(57)【要約】【課題】振動板の長さを長くしても振動板の撓みを抑制して物体を安定した浮揚状態で搬送することができる物体浮揚搬送装置を提供する。【解決手段】物体浮揚搬送装置11は、２個の振動板12ａ，12ｂを備え、物体13を両者で共同して浮揚保持可能になっている。振動板12ａ，12ｂは、３個のホーン14ａ〜14ｃで支持され、ホーン14ａ〜14ｃは振動子15に固定されている。振動板12ａ，12ｂの中央に締結されたホーン14ｃを励振させる振動子15は発振器19に接続され、振動板12ａ，12ｂの端部に締結されたホーン14ａ，14ｂを励振させる振動子15は位相シフタ21を介して発振器19に接続されている。物体浮揚搬送装置11は振動板12ａ，12ｂから定在波を発生するように構成され、浮揚状態の物体13に推進力を与えるノズル23を備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の振動板を励振手段で励振させて、振動板からの音波の放射圧により物体を浮揚状態で搬送する物体浮揚搬送装置であって、
前記振動板は３個以上の支持部で支持され、前記支持部のうち少なくとも１個が励振される物体浮揚搬送装置。
【請求項２】
前記支持部のうち少なくとも１個は励振されない支持部であり、前記励振されない支持部はホーンで構成されている請求項１に記載の物体浮揚搬送装置。
【請求項３】
前記振動板は複数の振動子により進行波を発生するように励振される請求項１に記載の物体浮揚搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音波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。
【背景技術】
【０００２】
液晶やＰＤＰ（プラズマディスプレイ）などのガラス基板が大型化しており、１５００×１８００ｍｍ以上の基板サイズになってきているが、基板の撓み防止やゴミの付着防止の為、物体を浮揚させる装置が求められている。
【０００３】
物体を空中に浮揚させる物体浮揚装置として、音波の放射圧を用いる装置が提案されている。そして、長尺の平板状の振動体を使用し、振動体の振動による音波の放射圧により物体を浮揚させ、前記振動体で進行波を発生させて浮揚した物体を移動させる物体浮揚搬送装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。物体の搬送距離を長くするため、長尺の振動板を使用すると、撓みが大きくなり、振動板の端部と中央付近で高さが変化し、物体を安定した浮揚状態で搬送するのが困難になる。特許文献１に開示された物体浮揚搬送装置では、この不都合を解消するため、振動板の中間部において、振動板の下面と当接して該振動板の撓みを抑制する撓み防止部材を設けている。
【特許文献１】特開２００２−１３７８１７号公報（明細書の段落［００１５］，［００１８］，［００２１］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の物体浮揚搬送装置では、長尺の振動板の撓みが大きくなるのを振動板の下面に当接する撓み防止部材で抑制する構成のため、振動板の振動に伴って振動板が撓み防止部材に繰り返し当接するため振動板又は撓み防止部材が摩耗するという問題がある。また、摩耗を押さえる為に振動の小さい位置で当接するようにすると、撓み防止部材の配置に制限があった。
【０００５】
一方、物体を搬送する距離が短い場合は、短い振動板を使用した物体浮揚搬送装置で搬送が可能であるが、物体を搬送する距離が長い場合は複数の物体浮揚搬送装置を直列に配置して物体を搬送する必要がある。しかし、複数の物体浮揚搬送装置を直列に配置して物体を搬送する場合は、浮揚状態の物体が一方の物体浮揚搬送装置の振動板上から他方の物体浮揚搬送装置の振動板上へ乗り移るのを円滑に行うために、両物体浮揚搬送装置のアライメントの調整を精度良く行う必要がある。そして、使用する物体浮揚搬送装置の数が多くなるほどその調整に手間がかかる。また、構成部材が増加するので装置が高価になる。
【０００６】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は長尺の振動板を使用して物体を浮揚状態で搬送する際、振動板を２箇所で支持して励振させる構成に比較して、振動板の長さを長くしても振動板の撓みを抑制して物体を安定した浮揚状態で搬送す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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、長尺の振動板を励振手段で励振させて、振動板からの音波の放射圧により物体を浮揚状態で搬送する物体浮揚搬送装置であって、前記振動板は３個以上の支持部で支持され、前記支持部のうち少なくとも１個が励振される。ここで、「長尺の振動板」とは、振動板の長さが振動波長の１０波長以上の長さを意味する。
【０００８】
この発明では、振動板は３個以上の支持部で支持されて振動するため、２個の支持部で支持された状態で振動する従来装置の振動板に比較して、同じ重量の物体を浮揚させる際の撓み量が小さくなる。従って、物体が浮揚状態で安定して搬送される。また、従来は、短い振動板を備えた物体浮揚搬送装置を２台使用して搬送する距離でも１台の物体浮揚搬送装置で搬送することが可能となる。その結果、物体浮揚搬送装置を設置する際の調整の手間（工数）が少なくなる。
【０００９】
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、前記支持部のうち少なくとも１個は励振されない支持部であり、前記励振されない支持部はホーンで構成されている。この発明では、例えば３個以上の支持部のうち１個が励振されるため、励振に必要な振動子が１個でよく、コストが低くなる。また、他の励振されない支持部がホーンのため、振動板をホーン以外の支持部に固定した場合と比較して、励振手段により振動板を効率良く振動することが容易になる。
【００１０】
請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記振動板は複数の振動子により進行波を発生するように励振される。長尺の振動板を使用して物体を浮揚状態で搬送する方法としては、振動板で定在波を発生させて物体を浮揚状態に保持し、その状態の物体に対して振動板の長手方向へ移動させる推進力を与える方法と、振動板で進行波を発生させ、進行波により物体を浮揚状態で搬送する方法とがある。この発明では、振動板が進行波を発生するように励振されるため、定在波を発生させて、別に推進力を付与する方法に比較して、構成が簡単になる。また、複数の振動子により振動板が励振されるので、励振効果が高くなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、長尺の振動板を使用して物体を浮揚状態で搬送する際、振動板を２個の支持部で支持する装置に比較して振動板の長さを長くしても安定した浮揚状態で搬送することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１に従って説明する。図１は物体浮揚搬送装置の模式斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、物体浮揚搬送装置１１は、励振手段で励振される２個の振動板１２ａ，１２ｂを備えている。両振動板１２ａ，１２ｂは同じ大きさの矩形平板状に形成され、搬送すべき物体１３を両者で共同して浮揚保持可能になっている。物体１３は、例えば液晶パネルのガラス基板のように薄い板状の物体である。振動板１２ａ，１２ｂは長尺に形成されている。長尺とは振動板１２ａ，１２ｂが振動する際の波長の１０倍以上の長さを意味する。望ましくは、ガラス基板サイズ（１５００ｍｍ以上）以上の長さにすると、直列方向の乗り継ぎ部が減り、安定した搬送が可能になる。
【００１４】
各振動板１２ａ，１２ｂは、３個の支持部としてのホーン１４ａ，１４ｂ，１４ｃで支持されている。ホーン１４ａ，１４ｂ，１４ｃは偏平なほぼ直方体状に形成され、その先端において図示しないネジにより各振動板１２ａ，１２ｂに対して締結されている。ホーン１４ａ，１４ｂは各振動板１２ａ，１２ｂ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、ホーン１４ｃは各振動板１２ａ，１２ｂに対してその長手方向ほぼ中央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。
【００１５】
各ホーン１４ａ，１４ｂ，１４ｃは振動板１２ａ，１２ｂが締結される面の反対側の面において振動子１５に固定されている。ホーン１４ａ，１４ｂ，１４ｃの先端面は振動子１５の軸方向と直交する平面に形成され、ホーン１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び振動子１５の中心軸が鉛直方向に延びる状態で配置されている。
【００１６】
振動子１５には所謂ランジュバン形振動子が使用され、一対のリング状のピエゾ素子１６ａ，１６ｂと、ピエゾ素子１６ａ，１６ｂ間に配置されたリング状の電極板１７と、ピエゾ素子１６ａ，１６ｂの外側面と当接する位置に配置された金属ブロック１８ａ，１８ｂ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１８ａに形成された図示しないねじ穴に、金属ブロック１８ｂ側から螺合されている。両金属ブロック１８ａ，１８ｂはボルトを介して互いに導通された状態となっている。金属ブロック１８ａ，１８ｂの上端にはフランジ（図示せず）が形成され、金属ブロック１８ａは図示しない支持プレートに形成された孔に嵌合された状態で図示しないボルトにより該支持プレートに固定されている。即ち、物体浮揚搬送装置１１は２基の搬送ユニットが平行に配設された構成となっている。
【００１７】
各振動板１２ａ，１２ｂの中央に締結されたホーン１４ｃを励振させる振動子１５は発振器１９に接続されている。電極板１７は配線２０ａを介して発振器１９と接続され、発振器１９の接地端子が配線２０ｂを介して金属ブロック１８ｂに接続されている。各振動板１２ａ，１２ｂの端部に締結されたホーン１４ａ，１４ｂを励振させる振動子１５は位相シフタ２１を介して発振器１９に接続されている。ホーン１４ａ〜１４ｃ、振動子１５、発振器１９、位相シフタ２１により各振動板１２ａ，１２ｂを励振させる励振手段が構成されている。発振器１９及び位相シフタ２１は制御装置２２からの制御信号により駆動される。なお、図示の都合上、振動板１２ｂ用の発振器１９、配線２０ａ，２０ｂ及び位相シフタ２１の図示を省略している。
【００１８】
振動板１２ａ，１２ｂを縞モードで振動させるのに適した、両端に設けられた振動子１５と中央に設けられた振動子１５との位相差が、負荷や環境温度に対応して予め試験により求められ、制御装置２２のメモリにはその条件が記憶されている。
【００１９】
物体浮揚搬送装置１１は振動板１２ａ，１２ｂから定在波を発生するように構成され、浮揚状態の物体に推進力を与える推進力付与手段を備えている。この実施形態では推進力付与手段として、物体１３に対して圧縮空気を後方から吹き付けるノズル２３が設けられている。ノズル２３は複数設けられるが、１個のみ図示している。
【００２０】
次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
振動子１５が所定の共振周波数（例えば、２０ｋＨｚ前後）で励振され、ホーン１４ａ〜１４ｃを介して振動板１２ａ，１２ｂが励振されて撓み振動を行う。振動板１２ａ，１２ｂは、縞状モードで振動され、振動板１２ａ，１２ｂから放射される音波の放射圧によって、物体１３は振動板１２ａ，１２ｂの表面から浮揚した状態に保持される。その状態でノズル２３から圧縮空気が噴射されて物体１３に推力が付与され、物体１３は振動板１２ａ，１２ｂの一端側から他端側へ浮揚状態で搬送される。ノズル２３の圧縮空気の噴射を停止することにより物体１３の搬送が停止され、物体１３は浮揚状態で一定位置に保持される。発振器１９の駆動を停止すると、振動板１２ａ，１２ｂの振動が停止され、物体１３は振動板１２ａ，１２ｂ上に載置された状態で停止する。
【００２１】
１台の物体浮揚搬送装置１１で物体１３の搬送距離を長くするには、各振動板１２ａ，１２ｂを長く（長尺に）する必要がある。しかし、従来装置のように振動板１２ａ，１２ｂを２箇所で支持して振動させる構成では、撓み防止装置がないと振動板が大きく撓み、物体１３を安定した状態で搬送するのが難しい。しかし、この実施形態では各振動板１２ａ，１２ｂの両端部がホーン１４ａ，１４ｂで支持されている他に、各振動板１２ａ，１２ｂのほぼ中央部もホーン１４ｃで支持されている。従って、各振動板１２ａ，１２ｂの撓みが抑制され、物体１３はほぼ水平状態で振動板１２ａ，１２ｂの一端から他端まで安定した浮揚状態で搬送される。
【００２２】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（１）  長尺の振動板１２ａ，１２ｂからの音波の放射圧により物体１３を浮揚状態で搬送する物体浮揚搬送装置１１において、振動板１２ａ，１２ｂは３個の支持部（ホーン１４ａ〜１４ｃ）で支持されて振動する。従って、２個の支持部で支持された状態で振動する従来装置の振動板に比較して、同じ重量の物体１３を浮揚させる際の撓み量が小さくなり、物体１３を浮揚状態で安定して搬送することができる。また、従来は、短い振動板を備えた物体浮揚搬送装置を２台使用して搬送する距離でも、振動板１２ａ，１２ｂを長くすることにより、１台の物体浮揚搬送装置１１で搬送することが可能となる。２台の物体浮揚搬送装置を使用して物体１３を搬送する場合は、物体浮揚搬送装置を設置する際に一方の物体浮揚搬送装置から他方の物体浮揚搬送装置へ物体１３が円滑に乗り移れるように、振動板１２ａ，１２ｂの面の高さ等の調整（アライメント調整）を精度良く行う必要があり、調整に手間がかかる。しかし、１台の物体浮揚搬送装置１１で搬送する場合は、物体浮揚搬送装置１１の設置時にアライメント調整の手間（工数）が少なくなる。また、物体浮揚搬送装置１１を複数台必要な距離、物体１３を搬送する場合でも、従来装置に比較して物体浮揚搬送装置１１の台数を少なくでき、設置時の工数を少なくできる。
【００２３】
（２）  各振動板１２ａ，１２ｂは複数の振動子１５により励振される。長尺の振動板の場合は従来の短い振動板に比べて振動の減衰が大きくなるが、複数の振動子により励振されることで励振効果が高くなる。
【００２４】
（３）  各振動板１２ａ，１２ｂは複数の振動子１５により励振されるとともに、一部の振動子１５が位相シフタ２１により位相が調整されて振動されるため、振動板１２ａ，１２ｂを縞状モードで振動させるのが容易になり、効率よく、均一な放射圧が発生する状態で１２ａ，１２ｂを振動させることができる。
【００２５】
（４）  振動板１２ａ，１２ｂは定在波を発生させて物体１３を浮揚状態に保持し、その状態の物体１３に対してノズル２３から噴射される圧縮空気により振動板１２ａ，１２ｂの長手方向へ移動させる推進力を与えて物体１３を浮揚状態で搬送する。従って、振動板１２ａ，１２ｂに進行波を発生させて物体１３を浮揚状態で搬送する構成に比較して、励振手段の構成が簡単になる。
【００２６】
（５）  複数（この実施形態では２個）の振動板１２ａ，１２ｂが平行に設けられ、それらの振動板１２ａ，１２ｂが共同で物体１３を浮揚保持するため、幅の広い（例えば、幅が１ｍ程度）物体１３でも、安定した浮揚状態で搬送することができる。
【００２７】
（第２の実施形態）  
次に第２の実施形態を図２に従って説明する。この実施形態では振動板１２ａ，１２ｂが進行波を発生するように励振され、物体１３に推進力を付与する付与手段が設けられていない点が前記第１の実施形態と大きく異なっている。なお、前記第１の実施形態と同様に２個の振動板１２ａ，１２ｂが平行に配設され、各振動板１２ａ，１２ｂが同じ構成の励振手段で励振されるため、図示の都合上、一方の振動板１２ａについてのみ図示する。また、前記第１の実施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。
【００２８】
ホーン１４ａ，１４ｃに締結された振動子１５は第１の実施形態と同様に、それぞれ発振器１９及び位相シフタ２１に接続されている。ホーン１４ｂに締結された振動子１５は、発振器１９あるいは位相シフタ２１に接続されず、抵抗Ｒ及びコイルＬからなるエネルギー変換手段としての負荷回路２４に接続されている。
【００２９】
次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
ホーン１４ａ，１４ｃの締結された振動子１５が所定の共振周波数（例えば、２０ｋＨｚ前後）で励振され、ホーン１４ａ，１４ｃを介して振動板１２ａ，１２ｂが励振されて撓み振動を行う。振動板１２ａ，１２ｂから放射される音波の放射圧によって、物体１３は振動板１２ａ，１２ｂの表面から浮揚する。
【００３０】
振動板１２ａ，１２ｂの振動はホーン１４ｂから負荷回路２４に接続された振動子１５に伝達され、振動子１５を構成するピエゾ素子１６ａ，１６ｂ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負荷回路２４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、各振動板１２ａ，１２ｂに生じる振動の波が一方向へ進む進行波（この実施の形態ではホーン１４ａ側からホーン１４ｂ側へ進む進行波）となり、物体１３は振動板１２ａ，１２ｂの一端側から他端側へ浮揚状態で搬送される。搬送の停止は発振器１９の駆動を停止することにより行われる。
【００３１】
この実施形態では前記第１の実施形態の（１）〜（３），（５）と同様な効果を有する他に、次の効果を有する。
（６）  振動板１２ａ，１２ｂから進行波が発する構成のため、物体１３を浮揚状態で搬送するための推進力付与手段を別に設ける必要がなく、構成が簡単になる。
【００３２】
実施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。
○  振動板１２ａ，１２ｂに定在波を発生させる構成として、図３に示すように、振動子１５を中央のホーン１４ｃにのみ締結し、他のホーン１４ａ，１４ｂは振動板１２ａ，１２ｂの支持部としてのみ機能する構成としてもよい。この構成では、ホーン１４ａ，１４ｂの共振周波数が振動板１２ａ，１２ｂの共振周波数に合わせて形成されることが好ましい。この場合も、長尺の振動板１２ａ，１２ｂにおいて、自重による撓みの問題なく振動板１２ａ，１２ｂ均一に振動され、振動板１２ａ，１２ｂから均一な放射圧を発生することができる。また、励振しない支持部がホーンのため、振動板をホーン以外の支持部に固定した場合と比較して、励振手段により振動板を効率良く振動することが容易である。また、励振しない支持部の配置位置も振動の小さい位置に配置する必要が無く、自由度が高い。
【００３３】
○  支持部としてホーンに限らない。振動伝達を妨げずに支持できれば良い。
○  進行波を利用して物体１３を浮揚状態で搬送する物体浮揚搬送装置１１において、各振動板１２ａ，１２ｂの両端に設けられた振動子１５をそれぞれ発振器１９と負荷回路２４とに選択的に切り換え接続可能に構成する。この場合、発振器１９に接続された状態と、負荷回路２４に接続された状態との切換を行うことにより、物体１３の搬送方向を選択することができる。
【００３４】
○  振動板１２ａ，１２ｂの数は２個に限らず、幅が広い物体１３を浮揚搬送する場合、振動板１２ａ，１２ｂの間にさらに振動板を平行に配置してもよい。間に配置する振動板は必ずしも進行波を発生する構成とする必要はなく、定在波を発生する構成としてもよい。この場合、物体１３の重さによる物体１３自身の撓みが抑制され、物体１３を円滑に浮揚状態で搬送できる。
【００３５】
○  複数の振動板１２ａ，１２ｂで物体１３を浮揚保持する構成に代えて、１個の振動板で物体１３を浮揚保持する構成としてもよい。例えば、幅が狭い物体１３を浮揚搬送する場合は、振動板を１個としても安定して搬送できる。
【００３６】
○  搬送距離が長い場合は、複数の物体浮揚搬送装置１１を直列に配設して物体浮揚搬送装置を構成してもよい。
〇  振動板１２ａ，１２ｂを支持する支持部の数は３個に限らず、４個あるいはそれ以上でもよい。
【００３７】
○  複数の振動子１５で発振器１９を共通にしてもよい。
○  ホーン１４ａ，１４ｂの形状は扁平な直方体状に限らず、円柱状やほぼ円錐台状等先端側が細くなった形状としてもよい。
【００３８】
○  浮揚保持する物体１３の形状は四角形に限らず、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。
○  振動板１２ａ，１２ｂのホーン１４ａ，１４ｂ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。
【００３９】
○  振動子１５はランジュバン形振動子に限らず他の振動子を使用してもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施の形態から把握できる。
（１）  請求項１又は請求項３に記載の発明において、前記振動板は縞モードで振動される。
【００４０】
（２）  請求項１、請求項２及び技術的思想（１）のいずれか一項に記載の発明において、物体浮揚搬送装置は前記振動板から定在波を発生するように構成され、浮揚状態の物体に推進力を与える推進力付与手段を備えている。
【００４１】
（３）  請求項１〜請求項３及び技術的思想（１），（２）のいずれか一項に記載の発明において、前記振動板は複数平行に設けられている。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第１の実施形態の物体浮揚搬送装置の模式斜視図。
【図２】第２の実施形態の物体浮揚搬送装置の部分模式斜視図。
【図３】別の実施の形態の物体浮揚搬送装置の部分模式斜視図。
【符号の説明】
【００４３】
１１…物体浮揚搬送装置、１２ａ，１２ｂ…振動板、１３…物体、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…励振手段を構成するとともに支持部としてのホーン、１５…励振手段を構成する振動子、１９…同じく発振器、２１…同じく位相シフタ。
【図１】
2005112517.tif 000003
【図２】
2005112517.tif 000004
【図３】
2005112517.tif 000005