JP3910938B2 - 移送装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水平(Ｘ軸)及び垂直(Ｙ軸)に直線型運動を提供する移送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移送対象を一の方向に移送する従来の移送装置は、回転運動を生じさせる電動モータ等の回転器と、この回転運動を直線運動に変えるボールスクリューのような直線運動変換器を備える。従来の移送装置は、このような機構によって移送対象を移送するための推力を得ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回転型電動機とボールスクリューなどの動力伝達装置を使って移送対象を推進する動力を得る場合、装置構成が複雑となる。また、従来の移送装置は、機械部の摩擦による粉塵を発生させるため、高清浄雰囲気での利用には適さなかった。
【０００４】
また、従来の垂直移送装置は、移送対象を垂直(Ｙ軸)に移送するために、負荷の重力と反対となる上方位置に対向部材（カウンタ・パート）を設置するとともに、ロープ等の懸架手段及び回転器などを備える必要があり、この結果として動力伝達機構が複雑となっていた。
【０００５】
また、直線型運動を提供するための従来の線形電動機は、電動機の単位重さあたりの推力が小さいことから、２軸(Ｘ−Ｙ軸)移送装置への適用が困難であった。たとえ適用可能であっても、その場合は、大型の線形電動機を採用する必要があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造が簡単であり、かつ機械摩擦による粉塵が発生しない、移送装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば、移送対象を水平方向および垂直方向に移送可能な移送装置が提供される。本移送装置は、永久磁石励磁横磁束方式の水平軸線形電動機の推力によって、前記移送対象を水平方向に移送する水平移送手段と、前記水平移送手段上に設置され、永久磁石励磁横磁束方式の垂直軸線形電動機の推力によって、前記移送対象を垂直方向に移送する垂直移送手段と、を含めて構成される。本移送装置において、前記水平移送手段は、永久磁石励磁横磁束方式の前記水平軸線形電動機（１）と、前記水平軸線形電動機の水平固定子が固定される受け台（８）と、前記水平軸線形電動機の水平移動子が固定され、前記水平移動子と共に水平方向に動く水平移動子固定台（７）と、前記受け台の両側部と前記水平移動子固定台の両側部とに相対向するように形成され、前記水平移動子固定台と前記水平移動子とが水平方向に円滑に動くようにする線形軸受（３）と、を含めて構成される。
【０００８】
さらに、前記水平移動子は、脚部分が水平方向に極間隔τp で歪んで形成された∩形状の複数の水平移動子鉄心（９）と、前記水平移動子鉄心と同一形状で形成され、水平方向に前記水平移動子鉄心と交互に密着結合された水平移動子永久磁石（１０）と、前記複数の水平移動子鉄心の一方の脚部分と前記複数の水平移動子永久磁石の一方の脚部分と、前記複数の水平移動子鉄心の他方の脚部分と前記複数の水平移動子永久磁石の他方の脚部分とを各々に囲む水平移動子巻線（１１）と、から構成される。前記水平固定子は、前記複数の水平移動子鉄心の各脚部分と前記複数の水平移動子永久磁石の各脚部分との下側に位置し、極間隔２τpで設置された複数の水平固定子鉄心（１２）から構成される。ここで、前記複数の水平移動子永久磁石は、前記水平移動子鉄心を挟んで隣り合う水平移動子永久磁石との間で各脚部分の磁極が反対となるように配置される。
【０００９】
また、本移送装置は、前記水平軸線形電動機を駆動する水平駆動回路を含めて構成され、前記水平駆動回路は、前記水平移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記水平移動子巻線に供給される電流方向を変えるようにしてもよい。
【００１０】
また、前記水平軸線形電動機は、一つの水平固定子と、対応する二つの水平移動子とを有するようにしてもよい。ここで、本移送装置は、二つの前記水平軸線形電動機を駆動する水平駆動回路を含めて構成され、前記水平駆動回路は、前記水平移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記各水平軸線形電動機の水平移動子巻線に供給される電流方向を変え、前記各水平軸線形電動機の水平移動子巻線に供給される各電流は、前記極間隔τpの１／２に相当する位相差を持つようにしてもよい。
【００１１】
また、前記垂直移送手段は、永久磁石励磁横磁束方式の前記垂直軸線形電動機（２）と、前記水平移動子固定台（７）に垂直に設置され、前記垂直軸線形電動機の垂直固定子が固定される垂直移送支持台（４）と、前記垂直軸線形電動機の垂直移動子が固定され、前記垂直移動子と共に垂直方向に動く垂直移動子固定台（６）と、を含めて構成されるようにしてもよい。
【００１２】
また、前記垂直固定子は、極間隔２τpで設置されたＵ形状の複数の垂直固定子鉄心（１５）と、前記各垂直固定子鉄心の二つの脚部分を各々に囲む垂直固定子巻線（１６）と、から構成され、前記垂直移動子は、両端部分が垂直方向に極間隔τp で歪んで形成された複数の垂直移動子鉄心（１３）と、前記垂直移動子鉄心と同一形状で形成され、垂直方向に前記垂直移動子鉄心と交互に密着結合され、前記垂直移動子鉄心と共に前記複数の垂直固定子鉄心の二つの脚部分の間に配置された複数の垂直移動子永久磁石（１４）と、から構成され、前記複数の垂直移動子永久磁石は、前記垂直移動子鉄心を挟んで隣り合う垂直移動子永久磁石との間で磁極が反対となるように配置されるようにしてもよい。ここで、本移送装置は、前記垂直軸線形電動機を駆動する垂直駆動回路を含めて構成され、前記垂直駆動回路は、前記垂直移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記垂直固定子巻線に供給される電流方向を変えるようにしてもよい。
【００１３】
また、前記垂直移送手段は、二つの永久磁石励磁横磁束方式の垂直軸線形電動機と、前記水平移動子固定台上で互いに一定の距離をおいて垂直に設置され、前記二つの垂直軸線形電動機の垂直固定子が各々に固定される二つの垂直移送支持台と、前記二つの垂直軸線形電動機の垂直移動子の各々が固定され、前記各垂直移動子と共に垂直方向に動く垂直移動子固定台と、を含めて構成されるようにしてもよい。
【００１４】
また、前記各垂直固定子は、極間隔２τpで設置されたＵ形状の複数の垂直固定子鉄心と、前記各垂直固定子鉄心の二つの脚部分を各々に囲む垂直固定子巻線と、から構成され、前記各垂直移動子は、両端部分が垂直方向に極間隔τp で歪んで形成された複数の垂直移動子鉄心と、前記垂直移動子鉄心と同一形状で形成され、垂直方向に前記垂直移動子鉄心と交互に密着結合され、前記垂直移動子鉄心と共に前記複数の垂直固定子鉄心の二つの脚部分の間に配置された複数の垂直移動子永久磁石と、から構成され、前記複数の垂直移動子永久磁石は、前記垂直移動子鉄心を挟んで隣り合う垂直移動子永久磁石との間で磁極が反対となるように配置されるようにしてもよい。ここで、本移送装置は、二つの前記垂直軸線形電動機を駆動する垂直駆動回路を含めて構成され、前記垂直駆動回路は、前記垂直移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記各垂直固定子巻線に供給される電流方向を変え、前記各垂直固定子巻線に供給される電流は、前記極間隔τpの１／２に相当する位相差を持つようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる移送装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，以下の説明および添付された図面において，略同一の機能および構成を有する要素については，同一符号を付することによって重複説明を省略する。
【００１６】
図１に、本実施の形態にかかる永久磁石励磁横磁束方式の線形電動機を利用した水平(Ｘ軸)及び垂直(Ｙ軸)移送装置の基本構成を示す。この水平(Ｘ軸)及び垂直(Ｙ軸)移送装置は、例えば、半導体またはＬＣＤ製造工程における被処理体の移送システムや、その他の線形推進システムに適用可能である。
【００１７】
同図に示すように、本実施の形態にかかる垂直及び水平移送装置は、水平移送手段と垂直移送手段とで構成される。
【００１８】
水平移送手段は、永久磁石励磁横磁束方式の水平軸線形電動機１と、この水平軸線形電動機１の固定子部分が固定され、本水平及び垂直移送装置の全体を支える受け台８と、水平軸線形電動機１の移動子部分が固定され、この移動子部分と共に水平方向に動く水平移動子固定台７と、受け台８の両側部と水平移動子固定台７の両側部で相対向するように形成され、水平移動子固定台７と水平軸線形電動機１の移動子部分が水平方向に円滑に滑り移送されるようにする線形軸受３と、を含めて構成される。
【００１９】
線形軸受３は、受け台８の両側部からそれぞれ水平移動子固定台７側に垂直に延び、その上部に形成されるレールと、水平移動子固定台７の両側部から受け台８側に垂直に延び、その下部に受け台８のレールが嵌められるレール安着部から構成される。なお、水平軸線形電動機１では移動子が少なくとも二つ設置されていることが好ましい。
【００２０】
一方、垂直移送手段は、二つの永久磁石励磁横磁束方式の垂直軸線形電動機２と、これら垂直軸線形電動機２の固定子部分が固定されるものであって、水平移動子固定台７の上にお互い一定距離をおいて垂直に設置された二つの垂直移送支持台４Ａ、４Ｂと、二つの垂直軸線形電動機２の移動子部分が固定され、この移動子部分と共に垂直方向に動く垂直移動子固定台６と、垂直移送支持台４Ａ、４Ｂの上部に設置されて垂直移送手段を水平方向に支持する水平支持台５とを含めて構成される。
【００２１】
垂直移動子固定台６には、移送対象を把持または搭載するための手段（図示せず）が設けられる。この手段に把持され、または、搭載された移送対象は、水平移動手段によって水平方向に移送され、垂直移動手段によって垂直方向に移送される。
【００２２】
本実施の形態では、水平方向力Ｆｘを発生させるために、Ｘ軸(水平)移送手段を構成する水平軸線形電動機１は、移動子部分を２台備えており、固定子部分を１台備えている。この構成によって、水平方向への移送距離が長い場合、固定子部分の材料を節約できる。また、Ｘ軸(水平)線形電動機１の移動子は、固定子と同位置ではなく、τp／２のずれを持って設置されている。この結果、水平方向への推力のリップル（水平移送中のがたつき）が抑制される。
【００２３】
また、Ｙ軸(垂直)移送手段において、垂直方向力Ｆｙを発生させるために、垂直軸線形電動機２は、対向する２台で構成される。この構成によって、垂直運動するときの垂直移動子固定台６の平衡が維持される。
【００２４】
本実施の形態にかかる水平及び垂直移送装置によれば、水平(Ｘ軸)方向へ移送対象を移送するために、長手方向への寸法の短縮化が可能な１次側(移動子)に永久磁石と巻線が採用され、移送距離に相当する長さが必要な２次側(固定子)に鉄心が採用される。したがって、水平及び垂直移送装置の設置作業が容易となる。
【００２５】
また、本実施の形態にかかる水平及び垂直移送装置によれば、垂直(Ｙ軸)方向へ移送対象を移送するために、永久磁石と鉄心から成る移動子が採用される。したがって、対向部材や懸架手段を備える従来の垂直移送装置と比べて、垂直方向への高い推力が得られる。
【００２６】
ここでは垂直軸線形電動機を二つ設置した場合に即して本発明の実施の形態を説明しているが、必要に応じて、一対の垂直軸線形電動機を複数個並列装着し、各垂直軸線形電動機の移動子部分を全て垂直移動子固定台に固定するようにしてもよい。この構成によれば、垂直方向の推力をさらに向上させることが可能となる。
【００２７】
また、固定子部分を一つで構成し、移動子部分を二つで構成した水平軸線形電動機１を用いて本発明の実施の形態を説明しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１に示した水平軸線形電動機をお互い平行に複数個並列配置し、それぞれの水平軸線形電動機の固定子部分をすべて受け台８に固定し、移動子部分を全て水平移動子固定台７に固定するようにしてもよい。この構成によれば、水平方向の推力をさらに向上させることが可能となる。
【００２８】
図２は、永久磁石励磁横磁束方式の水平(Ｘ)軸１相線形電動機の構成を示している。
【００２９】
移動子は、二つの脚部分を有し、各脚部分が前・後方向にτpほど歪んで形成された鉄心９と、この鉄心９と同じ形状を有する永久磁石１０と、巻線１１から構成されている。複数の鉄心９と複数の永久磁石１０は交互に密着・結合されている。また、巻線１１は、多数の鉄心９と多数の永久磁石１０が結合した状態で両側の脚をそれぞれ囲んでいる。二つの脚部分を有する複数の鉄心９と二つの脚部分を有する複数の永久磁石１０は共に、図２に示したように、例えば略逆Ｕ字形状であることが好ましい。
【００３０】
固定部は、長方形の鉄心１２で構成されている。移動子鉄心９どうしの間に永久磁石１０を挿入し、永久磁石磁極(→、←)を図２に示すように、順に交互に配置すると、移動子鉄心９にＮ、Ｓの磁極が交互に生じる。
【００３１】
図３、図４、および図５は、水平軸力発生原理図である。図３に示すように、永久磁石励磁横磁束方式の水平(Ｘ)軸線形電動機の移動子巻線１１に電流Ｉx1aを流すと、磁束Φが、移動子鉄心９、移動子永久磁石１０、および固定子鉄心１２を通じて発生する。
【００３２】
推力発生の詳細を説明するために、図３に示した固定子鉄心１２を中間で切って上・下に展開した状態を図４に示す。移動子鉄心９が二つの永久磁石の磁界方向(→、←)の間にあるとき、この移動子鉄心９は、Ｎ極に帯磁する。これに対して、移動子鉄心９が二つの永久磁石の磁界方向(←、→)の間にあるとき、この移動子鉄心９は、Ｓ極に帯磁する。また、移動子鉄心９と永久磁石１０は、両側の同極で同じ方向に力を発生させるために、お互いがτpほど歪んで配置されている。
【００３３】
図４に示すように、移動子巻線１１に電流Ｉx1aを流すと、固定子鉄心１２の上側にＮ極の磁束が発生し、下側にＳ極の磁束が発生する。固定子鉄心１２の磁極と移動子（移動子鉄心９、移動子永久磁石１０）の磁極との相互作用によって、磁極の方向が同一であると反発力（力Ｆx2、Ｆx4）が発生し、磁極の方向が異なると吸引力（力Ｆx1、Ｆx3）が発生する。これら力Ｆx1、Ｆx2、Ｆx3、Ｆx4が合成され、右側方向への力Ｆxが得られる。
【００３４】
図５は、図４に示した移動子（移動子鉄心９、移動子永久磁石１０、移動子巻線１１）がτp移動した状態を示している。この時、移動子巻線１１に対して、電流Ｉx1aの方向を変更してＩx2aを流す。これによって、固定子鉄心１２の上側にＳ極の磁束が生じ、下側にＮ極の磁束が生じる。図４に示した場合と同様に、固定子鉄心１２の磁極と移動子（移動子鉄心９、移動子永久磁石１０）の磁極との相互作用によって力Ｆx5、Ｆx6、Ｆx7、Ｆx8が生じ、右側方向への合成された力Ｆxが得られる。
【００３５】
図６は、永久磁石励磁横磁束方式の垂直(Ｙ)軸１相線形電動機の構成を示している。この垂直(Ｙ)軸１相線形電動機は、移動子鉄心１３、移動子永久磁石１４、固定子鉄心１５及び固定子巻線１６で構成されている。
【００３６】
図６に示すように、固定子を構成する複数の鉄心１５は、二つの突出部（脚部分）を有し、移動方向(Ｙ方向)に２τp間隔に設置されている。また、固定子を構成する固定子巻線１６は、複数の鉄心１５の各脚部分に巻かれている。複数の鉄心１５の二つの脚部分の間に、移動子を構成する移動子鉄心１３および移動子永久磁石１４が配置されている。二つの同極を持つ移動子鉄心１３および移動子永久磁石１４を一方向に移動させるために、移動子鉄心１３と永久磁石１４は、τp歪んで(斜めに)設置されている。二つの脚部分を有する複数の鉄心１５は、図６に示したように、例えば略Ｕ字形状であることが好ましい。
【００３７】
垂直(Ｙ軸)方向に移送対象を移送するための移動子は、鉄心１３と永久磁石１４から構成されている。このため、移動子の軽量化が実現し、移動子の単位重さあたりの推力(N/kg)も極めて大きくなる。このように、本実施の形態にかかる垂直(Ｙ軸)移送手段は、懸架手段と対向部材を用いることなく移送対象を垂直方向へ移送できる。また、動力伝達手段を備えることなく直接的に垂直方向の直線運動を発生するので、清浄雰囲気での利用が可能である。
【００３８】
図７および図８は、垂直(Ｙ軸)移送手段の力発生原理を示している。
【００３９】
図７に示すように、固定子巻線１６に電流Ｉy1aを流すと、固定子鉄心１５の左側にＮ極の磁束が生じ、右側にＳ極の磁束が生じる。この固定子鉄心１５の磁極と移動子（移動子鉄心１３、移動子永久磁石１４）の磁極との相互作用によって、磁極の方向が同じの場合は反発力（力Ｆy2、Ｆy4）が発生し、磁極の方向が異なると吸引力（力Ｆy1、Ｆy3）が発生する。これら力Ｆy1、Ｆy2、Ｆy3、Ｆy4が合成され、上側方向への力Ｆyが得られる。
【００４０】
図８は、図７に示した移動子（移動子鉄心１３、移動子永久磁石１４）がτp移動した状態を示している。この時、固定子巻線１６に対して、電流Ｉy1aの方向を変更してＩy2aを流す。これによって、固定子鉄心１５の左側にＳ極の磁束が発生し、右側にＮ極の磁束が発生する。図７に示した場合と同様に、固定子鉄心１５の磁極と移動子（移動子鉄心１３、移動子永久磁石１４）の磁極との相互作用によって力Ｆy5、Ｆy6、Ｆy7、Ｆy8が生じ、上側方向への合成された力Ｆyが得られる。
【００４１】
図９は、永久磁石励磁横磁束方式の垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の構成を示している。左側と右側にそれぞれ配置された１相電動機が垂直移動子固定台６によって連結されている。左右の電動機はそれぞれ、垂直進行方向に対してτp／２のずれを持って設置されている。この結果、垂直方向への推力のリップル（垂直移送中のがたつき）が抑制される。なお、この垂直移動子固定台６上には、水平及び垂直(Ｘ−Ｙ軸)移送装置によって移送される移送対象が置かれる。
【００４２】
図１０は、永久磁石励磁横磁束方式の水平(Ｘ)軸２相線形電動機の電源供給回路を示している。この回路では、共通の電源に対して、Ａ相水平推進電動機とＢ相水平推進電動機が並列に接続されている。Ｉx1a方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ１、Ｓ４）を導通させ、その反対方向のＩx2a方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ２、Ｓ３）を導通させる。また、Ｉx1b方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ５、Ｓ８）を導通させ、その反対方向のＩx2b方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ６、Ｓ７）を導通させる。
【００４３】
図１１は、永久磁石励磁横磁束方式の垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の電源供給回路を示している。この回路は、図１０に示したＸ軸電源供給回路と原理的に一致している。すなわち、共通の電源に対して、Ａ相垂直昇降電動機とＢ相垂直昇降電動機が並列に接続されている。Ｉy1a方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ１、Ｓ４）を導通させ、その反対方向のＩy2a方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ２、Ｓ３）を導通させる。また、Ｉy1b方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ５、Ｓ８）を導通させ、その反対方向のＩy2b方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ６、Ｓ７）を導通させる。
【００４４】
図１２は、永久磁石励磁横磁束方式の水平(Ｘ)軸２相線形電動機の各相における時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｘ)−電流特性を示している。Ｂ相に流れる電流(Ｉx1b、Ｉx2b)（図１２（ｂ））は、Ａ相に流れる電流(Ｉx1a、Ｉx2a)（図１２（ａ））に対して、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｘ)に関して１／２τpの位相差を有する。また、各相の電流周期は２τpである。移動子を一の水平方向へ移動させるために、各相に流れる電流は、移動子の位置に応じてその方向が調整される。例えば、Ａ相に対して、０〜τp区間では正の励磁電流Ｉx1aが流され、τp〜２τp区間では負の励磁電流Ｉx2aが流される。
【００４５】
図１３は、永久磁石励磁横磁束方式の水平(Ｘ)軸２相線形電動機の各相における時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｘ)−発生力特性を示している。Ｂ相に生じる力(Ｆxb)（図１３（ｂ））は、Ａ相に生じる力(Ｆxa)
（図１３（ａ））に対して、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｘ)に関して１／２τpの位相差を有する。この結果、水平進行方向への推力リップルが減少する。また、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｘ)と２相合成発生力(ＦxT)の特性曲線（図１３（ｃ））は、０、(１/２)τp、τp、(３/２)τp、２τp・・・で最小値を有し、(１/４)τp、(３/４)τp、(５/４)τp、(７/４)τp・・・で最大値を有する。
【００４６】
図１４は、永久磁石励磁横磁束方式の垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の各相における時間(ｔ)あるいは移動子位置(Ｙ)−電流特性を示している。Ｂ相に流れる電流(Ｉy1b、Ｉy2b)（図１４（ｂ））は、Ａ相に流れる電流(Ｉy1a、Ｉy2a)（図１４（ａ））に対して、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｙ)に関して１／２τpの位相差を有する。また、各相の電流周期は２τpである。移動子を一の垂直方向へ移動させるために、各相に流れる電流は、移動子の位置に応じてその方向が調整される。例えば、Ａ相に対して、０〜τp区間では正の励磁電流Ｉy1aが流され、τp〜２τp区間では負の励磁電流Ｉy2aが流される。
【００４７】
図１５は、永久磁石励磁横磁束方式の垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の各相における時間(ｔ)あるいは移動子位置(Ｙ)−発生力特性を示している。Ｂ相に生じる力(Ｆyb)（図１５（ｂ））は、Ａ相に生じる力(Ｆya)（図１５（ａ））に対して、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｙ)に関して１／２τpの位相差を有する。この結果、垂直進行方向への推力リップルが減少する。また、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｙ)と２相合成発生力(ＦyT)の特性曲線（図１５（ｃ））は、０、(１/２)τp、τp、(３/２)τp、２τp・・・で最小値を有し、(１/４)τp、(３/４)τp、(５/４)τp、(７/４)τp・・・で最大値を有する。
【００４８】
添付図面を参照しながら本発明にかかる移送装置の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明の如く、本発明によれば、水平(Ｘ軸)方向へ移送対象を移送するために、長手方向への寸法の短縮化が可能な１次側(移動子)に永久磁石と巻線が採用され、移送距離に相当する長さが必要な２次側(固定子)に鉄心が採用される。したがって、移送装置の設置作業が容易となり、装置の製造コストの低減も可能となる。
【００５０】
また、本発明によれば、垂直(Ｙ軸)方向へ移送対象を移送するために、永久磁石と鉄心から成る移動子が採用される。したがって、垂直方向への高い推力が得られる。
【００５１】
さらに、本発明にかかる移送装置は、動力伝達手段を備えることなく直接的に垂直方向の直線運動を発生するので、清浄雰囲気での利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる水平(Ｘ軸)及び垂直(Ｙ軸)移送装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】図１の移送装置に備えられた水平(Ｘ)軸１相線形電動機の構成を示す斜視図である。
【図３】図２の水平(Ｘ)軸線形電動機における推力発生の原理図（その１）である。
【図４】図２の水平(Ｘ)軸線形電動機における推力発生の原理図（その２）である。
【図５】図２の水平(Ｘ)軸線形電動機における推力発生の原理図（その３）である。
【図６】図１の移送装置に備えられた垂直(Ｙ)軸１相線形電動機の構成を示す斜視図である。
【図７】図６の垂直(Ｙ)軸線形電動機における推力発生の原理図（その１）である。
【図８】図６の垂直(Ｙ)軸線形電動機における推力発生の原理図（その２）である。
【図９】図１の移送装置に備えられた垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の構成を示す斜視図である。
【図１０】水平(Ｘ)軸２相線形電動機の電源供給回路図である。
【図１１】垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の電源供給回路図である。
【図１２】水平(Ｘ)軸２相線形電動機の各相における移動子位置と電流の関係を示す特性図である。
【図１３】水平(Ｘ)軸２相線形電動機の各相における移動子位置と発生力の関係を示す特性図である。
【図１４】垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の各相における移動子位置と電流の関係を示す特性図である。
【図１５】垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の各相における移動子位置と発生力の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１：水平(Ｘ)軸線形電動機
２：垂直(Ｘ)軸線形電動機
３：線形軸受
４：垂直移送支持台
５：水平支持台
６：垂直移動子固定台
７：水平移動子固定台
８：受け台
９：水平移動子鉄心
１０：水平移動子永久磁石
１１：水平移動子巻線
１２：水平固定子鉄心
１３：垂直移動子鉄心
１４：垂直移動子永久磁石
１５：垂直固定子鉄心
１６：垂直固定子巻線
１７：電力変換素子
【発明の属する技術分野】
本発明は、水平(Ｘ軸)及び垂直(Ｙ軸)に直線型運動を提供する移送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移送対象を一の方向に移送する従来の移送装置は、回転運動を生じさせる電動モータ等の回転器と、この回転運動を直線運動に変えるボールスクリューのような直線運動変換器を備える。従来の移送装置は、このような機構によって移送対象を移送するための推力を得ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、回転型電動機とボールスクリューなどの動力伝達装置を使って移送対象を推進する動力を得る場合、装置構成が複雑となる。また、従来の移送装置は、機械部の摩擦による粉塵を発生させるため、高清浄雰囲気での利用には適さなかった。
【０００４】
また、従来の垂直移送装置は、移送対象を垂直(Ｙ軸)に移送するために、負荷の重力と反対となる上方位置に対向部材（カウンタ・パート）を設置するとともに、ロープ等の懸架手段及び回転器などを備える必要があり、この結果として動力伝達機構が複雑となっていた。
【０００５】
また、直線型運動を提供するための従来の線形電動機は、電動機の単位重さあたりの推力が小さいことから、２軸(Ｘ−Ｙ軸)移送装置への適用が困難であった。たとえ適用可能であっても、その場合は、大型の線形電動機を採用する必要があった。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、構造が簡単であり、かつ機械摩擦による粉塵が発生しない、移送装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明によれば、移送対象を水平方向および垂直方向に移送可能な移送装置が提供される。本移送装置は、永久磁石励磁横磁束方式の水平軸線形電動機の推力によって、前記移送対象を水平方向に移送する水平移送手段と、前記水平移送手段上に設置され、永久磁石励磁横磁束方式の垂直軸線形電動機の推力によって、前記移送対象を垂直方向に移送する垂直移送手段と、を含めて構成される。本移送装置において、前記水平移送手段は、永久磁石励磁横磁束方式の前記水平軸線形電動機（１）と、前記水平軸線形電動機の水平固定子が固定される受け台（８）と、前記水平軸線形電動機の水平移動子が固定され、前記水平移動子と共に水平方向に動く水平移動子固定台（７）と、前記受け台の両側部と前記水平移動子固定台の両側部とに相対向するように形成され、前記水平移動子固定台と前記水平移動子とが水平方向に円滑に動くようにする線形軸受（３）と、を含めて構成される。
【０００８】
さらに、前記水平移動子は、脚部分が水平方向に極間隔τp で歪んで形成された∩形状の複数の水平移動子鉄心（９）と、前記水平移動子鉄心と同一形状で形成され、水平方向に前記水平移動子鉄心と交互に密着結合された水平移動子永久磁石（１０）と、前記複数の水平移動子鉄心の一方の脚部分と前記複数の水平移動子永久磁石の一方の脚部分と、前記複数の水平移動子鉄心の他方の脚部分と前記複数の水平移動子永久磁石の他方の脚部分とを各々に囲む水平移動子巻線（１１）と、から構成される。前記水平固定子は、前記複数の水平移動子鉄心の各脚部分と前記複数の水平移動子永久磁石の各脚部分との下側に位置し、極間隔２τpで設置された複数の水平固定子鉄心（１２）から構成される。ここで、前記複数の水平移動子永久磁石は、前記水平移動子鉄心を挟んで隣り合う水平移動子永久磁石との間で各脚部分の磁極が反対となるように配置される。
【０００９】
また、本移送装置は、前記水平軸線形電動機を駆動する水平駆動回路を含めて構成され、前記水平駆動回路は、前記水平移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記水平移動子巻線に供給される電流方向を変えるようにしてもよい。
【００１０】
また、前記水平軸線形電動機は、一つの水平固定子と、対応する二つの水平移動子とを有するようにしてもよい。ここで、本移送装置は、二つの前記水平軸線形電動機を駆動する水平駆動回路を含めて構成され、前記水平駆動回路は、前記水平移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記各水平軸線形電動機の水平移動子巻線に供給される電流方向を変え、前記各水平軸線形電動機の水平移動子巻線に供給される各電流は、前記極間隔τpの１／２に相当する位相差を持つようにしてもよい。
【００１１】
また、前記垂直移送手段は、永久磁石励磁横磁束方式の前記垂直軸線形電動機（２）と、前記水平移動子固定台（７）に垂直に設置され、前記垂直軸線形電動機の垂直固定子が固定される垂直移送支持台（４）と、前記垂直軸線形電動機の垂直移動子が固定され、前記垂直移動子と共に垂直方向に動く垂直移動子固定台（６）と、を含めて構成されるようにしてもよい。
【００１２】
また、前記垂直固定子は、極間隔２τpで設置されたＵ形状の複数の垂直固定子鉄心（１５）と、前記各垂直固定子鉄心の二つの脚部分を各々に囲む垂直固定子巻線（１６）と、から構成され、前記垂直移動子は、両端部分が垂直方向に極間隔τp で歪んで形成された複数の垂直移動子鉄心（１３）と、前記垂直移動子鉄心と同一形状で形成され、垂直方向に前記垂直移動子鉄心と交互に密着結合され、前記垂直移動子鉄心と共に前記複数の垂直固定子鉄心の二つの脚部分の間に配置された複数の垂直移動子永久磁石（１４）と、から構成され、前記複数の垂直移動子永久磁石は、前記垂直移動子鉄心を挟んで隣り合う垂直移動子永久磁石との間で磁極が反対となるように配置されるようにしてもよい。ここで、本移送装置は、前記垂直軸線形電動機を駆動する垂直駆動回路を含めて構成され、前記垂直駆動回路は、前記垂直移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記垂直固定子巻線に供給される電流方向を変えるようにしてもよい。
【００１３】
また、前記垂直移送手段は、二つの永久磁石励磁横磁束方式の垂直軸線形電動機と、前記水平移動子固定台上で互いに一定の距離をおいて垂直に設置され、前記二つの垂直軸線形電動機の垂直固定子が各々に固定される二つの垂直移送支持台と、前記二つの垂直軸線形電動機の垂直移動子の各々が固定され、前記各垂直移動子と共に垂直方向に動く垂直移動子固定台と、を含めて構成されるようにしてもよい。
【００１４】
また、前記各垂直固定子は、極間隔２τpで設置されたＵ形状の複数の垂直固定子鉄心と、前記各垂直固定子鉄心の二つの脚部分を各々に囲む垂直固定子巻線と、から構成され、前記各垂直移動子は、両端部分が垂直方向に極間隔τp で歪んで形成された複数の垂直移動子鉄心と、前記垂直移動子鉄心と同一形状で形成され、垂直方向に前記垂直移動子鉄心と交互に密着結合され、前記垂直移動子鉄心と共に前記複数の垂直固定子鉄心の二つの脚部分の間に配置された複数の垂直移動子永久磁石と、から構成され、前記複数の垂直移動子永久磁石は、前記垂直移動子鉄心を挟んで隣り合う垂直移動子永久磁石との間で磁極が反対となるように配置されるようにしてもよい。ここで、本移送装置は、二つの前記垂直軸線形電動機を駆動する垂直駆動回路を含めて構成され、前記垂直駆動回路は、前記垂直移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記各垂直固定子巻線に供給される電流方向を変え、前記各垂直固定子巻線に供給される電流は、前記極間隔τpの１／２に相当する位相差を持つようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる移送装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，以下の説明および添付された図面において，略同一の機能および構成を有する要素については，同一符号を付することによって重複説明を省略する。
【００１６】
図１に、本実施の形態にかかる永久磁石励磁横磁束方式の線形電動機を利用した水平(Ｘ軸)及び垂直(Ｙ軸)移送装置の基本構成を示す。この水平(Ｘ軸)及び垂直(Ｙ軸)移送装置は、例えば、半導体またはＬＣＤ製造工程における被処理体の移送システムや、その他の線形推進システムに適用可能である。
【００１７】
同図に示すように、本実施の形態にかかる垂直及び水平移送装置は、水平移送手段と垂直移送手段とで構成される。
【００１８】
水平移送手段は、永久磁石励磁横磁束方式の水平軸線形電動機１と、この水平軸線形電動機１の固定子部分が固定され、本水平及び垂直移送装置の全体を支える受け台８と、水平軸線形電動機１の移動子部分が固定され、この移動子部分と共に水平方向に動く水平移動子固定台７と、受け台８の両側部と水平移動子固定台７の両側部で相対向するように形成され、水平移動子固定台７と水平軸線形電動機１の移動子部分が水平方向に円滑に滑り移送されるようにする線形軸受３と、を含めて構成される。
【００１９】
線形軸受３は、受け台８の両側部からそれぞれ水平移動子固定台７側に垂直に延び、その上部に形成されるレールと、水平移動子固定台７の両側部から受け台８側に垂直に延び、その下部に受け台８のレールが嵌められるレール安着部から構成される。なお、水平軸線形電動機１では移動子が少なくとも二つ設置されていることが好ましい。
【００２０】
一方、垂直移送手段は、二つの永久磁石励磁横磁束方式の垂直軸線形電動機２と、これら垂直軸線形電動機２の固定子部分が固定されるものであって、水平移動子固定台７の上にお互い一定距離をおいて垂直に設置された二つの垂直移送支持台４Ａ、４Ｂと、二つの垂直軸線形電動機２の移動子部分が固定され、この移動子部分と共に垂直方向に動く垂直移動子固定台６と、垂直移送支持台４Ａ、４Ｂの上部に設置されて垂直移送手段を水平方向に支持する水平支持台５とを含めて構成される。
【００２１】
垂直移動子固定台６には、移送対象を把持または搭載するための手段（図示せず）が設けられる。この手段に把持され、または、搭載された移送対象は、水平移動手段によって水平方向に移送され、垂直移動手段によって垂直方向に移送される。
【００２２】
本実施の形態では、水平方向力Ｆｘを発生させるために、Ｘ軸(水平)移送手段を構成する水平軸線形電動機１は、移動子部分を２台備えており、固定子部分を１台備えている。この構成によって、水平方向への移送距離が長い場合、固定子部分の材料を節約できる。また、Ｘ軸(水平)線形電動機１の移動子は、固定子と同位置ではなく、τp／２のずれを持って設置されている。この結果、水平方向への推力のリップル（水平移送中のがたつき）が抑制される。
【００２３】
また、Ｙ軸(垂直)移送手段において、垂直方向力Ｆｙを発生させるために、垂直軸線形電動機２は、対向する２台で構成される。この構成によって、垂直運動するときの垂直移動子固定台６の平衡が維持される。
【００２４】
本実施の形態にかかる水平及び垂直移送装置によれば、水平(Ｘ軸)方向へ移送対象を移送するために、長手方向への寸法の短縮化が可能な１次側(移動子)に永久磁石と巻線が採用され、移送距離に相当する長さが必要な２次側(固定子)に鉄心が採用される。したがって、水平及び垂直移送装置の設置作業が容易となる。
【００２５】
また、本実施の形態にかかる水平及び垂直移送装置によれば、垂直(Ｙ軸)方向へ移送対象を移送するために、永久磁石と鉄心から成る移動子が採用される。したがって、対向部材や懸架手段を備える従来の垂直移送装置と比べて、垂直方向への高い推力が得られる。
【００２６】
ここでは垂直軸線形電動機を二つ設置した場合に即して本発明の実施の形態を説明しているが、必要に応じて、一対の垂直軸線形電動機を複数個並列装着し、各垂直軸線形電動機の移動子部分を全て垂直移動子固定台に固定するようにしてもよい。この構成によれば、垂直方向の推力をさらに向上させることが可能となる。
【００２７】
また、固定子部分を一つで構成し、移動子部分を二つで構成した水平軸線形電動機１を用いて本発明の実施の形態を説明しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、図１に示した水平軸線形電動機をお互い平行に複数個並列配置し、それぞれの水平軸線形電動機の固定子部分をすべて受け台８に固定し、移動子部分を全て水平移動子固定台７に固定するようにしてもよい。この構成によれば、水平方向の推力をさらに向上させることが可能となる。
【００２８】
図２は、永久磁石励磁横磁束方式の水平(Ｘ)軸１相線形電動機の構成を示している。
【００２９】
移動子は、二つの脚部分を有し、各脚部分が前・後方向にτpほど歪んで形成された鉄心９と、この鉄心９と同じ形状を有する永久磁石１０と、巻線１１から構成されている。複数の鉄心９と複数の永久磁石１０は交互に密着・結合されている。また、巻線１１は、多数の鉄心９と多数の永久磁石１０が結合した状態で両側の脚をそれぞれ囲んでいる。二つの脚部分を有する複数の鉄心９と二つの脚部分を有する複数の永久磁石１０は共に、図２に示したように、例えば略逆Ｕ字形状であることが好ましい。
【００３０】
固定部は、長方形の鉄心１２で構成されている。移動子鉄心９どうしの間に永久磁石１０を挿入し、永久磁石磁極(→、←)を図２に示すように、順に交互に配置すると、移動子鉄心９にＮ、Ｓの磁極が交互に生じる。
【００３１】
図３、図４、および図５は、水平軸力発生原理図である。図３に示すように、永久磁石励磁横磁束方式の水平(Ｘ)軸線形電動機の移動子巻線１１に電流Ｉx1aを流すと、磁束Φが、移動子鉄心９、移動子永久磁石１０、および固定子鉄心１２を通じて発生する。
【００３２】
推力発生の詳細を説明するために、図３に示した固定子鉄心１２を中間で切って上・下に展開した状態を図４に示す。移動子鉄心９が二つの永久磁石の磁界方向(→、←)の間にあるとき、この移動子鉄心９は、Ｎ極に帯磁する。これに対して、移動子鉄心９が二つの永久磁石の磁界方向(←、→)の間にあるとき、この移動子鉄心９は、Ｓ極に帯磁する。また、移動子鉄心９と永久磁石１０は、両側の同極で同じ方向に力を発生させるために、お互いがτpほど歪んで配置されている。
【００３３】
図４に示すように、移動子巻線１１に電流Ｉx1aを流すと、固定子鉄心１２の上側にＮ極の磁束が発生し、下側にＳ極の磁束が発生する。固定子鉄心１２の磁極と移動子（移動子鉄心９、移動子永久磁石１０）の磁極との相互作用によって、磁極の方向が同一であると反発力（力Ｆx2、Ｆx4）が発生し、磁極の方向が異なると吸引力（力Ｆx1、Ｆx3）が発生する。これら力Ｆx1、Ｆx2、Ｆx3、Ｆx4が合成され、右側方向への力Ｆxが得られる。
【００３４】
図５は、図４に示した移動子（移動子鉄心９、移動子永久磁石１０、移動子巻線１１）がτp移動した状態を示している。この時、移動子巻線１１に対して、電流Ｉx1aの方向を変更してＩx2aを流す。これによって、固定子鉄心１２の上側にＳ極の磁束が生じ、下側にＮ極の磁束が生じる。図４に示した場合と同様に、固定子鉄心１２の磁極と移動子（移動子鉄心９、移動子永久磁石１０）の磁極との相互作用によって力Ｆx5、Ｆx6、Ｆx7、Ｆx8が生じ、右側方向への合成された力Ｆxが得られる。
【００３５】
図６は、永久磁石励磁横磁束方式の垂直(Ｙ)軸１相線形電動機の構成を示している。この垂直(Ｙ)軸１相線形電動機は、移動子鉄心１３、移動子永久磁石１４、固定子鉄心１５及び固定子巻線１６で構成されている。
【００３６】
図６に示すように、固定子を構成する複数の鉄心１５は、二つの突出部（脚部分）を有し、移動方向(Ｙ方向)に２τp間隔に設置されている。また、固定子を構成する固定子巻線１６は、複数の鉄心１５の各脚部分に巻かれている。複数の鉄心１５の二つの脚部分の間に、移動子を構成する移動子鉄心１３および移動子永久磁石１４が配置されている。二つの同極を持つ移動子鉄心１３および移動子永久磁石１４を一方向に移動させるために、移動子鉄心１３と永久磁石１４は、τp歪んで(斜めに)設置されている。二つの脚部分を有する複数の鉄心１５は、図６に示したように、例えば略Ｕ字形状であることが好ましい。
【００３７】
垂直(Ｙ軸)方向に移送対象を移送するための移動子は、鉄心１３と永久磁石１４から構成されている。このため、移動子の軽量化が実現し、移動子の単位重さあたりの推力(N/kg)も極めて大きくなる。このように、本実施の形態にかかる垂直(Ｙ軸)移送手段は、懸架手段と対向部材を用いることなく移送対象を垂直方向へ移送できる。また、動力伝達手段を備えることなく直接的に垂直方向の直線運動を発生するので、清浄雰囲気での利用が可能である。
【００３８】
図７および図８は、垂直(Ｙ軸)移送手段の力発生原理を示している。
【００３９】
図７に示すように、固定子巻線１６に電流Ｉy1aを流すと、固定子鉄心１５の左側にＮ極の磁束が生じ、右側にＳ極の磁束が生じる。この固定子鉄心１５の磁極と移動子（移動子鉄心１３、移動子永久磁石１４）の磁極との相互作用によって、磁極の方向が同じの場合は反発力（力Ｆy2、Ｆy4）が発生し、磁極の方向が異なると吸引力（力Ｆy1、Ｆy3）が発生する。これら力Ｆy1、Ｆy2、Ｆy3、Ｆy4が合成され、上側方向への力Ｆyが得られる。
【００４０】
図８は、図７に示した移動子（移動子鉄心１３、移動子永久磁石１４）がτp移動した状態を示している。この時、固定子巻線１６に対して、電流Ｉy1aの方向を変更してＩy2aを流す。これによって、固定子鉄心１５の左側にＳ極の磁束が発生し、右側にＮ極の磁束が発生する。図７に示した場合と同様に、固定子鉄心１５の磁極と移動子（移動子鉄心１３、移動子永久磁石１４）の磁極との相互作用によって力Ｆy5、Ｆy6、Ｆy7、Ｆy8が生じ、上側方向への合成された力Ｆyが得られる。
【００４１】
図９は、永久磁石励磁横磁束方式の垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の構成を示している。左側と右側にそれぞれ配置された１相電動機が垂直移動子固定台６によって連結されている。左右の電動機はそれぞれ、垂直進行方向に対してτp／２のずれを持って設置されている。この結果、垂直方向への推力のリップル（垂直移送中のがたつき）が抑制される。なお、この垂直移動子固定台６上には、水平及び垂直(Ｘ−Ｙ軸)移送装置によって移送される移送対象が置かれる。
【００４２】
図１０は、永久磁石励磁横磁束方式の水平(Ｘ)軸２相線形電動機の電源供給回路を示している。この回路では、共通の電源に対して、Ａ相水平推進電動機とＢ相水平推進電動機が並列に接続されている。Ｉx1a方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ１、Ｓ４）を導通させ、その反対方向のＩx2a方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ２、Ｓ３）を導通させる。また、Ｉx1b方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ５、Ｓ８）を導通させ、その反対方向のＩx2b方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ６、Ｓ７）を導通させる。
【００４３】
図１１は、永久磁石励磁横磁束方式の垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の電源供給回路を示している。この回路は、図１０に示したＸ軸電源供給回路と原理的に一致している。すなわち、共通の電源に対して、Ａ相垂直昇降電動機とＢ相垂直昇降電動機が並列に接続されている。Ｉy1a方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ１、Ｓ４）を導通させ、その反対方向のＩy2a方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ２、Ｓ３）を導通させる。また、Ｉy1b方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ５、Ｓ８）を導通させ、その反対方向のＩy2b方向に電流を発生させるためには電力変換素子１７（Ｓ６、Ｓ７）を導通させる。
【００４４】
図１２は、永久磁石励磁横磁束方式の水平(Ｘ)軸２相線形電動機の各相における時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｘ)−電流特性を示している。Ｂ相に流れる電流(Ｉx1b、Ｉx2b)（図１２（ｂ））は、Ａ相に流れる電流(Ｉx1a、Ｉx2a)（図１２（ａ））に対して、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｘ)に関して１／２τpの位相差を有する。また、各相の電流周期は２τpである。移動子を一の水平方向へ移動させるために、各相に流れる電流は、移動子の位置に応じてその方向が調整される。例えば、Ａ相に対して、０〜τp区間では正の励磁電流Ｉx1aが流され、τp〜２τp区間では負の励磁電流Ｉx2aが流される。
【００４５】
図１３は、永久磁石励磁横磁束方式の水平(Ｘ)軸２相線形電動機の各相における時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｘ)−発生力特性を示している。Ｂ相に生じる力(Ｆxb)（図１３（ｂ））は、Ａ相に生じる力(Ｆxa)
（図１３（ａ））に対して、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｘ)に関して１／２τpの位相差を有する。この結果、水平進行方向への推力リップルが減少する。また、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｘ)と２相合成発生力(ＦxT)の特性曲線（図１３（ｃ））は、０、(１/２)τp、τp、(３/２)τp、２τp・・・で最小値を有し、(１/４)τp、(３/４)τp、(５/４)τp、(７/４)τp・・・で最大値を有する。
【００４６】
図１４は、永久磁石励磁横磁束方式の垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の各相における時間(ｔ)あるいは移動子位置(Ｙ)−電流特性を示している。Ｂ相に流れる電流(Ｉy1b、Ｉy2b)（図１４（ｂ））は、Ａ相に流れる電流(Ｉy1a、Ｉy2a)（図１４（ａ））に対して、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｙ)に関して１／２τpの位相差を有する。また、各相の電流周期は２τpである。移動子を一の垂直方向へ移動させるために、各相に流れる電流は、移動子の位置に応じてその方向が調整される。例えば、Ａ相に対して、０〜τp区間では正の励磁電流Ｉy1aが流され、τp〜２τp区間では負の励磁電流Ｉy2aが流される。
【００４７】
図１５は、永久磁石励磁横磁束方式の垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の各相における時間(ｔ)あるいは移動子位置(Ｙ)−発生力特性を示している。Ｂ相に生じる力(Ｆyb)（図１５（ｂ））は、Ａ相に生じる力(Ｆya)（図１５（ａ））に対して、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｙ)に関して１／２τpの位相差を有する。この結果、垂直進行方向への推力リップルが減少する。また、時間(ｔ)あるいは移動子位置(ｙ)と２相合成発生力(ＦyT)の特性曲線（図１５（ｃ））は、０、(１/２)τp、τp、(３/２)τp、２τp・・・で最小値を有し、(１/４)τp、(３/４)τp、(５/４)τp、(７/４)τp・・・で最大値を有する。
【００４８】
添付図面を参照しながら本発明にかかる移送装置の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４９】
【発明の効果】
以上の説明の如く、本発明によれば、水平(Ｘ軸)方向へ移送対象を移送するために、長手方向への寸法の短縮化が可能な１次側(移動子)に永久磁石と巻線が採用され、移送距離に相当する長さが必要な２次側(固定子)に鉄心が採用される。したがって、移送装置の設置作業が容易となり、装置の製造コストの低減も可能となる。
【００５０】
また、本発明によれば、垂直(Ｙ軸)方向へ移送対象を移送するために、永久磁石と鉄心から成る移動子が採用される。したがって、垂直方向への高い推力が得られる。
【００５１】
さらに、本発明にかかる移送装置は、動力伝達手段を備えることなく直接的に垂直方向の直線運動を発生するので、清浄雰囲気での利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる水平(Ｘ軸)及び垂直(Ｙ軸)移送装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２】図１の移送装置に備えられた水平(Ｘ)軸１相線形電動機の構成を示す斜視図である。
【図３】図２の水平(Ｘ)軸線形電動機における推力発生の原理図（その１）である。
【図４】図２の水平(Ｘ)軸線形電動機における推力発生の原理図（その２）である。
【図５】図２の水平(Ｘ)軸線形電動機における推力発生の原理図（その３）である。
【図６】図１の移送装置に備えられた垂直(Ｙ)軸１相線形電動機の構成を示す斜視図である。
【図７】図６の垂直(Ｙ)軸線形電動機における推力発生の原理図（その１）である。
【図８】図６の垂直(Ｙ)軸線形電動機における推力発生の原理図（その２）である。
【図９】図１の移送装置に備えられた垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の構成を示す斜視図である。
【図１０】水平(Ｘ)軸２相線形電動機の電源供給回路図である。
【図１１】垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の電源供給回路図である。
【図１２】水平(Ｘ)軸２相線形電動機の各相における移動子位置と電流の関係を示す特性図である。
【図１３】水平(Ｘ)軸２相線形電動機の各相における移動子位置と発生力の関係を示す特性図である。
【図１４】垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の各相における移動子位置と電流の関係を示す特性図である。
【図１５】垂直(Ｙ)軸２相線形電動機の各相における移動子位置と発生力の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１：水平(Ｘ)軸線形電動機
２：垂直(Ｘ)軸線形電動機
３：線形軸受
４：垂直移送支持台
５：水平支持台
６：垂直移動子固定台
７：水平移動子固定台
８：受け台
９：水平移動子鉄心
１０：水平移動子永久磁石
１１：水平移動子巻線
１２：水平固定子鉄心
１３：垂直移動子鉄心
１４：垂直移動子永久磁石
１５：垂直固定子鉄心
１６：垂直固定子巻線
１７：電力変換素子
Claims (10)
- 移送対象を水平方向および垂直方向に移送可能な移送装置において、
永久磁石励磁横磁束方式の水平軸線形電動機の推力によって、前記移送対象を水平方向に移送する水平移送手段と、前記水平移送手段上に設置され、永久磁石励磁横磁束方式の垂直軸線形電動機の推力によって、前記移送対象を垂直方向に移送する垂直移送手段と、を含めて構成され、
前記水平移送手段は、永久磁石励磁横磁束方式の前記水平軸線形電動機（１）と、前記水平軸線形電動機の水平固定子が固定される受け台（８）と、前記水平軸線形電動機の水平移動子が固定され、前記水平移動子と共に水平方向に動く水平移動子固定台（７）と、前記受け台の両側部と前記水平移動子固定台の両側部とに相対向するように形成され、前記水平移動子固定台と前記水平移動子とが水平方向に円滑に動くようにする線形軸受（３）と、を含めて構成され、
前記水平移動子は、脚部分が水平方向に極間隔τpで歪んで形成された∩形状の複数の水平移動子鉄心（９）と、前記水平移動子鉄心と同一形状で形成され、水平方向に前記水平移動子鉄心と交互に密着結合された水平移動子永久磁石（１０）と、前記複数の水平移動子鉄心の一方の脚部分と前記複数の水平移動子永久磁石の一方の脚部分と、前記複数の水平移動子鉄心の他方の脚部分と前記複数の水平移動子永久磁石の他方の脚部分とを各々に囲む水平移動子巻線（１１）と、から構成され、
前記水平固定子は、前記複数の水平移動子鉄心の各脚部分と前記複数の水平移動子永久磁石の各脚部分との下側に位置し、極間隔２τpで設置された複数の水平固定子鉄心（１２）から構成され、
前記複数の水平移動子永久磁石は、前記水平移動子鉄心を挟んで隣り合う水平移動子永久磁石との間で各脚部分の磁極が反対となるように配置されることを特徴とする移送装置。 - 前記水平軸線形電動機を駆動する水平駆動回路を含めて構成され、前記水平駆動回路は、前記水平移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記水平移動子巻線に供給される電流方向を変えることを特徴とする、請求項１に記載の移送装置。
- 前記水平軸線形電動機は、一つの水平固定子と、対応する二つの水平移動子とを有することを特徴とする、請求項１に記載の移送装置。
- 二つの前記水平軸線形電動機を駆動する水平駆動回路を含めて構成され、前記水平駆動回路は、前記水平移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記各水平軸線形電動機の水平移動子巻線に供給される電流方向を変え、前記各水平軸線形電動機の水平移動子巻線に供給される各電流は、前記極間隔τpの１／２に相当する位相差を持つことを特徴とする、請求項３に記載の移送装置。
- 前記垂直移送手段は、永久磁石励磁横磁束方式の前記垂直軸線形電動機（２）と、前記水平移動子固定台（７）に垂直に設置され、前記垂直軸線形電動機の垂直固定子が固定される垂直移送支持台（４）と、前記垂直軸線形電動機の垂直移動子が固定され、前記垂直移動子と共に垂直方向に動く垂直移動子固定台（６）と、を含めて構成されることを特徴とする、請求項１に記載の移送装置。
- 前記垂直固定子は、極間隔２τpで設置されたＵ形状の複数の垂直固定子鉄心（１５）と、前記各垂直固定子鉄心の二つの脚部分を各々に囲む垂直固定子巻線（１６）と、から構成され、
前記垂直移動子は、両端部分が垂直方向に極間隔τpで歪んで形成された複数の垂直移動子鉄心（１３）と、前記垂直移動子鉄心と同一形状で形成され、垂直方向に前記垂直移動子鉄心と交互に密着結合され、前記垂直移動子鉄心と共に前記複数の垂直固定子鉄心の二つの脚部分の間に配置された複数の垂直移動子永久磁石（１４）と、から構成され、
前記複数の垂直移動子永久磁石は、前記垂直移動子鉄心を挟んで隣り合う垂直移動子永久磁石との間で磁極が反対となるように配置されることを特徴とする、請求項５に記載の移送装置。 - 前記垂直軸線形電動機を駆動する垂直駆動回路を含めて構成され、前記垂直駆動回路は、前記垂直移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記垂直固定子巻線に供給される電流方向を変えることを特徴とする、請求項６に記載の移送装置。
- 前記垂直移送手段は、二つの永久磁石励磁横磁束方式の垂直軸線形電動機と、前記水平移動子固定台上で互いに一定の距離をおいて垂直に設置され、前記二つの垂直軸線形電動機の垂直固定子が各々に固定される二つの垂直移送支持台と、前記二つの垂直軸線形電動機の垂直移動子の各々が固定され、前記各垂直移動子と共に垂直方向に動く垂直移動子固定台と、を含めて構成されることを特徴とする、請求項１に記載の移送装置。
- 前記各垂直固定子は、極間隔２τpで設置されたＵ形状の複数の垂直固定子鉄心と、前記各垂直固定子鉄心の二つの脚部分を各々に囲む垂直固定子巻線と、から構成され、
前記各垂直移動子は、両端部分が垂直方向に極間隔τpで歪んで形成された複数の垂直移動子鉄心と、前記垂直移動子鉄心と同一形状で形成され、垂直方向に前記垂直移動子鉄心と交互に密着結合され、前記垂直移動子鉄心と共に前記複数の垂直固定子鉄心の二つの脚部分の間に配置された複数の垂直移動子永久磁石と、から構成され、
前記複数の垂直移動子永久磁石は、前記垂直移動子鉄心を挟んで隣り合う垂直移動子永久磁石との間で磁極が反対となるように配置されることを特徴とする、請求項８に記載の移送装置。 - 二つの前記垂直軸線形電動機を駆動する垂直駆動回路を含めて構成され、前記垂直駆動回路は、前記垂直移動子の前記極間隔τpに対応する移動単位に基づいて、前記各垂直固定子巻線に供給される電流方向を変え、前記各垂直固定子巻線に供給される電流は、前記極間隔τpの１／２に相当する位相差を持つことを特徴とする、請求項９に記載の移送装置。
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