| 講演名 | 2007-12-13 超音波定在波を用いた自走式非接触リニアステージ(強力超音波) 小山 大介, 武井 裕之, 中村 健太郎, 上羽 貞行, |
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| 抄録(和) | 自走式超音波浮揚リニアステージ用の定在波型スライダについて検討する。スライダは自身が発生する音響放射圧によって浮揚し、音響流を利用することによって浮揚状態を保ちながら移動する。スライダは簡素な構造であり、一つのPZT素子と振動板であるアルミ板で構成される。スライダの外形は、その浮揚並びに推力特性向上のため、有限要素解析(FEA)結果より振動板の振動振幅が大きくなるように決定した。FEAより、スライダが浮揚した際の平面基盤・スライダ間の空気層の音場を計算し、理論式より音響流の駆動力を見積もった。FEAの計算精度の確認のため、厚さ1mmの空気層の音圧分布について、光ファイバ音圧プローブによる実測値とFEAによる計算結果を比較した。設計に基づいた試作機を用いて振動分布を測定した結果、ステータの振動板に沿ってたわみ定在波が励振され、実測値と計算結果は良く一致した。ステータはいくつかの駆動周波数において浮揚し、FEAによる計算結果に近い68kHzと69kHzで振動板長さ方向に対して非対称な振動モードが励振され、それぞれ負方向と正方向に移動した。スライダ浮揚距離が小さいほど大きな推力が得られ、最大推力19mNを得た。 |
| 抄録(英) | A standing wave type slider for a self-running ultrasonically levitated linear stage is discussed. The slider can be levitated and moved using the acoustic radiation force and the acoustic streaming. The slider has the simple configuration : it consists of an aluminum vibrating plate and a PZT element. The configuration of the slider was determined via the harmonic analysis results of the FEA (Finite Elemental Analysis) to obtain the large asymmetric vibration distribution for the high thrust and levitation performance. As a preliminary step, the computed result of the sound pressure distribution in the 1-mm air gap by the FEA was compared with the experimental results using the fiber optic probe. The direction of the total driving force for the acoustic streaming in the small air gap was estimated by the sound pressure distribution calculated by the FEA, and it was found that the direction of the acoustic streaming could be switched by controlling the vibration mode of the slider. The flexural standing wave could be generated along the vibrating plate near the predicted frequencies by the FEA results. The slider could be levitated by the acoustic radiation force radiated from own vibrating plate at several frequencies. The slider could be moved in the negative and positive direction at 68 and 69kHz, which correspond to the computed results by FEA, with the asymmetric vibrating distribution of the slider's vibrating plate. The larger thrust could be obtained with the smaller levitation distance, and the maximum thrust was 19mN. |
| キーワード(和) | 自走型スライダ / 近距離場音波浮揚 / 音響流 / FEA |
| キーワード(英) | Self-running slider / Near-field acoustic levitation / Acoustic streaming / FEA |
| 資料番号 | US2007-82 |
| 発行日 |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | US |
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| 開催期間 | 2007/12/6(から1日開催) |
| 開催地（和） | |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | |
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| 副委員長氏名（和） | |
| 副委員長氏名（英） | |
| 幹事氏名（和） | |
| 幹事氏名（英） | |
| 幹事補佐氏名（和） | |
| 幹事補佐氏名（英） | |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Ultrasonics (US) |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 超音波定在波を用いた自走式非接触リニアステージ(強力超音波) |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A Self-running Noncontact Linear Stage Using Ultrasonic Standing Waves |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 自走型スライダ / Self-running slider |
| キーワード(2)（和/英） | 近距離場音波浮揚 / Near-field acoustic levitation |
| キーワード(3)（和/英） | 音響流 / Acoustic streaming |
| キーワード(4)（和/英） | FEA / FEA |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 小山 大介 / Daisuke KOYAMA |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京工業大学精密工学研究所 Precision and Intelligence Laboratory, Tokyo Institute of Technology |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 武井 裕之 / Hiroyuki TAKEI |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東京工業大学精密工学研究所 Precision and Intelligence Laboratory, Tokyo Institute of Technology |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 中村 健太郎 / Kentaro NAKAMURA |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東京工業大学精密工学研究所 Precision and Intelligence Laboratory, Tokyo Institute of Technology |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 上羽 貞行 / Sadayuki UEHA |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 東京工業大学精密工学研究所 Precision and Intelligence Laboratory, Tokyo Institute of Technology |
| 発表年月日 | 2007-12-13 |
| 資料番号 | US2007-82 |
| 巻番号（vol） | vol.107 |
| 号番号（no） | 376 |
| ページ範囲 | pp.- |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | |