JP2014165993A - Movement mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、永久磁石の磁気的な吸引力を利用して移動体をスムーズに移動できる移動機構に関し、とくに、コンベア等に利用されて、搬送物を少ないエネルギーで移動するのに最適な移動機構に関する。 The present invention relates to a moving mechanism that can smoothly move a moving body using a magnetic attraction force of a permanent magnet, and in particular, it is used for a conveyor or the like, and is an optimal moving mechanism for moving a conveyed product with less energy. About.
コンベアは、小さいエネルギーで効率よく搬送物を移送することが大切である。このことを実現するために、磁石の反発力を利用して搬送物を移動するコンベアが開発されている。(特許文献1及び2参照)
It is important for the conveyor to efficiently transport the conveyed product with small energy. In order to realize this, a conveyor that moves a conveyed product by utilizing the repulsive force of a magnet has been developed. (See
特許文献1は、ベルトを磁石で吸引して浮上させるベルトコンベアを記載し、特許文献2は、誘導反発作用を利用して、低消費電力でステップを効率的に循環移動するコンベアを記載する。
以上の公報は、磁気的な吸引力や反発力で移動体をスムーズに移動させる機構を記載する。ただ、これ等の公報に記載されるコンベアは、ベルトに搬送物を載せて移送するので、ベルトを駆動するために相当なエネルギーを消費する。このため、簡単な構造で移動体のみを小さいエネルギーで効率よく移送できない欠点がある。 The above publications describe a mechanism for smoothly moving a moving body with a magnetic attractive force or a repulsive force. However, the conveyors described in these publications consume a considerable amount of energy to drive the belt because the conveyed product is transported on the belt. For this reason, there exists a fault which cannot transfer efficiently only a mobile body with small energy by simple structure.
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、極めて簡単な構造としながら、移動体を小さいエネルギーでスムーズに移動できる移動機構を提供することにある。 The present invention has been developed for the purpose of solving this drawback. An important object of the present invention is to provide a moving mechanism that can move a moving body smoothly with small energy while having a very simple structure.
本発明の移動機構は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
移動機構は、ベースプレート1と、このベースプレート1に固定され、かつベースプレート1の表面に所定の間隔で互いに対向して配置されて、所定の幅の移送隙間5を設けている非磁性材である一対の対向壁2と、この対向壁2の移送隙間5に移動自在に配置され、かつ一対の対向壁2と対向する両側の対向面を異なる磁極としてなる永久磁石からなる移動体3と、対向壁2の外側に対向壁2に沿って配置され、かつ移動体3との対向面を移動体3の磁極と異なる磁極としてなる永久磁石からなる複数の吸引磁石4とを備える。移動体3の両側に配置している一対の吸引磁石4は、バランスして移動体3を吸引して、対向壁2の間の移送隙間5を移動する移動体3を、対向壁2内側の移送隙間5において磁気フロート状態で移動させる。
The moving mechanism of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object.
The moving mechanism is a pair of non-magnetic materials that are fixed to the
以上の移動機構は、極めて簡単な構造としながら、小さいエネルギーでスムーズに移動体を移動できる特徴がある。それは、以上の移動機構が、移動体の両側を吸引磁石でバランスしながら吸引して、対向壁の内側を磁気フロート状態で移動させるからである。吸引磁石でバランスして両側から吸引される移動体は、浮上する状態で、あるいは実質的な重量よりも小さい圧力でベースプレートに接触することで摩擦抵抗を小さくできる。 The above moving mechanism is characterized by being able to move the moving body smoothly with small energy while having an extremely simple structure. This is because the above moving mechanism attracts both sides of the moving body while balancing with the attracting magnet and moves the inside of the opposing wall in a magnetic float state. The moving body that is balanced by the attracting magnet and attracted from both sides can reduce the frictional resistance in a floating state or by contacting the base plate with a pressure smaller than a substantial weight.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための移動機構を例示するものであって、本発明は移動機構を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment shown below exemplifies a moving mechanism for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the moving mechanism as follows. Further, in this specification, in order to facilitate understanding of the scope of claims, numbers corresponding to the members shown in the examples are indicated in the “claims” and “means for solving problems” sections. It is added to the members. However, the members shown in the claims are not limited to the members in the embodiments.
図1の斜視図と、図2の平面図と、図3の側面図と、図4の断面図とに示す移動機構は、平面状のベースプレート1と、このベースプレート1の表面に所定の間隔で互いに対向して配置されて、間に移送隙間5を設けている一対の対向壁2と、この対向壁2の移送隙間5に移動自在に配置している移動体3と、対向壁2の外側に対向壁2に沿って配置している複数の吸引磁石4とを備える。
The moving mechanism shown in the perspective view of FIG. 1, the plan view of FIG. 2, the side view of FIG. 3, and the cross-sectional view of FIG. 4 includes a
ベースプレート1は上面を平面状として、上面に沿って移動体3を移動させる。ベースプレート1は、移動体3と吸引磁石4の永久磁石の吸引力に影響を与えないように、プラスチックや非磁性金属などの非磁性材で製作される。ベースプレート1は、上面を水平面内に配置して、移動体3を水平方向に移動させる。ただ、移動体を傾斜する面内に移動させる移動機構は、ベースプレートを傾斜して配置する。移動体3を磁気フロート状態で非接触状態で移動させる移動機構は、移動体3とベースプレート1との摩擦抵抗を0にできる。移動体3は、吸引磁石4に吸引されて磁気フロート状態で移動されるが、移動体3が重く、あるいは磁気的な吸引力が弱いと、移動体3はベースプレート1の表面に接触しながら移動する。この状態においても、移動体3がベースプレート1に接触する接触圧は、移動体3の重量よりも軽くなる。したがって、移動体3とベースプレート1との摩擦抵抗は、吸引磁石4で吸引しない状態よりも小さくなる。摩擦抵抗が移動体3とベースプレート1との接触圧に比例して大きくなるからである。
The
移動体3がベースプレート1の表面を接触しながら移動する移動機構は、図5と図6に示すように、ベースプレート1の表面に移動体3をスムーズに移動させるガイドロール6を配置する。この移動機構は、移動体3を常に2個以上のガイドロール6に接触させる状態で、水平姿勢を保持しながらスムーズに移動できる。ベースプレート1は、移動体3の接触面に摩擦抵抗の小さい、フッ素樹脂などの低摩擦コーティングをして、移動体3をスムーズに移動することもできる。
As shown in FIGS. 5 and 6, the moving mechanism in which the
対向壁2は、移動体3を移送隙間5に案内して移動させるガイドである。対向壁2は、移動体3と吸引磁石4との間を磁気シールドしないもの、いいかえると移動体3と吸引磁石4の永久磁石の磁束に影響を与えない材質のものが使用される。以上の図に示す対向壁2は、非磁性材のプラスチックや非磁性金属などを板状とするもので、内幅を移動体3の外幅よりもわずかに大きくして、移動体3と対向壁2との間に、たとえば0.2mm以上であって5mm以下、好ましくは0.5mm以上であって3mm以下、さらに好ましくは0.5mm以上であって2mm以下の隙間を設けている。移動体3を直線状に移動させる移動機構は、対向壁2を一定の間隔で直線状に配置して、移送隙間5を直線状としている。ただ、本発明の移動機構は、移動体を必ずしも直線状に移動させるとは限らず、移動体を曲線路と直線路とに移動させることもできる。対向壁2は、移送隙間5を形成するので、移動体3を移動させる移送隙間5を設けるように対向して配置される。
The facing
移送隙間5を移動する移動体3は、対向壁2の表面に接触する。ただ、移動体3の両側をバランスして吸引磁石4に吸引させながら移動することで、移動体3を対向壁2の表面に接触させる接触圧を低くできる。したがって、移動体3と対向壁2との摩擦抵抗は小さく、移動体3は移送隙間5をスムーズに移動する。図7と図8に示す移動機構は、移動体3をよりスムーズに移動させるために、対向壁2に所定の間隔でガイドロール7を配置している。ガイドロール7は回転できるようにベースプレート1に連結されて、表面に接触する移動体3をスムーズに移動させる。この移動機構は、移動体3を常に2個以上のガイドロール7に接触させるように、ガイドロール7を配置して、移動体3をよりスムーズに移動できる。
The moving
移動体3は方形状の永久磁石である。移動体3は、両側の吸引磁石4に吸引されて磁気フロート状態で移送隙間5を移動できるように、対向壁2の外側に配置する吸引磁石4に磁気的な吸引力で吸引される。したがって、移動体3の永久磁石は、対向壁2と対向する両側を異なる磁極としている。
The moving
吸引磁石4も永久磁石で、移動体3との対向面を移動体3の磁極と異なる磁極として、磁気的な吸引力で移動体3を両側からバランスして吸引する。図2の平面図に示す移動機構は、吸引磁石4を対向壁2に対して所定の角度で傾斜する姿勢として、対向壁2の外側に並べて配置している。傾斜姿勢でベースプレート1に固定している吸引磁石4は、対向壁2に対する傾斜角(α)を、たとえば0度よりも大きくて45度よりも小さく、好ましくは5度よりも大きくて40度よりも小さく、さらに好ましくは約30度とする。対向壁2に対して傾斜して配置される吸引磁石4は、図2の矢印Aで示す方向に移動体3をよりスムーズに移動できる。ただ、吸引磁石は、対向壁に対して傾斜しない姿勢で配置することもできるのは言うまでもない。
The attracting
移動機構は、対向壁2の外側に複数の吸引磁石4を対向壁2に沿って並べて配置する。図1ないし図3の移動機構は、隣接する吸引磁石4の間に所定の隙間を設けている。この移動機構は、移動体3の長さ(L)を、隣接する吸引磁石4の中心間隔(d)の1.5倍以上として、移動体3をスムーズに移送できる。また、吸引磁石4の間隔(d)を広くすることで、使用する吸引磁石4の数を少なくできる特徴もある。
The moving mechanism arranges a plurality of attracting
図9の移動機構は、対向壁2の外側に配置している一対の吸引磁石4の外側にヨーク8を配置している。ヨーク8はケイ素鋼板などの強磁性体で、その両端を対向壁2の外側に配置している一対の吸引磁石4に連結して、吸引磁石4と移動体3の磁気回路を閉ループとする。この移動機構は、ヨーク8でもって吸引磁石4の外側の磁気抵抗を小さくして、吸引磁石4が移動体3を吸引する吸引力を強くして、移動体3をより好ましい磁気フロート状態でスムーズに移動できる。
In the moving mechanism of FIG. 9, the yoke 8 is arranged outside the pair of attracting
さらに、図10の移動機構は、移動体3を対向壁2の移送隙間5に沿って移動させる駆動機構10を設けている。駆動機構10は移動体3を吸引し、また反発して加速する励磁コイル11と、移動体3の位置を検出する位置センサ12と、この位置センサ12で移動体3の位置を検出して、励磁コイル11の電流の向きと大きさをコントロールする制御回路13とを備える。
Furthermore, the moving mechanism of FIG. 10 is provided with a
この駆動機構10は、位置センサ12で検出される移動体3の位置で励磁コイル11の電流を制御回路13でコントロールして、移動体3を加速する。図11と図12は、励磁コイル11の磁界で移動体3を加速する状態を示している。図11は、励磁コイル11の磁界で移動体3を吸引して加速する状態を示している。移動体3が励磁コイル11に接近する位置まで移動すると、位置センサ12が移動体3の位置を検出して、制御回路13は励磁コイル11の移動体3との対向面の磁極を移動体3の磁極と異なる磁極として、励磁コイル11と移動体3との磁気的な吸引力で移動体3を吸引して加速する。図12は、励磁コイル11の磁界で移動体3を反発して加速する状態を示している。移動体3が励磁コイル11を通過する位置まで移動すると、位置センサ12が移動体3の位置を検出して、制御回路13は励磁コイル11の移動体3との対向面の磁極を移動体3の磁極と同じ磁極として、励磁コイル11と移動体3との磁気的な反発力で移動体3を反発して加速する。
The
制御回路13は、位置センサ12からの信号で励磁コイル11に流す電流の方向と大きさをコントロールする。したがって、位置センサ12は励磁コイル11で移動体3を吸引して加速できる移動体3の位置と、反発して加速できる移動体3の位置を検出して、移動体3の位置信号を制御回路13に出力する。位置センサ12は、磁気センサや光センサで移動体3の位置を検出する。
The
以上の駆動機構10は、励磁コイル11の磁界で移動体3を吸引し、また反発して加速するが、駆動機構は励磁コイルの磁界で移動体を反発させることなく吸引して加速し、あるいは吸引することなく反発して加速することもできる。
The
移動体3を加速する駆動機構10を備える移動機構は、吸引磁石4の間に所定の間隔で励磁コイル11を配置して、移動体3を移送方向に加速する。したがって、この移動機構は、移動体3を長い移送隙間5で減速することなく、速やかに移送できる特徴がある。ただ、本発明の移動機構は、必ずしも駆動機構を設ける必要はない。それは、所定の速度で移送隙間5に供給される移動体3の減速を小さくしてスムーズに移動できるからである。
A moving mechanism including a
さらに、図13と図14に示す移動機構は、平面状のベースプレート1の表面に設けた一対の対向壁2の平面形状を円形としている。円形である一対の対向壁2は、外側に設けた外壁2Aと内側に設けた内壁2Bとからなり、内壁2Bと外壁2Aとの間にリング状の移送隙間5を設けている。平面形状を円形とする内壁2Bと外壁2Aは同心円状であって、内壁2Bと外壁2Aの間の間隔を一定としている。一対の対向壁2は、内壁2Bと外壁2Aの間隔を移動体3の外幅よりもわずかに大きくして、移動体3をスムーズに移動できるようにしている。
Further, in the moving mechanism shown in FIGS. 13 and 14, the planar shape of the pair of opposing
移動体3は、リング状の移送隙間5をスムーズに移動できる形状であって、対向する対向壁2との隙間を所定の間隔とする形状としている。図13に示す対向壁2は円形としているので、湾曲面である外壁2Aと内壁2Bに沿って移動する移動体3の対向面も湾曲面としている。すなわち、移動体3の外周面は外壁2Aの内周面に沿う湾曲面であって、移動体3の内周面は内壁2Bの外周面に沿う湾曲面としている。このように、外周面と内周面を湾曲面とする移動体3は、外壁2A及び内壁2Bとの対向面により接近する状態で配置できるので、対向壁2の両側に配置される吸引磁石4による磁気的な吸引力を大きくできる。ただ、移動体の長さに対して内壁及び外壁の半径を十分に大きくする構造においては、移動体の平面形状を略長方形状とすることもできる。
The moving
図に示す移動機構は、複数の移動体3を備えており、これらの移動体3を円形の対向壁2に沿って配置している。リング状の移送隙間5に配置される複数の移動体3は、連結部材15を介して所定の間隔で連結されている。図に示す連結部材15は、円形の対向壁2の中心から放射状に延びる複数の連結アーム16を備えており、これらの連結アーム16の後端を対向壁2の中心において中央連結部17で連結すると共に、各々の連結アーム16の先端に移動体3を固定している。連結部材15は、複数の連結アーム16の長さを等しくすると共に、隣接する連結アーム16間の中心角が等しくなるように中央連結部17に連結して、複数の移動体3を等間隔に配置している。複数の連結アーム16の長さと中心角を等しくして複数の移動体3を等間隔に配置する連結部材15は、中央連結部17を重心として、バランスよく支持できる。とくに、複数の移動体3を両側の吸引磁石4に吸引させて磁気フロート状態としながら、移送隙間5をスムーズに移動できる。さらに、移動機構は、ベースプレートの表面にガイドロールを配置し、あるいは対向する対向壁の内面にガイドロールを配置して移動体との摩擦抵抗を小さくすることもできる。
The moving mechanism shown in the figure includes a plurality of moving
図13に示す移動機構は、3個の移動体3を備えており、これらの移動体3を連結部材15を介して等間隔に配置している。図の連結部材15は、放射状に連結される3本の連結アーム15を備えており、これらの連結アーム15の中心角を等しくして、先端に移動体3を固定している。このように3個の移動体3を連結部材15を介して等間隔に配置する移動機構は、複数の移動体3をバランスよく支持しながらスムーズに移動できる。ただ、移動機構は、移動体の数を2個以下とし、あるいは4個以上とすることもできる。移動体を4個以上とする移動機構も、複数の移動体を等間隔に配置して、バランスよく支持しながらスムーズに移動できる。
The moving mechanism shown in FIG. 13 includes three moving
さらに、図13の移動機構は、外壁2Aの外側と内壁2Bの内側に沿って複数の吸引磁石4を配置している。外壁2Aの外側と内壁2Bの内側に配置される吸引磁石4は、対向壁2の両側であって、互いに対向する位置に配置されている。これらの吸引磁石4は、前述の移動機構と同様に、移動体3との対向面を移動体3の磁極と異なる磁極としている。さらに、図13の平面図に示す移動機構は、吸引磁石4を対向壁2の接線方向に対して所定の傾斜角(α)で傾斜する姿勢として、対向壁2の両側に並べて配置している。ただ、吸引磁石は、対向壁に対して傾斜しない姿勢で配置することもできる。
Furthermore, the moving mechanism of FIG. 13 arranges a plurality of attracting
さらに、図の移動機構は、移動体3を対向壁2の移送隙間5に沿って移動させる駆動機構10も設けている。この駆動機構10は、前述の駆動機構と同様に、移動体3を吸引し、また反発して加速する励磁コイル11と、移動体3の位置を検出する位置センサ12と、この位置センサ12で移動体3の位置を検出して、励磁コイル11の電流の向きと大きさをコントロールする制御回路13とを備える。この駆動機構10は、位置センサ12で検出される移動体3の位置で励磁コイル11の電流を制御回路13でコントロールして、移動体3を加速する。制御回路13は、位置センサ12からの信号で励磁コイル11に流す電流の方向と大きさをコントロールする。
Further, the moving mechanism shown in the figure also includes a
この駆動機構10は、移動体3が励磁コイル11に接近する位置まで移動すると、位置センサ12が移動体3の位置を検出して、制御回路13が励磁コイル11に通電し、移動体3との対向面の磁極を移動体3の磁極と異なる磁極として、励磁コイル11と移動体3との磁気的な吸引力で移動体3を吸引して加速する。また、移動体3が励磁コイル11を通過する位置まで移動すると、位置センサ12が移動体3の位置を検出して、制御回路13が励磁コイル11に通電し、移動体3との対向面の磁極を移動体3の磁極と同じ磁極として、励磁コイル11と移動体3との磁気的な反発力で移動体3を反発して加速する。
In this
以上の駆動機構10は、外壁2Aの外側と内壁2Bの内側に沿って複数組の励磁コイル11を配置している。外壁2Aの外側と内壁2Bの内側に配置される励磁コイル11は、対向壁2の両側であって、互いに対向する位置に配置している。図に示す駆動機構10は、3組の励磁コイル11を備えており、これらの励磁コイル3を等間隔に配置している。この構造は、駆動機構10の3組の励磁コイル11が、等間隔に配置された3個の移動体3を磁気的な力によって加速するタイミングを一致させることができる。このため、複数の移動体3をバランスよく、しかも安定して移送隙間5に沿って回転させる状態で移送できる。ただ、駆動機構の励磁コイルは、必ずしも複数の移動体と対向する等しい間隔で配置する必要はなく、複数組の励磁コイルを異なる間隔で配置することもできる。この構造の移動機構は、複数組の励磁コイルの内のいずれかの励磁コイルが、複数の移動体の内のいずれかの移動体を異なるタイミングで加速するので、複数の移動体はいずれかの移動体が常に加速される状態となって、連続的に駆動されてスムーズに回転され続ける。
In the
さらに、移動機構は、図示しないが、対向壁に沿って配置される励磁コイルの数と、移送隙間に等間隔で配置される移動体の数とを異なる個数とすることもできる。とくに、励磁コイルの数と、移動体の数とを互いに素となる個数とする移動機構は、複数の励磁コイルを等間隔で配置しながら、等間隔で配置された移動体のいずれかを常に何れかの励磁コイルで加速する状態として、複数の移動体を連続的に駆動させてスムーズに回転できる。 Furthermore, although not shown, the number of exciting coils arranged along the opposing wall may be different from the number of moving bodies arranged at equal intervals in the transfer gap. In particular, the moving mechanism that makes the number of exciting coils and the number of moving bodies relatively prime each other always places one of the moving bodies arranged at equal intervals while arranging a plurality of exciting coils at equal intervals. As a state of acceleration by any one of the exciting coils, a plurality of moving bodies can be continuously driven to rotate smoothly.
以上のように、一対の対向壁2を円形とする移動機構は、リング状の移送隙間5に沿って複数の移動体3をエンドレスで移送できる。
As described above, the moving mechanism that makes the pair of opposing
1…ベースプレート
2…対向壁 2A…外壁2A
2B…内壁2B
3…移動体
4…吸引磁石
5…移送隙間
6…ガイドロール
7…ガイドロール
8…ヨーク
10…駆動機構
11…励磁コイル
12…位置センサ
13…制御回路
15…連結部材
16…連結アーム
17…中央連結部
DESCRIPTION OF
2B ...
DESCRIPTION OF
Claims (10)
このベースプレート(1)に固定され、かつベースプレート(1)の表面に所定の間隔で互いに対向して配置されて、所定の幅の移送隙間(5)を設けてなる非磁性材からなる一対の対向壁(2)と、
この対向壁(2)の移送隙間(5)に移動自在に配置され、かつ一対の対向壁(2)と対向する両側の対向面を異なる磁極としてなる永久磁石からなる移動体(3)と、
前記対向壁(2)の外側に、対向壁(2)に沿って配置され、かつ前記移動体(3)との対向面を移動体(3)の磁極と異なる磁極としてなる永久磁石からなる複数の吸引磁石(4)とを備え、
前記移動体(3)の両側に配置してなる一対の吸引磁石(4)がバランスして前記移動体(3)を吸引して、前記対向壁(2)の間の移送隙間(5)を移動する移動体(3)を、前記対向壁(2)の内側の移送隙間(5)において磁気フロート状態で移動させるようにしてなる移動機構。 A base plate (1),
A pair of opposing surfaces made of a non-magnetic material fixed to the base plate (1) and disposed on the surface of the base plate (1) so as to oppose each other at a predetermined interval and provided with a transfer gap (5) having a predetermined width. The wall (2),
A movable body (3) made of a permanent magnet that is arranged movably in the transfer gap (5) of the opposite wall (2) and has opposite surfaces on both sides facing the pair of opposite walls (2) as different magnetic poles,
A plurality of permanent magnets arranged along the opposing wall (2) on the outside of the opposing wall (2) and having a facing surface facing the moving body (3) as a magnetic pole different from the magnetic pole of the moving body (3) A suction magnet (4)
A pair of attracting magnets (4) arranged on both sides of the moving body (3) balances and attracts the moving body (3) to form a transfer gap (5) between the opposing walls (2). A moving mechanism configured to move a moving body (3) in a magnetic float state in a transfer gap (5) inside the opposing wall (2).
前記制御回路(13)が、前記位置センサ(12)で検出される前記移動体(3)の位置で励磁コイル(11)の電流をコントロールして、前記移動体(3)を加速するようにしてなる請求項7に記載される移動機構。 The drive mechanism (10) attracts and accelerates the moving body (3), an excitation coil (11), a position sensor (12) that detects the position of the moving body (3), and the position sensor (12 ) And the control circuit (13) for detecting the position of the moving body (3) and controlling the current of the exciting coil (11),
The control circuit (13) controls the current of the exciting coil (11) at the position of the moving body (3) detected by the position sensor (12) to accelerate the moving body (3). The moving mechanism according to claim 7.
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