4に、その考察結果が示される。図4に関連する実験では、上述の円柱状の放射部材3(直径22mm)に、直径7mmの断面円形の凹部3bを設けると共に、当該凹部3bの深さを1.5mm、2mmおよび4mmと変化させた。そして、超音波発生ユニット2に対して、0.2A刻みで0.2A〜2.0Aの範囲にわたって電流を加えながら、浮揚対象物(図2の場合と同様のもの)の浮揚量を計測した。なお、図4において、プロットp1,p2およびp3は、それぞれ、凹部3bの直径が、1.5mm,2mmおよび4mmの場合のデータである。また、直径4mmの場合については、電流値の範囲を0.2A〜1.0Aとした。
【0031】
図4に示される結果から、浮揚対象物の浮揚量は、凹部の深さには、実質的に依存していないことがわかる。この点から、放射部材3には、ごく浅い凹部3bを形成しておけば、浮揚対象物の浮揚量が効果的に増加するということがわかる。従って、放射部材3に凹部3bを設けることによる浮揚装置のコストアップは、最小限に抑えることができる。
【0032】
〔第2実施形態〕
図5は、本発明の第2実施形態に係る超音波吸引装置を示す概略構成図である。同図に示される超音波吸引装置11は、例えば図6に示されるような、凸部15aを有する吸引対象物15を非接触で吸引保持するためのものである。超音波吸引装置11も、上述の超音波浮揚装置1と同様に、超音波発生ユニット12と、放射部材13とを備える。超音波発生ユニット12は、振動子、超音波発振器等を含んでおり、電源14から給電されると、超音波振動を発生する。
【0033】
放射部材13は、例えばアルミ等の金属等からなる。また、放射部材13の基端側は、超音波発生ユニット12に装着され、その遊端側には放射面13aが設けられている。放射部材13が超音波発生ユニット12によって励振されると、放射面13a付近には、吸引対象物を吸引するための負圧が形成される。図5に示されるように、本実施形態においても、放射部材13は、直径d1’の円柱状に形成されており、放射面13aは、平滑に形成されている。
【0034】
ここで、本発明者らは、この種の超音波吸引装置についても、その応用範囲を広げるべく、鋭意研究を進めた。その結果、図6に示されるような凸部15aを有する吸引対象物15を放射部材13に吸引するためには、放射部材13の平坦な放射面13aの例えば略中央部に、放射面13aよりも凹んでおり、吸引対象物15の凸部15aが入り込み得る凹部13bを形成することが極めて有効であることを見出した。
【0035】
すなわち、上述の超音波吸引装置11により、次のような条件下で吸引対象物15を実用上良好な状態で吸引することが可能であった。この場合、浮揚対象物として、直径22mm、板厚0.25mm、質量およそ0.27gの凸部15aを有する円盤状アルミ板を用いた。凸部15aは、直径3.5mm、高さ1mmの円柱状に形成した。また、放射部材13(放射面13a)の直径d1’も浮揚対象物15のものと同様に22mmとした。凹部13bの断面形状は円形とされ、その直径d2’を10mm,11mmおよび12mmとし、その深さを2mmとした。
【0036】
上述の条件のもと、図5に示されるように、大気中において、放射部材13の放射面13aを略鉛直下方に向けると共に、吸引対象物15の凸部15bを略鉛直上方に向けた状態で、超音波発生ユニット12に0.8Aの電流を加え、振幅0.04mmの超音波を発生させた。この場合、凹部13bの直径が10mm,11mmおよび12mmの何れの場合においても、吸引対象物15は、安定した状態で放射部材13に対して非接触でほぼ静止した。
【0037】
このように、超音波吸引装置11の放射部材13に凹部13bを設ければ、大気中であっても、安定かつ確実に吸引対象物15を放射部材13に吸引することが可能となり、吸引状態を安定化させることができる。また、このような構成は、吸引装置のコストアップ等を実質的に招くことなく、極めて簡易かつ低コストで実現可能である。
【0038】
更に、上述の超音波浮揚装置1の場合と同様に、放射面13a周辺の空気層の流れを適正にする上で、放射部材13に含まれる凹部13bの断面形状と、吸引対象物15に含まれる凸部15aの断面形状とが略相似していると好ましい。なお、超音波吸引装置11は、図5に示されるように、放射部材13の放射面13aが略鉛直下方に向けられると共に、吸引対象物15の凸部15aが略鉛直上方に向けられた状態で用いられると好ましいが、これに限られるものではない。すなわち、超音波吸引装置11は、放射部材13の放射面13aが略鉛直上方に向く状態等、任意の状態で使用され得る。
【0039】
【発明の効果】
以上説明されたように、本発明の第1の形態では、超音波を利用して浮揚対象物を浮揚させるにあたり、超音波発生手段により発生された超音波によって励振される放射部材に、平坦な放射面と、この放射面よりも凹んでいる凹部とを設けている。これにより、簡易な構成によって浮揚対象物を安定かつ確実に浮揚させると共に、その浮揚量を容易に増加させることが可能となる。
【0040】
また、本発明の第2の形態では、超音波を利用して吸引対象物を吸引するにあたり、超音波発生手段により発生された超音波によって励振される放射部材に、平坦な放射面と、この放射面よりも凹んでおり、吸引対象物の凸部が入り込み得る凹部とを設けている。これにより、簡易な構成によって吸引対象物を大気中においても安定かつ確実に吸引することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による超音波浮揚装置を示す概略構成図である。
【図2】超音波発生ユニットに異なる値の電流を加えた場合における凹部の直径と浮揚量との関係を示す図表である。
【図3】放射面に凹部が存在しない場合における浮揚量と超音波発生ユニットに加えた電流の値との関係を示す図表である。
【図4】凹部の深さを変化させた場合における浮揚量と超音波発生ユニットに加えた電流の値との関係を示す図表である。
【図5】本発明による超音波吸引装置を示す概略構成図である。
【図6】図5の超音波吸引装置によって吸引され得る吸引対象物の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 超音波浮揚装置
2,12 超音波発生ユニット
3,13 放射部材
3a,13a 放射面
3b,13b 凹部
11 超音波吸引装置
15 吸引対象物
15a 凸部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic levitation device, an ultrasonic levitation method, an ultrasonic suction device, and an ultrasonic suction method.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for levitating an object using ultrasonic waves, for example, a technique disclosed in JP-A-8-277033 is known. In this publication, an object conveying apparatus that vibrates a vibrating body of a predetermined size in a predetermined vibration mode by an ultrasonic excitation means including an oscillator, a vibrator, and a horn, and floats an object by a radiation pressure emitted from the vibrating body. Is described. In this object conveying apparatus, the radiation pressure generated from the vibrating body is set to be large at both ends in the width direction of the conveying path, thereby preventing the deviation of the object from the conveying path.
[0003]
Conventionally, a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-15848 is known as a technique for sucking an object using ultrasonic waves. This publication describes a method of sucking a small object by a negative pressure generated in the vicinity of the generation end when a straight acoustic flow of ultrasonic waves is generated. When this method is implemented, a horn is connected to the ultrasonic transducer, and a tip having a smooth surface is attached to the tip of the horn. When ultrasonic vibration having a predetermined frequency is applied to the horn from the ultrasonic vibrator, a straight acoustic flow is emitted from the tip of the chip perpendicular to the smooth surface. Thereby, a negative pressure is generated in the vicinity of the smooth surface of the chip, and a small object such as a glass piece can be adsorbed to the tip of the chip in water or the like.
[0004]
These ultrasonic levitation techniques and ultrasonic suction techniques have fewer restrictions on the material of the object and simpler equipment than, for example, techniques using static electricity, magnetism, and negative gas pressure. It is expected to be put to practical use in a wide range of fields because it can be used.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional ultrasonic levitation technique is intended to levitate an object in order to convey the object. For this reason, the levitation amount of the object in the conventional ultrasonic levitation technique is extremely small, about 0.1 mm at the upper limit. This amount of levitation is practically insufficient for applying the conventional ultrasonic levitation technique to applications other than conveyance. For example, when gripping an object using a manipulator, a handling device, or the like, even if the above-described ultrasonic levitation technique is applied to levitate an object to be gripped in advance, the obtained levitation amount is 0.1 mm or less. If so, restrictions on positioning of the gripping means and the shape of the gripping part that directly contacts the object become very strict. Further, although it has been confirmed that the ultrasonic suction method described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-15848 can exert a suction action in water, even if the same configuration is applied in the atmosphere, it is practically used. The required suction action cannot be obtained.
[0006]
Therefore, the present invention can float a floating object stably and reliably with a simple configuration, and can easily increase the amount of levitation, an ultrasonic levitation method, and a simple configuration. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic suction apparatus and an ultrasonic suction method capable of stably and reliably sucking a suction object even in the atmosphere.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The first embodiment of the present invention relates to an ultrasonic levitation apparatus. The ultrasonic levitation apparatus includes ultrasonic generation means and a radiating member excited by the ultrasonic waves generated by the ultrasonic generation means. The inventors of the present invention have made extensive studies to increase the amount of levitation of this type of ultrasonic levitation device. As a result, in order to levitate the levitation object on the radiating member stably and reliably, the radiating member is provided with a flat radiating surface, and a concave portion recessed from the radiating surface at a substantially central portion of the radiating surface. It has been found that it is extremely effective to form the surface and to make the planar shape of the recess and the planar shape of the radiation surface substantially similar . Thus, by providing a recessed part in a radiation member, it becomes possible to greatly increase the amount of levitation of a levitating object compared with the past, and can stabilize a levitation state. Further, such a configuration can be realized extremely simply and at low cost without substantially increasing the cost of the levitation device.
[0008]
In this case, it is preferable that the surface facing the radiation surface of the floating object is flat.
[0009]
Moreover, it is preferable that the area of the recessed part in planar view is about 7.5% to 25% of the area of the radiation surface.
[0011]
Another aspect of the present invention relates to an ultrasonic levitation method in which a radiating member is excited by ultrasonic waves generated by an ultrasonic wave generating means, and a floating object is levitated on the radiating member. In this way, the radiating member, and a flat emitting surface, can contact to form a recess that is recessed from the emitting surface in a substantially central portion of the radiating surface, the planar shape of the recess, and the planar shape of the radiating surface It is almost similar . Thereby, it becomes possible to greatly increase the amount of levitation of the levitated object as compared with the conventional case, and the levitation state can be stabilized. Moreover, such a method can be implemented very simply and at low cost without substantially increasing the cost of the levitation device.
[0012]
In this case, it is preferable that the surface facing the radiation surface of the floating object is flat.
[0013]
Moreover, it is preferable to set the area of the recess in plan view to approximately 7.5% to 25% of the area of the radiation surface.
[0015]
The second embodiment of the present invention relates to an ultrasonic suction device. The ultrasonic suction device includes an ultrasonic wave generating unit and a radiation member excited by the ultrasonic wave generated by the ultrasonic wave generating unit. In addition to the ultrasonic levitation apparatus, the present inventors have further intensively studied to expand the application range of this type of ultrasonic suction apparatus. As a result, in order to suck a suction object having a convex portion to the radiating member stably and reliably, a flat radiating surface is provided on the radiating member, and the radiating surface is substantially recessed at the center of the radiating surface. Thus, it has been found that it is extremely effective to form a concave portion into which the convex portion of the suction object can enter , and that the planar shape of the concave portion and the planar shape of the radiation surface are substantially similar . As described above, by providing the radiating member with the concave portion, it is possible to stably and surely suck the suction object into the radiating member even in the atmosphere. Further, such a configuration can be realized extremely simply and at low cost without substantially increasing the cost of the suction device.
[0016]
In this case, it is preferable that the planar shape of the concave portion included in the radiation member is substantially similar to the planar shape of the convex portion included in the suction target.
[0017]
The ultrasonic suction device according to the present invention is preferably used in a state where the radiation surface of the radiation member is directed substantially vertically downward and the convex portion of the suction object is directed substantially vertically upward.
[0018]
Another embodiment of the present invention relates to an ultrasonic suction method in which a radiation member is excited by an ultrasonic wave generated by an ultrasonic wave generation unit, and a suction target having a convex portion is sucked into the radiation member. In this method, a flat radiating surface and a concave portion that is recessed from the radiating surface and into which the convex portion of the suction object can enter are formed in the radiating member. The concave portion is formed at a substantially central portion of the radiation surface, and the planar shape of the concave portion is substantially similar to the planar shape of the radiation surface. Thereby, even if it is in air | atmosphere, a suction target object can be attracted | sucked to a radiation member stably and reliably. Moreover, such a method can be implemented very easily and at low cost without substantially increasing the cost of the suction device.
[0019]
In this case, it is preferable to form the planar shape of the concave portion included in the radiating member so as to be substantially similar to the planar shape of the convex portion included in the suction target.
[0020]
Further, when the suction object is sucked by the radiating member, it is preferable that the radiation surface of the radiating member is directed substantially vertically downward and the convex portion of the suction object is directed substantially vertically upward.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an ultrasonic levitation apparatus, an ultrasonic levitation method, an ultrasonic suction apparatus, and an ultrasonic suction method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0022]
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an ultrasonic levitation apparatus according to the first embodiment of the present invention. The
[0023]
Here, the present inventors have advanced earnestly research to increase the floating amount of this type of ultrasonic levitation device. As a result, it is extremely effective to increase the amount of levitation of the object to be levitated by forming a
[0024]
FIG. 2 is a chart showing the relationship between the diameter of the
[0025]
On the other hand, FIG. 3 is a chart showing the relationship between the amount of levitation and the value of the current applied to the ultrasonic wave generation unit 2 in order to generate ultrasonic waves when there is no recess on the radiation surface. Also in this case, a disk-shaped aluminum plate having a diameter of 22 mm, a plate thickness of 0.25 mm, and a mass of about 0.27 g was used as a floating object. Moreover, the diameter d1 of the radiation member 3 (
[0026]
As can be seen from the results shown in FIG. 3, when there is no recess in the radiating member 3 (when the radiating
[0027]
In any case, as described above, by providing the radiating member 3 constituting the
[0028]
Further, from the results shown in FIG. 2, it is understood that when a concave portion having a diameter of about 6 mm to 10 mm is provided for a disk-like levitation object having a diameter of 22 mm, the levitation amount of the levitation object is increased. From these results, if the relationship between the diameter of the recess and the diameter of the radiation surface is converted to the relationship between the areas of both, the cross-sectional area of the recess is approximately 7.5% to 25% of the area of the radiation surface. Thus, it can be seen that good practical results can be obtained.
[0029]
Furthermore, in order to stabilize the levitation of the levitation object and increase the levitation amount, it is reported in IEICE Technical Report US 96-74 (December 1996) "Theoretical study on levitation force of short-range acoustic waves" As described above, it is preferable that the surface of the object to be levitated facing the
[0030]
In addition, the present inventors further considered the relationship between the depth of the
[0031]
From the results shown in FIG. 4, it can be seen that the levitation amount of the levitation object does not substantially depend on the depth of the recess. From this point, it can be seen that if the radiating member 3 is formed with a very
[0032]
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an ultrasonic suction device according to the second embodiment of the present invention. The
[0033]
The radiating
[0034]
Here, the present inventors have advanced earnestly research to expand the application range of this type of ultrasonic suction device. As a result, in order to suck the
[0035]
That is, the above-described
[0036]
Under the above-mentioned conditions, as shown in FIG. 5, in the atmosphere, the
[0037]
As described above, if the radiating
[0038]
Further, as in the case of the
[0039]
【The invention's effect】
As described above, in the first embodiment of the present invention, when a levitated object is levitated using ultrasonic waves, the radiation member excited by the ultrasonic waves generated by the ultrasonic wave generating means is flattened. A radiation surface and a recess that is recessed from the radiation surface are provided. Thereby, it becomes possible to levitate the levitated object stably and reliably with a simple configuration and easily increase the levitation amount.
[0040]
In the second embodiment of the present invention, when a suction object is sucked using ultrasonic waves, a flat radiating surface is provided on the radiating member excited by the ultrasonic waves generated by the ultrasonic wave generating means. It is recessed from the radiation surface and is provided with a recess into which the projection of the suction object can enter. Thereby, it becomes possible to suck the suction object stably and reliably even in the air with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an ultrasonic levitation apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a chart showing the relationship between the diameter of a recess and the amount of levitation when different values of current are applied to an ultrasonic wave generation unit.
FIG. 3 is a chart showing the relationship between the amount of levitation and the value of current applied to the ultrasonic wave generation unit when there is no recess on the radiation surface.
FIG. 4 is a chart showing the relationship between the amount of levitation and the value of current applied to the ultrasonic wave generation unit when the depth of the recess is changed.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an ultrasonic suction apparatus according to the present invention.
6 is a schematic configuration diagram showing an example of a suction object that can be sucked by the ultrasonic suction device of FIG. 5. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記放射部材が、平坦な放射面と、この放射面よりも凹んでいる凹部とを有し、
前記凹部が前記放射面の略中央部に設けられ、
前記凹部の平面形状と、前記放射面の平面形状とが略相似していることを特徴とする超音波浮揚装置。An ultrasonic levitation apparatus comprising an ultrasonic wave generation means and a radiating member excited by ultrasonic waves generated by the ultrasonic wave generation means, and capable of levitating a levitating object on the radiating member,
The radiation member has a flat radiation surface and a recess recessed from the radiation surface ;
The recess is provided at a substantially central portion of the radiation surface;
The ultrasonic levitation apparatus , wherein the planar shape of the recess and the planar shape of the radiation surface are substantially similar .
前記放射部材に、平坦な放射面と、この放射面よりも凹んでいる凹部とを形成しておき、
前記凹部が前記放射面の略中央部に設けられ、
前記凹部の平面形状と、前記放射面の平面形状とが略相似していることを特徴とする超音波浮揚方法。An ultrasonic levitation method in which a radiating member is excited by ultrasonic waves generated by an ultrasonic wave generating means, and a floating object is levitated on the radiating member,
Wherein the radiating member, and a flat emitting surface, can contact to form a recess that is recessed from the radiating surface,
The recess is provided at a substantially central portion of the radiation surface;
The ultrasonic levitation method , wherein the planar shape of the recess and the planar shape of the radiation surface are substantially similar .
前記放射部材が、平坦な放射面と、この放射面よりも凹んでおり、前記吸引対象物の前記凸部が入り込み得る凹部とを有し、
前記凹部が前記放射面の略中央部に設けられ、
前記凹部の平面形状と、前記放射面の平面形状とが略相似していることを特徴とする超音波吸引装置。An ultrasonic suction device that includes an ultrasonic wave generation unit and a radiation member excited by ultrasonic waves generated by the ultrasonic wave generation unit, and is capable of sucking a suction object having a convex portion into the radiation member. And
The radiating member has a flat radiating surface and a recessed portion that is recessed from the radiating surface and into which the convex portion of the suction object can enter ,
The recess is provided at a substantially central portion of the radiation surface;
The ultrasonic suction device , wherein the planar shape of the recess and the planar shape of the radiation surface are substantially similar .
前記放射部材に、平坦な放射面と、この放射面よりも凹んでおり、前記吸引対象物の前記凸部が入り込み得る凹部とを形成しておき、
前記凹部が前記放射面の略中央部に設けられ、
前記凹部の平面形状と、前記放射面の平面形状とが略相似していることを特徴とする超音波吸引方法。An ultrasonic suction method in which a radiation member is excited by ultrasonic waves generated by an ultrasonic wave generation means, and a suction object having a convex portion is sucked into the radiation member,
Said radiating member, a flat emitting surface, is recessed than the emitting surface, can contact to form a recess in which the protrusion of the suction object can enter,
The recess is provided at a substantially central portion of the radiation surface;
The ultrasonic suction method , wherein the planar shape of the recess and the planar shape of the radiation surface are substantially similar .
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