JP4003568B2 - 物体浮揚装置、物体搬送装置及び荷取り装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体浮揚装置、物体搬送装置及び荷取り装置に係り、詳しくは音波等の放射圧を用いて物体を浮揚状態に保持したり、物体の一部を浮揚状態で搬送したり、浮揚状態で移載する物体浮揚装置、物体搬送装置及び荷取り装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の物体浮揚装置として、例えば特開平7−24415号公報、特開平9−169427号公報等に開示されたものがある。これらの装置では、図11に示すように、長尺の平板状の振動板75を使用し、浮揚させるべき物体76の前記振動板75の表面と対向する面を平面とする。そして、励振手段77により振動板75を励振させ、振動板75の振動による音波の放射圧により物体76を浮揚させる。励振手段77を構成するホーン78は、振動板75の中央部に結合されている。また、浮揚した物体に空気を噴射したり、前記振動板75で進行波を発生させて浮揚した物体76を移動させることにより、物体76を浮揚状態で搬送することも開示されている。
【0003】
また、物体浮揚装置を搬送車に装備して物体を浮揚状態で所定位置まで搬送した場合、あるいは物体を浮揚状態で搬送する物体搬送装置によって物体を所定位置まで搬送した場合、所定位置において物体を移載する作業、即ち荷取り作業が必要になる。物体の浮揚状態で荷取り作業を行う荷取り装置が特開2001−97531号に開示されている。
【0004】
図12(a),(b)に示すように、荷取り装置81は往復直線移動可能な一対のフォーク片を有するフォーク82を備えている。図12(a)は荷取り装置が荷取り位置へ移動する途中の状態を示す模式背面図、図12(b)は、荷取り完了後の状態を示す模式背面図である。なお、図12(a),(b)において各フォーク片は紙面の裏面に向かって垂直に延びるように設けられているため、図面上は現れない。フォーク82は図示しない公知の駆動手段により、図12(a),(b)の紙面と垂直方向に往復直線移動されるとともに、昇降可能に構成されている。
【0005】
両フォーク片には物体浮揚装置83が設けられている。物体浮揚装置83は、振動板84が、ホーン85、振動子86及び支持ブラケット87を介してフォーク片に固定されている。そして、例えば、図示しない台車に装備された物体浮揚装置90によって浮揚状態に保持された板状の物体91を、浮揚状態のまま物体浮揚装置90から受け取る荷取り作業を行う。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、長尺の振動板75をその中央でホーン78に連結して振動させる構成では、振動板75の自重に起因する撓みが問題となる。例えば、自重による撓みのため、仮想水平面に対して振動板75が水平にならず、浮揚物体と振動板とのクリアランスが一定とならない。また、振動板75をその中央でホーン78に連結せずに、複数箇所で励振手段を構成するホーンに連結する構成を採用すれば振動板の自重による撓みの悪影響を回避できるが、振動子が最低2個必要となり、コスト高となる。
【0007】
また、特開2001−97531に開示された荷取り装置81では、フォーク片に振動板が複数装備されているため、振動板84の自重による撓みの悪影響は少ない。しかし、荷取り作業の際に他の物体浮揚装置90で浮揚状態に保持された物体の下方に、振動子86で励振される振動板84を配置させる必要があり、振動子86の下端から振動板84の上面までの距離が大きな状態の荷取り装置81を進入させる必要がある。その結果、例えば、物体浮揚装置90に荷取り装置81の進入を許容する大きなスペースを確保する必要がある。また、荷取り装置81自体も薄型化が難しいという問題がある。
【0008】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その第1の目的は簡単な構成で長尺の振動板を安定した状態で1個の振動子で振動させることができる物体浮揚装置を提供することにある。また、第2の目的はその物体浮揚装置を用いることにより、簡単な構成で物体の一部を浮揚状態で搬送する物体搬送装置を提供することにある。また、第3の目的は物体を浮揚状態で移載する際、荷取り部の移動に必要な空間を小さくできる荷取り装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記第1の目的を達成するため、請求項1及び請求項2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、振動板の音波の放射圧により振動板の表面上において物体を浮揚させる物体浮揚装置であって、前記振動板の第1端部側を振動子により励振されるホーンに固定し、第2端部側を振動子が連結されない固定の支持部材に固定し、前記振動板は端部が自由端となるように前記ホーン及び前記支持部材に固定した。
【0010】
この発明では、長尺の振動板は2ヶ所で固定され、第1端部側に振動子により励振されるホーンから振動が伝達され、振動板全体が振動する。振動板の端部が完全な固定となる場合に限らず、端部が自由端となるようにホーンや支持部材を端部より内側で固定する場合も含む。振動板は2ヶ所で固定されているため、固定ヶ所が1ヶ所の場合と異なり、自重による撓みの悪影響が生じ難い。また、振動子を2ヶ所に設ける場合に比較して、構成が簡単で製造コストを低くできる。
【0013】
とくに、請求項1に記載の発明では、前記振動板は少なくとも長手方向の一方の端部の角部が面取り又は円弧状に加工されている。従って、この発明では、振動板の自由端部に応力集中が発生し難くなって割れの発生が抑制される。また、振動板の自由端部も縞状の振動モードで励振され易くなり、その結果、振動板の自由端部が格子状の振動モードで振動される場合に比較して振動板の自由端部に応力集中がより発生し難くなる。
【0014】
とくに、請求項2に記載の発明では、前記振動板にはその長手方向に延びる溝が形成されている。この発明では、振動板の下面には長手方向全長に亘って延びる溝が形成されているため、振動板が第1端部側でのみ振動子を介して励振される構成において、振動板の端部も縞状の振動モードで励振され易くなる。
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、前記支持部材は振動板と直交する方向の長さがnλ/2(λは振動波長、nは自然数)に形成されている。この発明では、振動子が連結されていない固定部側の支持部材が共振し易くなり、振動板がより振動し易くなって物体を浮揚させる定在波が安定して発生する。
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、前記振動板は定在波を発生するように励振される。この発明では、振動板に進行波を発生させる必要がないため、特別な構成を必要とせず簡単な構成で定在波が発生する。
【0015】
請求項5に記載の発明では、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の発明において、前記ホーンには振動方向に延びるスリットが形成されている。従って、この発明では、ホーンの振動方向に沿って延びるように形成されたスリットの存在により、振動子からホーンに縦振動のみが伝達されるようになる。その結果、振動板の長手方向の端部も縞状の振動モードで励振され易くなる。
【0016】
第2の目的を達成するため、請求項6に記載の発明では、物体をその搬送方向の左右両端部で支持して搬送する搬送手段と、前記搬送手段で支持された物体に浮揚力を付与してその撓みを抑制する物体浮揚装置とを備え、該物体浮揚装置として請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の物体浮揚装置を設けた。この発明では、幅広で撓み易い物体の撓みが物体浮揚装置の作用により抑制された状態で、物体が搬送される。物体浮揚装置の構成が簡単なため、物体搬送装置も構成が簡単になる。
【0017】
請求項7に記載の発明では、請求項6に記載の発明において、前記物体浮揚装置は複数の振動板が平行に配設されている。この発明では搬送すべき物体の幅が広い場合でも安定した浮揚状態で搬送することができる。
【0018】
第3の目的を達成するため、請求項8及び請求項9に記載の発明では、往復直線移動可能な支持部と、前記支持部を往復直線移動させる移動手段と、前記支持部の基端側に対して、第1端部が振動子により励振されるホーンを介して固定され、第2端部が支持部材を介して前記支持部の先端側に固定された振動板と、前記振動子を振動させる駆動手段とを備え、前記振動板は端部が自由端となるように前記ホーン及び前記支持部材に固定した。
【0019】
この発明では、浮揚状態の物体を浮揚状態のまま移動させる振動板が、支持部の基端側に設けられた振動子によって励振されるため、先端側に振動子が存在しない。従って、振動子が設けられた部分より先端側が移動するのに必要なスペースが小さくてよくなり、荷取り装置を小型化できるとともに、荷取りを行う対象の物体を搬送する物体搬送装置側の小型化も可能となる。
とくに、請求項8に記載の発明では、前記振動板は少なくとも長手方向の一方の端部の角部が面取り又は円弧状に加工されている。とくに、請求項9に記載の発明では、前記振動板の下面にはその長手方向全長に亘って延びる溝が形成されている。
【0020】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
以下、本発明の物体搬送装置を備えた搬送装置に具体化した第1の実施の形態を図1及び図2に従って説明する。
【0021】
図1に示すように、搬送装置11はローラコンベア装置12と物体搬送装置13とから構成されている。ローラコンベア装置12は、支持フレーム14に平行に支持された多数の回転軸15を備えている。各回転軸15には支持フレーム14の中央及び両側近傍と対応する位置にローラ16a,16bが一体回転可能に固定されている。各回転軸15の端部にはプーリ17が一体回転可能に固定されている。各回転軸15は、各プーリ17と、モータ18により駆動される駆動プーリ19との間に巻き掛けられたベルト20を介してモータ18により一定方向(図1の反時計回り方向)に回転される。回転軸15に固定された一対のローラ16bの間隔は、搬送される物体21の幅より若干大きく設定されている。
【0022】
物体搬送装置13は、ベースプレート22a及び一対の側壁22bからなるフレーム22を備えている。両側壁22b間には複数本の回転軸23が所定間隔をおいて互いに平行に支持されている。回転軸23の両端、側壁22bの内側には、後記する振動板24の作用により中央で撓みが抑制された状態の物体21の両端部と係合して、物体21を移動させるローラ25が一体回転可能に固定されている。ローラ25は段差部25aを有し、段差部25aで物体21の端部と当接して物体21の幅方向への移動を規制するようになっている。
【0023】
回転軸23の一端にはローラコンベア装置12の回転軸15と同様に、プーリ26が一体回転可能に固定されている。各回転軸23は、各プーリ26と、モータ27により駆動される駆動プーリ28との間に巻き掛けられたベルト29を介してモータ27により一定方向(図1の反時計回り方向)に回転される。
【0024】
ベースプレート22aの幅方向中央には、回転軸23の上方において回転軸23と直交する方向に延びるように長尺の振動板24が配設されている。振動板24は物体21の幅より狭い矩形平板状に形成され、物体21をその中央部で浮揚保持可能になっている。
【0025】
振動板24は第1端部側が振動子30により励振されるホーン31に固定され、第2端部側が振動子30が連結されない固定の支持部材としてのホーン32に固定されている。励振手段を構成するホーン31は、その先端においてねじ33により振動板24に締結されている。ホーン31は偏平なほぼ直方体状に形成され、振動板24に対してその長手方向端部近傍において長手方向と直交する状態で取付けられている。
【0026】
ホーン31は振動板24が締結される面の反対側の面において振動子30に固定されている。ホーン31の先端面は振動子30の軸方向と直交する平面に形成され、ホーン31及び振動子30の中心軸が鉛直方向に延びる状態で配置されている。
【0027】
図2(a),(b)に示すように、振動子30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34a,34bを備えている。両ピエゾ素子34a,34b間にリング状の電極板35が配置され、ピエゾ素子34a,34bの電極板35と当接する側と反対側の面に当接する金属ブロック36a,36b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振動子30が構成されている。ボルトは金属ブロック36aに形成された図示しないねじ穴に、金属ブロック36b側から螺合されている。両金属ブロック36a,36b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36aの上端にはフランジ37(図2(a),(b)に図示)が形成され、金属ブロック36aはベースプレート22aに形成された孔(図示せず)に嵌合された状態で図示しないボルトによりベースプレート22aに固定されている。
【0028】
振動子30は発振器38に接続されている。電極板35は配線39aを介して発振器38と接続され、発振器38の接地端子が配線39bを介して金属ブロック36bに接続されている。ホーン31、振動子30及び発振器38により振動板24を励振させる励振手段が構成されている。
【0029】
図2(a)は、振動板24の支持状態を示すため、側壁22b、回転軸23及びローラ25等を省略した物体搬送装置13の模式側面図であり、図2(b)はホーン31の模式正面図、図2(c)はホーン32の模式正面図である。図2(c)に示すように、ホーン32は扁平なほぼ直方体状に形成されるとともに、その下面に円柱状のコーン32aが一体に固定されている。ホーン32は、振動板24と直交する方向の長さがnλ/2(λは振動波長(ホーン32の縦振動の振動波長)、nは自然数)に形成されている。そして、コーン32aは、ホーン32の下面からの距離がλ/4の位置でベースプレート22aに固定されている。
【0030】
フレーム22、振動板24、ホーン31、振動子30、発振器38及びホーン32により物体浮揚装置が構成されている。
次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
【0031】
搬送装置11はローラコンベア装置12側から物体搬送装置13側へと物体21としてのガラス板を搬送する。ローラコンベア装置12は、物体21の洗浄工程に設けられ、物体21はローラコンベア装置12で搬送される間に、図示しないシャワーから洗浄液の噴射を受け、洗浄後に物体搬送装置13に受け渡されるように搬送される。物体搬送装置13は乾燥工程に配設され、洗浄された物体21をローラコンベア装置12から受け取って搬送する。
【0032】
搬送装置11の運転時には、モータ18が駆動され、駆動プーリ19、ベルト20、プーリ17を介して回転軸15が一定方向に回転され、ローラ16a,16bも所定方向に回転される。その結果、ローラコンベア装置12のローラ16a,16b上に載置された物体21は、ローラ16a,16bの回転に伴って物体搬送装置13側へ搬送される。
【0033】
物体搬送装置13においては、モータ27が駆動され、駆動プーリ28、ベルト29、プーリ26を介して回転軸23が一定方向に回転され、ローラ25も所定方向に回転される。また、振動子30が所定の共振周波数(例えば、20kHz前後)で励振され、ホーン31が縦振動してホーン31を介して振動板24が励振されて撓み振動を行い、定在波が発生する。振動板24から放射される音波の放射圧によって、物体21の中央部は振動板24の表面から浮揚する。浮揚距離は例えば数10〜数100μmである。また、物体21の両端部はローラ25に接触した状態に保持される。そして、ローラ25の回転により物体21に推力が付与され、物体21は側壁22bに沿って搬送される。
【0034】
振動板24による浮揚保持を行わずに物体21の左右両端をローラ25で支持しただけで搬送すると、物体21が幅広で撓み易いため、安定した搬送を行うことが難しい。しかし、この実施の形態では、物体21は中央を振動板24から発生する定在波により浮揚保持された状態で、ローラ25により推力が付与されて移動するため、物体21は搬送経路に沿って安定した状態で搬送される。
【0035】
なお、物体21として、例えば、薄いガラス板の搬送に適用した場合、物体21の端部はローラ25と常に当接した状態となるため、汚れや傷が付く可能性があるが、ガラス板の端部は最終的には製品とならない不用部となるので支障はない。
【0036】
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24を励振させる励振手段が、振動板24の第1端部側を振動子30により励振されるホーン31に固定し、第2端部側を振動子が連結されない固定の支持部材(ホーン32)に固定した。従って、振動板24は2ヶ所で固定されているため、固定ヶ所が1ヶ所の場合と異なり、自重による撓みの悪影響が生じ難い。また、振動子30を2ヶ所に設ける場合に比較して、構成が簡単で製造コストを低くできる。また、アライメント調整が容易になる。
【0037】
(2) 長尺の振動板24は端部が自由端となるようにホーン31,32に固定されているため、ホーン31,32の固定位置より外側においても定在波が発生する。従って、端部が自由端とならないようにホーン31,32に振動板24を固定した場合に比較して、ローラコンベア装置12との連結部において、物体21の移載が円滑に行われる。
【0038】
(3) 振動子と連結されないホーン32は、振動板24と直交する方向の長さがnλ/2(λは振動波長、nは自然数)に形成されている。従って、振動子が連結されていないホーン32が共振し易くなり、振動板24がより振動し易くなって物体21を浮揚させる定在波が安定して発生する。
【0039】
(4) 振動板24は定在波を発生するように励振される。従って、振動板24に進行波を発生させる必要がないため、特別な構成を必要とせず簡単な構成で定在波が発生する。
【0040】
(5) 物体搬送装置13は、物体21をその搬送方向の左右両端部で支持して搬送する搬送手段と、搬送手段で支持された物体に浮揚力を付与してその撓みを抑制する物体浮揚装置とを備えている。そして、前記物体浮揚装置として振動板24の第1端部側を振動子30で振動されるホーン31に、第2端部側を振動子30に連結されないホーン32に固定した構成となっている。従って、物体浮揚装置の構成が簡単となり、物体搬送装置も構成が簡単になる。
【0041】
(6) 振動板24は水平に配設され、ローラ25は物体21を進行方向に向かって左右両端で支承する。従って、物体21は左右両端が常にローラ25と接触した状態となるため、物体21が幅広の場合でも、より安定した状態で搬送することができる。
【0042】
(第2の実施の形態)
次に本発明を荷取り装置に具体化した第2の実施形態を図3〜図5に従って説明する。この実施の形態は荷取り装置に前記実施の形態の物体浮揚装置を適用した点が前記実施の形態と大きく異なっている。前記実施の形態と同様の部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0043】
図3は荷取り装置の模式平面図であり、図4(a)は同じく模式側面図、図4(b)は(a)のB部の拡大図である。
図3に示すように、荷取り装置40は往復直線移動可能な支持部41と、支持部41を往復直線移動させる移動手段42とを備えている。支持部41には一対のフォークとしてのアーム41a,41bが平行に延びるように一体的に形成され、アーム41a,41bの先端が支持部41の先端となっている。支持部41には振動板43が、第1端部が振動子30により励振されるホーン31を介して固定され、第2端部がホーン32を介してアーム41a,41bの先端側に固定されている。振動子30は図示しない発振器38に接続されている。
【0044】
アーム41a,41bの基端寄り及び先端寄りには、荷取りの際にアーム41a,41bの移動方向(長手方向)へ物体21が相対移動するのを規制する規制部材44が固定されている。規制部材44は図4(b)に示すように、上部に係止凹部44aが形成されたピンにより構成され、その下端がアーム41a,41bに固定されている。
【0045】
移動手段42は、リンク42aを備えたスカラ式の公知のロボットアームを備え、図示しない駆動機構により、支持部41を往復直線移動させるとともに、昇降可能に構成されている。荷取り装置40はアーム41a,41bの高さを確認するセンサ(図示せず)を備えている。
【0046】
図5(a)は物体浮揚装置を装備して物体を浮揚状態で搬送する台車から荷取りを行う際の移動手段42を省略した模式平面図、図5(b)はその模式側面図である。図5(b)に示すように、台車45には複数(この実施の形態では5個)の振動体46で物体21を浮揚状態で保持する物体浮揚装置が装備されている。振動体46は矩形板状に形成され、4個の振動体46が矩形板状の物体21の四隅と対応する位置に配設され、1個の振動体46は4個の振動体46から等距離の位置に配設されている。各振動体46には励振手段を構成するホーン47が、それぞれその先端において図示しないネジにより締結されている。
【0047】
図5(b)に示すように、ホーン47は円柱状に形成され、各振動体46の中央において各振動体46と直交する状態で取り付けられている。各振動体46はその表面が水平に配置されている。各ホーン47は振動体46が締結される面の反対側の面において振動子30に固定されている。ホーン47は台車45上に支持ブラケット48を介して取り付けられている。各振動子30は各振動体46が水平に位置するように支持ブラケット48に固定されている。各振動子30は発振器38に接続されている。
【0048】
次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
台車45に装備された物体浮揚装置により浮揚状態で目的位置まで物体21が搬送されると、荷取り装置40による荷取り作業が行われる。台車45が停止し、物体21が所定位置に浮揚状態で保持された状態において、アーム41a,41bが進入準備位置に配置される。この位置では、規制部材44の先端が物体21の下面より下方に位置する状態となっている。その状態から移動手段42が駆動されて、支持部41が前進移動されて物体21と対応する荷取り位置に配置され、その後所定位置まで上昇される。そして、物体21が振動板43から発生する定在波により浮揚保持される状態となる。そして、台車45の物体浮揚装置の振動体46の浮揚力の影響がほとんど無い所定高さまでアーム41a,41bが上昇された後、支持部41が後退して物体浮揚装置上から物体21が移動される。そして、アーム41a,41bが図示しない載置台と対応する所定位置まで後退した後、アーム41a,41bが下降されて物体21が載置台上に移載される。
【0049】
この実施の形態では次の効果を有する。
(7) 物体21を浮揚状態で保持するための振動板43がそれぞれ基端側において1個の振動子30で励振されるとともに、先端側がホーン32により固定されている。従って、振動板43を励振させる構成が簡単になるとともに、フォークが物体21の浮揚状態での荷取り作業をする際に必要なスペースを小さくできる。
【0050】
(8) アーム41a,41bに、浮揚状態の物体21のアーム41a,41bの移動方向への相対移動を規制する規制部材44が設けられているため、移動速度を速くしても規制部材44がない場合に比較して荷取り作業が円滑に行われる。
【0051】
(9) 支持部41の基端側で振動板43に連結されたホーン31に比較して、アーム41a,41bの先端側で振動板43に連結されたホーン32の方が短いため、アーム41a,41bの下面から振動板43の上面までの高さをより低くできる。
【0052】
(第3の実施の形態)
次に本発明の物体浮揚装置を台車に装備した第3の実施形態を図6(a),(b)に従って説明する。この実施の形態では第1の実施の形態と同様な物体浮揚装置が台車に装備されている。第1の実施の形態と同様の部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0053】
図6(a),(b)に示すように、台車45に2個の物体浮揚装置49が装備されている。台車45には支持台50が2組設けられ、一方の支持台50に固定された振動子30にホーン31が固定され、他方の支持台50にホーン32が固定されている。振動板24は第1端部がホーン31に固定され、第2端部がホーン32に固定されている。この構成においても、振動板24は一端において振動子30によりホーン31を介して励振されることにより、定在波が発生し、物体(図示せずを)を安定した浮揚状態で保持することができる。そして、台車45が移動することにより、搬送すべき物体を浮揚状態に保持して所定の位置まで搬送することができる。
【0054】
(第4の実施の形態)
次に第4の実施の形態を図7及び図8に従って説明する。この実施の形態では物体搬送装置13を構成する振動板24が単なる平板ではなく、特殊な加工が施されている点と、振動子30を構成するホーン31にも特殊な加工が施されている点とが第1の実施の形態の物体搬送装置13と異なっている。第1の実施の形態と同様の部分については同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。
【0055】
振動板24にはその長手方向に沿って延びる溝51が設けられている。この実施の形態では溝51は振動板24の下面の中央に1本、振動板24の全長にわたって延びるように形成されている。溝51は振動板24をホーン31,32に固定するねじ33を挿通する孔24a(図8に図示)を避けて形成されている。即ち、孔24aは振動板24の幅方向の中央には形成されていない。
【0056】
ホーン31,32は振動板24の幅と等しい幅に形成され、その振動方向に沿って延びるスリット52が複数(この実施の形態では2個)形成されている。スリット52はホーン31,32をその幅方向においてほぼ均等に分割するように形成されている。
【0057】
振動子30が所定の共振周波数(例えば、20kHz前後)で励振され、ホーン31,32が縦振動してホーン31,32を介して振動板24が励振されて撓み振動を行う。振動板24は第1端部側に設けられた振動子30によって励振され、第2端部側は固定の支持部材であるホーン32に固定されている。この構成では、振動板24の形状が単純な長方形状の場合、振動板24が両端部に振動子が連結された状態で励振される場合に比較して、実験事実として振動板24の自由端部に割れが生じ易くなる。前記割れが生じ易くなる理由としては、振動板24の自由端部(ねじ33による固定部より自由端側)に応力集中が生じるためと考えられる。そして、自由端部に応力集中が生じる原因としては、振動板24に縞状の振動モードが生じるように励振させても、自由端部が縞状の振動モードで振動されずに格子状の振動モードとなるのが大きな要因と考えられる。
【0058】
しかし、振動板24にその長手方向に延びる溝51が形成された場合、振動板24の幅方向への振動が抑制され、全長にわたって縞状の振動モードで振動され易くなり、自由端部も縞状の振動モードで振動される。
【0059】
また、ホーン31,32にはその振動方向に沿って延びるスリット52が形成されているため、振動子30からホーン31に縦振動のみが伝達されるようになる。その結果、円柱状の振動子30から角柱状のホーン31を経て振動板24へと振動が伝達される際に振動波が均一に伝わり、振動板24の自由端部でも縞状モードで振動される状態となる。
【0060】
この実施の形態では第1の実施の形態の(1)〜(6)の効果の他に次の効果を有する。
(10) 長尺の振動板24にその長手方向に沿って延びる溝51が形成されているため、振動板24の幅方向への振動が抑制され、振動板24の自由端部に格子状の振動モードが発生せず、割れが生じ難くなる。また、振動板24の自由端部が縞状の振動モードで振動されるため、自由端部の振動振幅を確保できる。
【0061】
(11) 溝51は振動板24の長手方向全長にわたって連続して形成されている。従って、複数の短い溝を一直線状に加工する場合に比較して溝51の加工が簡単になる。
【0062】
(12) ホーン31,32の振動方向に沿って延びるようにスリット52が形成されているため、振動子30からホーン31,32に縦振動のみが伝達されるようになる。その結果、振動板24が縞状の振動モードで振動され易くなり、振動板24の自由端部に格子状の振動モードが発生せず、割れが生じ難くなる。また、振動板24の自由端部が縞状の振動モードで振動されるため、自由端部の振動振幅を確保できる。
【0063】
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。
○ 振動板24,43をホーン31,32に固定する際、振動板24,43に自由端が生じないように、それぞれ振動板24,43の端部でホーン31,32に固定してもよい。この構成でも振動板24,43の振動により定在波が発生し、物体21を浮揚させることができる。しかし、第1の実施の形態のように他の搬送装置と直列に接続された状態で配置され、搬送装置間を物体21が移動する場合は、振動板24に自由端が存在するように、振動板24をホーン31,32に固定する方がよい。
【0064】
○ 第1の実施の形態でコーン32aを設けずに、ベースプレート22aと振動板24との距離がnλ/2となるようにホーン32をベースプレート22aに固定してもよい。この場合も、ホーン32を振動子に連結せずに、1個の振動子30で振動板24全体を励振することができる。
【0065】
○ 振動子が連結されない固定部材としてのホーン32の長さは必ずしもnλ/2(λは振動波長、nは自然数)に設定しなくてもよい。
○ 第1の実施の形態の物体搬送装置13をローラコンベア装置12と組み合わせずに、単独で使用してもよい。また、搬送距離が長い場合は、複数の物体搬送装置13を直列に配設して搬送装置を構成してもよい。
【0066】
○ 第1の実施の形態のように、物体21をその搬送方向の左右両端部で支持して搬送する搬送手段を備えた物体搬送装置13において、複数の振動板24を平行に配設してもよい。この場合、搬送すべき物体21の幅が広い場合でも安定した状態で搬送することができる。
【0067】
○ 第1の実施の形態において、物体21をその搬送方向の左右両端部で支持して搬送する搬送手段として、ローラ16a,16bが物体21と当接する構成に代えて、ベルトが物体21と当接する構成としてもよい。この場合、回転軸23の間隔を広くして部品点数(例えば回転軸23の本数)を少なくすることができる。
【0068】
○ 第2の実施の形態の荷取り装置において、移動手段42を複数のリンク42aを備えたスカラ式の公知のロボットアームを備えた構成に代えて、ベース部と、該ベース部に対して水平に繰り出し得る複数の可動フォークとを備えた多段フォーク装置を使用する。そして、前記多段フォーク装置の終段フォークに支持部41を固定してもよい。
【0069】
○ 荷取り装置40は所定位置に配置される構成に限らず、レールに沿って移動する搬送車やレールの無い通路を移動する搬送車等に装備してもよい。この場合、1台の荷取り装置40を複数の荷移載ヶ所で使用することが可能になる。
【0070】
○ 振動板24,43が長く、その撓みが大きな場合、振動板24,43の中央部を下から支承する撓み抑制機構を設けてもよい。この場合、撓みが過大にならずに、振動板24,43が安定した状態で振動し、物体21に浮揚力が安定した状態で作用する。
【0071】
○ 規制部材44に係止凹部44aを形成せず、単なるピンを使用してもよい。また、規制部材44として弱い吸着作用を有する保持部を設け、物体21の移動を規制するようにしてもよい。
【0072】
○ 振動板24に定在波を発生させる構成に代えて、進行波を発生させる構成としてもよい。例えば、ホーン32をエネルギー吸収能の大きなゴムを介してベースプレート22aに固定する。進行波の強さは、ホーン32に振動子を固定するとともに、振動子に負荷回路を接続した場合に比較して弱い。しかし、搬送すべき物体が軽量の場合は進行波で物体を搬送することが可能となる。また、弱い進行波であっても、進行波が存在することにより、物体を搬送する際の補助推力となり、搬送手段が必要とする推力を小さくすることができる。
【0073】
○ 第4の実施の形態において、振動板24に形成される溝51の数は1本に限らず、複数設けてもよい。溝51により分割された各部の幅がホーン31,32の縦振動の波長の1/3より小さくなるように、溝51の数が設定される。複数設ける場合、各溝51は振動板24の幅方向の中央を通る直線に対して対称となるように設けるのが好ましい。
【0074】
○ 第4の実施の形態において、溝51の位置は振動板24の下面に限らず、上面に形成したり、両面に形成してもよい。しかし、上面に形成した場合は、振動板24からの音圧の放射量が少なくなるため、下面に形成する方が好ましい。
【0075】
○ 溝51は振動板24の全長にわたって形成される必要はなく、部分的に形成された構成でもよい。例えば、比較的長い溝を複数形成したり、短い溝を多数形成してもよい。
【0076】
○ ホーン31,32に形成されるスリット52の数は2個に限らず、ホーン31,32の幅や厚さ及び高さ等により、1個あるいは3個以上としてもよい。また、数は偶数でも奇数でもよい。
【0077】
○ 振動板24の自由端部に応力集中が発生するのを抑制するため、振動板24に溝51を形成したり、ホーン31,32にスリット52を形成する代わりに、あるいは溝51やスリット52を形成するとともに、振動板24の端部に面取り又は円弧状の加工を施した加工部53を設けてもよい。例えば、図9に示すように、振動板24の両端部に平面円弧状の加工部53を設け、溝51をなくしてもよい。振動板24の少なくとも長手方向の一方の端部に加工部53が形成されると、振動板24の自由端部に応力集中が発生し難くなって割れの発生が防止される。また、振動板24の自由端部も縞状の振動モードで励振され易くなる。その結果、振動板24の自由端部が格子状の振動モードで振動される場合に比較して振動板24の自由端部に応力集中がより発生し難くなる。振動板24に溝51を設けずに、加工部53だけを設けても、応力集中を抑制することができるが、振動板24に溝51を設けたり、ホーン31,32にスリット52を設ける構成と組み合わせることで、より応力集中の抑制効果が大きくなる。
【0078】
○ 加工部53の形状は平面円弧状に限らず、図10(a)に示すように、平面長方形状の振動板24の両端部の直角の角部を切り落とした面取り形状としてもよい。また、図10(b)に示すように、平面円弧状に加工するとともに、振動板24の板厚方向においても振動板24の端部をR状(円弧状)にしたり、面取りを施してもよい。また、図10(c)に示すように、振動板24の平面形状は長方形状のまま、その端部の厚さ方向において面取りやR状の加工を施した加工部53を設けてもよい。これらの加工部53を設けた場合も振動板24の自由端部に応力集中による割れの発生が抑制される。
【0079】
〇 振動板24の自由端部に応力集中が生じるのを抑制する手段として、振動板24に溝51を設けたり、面取りやR加工を施した加工部53を設けるのは、第1端部側が振動子30に連結されたホーン31で励振され、第2の端部側が固定の支持部材としてのホーン32に連結された振動板24に限らない。即ち、両端部において振動子で励振されるホーンに連結された振動板に適用してもよい。
【0080】
〇 第1の実施の形態の振動板24に限らず、第2の実施の形態の構成の振動板43あるいは、第3の実施の形態の振動板24に、前記構成の溝51や加工部53を設けたり、ホーン31,32にスリット52を形成してもよい。これらの場合も前記と同様に振動板24,43の自由端部に応力集中による割れの発生が抑制される。
【0081】
○ 振動板24のホーン31,32への固定はねじ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。
○ 振動子30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。
【0082】
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) 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、前記振動板は進行波を発生するように励振される。
【0083】
(2) 請求項6に記載の発明において、物体浮揚装置として請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の物体浮揚装置に代えて、前記技術的思想(1)の物体浮揚装置を設けた物体搬送装置。
【0084】
(3) 請求項8又は請求項9に記載の発明において、前記支持部材は振動板と直交する方向の長さがnλ/2(λは振動波長、nは自然数)に形成されている。
(4) 請求項2に記載の発明において、前記溝は振動板の下面に形成されている。
【0085】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項1〜請求項5に記載の発明によれば、簡単な構成で長尺の振動板を安定した状態で1個の振動子で振動させることができ、物体浮揚装置の構成が簡単になる。請求項6及び請求項7に記載の発明によれば、その物体浮揚装置を用いることにより、簡単な構成で物体の一部を浮揚状態で搬送することができる。また、請求項8及び請求項9に記載の発明では、物体を浮揚状態で移載する際、荷取り部の移動に必要な空間を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の実施の形態の搬送装置の模式斜視図。
【図2】 (a)は物体搬送装置の一部省略模式側面図、(b)はホーンと振動子を示す模式正面図、(c)は別のホーンの模式正面図。
【図3】 第2の実施の形態の荷取り装置の模式平面図。
【図4】 (a)は同じく模式側面図、(b)は(a)のB部の拡大図。
【図5】 (a)は荷取り状態を示す一部省略模式平面図、(b)は同じく一部省略模式側面図。
【図6】 (a)は第3の実施の形態の物体搬送装置の模式側面図、(b)は模式平面図。
【図7】 (a)は第4の実施の形態の物体搬送装置の模式斜視図、(b)はホーンと振動子を示す模式正面図。
【図8】 振動板の平面図。
【図9】 別の実施の形態の振動板の平面図。
【図10】 (a)は振動板の平面図、(b)は振動板の一部破断部分斜視図、(c)は振動板の部分斜視図。
【図11】 従来技術の物体浮揚装置の一部破断模式側面図。
【図12】 (a),(b)は従来技術の荷取り装置の荷取り状態を示す模式背面図。
【符号の説明】
13…物体搬送装置、21…物体、23…搬送手段を構成する回転軸、25…同じくローラ、24,43…振動板、30…励振手段を構成する振動子、31,47…同じくホーン、32…支持部材としてのホーン、38…駆動手段としての発振器、41…支持部、42…移動手段、49…物体浮揚装置、51…溝、52…スリット、53…加工部。
Claims (9)
- 長尺の振動板を励振手段で励振させて、振動板の音波の放射圧により振動板の表面上において物体を浮揚させる物体浮揚装置であって、
前記振動板の第1端部側を振動子により励振されるホーンに固定し、第2端部側を振動子が連結されない固定の支持部材に固定し、前記振動板は端部が自由端となるように前記ホーン及び前記支持部材に固定され、前記振動板は少なくとも長手方向の一方の端部の角部が面取り又は円弧状に加工されている物体浮揚装置。 - 長尺の振動板を励振手段で励振させて、振動板の音波の放射圧により振動板の表面上において物体を浮揚させる物体浮揚装置であって、
前記振動板の第1端部側を振動子により励振されるホーンに固定し、第2端部側を振動子が連結されない固定の支持部材に固定し、前記振動板は端部が自由端となるように前記ホーン及び前記支持部材に固定され、前記振動板の下面にはその長手方向全長に亘って延びる溝が形成されている物体浮揚装置。 - 前記支持部材は振動板と直交する方向の長さがnλ/2(λは振動波長、nは自然数)に形成されている請求項1又は請求項2に記載の物体浮揚装置。
- 前記振動板は定在波を発生するように励振される請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の物体浮揚装置。
- 前記ホーンには振動方向に延びるスリットが形成されている請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の物体浮揚装置。
- 物体をその搬送方向の左右両端部で支持して搬送する搬送手段と、前記搬送手段で支持された物体に浮揚力を付与してその撓みを抑制する物体浮揚装置とを備え、該物体浮揚装置として請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載の物体浮揚装置を設けた物体搬送装置。
- 前記物体浮揚装置は複数の振動板が平行に配設されている請求項6に記載の物体搬送装置。
- 往復直線移動可能な支持部と、
前記支持部を往復直線移動させる移動手段と、
前記支持部の基端側に対して、第1端部が振動子により励振されるホーンを介して固定され、第2端部が支持部材を介して前記支持部の先端側に固定された振動板と、
前記振動子を振動させる駆動手段とを備え、
前記振動板は端部が自由端となるように前記ホーン及び前記支持部材に固定され、前記振動板は少なくとも長手方向の一方の端部の角部が面取り又は円弧状に加工されている荷取り装置。 - 往復直線移動可能な支持部と、
前記支持部を往復直線移動させる移動手段と、
前記支持部の基端側に対して、第1端部が振動子により励振されるホーンを介して固定され、第2端部が支持部材を介して前記支持部の先端側に固定された振動板と、
前記振動子を振動させる駆動手段とを備え、
前記振動板は端部が自由端となるように前記ホーン及び前記支持部材に固定され、前記振動板の下面にはその長手方向全長に亘って延びる溝が形成されている荷取り装置。
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