TWI511913B - Acoustic suspension engine - Google Patents

Description

聲波懸浮引擎

本發明係關於一種超聲波的技術領域，特別是利用超聲波的發射與反射形成一聲場及駐波，並使一懸浮物能於該聲場內形成懸浮、移動、轉動及翻轉等運動形式的聲波懸浮引擎。

聲波懸浮是指利用聲場內的駐波與物體間產生相互作用，並使得一物體能夠穩定懸浮於聲場內，例如中國第CN203232614號專利、第CN201886678號專利及第CN201189465號，均分別揭露物體能夠穩定懸浮於聲場內。

聲波懸浮方法可以實現各種材料的無容器處理。無容器處理可以減少對材料的接觸及污染，故可以應用在液滴動力學、材料科學、分析化學、微粒提煉及淨化、藥物合成及生物化學等方面。在加工領域，懸浮手段可用以移除加工微屑，例如台灣第I340677號專利案揭露利用聲波懸浮技術移除雷射加工所產生的微屑。

又，目前晶圓的製作過程需以機械手臂夾持及移動晶圓，但接觸式的夾持手段往往會因為夾持力道的控制不佳而造成晶圓毀損。美國第US 4,284,403號專利揭露一種聲波懸浮機構，該機構中的反射器連接一組滑軌，藉此使得該反射器能與該聲波產生裝置產生相對移動，進而達到移動懸浮物的目的。

本發明的目的係在提供一種聲波懸浮引擎，其具有能夠提供一聲場且使一懸浮物於該聲場內懸浮、旋轉、移動及翻轉的功效；進一步，藉由該懸浮物可以形成多樣的運動形式，使該聲波懸浮引擎具有更廣泛的應用性。

為達上述的目的與功效，本發明揭露的聲波懸浮引擎係包含一個可轉動的反射平台；一超聲波產生裝置相對該反射平台，使得一聲場形成在該超聲波產生裝置與該反射平台之間。如此當該反射平台受驅動而轉動時，則位於該聲場的懸浮物可在懸浮位置產生旋轉。其次一平移機構係用以結合該反射平台或該超聲波產生裝置，且該反射平台與該超聲波產生裝置可產生相對位移，據此該懸浮物可同步產生位移；又搭配一氣體吹吸裝置對該懸浮物提供吹吸作用力，可使該懸浮物產生移動、旋轉或翻轉。

也可以配置一翻轉驅動裝置對應該懸浮物，並藉由該翻轉驅動裝置來帶動該懸物產生翻轉。

10‧‧‧反射平台

12‧‧‧轉動機構

14‧‧‧升降機構

20‧‧‧超聲波產生裝置

21‧‧‧超聲波焊頭

22‧‧‧變幅桿

24‧‧‧換能器

26‧‧‧訊號產生器

30‧‧‧懸浮物

40‧‧‧平移機構

42‧‧‧滑塊

44‧‧‧滑軌

46‧‧‧載板

50‧‧‧氣體吹吸裝置

52‧‧‧氣嘴

60‧‧‧翻轉驅動裝置

62‧‧‧馬達

64‧‧‧線圈

第1圖係本發明的架構示意圖。

第2圖係本發明反射平台轉動使懸浮物旋轉的動作示意圖。

第3圖係本發明反射平台連結平移機構及懸浮物移動的動作示意圖。

第4圖係本發明配置氣體吹吸裝置及懸浮物受力移動的動作示意圖。

第5圖係本發明配置氣體吹吸裝置及懸浮物受力旋轉的俯視方向動作示意圖。

第6圖係本發明配置氣體吹吸裝置及懸浮物受力轉動的側視方向動作示意圖。

第7圖係本發明配置翻轉驅動裝置及懸浮物翻轉的動作示意圖。

請參閱第1圖，本發明揭露一種聲波懸浮引擎，其包含一反射平台10及一超聲波產生裝置20。其中該反射台10係可連結一轉動機構12，例如馬達與變速齒輪箱的組合。該反射平台10係可受該轉動機構12的驅動而產生轉動。又一升降機構14係用以結合該反射平台10與該轉動機構12的組合，且該升降機構14所提供的升降作用可用以調整該反射平台10的高度。此外該反射平台10的端面可以是平面或曲面。

該超聲波產生裝置20係一超聲波焊頭21連結一變幅桿22並結合一換能器24，且一訊號產生器26連接該換能器24。啟動該訊號產生器26可以使該超聲波焊頭21的一端輸出超聲波。值得注意是，該超聲波焊頭21相對該反射平台10，故該超聲波產生裝置20發出一超聲波後，一聲場係可形成在該變幅桿22與該反射平台10之間，且一駐波形成於該聲場內。

請參閱第2圖，位於該聲場內的一懸浮物30係可以位在該駐波的節點位置上且呈現懸浮狀。當該反射平台10轉動時，可以連動該懸浮物30周圍的氣體，進而使得該懸浮物30在懸浮位置上產生旋轉。同理，也可以驅動該超聲波產生裝置20相對該反射平台10形成轉動，據此使該懸浮物30在懸浮位置上產生旋轉。

請參閱第3圖，本發明可具備一平移機構40。該平移機構40係包含滑塊42與滑軌44的組合，且一載板46配置於該滑塊42上。該反射平 台10、該轉動機構12及該升降機構14的配置在該載板46上，藉此形成該平移機構40連結該反射平台10的結構形式。如此該反射平台10搭配該平移機構40產生平移，則該反射平台10與該超聲波產生裝置20能夠產生相對位移，進而使得該懸浮物30周圍的氣體產生平移且帶動該懸浮物30平移。

上述的該平移機構40的構成僅是一種可行之實施結構，且該平移機構40用以連結該反射平台10也僅是一種可行之實施例。換言之，選用適當結構的平移機構40用以連結該超聲波產生裝置20，則該超聲波產生裝置20搭配該平移機構40產生移動後，同樣可以促使該懸浮物30在該聲場內同步產生平移運動。

請參閱第4圖，關於懸浮物30於該聲場內產生平移運動的另一種可行實施例，係在該反射平台10一側配置一氣體吹吸裝置50。該氣體吹吸裝置50具有一氣嘴52可吹出氣體或吸入氣體，此外該氣嘴52可對應該聲場，如此該氣嘴52對該懸浮物30吹氣或吸氣，則可以使該懸浮物30受力而產生位移。

請參閱第5圖，本發明可配置一個或一對氣體吹吸裝置50。圖中所示為一對氣體吹吸裝置50，且該氣體吹吸裝置50的氣嘴52可經調整而分別對應該懸浮物30的左右側邊。如此該氣嘴52吹氣或吸氣可以帶動該懸浮物30周邊的氣體，進而使該懸浮物30在懸浮位置上產生旋轉。

請參閱第6圖，本發明可配置一個或一對氣體吹吸裝置50。圖中所示為一對氣體吹吸裝置50，且該氣體吹吸裝置50的氣嘴52可經調整而分別對應該懸浮物30的上下不同高度位置，如此該氣嘴52吹氣或吸氣可以帶動該懸浮物30周邊的氣體，進而使該懸浮物30在懸浮位置上產生翻轉。

請參閱第7圖，本發明可在該反射平台10一側配置一翻轉驅動裝置60。該翻轉驅動裝置60的一種可行實施例為一馬達62帶動一線圈64。當線圈64伸入該聲場並套在該懸浮物30的周圍，且該線圈64受驅動而轉動，則該線圈64可帶動該懸浮物30周圍的氣體產生流動，進而以流動的氣體帶動該懸浮物30在其懸浮位置上產生翻轉。

根據上述的實施例說明，本發明的設計不但對懸浮物30提供懸浮效果，更可藉由該反射平台10或該超聲波產生裝置20的旋轉帶動該懸浮物30產生旋轉，以及利用該反射平台10與該超聲波產生裝置20的相對位移而促使該懸浮物30移動；此外可利用氣體吹吸裝置50促使該懸浮物30旋轉、翻轉或移動，也可以利用一翻轉驅動裝置60帶動該懸浮物30產生翻轉。因此本發明所揭露的聲波懸浮引擎可讓懸浮物30具備多種運動形式，進而可使該聲波懸浮引擎具更廣泛的應用性。

上述各實施雖揭露該反射平台10位於該超聲波產生裝置20的下方，但將該反射平台10與該超聲波產生裝置20的擺放位置上下互換，其效果並不受影響。此外，即便將該反射平台10與該超聲波產生裝置20擺放成左右相對的組態也可以使該懸浮物30達到預期懸浮、移動、旋轉及翻轉的效果。

以上乃本發明之較佳實施例以及設計圖式，惟較佳實施例以及設計圖式僅是舉例說明，並非用於限制本發明技藝之權利範圍，凡以均等之技藝手段、或為下述「申請專利範圍」內容所涵蓋之權利範圍而實施者，均不脫離本發明之範疇而為申請人之權利範圍。

10‧‧‧反射平台

12‧‧‧轉動機構

14‧‧‧升降機構

20‧‧‧超聲波產生裝置

21‧‧‧超聲波焊頭

22‧‧‧變幅桿

24‧‧‧換能器

26‧‧‧訊號產生器

Claims (4)

1. 一種聲波懸浮引擎，係用以產生一聲場，以及使一懸浮物位於該聲場中，其包含：一反射平台，係能夠產生轉動；一超聲波產生裝置，係一超聲波焊頭連結一變幅桿並結合一換能器，且一訊號產生器連接該換能器，其中該超聲波焊頭相對該反射平台，該聲場係形成在該超聲波焊頭及該反射平台之間；其中該反射平台可受驅動而轉動，則位於該聲場的該懸浮物可在懸浮位置上產生旋轉。
2. 如申請專利範圍第1項所述之聲波懸浮引擎，更包含一平移機構，該平移機構結合該反射平台或該超聲波產生裝置，使得該反射平台與該超聲波產生裝置能夠產生相對位移，進而使該懸浮物同步產生位移。
3. 如申請專利範圍第1項所述之聲波懸浮引擎，更包含一氣體吹吸裝置，該氣體吹吸裝置具有一氣嘴，該氣體吹吸裝置配置在該反射平台一側，且該氣嘴對應該聲場，進而該氣嘴吹氣或吸氣可以使該懸浮物產生旋轉、位移或翻轉。
4. 如申請專利範圍第1項所述之聲波懸浮引擎，更包含一翻轉驅動裝置配置在該反射平台一側，該翻轉驅動裝置係一馬達連接一線圈，且該線圈用以套在該懸浮物的周圍。