JPH01255405A - 磁気浮上搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 り粟上曵且朋光豆 本発明はりニアモータを用い、移動子を浮上指令位置に
非接触状態で浮上させるようにした移動子の浮上機構と
該浮上機構を用いた搬送装置に関する。

従漣謬ｌ支逝 従来、移動子の磁気浮上技術は当初は高速新型鉄道とし
てとして研究が進められ、やがてその成果に基づく技術
を基本として産業用の小規模搬送システムにも広〈実施
されている。しかして移動子の磁気浮上方法には大別し
て誘導反発浮上方式と吸引浮上方式とがある。

第１１図は誘導反発浮上方式の、第１２図は吸引浮上方
式の原理説明図である。第１１図は移動子Ｉの下面に設
けた励磁コイル２と固定側に設けた誘導コイル３の反発
力を利用したものである。

第１２図は移動子ｌの下面に設けた電磁石５と固定側に
設けた磁性体４との吸引力を利用したものである。

前記両方式とも移動子ｌの浮上間隙を図外のギャップセ
ンサで検知するようになっている。そして荷重その他の
諸条件によって生じる前記間隙の変動に対しては自動的
に励磁コイル２または電磁石５の励磁電流を制御し、所
定の間隙を保って安定して移動子ｌを浮上させるように
なっている。

Ｈ＜”′　しよ゛と　るう しかしながら、前記移動子の磁気浮上方法においては、
何れも移動子側に浮上のための磁力を制御しうる電源を
設置することが必要である。そのためには移動子に電池
を搭載するか、又は移動子の搬送経路に沿って集電装置
を設けるか、ケーブル等による給電装置を有することが
必要となる。

しかして、前者においては移動子を小型軽量化すること
ができない。また後者においては、例えばクリーンルー
ムにおける搬送設備等にあっては発生する塵芥が移動子
に着座するため使用できないという問題点がある。

本発明は上記の点に鑑みて創案されたもので、移動子側
に電力の供給を全く要しないかまたは電源の搭載を必要
とせず、さらにリニアモータにより移動子を完全な非接
触状態において浮上させる浮上機構とこれを用いた搬送
装置を提供することを目的としている。

ｉ−″　るための　　− 上記目的を達成するために、第１の発明は搬送路と、搬
送路に設けたリニアモータ一次側と、移動子とを備え、
前記移動子は二次側コイルを巻回した搬送方向にＵ字状
に形成したＵ字状鉄心と、浮上指令位置との距離を検出
する浮上位置検出手段と、浮上位置検出手段の出力によ
って前記二次側コイルをオン・オフ制御する制御部とを
具備しており、前記二次側コイルのオン・オフによって
移動子を浮上指令位置に非接触状態で浮上するようにし
たことを特徴とする移動子の浮上機構である。

第２の発明は、搬送路と、搬送路に設けたリニアモータ
一次側と、移動子と、前記搬送路は搬送方向に沿って形
成され、前記移動子は二次側コイルを巻回した搬送方向
にＵ字状に形成したＵ字状鉄心と、浮上指令位置との距
離を検出する浮上位置検出手段と、浮上位置検出手段の
出力によって前記二次側コイルをオン・オフ制御する制
御部とを具備しており、前記二次側コイルのオン・オフ
によって移動子を浮上指令位置に非接触状態で浮上させ
るとともに、リニアモータの一次側コイルを逐次単相励
磁してパルス状進行磁界を発生させることにより移動子
を搬送するようにしたことを特徴とする搬送装置である
。

第３の発明は、搬送路と、搬送路に設けたリニアモータ
一次側と、移動子と、前記搬送路は搬送方向に沿って形
成され、前記移動子は二次側コイルを巻回したＵ字状に
形成したＵ字状鉄心と、Ｕ字状鉄心の両歯部を連結して
設けられ非磁性体で形成された金属板と、浮上指令位置
との距離を検出する浮上位置検出手段と、浮上位置検出
手段の出力によって前記二次側コイルをオン・オフ制御
する制御部とを具備しており、前記二次側コイルのオン
・オフによって移動子を浮上指令位置に非接触状態で浮
上させるとともに、リニアモータの一次側コイルを励磁
移動磁界を発生させることにより移動子の金属板に誘起
する渦電流りこよって生じる推力により移動子を搬送さ
せるようにしたことを特徴とする搬送装置である。

■ 移動子に設けた浮上位置検出手段によって浮上指令位置
りとの距離を検出し、浮上指令位置りを上方へ越えた場
合にはＵ字状鉄心に巻回した二次側コイルをオン状態に
させる。

これにより二次側コイルに流れる電流によってＵ字状鉄
心に発生する磁束はリニアモータ一次側に発生する磁束
に対して逆極性となり互いに反発して移動子が浮上指令
位置しの上方から落下する。

浮上指令位置りから下方に下−かった場合には二次側コ
イルをオフ状態にすることによりリニアモータ一次側に
発生する磁束による吸引力により移動子は引き上げられ
る。以上の動作を浮上指令位置りの検知によって繰り返
し制御すると、移動子は浮上指令位置しに沿って浮上し
りニアモータの推力によって搬送される。

尖籐斑 本発明の一実施例を図面を参照しつつ以下に説明する。

第１図は磁気浮上の原理説明図で、（＾）はＵ字状鉄心
３２が浮上指令位置しよりも下方にある場合、（Ｂ）は
Ｕ字状鉄心３２が浮上指令位置しよりも上方にある場合
を示している。なお、第１図においては浮上原理説明の
ためＬＩＭ２０に単相交番磁界を印加する場合を説明す
る。第２図は磁束のベクトル図である。Ｌ　Ｉ　Ｍ２Ｏ
の一次側コイル２２に流れる電流をｌｌ、また二次側コ
イル３３に誘起される電圧を■２、二次側コイル３３に
流れる電流Ｉ２とする。また二次側コイル３３に接続さ
れる短絡スイッチを３１とする。

まず、同図（Ａ）において、Ｕ字状鉄心３２が浮上指令
位置しより下方にある場合、Ｕ字状鉄心３２に巻かれた
二次側コイル３３の短絡スイッチＳ、をオフ状態とする
。これによりＬＩＭ２０に発生した磁束Φｌによる吸引
力によってＵ字状鉄心３２は浮上指令位置しに向かって
引き上げられる。次に同図（Ｂ）においてＵ字状鉄心３
２が浮上指令位置りを越した場合、二次側コイル３３の
短絡スイッチｓ１をオン状態にすると、磁束Φ１による
誘起電圧■２に対してπ／２遅れた電流Ｉｔが二次側コ
イル３３に流れる。この電流によりＵ字状鉄心３２に発
生する磁束Φ２は磁束Φ１とは逆極性となる。

それ故、ＬＩＭ２０とＵ字状鉄心３２とが互いに反発し
あいＵ字状鉄心３２が浮上指令位置しより下方に落下す
る。

前記のように、移動子３０、即ち、Ｕ字状鉄心３２に巻
かれた二次側コイル３３をオン・オフ制御することによ
って磁気吸引力を制御し移動子３０を浮上指令位置しに
安定に保持させることができる。

浮上位置検出手段３４と制御部４０について説明する。

第３図は本発明装置の浮上位置検出手段３４を含む制御
部４０の構成を示すブロックダイヤグラムである。

浮上位置検出手段３４は例えば投光器と受光器とよりな
るフォトセンサであって、移動子３０側に設けられてい
る。そして移動子３０と浮上指令位置りとの距離を検知
する。

制御部４０は前記短絡スイッチＳｌに相当するスイッチ
ング回路４１と、浮上位置検出手段３４からの検出電圧
を増幅する増幅回路４２と、反転回路４３と、浮上位置
指令電圧と比較する比較回路４４と、トランジスタ駆動
回路４５とから構成される。

前記スイッチング回路４１は二次側コイル３３にダイオ
ードブリッジＤＢを介して高速スイッチング素子として
のトランジスタＴｒが並列接続される。

さらにトランジスタＴｒにはダイオードＤとコンデンサ
Ｃとを繋ぐアームと、前記コンデンサＣと並列にツェナ
ダイオードＺｄと保護抵抗Ｒとを繋ぐアームとがそれぞ
れ接続される。そして前記トランジスタ駆動回路４５の
出力がトランジスタＴｒのベースに入力され、トランジ
スタＴｒをオン・オフ制御するようになっている。

即ち、移動子３０が浮上指令位置りの下方にある場合に
は、浮上位置検出手段３４の検出電圧Ｖｄは浮上指令位
置りの浮上指令位置電圧Ｖｓよりも小さくなる。トラン
ジスタＴｒのオフ信号をまた移動子３０が上方にある場
合は前記と逆になり、トランジスタＴｒのオン信号をト
ランジスタＴｒに印加する。上記のように二次側コイル
３３をオン・オフ制御することにより、磁気吸引力を制
御し、移動子３０を浮上指令位置しに沿って安定に保持
させるようになっている。

この場合トランジスタＴｒがオン・オフしてもコンデン
サＣの両端にはツェナダイオードＺｄで決定される電圧
Ｖｃが存在し、この電圧Ｖｃを電源として、増幅、反転
、比較などの諸回路を作動させることができるので、特
別に電源を必要とすることはない。

なお第３図においては、１１Ｍ２０の三和交流電＃６０
のうちＷ相を開放し、１１Ｍ２０を単相励磁状態として
交番磁界を発生させ、移動磁界を発生させないようにし
て移動子３０の静止浮上を図っている。

次に本発明装置の搬送制御手段５０について説明する。

搬送制御手段５０は第４図に示すように、Ｌ１Ｍ２０と
電源６０のＵ相、■相、Ｗ相にそれぞれ接続された双方
向性３端子サイリスタ　（以下サイリスクという）　Ｔ
ｈｕ、　Ｔｈν、Ｔｈ−と前記サイリスクをオン・オフ
制御する図示しないゲート制御回路とから構成されてい
る。なお前記サイリスクのオン・オフ制御方式は広〈実
施されているものである。

次に本発明装置の動作について説明する。

■ＬＩＭ２０に電源６０から交流電圧を印加する。１１
Ｍ２０に発生した磁束Φ１による吸引力によって移動子
３０は停止状態から引き上げられ、上昇する。

同時に１１Ｍ２０に発生した進行磁界によって移動子３
０は推力を得て、搬送路１０にそって走行を開始する。

このときトランジスタＴｒはオフ状態にある。

■上昇中の移動子３０に設けた浮上位置検出手段３４の
受光素子は浮上指令位置しに投光されて反射し戻ってく
る反射光を受光検知する。しかし、浮上位置検出手段３
４の受光検知電圧Ｖｄは浮上指令位置しに予め設定した
浮上指令位置電圧Ｖｓに比して小さく、従って移動子３
０は上昇し続ける。しかして受光検知電圧Ｖｄは比較回
路４４で浮上指令位置電圧Ｖｄとたえず比較される。

■移動子３０が浮上指令位置しに達すると、Ｖｄ　＝Ｖ
ｓとなるが、移動子３０は慣性によって浮上指令位置し
よりさらに上昇する。

■Ｖｄ＞Ｖｓとなると、比較回路４４の出力はトランジ
スタ駆動回路４５を介してトランジスタＴｒのベースに
入力されこれをオンさせる。これによって二次側コイル
３３に流れる電流１２によってＵ字状鉄心３２に発生す
る磁束Φ２と前記ＬＩＭ２０の磁束Φ、とは互いに逆極
性になる。そして１１Ｍ２０とＵ字状鉄部１３２とが互
いに反発しあい、Ｕ字状鉄心３２即ち、移動子３０が落
下する。

■移動子３０が浮上指令位置しに達すると、Ｖｄ　＝Ｖ
ｓとなるが、移動子３０は慣性により落下し続ける。

■移動子３０が浮上指令位置しより下に下がると、Ｖｄ
＜Ｖｓとなり、前記に準じて移動子３０が引き上げられ
る。

■前記したように、移動子３０は浮上指令位置しに沿っ
て微小な上下運動をしながら安定して浮上し、１１Ｍ２
０によって搬送される。

本発明装置によるで浮上指令位置りと移動子３０との浮
上変位及びトランジスタＴｒのスイッチング応答のオシ
ログラムの一実施例を第５図に示す。

なお前記浮上位置検出手段３４は移動子３０の前後左右
に設けるものとしたが、何れか一方を省略してもよい。

次に移動子３０の搬送動作について説明する。

まずステップ送りについて説明する。

■第４図に示すように、１１Ｍ２０の中性点ＮとＵ相の
サイリスタＴｈｕのみを導通してｌ相励磁すると、１１
Ｍ２０の鉄心表面に交番磁界が発生する。

■前記に準じて移動子３０が安定に浮上する状態として
サイリスタＴｈｕをオフし、サイリスタＴｈｖをオンす
ると、交番磁界の位相が１２０°だけ移動する。これに
よりＵ字状鉄心３２即ち、移動子３０も安定点を追って
１２０°移動する。

■前記のように１相ずつの励磁によって移動子３０は非
接触状態に浮上搬送される。なお前記において、中性点
Ｎを使用しない場合には、第４図においてＵ　−Ｖ相間
、Ｖ−Ｗ相間、Ｗ−Ｕ相間の如く、単相運転状態に励磁
することによっても同様の搬送を行うことができる。

連続運転の場合については、Ｌ［Ｍ２Ｏに三相交流電圧
を印加することにより進行磁界が発生し、移動子３０が
前記に準じて浮上搬送される。

第６図は本発明装置の別の実施例を示す構成説明図で、
（八）は断面図、（Ｂ）は側面図である。

本実施例においては、Ｕ字状鉄心３２の両歯部を連結す
るようにして銅又はアルミニウム等の非磁性体よりなる
金属板３５が移動子３０に設けられる。

これによりＬＩＭ２０によって発生する進行磁界が金属
板３５に渦電流を発生させる。この渦電流により移動子
３０が推力を得ることができる。

第７図は本発明装置の異なる実施例を示す構成説明図で
ある。搬送路１０がＬＩＭ２０単体の長さ以上にわたる
長距離搬送に適するようになっている。

そして搬送路ｌＯには複数個のＬＩＭ２０が使用される
。一般にＬＩＭ２０は両端部は一次側コイル２２の２層
巻が形成されていないため、磁界が弱くなる傾向がある
。そして複数個のＬＩＭ２０を縦列使用するときは、各
ＬＩＭ２０の継ぎ目ごとに磁界の不連続部分が発生する
。従ってＵ字状鉄心３２を備えた移動子３０は当該部に
おいて安定した浮上が困難である。本実施例においては
、移動子３０に設けるＵ字状鉄心３２はその複数個の各
歯部の断面積が同一となるように連設して一体に形成さ
れている。

また、各歯部間隔ｄはＬＩＭ２０の極ピッチと等しくし
てあり、各歯部間に巻回した二次側コイル３３はそれぞ
れ並列に接続されている。

上記の構成において、移動子３０の浮上動作は複数個よ
りなるＵ字状鉄心３２と二次側コイル３３の合成動作と
なる。従って、１箇所の平衡が崩れない場合は安定して
浮上搬送が可能となる。なお同図における漏れリアクト
ル６１は局部的にＬＩＭ２０の固定鉄心２１とＵ字状鉄
心３２と鉄心吸着が生じたときの二次短絡による過大電
流の発生を防止するたとのものである。

第８図はさらに異なる実施例を示す側面説明図である。

本実施例においては、Ｕ字状鉄心３２は二次側コイル３
３の巻回部分を除くヨークの両歯部近傍途中に、希土類
よりなる永久磁石３６が装着されている。そして前記永
久磁石３６はその極性がＬＩＭ２０の歯面に対してそれ
ぞれ反対となるように磁路が形成されている。

本実施例によると、永久磁石３６によって移動子３０の
吸引力が増大されることになる。それ故、移動子３０の
荷台３．１に載置する荷重が大きくても荷重増大による
落下のし易さは前記移動子３０の吸引力でカバーされる
ので、荷重の大きい浮上搬送に適している。

第９図及び第１０図は移動子３０の浮上位置検出手段３
４の実施例である。

第９図（八）は断面図、（Ｂ）は側面図である。

この実施例はＬ　Ｉ　Ｍ２Ｏの鉄心の移動子３０と対向
する面を例えば樹脂モールドにて平滑に仕上げ、移動子
３０側にフォトセンサ３５を設け、フォトセンサ３５の
投光器から発した光はＬＩＭ２０の表面に投光し反射す
る。この反射光の受光位置によって電圧差として検知す
るようになっている。

第１θ図（Ａ）は断面図、（Ｂ）は側面図である。

この実施例は搬送路に沿ってガイドレール７１を設け、
移動子３０側にガイドレール７１の表面に投光し反射す
る。この反射光の受光位置によって電圧差として検知す
るようになっている。

発肌夏塾来 本発明は以上説明したように、移動子は浮上指令位置を
検出してこの検出信号によってＵ字状鉄心の二次側コイ
ルをオン・オフ制御することにより前記浮上指令位置を
保つように構成されている。

さらに移動子はＬＩＭによって推力を得て搬送されるよ
うに構成されている。

従って、本発明によれば移動子に電力の供給を必要とせ
ず磁気浮上させ、かつ移動子を搬送させることができる
。

移動子は電力の供給を全く必要としないので、移動子の
小型軽量化を図ることができる利点がある。

それ故、移動子は完全非接触状態で搬送路を浮上しつつ
搬送されるという大きい特徴を有している。従って、例
えばクリーンルームにおける精密電子部品等を搬送する
搬送装置に最適なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明装置に係る図面であって、第１
図は本発明装置の浮上原理説明図で、同図（＾）はＵ字
状鉄心が浮上指令位置より下方にある場合、（Ｂ）は（
Ａ）に対して上方にある場合をそれぞれ示す。 第２図は磁束のベクトル図、第３図は浮上位置検出手段
を含む制御部の構成を示すブロックダイヤグラム、第４
図は本発明の搬送制御手段の回路図、第５図は移動子の
浮上変位及びトランジスタのスイッチング応答のオシロ
グラム、第６図、第７図、第８図は他の実施例を示す説
明図である。 第９図、第１Ｏ図は移動子の浮上位置検出するための実
施例を示す説明図である。第１１図〜第１２図は従来の
技術を示す図面で、第１１図は誘導反発浮上式の、第１
２図は吸引浮上式のそれぞれの説明図である。 ＩＯ・・・搬送路 ２０・・・リニアモータの一次側部分 ３０・・・移動子 ３２・・・Ｕ字状鉄心 ３３・・・二次側コイル ３４・・・浮上位置検出手段 ３５・・・金属板 ３６・・・永久磁石 ４０・・・制御部 ４１・・・スイッチング回路 ６０・・・電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）搬送路に設けたリニアモータ一次側と、搬送路に
   沿ってリニアモータにより駆動され走行する移動子とを
   備えた搬送装置において、前記移動子には搬送方向にＵ
   字状に形成され二次側コイルを巻回したＵ字状鉄心と、
   浮上位置検出手段と、浮上位置検出手段の出力値に基づ
   いて前記二次側コイルの回路を自動的にオン・オフ制御
   する制御部とを具備し、移動子を搬送路より浮上させる
   ことを特徴とする移動子の浮上機構。
2. （２）搬送路に設けたリニアモータ一次側と、搬送路に
   そってリニアモータにより駆動され走行する移動子とを
   備えた搬送装置において、前記移動子には搬送方向にＵ
   字状に形成され二次側コイルを巻回したＵ字状鉄心と、
   浮上位置検出手段と、浮上位置検出手段の出力値に基づ
   いて前記二次側コイルの回路を自動的にオン・オフ制御
   する制御部とを具備し、かつ前記リニアモーター次側コ
   イルを逐次単相励磁してパルス状進行磁界を発生させ、
   移動子を搬送路より浮上させ搬送路に沿って走行させる
   ことを特徴とする移動子の浮上機構を使用した搬送装置
   。
3. （３）搬送路に設けたリニアモータ一次側と、搬送路に
   沿ってリニアモータにより駆動され走行する移動子とを
   備えた搬送装置において、前記移動子には搬送方向にＵ
   字状に形成され二次側コイルを巻回したＵ字状鉄心と、
   Ｕ字状鉄心の両歯部を連結して設けられ非磁性体で形成
   された金属板と、浮上位置検出手段と、浮上位置検出手
   段の出力値に基づいて前記二次側コイルの回路を自動的
   にオン・オフ制御する制御部とを具備し、かつ前記リニ
   アモータ一次側コイルを三相励磁して移動磁界を発生さ
   せ、移動子を搬送路より浮上させ搬送路に沿って走行さ
   せることを特徴とする移動子の浮上機構を使用した搬送
   装置。