JP3083198B2 - 磁気浮上搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は高温超伝導体を用いた
磁気浮上搬送装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本発明者等は、先に、高温超伝導体の反
磁性効果とピン止め効果を利用した磁気浮上搬送装置と
して、図４に示されような装置を提案した。同図におい
て、水平配置された断熱容器１内には中空の冷却容器２
が水平に配置され、その中空の冷却容器２には断熱容器
１外の冷却装置３より液体窒素が導入される構成になっ
ている。中空の冷却容器２内には拘束ブラケット４に間
隔をおいて取り付けられた高温超伝導体５ａ、５ｂが配
設され、また、中空の冷却容器２の外周の断熱容器１内
には熱シールド６が配設されている。断熱容器１外の上
方には、断熱容器１と平行に移動自在な搬送アーム７が
水平に配設され、その搬送アーム７の一端部は搬送物
（図示せず）を載せる部分になっているが、他端部には
カウンターウエイト８が取り付けられ、搬送アーム７の
バランスが取られている。また、搬送アーム７には、拘
束ブラケット４に取り付けられた高温超伝導体５ａ、５
ｂと同じ間隔で２つの搬送用永久磁石９ａ、９ｂが取り
付けられている。断熱容器１外の上方には２つの駆動用
永久磁石１０ａ、１０ｂが高温超伝導体５ａ、５ｂと同
じ間隔で配設され、その２つの駆動用永久磁石１０ａ、
１０ｂには駆動装置１１が取り付けられ、駆動装置１１
によって２つの駆動用永久磁石１０ａ、１０ｂが上下お
よび水平に移動出来るようになっている。

【０００３】このような磁気浮上搬送装置においては、
まず、搬送用永久磁石９ａ、９ｂと駆動用永久磁石１０
ａ、１０ｂとを高温超伝導体５ａ、５ｂに対向するよう
に配設し、冷却装置３より液体窒素を中空の冷却容器２
内に導入して、高温超伝導体５ａ、５ｂを超伝導臨界温
度以下になるまで冷却する。

【０００４】次に、駆動装置１１により、駆動用永久磁
石１０ａ、１０ｂを上昇させる。駆動用永久磁石１０
ａ、１０ｂが上昇すると、高温超伝導体５ａ、５ｂがそ
のピン止め効果と反磁性効果により、中空の冷却容器２
内で浮上拘束され、非接触の状態になる。同時に、高温
超伝導体５ａ、５ｂの浮上により、搬送用永久磁石９
ａ、９ｂもピン止め効果と反磁性効果により浮上拘束さ
れ、断熱容器１と非接触の状態になる。

【０００５】その後、駆動装置１１により、駆動用永久
磁石１０ａ、１０ｂを水平に移動させると、高温超伝導
体５ａ、５ｂおよび搬送用永久磁石９ａ、９ｂが水平に
移動する。搬送用永久磁石９ａ、９ｂの水平移動によ
り、搬送アーム７の一端部で搬送物（図示せず）の授受
が行われ、搬送物が搬送されるようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この磁気浮上搬送装置
は、上記のように駆動用永久磁石１０ａ、１０ｂの上昇
によって、高温超伝導体５ａ、５ｂと搬送用永久磁石９
ａ、９ｂとを上昇させ、その後、駆動用永久磁石１０
ａ、１０ｂを水平に移動させ、高温超伝導体５ａ、５ｂ
と搬送用永久磁石９ａ、９ｂとを水平移動して、搬送ア
ーム７の一端部で搬送物（図示せず）の授受を行ってい
る。その場合、駆動用永久磁石１０ａ、１０ｂと高温超
伝導体５ａ、５ｂとの間には、断熱容器１の壁、中空の
冷却容器２の壁および熱シールド６が存在し、また、高
温超伝導体５ａ、５ｂと搬送用永久磁石９ａ、９ｂとの
間にも、断熱容器１の壁、中空の冷却容器２の壁および
熱シールド６が存在しているため、搬送アーム７の重量
が重いと、搬送アーム７が十分に浮上出来ず、搬送アー
ム７が浮上搬送されなくなる問題が起きた。

【０００７】特に、搬送アーム７を真空中で浮上搬送す
る場合には、断熱容器１を真空容器として使用し、搬送
アーム７と冷却容器とを断熱容器１内に配置する一方
で、駆動用永久磁石１０ａ、１０ｂを断熱容器１外に配
置するようになるが、断熱容器１は圧力差による変形を
防止するために肉厚を厚くしなければならず、そのた
め、駆動用永久磁石１０ａ、１０ｂと高温超伝導体５
ａ、５ｂとの間には、肉厚の厚い断熱容器１の壁、中空
の冷却容器２の壁および熱シールド６が存在するように
なり、駆動用永久磁石１０ａ、１０ｂと高温超伝導体５
ａ、５ｂとの間隔が離れ、駆動用永久磁石１０ａ、１０
ｂによる高温超伝導体５ａ、５ｂの浮上力が不充分とな
り、搬送アーム７の浮上搬送が出来なくなる問題が起き
た。

【０００８】この発明の目的は、上記問題を解決して、
搬送アームの浮上搬送性能を向上させ、かつ、非接触で
クリーンな真空環境下での搬送物の搬送を可能にする磁
気浮上搬送装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の磁気浮上搬送装置は、熱伝導の良いガス
が封入され、冷却装置からの冷媒が循環流通する冷却管
を内蔵した中空の冷却容器と、この中空の冷却容器の冷
却部を内蔵した真空容器と、この真空容器と隔壁によっ
て仕切られ、中空の冷却容器の室温部および冷却装置を
内蔵した断熱真空容器と、上記中空の冷却容器内に配設
された移動自在なキャリアと、このキャリアに間隔をお
いて取り付けられた複数の高温超伝導体と、キャリアを
移動させるキャリア移動手段と、上記中空の冷却容器外
の真空容器内に配設された移動自在な搬送アームと、こ
の搬送アームの搬送物を載せる一端部と反対側の他端部
に取り付けられたカウンターウエイトと、上記高温超伝
導体と同じ間隔で上記搬送アームに取り付けられた複数
の搬送用永久磁石と、この複数の搬送用永久磁石を自由
に上下動させることの可能な昇降機構と、上記中空の冷
却容器の冷却部および上記搬送アームを囲むように真空
容器内に配設された熱シールドとを備えたものである。
また、この磁気浮上搬送装置において、上記隔壁と中空
の冷却容器との間をベローズで結合し、上記中空の冷却
容器の両端に上記真空容器との相対位置を微調節する機
構を設けてもよい。

【００１０】

【作用】この発明においては、真空容器内を真空にし、
昇降機構により、複数の搬送用永久磁石を上下動させ、
複数の搬送用永久磁石と高温超伝導体とを対向させると
共に、搬送アームを中空の冷却容器と非接触となる所定
の高さに保持する。このような状態の下で、冷却装置に
接続された冷却管に冷媒を循環流通することにより中空
の冷却容器内の熱伝導の良い封入ガスを冷却し、高温超
伝導体を超伝導臨界温度以下になるまで冷却する。

【００１１】次に、昇降機構により、複数の搬送用永久
磁石を下降させて行くと、高温超伝導体が搬送用永久磁
石に及ぼす浮上力と、搬送用永久磁石やカウンターウエ
イトを取り付けた搬送アームの質量荷重とが釣り合い、
搬送用永久磁石が所定の高さで反磁性とピン止め力によ
り浮上静止し、中空の冷却容器と非接触の状態になる。

【００１２】その後、キャリア移動手段によって、キャ
リアを水平に移動させると、キャリアに取り付けられた
複数の高温超伝導体も水平に移動する。複数の高温超伝
導体の水平移動により、複数の搬送用永久磁石および搬
送アームが水平移動し、搬送アームの一端部において搬
送物の授受が行われる。

【００１３】ところで、昇降機構により、複数の搬送用
永久磁石を下降させる際、高温超伝導体と搬送用永久磁
石との間には中空の冷却容器の壁しか存在していないた
め、高温超伝導体と搬送用永久磁石とを非常に近づける
ことができ、搬送用永久磁石の十分な浮上力が得られる
とともに、進行方向ならびに横方向の拘束力が増し、搬
送の位置決め精度が向上するようになる。

【００１４】また、真空容器と断熱真空容器とを仕切る
隔壁と、中空の冷却容器との間にベローズを設け、更
に、中空の冷却容器の両端に微調節機構を取り付けてい
るので、浮上した搬送アームの一端部で搬送物の授受を
行う際の位置精度が良くなると共に、中空の冷却容器の
水平度の調整が可能になる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。この発明の実施例の磁気浮上搬送装
置は図１および図２に示されており、これらの図におい
て、断熱真空容器２１と真空容器２２とは隔壁２３で仕
切られ、更に、隔壁２３と中空の冷却容器２４とが接続
され、中空の冷却容器２４が断熱真空容器２１と真空容
器２２とに亘って水平に配置されている。そして、中空
の冷却容器２４の室温部２４ａは断熱真空容器２１内に
内蔵され、一方、中空の冷却容器２４の冷却部２４ｂは
真空容器２２内に内蔵され、中空の冷却容器２４の冷却
部２４ｂが真空容器２２内で真空断熱されている。中空
の冷却容器２４は熱伝導の悪い材料（例えば、ステンレ
ス等）で作成され、その冷却部２４ａ内には熱伝導の良
いガス（例えば、ヘリウムガス）が封入され、冷却装置
２６に接続されて冷媒（例えば、ヘリウムガス）が循環
流通する冷却管２７が内蔵されている。冷却管２７には
冷却効果を増すための冷却フィン２７ａが取り付けられ
ている。また、中空の冷却容器２４内にはレール２８上
を走行する移動自在なキャリア２９が配設され、そのキ
ャリア２９には２つの高温超伝導体３０ａ、３０ｂが間
隔をおいて取り付けられている。キャリア２９はキャリ
ア移動手段３１によってレール２８上を走行させられる
が、そのキャリア移動手段３１は、中空の冷却容器２４
の室温部２４ａにに取り付けられた駆動モータ３２と、
その駆動モータ３２に連結された駆動プーリ３３と、中
空の冷却容器２４の冷却部２４ｂに配設された従動プー
リ３４と、駆動プーリ３３と従動プーリ３４との間に架
け渡され、キャリア２９に取り付けられたベルト３５と
で出来ている。中空の冷却容器２４内には邪魔板３６が
取り付けられ、その邪魔板３６は冷却容器２４内の長手
方向の温度勾配による封入ガスであるヘリウムガスの対
流を防いでいる。中空の冷却容器２４上方の真空容器２
２内には中空の冷却容器２４と平行に移動自在な搬送ア
ーム３７が水平に配設され、その搬送アーム３７の一端
部は搬送物（図示せず）を載せる部分になっているが、
他端部にはカウンターウエイト３８が取り付けられ、搬
送アーム３７のバランスが取られている。また、搬送ア
ーム３７には、キャリア２９に取り付けられた高温超伝
導体３０ａ、３０ｂと同じ間隔で２つの搬送用永久磁石
３９ａ、３９ｂが取り付けられている。２つの搬送用永
久磁石３９ａ、３９ｂに対応する位置には昇降機構４０
ａ、４０ｂが取り付けられ、これらの昇降機構４０ａ、
４０ｂによって、搬送用永久磁石３９ａ、３９ｂを自由
に上下動させることが可能になっている。更に、真空容
器２２内には、中空の冷却容器２４の冷却部２４ｂおよ
び搬送アーム３７を囲むように熱シールド４１が配設さ
れている。なお、熱シールド４１を冷却装置２６もしく
は別の冷却装置で冷却するようにしてもよい。

【００１６】このような実施例において、真空容器２２
内を真空にし、２つの搬送用永久磁石３９ａ、３９ｂと
２つの高温超伝導体３０ａ、３０ｂとを対向させると共
に、昇降機構４０ａ、４０ｂにより、２つの搬送用永久
磁石３９ａ、３９ｂを上下動させ、搬送アーム３７を中
空の冷却容器２４と非接触となる所定の高さに保持し、
２つの搬送用永久磁石３９ａ、３９ｂの磁束が２つの高
温超伝導体３０ａ、３０ｂ高温超伝導体に及ぶようにす
る。このような状態の下で、冷却装置２６に接続された
冷却管２７に冷媒を循環流通させて、中空の冷却容器２
４内の封入ガスを冷却し、、高温超伝導体３０ａ、３０
ｂを超伝導臨界温度以下になるまで冷却する。

【００１７】次に、昇降機構４０ａ、４０ｂにより、２
つの搬送用永久磁石３９ａ、３９ｂを下降させて行く
と、高温超伝導体３０ａ、３０ｂが搬送用永久磁石３９
ａ、３９ｂに及ぼす浮上力と、搬送用永久磁石３９ａ、
３９ｂやカウンターウエイト３８を取り付けた搬送アー
ム３７の質量荷重とが釣り合い、反磁性力およびピン止
め力により搬送用永久磁石３９ａ、３９ｂが所定の高さ
で浮上静止し、中空の冷却容器２４と非接触の状態にな
る。

【００１８】その後、キャリア移動手段３１によって、
キャリア２９を水平に移動させると、キャリア２９に取
り付けられた２つの高温超伝導体３０ａ、３０ｂも水平
に移動する。２つの高温超伝導体３０ａ、３０ｂの水平
移動により、搬送用永久磁石３９ａ、３９ｂや搬送アー
ム３７が水平移動し、搬送アーム３７の一端部において
搬送物の授受が行われる。

【００１９】ところで、昇降機構４０ａ、４０ｂによ
り、２つの搬送用永久磁石３９ａ、３９ｂを下降させる
際、熱シールド４１が中空の冷却容器２４の冷却部２４
ｂと搬送アーム３７とを囲むように真空容器２２内に配
設され、高温超伝導体３０ａ、３０ｂと搬送用永久磁石
３９ａ、３９ｂとの間には中空の冷却容器２４の壁しか
存在していないため、高温超伝導体３０ａ、３０ｂと搬
送用永久磁石３９ａ、３９ｂとを非常に近づけることが
でき、搬送用永久磁石３９ａ、３９ｂの浮上高さを小さ
くできるため大きな浮上力が得られ、また、進行方向な
らびに横方向の拘束力が大きく、位置決め精度が高くな
る。

【００２０】また、この発明の他の実施例は図３に示さ
れており、断熱真空容器２１と真空容器２２とを仕切る
隔壁２３と、中空の冷却容器２４との間にベローズ２５
が設けられ、更に、中空の冷却容器２４の両端に微調節
機構４２ａ、４２ｂが取り付けられている。このような
実施例の場合、浮上した搬送アーム３７の一端部で搬送
物の授受を行う際に微調節機構４２ａ、４２ｂにより搬
送の向きならびに高さの微調整ができるので、位置精度
が良くなると共に、中空の冷却容器２４の水平度の調整
が可能になる。

【００２１】ところで、上記各実施例においては、高温
超伝導体と搬送用永久磁石との数は２個であるが、これ
らをそれ以上の数にして、これらの組数を増加してもよ
い。また、冷却装置２６に冷凍機を用いてもよい。更
に、高温超伝導体の超伝導臨界温度が１気圧における液
体窒素の沸点を越える場合には冷却装置２６より中空の
冷却容器２４内に直接液体窒素を導入してもよい。

【００２２】

【発明の効果】この発明においては、上記のように熱伝
導の良いガスが封入され、冷却装置からの冷媒が循環流
通する冷却管を内蔵した中空の冷却容器内に複数の高温
超伝導体が移動自在に配設され、熱シールドが中空の冷
却容器の冷却部と搬送アームとを囲むように真空容器内
に配設されているので、冷却された複数の高温超伝導体
に体向させて、昇降機構により複数の搬送用永久磁石を
下降させる際に、高温超伝導体と搬送用永久磁石との間
には中空の冷却容器の壁しか存在していないため、高温
超伝導体と搬送用永久磁石とを非常に近づけることがで
き、搬送用永久磁石の十分な浮上力が得られるととも
に、進行方向ならびに横方向の位置精度が高くなる効果
を奏するようになる。また、断熱真空容器と真空容器と
を仕切る隔壁と、中空の冷却容器との間にベローズを設
け、更に、中空の冷却容器の両端に微調節機構を取り付
けているので、浮上した搬送アームの一端部で搬送物の
授受を行う際の位置精度を良くなると共に、中空の冷却
容器の水平度の調整が可能になる効果を奏するようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の説明図

【図２】図１のＡ−Ａ線よりみた断面説明図

【図３】この発明のその他の実施例の説明図

【図４】従来の磁気浮上搬送装置の説明図

【符号の説明】

２１・・・・・・・・・・・断熱真空容器 ２２・・・・・・・・・・・真空容器 ２３・・・・・・・・・・・隔壁 ２４・・・・・・・・・・・冷却容器 ２４ａ・・・・・・・・・・冷却容器の室温部 ２４ｂ・・・・・・・・・・冷却容器の冷却部 ２５・・・・・・・・・・・ベローズ ２６・・・・・・・・・・・冷却装置 ２７・・・・・・・・・・・冷却管 ２７ａ・・・・・・・・・・冷却フィン ２８・・・・・・・・・・・レール ２９・・・・・・・・・・・キャリア ３０ａ、３０ｂ・・・・・・高温超伝導体 ３１・・・・・・・・・・・キャリア移動手段 ３２・・・・・・・・・・・駆動モータ ３３・・・・・・・・・・・駆動プーリ ３４・・・・・・・・・・・従動プーリ ３５・・・・・・・・・・・ベルト ３６・・・・・・・・・・・邪魔板 ３７・・・・・・・・・・・搬送アーム ３８・・・・・・・・・・・カウンターウエイト ３９ａ、３９ｂ・・・・・・搬送用永久磁石 ４０ａ、４０ｂ・・・・・・昇降機構 ４１・・・・・・・・・・・熱シールド ４２ａ、４２ｂ・・・・・・微調節機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 展史 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空 技術株式会社内 (72)発明者 高橋 正行 神奈川県茅ヶ崎市萩園2500番地日本真空 技術株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−122807（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−172（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−37126（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B65G 54/00 - 54/02 B60L 13/02 - 13/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱伝導の良いガスが封入され、冷却装置か
   らの冷媒が循環流通する冷却管を内蔵した中空の冷却容
   器と、この中空の冷却容器の冷却部を内蔵した真空容器
   と、この真空容器と隔壁によって仕切られ、中空の冷却
   容器の室温部および冷却装置を内蔵した断熱真空容器
   と、上記中空の冷却容器内に配設された移動自在なキャ
   リアと、このキャリアに間隔をおいて取り付けられた複
   数の高温超伝導体と、キャリアを移動させるキャリア移
   動手段と、上記中空の冷却容器外の真空容器内に配設さ
   れた移動自在な搬送アームと、この搬送アームの搬送物
   を載せる一端部と反対側の他端部に取り付けられたカウ
   ンターウエイトと、上記高温超伝導体と同じ間隔で上記
   搬送アームに取り付けられた複数の搬送用永久磁石と、
   この複数の搬送用永久磁石を自由に上下動させることの
   可能な昇降機構と、上記中空の冷却容器の冷却部および
   上記搬送アームを囲むように真空容器内に配設された熱
   シールドとを備えた磁気浮上搬送装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の磁気浮上搬送装置におい
   て、上記隔壁と中空の冷却容器との間をベローズで結合
   し、上記中空の冷却容器の両端に上記真空容器との相対
   位置を微調節する機構を設けたことを特徴とする磁気浮
   上搬送装置。