JP2882850B2 - 交流磁気浮上搬送装置 - Google Patents
交流磁気浮上搬送装置Info
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- Control Of Vehicles With Linear Motors And Vehicles That Are Magnetically Levitated (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、非接触で物体を搬送する必要性のある分
野、例えば発塵を嫌う半導体製造装置に於けるウエハ搬
送機器、潤滑油の飛散を嫌う真空内搬送機器等に適用さ
れる交流磁気浮上搬送装置に関する。
野、例えば発塵を嫌う半導体製造装置に於けるウエハ搬
送機器、潤滑油の飛散を嫌う真空内搬送機器等に適用さ
れる交流磁気浮上搬送装置に関する。
［従来の技術］ 発塵や潤滑油の飛散などを嫌う、例えば半導体製造プ
ロセスライン等における半導体ウエハ等の物体の搬送や
移動を行なう機構の軸受には、永久磁石あるいは電磁石
を用いた、いわゆる磁気軸受が用いられる。これは、磁
石間あるいが磁石と磁性材料との間に作用する磁気的吸
引力または反発力を利用して搬送物体あるいは支持物体
を空隙を介して非接触で浮上させるものである。
ロセスライン等における半導体ウエハ等の物体の搬送や
移動を行なう機構の軸受には、永久磁石あるいは電磁石
を用いた、いわゆる磁気軸受が用いられる。これは、磁
石間あるいが磁石と磁性材料との間に作用する磁気的吸
引力または反発力を利用して搬送物体あるいは支持物体
を空隙を介して非接触で浮上させるものである。
磁気浮上搬送装置に関しては、種々の発明・考案が出
願されており、すでに実用化されているものも多い。
願されており、すでに実用化されているものも多い。
これらのうち、電磁石を用いた磁気軸受は必要電力が
少なくて済むメリットはあるが、本来、不安定な吸引力
を電気的制御により安定化する必要があるため、高性能
な制御回路装置等が必要である上、それに必要なギャッ
プセンサなどの付帯部品を多く必要とする等の欠点を有
している。特に長い距離を搬送させる場合は、これら制
御装置を搬送ライン全体に亘って設ける必要があり、構
造的およびコスト的に困難が多い。
少なくて済むメリットはあるが、本来、不安定な吸引力
を電気的制御により安定化する必要があるため、高性能
な制御回路装置等が必要である上、それに必要なギャッ
プセンサなどの付帯部品を多く必要とする等の欠点を有
している。特に長い距離を搬送させる場合は、これら制
御装置を搬送ライン全体に亘って設ける必要があり、構
造的およびコスト的に困難が多い。
このような不具合を回避する手段として、一般に、搬
送される物体側に必要な制御回路やセンサを搭載する方
式が採用される。しかしこの場合、物体側にバッテリ等
の電源を設ける必要があり、長時間の使用には充電シス
テムや給電システムが新たに必要となるなど、設備上の
他の問題が生じる。
送される物体側に必要な制御回路やセンサを搭載する方
式が採用される。しかしこの場合、物体側にバッテリ等
の電源を設ける必要があり、長時間の使用には充電シス
テムや給電システムが新たに必要となるなど、設備上の
他の問題が生じる。
一方、磁気反発力を利用する方法によれば、上述のよ
うな制振装置は原則的には必要なく、長距離の搬送機構
としては装置上大きな利点を有している。
うな制振装置は原則的には必要なく、長距離の搬送機構
としては装置上大きな利点を有している。
しかしながら、永久磁石だけを組み合わせた反発浮上
機構は実際上は実現不可能とされており、少なくとも１
軸以上の自由度を上述の制御回路により安定化させる必
要があるといわれている。
機構は実際上は実現不可能とされており、少なくとも１
軸以上の自由度を上述の制御回路により安定化させる必
要があるといわれている。
これに対し、交流電磁石を用いた誘導反発方式の磁気
浮上機構は、誘導材料からなる浮上体の形状を工夫する
ことにより、安定に浮上支持できることが原理的に確認
されている。
浮上機構は、誘導材料からなる浮上体の形状を工夫する
ことにより、安定に浮上支持できることが原理的に確認
されている。
第６図〜第９図は上記誘導反発方式の磁気浮上機構の
一例を示す図である。図中１は交流電磁石、２は搬送さ
れる浮上体であり、アルミニウムなどの軽くて通電性の
高い材料が適している。運びたい搬送物体は、通常の場
合この浮上体２の上に置かれる。図において交流電磁石
１に第８図中の４に示す単相交流電流を通電すると、そ
の上部に交番磁界が発生する。その磁界中んひ浮上体が
あるため、この浮上体のアルミニウム材料中には過電流
と呼ばれる交番電流が流れることになる。
一例を示す図である。図中１は交流電磁石、２は搬送さ
れる浮上体であり、アルミニウムなどの軽くて通電性の
高い材料が適している。運びたい搬送物体は、通常の場
合この浮上体２の上に置かれる。図において交流電磁石
１に第８図中の４に示す単相交流電流を通電すると、そ
の上部に交番磁界が発生する。その磁界中んひ浮上体が
あるため、この浮上体のアルミニウム材料中には過電流
と呼ばれる交番電流が流れることになる。
この渦電流によって生じる磁界は、電磁石によって生
じる磁界と互いに反発する方向に形成される。このた
め、上記反発力によって浮上体には第６図，第７図中F1
で示す浮上力が作用することになる。なお、第６図，第
７図中３で示す三相交流電磁石に対し、第９図中5,6,7
で示す三相交流電流を通電すると、浮上体２には図中F2
で示す走行力が作用し、浮上体が搬送される。
じる磁界と互いに反発する方向に形成される。このた
め、上記反発力によって浮上体には第６図，第７図中F1
で示す浮上力が作用することになる。なお、第６図，第
７図中３で示す三相交流電磁石に対し、第９図中5,6,7
で示す三相交流電流を通電すると、浮上体２には図中F2
で示す走行力が作用し、浮上体が搬送される。
［発明が解決しようとする課題］ 上記した誘導反発方式を用いた搬送装置を制作する場
合、浮上体２を浮上させるための浮上力F1を得る交流電
磁石用の電流の周波数としては、浮上体２の材質，板厚
等により最適な値が存在することが知られている。周波
数が高すぎても、浮上力F1は減少する。浮上体２がアル
ミニウムの場合の最適な周波数は、50〜150Hz程度であ
る。
合、浮上体２を浮上させるための浮上力F1を得る交流電
磁石用の電流の周波数としては、浮上体２の材質，板厚
等により最適な値が存在することが知られている。周波
数が高すぎても、浮上力F1は減少する。浮上体２がアル
ミニウムの場合の最適な周波数は、50〜150Hz程度であ
る。
また、浮上体２を走行させるための走行力F2は三相交
流により得られるが、この周波数が高いと走行速度が速
くなり、浮上体２の走行，停止等の制御が困難となる。
したがって、浮上体２の制御を行ない易いようにするに
は低周波数の三相交流により駆動し、遅い速度で走行さ
せる必要がある。
流により得られるが、この周波数が高いと走行速度が速
くなり、浮上体２の走行，停止等の制御が困難となる。
したがって、浮上体２の制御を行ない易いようにするに
は低周波数の三相交流により駆動し、遅い速度で走行さ
せる必要がある。
なお、浮上体２がアルミニウムの場合の浮上用最適周
波数は50〜150Hzであるがこの周波数では走行速度が速
すぎて、浮上体２の制御は行ないにくい。走行のための
適正な周波数は50Hz以下である。
波数は50〜150Hzであるがこの周波数では走行速度が速
すぎて、浮上体２の制御は行ないにくい。走行のための
適正な周波数は50Hz以下である。
上記のように誘導反発方式においても浮上用電磁石と
走行用電磁石とを別個に用いて装置を構成する必要があ
り、電源もそれぞれ別電源を必要とする。このため機構
全体が大掛かりになり、極めてコスト高なものとなって
いた。
走行用電磁石とを別個に用いて装置を構成する必要があ
り、電源もそれぞれ別電源を必要とする。このため機構
全体が大掛かりになり、極めてコスト高なものとなって
いた。
そこで本発明の目的は、搬送ライン全体に浮上を安定
化させるための制御装置を必要としない誘導反発方式の
搬送装置において、交流電磁石を用いた従来の浮上機構
部のみで、格別な搬送用電源を用いずに、搬送を行なわ
せることのできる低コストで制作が可能な交流磁気浮上
搬送装置を提供することにある。
化させるための制御装置を必要としない誘導反発方式の
搬送装置において、交流電磁石を用いた従来の浮上機構
部のみで、格別な搬送用電源を用いずに、搬送を行なわ
せることのできる低コストで制作が可能な交流磁気浮上
搬送装置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決し目的を達成するために本発明では基
本的手段として次のような手段を講じた。
本的手段として次のような手段を講じた。
第１図〜第３図に示すように、導電性を有する常磁性
もしくは非磁性金属材料でなる浮上体２を交流電磁石１
の交番磁界を利用して浮上搬送させる交流磁気浮上搬送
装置において、搬送方向に設けられた交流電磁石配列に
通電する交流電流として、浮上体を浮上させるための例
えば高い周波数の単相交流電流と、浮上体を走行させる
ための例えば低い周波数の三相交流電流とを重畳させ
た、二つの周波数成分を有する三相交流電流8,9,10を用
いるようにした。
もしくは非磁性金属材料でなる浮上体２を交流電磁石１
の交番磁界を利用して浮上搬送させる交流磁気浮上搬送
装置において、搬送方向に設けられた交流電磁石配列に
通電する交流電流として、浮上体を浮上させるための例
えば高い周波数の単相交流電流と、浮上体を走行させる
ための例えば低い周波数の三相交流電流とを重畳させ
た、二つの周波数成分を有する三相交流電流8,9,10を用
いるようにした。
［作用］ 上記手段を講じた結果、次のような作用が生じる。
二つの周波数成分を有する交流電流を用いて搬送方向
に設けられた交流電磁石配列の励磁を行なうようにした
ので、浮上用電磁石，走行用電磁石を別々に設置する必
要がなく、搬送ラインを簡素な形で実現できる。また電
磁石と共に電源も浮上用と走行用とを兼用することがで
きる。このためコストを大幅に削減することができる。
に設けられた交流電磁石配列の励磁を行なうようにした
ので、浮上用電磁石，走行用電磁石を別々に設置する必
要がなく、搬送ラインを簡素な形で実現できる。また電
磁石と共に電源も浮上用と走行用とを兼用することがで
きる。このためコストを大幅に削減することができる。
［実施例］ 第４図は本発明の具体来な一実施例を示す図である。
第４図において１は浮上および駆動を兼用した電磁石
列であり、各ヨークには励磁コイルU1,U2,…,V1,V2,…,
W1,W2,…が巻かれている。その巻線方式はU,V,Wの三相
方式であり、例えばU1がＮ極の時U2がＳ極,U3がＮ極…
になるように結線される。11は電流増幅電源、12は信号
加算器、13は単相の発振器、14は三相の発振器である。
単相の発振器13は浮上体２の浮上に必要な50〜150Hzの
単相の交流信号を発生させる。また三相の発振器14は浮
上体２を走行させるに必要な50Hz以下の三相の交流信号
を発生させる。上記発信器13で発生した単相の交流信号
と、上記発信器14で発生した三相の交流信号の各相信号
とは、三つの信号加算器12でそれぞれ重畳されたのち、
対応して設けられている三つの電流増幅電源11に入力さ
れる。各電流増幅電源11は、各入力信号についてそれぞ
れ電流増幅し、これらを前記各コイルに供給するもので
ある。なお重畳される二つの交流電流の強さは、後述す
るように発信器のレベルを変化させることによって調整
される。
列であり、各ヨークには励磁コイルU1,U2,…,V1,V2,…,
W1,W2,…が巻かれている。その巻線方式はU,V,Wの三相
方式であり、例えばU1がＮ極の時U2がＳ極,U3がＮ極…
になるように結線される。11は電流増幅電源、12は信号
加算器、13は単相の発振器、14は三相の発振器である。
単相の発振器13は浮上体２の浮上に必要な50〜150Hzの
単相の交流信号を発生させる。また三相の発振器14は浮
上体２を走行させるに必要な50Hz以下の三相の交流信号
を発生させる。上記発信器13で発生した単相の交流信号
と、上記発信器14で発生した三相の交流信号の各相信号
とは、三つの信号加算器12でそれぞれ重畳されたのち、
対応して設けられている三つの電流増幅電源11に入力さ
れる。各電流増幅電源11は、各入力信号についてそれぞ
れ電流増幅し、これらを前記各コイルに供給するもので
ある。なお重畳される二つの交流電流の強さは、後述す
るように発信器のレベルを変化させることによって調整
される。
次に上記の如く構成された装置の動作を説明する。
第４図に示すように搬送方向に配列された交流電磁石
１に対し、第１図に示したような三相交流電流8,9,10
を、三相のＵ相に相当する8,V相に相当する9,W相に相当
する10の順序で順番に繰り返して通電する。
１に対し、第１図に示したような三相交流電流8,9,10
を、三相のＵ相に相当する8,V相に相当する9,W相に相当
する10の順序で順番に繰り返して通電する。
上記三相交流電流8,9,10,に含まれる高い周波数成分
は、浮上体２の浮上に最適な周波数であり、図中8,9,10
について同相である。これにより、浮上体２のアルミニ
ウム材料中に渦電流が発生し、浮上体は交流電磁石１と
反発し合う。かくして第１図中F1で示す浮上力が作用し
浮上体２は浮上する。
は、浮上体２の浮上に最適な周波数であり、図中8,9,10
について同相である。これにより、浮上体２のアルミニ
ウム材料中に渦電流が発生し、浮上体は交流電磁石１と
反発し合う。かくして第１図中F1で示す浮上力が作用し
浮上体２は浮上する。
一方、三相交流電流8,9,10に含まれる低い周波数成分
は、浮上体２を遅い速度で走行させるための低周波数の
三相交流電流である。この三相交流電流により交流電磁
石１上には移動磁界が発生する。この移動磁界と当該移
動磁界により浮上体２に流れる渦電流とにより、第１図
中F2で示す力が作用し、浮上体２は搬送方向に配置され
た交流電磁石１の上を走行する。
は、浮上体２を遅い速度で走行させるための低周波数の
三相交流電流である。この三相交流電流により交流電磁
石１上には移動磁界が発生する。この移動磁界と当該移
動磁界により浮上体２に流れる渦電流とにより、第１図
中F2で示す力が作用し、浮上体２は搬送方向に配置され
た交流電磁石１の上を走行する。
第５図は、浮上体２の走行モードに応じた両者の電流
強度パターンを示す図である。Ａは浮上用の単相励磁電
流強度、Ｂは走行用の三相励磁電流強度を示す。通常、
浮上状態では走行摩擦力は小さいため、ＢとしてはＡに
比べかなり小さいレベルのものを用いる。
強度パターンを示す図である。Ａは浮上用の単相励磁電
流強度、Ｂは走行用の三相励磁電流強度を示す。通常、
浮上状態では走行摩擦力は小さいため、ＢとしてはＡに
比べかなり小さいレベルのものを用いる。
まず、Ｂを零の状態にし、Ａを徐々に設定値まで増加
すると浮上体２が浮上状態となる。その状態で、次にＢ
を徐々に増加させると、浮上体２に走行力が働き、走行
する。停止する場合は、この逆にＢを徐々に減少させれ
ばよい。また走行方向を逆にする場合には、３相のう
ち、２相の結線を切り換えれば可能である。
すると浮上体２が浮上状態となる。その状態で、次にＢ
を徐々に増加させると、浮上体２に走行力が働き、走行
する。停止する場合は、この逆にＢを徐々に減少させれ
ばよい。また走行方向を逆にする場合には、３相のう
ち、２相の結線を切り換えれば可能である。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可
能であるのが勿論である。
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可
能であるのが勿論である。
［発明の効果］ 本発明によれば次のような作用効果が期待できる。
誘導反発原理の磁気浮上搬送装置への適用を考えたと
き、浮上用電磁石、走行用電磁石を別々に設置する必要
がなく、搬送ラインを簡素な形で実現できいる。また電
磁石と共に電磁石駆動電源も浮上用を兼用するため、低
価格の交流磁気浮上搬送装置が製作可能である。
き、浮上用電磁石、走行用電磁石を別々に設置する必要
がなく、搬送ラインを簡素な形で実現できいる。また電
磁石と共に電磁石駆動電源も浮上用を兼用するため、低
価格の交流磁気浮上搬送装置が製作可能である。
第１図〜第３図は本発明に係る磁気浮上搬送装置の基本
構成を説明するための図である。第４図および第５図は
本発明の一実施例に係わる構成図および作用説明図であ
る。第６図〜第９図は従来技術の説明図である。 １……電磁石、２……浮上体、３……走行用電磁石、４
……浮上用交流電磁石電流、5,6,7……走行用三相交流
電磁石電流、8,9,10……浮上，走行用三相交流電磁石電
流、11……電流増幅電源、12……加算器、13,14……発
振器。
構成を説明するための図である。第４図および第５図は
本発明の一実施例に係わる構成図および作用説明図であ
る。第６図〜第９図は従来技術の説明図である。 １……電磁石、２……浮上体、３……走行用電磁石、４
……浮上用交流電磁石電流、5,6,7……走行用三相交流
電磁石電流、8,9,10……浮上，走行用三相交流電磁石電
流、11……電流増幅電源、12……加算器、13,14……発
振器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 仁 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (56)参考文献 特開 昭52−149712（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−55503（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−112501（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60L 13/06,13/10
Claims (1)
- 【請求項１】導電性を有する常磁性もしくは非磁性の金
属材料からなる浮上体を、交流電磁石の交番磁界を利用
して浮上搬送させる交流磁気浮上搬送装置において、 前記交流電磁石に流す交流電流として、前記浮上体を浮
上させるための第１の周波数を有する単相の交流電流
と、前記浮上体を走行させるための前記第１の周波数と
は異なる第２の周波数を有する三相の交流電流とを重畳
させた、二つの周波数成分を有する交流電流を用いるこ
とを特徴とする交流磁気浮上搬送装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13113990A JP2882850B2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | 交流磁気浮上搬送装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13113990A JP2882850B2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | 交流磁気浮上搬送装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0429506A JPH0429506A (ja) | 1992-01-31 |
| JP2882850B2 true JP2882850B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=15050909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13113990A Expired - Fee Related JP2882850B2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | 交流磁気浮上搬送装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2882850B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8794426B2 (en) * | 2011-03-31 | 2014-08-05 | Ats Automation Tooling Systems Inc. | Pallet-based position adjustment system and method |
| EP2760770B1 (en) | 2011-09-30 | 2019-01-23 | ATS Automation Tooling Systems Inc. | System and method for providing vacuum to a moving element |
-
1990
- 1990-05-23 JP JP13113990A patent/JP2882850B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0429506A (ja) | 1992-01-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |