超音波による微小物体の空中非接触搬送路－円形たわみ振動板を用いた搬送方向の変換および搬送路間の連結について

摘要

超音波浮揚による非接触搬送において、円形たわみ振動板を用いた微小物体の搬送方向の変換および搬送路間の受け渡しについて検討した。振動板には厚さ0.5mm、直径30mmのリング状PZT素子付アルミニウム製円板を用い、円板に周波数47.8kHzの節円数1、節線数4のたわみ振動モードを励振させ、物体の周回搬送を行う。また、周波数61.8kHzにお止る節円数2、節線数3のたわみ振動モードへの切り替えにより搬送路間の乗り換えのための搬出を行う。振動板－反射板間に音響定在波を発生し物体を浮揚させるため、振動板と反射板の距離を5mmにした。有限要素法により計算した音圧分布から、微小剛体球に働く音響放射力を求め、物体の捕捉位置と搬出方向を予測した。直径数mmのポリスチレン球が捕捉された状態で、振動モードを変えることによって円板径方向への搬出に成功した。搬出方向へ物体に働く力を運動軌跡から求めたところ、3.51×10~(-6)Nであった。