(57)【要約】【課題】  許容負荷荷重をより大きくできるとともに、装置のコンパクト化も図ることが可能であり、回転モーメントに対する剛性の向上を図ることが可能な超音波浮上装置を提供すること。【解決手段】  固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、上記振動発生装置が設けられている上記固定部又は可動部の横断面形状が主振動方向に直交する方向に対して対称又は略対称になっていることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、
上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、
上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、
上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、
上記振動発生装置が設けられている上記固定部又は可動部の横断面形状が主振動方向に直交する方向に対して対称又は略対称になっていることを特徴とする超音波浮上装置。
【請求項２】
固定部と、
上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、
上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、
上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、
上記固定部は固定部負荷側ガイド面と固定部反負荷側ガイド面を備えていて、
上記可動部は上記固定部負荷側ガイド面と固定部反負荷側ガイド面の夫々に対向する可動部負荷側ガイド面と可動部反負荷側ガイド面を備えた構成になっていることを特徴とする超音波浮上装置。
【請求項３】
請求項２記載の超音波浮上装置において、
上記可動部の可動部負荷側ガイド面側と可動部反負荷側ガイド面側は別体に設けられていることを特徴とする超音波浮上装置。
【請求項４】
請求項３記載の超音波浮上装置において、
上記可動部の可動部負荷側ガイド面と可動部反負荷側ガイド面との間には隙間が設けられていることを特徴とする超音波浮上装置。
【請求項５】
請求項４記載の超音波浮上装置において、
上記可動部の可動部負荷側ガイド面側と可動部反負荷側ガイド面側とは連結部材を介して連結されていることを特徴とする超音波浮上装置。
【請求項６】
請求項５記載の超音波浮上装置において、
上記連結部材は可撓性材料から構成されていることを特徴とする超音波浮上装置。
【請求項７】
固定部と、
上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、
上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、
上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、
上記振動発生装置の略中央部に上記固定部又は可動部の一部を振動変換部材として配置したことを特徴とする超音波浮上装置。
【請求項８】
固定部と、
上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、
上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、
上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、
上記振動発生装置は振動源と該振動源を支持する支持部材とから構成されていて、
上記支持部材を振動する上記固定部又は可動部の節部以外の部分に配置したことを特徴とする超音波浮上装置。
【請求項９】
請求項８記載の超音波浮上装置において、
上記支持部材を振動する上記固定部又は可動部に接合または接触させるように配置したことを特徴とする超音波浮上装置。
【請求項１０】
請求項８記載の超音波浮上装置において、
上記支持部材は可撓性形状をなしていることを特徴とする超音波浮上装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超音波浮上装置に係り、特に、ガイドの構成を工夫すると共に振動発生装置の構成を改良することにより、許容負荷荷重をより大きくすることができると共に装置のコンパクト化を図り、さらに回転モーメントに対する剛性を向上させることができるように工夫したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波振動を利用した超音波浮上装置は、非接触であって摩耗や潤滑剤による環境汚染がないため、クリーンルーム環境や精密位置決め用途に好適なものとして考えられている。
そのような超音波浮上装置として、例えば、特許文献１に示すようなものがある。これは本発明者による発明である。
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ  ２００４／０８４３９６Ａ１号公報
【０００４】
上記特許文献１に開示されている超音波浮上装置は、図１１に示すような構成になっている。まず、固定部１０１があり、この固定部１０１はロ字形状の固定側ガイド部１０３を備えている。この固定側ガイド部１０３は、一対の短辺１０５、１０７と、一対の長辺１０９、１１１とから構成されている。
【０００５】
上記固定側ガイド部１０３の内側には、振動発生装置１１３、１１５が設置されている。上記振動発生装置１１３は、保持部材１１７と、ランジュバン型超音波振動子１１９とから構成されている。上記振動発生装置１１３は上記保持部材１１７を介してベース１２１上に設置されている。又、上記ランジュバン型超音波振動子１１９は、圧電材料板１１９ａ、１１９ａと共振振動用錘１１９ｂ、１１９ｂを図示しないネジ部材によって結合して、上記保持部材１１７に取り付けた構成になっており、図１１中左側の錘１１９ｂを介して上記短辺１０５に接続された構成になっている。
【０００６】
又、上記振動発生装置１１５も同様の構成になっている。すなわち、上記振動発生装置１１５は、保持部材１２３と、ランジュバン型超音波振動子１２５とから構成されている。上記振動発生装置１１５は上記保持部材１２３を介してベース１２１上に設置されている。又、上記ランジュバン型超音波振動子１２５は、圧電材料板１２５ａ、１２５ａと共振振動用錘１２５ｂ、１２５ｂを図示しないネジ部材によって結合して、上記保持部材１２３に取り付けた構成になっており、図１１中右側に配置された錘１２５ｂを介して上記短辺１０７に接続された構成になっている。
【０００７】
上記固定部１０１上には可動部１３１が設置されている。この可動部１３１は上記固定部１０１に沿って移動可能に構成されている。又、上記固定部１０１の一対の長辺１０９、１１１には、図１１（ｃ）に示すように、傾斜面１０９ａ、１１１ａが形成されていて、横断面形状が「ハの字」形状となっている。これに対向するように、上記可動部１３１側にも、図１１（ｃ）に示すように、傾斜面１３１ａ、１３１ｂが形成されている。
【０００８】
又、図１１（ｃ）に示すように、上記ベース１２１上には、コイルベース１４１が設置されていて、このコイルベース１４１上にはコイル１４３が設置されている。又、上記可動部１３１側には凹部１４５が形成されていて、この凹部１４５には永久磁石１４７が設置されている。上記コイル１４３と上記永久磁石１４７とによって駆動用のボイスコイルモータ１４９を構成している。
【０００９】
上記構成において、まず、振動発生装置１１３、１１５によって、固定部１０１に対して超音波振動を付与する。該超音波振動の付与によって、固定部１０１側の傾斜面１０９ａ、１１１ａと可動部１３１側の傾斜面１３１ａ、１３１ｂとの間の空気層の圧力が上昇する。それによって、可動部１３１が浮上することになる。
【００１０】
又、上記コイル１４９に適宜の方向の電流を流すことにより、永久磁石１４７の磁束の流れとの相互作用によって、いわゆる「フレミングの左手の法則」に基づいて、可動部１３１に対してＹ方向の何れかに移動させるための駆動力が発生する。それによって、可動部１３１は固定部１０１に対して浮上した状態でＹ方向の何れかの方向に移動することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、従来の構成によると、振動が必ずしも主振動方向（水平方向）のみではなく、他方向の振動（垂直方向）も励起されてしまうという問題があった。これは、図１１（ｃ）に示すように、固定部１０１の横断面形状が「ハの字」型をしていて、水平方向には対称であるが、垂直方向には対称になっていないことに起因する。すなわち、垂直方向に対して対称な断面形状になっていないために、垂直方向に対して荷重のアンバランスが存在しており、それによって、垂直方向の振動が励起されてしまうことになる。このような垂直方向の振動が励起されてしまうと、上記固定部１０１側の傾斜面１０９ａ、１１１ａと可動部１３１側の傾斜面１３１ａ、１３１ｂとが接触してしまい、その結果、安定した浮上が得られなくなってしまうという問題があった。
特に、耐荷重（負荷容量）を大きくするべく主振動方向の振動振幅を上げようとすると上記垂直方向の振動も励起され易くなり、固定部１０１側の傾斜面１０９ａ、１１１ａと可動部１３１側の傾斜面１３１ａ、１３１ｂとの接触、それによって安定した浮上が損なわれてしまうという問題がより顕著なものとなる。  
又、別の問題として、振動発生装置の設置スペースの問題があった。すなわち、振動パワーを上げるためには振動発生装置１１３、１１５を大型化する必要がある。ところが、上記振動発生装置１１３、１１５は、既に説明したように、ロ字型の固定部側ガイド部１０３の内側に配置されており、よって、振動発生装置１１３、１１５を大型化しようとしても、ロ字型の固定部側ガイド部１０３の内側のスペースには限界があるために設置できないという問題があった。
又、これを設置するためには上記ロ字型の固定部側ガイド部１０３を大型化する必要があり、結局、装置全体が大型化してしまうという問題があった。換言すれば従来の構成では振動発生装置１１３、１１５の大型化に対して有効に対応できないものである。
さらに、従来の場合には、振動発生装置１１３、１１５の中央部を支持するように構成しているので、振動装置１１３、１１５の大型化によって長くなった場合には、いわゆる「オーバーハング量」が大きくなり支持剛性が低下してしまうという問題があった。すなわち、図１１（ａ）に示すように、まず、振動発生装置１１３、１１５はその中央部において夫々保持部材１１７、１２３によって支持されている。又、各振動発生装置１１３、１１５には外側端を介して固定側ガイド部１０３が連結されている。そして、上記したように、振動装置１１３、１１５の大型化によって長くなった場合には、いわゆる「オーバーハング量」｛（図１１（ａ）中符号（Ｌ１）で示す）｝が大きくなり、それによって、支持剛性が低下してしまうものである。
【００１２】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、許容負荷荷重をより大きくできるとともに、装置のコンパクト化も図ることが可能な超音波浮上装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による超音波浮上装置は、固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、上記振動発生装置が設けられている上記固定部又は可動部の横断面形状が主振動方向に直交する方向に対して対称又は略対称になっていることを特徴とするものである。
又、請求項２による超音波浮上装置は、固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、上記固定部は固定部負荷側ガイド面と固定部反負荷側ガイド面を備えていて、上記可動部は上記固定部負荷側ガイド面と固定部反負荷側ガイド面の夫々に対向する可動部負荷側ガイド面と可動部反負荷側ガイド面を備えた構成になっていることを特徴とするものである。
又、請求項３による超音波浮上装置は、請求項２記載の超音波浮上装置において、上記可動部の可動部負荷側ガイド面側と可動部反負荷側ガイド面側は別体に設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項４による超音波浮上装置は、請求項３記載の超音波浮上装置において、上記可動部の可動部負荷側ガイド面と可動部反負荷側ガイド面との間には隙間が設けられていることを特徴とする超音波浮上装置。
又、請求項５による超音波浮上装置は、請求項４記載の超音波浮上装置において、上記可動部の可動部負荷側ガイド面側と可動部反負荷側ガイド面側とは連結部材を介して連結されていることを特徴とするものである。
又、請求項６による超音波浮上装置は、請求項５記載の超音波浮上装置において、上記連結部材は可撓性材料から構成されていることを特徴とするものである。
又、請求項７による超音波浮上装置は、固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、上記振動発生装置の略中央部に上記固定部又は可動部の一部を振動変換部材として配置したことを特徴とするものである。
又、請求項８による超音波浮上装置は、固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、上記振動発生装置は振動源と該振動源を支持する支持部材とから構成されていて、上記支持部材を振動する上記固定部又は可動部の節部以外の部分に配置したことを特徴とするものである。
又、請求項９による超音波浮上装置は、請求項８記載の超音波浮上装置において、上記支持部材を振動する上記固定部又は可動部に接合または接触させるように配置したことを特徴とするものである。
又、請求項１０による超音波浮上装置は、請求項８記載の超音波浮上装置において、上記支持部材は可撓性形状をなしていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように本願発明による超音波浮上装置によると、固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、上記振動発生装置が設けられている上記固定部又は可動部の横断面形状が主振動方向に直交する方向に対して対称又は略対称になっており、よって、耐荷重（負荷容量）を大きくするべく主振動方向の振動振幅を上げても何等問題はなく、より大きな耐荷重機能を有する超音波浮上装置を提供することができる。
又、本願発明による超音波浮上装置によると、固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、上記固定部を固定部負荷側ガイド面と固定部反負荷側ガイド面を備えた構成とし、上記可動部を上記固定部負荷側ガイド面と固定部反負荷側ガイド面の夫々に対向する可動部負荷側ガイド面と可動部反負荷側ガイド面を備えた構成とした場合には、仮に、可動部の横断面の左右何れかの方向に偏った位置において負荷が作用して回転モーメントが発生しても、固定部と可動部の反負荷側のガイド面が効果的に機能して回転モーメントによる回転を効果的に規制することができる。つまり、回転モーメントに対する剛性が大幅に向上することになる。
又、上記可動部の可動部負荷側ガイド面側と可動部反負荷側ガイド面側とを別体に設けるようにした場合には、組立・調整作業は必要になるものの固定部、可動部に対する寸法精度の裕度を拡大することができる。  
又、上記可動部の可動部負荷側ガイド面と可動部反負荷側ガイド面との間に隙間を設けた場合には、該鋤の範囲内で寸法誤差を吸収することができるので、寸法精度の裕度を拡大することができる。
又、上記可動部の可動部負荷側ガイド面側と可動部反負荷側ガイド面側とを連結部材を介して連結するようにした場合には、上記隙間の範囲内で調整しながら、可動部負荷側ガイド面側と可動部反負荷側ガイド面側とを適宜の位置において連結することができる。
又、上記連結部材を可撓性材料から構成するようにした場合には、可動部反負荷側ガイド面を固定部反負荷側ガイド面に対して密着した状態で締結・固定しても、上記連結部材が撓むことにより、可動部反負荷側ガイド面を固定部反負荷側ガイド面との間に適度な浮上隙間を確保することができ、隙間調整作業が大幅に容易化される。
又、本願発明による超音波浮上装置によると、固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、上記振動発生装置の略中央部に上記固定部又は可動部の一部を振動変換部材として配置した構成になっているので、耐荷重を上げるべく振動発生装置の大型化を図ろうとした場合、それに対して効果的に対応することができる。又、振動発生装置における「オーバーハング量」を小さくすることができ、それによって、支持剛性の向上を図ることができる。
又、本願発明による超音波浮上装置によると、固定部と、上記固定部に対して移動可能に設置された可動部と、上記固定部又は可動部に設けられ超音波振動を発生する振動発生装置と、を具備し、上記振動発生装置が超音波振動することにより上記可動部が浮上面を介して浮上するように構成された超音波浮上装置において、上記振動発生装置は振動源と該振動源を支持する支持部材とから構成されていて、上記支持部材を振動する上記固定部又は可動部の節部以外の部分に配置した構成になっているので、「オーバーハング量」を著しく小さくする配置ができる。
又、上記支持部材を振動する上記固定部又は可動部に接合または接触させるように配置した場合には、上記効果をより高めることができる。
さらに、上記支持部材は可撓性形状をなしているような構成にした場合には、支持に伴う振動の減衰をも低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。まず、固定部１があり、この固定部１はロ字形状の固定側ガイド部３を備えている。この固定側ガイド部３は、一対の短辺５、７と、一対の長辺９、１１とから構成されている。
【００１６】
上記固定側ガイド部３の左右両端部の短辺５、７の位置には、振動発生装置１３、１５が夫々設置されている。上記振動発生装置１３は、平板状であってＬ字型に折り曲げられた支持部材１７、１９と、ランジュバン型超音波振動子２１とから構成されている。上記振動発生装置１３は上記支持部材１７、１９を介してベース２３上に設置されている。上記ランジュバン型超音波振動子２１は、上記短辺５を挟んでその両側に圧電材料２１ａ、２１ａを配置し、それら圧電材料２１ａ、２１ａの外側に共振振動用錘２１ｂ、２１ｂを配置して、上記支持部材１７、１９を介して上記短辺５に図示しないネジ部材によってねじ止めした構成になっている。つまり、上記短辺５をランジュバン型超音波振動子２１の構成部品として使用しているものである。このように構成することにより、短辺５の内側に占めるスペースの割合が半減されることになる。
又、支持部材１７、１９はＬ字型に折り曲げられた板材であり、ガイド重量を支える垂直方向（Ｚ方向）には剛性は大きいものの、ランジュバン型超音波振動子１３の振動方向には剛性は低く撓み易い構成になっている。したがって、振動の節以外の支持による振動抑制は振動方向（Ｙ方向）の剛性は低くて撓み易い本構造により振動減衰は抑制できる。
【００１７】
上記振動発生装置１５も同様の構成になっている。すなわち、上記振動発生装置１５は、平板状であってＬ字型に折り曲げられた支持部材２５、２７と、ランジュバン型超音波振動子２９とから構成されている。上記振動発生装置１５は上記支持部材２５、２７を介してベース２３上に設置されている。上記ランジュバン型超音波振動子２９は、上記短辺７を挟んでその両側に夫々圧電材料２９ａ、２９ａを配置し、これら圧電材料２９ａ、２９ａの外側に共振振動用錘２９ｂ、２９ｂを配置して、上記支持部材２５、２７を介して上記短辺７に図示しないネジ部材によってねじ止めした構成になっている。つまり、上記短辺７をランジュバン型超音波振動子２９の構成部品として使用しているものである。このように構成することにより、短辺７の内側に占めるスペースの割合が半減されることになる。
又、支持部材２５、２７はＬ字型に折り曲げられた板材であり、ガイド重量を支える垂直方向（Ｚ方向）には剛性は大きいものの、ランジュバン型超音波振動子１５の振動方向には剛性は低く撓み易い構成になっている。したがって、振動の節以外の支持による振動抑制は振動方向（Ｙ方向）の剛性は低くて撓み易い本構造により振動減衰は抑制できる。
【００１８】
上記固定部１上には可動部３１が設置されている。この可動部３１は上記固定部１に沿って移動可能に構成されている。すなわち、上記固定部１の一対の長辺９、１１には傾斜面９ａ、９ｂ、１１ａ、１１ｂが形成されていて、図３に示すように、垂直方向において夫々対称になるような形状となっている。又、これに対向するように、上記可動部３１側には、傾斜面３１ａ、３１ｂが形成されている。
【００１９】
このように、主振動が励起される固定部１の断面形状が、主振動方向に直交方向である垂直方向（図中上下方向）に対しても対称な断面形状となるように構成することにより、垂直方向に対してのガイドの重量アンバランスをなくすことが可能になり、それによって、垂直方向の振動励起を抑制しようとするものである。そして、このことにより、より大きなガイド浮上面の振動振幅が実現でき、より大きな耐荷重をもつ超音波浮上ガイドが実現できることになる。
【００２０】
又、上記ベース２３上には、コイルベース４１が設置されていて、このコイルベース４１上にはコイル４３が設置されている。又、上記可動部３１側にはバックプレート４５が形成されていて、このバックプレート４５には永久磁石４７が設置されている。上記コイル４３と上記永久磁石４７とによって駆動用のボイスコイルモータ４９を構成しているものである。
【００２１】
以上の構成を基にその作用を説明する。まず、振動発生装置１３、１５によって、固定部１の固定部側ガイド部３に対して超音波振動を付与する。該超音波振動の付与によって、固定部１の固定部側ガイド部３の傾斜面９ａ、１１ａと可動部３１側の傾斜面３１ａ、３１ｂとの間の空気層の圧力が上昇する。それによって、可動部３１が浮上することになる。
【００２２】
又、上記コイル４３に適宜の方向の電流を流すことにより、永久磁石４７の磁束の流れとの相互作用によって、いわゆる「フレミングの左手の法則」に基づいて、可動部３１に対してＹ方向の何れかに移動させるための駆動力が発生する。それによって、可動部３１は固定部１の固定部側ガイド部３に対して浮上した状態でＹ方向の何れかの方向に移動することになる。
【００２３】
以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、主振動方向（水平方向）に直交する方向の振動（垂直方向）の励起を抑制することができる。これは、固定部側ガイド部３の長辺９、１１の断面形状が垂直方向に沿って対称に形成されていて、垂直方向に対して荷重のアンバランスが存在しない構成になっているからである。よって、耐荷重（負荷容量）を大きくするべく主振動方向の振動振幅を上げても垂直方向の振動の励起は抑制されているので何等問題はなく、より大きな耐荷重機能を有する超音波浮上装置を提供することができる。
又、装置の大型化を誘発させることなく振動発生装置１３、１５の大型化を図ることができる。すなわち、振動発生装置１３、１５は、固定部１の固定部側ガイド部３の短辺５、７を挟むようにして設置されていて、従来のように、固定部側ガイド部３の内側に全てが配置されている構成ではない。よって、固定部側ガイド部３の内側に占めるスペース割合も小さく、よって、その大型化を図ることが可能になるものである。それによって、振動パワーの増大に効果的に対応することができる。
又、振動発生装置１３、１５は、固定部１の固定部側ガイド部３の短辺５、７を挟むようにして設置していて、固定部側ガイド部３の短辺５、７をランジュバン型超音波振動子の構成の一部として組み込んでいるので、「オーバーハング量」を小さくすることができ、それによって、支持剛性の向上を図ることができるものである。この点に関して詳しく説明すると、本実施の形態の場合には、その「オーバーハング量」は、図１中符号（Ｌ２）で示す大きさである。つまり、短辺５、７の厚みの半分の大きさである。これは、従来に比べて極めて小さな値であり、それによって、支持剛性を大幅に向上させることができるものである。又、これは、振動発生装置１３、１５を大型化しても何等変わることはないものである。
又、各振動発生装置１３、１５側において２個ずつの支持部材１７、１９、２５、２７を配置しているので、支持剛性をさらに高くすることができる。
特に、支持部材１７、１９、２５、２７は平板状の可撓性形状にて構成されているので、節以外の支持拘束による振動減衰は抑制される。
【００２４】
次に、図４を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。前記第１の実施の形態では、振動発生装置１３、１５側において、２個ずつの支持部材１７、１９、２５、２７を配置したが、この第２の実施の形態の場合には、これを支持部材１７、２５のみとしたものである。
その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じであり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
このような構成でも略同様の効果を奏することができる。
尚、この場合、内側の支持部材１９、２７のみの構成にすることも考えられる。
【００２５】
次に、図５乃至図８を参照して本発明の第３の実施の形態を説明する。まず、この第３の実施の形態の場合には、図７に示すように、可動部３１の下方に左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を夫々設けた構成になっている。上記左側下部可動部５１には可動部反負荷側ガイド面としての傾斜面５１ａが設けられていると共に、上記右側下部可動部５３には可動部反負荷側ガイド面としての傾斜面５３ａが設けられている。これら傾斜面５１ａ、５３ａは、固定部側の傾斜面９ｂ、１１ｂに対向・配置されている。
尚、固定部１側の傾斜面９ａ、１１ａが固定部負荷側ガイド面であり、固定部１側の傾斜面９ｂ、１１ｂが固定部反負荷側ガイド面として機能する。又、可動部３１の傾斜面３１ａ、３１ｂが可動部負荷側ガイド面として機能するものである。
【００２６】
上記左側下部可動部５１と右側下部可動部５３は可動部３１に対して別体に設けられていて、可動部３１の左右において複数本の固定ネジ部材５５によって締結・固定されている。その際、上記左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を可動部３１に対して図７中左右方向に適宜スライドさせることにより、左側下部可動部５１と右側下部可動部５３の傾斜面５１ａ、５３ａと固定部１側の傾斜面９ｂ、１１ｂとの隙間を適宜の大きさに調整し、その状態で上記固定ネジ部材５５によって締結・固定するものである。
その他の構成は前記第１、第２の実施の形態の場合と同様であり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
尚、コイルベース４１、コイル４３の配置等については、前記第１、第２の実施の形態の場合とは若干異なっている。
【００２７】
次に、この第３の実施の形態の背景について説明する。例えば、前記第１の実施の形態において、可動部３１の中心位置（図３に示す横断面において左右方向の中心位置）に負荷を作用させた場合の負荷容量は大きい。しかしながら、中心から左右何れかの方向に偏った位置に負荷を作用させた場合にはその負荷容量は著しく低下してしまう。すなわち、中心から左右何れかの方向に偏った位置に負荷を作用させると回転モーメントが発生し、固定部１の傾斜面９ａと可動部３１の傾斜面３１ａ、又は固定部１の傾斜面１１ａと可動部３１の傾斜面３１ｂが接触してしまうことになる。つまり、回転モーメントに対する剛性が低いという欠点がある。
【００２８】
上記点を更に詳しく説明する。前記第１の実施の形態において、図３に示すように、可動部３１のガイド断面形状は「ハの字」断面形状であり、固定部１のガイド面である傾斜面９ａ、１１ａの図示左右方向の超音波振動により生ずる圧力により傾斜面９ａ、１１ａに対抗する可動部３１の傾斜面３１ａ、３１ｂは浮力を受け、図示下方向の負荷を支えるとともに、図示左右方向のガイドとして機能することになる。
【００２９】
その際、可動部３１の中心位置（図３において左右方向の中心位置）に負荷が作用するときは左右の両傾斜面３１ａ、３１ｂに均等な負荷が作用するので大きな負荷に対しても耐えることができる。しかしながら、可動部３１の中心から左右何れかの方向に偏った位置に負荷を作用させた場合には、左右の傾斜面３１ａ、３１ｂにはアンバランスな負荷が掛かり、その結果可動部３１に回転モーメントが生じることになる。そのため、均等な負荷を作用させたときに比べて極端に小さな負荷によって可動部３１と固定部１の面ガイド、すなわち、固定部１の傾斜面９ａと可動部３１の傾斜面３１ａ、又は固定部１の傾斜面１１ａと可動部３１の傾斜面３１ｂが接触してしまって、非接触ガイドとしての機能が損なわれてしまうことになる。
【００３０】
更に具体的に説明すると、図３において、可動部３１の中心より右側に偏った位置に負荷を作用させた場合には時計方向の回転モーメントが発生し、可動部３１の左側の傾斜面３１ａは容易に浮き上がってしまう。又、この傾斜面３１ａの浮き上がりのため、可動部３１の右側の傾斜面３１ｂは固定部１の対向する傾斜面１１ａに対して傾いてしまい均一な浮上隙間が損なわれてしまう。その結果、負荷容量が著しく低下してしまうことになるものである。
尚、これは図３において、可動部３１の中心より左側に偏った位置に負荷を作用させた場合も同様である。その場合には反時計方向の回転モーメントが発生し、可動部３１の右側の傾斜面３１ｂは容易に浮き上がってしまう。又、この傾斜面３１ｂの浮き上がりのため、可動部３１の左側の傾斜面３１ａは固定部１の対向する傾斜面９ａに対して傾いてしまい均一な浮上隙間が損なわれてしまう。その結果、負荷容量が著しく低下してしまうことになるものである。
【００３１】
この第３の実施の形態はそのような点に基づいて構成されたものであり、上記したような回転モーメントに対する剛性を向上させることができるように工夫しているものである。すなわち、固定部１側の反負荷側ガイド面としての傾斜面９ｂ、１１ｂに対して、可動部反負荷側ガイド面としての傾斜面５１ａ、５３ａを備えた左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を設置して、回転モーメントに対する剛性を向上させるようにしたものである。
【００３２】
以上の構成を基にその作用を説明する。
この第３の実施の形態の場合には、繰り返しになるが固定部１の負荷側の傾斜面９ａ、１１ａに対抗する可動部３１側の負荷側の傾斜面３１ａ、３１ｂだけでなく、固定部１の反負荷側の傾斜面に９ｂ、１１ｂに対しても、傾斜面５１ａ、５３ａを備えた左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を設置したものである。このような構成とすることにより、例えば、図７において、可動部３１の中心より右側に偏った位置に負荷を作用させた場合、可動部３１の左側の傾斜面３１ａは回転モーメントを受けるものの、反対側の反負荷側の傾斜面５１ａと固定部１の反負荷側の傾斜面９ｂとの隙間が狭くなって高い圧力が生じるので、上記回転モーメントによる回転を規制する力が発生することになる。つまり、回転モーメントに対する剛性が大幅に向上するものである。
これは図７において可動部３１の中心より左側に偏った位置に負荷を作用させた場合も同様であり、可動部３１の右側の傾斜面３１ｂは回転モーメントを受けるものの、反対側の反負荷側の傾斜面５３ａと固定部１の反負荷側の傾斜面１１ｂとの隙間が狭くなって高い圧力が生じるので、上記回転モーメントによる回転を規制する力が発生する。つまり、回転モーメントに対する剛性が大幅に向上するものである。
【００３３】
以上この第３の実施の形態によると、前記第１、第２の実施の形態の場合と同様の作用・効果を奏することができるのはもとより、回転モーメントに対する剛性を向上させることができるものである。これを図８を参照して確認する。
【００３４】
図８は、この第３の実施の形態の場合と比較例（例えば、第１の実施の形態）とにおいて、横断面における許容負荷荷重を測定して図示したものであり、横軸に測定位置（これは図７に示す横断面に相当する方向の位置である）をとり、縦軸に許容負荷をとり、中心から左右夫々の方向に測定位置を移動させていったときの各測定位置における許容負荷荷重を示している。又、許容負荷荷重とは固定側と可動側の負荷側の傾斜面、すなわち、傾斜面９ａと傾斜面３１ａ、傾斜面１１ａと傾斜面３１ｂとが接触してしまう直前の荷重である。
そして、この図８から明らかなように、比較例の場合には荷重負荷位置が左右方向に偏っていくと許容負荷荷重が極端に減少してしまう。これは既に説明した回転モーメントの作用に起因するものである。これに対して、この第３の実施の形態の場合には、荷重負荷位置が左右方向に偏っていっても許容負荷荷重が極端に減少してしまうことはない。これは既に説明した回転モーメントの対する剛性が向上しているからである。
【００３５】
又、この第３の実施の形態の場合には、左側下部可動部５１と右側下部可動部５３は可動部３１に対して別体に設けているので次のような効果を奏することができる。すなわち、偏心荷重による回転モーメントに対する剛性を向上させるために、左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を設ける場合、これら左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を可動部３１に対して一体に設ける構成も考えられる（因みに、そのような構成も本願発明の範囲である）。
【００３６】
一方、前記第１の実施の形態における可動部３１のように、ガイド面が「ハ字」型形状である場合には、断面図左右方向の寸法精度が多少低くても固定部1の傾斜面９ａ、１１ａと可動部３１の傾斜面３１ａ、３１ｂの間を僅かな浮上隙間で略均一に設定することができる。しかしながら、一体で反負荷側に傾斜面５１ａ、５３ａを設けるようにした場合には、そのような隙間調整が極めて困難なものとなってしまう。通常
固定部１側の傾斜面９ａ、１１ａと可動部３１の傾斜３１ａ、３１ｂとの浮上隙間は２〜５μｍ程度と小さいために、例えば、１μｍ程度の精度が必要とされる。そのため、高い加工精度が要求され加工費用も高騰してしまうことになる。
【００３７】
そこで、これを解決するため、左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を可動部３１に対して別体にして固定ネジ部材５５によって締結・固定するようにしたものである。このように別体とすることによって、可動部３１と左側下部可動部５１と右側下部可動部５３の組立・調整は必要になるが、可動部３１、固定部１の寸法精度についてはより高いものを要求されることはない。
【００３８】
次に、図９を参照して本発明の第４の実施の形態を説明する。この第４の実施の形態の場合には、前記第３の実施の形態における上記左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を隙間５７を設けた状態で配置し、連結部材５９、６１を介して複数個の固定ネジ部材６３によって連結・固定したものである。
その他の構成は前記第３の実施の形態の場合と同様であり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００３９】
すなわち、前記第３の実施の形態の場合には、左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を可動部３１に対して固定ネジ部材５５によって締結・固定するように構成することにより、回転モーメントに対する剛性を向上させることができる。しかしながら、可動部３１と上記左側下部可動部５１と右側下部可動部５３との接触部、傾斜面５１ａ、５３ａに関して高い加工精度が要求されるという欠点がある。
【００４０】
これに対して、この第４の実施の形態の場合には、上記左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を隙間５７を設けた状態で配置し、連結部材５９、６１を介して連結・固定したものであり、それによって、第３の実施の形態の場合のように、可動部３１と上記左側下部可動部５１と右側下部可動部５３との接触部や、傾斜面５１ａ、５３ａに関して高い加工精度が要求されるようなことはなくなるものである。つまり、隙間５７の範囲内である程度の寸法誤差を吸収することができるからである。
そして、この第４の実施の形態の場合にも、前記第３の実施の形態の場合と略同等の効果を奏することができる。
【００４１】
次に、図１０を参照して本発明の第５の実施の形態を説明する。この第５の実施の形態の場合には、上記左側下部可動部５１と右側下部可動部５３が、夫々の傾斜面５１ａ、５３ａを固定部１側の傾斜面９ｂ、１１ｂとを密着させた状態で、夫々連結部材６５、６７を介して複数本の固定ネジ部材６９によって可動部３１に連結・固定されている。上記連結部材６５、６７は可撓性材料によって構成されている。この実施例の場合には、上記連結部材６５、６７を薄肉状のステンレス板によって構成している。
尚、その他の構成は前記第１の実施の形態の場合と同じであり、同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。
【００４２】
すなわち、前記第４の実施の形態の場合には、上記左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を隙間５７を設けた状態で配置し、連結部材５９、６１を介して連結・固定したものであり、それによって、第３の実施の形態の場合のように、可動部３１と上記左側下部可動部５１と右側下部可動部５３との接触部や傾斜面５１ａ、５３ａに関して高い加工精度が要求されるようなことはなくなる。しかしながら、固定部１の傾斜面９ｂ、１１ｂと左側下部可動部５１と右側下部可動部５３の傾斜面５１ａ、５３ａとの間に数μｍの適当な隙間を設けた状態で、上記左側下部可動部５１と右側下部可動部５３を連結部材５９、６１を介して連結・固定しなければならないという煩雑さについてはこれを解消することはできない。
【００４３】
その点、この第５の実施の形態の場合には、連結部材６５、６７として可撓性材料、具体的には薄肉状のステンレス板を採用しているので、固定部１の傾斜面９ｂ、１１ｂと左側下部可動部５１と右側下部可動部５３の傾斜面５１ａ、５３ａを密着させた状態で締結しても、傾斜面相互間の圧力上昇によって連結部材６５、６７が撓むことにより適度な浮上隙間が確保される。したがって上記したような煩雑な隙間調整を強いられることもないものである。  
【００４４】
尚、本発明は前記第１乃至第５の実施の形態に限定されるものではない。
前記第1 乃至第５の実施の形態では固定部１側に振動発生装置１３、１５を取り付けた例を示したが、可動部３１側に取り付けるような構成も考えられる。
又、支持部材の長さを調整して支持部材についても共振させるように構成することが考えられる。
その他、図示した構成はあくまで一例であり、例えば、固定側ガイド部の長辺の断面形状等についても様々なものが考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は超音波浮上装置に係り、特に、ガイド機構と駆動装置の構成を改良することにより、装置のコンパクト化と浮上の安定性を図ることができるように工夫したものに関し、又、併せて回転モーメントに対する剛性の向上を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、各種アクチュエータに使用される浮上装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、超音波浮上装置の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、超音波浮上装置の構成を示す側面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態を示す図で、超音波浮上装置の構成を示す平面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図５のＶＩ−ＶＩ矢視図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示す図で、図５のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を示す図で、横断面方向の荷重特性を示す特性図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示す図で、可動部側のガイド部材を上下別体とすると共に相互間に隙間を設けて連結部材によって連結した構成を示す横断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態を示す図で、可動部側のガイド部材を上下別体とすると共に可撓性の連結部材によって連結した構成を示す横断面図である。
【図１１】従来例を示す図で、図１１（ａ）は超音波浮上装置の構成を示す平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のｂ−ｂ矢視図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のｃ−ｃ断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  固定部
３  固定部ガイド
５  固定部ガイドの短辺
７  固定部ガイドの短辺
９  固定部ガイドの長辺
９ａ  傾斜面（固定部負荷側ガイド面）
９ｂ  傾斜面（固定部反負荷側ガイド面）
１１ａ  傾斜面（固定部負荷側ガイド面）
１１ｂ  傾斜面（固定部反負荷側ガイド面）
１１  固定部ガイドの長辺
１３  振動発生装置
１５  振動発生装置
１７  支持部材
１９  支持部材
２１  ランジュバン型振動子
２３  ベース
２５  支持部材
２７  支持部材
２９  ランジュバン型振動子
３１  可動部
３１ａ  傾斜面（可動部負荷側ガイド面）
３１ｂ  傾斜面（可動部負荷側ガイド面）
５１  左側下部可動部
５３  右側下部可動部
５１ａ  傾斜面（可動部反負荷側ガイド面）
５３ａ  傾斜面（可動部反負荷側ガイド面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006247641.tif 000009
【図８】
2006247641.tif 000010
【図９】
2006247641.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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