音波の放射圧を利用した大型液晶ガラス基板非接触搬送システムの構築

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450142
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 上羽 貞行 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (90016551)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小池 義和 芝浦工業大学, 工学部, 講師 (30251672) ; 中村 健太郎 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (20242315)
• Keywords: 超音波 / 浮揚 / 保持 / 搬送 / 放射圧 / 非接触 / 定在波 / 進行波

Research Abstract

研究の目的
本研究課題では、大型ガラス液晶基板のような、大型の板状物体を対象とした音波を用いた非接触搬送システムの実現を目指す。そのために、以下の4つを目的とする。
1.大型板状物体が浮揚・保持可能な音波を用いた非接触搬送・保持方式の開拓。
2.音波を用いた非接触搬送・保持のメカニズムの解明。
3.液中での音波を用いた非接触搬送システムを実現。
4.非接触搬送と超音波洗浄を同時に可能となる搬送技術の開拓。
平成13年度に得られた成果
1.音波浮揚現象に伴う位置保持現象の基礎特性測定
(1)振動振幅-保持力特性 矩形ホーンを持つ振動子を用いて、振動振幅と保持力の関係を調べた。振幅の増大に伴い、浮揚距離も変化するため、明確な結論は出せなかったが、振幅が小さい範囲内では比例関係になることが明らかになった。
(2)浮揚空間環境 周辺環境の温度湿度を変化させた場合の現象の変化を測定した。
(3)流れの可視化 浮揚物体をずらした状態で空気の流れを可視化し、保持力発生メカニズムの考察に利用した。
2.音波浮揚現象の有限要素法解析
(1)実験結果と同じ計算結果が得られる境界条件の設定
超音波振動子、浮揚物体、浮揚空間、周辺空間、全てを考慮することで、計算と実験の値がほぼ一致することがわかった。