JPH09202425A - 物体浮揚装置を具備した物体搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 形状の大きな物体を同相かつ均一な整った進
行波に乗せて円滑に搬送することができ、また、遮音対
策も無用か最小限で足り、しかも、エネルギーの利用効
率が高い物体搬送装置を提供すること。 【解決手段】 幅の狭い振動体３を平行に複数並べ、こ
れらの振動体の音圧によって物体７を浮揚させて搬送す
る。これにより、上記効果が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は超音波の放射圧を利
用して物体を空中に浮揚させる物体浮揚装置を具備した
物体搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置として、本願出願人
に係る特開平７−１８７３８８号公報において開示され
ているものがあり、該公報の開示内容の一部である物体
搬送装置を図１０に示す。

【０００３】図示のように、当該物体搬送装置は、矩形
板状に形成された振動体１０１と、この振動体１０１の
長手方向一端側に設置されて該振動体１０１を励振する
超音波励振手段１３０と、該超音波励振手段１３０とほ
ぼ同様の構成を有して該振動体１０１の他端側に配置さ
れたエネルギー変換手段１３１とを備えている。

【０００４】上記超音波励振手段１３０はホーン１０２
を具備しており、上記振動体１０１は該ホーン１０２の
先端に固着されている。

【０００５】なお、図において、ホーン１０２による超
音波振動の方向を矢印Ｕにて示している。このように、
ホーン１０２は縦振動を行う。振動体１０１の長さ（図
の左右方向の寸法）及び幅（図で紙面に直角な方向の寸
法）は、ホーン２から伝達される振動に基づく撓み振動
の共振長に定められ、図で記号Ｔで示す撓み曲線のよう
な振動をする。この撓み振動は振動体１０１の長さ方向
及び幅方向において生じ、縞状の振動モードとなる。

【０００６】上記ホーン１０２は、振動体１０１に対す
る結合部とは反対側において振動子１０４と結合されて
いる。この振動子１０４の電極１０４ａと発振器１０５
とが接続されており、振動子１０４は該発振器１０５に
よって駆動されて超音波振動を発する。ホーン１０２
は、この振動子１０４が発する振動を機械的に増幅する
ものである。

【０００７】上記ホーン１０２にはフランジ部１０２ｂ
が形成されており、該ホーン１０２の下半部分及び上記
振動子１０４を収容するケース１０６に対して、該フラ
ンジ部１０２ｂでパッキン１０２ｃを介して締結されて
いる。

【０００８】一方、振動体１０１の他端側に配設された
エネルギー変換手段１３１は、搬送対象たる物体１０７
を振動体１０１上で搬送させる搬送手段として作用する
もので、超音波励振手段１３０により励振された振動体
１０１が発する超音波のエネルギーを再び電気エネルギ
ーに戻すべく変換する。

【０００９】具体的には、該エネルギー変換手段１３１
が具備する振動子１０４の電極１０４ａに、抵抗Ｒ及び
コイルＬからなる回路が接続されており、機械的エネル
ギーである超音波エネルギーより変換された電気エネル
ギーはこの回路を経ることによって更にジュール熱に変
換され、放散される。

【００１０】上述した物体搬送装置においては、超音波
励振手段１３０の作動によって振動体１０１が撓み振動
を行い、該振動体１０１より音波が放射される。よっ
て、物体１０７はこの音波の放射圧により振動体１０１
上で僅かに浮揚する。

【００１１】この浮揚状態で上記エネルギー変換手段１
３１が作動することによって、図で矢印Ｓにて示すよう
に、振動体１０１に生ずる撓み振動の波が進行波とな
り、物体１０７はこの進行波に乗る状態にて搬送され
る。

【００１２】上記構成の物体搬送装置は、物体を完全に
非接触の状態で搬送することが出来ると共に、次のよう
な優位点を有する。

【００１３】 磁性体であるや否やなど、扱う物体の
材質等の制約を受けることがなく、また、磁界中におく
ことができないもの等、あらゆる物体を搬送することが
でき、しかも、物体の重量及び寸法が比較的大きくとも
対処可能である。

【００１４】 装置自体に関しては、実質的に、振動
体とこれを励振する超音波励振手段を最小限設けるだけ
でよいから、小型化及びコストの低減が達成されると共
に、消費電力も極めて少なくて済み、省エネルギー化に
寄与する。

【００１５】 電気エネルギーを変換した音波の放射
圧による浮揚作用であるため、作業者の安全性について
も容易に確保し得ると共に、給電及びその断をなすこと
により簡単に制御できる。

【００１６】上記した各優位点に鑑み、装置の実用化の
一例として、液晶ディスプレイなどとして利用されるガ
ラス基板やシリコンウェハーの搬送に利用することを考
えている。何となれば、これらの品物は、その主たる面
に対して塵埃（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が付着すること、お
よび微細にても傷が発生することを可能な限り避けねば
ならないと同時に、磁場等に曝すことは厳禁とされる故
である。

【００１７】ところで、近年、エレクトロニクス産業の
発展に伴って上記ガラス基板及びシリコンウェハーの需
要が増加し、その形状も大型化している。そこで、この
ような形状の大きい品物を搬送するためには、上述した
物体搬送装置において振動体１０１を大きくすることが
考えられ、実際に試作が行われた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この試
作装置による搬送実験の結果、下記の問題が判明した。

【００１９】まず、実用化を目指すことを前提とした該
試作装置においては、図１０及び図１１に示すように、
円錐（ｃｏｒｎ）状のホーン１０２によって略一点に集
中して伝達される振動を幅広な振動体１０１の全幅に均
一に伝える必要があることから、ホーン１０２と振動体
１０１との間に副振動体１１１が介装された。この副振
動体１１１とは、有限要素法解析で先端面が均一な振動
分布になるように設計されたプレート状のホーンであ
る。

【００２０】ところが、ホーン１０２からは縦振動のみ
が付与されるにも拘らず、この副振動体１１１のポアソ
ン（Ｐｏｉｓｓｏｎ）比の影響によって横方向の振動が
誘起され、これによって振動分布が不均一になり、きれ
いな進行波を得ることが難しい。

【００２１】また、図１１に示すように、上記横方向の
振動を抑圧すべく副振動体１１１にスリット１１１ａが
形成されたが、その効果は充分ではない。反面、このス
リット１１１ａを設けたことによって、同図で破線の矢
印Ｅ₁ ，Ｅ₂ にて示すように、振動体１０１の搬送経路
中央部に対するとその両側部に対するとではエネルギー
の伝達距離が大きく異なり、甚しい場合は正常な進行波
（矢印Ｗ₁ にて示す）とは逆向きに進む波（矢印Ｗ₂ で
示す）が両側で発生してしまい、振動体１０１の全幅に
わたって同相の進行波を得ることは必ずしも容易ではな
い。

【００２２】他方、振動体１０１の大型化、すなわち、
音波が放射される面積の増加によって、発生する音が大
きくなり、この音を騒音レベル以下に抑えるための大掛
りな遮音壁等を必要とし、コスト面から好ましくない。

【００２３】更に、大きな振動体１０１を振動させるた
めにはそのエネルギーのロスも大きく、この点、省エネ
ルギー化の観点から解決されるべき問題となっている。

【００２４】本発明は上記した点に鑑みてなされたもの
であって、その主目的とするところは、形状の大きな物
体を同相かつ均一な整った進行波に乗せて円滑に搬送す
ることができ、また、遮音対策も無用か最小限で足り、
しかも、エネルギーの利用効率が高い物体搬送装置を提
供することである。

【００２５】また、本発明は、上記に加えて更に他の効
果をも併せ奏し得る物体搬送装置を提供することも目的
とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記主目的達成のため
に、本発明による物体搬送装置は、振動面が略同一平面
となるように平行に配された複数の振動体と、該振動体
を励振する超音波励振手段と、物体を搬送させる搬送手
段とを備え、該振動体の音波の放射圧により該振動体の
表面上に物体を浮揚させ、搬送させるように構成されて
いる。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明は、比較的大きな寸法のガ
ラス基板やシリコンウェハー等を超音波の放射圧により
浮揚させて搬送する場合に、整然とした進行波に乗せて
搬送させると共に、騒音の発生とエネルギーの無駄な消
費を極力抑えるために実施される。

【００２８】

【実施例】次に、本発明の実施例としての物体搬送装置
を、添付図面を参照しながら説明する。

【００２９】図１乃至図４に示すように、この本発明に
係る物体搬送装置は、２基の搬送ユニット１を互いに平
行に並べてなる。両搬送ユニット１は全く同様に構成さ
れている故、以下、片方の搬送ユニット１の説明を以て
双方の搬送ユニットの説明に代える。但し、両搬送ユニ
ット１の各構成部分について、互いに対応するものには
同じ参照符号を付して示している。

【００３０】図１乃至図４に示すように、搬送ユニット
１は、長手矩形板状に形成された振動体３を有してお
り、２基の搬送ユニット１が夫々具備する該振動体３
は、夫々の振動面が略同一平面となるように平行に配さ
れている。該振動体３は、搬送されるべき物体７をその
表面上で浮揚させるためのものである。この振動体３の
長手方向両端部には、副振動体４が各々結合されてい
る。該副振動体４は、後述する超音波励振手段が発する
縦振動を該振動体３に対して該振動体３の厚み方向で伝
達すべく介装されたものである。

【００３１】上記振動体３は、その材質としてジュラル
ミン等が選定され、寸法としては、一例として、長さＬ
（図２参照）が１０２９ｍｍ、幅Ｂ（図２及び図５参
照）が７０ｍｍ、厚みｔ（図３及び図５参照）が３ｍｍ
に設定されている。

【００３２】また、副振動体４としては、有限要素法解
析で先端面が均一な振動分布になるように設計されたプ
レート状のホーンが用いられ、振動体３の端部に対して
複数のねじ９（図１及び図２に図示）を用いて締結して
ある。但し、振動体３と副振動体４の結合は、このよう
にねじによる他、接着、ロウ付け、溶接等によってもよ
い。

【００３３】上記副振動体４は、その下端部にて略円錐
型のホーン１２の先端部に結合されている。該ホーン１
２に対する副振動体４の取付けに関しても、上記ロウ付
けや溶接など、種々の手段が用いられる。該ホーン１２
は略円錐形状であるが故に、後述する振動子が発する振
動を略一点に集中して伝達するが、副振動体４はこの集
中する振動を振動体３の全幅に、すなわち物体搬送路の
幅方向において均一に拡散して伝える作用をなす。

【００３４】上記のホーン１２は、上記振動体３の両端
部に対応して配設された２つの超音波振動発生部１４が
夫々具備するものである。図１及び図２から明らかなよ
うに、該超音波振動発生部１４は、隣り合う２基の搬送
ユニット１に関して２つずつ、合計４つ設けられてお
り、これら４つの超音波振動発生部１４は図７に示す発
振器１５と共に超音波励振手段を構成する。但し、上記
した副振動体４も、この超音波励振手段に含まれる。続
いて、該超音波振動発生部１４について詳述する。

【００３５】図３に示すように、該超音波振動発生部１
４において、上記ホーン１２は、副振動体４に対する結
合部とは反対側、すなわち下端側において振動子１６と
結合されている。この振動子１６の電極１６ａと上記発
振器１５（図７参照）とが接続（接続の形態は後述す
る）されており、振動子１６は該発振器１５によって駆
動されて超音波振動を発生する。ホーン１２は、この振
動子１６が発する振動を機械的に増幅するものである。

【００３６】なお、図３において、ホーン１２による超
音波振動の振動方向を矢印Ｕにて示している。このよう
に、ホーン１２は縦振動を行う。

【００３７】また、上記ホーン１２にはそのノーグルポ
イント部にフランジ部１２ｂが形成されており、該ホー
ン１２の下半部分と上記振動子１６を収容するケース１
８に対して、該フランジ部１２ｂにてパッキン１２ｃを
介して締結されている。

【００３８】かかる構成の物体搬送装置においては、上
記ホーン１２を通じて伝達される縦振動に基づき、振動
体３がその長さ方向及び幅方向で撓み振動をする。すな
わち、平面的には縞状の振動モードとなる。具体的に
は、駆動周波数は１９．５１ｋＨｚに設定され、該ホー
ン１２の先端に締着したねじ９（図１及び図２参照）の
頭部に１０μｍｐ−ｐ程度の振動振幅がのせられる。

【００３９】ここで、平行に２基設けられた搬送ユニッ
ト１が各々具備する振動体３の形状について詳述する。

【００４０】図１乃至図６に示すように、両振動体３は
長尺の矩形板状に形成され、特に図５及び図６から明ら
かなように、各々外側にして下面側にほぼ全長にわたっ
て断面矩形状の切欠部３ａが形成されている。但し、こ
の切欠部３ａは、副振動体４との結合部にまでは及んで
いない。

【００４１】上記切欠部３ａを形成したことにより、両
振動体３は、物体搬送路の中央及びその両側に対応する
各部位が夫々、厚肉部３ｂ及び薄肉部３ｃとなってい
る。すなわち、両振動体３はその厚みが、物体搬送路の
幅方向における中央から両縁側に向って段階的に小さく
なるように変化している。この変化は、このように段階
的に限らず、連続的、すなわちテーパ状に形成すること
によってもよい。

【００４２】図５において、上記切欠部３ａの深さと幅
は各々、０．２ｍｍ、２０ｍｍに設定されている。従っ
て、振動体３の上記厚肉部３ｂの厚みは３ｍｍ（＝ｔ：
前述）、幅は５０ｍｍ（＝Ｂ−２０：〔Ｂ＝７０ｍｍ：
前述〕）である。

【００４３】また、薄肉部３ｃの厚みは２．８ｍｍ（＝
３−０．２）、幅は２０ｍｍである。

【００４４】次に、当該物体搬送装置が備える２基の搬
送ユニット１（図１等参照）について、図７に示す発振
器１５との接続の構成を説明する。

【００４５】なお、図７に示すように、この発振器１５
にはプラスの端子１５ａとマイナスの端子１５ｂが各々
２つずつ設けられ、このプラス及びマイナスで１組とさ
れる端子が２基の搬送ユニット１の夫々に対して接続さ
れる。双方の搬送ユニット１と発振器１５との接続は全
く同様になされる故、図では１基の搬送ユニット１と発
振器１５に関する接続のみを示し、以下、これを説明
し、他方の搬送ユニットとの接続状態の図示、説明は省
略する。

【００４６】図７において、両振動子１６が並列に設け
られ、共に陰極が接地されている。同様に発振器１５に
ついても陰極が接地されている。発振器１５の陽極はリ
レー２１のスイッチ２１ａに接続されている。このリレ
ー２１の一方の端子２１ｂは他のリレー２２の一方の端
子２２ｂと共に片方の振動子１６の陽極に接続されてい
る。

【００４７】また、リレー２１の他方の端子２１ｃは該
リレー２２の他方の端子２２ｃと共に他方の振動子１６
の陽極に接続されている。このリレー２２のスイッチ２
２ａには、並列に設けられた負荷抵抗Ｒ及び整合用イン
ダクタンス（コイル）Ｌの各一端が接続され、該負荷抵
抗Ｒ及びインダクタンスＬの他端は接地されている。そ
して、図示のように、両リレー２１及び２２の各スイッ
チ２１ａ，２２ａは互いに連動するようになされてい
る。本例では、該負荷抵抗Ｒは３００Ω、インダクタン
スＬは４．８１ｍＨとなされ、上記発振器１５について
は５５Ｗ〜８５Ｗとされている。

【００４８】上記各スイッチ２１ａ及び２２ａの切替え
は、図１に示した２つのフォトセンサ２４及び２５から
発せられる検知信号に基づいて行われる。これらのフォ
トセンサ２４，２５は夫々いわゆる反射型のもので、発
光素子と受光素子とを内蔵し、該発光素子から発せられ
た照射光が搬送中の物体７の表面で反射し、この反射光
が該受光素子に入射することによって該受光素子が上記
検知信号としての受光出力を発する。

【００４９】なお、図１から明らかなように、上記両フ
ォトセンサ２４及び２５は、振動体３による物体搬送路
の搬送方向端よりも所定距離だけ手前側に配設されてい
る。

【００５０】次に、上記した構成の物体搬送装置の動作
を説明する。

【００５１】まず、図７において、両リレー２１及び２
２の各スイッチ２１ａ，２２ａが同図に示すように該両
リレーの端子２１ｃ，２２ｂに夫々接触している場合、
一方の振動子１６（図３も参照）が発振器１５によって
励振される。但し、図７には、前述したように片方の搬
送ユニット（１：図１等参照）の作動部分のみが示され
ており、この振動子の励振は他方の搬送ユニットの作動
部分（図示せず）においても同時に行われる。

【００５２】上記のように一方の振動子１６が励振され
ることによって、両振動体３（図１等参照）が縞状振動
モードにて振動を行い、該両振動体３の表面から音波が
放射される。この状態で、図１乃至図４に示すように該
両振動体３上に物体７が供給されると、該物体７はこの
音波の放射圧によって該振動体３の表面から距離ｅ
₁（図３に図示）を隔てた状態で浮揚する。

【００５３】図７に示す一方の振動子１６（図３も参
照）の振動によって物体７が上述のように振動体３上で
浮揚するのと同時に、該振動体３の振動は同じく図７
（図３も参照）に示す他の振動子１６に伝わって、該振
動子１６によって機械的エネルギーである超音波エネル
ギーが電気エネルギーに変換される。この電気エネルギ
ーは、図７に示す負荷抵抗Ｒ及びインダクタンスＬから
なる回路を経ることによって更にジュール熱に変換さ
れ、放散される。これにより、両振動体３に生ずる振動
の波が進行波となり、物体７はこの進行波に乗る状態で
矢印Ｇ（図１及び図３参照）にて示すように一方向へと
搬送される。

【００５４】なお、上記エネルギー変換に関しては、詳
しくは、電気エネルギーは負荷抵抗Ｒにてジュール熱に
変換されて消費され、インダクタンスＬはエネルギー変
換の整合作用をなすもので、効率が最も大きくなる値に
設定されている。

【００５５】上記のようにして物体７が矢印Ｇ方向に搬
送されると、図１に示す２つのフォトセンサ２４及び２
５による検知位置を次々と通過することになる。この場
合、これら２つのフォトセンサ２４及び２５の両者から
物体７の通過を示す検知信号が順に発せられる。マイク
ロプロセッサ等からなって当該物体搬送装置の作動制御
を司る制御部（図示せず）は、これらフォトセンサ２
４，２５からの各検知信号の順番によって物体の搬送方
向を確認することができる。そして、該制御部は、これ
らのフォトセンサ２４，２５からの検知信号が共に得ら
れたならば、図７に示した両リレー２１及び２２の各ス
イッチ２１ａ，２２ａを切り替える。

【００５６】両リレー２１，２２の各スイッチ２１ａ，
２２ａが切り替えられて該両リレーの他方の端子２１
ｂ，２１ｃに夫々接触すると、進行波の向きが逆とな
り、物体７は減速して停止し、直ちに上記矢印Ｇ方向と
は逆の方向に搬送される。この方向転換時、物体７はそ
の慣性によって、停止までにある距離を走ることとな
る。前述したように、上記両フォトセンサ２４及び２５
を物体搬送路の搬送方向端よりも所定距離だけ手前側に
配置したのはこのためである。これによって、物体７が
物体搬送路をその慣性により行き過ぎて脱落することが
防止される。

【００５７】上記から明らかなように、図７において、
一方の振動子１６が超音波エネルギーを発しているとき
に、他方の振動子１６は、インダクタンスＬ及び負荷抵
抗Ｒからなる回路と協働して該超音波エネルギーを電気
エネルギーに変換して音波を進行波とするエネルギー変
換手段として作用する。このエネルギー変換手段が、物
体７を搬送させる搬送手段となる。

【００５８】なお、物体７を搬送させる搬送手段として
は、上記のようなエネルギー変換手段に限らず、例え
ば、当該物体搬送装置全体を傾斜せしめて重力の作用に
よって搬送する方式や、圧搾空気を物体７の後から吹き
付ける方式等、種々の構成のものが適用可能である。す
なわち、物体７に推力を付与させればよい訳である。

【００５９】本実施例においては、上述のように、振動
体３の長手方向両端に対応して２台の超音波振動発生部
１４（図１など参照）を配設し、該両超音波振動発生部
１４が発する超音波エネルギーについて選択的にエネル
ギー変換を行うことにより、物体７を往復搬送させるこ
とが可能となっている。

【００６０】なお、上記は、単に物体７の往復動につい
ての説明であるが、物体７を所望の位置に停止させる場
合、次のような制御が行われる。

【００６１】すなわち、一方向に向って搬送されている
物体７について、その搬送の慣性力を打ち消すように上
記のスイッチ２１ａ，２２ａを切り替え、停止するまで
逆方向の進行波を生じさせる。そして、物体７が停止し
たら、受動側すなわちエネルギー消費側の端子をオープ
ン状態にし、定在波振動モードにするか、あるいは、駆
動側である超音波振動発生側の駆動周波数をそれまでと
は異なる共振点に変化させ、浮揚状態を保ったまま完全
に停止させる。

【００６２】ところで、当該物体搬送装置においては、
下記の構成によって、物体搬送路側方への物体７の逸脱
が防止されている。

【００６３】すなわち、前述したように、両振動体３
が、物体搬送路の中央及びその両側をなす厚肉部３ｂと
薄肉部３ｃとを有している。つまり、両振動体３の厚み
が、物体搬送路の幅方向における中央から両縁側に向っ
て漸次変化、具体的には漸次小となるように設定されて
いる。

【００６４】かかる構成を採用したことにより、図６に
て多数の矢印で示すように、両振動体３が発する音波の
放射圧は、物体搬送路の幅方向における両縁側が中央に
比して大となる。

【００６５】この構成によれば、搬送中の物体７には、
これを物体搬送路の中央に留めようとする力が常に作用
し、該物体７が物体搬送路から側方に逸脱しようとする
と該物体搬送路の両縁側の大きな放射圧により中央側へ
と押し戻される。よって、物体７は逸脱することなく物
体搬送路の中心３０（図２に図示）に沿って確実に搬送
される。

【００６６】このような逸脱防止作用は、本実施例のよ
うに、物体搬送路の幅方向において振動体３の厚みに変
化をもたせること等によって比較的簡単に実施できるか
らコストが安く済むものであり、しかも、当該物体搬送
装置の構造の簡略化と小型化も併せて達成され、実用上
非常に有効である。

【００６７】以上から明らかなように、当該物体搬送装
置においては、複数、この場合２枚の振動体３をその各
々の振動面が略同一平面となるように平行に配してい
る。

【００６８】かかる構成によれば、個々の振動体３の幅
寸法Ｂ（図２等参照）は小さくて済み、例えば副振動体
４に関して言うなら、該副振動体４も幅の狭いものとな
るからそのポアソン比やエネルギー伝達距離の相違等、
振動体３の振動態様に悪影響を及ぼす因子は抑えられ、
その結果、同相にして振動分布が均一な整った進行波が
得られて物体７の搬送を円滑に行うことができる。

【００６９】より具体的には、各振動体３の幅寸法Ｂ
（本実施例で７０ｍｍとしている）は、ホーン１２より
該振動体３の厚み方向に付与される縦振動の１波長の１
／３以下に設定することにより、理想に近い結果が得ら
れている。

【００７０】また、本発明に係る上記の構成では、１枚
の振動体３とその励振をなすための超音波振動発生部１
４（振動子１６を含む）とを１つのユニット（本実施例
における各搬送ユニット１に相当）として製作すれば、
このユニットの数を必要に応じて２基、３基、４基、…
と適宜増やすことによって、かなり大きな物体まで広範
な種類の物体に対処し得、汎用性に優れる。

【００７１】更に、本発明のように、幅の狭い振動体３
を並設する構成では、その全体として発生する音のレベ
ルも低くなり、遮音対策は不必要か、設けるとしても小
規模のもので充分であり、コストが安く済む。

【００７２】また、幅の狭い振動体３では、消費する電
力、すなわちエネルギーのロスも少なく、エネルギー利
用効率が高い。

【００７３】なお、本実施例では、上述した如きユニッ
ト化を図るために、各振動体３に対して個別に超音波振
動発生部１４（振動子１６を含む）を設けているが、こ
れら２枚の振動体３を共通の超音波振動発生部によって
励振させるようにしてもよい。

【００７４】ここで、前述した構成の物体搬送装置を使
用して行った物体搬送実験の結果について説明する。

【００７５】＜単位面積当たりの重量と浮揚距離との関
係＞１枚の幅が７０ｍｍの振動板（前記振動体３）をレ
ールのように２つ並列に並べ、駆動側のホーン振動振幅
を互いに１０μｍ_p-p 一定に保ち、アクリル板（１６０
×１６０×板厚２ｍｍ、重量６３．６ｇ）及び、８イン
チシリコンウエハー（５４．７９ｇ）を浮揚させ、駆動
側のネジの近傍で浮揚距離を測定した結果を図８に示
す。

【００７６】振動板の間隔を２０ｍｍ〜７０ｍｍ（最大
幅１６０ｍｍ〜２１０ｍｍ）に広げることで、物体が音
波を直接受ける部分の底面積が変化し、単位底面積当た
りにかかる重量が変化するので、これをパラメータにし
て浮揚距離を測定した。図８から浮揚距離は、物体の単
位底面積当たりの重量のほぼ−１乗に比例することが判
明した。

【００７７】＜振動板の幅と搬送速度の関係＞次に同じ
ように、振動板の間隔を２０ｍｍ〜７０ｍｍ（最大幅１
６０ｍｍ〜２１０ｍｍ）に広げることで、単位底面積当
たりにかかる重量を可変させ、同物体の平均搬送速度を
測定した結果を図９に示す。

【００７８】搬送速度は単位底面積当たりの重量に反比
例することが確認出来た。また、浮揚に寄与する部分の
底面積を変化させた場合、浮揚距離は大きく変化した
が、平均搬送速度の変化率は少ないことが明らかになっ
た。

【００７９】＜まとめ＞ 進行波を励振させたたわみモード振動板を２枚用いて、
非接触で大きい形状の物体を搬送する装置を試作した。
その結果、次のことが明らかになった。 振動板を２枚並列に用いることにより、振動板の幅よ
り大きな形状の物体の非接触搬送が可能であること。こ
の結果から、さらに大きな形状の物体を非接触搬送させ
る場合は、３連、４連と振動板を複数用いればよいこ
と。 浮揚距離は、浮揚物体の単位底面積あたりの重量の−
１乗に比例すること。 搬送速度は、浮揚物体の単位底面積あたりの重量に反
比例すること。 最も安定した搬送が得られるのは、２つの振動板の幅
と浮揚物体の幅が一致した場合であること。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による物体
搬送装置においては、複数の振動体をその各々の振動面
が略同一平面となるように平行に配している。かかる構
成によれば、個々の振動体の幅寸法は小さくて済み、例
えば副振動体におけるポアソン比やエネルギー伝達距離
の相違等、振動体の振動態様に悪影響を及ぼす因子は抑
えられ、その結果、同相にして振動分布が均一な整った
進行波が得られて物体の搬送を円滑に行うことができ
る。また、この構成では、１つの振動体とその励振をな
すための超音波振動発生部とをユニット化すれば、該ユ
ニットの数を必要に応じて増やすことによって、かなり
大きな物体まで広範な種類の物体に対処し得、汎用性が
高い。更に、本発明のように、幅の狭い振動体を並設す
る構成では、その全体として発生する音のレベルも低く
なり、遮音対策は不必要か、設けるとしても小規模のも
ので充分であり、コストが安く済む。また、幅の狭い振
動体では、消費する電力、すなわちエネルギーのロスも
少なく、エネルギー利用効率が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例としての物体搬送装置
の要部の、一部断面を含む斜視図である。

【図２】図２は、図１に示した物体搬送装置の平面図で
ある。

【図３】図３は、図１及び図２に示した物体搬送装置
の、一部断面を含む正面図である。

【図４】図４は、図２に関するＡ−Ａ矢視図である。

【図５】図５は、図３に関するＣ−Ｃ矢視図である。

【図６】図６は、図１乃至図３に示した物体搬送装置の
一部の拡大図である。

【図７】図７は、図１乃至図３に示した物体搬送装置が
具備するエネルギー変換部の回路図である。

【図８】図８は、本発明に係る物体搬送装置を用いて行
われた搬送実験の結果を示すグラフである。

【図９】図９は、本発明に係る物体搬送装置を用いて行
われた搬送実験の結果を示すグラフである。

【図１０】図１０は、従来の物体搬送装置の、一部断面
を含む正面図である。

【図１１】図１１は、図１０に示した物体搬送装置の一
部を拡大した斜視図である。

【符号の説明】

１ 搬送ユニット ３ 振動体 ４ 副振動体 ７ 物体 １２ ホーン １４ 超音波振動発生部 １５ 発振器 １６ 振動子 ２１，２２ リレー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動面が略同一平面となるように平行に
   配された複数の振動体と、 該振動体を励振する超音波励振手段と、 物体を搬送させる搬送手段とを備え、 該振動体の音波の放射圧により該振動体の表面上に物体
   を浮揚させ、搬送させることを特徴とする物体搬送装
   置。
2. 【請求項２】 前記超音波励振手段は、超音波振動を発
   する振動子と、該振動子を駆動する発振器とを有し、該
   振動子は前記振動体各々に対して個別に設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の物体搬送装置。
3. 【請求項３】 前記振動体は平板状に形成され、その厚
   み方向に付与される縦振動の１波長の１／３以下に幅寸
   法が設定されていることを特徴とする請求項１又は請求
   項２記載の物体搬送装置。
4. 【請求項４】 前記放射圧が、物体搬送路の幅方向にお
   ける両縁側が中央に比して大であるように設定されてい
   ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれ
   か１記載の物体搬送装置。
5. 【請求項５】 前記超音波励振手段は、前記振動体に伝
   える振動を物体搬送路の幅方向において均一化するため
   の幅振動体を有することを特徴とする請求項１乃至請求
   項４のうちいずれか１記載の物体搬送装置。