JP4069584B2

JP4069584B2 - 物体浮揚搬送装置

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Publication number: JP4069584B2
Application number: JP2000400216A
Authority: JP
Inventors: 正己高三; 貞行上羽; 義和小池
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP2002199760A

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状態で搬送する物体浮揚搬送装置に関するものである。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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５７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。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特開平９−２０２４２５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。
【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。
【０００９】
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。
【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、その目的は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。
【００１１】
【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、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を備え、前記第１の電源と前記第１の振動子と前記第２の振動子とが直列に接続された閉回路において、前記第２の電源を前記第２の振動子に対して並列に接続し、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ようにした。
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、前記第１の電源及び第２の電源は、移相制御回路を備え、前記第１の電源及び第２の電源のうち加振側の振動子を励振させる電源の電圧をｅ _１、位相をθとし、受波側の振動子が出力する電圧をＶ _０、位相をφとしたとき、前記移相制御回路は、ｅ _１＝−Ｖ _０（ sin φ／ sin θ）を満足するように加振側の電源を制御する。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記制御手段は、加振側の振動子と受信側の振動子とを交互に変更して前記物体が浮揚状態で所定位置に保持されるように制御する。
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、前記振動体の加振点から受波点までの長さが該振動体に発生させる振動波の波長の整数倍プラス半波長である。
【００１６】
これら各請求項に記載の発明では、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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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，１３ｂが接続されている。
【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，１３ｂ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。
【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。
【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。
【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、Ｖ_i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、ｒ_m及びＲ_d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。
【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。
【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。
【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。
【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Ｖ_i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Ｖ_i及び電圧Ｖ₀はセンサ１３ａ，１３ｂの出力信号により確認される。
【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。
【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。
【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。
【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Ｖ_i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１３ａ，１３ｂの出力信号から求め、電圧ｅ₁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。
【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。
【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１０，１１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。
【００３７】
（３）制御装置１４はセンサ１３ａ，１３ｂの出力信号により、加振側の入力電圧Ｖ_i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Ｖ_i，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。
【００３８】
（４）圧電素子（ピエゾ素子７ａ，７ｂ）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。
【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１４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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００４５】
各振動子５，６は途中にコイル１８ａ，１９ａ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１８ａ，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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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）前記振動子は圧電素子を備えている。
【００５５】
（２）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。
【００５６】
（３）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。
【００５７】
【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、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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】同じく等価回路図。
【図３】各部電圧の位相関係を示すベクトル図。
【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。
【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。
【図６】従来の超音波リニアモータの概略構成図。
【符号の説明】
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。

Claims

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を備え、
前記第１の電源と前記第１の振動子と前記第２の振動子とが直列に接続された閉回路において、前記第２の電源を前記第２の振動子に対して並列に接続し、
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ようにした物体浮揚搬送装置。
前記第１の電源及び第２の電源は、移相制御回路を備え、前記第１の電源及び第２の電源のうち加振側の振動子を励振させる電源の電圧をｅ _１、位相をθとし、受波側の振動子が出力する電圧をＶ _０、位相をφとしたとき、前記移相制御回路は、
ｅ _１＝−Ｖ _０（ sin φ／ sin θ）
を満足するように加振側の電源を制御する請求項１に記載の物体浮揚搬送装置。
前記制御手段は、加振側の振動子と受信側の振動子とを交互に変更して前記物体が浮揚状態で所定位置に保持されるように制御する請求項１又は請求項２に記載の物体浮揚搬送装置。
前記振動体の加振点から受波点までの長さが該振動体に発生させる振動波の波長の整数倍プラス半波長である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の物体浮揚搬送装置。