JP2003087909A - 磁気浮上搬送装置及びその制御方法 - Google Patents
磁気浮上搬送装置及びその制御方法Info
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気軸受の電力消費を大幅に低減できると共
に、水平方向の荷重変動に対する移送体の揺れを極力抑
えることができる磁気浮上搬送装置及びその制御方法を
提供すること。 【解決手段】 軌条と、この軌条に沿って移動する移送
体と、軌条側に設けられた強磁性の浮上用レール及び一
対の案内用レールと、移送体側に浮上用レールの重力方
向に対向して設けられ、その磁極の一部に永久磁石を有
する磁石併用磁気軸受と、一対の案内用レールの水平方
向に対向して、これを挟む形で移送体側に設けられた永
久磁石を持たない水平方向磁気軸受と、移送体を所定位
置に保持するためのタッチダウン保護装置とを備え、移
送体を軌条に対して浮上させ両レール方向に駆動させる
磁気浮上搬送装置であって、前記一対の水平方向磁気軸
受は、水平方向目標位置から外れた時は、軸受隙間の大
きくなった方の水平方向磁気軸受のみに制御電流を流す
制御を行うこと。
に、水平方向の荷重変動に対する移送体の揺れを極力抑
えることができる磁気浮上搬送装置及びその制御方法を
提供すること。 【解決手段】 軌条と、この軌条に沿って移動する移送
体と、軌条側に設けられた強磁性の浮上用レール及び一
対の案内用レールと、移送体側に浮上用レールの重力方
向に対向して設けられ、その磁極の一部に永久磁石を有
する磁石併用磁気軸受と、一対の案内用レールの水平方
向に対向して、これを挟む形で移送体側に設けられた永
久磁石を持たない水平方向磁気軸受と、移送体を所定位
置に保持するためのタッチダウン保護装置とを備え、移
送体を軌条に対して浮上させ両レール方向に駆動させる
磁気浮上搬送装置であって、前記一対の水平方向磁気軸
受は、水平方向目標位置から外れた時は、軸受隙間の大
きくなった方の水平方向磁気軸受のみに制御電流を流す
制御を行うこと。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、環境汚染が少な
く、省エネルギーな駆動を目標とする磁気浮上搬送装置
に関し、特に、半導体製造装置、液晶製造装置等のクリ
ーンな雰囲気の中で使用される磁気浮上搬送装置及びそ
の制御方法に関するものである。
く、省エネルギーな駆動を目標とする磁気浮上搬送装置
に関し、特に、半導体製造装置、液晶製造装置等のクリ
ーンな雰囲気の中で使用される磁気浮上搬送装置及びそ
の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁気浮上搬送装置の例として、特
公昭６２−３８９２１号公報に開示された図６に示す常
電導磁気浮上車の車両及び軌道構造がある。同図におい
て、２１は車両の車体、２２は台車台枠、２３,２４は
空気ばね、２５,２６は浮上用電磁石で、台車台枠２２
の下側左右内縁部に取り付けられている。２７,２８は
案内用電磁石で、台車台枠２２の左右内側部に取り付け
られている。２９は軌道の梁である。これら浮上用電磁
石２５,２６と案内用電磁石２７,２８は、梁２９の左右
両端下部及び側部に設けた浮上軌条３０,３１と案内用
軌条３２,３３とに対向して、それぞれ浮上及び案内の
機能を発揮すべく一定の間隔を保持するようにキャッチ
センサー又は制御器（図示しない）により電流制御され
るようになっている。３４はリニヤインダクションモー
タ１次で、梁２９上に固定したシングルサイドリニヤイ
ンダクションモータ２次導体３５と対向して走行・減速
に必要な推力を得るようになっている。３６,３７はソ
リッドタイヤ踏面で、このソリッドタイヤ踏面３６,３
７上を台車台枠２２の前後端に設けたソリッドタイヤ３
８,３９が転動可能となっている。
公昭６２−３８９２１号公報に開示された図６に示す常
電導磁気浮上車の車両及び軌道構造がある。同図におい
て、２１は車両の車体、２２は台車台枠、２３,２４は
空気ばね、２５,２６は浮上用電磁石で、台車台枠２２
の下側左右内縁部に取り付けられている。２７,２８は
案内用電磁石で、台車台枠２２の左右内側部に取り付け
られている。２９は軌道の梁である。これら浮上用電磁
石２５,２６と案内用電磁石２７,２８は、梁２９の左右
両端下部及び側部に設けた浮上軌条３０,３１と案内用
軌条３２,３３とに対向して、それぞれ浮上及び案内の
機能を発揮すべく一定の間隔を保持するようにキャッチ
センサー又は制御器（図示しない）により電流制御され
るようになっている。３４はリニヤインダクションモー
タ１次で、梁２９上に固定したシングルサイドリニヤイ
ンダクションモータ２次導体３５と対向して走行・減速
に必要な推力を得るようになっている。３６,３７はソ
リッドタイヤ踏面で、このソリッドタイヤ踏面３６,３
７上を台車台枠２２の前後端に設けたソリッドタイヤ３
８,３９が転動可能となっている。
【０００３】このように、浮上用電磁石２５,２６と案
内用電磁石２７,２８を、軌道の浮上軌条３０,３１と案
内用軌条３２,３３とに対向させて、台車台枠２２の浮
上及び案内を行わせる構造である。
内用電磁石２７,２８を、軌道の浮上軌条３０,３１と案
内用軌条３２,３３とに対向させて、台車台枠２２の浮
上及び案内を行わせる構造である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記常電導磁気浮上車の車両及び軌道構造においては、
用いられている浮上用電磁石２５,２６は磁石併用電磁
石ではないため、浮上体等の静荷重を支持して浮上する
ために大きな一定電流を必要とする。このため、半導体
製造装置、液晶製造装置等の真空雰囲気中で使用される
場合には、電磁石に大きな熱が蓄積されて高温となり、
搬送装置の機能に悪影響を及ぼすという問題点があっ
た。この点、浮上軌条３０,３１に対する浮上用電磁石
２５,２６の電流制御や案内用軌条３２,３３に対する案
内用電磁石２７,２８の電流制御の仕方によって使用電
流を削減することが考えられるが、電流制御については
十分な説明がなされていない。
上記常電導磁気浮上車の車両及び軌道構造においては、
用いられている浮上用電磁石２５,２６は磁石併用電磁
石ではないため、浮上体等の静荷重を支持して浮上する
ために大きな一定電流を必要とする。このため、半導体
製造装置、液晶製造装置等の真空雰囲気中で使用される
場合には、電磁石に大きな熱が蓄積されて高温となり、
搬送装置の機能に悪影響を及ぼすという問題点があっ
た。この点、浮上軌条３０,３１に対する浮上用電磁石
２５,２６の電流制御や案内用軌条３２,３３に対する案
内用電磁石２７,２８の電流制御の仕方によって使用電
流を削減することが考えられるが、電流制御については
十分な説明がなされていない。
【０００５】この浮上用電磁石２５,２６が使用する浮
上用電流を減少させる磁気浮上搬送装置として、特開昭
６２−２２５１１０号公報に開示されているものがあ
り、これには図７に示す磁石併用の電磁石が用いられて
る。同図において、磁石併用電磁石４０が、軌条４７に
固定されたガイドレール４１に対向するように移送体４
６側に取り付けられている。磁石併用電磁石４０は、制
御コイル４２を有する２つの電磁石４５に永久磁石４４
が挟持された形に構成されている。この構成において、
永久磁石４４〜電磁石４５〜空隙Ｐ〜ガイドレール４１
〜空隙Ｐ〜電磁石４５〜永久磁石４４の経路から成る磁
気回路が形成される（破線）ことにより、比較的小さい
電力で所望の磁気制御力を得ることができる。しかし、
この例では、重力方向に対して浮上力を得られるが、水
平方向には重力方向の磁気吸引力の受動的な吸引力のみ
となり、水平方向の軸受負荷能力が小さいという問題点
があった。
上用電流を減少させる磁気浮上搬送装置として、特開昭
６２−２２５１１０号公報に開示されているものがあ
り、これには図７に示す磁石併用の電磁石が用いられて
る。同図において、磁石併用電磁石４０が、軌条４７に
固定されたガイドレール４１に対向するように移送体４
６側に取り付けられている。磁石併用電磁石４０は、制
御コイル４２を有する２つの電磁石４５に永久磁石４４
が挟持された形に構成されている。この構成において、
永久磁石４４〜電磁石４５〜空隙Ｐ〜ガイドレール４１
〜空隙Ｐ〜電磁石４５〜永久磁石４４の経路から成る磁
気回路が形成される（破線）ことにより、比較的小さい
電力で所望の磁気制御力を得ることができる。しかし、
この例では、重力方向に対して浮上力を得られるが、水
平方向には重力方向の磁気吸引力の受動的な吸引力のみ
となり、水平方向の軸受負荷能力が小さいという問題点
があった。
【０００６】本発明は、上述した従来例の有する不都合
を改善し、磁気軸受の電力消費を大幅に低減できると共
に、水平方向の荷重変動に対する移送体の揺れを極力抑
えることができ、真空中の走行においても真空雰囲気を
劣化させることのない、簡単な構成の磁気浮上搬送装置
の制御方法及びそを提供することを課題としている。
を改善し、磁気軸受の電力消費を大幅に低減できると共
に、水平方向の荷重変動に対する移送体の揺れを極力抑
えることができ、真空中の走行においても真空雰囲気を
劣化させることのない、簡単な構成の磁気浮上搬送装置
の制御方法及びそを提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明では、軌条と、この軌条に沿って移動する移
送体と、前記軌条側に設けられた強磁性の浮上用レール
と、前記軌条の両側面に設けられた強磁性の一対の案内
用レールと、前記移送体側に前記浮上用レールの上下方
向に対向して設けられ、その磁極の一部に永久磁石を有
する磁石併用磁気軸受と、前記一対の案内用レールの水
平方向に対向して、当該案内用レールを挟む形で前記移
送体側に設けられた水平方向磁気軸受と、前記移送体側
に設けられ、移送体を前記軌条に対して所定位置に保持
するためのタッチダウン保護装置とを備え、前記磁石併
用磁気軸受が前記浮上用レールを吸引することにより、
前記移送体を前記軌条に対し浮上させ、駆動機構によっ
て当該移送体を前記両レール方向に駆動させる磁気浮上
搬送装置において、前記水平方向磁気軸受は、永久磁石
を持たない制御型磁気軸受であることを特徴としてい
る。
に、本発明では、軌条と、この軌条に沿って移動する移
送体と、前記軌条側に設けられた強磁性の浮上用レール
と、前記軌条の両側面に設けられた強磁性の一対の案内
用レールと、前記移送体側に前記浮上用レールの上下方
向に対向して設けられ、その磁極の一部に永久磁石を有
する磁石併用磁気軸受と、前記一対の案内用レールの水
平方向に対向して、当該案内用レールを挟む形で前記移
送体側に設けられた水平方向磁気軸受と、前記移送体側
に設けられ、移送体を前記軌条に対して所定位置に保持
するためのタッチダウン保護装置とを備え、前記磁石併
用磁気軸受が前記浮上用レールを吸引することにより、
前記移送体を前記軌条に対し浮上させ、駆動機構によっ
て当該移送体を前記両レール方向に駆動させる磁気浮上
搬送装置において、前記水平方向磁気軸受は、永久磁石
を持たない制御型磁気軸受であることを特徴としてい
る。
【０００８】上記磁気浮上搬送装置において、前記案内
用レールに対向して配置された一対の磁気軸受は、水平
方向目標位置から外れた時は、軸受隙間の大きくなった
方の水平方向磁気軸受のみに制御電流を流して磁気吸引
力を作用させ、軸受隙間の小さくなった方の水平方向磁
気軸受には通電せず、磁気吸引力を作用させないように
制御することを特徴としている。
用レールに対向して配置された一対の磁気軸受は、水平
方向目標位置から外れた時は、軸受隙間の大きくなった
方の水平方向磁気軸受のみに制御電流を流して磁気吸引
力を作用させ、軸受隙間の小さくなった方の水平方向磁
気軸受には通電せず、磁気吸引力を作用させないように
制御することを特徴としている。
【０００９】また、前記水平方向磁気軸受が、前記水平
方向目標位置から外れた時のずれ量が所定の限界値の範
囲内にある時は、両方の水平方向磁気軸受に通電しない
ように制御することを特徴としている。さらに、前記水
平方向磁気軸受が、前記水平方向目標位置から外れた時
のずれ量が所定の限界値の範囲内にあって、しかも当該
水平方向磁気軸受が水平方向目標位置に向かう方向の前
記移送体の速度が、所定の限界値より小さい時には、軸
受隙間の大きくなった方の水平方向磁気軸受のみに制御
電流を流し、所定の限界値を越える時は両方の水平方向
磁気軸受に通電しないように制御することを特徴として
いる。
方向目標位置から外れた時のずれ量が所定の限界値の範
囲内にある時は、両方の水平方向磁気軸受に通電しない
ように制御することを特徴としている。さらに、前記水
平方向磁気軸受が、前記水平方向目標位置から外れた時
のずれ量が所定の限界値の範囲内にあって、しかも当該
水平方向磁気軸受が水平方向目標位置に向かう方向の前
記移送体の速度が、所定の限界値より小さい時には、軸
受隙間の大きくなった方の水平方向磁気軸受のみに制御
電流を流し、所定の限界値を越える時は両方の水平方向
磁気軸受に通電しないように制御することを特徴として
いる。
【００１０】以上のように構成し、且つ、一対の水平方
向磁気軸受に対して、一方の磁気軸受のみか、あるいは
全く通電しないという、必要な時のみ通電する制御を行
うので、浮上に要する電力が小さく、全体的に消費電力
が大幅に低減される。真空中での走行においては、非接
触浮上走行による走行損失が、重力方向、水平方向、何
れにおいてもほとんど生じることなく、走行摩擦がほと
んどないため、畜熱が小さく、真空雰囲気の清浄度が劣
化することがない。
向磁気軸受に対して、一方の磁気軸受のみか、あるいは
全く通電しないという、必要な時のみ通電する制御を行
うので、浮上に要する電力が小さく、全体的に消費電力
が大幅に低減される。真空中での走行においては、非接
触浮上走行による走行損失が、重力方向、水平方向、何
れにおいてもほとんど生じることなく、走行摩擦がほと
んどないため、畜熱が小さく、真空雰囲気の清浄度が劣
化することがない。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図面に基づ
いて説明する。図１は本発明の実施形態を示す磁気浮上
搬送装置の走行方向に直交する方向の断面図、図２は磁
石併用磁気軸受の構造を示す斜視図、図３は磁石併用磁
気軸受の磁気回路を示す断面図、図４は磁石併用磁気軸
受の制御回路を示すブロック図、図５は水平方向磁気軸
受の制御回路を示すブロック図である。
いて説明する。図１は本発明の実施形態を示す磁気浮上
搬送装置の走行方向に直交する方向の断面図、図２は磁
石併用磁気軸受の構造を示す斜視図、図３は磁石併用磁
気軸受の磁気回路を示す断面図、図４は磁石併用磁気軸
受の制御回路を示すブロック図、図５は水平方向磁気軸
受の制御回路を示すブロック図である。
【００１２】図１において、移送体１は、荷を積載する
載荷部１１、この載荷部１１が上側に取り付けられ、軌
条用キャビン１２ａを有する走行部１２、走行部１２の
内壁下面に固定された磁石併用磁気軸受１３ｖ、走行部
１２の内壁側面に固定された水平方向磁気軸受１３ｈ、
この磁石併用磁気軸受１３ｖ及び水平方向磁気軸受１３
ｈの各々に取り付けられた変位センサ１４ｖ及び１４
ｈ、移送体１を軌条２（後述する）に対して所定位置に
保持するためのタッチダウン保護部となる支持輪１５、
等から成っている。
載荷部１１、この載荷部１１が上側に取り付けられ、軌
条用キャビン１２ａを有する走行部１２、走行部１２の
内壁下面に固定された磁石併用磁気軸受１３ｖ、走行部
１２の内壁側面に固定された水平方向磁気軸受１３ｈ、
この磁石併用磁気軸受１３ｖ及び水平方向磁気軸受１３
ｈの各々に取り付けられた変位センサ１４ｖ及び１４
ｈ、移送体１を軌条２（後述する）に対して所定位置に
保持するためのタッチダウン保護部となる支持輪１５、
等から成っている。
【００１３】一方、軌条２の断面形状はＴ字型で、その
水平方向に突出した部分の下面側に、強磁性材料から成
る浮上用レール３が１本づつ設置されている。磁石併用
磁気軸受１３ｖは、この浮上用レール３に重力方向に対
向して位置するように、走行部１２に固定されており、
移送体１は磁石併用磁気軸受１３ｖのレール３に対する
吸引力によって吸引浮上する。軌条２の直立部２ａの両
側面には、案内用レール４が各々設けられ、この案内用
レール４の水平方向に対向して水平方向磁気軸受１３ｈ
が走行部１２に設置されている。案内用レール４と同一
平面の下側には、支持輪１５が隙間を持って嵌合するタ
ッチダウン溝２ｂが案内用レール４と平行して設けられ
ている。
水平方向に突出した部分の下面側に、強磁性材料から成
る浮上用レール３が１本づつ設置されている。磁石併用
磁気軸受１３ｖは、この浮上用レール３に重力方向に対
向して位置するように、走行部１２に固定されており、
移送体１は磁石併用磁気軸受１３ｖのレール３に対する
吸引力によって吸引浮上する。軌条２の直立部２ａの両
側面には、案内用レール４が各々設けられ、この案内用
レール４の水平方向に対向して水平方向磁気軸受１３ｈ
が走行部１２に設置されている。案内用レール４と同一
平面の下側には、支持輪１５が隙間を持って嵌合するタ
ッチダウン溝２ｂが案内用レール４と平行して設けられ
ている。
【００１４】磁石併用磁気軸受１３ｖは、図２に示すよ
うに、磁極１３ａ,１３ｂを有する２つの積層鋼板体１
３ｃと、これらの積層鋼板体１３ｃに挟持された永久磁
石１３ｄと、各積層鋼板体１３ｃの磁極１３ａ,１３ｂ
近傍にそれぞれ取り付けられた制御コイル１３ｅとから
構成されている。永久磁石１３ｄとして希土類磁石等を
用いる。水平方向磁気軸受１３ｈは、コの字型の積層鋼
板体１３ｃと、制御コイル１３ｅとから成り、永久磁石
を持たない通常の制御型磁気軸受の構成である。制御コ
イル１３ｅは磁石併用磁気軸受１３ｖと同様に、積層鋼
板体１３ｃの磁極１３ａ,１３ｂ近傍にそれぞれ取り付
けられている。これにより、走行部１２の水平方向の磁
力制御を行う。
うに、磁極１３ａ,１３ｂを有する２つの積層鋼板体１
３ｃと、これらの積層鋼板体１３ｃに挟持された永久磁
石１３ｄと、各積層鋼板体１３ｃの磁極１３ａ,１３ｂ
近傍にそれぞれ取り付けられた制御コイル１３ｅとから
構成されている。永久磁石１３ｄとして希土類磁石等を
用いる。水平方向磁気軸受１３ｈは、コの字型の積層鋼
板体１３ｃと、制御コイル１３ｅとから成り、永久磁石
を持たない通常の制御型磁気軸受の構成である。制御コ
イル１３ｅは磁石併用磁気軸受１３ｖと同様に、積層鋼
板体１３ｃの磁極１３ａ,１３ｂ近傍にそれぞれ取り付
けられている。これにより、走行部１２の水平方向の磁
力制御を行う。
【００１５】この構成において、図３に示すように、磁
石併用磁気軸受１３ｖは浮上用レール３との間で磁気回
路を形成する。制御コイル１３ｅに電流を流すことによ
って、永久磁石１３ｄの作るバイアス磁束（実線矢印）
の流れと同方向又は逆方向に制御磁束（破線矢印）を発
生させる。この制御磁束の流れの向きと大きさは、変位
センサ１４ｖが検出する浮上用レール３と磁極１３ａ,
１３ｂとの間の隙間ｄと、制御目標とする隙間（以後、
目標隙間と言う）との大きさの大小で決まる。例えば、
検出隙間ｄが目標隙間より大きい時には、制御磁束の向
きはバイアス磁束と同方向になり、且つ、検出隙間ｄと
目標隙間の差が大きい程、制御磁束の大きさは大きくな
る。又、検出隙間ｄが目標隙間より小さい時には、制御
磁束の向きはバイアス磁束と逆方向になるように制御コ
イル１３ｅに電流を流す。
石併用磁気軸受１３ｖは浮上用レール３との間で磁気回
路を形成する。制御コイル１３ｅに電流を流すことによ
って、永久磁石１３ｄの作るバイアス磁束（実線矢印）
の流れと同方向又は逆方向に制御磁束（破線矢印）を発
生させる。この制御磁束の流れの向きと大きさは、変位
センサ１４ｖが検出する浮上用レール３と磁極１３ａ,
１３ｂとの間の隙間ｄと、制御目標とする隙間（以後、
目標隙間と言う）との大きさの大小で決まる。例えば、
検出隙間ｄが目標隙間より大きい時には、制御磁束の向
きはバイアス磁束と同方向になり、且つ、検出隙間ｄと
目標隙間の差が大きい程、制御磁束の大きさは大きくな
る。又、検出隙間ｄが目標隙間より小さい時には、制御
磁束の向きはバイアス磁束と逆方向になるように制御コ
イル１３ｅに電流を流す。
【００１６】この制御コイル１３ｅに電流を流す制御
は、いわゆるゼロパワ制御にする。これは、制御コイル
に流れる電流をフィードバックして、その積分値がゼロ
になるように移送体１の自重と磁石併用磁気軸受１３ｖ
の磁力による吸引力とを釣り合わせる制御をするもので
ある。これにより、移送体１が磁気浮上している時に必
要な制御電流は微分制御分だけとなり、使用電流を極め
て微小なものとすることができる。
は、いわゆるゼロパワ制御にする。これは、制御コイル
に流れる電流をフィードバックして、その積分値がゼロ
になるように移送体１の自重と磁石併用磁気軸受１３ｖ
の磁力による吸引力とを釣り合わせる制御をするもので
ある。これにより、移送体１が磁気浮上している時に必
要な制御電流は微分制御分だけとなり、使用電流を極め
て微小なものとすることができる。
【００１７】しかし、このゼロパワ制御の場合、載荷部
１１に積載する荷重量の変動に伴って移送体１の浮上位
置（重力方向位置）が変動する。荷重が増加すると、そ
れと磁石併用磁気軸受１３ｖの吸引力が釣り合うように
前記隙間ｄは減少する。逆に、荷重が減少すると、隙間
ｄは増大する。このように、ゼロパワ制御の場合、磁石
併用磁気軸受１３ｖは軸受剛性を持たないことになる。
１１に積載する荷重量の変動に伴って移送体１の浮上位
置（重力方向位置）が変動する。荷重が増加すると、そ
れと磁石併用磁気軸受１３ｖの吸引力が釣り合うように
前記隙間ｄは減少する。逆に、荷重が減少すると、隙間
ｄは増大する。このように、ゼロパワ制御の場合、磁石
併用磁気軸受１３ｖは軸受剛性を持たないことになる。
【００１８】このため、本実施形態の磁気浮上搬送装置
における、磁石併用磁気軸受１３ｖに供給する電流の制
御法は、ゼロパワ制御と目標値制御を組み合わせた制御
にする。図４に示すように、移送体１の浮上初期におい
ては、スイッチ がオンにされており、局所電流フィ
ードバック積分部（Ｉ）の制御を介して、磁石併用磁気
軸受１３ｖの吸引力と荷重とが釣り合う浮上位置にて制
御電流が最小となるようにする。即ち、制御コイル１３
ｅに流れる制御電流の積分値をフィードバックして、そ
れがゼロになるようにするゼロパワ制御を実施する。そ
の後の移送体１の移動時には、移送体１のゼロパワ状態
の浮上位置を目標値とするよう目標値切替比較部（Ａ）
の入力スイッチ を切り替え、かつ、 を切断し
て、ＰＩＤ制御部（ＰＩＤ）の制御を介して、この浮上
位置を目標値とする目標値制御を実施する。この目標値
は予め、メモリー に記憶させておく。
における、磁石併用磁気軸受１３ｖに供給する電流の制
御法は、ゼロパワ制御と目標値制御を組み合わせた制御
にする。図４に示すように、移送体１の浮上初期におい
ては、スイッチ がオンにされており、局所電流フィ
ードバック積分部（Ｉ）の制御を介して、磁石併用磁気
軸受１３ｖの吸引力と荷重とが釣り合う浮上位置にて制
御電流が最小となるようにする。即ち、制御コイル１３
ｅに流れる制御電流の積分値をフィードバックして、そ
れがゼロになるようにするゼロパワ制御を実施する。そ
の後の移送体１の移動時には、移送体１のゼロパワ状態
の浮上位置を目標値とするよう目標値切替比較部（Ａ）
の入力スイッチ を切り替え、かつ、 を切断し
て、ＰＩＤ制御部（ＰＩＤ）の制御を介して、この浮上
位置を目標値とする目標値制御を実施する。この目標値
は予め、メモリー に記憶させておく。
【００１９】この制御により、磁気浮上のための制御電
力を極めて小さくすることができ、且つ、磁気併用磁気
軸受１３ｖの軸受剛性をもって移送体１が安定浮上し、
浮上位置の変動を極力小さくすることができる。また、
制御電力を小さくできるのに伴い、移送体１の畜熱を極
めて小さくすることができ、真空中での走行において、
熱のために真空雰囲気の清浄度が劣化するといった事態
を避けることができる。
力を極めて小さくすることができ、且つ、磁気併用磁気
軸受１３ｖの軸受剛性をもって移送体１が安定浮上し、
浮上位置の変動を極力小さくすることができる。また、
制御電力を小さくできるのに伴い、移送体１の畜熱を極
めて小さくすることができ、真空中での走行において、
熱のために真空雰囲気の清浄度が劣化するといった事態
を避けることができる。
【００２０】一方、水平方向磁気軸受１３ｈは、水平方
向の荷重変動に対して磁気制御能力を持つ。この水平方
向磁気軸受１３ｈに磁石併用磁気軸受を用いないのは、
磁石によって常に磁束が供給され、移送体１の走行時に
浮上用レール３に渦電流が発生するのをを避けるためで
ある。渦電流が発生すると、それに起因して走行損失を
生じて電力消費が増加する。
向の荷重変動に対して磁気制御能力を持つ。この水平方
向磁気軸受１３ｈに磁石併用磁気軸受を用いないのは、
磁石によって常に磁束が供給され、移送体１の走行時に
浮上用レール３に渦電流が発生するのをを避けるためで
ある。渦電流が発生すると、それに起因して走行損失を
生じて電力消費が増加する。
【００２１】本発明の磁気浮上搬送装置における水平方
向磁気軸受１３ｈの制御法は、図５に示すように、２本
の案内用レール４を挟む形で配置された一対の水平方向
磁気軸受１３ｈにおいて、変位センサ１４ｈによって軸
受隙間ｄの変位量を検出し、この検出結果に基づいて、
スイッチ により左右の水平方向磁気軸受１３ｈに流
す電流を制御する。即ち、変位センサ１４の検出結果か
ら、目標値比較部（Ｂ）によって一対の水平方向磁気軸
受１３ｈが水平方向目標位置よりずれたことが検知され
た時は、軸受隙間ｄの大きくなった方の磁気軸受１３ｈ
のみ制御電流を流して磁気吸引力を作用させ、軸受隙間
ｄの小さくなった方の磁気軸受１３ｈには電流を遮断し
て吸引力を作用させないようにＰＩＤ制御部（ＰＩＤ）
を介して制御する。例えば、同図においては、右側の磁
気軸受１３ｈの方の軸受隙間ｄが大きくなっているの
で、スイッチ を(ａ)に接続して右側の磁気軸受１３
ｈに制御電流を流し、軸受隙間ｄを小さくする。
向磁気軸受１３ｈの制御法は、図５に示すように、２本
の案内用レール４を挟む形で配置された一対の水平方向
磁気軸受１３ｈにおいて、変位センサ１４ｈによって軸
受隙間ｄの変位量を検出し、この検出結果に基づいて、
スイッチ により左右の水平方向磁気軸受１３ｈに流
す電流を制御する。即ち、変位センサ１４の検出結果か
ら、目標値比較部（Ｂ）によって一対の水平方向磁気軸
受１３ｈが水平方向目標位置よりずれたことが検知され
た時は、軸受隙間ｄの大きくなった方の磁気軸受１３ｈ
のみ制御電流を流して磁気吸引力を作用させ、軸受隙間
ｄの小さくなった方の磁気軸受１３ｈには電流を遮断し
て吸引力を作用させないようにＰＩＤ制御部（ＰＩＤ）
を介して制御する。例えば、同図においては、右側の磁
気軸受１３ｈの方の軸受隙間ｄが大きくなっているの
で、スイッチ を(ａ)に接続して右側の磁気軸受１３
ｈに制御電流を流し、軸受隙間ｄを小さくする。
【００２２】さらに、同図に示すように、変位センサ１
４で検出される軸受隙間ｄのずれ量が予め設定された限
界値の範囲ｄｘ内にあるか、しかも、ずれた位置から前
記水平方向目標位置に向かう方向での移送体１の速度が
予め設定された限界値Ｖｒ以上かをコンパレータ１６で
比較して、この基準を満たしていれば、両方の磁気軸受
１３ｈに制御電流を流さないようにスイッチ を(ｂ)
に切り替える制御を行う。軸受隙間ｄのずれ量が予め設
定された限界値の範囲ｄｘ内にあり、しかも前記移送体
１の速度が予め設定された限界値Ｖｒ以下であれば、軸
受隙間ｄのずれ量が大きい方の磁気軸受１３ｈに制御電
流を流すべく、スイッチ を(ａ)又は（ｃ）に切り替
える制御を行う。
４で検出される軸受隙間ｄのずれ量が予め設定された限
界値の範囲ｄｘ内にあるか、しかも、ずれた位置から前
記水平方向目標位置に向かう方向での移送体１の速度が
予め設定された限界値Ｖｒ以上かをコンパレータ１６で
比較して、この基準を満たしていれば、両方の磁気軸受
１３ｈに制御電流を流さないようにスイッチ を(ｂ)
に切り替える制御を行う。軸受隙間ｄのずれ量が予め設
定された限界値の範囲ｄｘ内にあり、しかも前記移送体
１の速度が予め設定された限界値Ｖｒ以下であれば、軸
受隙間ｄのずれ量が大きい方の磁気軸受１３ｈに制御電
流を流すべく、スイッチ を(ａ)又は（ｃ）に切り替
える制御を行う。
【００２３】軸受隙間ｄのずれ量の限界値としては目標
軸受隙間の５％〜１０％の値が適当とされ、水平方向目
標位置に向かう方向での移送体１の速度の限界値として
は走行速度（レール３,４に沿った方向）の３０％〜５
０％の値が適当とされる。したがって、移送体１の速度
の限界値Ｖｒは走行速度の３０％ということになる。こ
のように、水平方向磁気軸受１３ｈの制御電流は、コン
パレータ１６の比較によって、一方の磁気軸受１３ｈの
みか、あるいは全く通電しないという、必要な時のみ通
電する制御となり、極めて省電力な制御を実現できる。
軸受隙間の５％〜１０％の値が適当とされ、水平方向目
標位置に向かう方向での移送体１の速度の限界値として
は走行速度（レール３,４に沿った方向）の３０％〜５
０％の値が適当とされる。したがって、移送体１の速度
の限界値Ｖｒは走行速度の３０％ということになる。こ
のように、水平方向磁気軸受１３ｈの制御電流は、コン
パレータ１６の比較によって、一方の磁気軸受１３ｈの
みか、あるいは全く通電しないという、必要な時のみ通
電する制御となり、極めて省電力な制御を実現できる。
【００２４】これにより、移送体１の走行時に移送体１
の浮上に要する電力が小さくすることができると共に、
浮上位置の変動を小さく抑えることができる。また、真
空中での走行において非接触浮上走行による揺れ（走行
損失）が、重力方向及び水平方向共に、ほとんど生じる
ことがないため、移送体１の畜熱が極めて小さくなり、
真空雰囲気の清浄度を劣化させることがない。
の浮上に要する電力が小さくすることができると共に、
浮上位置の変動を小さく抑えることができる。また、真
空中での走行において非接触浮上走行による揺れ（走行
損失）が、重力方向及び水平方向共に、ほとんど生じる
ことがないため、移送体１の畜熱が極めて小さくなり、
真空雰囲気の清浄度を劣化させることがない。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水平方向磁気軸受は、永久磁石を持たない制御型磁気軸
受であり、案内用レールに対向して配置された一対の水
平方向磁気軸受は、水平方向目標位置から外れた時は、
軸受隙間の大きくなった方の水平方向磁気軸受のみに制
御電流を流して磁気吸引力を作用させ、軸受隙間の小さ
くなった方の水平方向磁気軸受には通電せず、磁気吸引
力を作用させないように制御するので、移送体の浮上時
を含めて、全体的に消費電力を大幅に低減することがで
きる。また、真空中での走行において非接触浮上走行に
よる揺れや走行摩擦が、重力方向、及び水平方向、何れ
においてもほとんど生じることがないため、移送体の畜
熱が極めて小さくなり、真空雰囲気の清浄度が劣化する
のを防止することができる。また、水平方向磁気軸受
が、水平方向目標位置から外れた時のずれ量が所定の限
界値の範囲内にある時や、これに加えて当該磁気軸受が
水平方向目標位置に向かう方向の移送体の速度が、所定
の限界値を越える時にも、両方の水平方向磁気軸受に通
電しないように制御することによって、消費電力をさら
に低減することができる。
水平方向磁気軸受は、永久磁石を持たない制御型磁気軸
受であり、案内用レールに対向して配置された一対の水
平方向磁気軸受は、水平方向目標位置から外れた時は、
軸受隙間の大きくなった方の水平方向磁気軸受のみに制
御電流を流して磁気吸引力を作用させ、軸受隙間の小さ
くなった方の水平方向磁気軸受には通電せず、磁気吸引
力を作用させないように制御するので、移送体の浮上時
を含めて、全体的に消費電力を大幅に低減することがで
きる。また、真空中での走行において非接触浮上走行に
よる揺れや走行摩擦が、重力方向、及び水平方向、何れ
においてもほとんど生じることがないため、移送体の畜
熱が極めて小さくなり、真空雰囲気の清浄度が劣化する
のを防止することができる。また、水平方向磁気軸受
が、水平方向目標位置から外れた時のずれ量が所定の限
界値の範囲内にある時や、これに加えて当該磁気軸受が
水平方向目標位置に向かう方向の移送体の速度が、所定
の限界値を越える時にも、両方の水平方向磁気軸受に通
電しないように制御することによって、消費電力をさら
に低減することができる。
【図１】本発明の実施形態を示す磁気浮上搬送装置の走
行方向に直交する方向の断面図。
行方向に直交する方向の断面図。
【図２】磁石併用磁気軸受の構造を示す斜視図。
【図３】磁石併用磁気軸受の磁気回路を示す断面図。
【図４】磁石併用磁気軸受の制御回路を示すブロック
図。
図。
【図５】水平方向磁気軸受の制御回路を示すブロック
図。
図。
【図６】従来の定伝導磁気浮上車の車両を示す断面図。
【図７】従来の磁石併用磁気軸受を示す断面図。
１ 移送体
２ 軌条
３ 浮上用レール
４ 案内用レール
１１ 載荷部
１２ 走行部
１２ａ 軌条用キャビン
１３ｖ 磁石併用磁気軸受
１３ｄ 永久磁石
１３ｅ 制御コイル
１３ｈ 水平方向磁気軸受
１４ｖ,１４ｈ 変位センサ
１５ 支持輪（タッチダウン保護装置）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｆ１６Ｃ 32/04 Ｆ１６Ｃ 32/04 Ａ
Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ａ
// Ｈ０２Ｋ 7/09 Ｈ０２Ｋ 7/09
Ｆターム(参考） 3J102 AA01 BA05 CA29 DA09 DB37
GA12
5F031 CA02 CA05 GA57 JA01 JA32
LA04 NA05 PA11 PA26
5H113 AA05 BB02 CC01 CD12 DA01
DA05 DB04 DB07 DB13 DB17
DC04 DC07 DC13 DC17 DD01
GG12
5H607 AA02 BB01 BB11 CC01 DD03
GG01 GG17
Claims (4)
- 【請求項１】 軌条と、この軌条に沿って移動する移送
体と、前記軌条側に設けられた強磁性の浮上用レール
と、前記軌条の両側面に設けられた強磁性の一対の案内
用レールと、前記移送体側に前記浮上用レールの上下方
向に対向して設けられ、その磁極の一部に永久磁石を有
する磁石併用磁気軸受と、前記一対の案内用レールの水
平方向に対向して、当該案内用レールを挟む形で前記移
送体側に設けられた水平方向磁気軸受と、前記移送体側
に設けられ、移送体を前記軌条に対して所定位置に保持
するためのタッチダウン保護装置とを備え、前記磁石併
用磁気軸受が前記浮上用レールを吸引することにより、
前記移送体を前記軌条に対し浮上させ、駆動機構によっ
て当該移送体を前記両レール方向に駆動させる磁気浮上
搬送装置であって、 前記水平方向磁気軸受は、永久磁石を持たない制御型磁
気軸受であることを特徴とする磁気浮上搬送装置。 - 【請求項２】請求項１記載の磁気浮上搬送装置におい
て、 前記案内用レールに対向して配置された一対の水平方向
磁気軸受は、水平方向目標位置から外れた時は、軸受隙
間の大きくなった方の水平方向磁気軸受のみに制御電流
を流して磁気吸引力を作用させ、軸受隙間の小さくなっ
た方の水平方向磁気軸受には通電せず、磁気吸引力を作
用させないように制御することを特徴とする磁気浮上搬
送装置の制御方法。 - 【請求項３】前記水平方向磁気軸受が、前記水平方向目
標位置から外れた時のずれ量が所定の限界値の範囲内に
ある時は、両方の水平方向磁気軸受に通電しないように
制御することを特徴とする請求項２記載の磁気浮上搬送
装置の制御方法。 - 【請求項４】前記水平方向磁気軸受が、前記水平方向目
標位置から外れた時のずれ量が所定の限界値の範囲内に
あって、しかも当該水平方向磁気軸受が水平方向目標位
置に向かう方向の前記移送体の速度が、所定の限界値よ
りも小さい時には、軸受隙間の大きくなった方の磁気軸
受のみに制御電流を流し、所定の限界値を越える時は、
両方の水平方向磁気軸受に通電しないように制御するこ
とを特徴とする請求項３記載の磁気浮上搬送装置の制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001279695A JP2003087909A (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 磁気浮上搬送装置及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001279695A JP2003087909A (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 磁気浮上搬送装置及びその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003087909A true JP2003087909A (ja) | 2003-03-20 |
Family
ID=19103828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001279695A Withdrawn JP2003087909A (ja) | 2001-09-14 | 2001-09-14 | 磁気浮上搬送装置及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003087909A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100361287C (zh) * | 2006-03-10 | 2008-01-09 | 友达光电股份有限公司 | 基板传送装置 |
| CN100392267C (zh) * | 2005-04-29 | 2008-06-04 | 李岭群 | 永磁悬浮轴 |
| WO2011007544A1 (ja) * | 2009-07-16 | 2011-01-20 | 国立大学法人茨城大学 | 磁気浮上制御装置およびハイブリッド型磁気軸受け |
| KR20170137159A (ko) * | 2015-04-09 | 2017-12-12 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 물체를 홀딩하고 포지셔닝하고 이동시키기 위한 디바이스 |
| CN110901409A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-03-24 | 长沙理工大学 | 一种可变永磁混合电磁悬浮系统 |
| CN112611741A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-06 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种用于光学元件表面荧光特性颗粒检测的装置及方法 |
| JP2021068797A (ja) * | 2019-10-23 | 2021-04-30 | 株式会社アルバック | 搬送装置、および、真空処理装置 |
| CN116238907A (zh) * | 2023-01-12 | 2023-06-09 | 长安大学 | 一种电磁悬浮输送系统 |
-
2001
- 2001-09-14 JP JP2001279695A patent/JP2003087909A/ja not_active Withdrawn
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100392267C (zh) * | 2005-04-29 | 2008-06-04 | 李岭群 | 永磁悬浮轴 |
| CN100361287C (zh) * | 2006-03-10 | 2008-01-09 | 友达光电股份有限公司 | 基板传送装置 |
| US9203280B2 (en) | 2009-07-16 | 2015-12-01 | Ibaraki University | Magnetic levitation control device and hybrid type magnetic bearing |
| JPWO2011007544A1 (ja) * | 2009-07-16 | 2012-12-20 | 国立大学法人茨城大学 | 磁気浮上制御装置およびハイブリッド型磁気軸受け |
| AU2010272054B2 (en) * | 2009-07-16 | 2013-09-12 | Ibaraki University | Magnetic levitation control device and hybrid type magnetic bearing |
| JP5465249B2 (ja) * | 2009-07-16 | 2014-04-09 | 国立大学法人茨城大学 | 磁気浮上制御装置およびハイブリッド型磁気軸受け |
| WO2011007544A1 (ja) * | 2009-07-16 | 2011-01-20 | 国立大学法人茨城大学 | 磁気浮上制御装置およびハイブリッド型磁気軸受け |
| KR20170137159A (ko) * | 2015-04-09 | 2017-12-12 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 물체를 홀딩하고 포지셔닝하고 이동시키기 위한 디바이스 |
| JP2018518041A (ja) * | 2015-04-09 | 2018-07-05 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 物体を保持、位置づけし、移動させるための装置 |
| KR102090950B1 (ko) * | 2015-04-09 | 2020-03-19 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 물체를 홀딩하고 포지셔닝하고 이동시키기 위한 디바이스 |
| JP2021068797A (ja) * | 2019-10-23 | 2021-04-30 | 株式会社アルバック | 搬送装置、および、真空処理装置 |
| CN110901409A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-03-24 | 长沙理工大学 | 一种可变永磁混合电磁悬浮系统 |
| CN112611741A (zh) * | 2020-12-07 | 2021-04-06 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种用于光学元件表面荧光特性颗粒检测的装置及方法 |
| CN116238907A (zh) * | 2023-01-12 | 2023-06-09 | 长安大学 | 一种电磁悬浮输送系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20081202 |