JPH0327704A - 磁気浮上搬送車 - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明はガイドレールにより形戊された軌道に沿って非
接触状態で走行する磁気浮上搬送車に関するものである
。

く従来の技術と発明が解決しようとする課題〉電磁石や
永久磁石により浮上し、リニアモー夕による推力を得て
、地上側に固定されたガイドレール上を無接触状態で走
行する磁気浮上搬送車は、低騒音、低振動、無発塵等の
特徴があり、このため、清浄な環境が要求される半導体
製造や医薬品製造等の分野で好適な物品搬送手段として
導入され始めている。

ところで、磁気浮上搬送車の軌道は、有限長のガイドレ
ールを継ぎ合わせて固定することにより形成されるもの
であるが、浮上制御の安定性を確保するために、上記継
ぎ目の間隔は皆無か、できるだけ小さな方が好ましい。

そのため、継ぎ目同士がぴったり接合できるようにガイ
ドレールの加工精度を向上させるとともに、軌道の設置
に当たっては、ガイドレールを建物や地面に対して強固
に固定し、隣り合うガイドレール間の継ぎ目が生じない
ようにしていた。

しかし、いかに軌道を精度よく設置しても鐘ぎ目間隔は
皆無となることはない。また、軌道一軌道間を連結した
り切り離したりするターンテーブル機構や、トラバース
機構を設けると、ガイドレール自体が移動する構造が必
要になる。この機構の多少のがたつきを許容し、ごみ等
が詰まり難い構造とするためには、ガイドレール同士の
間隔を逆に一定以上にあける必要がある。

ところで、浮上マグネットと、浮上マグネットに対向す
るガイドレール面とのギャップ間隔を測定するギャップ
センサは、継ぎ目を通過する時、その出力が低下する。

出力が低下すると間違ったギャップを検出し、その間違
ったギャップに基づいて浮上制御するため、走行中に振
動が生じる等、走行の安定性が損なわれる。

そこで従来では、センサコイルの断面形状を長方形にし
たり、長楕円形にして巻き付けることに、継ぎ目間隔の
影響を低減する試みが行われている（特開昭６３−２０
６１０２号公報参照）。これによると、コイルがレール
の継ぎ目を通過してもセンサ出力低下が少ないので、磁
気浮上搬送車スムーズに走行させることができる。

しかしながら、センサコイルを長方形、楕円形に形戊し
てセンサを製作することは、円形に製作するよりも余計
な工数がかかり、コストの上昇を招くという問題がある
。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、簡単
な構成のギャップセンサを使用しているにもかかわらず
、レールの継ぎ目部分を通過してもギャップセンサの出
力が平坦になり、スムーズに走行することができる磁気
浮上搬送車を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段および作用〉上記の目的を
達成するための本発明の磁気浮上搬送車は、ギャップセ
ンサのコイル径が、ガイドレールの継ぎ目間隔の７〜２
２倍、好ましくは９〜１２倍に設定されているものであ
る。

第１図は、本発明の磁気浮上搬送車に取り付けられたギ
ャップセンサの断面円形コイル９ａと、ガイドレール２
１との位置関係を示す図であり、コイル９ａとガイドレ
ール２１とのギャップを６１コイル９ａの直径をＤ１ガ
イドレール２１の継ぎ目２１ａの間隔をＬとおく。

本願発明者は、上記第１図の構成において、まず、Ｄ　
−　９　ｍｍのコイル９ａを用い、ギャップＧと継ぎ目
間隔Ｌを変えながらコイル９ａをレール２１に沿って走
らせた時のギャップセンサの出力電圧を測定した。

その結果は、第２図に示すとおりであり、ギャップＧ　
’．　Ｏ　ｍｍのケース（ａ）では、継ぎ目を通過した
ときに、継ぎ目間隔Ｌが狭ければ出力電圧の盛り上がり
が小さく、継ぎ目間隔Ｌが広くなると出力電圧の盛り上
がりが大きくなっている。また、ギャップＧ−２．４．
６ｎｖｎのケース（ｂ）　，（ｃ）　，（ｄ）では、継
ぎ目間隔Ｌが狭ければ出力電圧が逆に落ち込み、継ぎ目
間隔Ｌが広くなると出力電圧の盛り上がりが大きくなっ
ている。ケース（ｂ）　，　（ｃ）　，（ｄ）で出力電
圧の落ち込みは、ギャップＧ　−　Ｏ　ｍｍの場合顕著
になっているが、これはガイドレール２１をぴったりと
継ぎ合わせても、接合部表面に存在する切れ目の影響を
受けているものと考えられる。

第３図は、平坦なガイドレール２１を通過中のギャップ
センサの出力電圧ＶｏとギャップＧとの関係を示すグラ
フである。ギャップＧが０〜４　ｍｍの範囲では、セン
サの出力電圧はこれに比例して増加するが、ギャップＧ
が６Ｍとなるとセンサの出力電圧は６■となり飽和して
くることが分かる。

したがって、ギャップセンサは、０〜４　ｍｍの中心値
Ｇｏ＝２ｎｖｎで使用することが最も好ましい。また、
第３図のグラフから直線部分の傾斜は２，０５　Ｖ　／
　ｍｍであることが分かる。

第４図は上記直線部分０〜４　ｍｍの中心値Ｇｏ　−２
Ｍにおいて、継ぎ目間隔Ｌを変えていった時の、平坦な
ガイドレール２１を通過中の出力電圧値ｖＯと、継ぎ目
を通過した時の出力電圧Ｖとの差Δｖ　−　ｖ　−　Ｖ
Ｏを示すグラフである。

磁気浮上搬送車の走行にとって、継ぎ目を通過しても出
力電圧の変化が少ないことが望ましいのであるから、出
力電圧Ｖの変化分ΔＶは０てあることが最も好ましい。

すなわち、第４図のグラフにおいてＬ−０．７５ｍｍの
時がこれにあたる。以下、この場合の継ぎ目間隔をＬｏ
とおく。

また、磁気浮上搬送車を浮上状態で走行させた実験によ
れば、車体の上下振動がギャップＧの１７２０以下であ
れば、実用上の走行に支障は生じないことが分かってい
る。第３図のグラフからＧの変動に対する出力電圧の変
動比は２．０５Ｖ／　ｍｍであるから、Ｇが２Ｍを中心
に１／２０変動することは、出力電圧が０．２ｖ変動す
ることに相当する。そこで第４図においてΔＶ一±０．
２ｖ以内の変動を許容する継ぎ目間隔Ｌの範囲Ｌｉｔｎ
＝Ｌｍａｘは、０．４０ｉｕｎ〜１．１０ｍｍであるこ
とがわかる。

したがって、Ｄ−９ｍｍのコイル９ａを用いた場合、ギ
ャップセンサを最も直線性に優れた範囲の中心Ｇｏで使
用し、かつ、その場合において継ぎ目を通過しても出力
電圧の変化が車体の上下振動を許容範囲に納める条件を
見出だそうとすれば、最適継ぎ目間隔Ｌｏは０．７５ｍ
ｍ，許容範囲の下限Ｌ　ｗｉｎは０．４０ｍｍ，上限Ｌ
　ｗａｘは１．１０ｍｍである。コイル径Ｄとの比をと
れば、 Ｄ／Ｌｏ−１２ Ｄ／Ｌｍｌｎ　−２２ Ｄ／Ｌｍａｘ−８ である。

第５図は、コイル９ａの直径Ｄを１８ｍｍに選んだ時の
センサ出力電圧の直線性を示すグラフであり、傾きは１
．２２Ｖ／ｍｍである。センサの出力電圧の直線性部分
は、Ｇ−０〜８　ｍｍでありギャップの中心値ＧＯは４
Ｍに設定する必要がある。第６図は直線の中心値Ｇｏ＝
４ｍｍの時の出力電圧の変動分ΔＶを示すグラフであり
、Ｌｏ−１．８０ｍｍのときΔＶ−０である。ギャップ
Ｇの１７２０の変動を許容する継ぎ目間隔Ｌの範囲はＬ
ｍｉｎ−１．０５ｍｍＳＬｍａｘ−２．５０ｍｍである
。コイル径Ｄとの比をとれば、 Ｄ／Ｌｏ＝１０ Ｄ／Ｌｗｌｎ−１７ Ｄ／Ｌ巾ａｘ　　−７ となる。

第７図は、コイル９ａの直径Ｄを３６ｍｍに選んだ時の
センサ出力電圧の直線性を示すグラフであり、傾きは０
．６１Ｖ／ｍｍである。センサの出力電圧の直線性部分
は、Ｇ−０〜１６ｍｍでありギャップの中心値Ｇｏは８
恥に設定する必要がある。

第８図は直線の中心値Ｇｏ　＝８ｍｍの時の出力電圧の
変動分ΔＶを示すグラフであり、Ｌｏ−３．９５　ｍｍ
のときΔＶ−０である。ギャップＧの１／２０の変動を
許容する継ぎ目間隔Ｌの範囲はＬＩｌｉｎ−２．　　７
ｍｍ，　Ｌｍａｘ　−５．　　２ｎｖｎである。コイル
径Ｄとの比をとれば、 Ｄ／Ｌｏ＝９．１ Ｄ／ＬＩＩｌｎ−１３ Ｄ／Ｌｍａｘ＝７ となる。

以上のことから、継ぎ目間隔Ｌｏをコイル９ａの直径Ｄ
の１／９〜１／１２に設定しておけば、継ぎ目を通遇す
るときにも、センサの出力変動はなくなることが分かる
。また、継ぎ目間隔Ｌ　ＩＩｉｎをコイル９ａの直径Ｄ
の１／１３〜１／２２に設定し、Ｌ　Ｌｌａｘをコイル
９ａの直径Ｄの１／７〜１／８に設定しておけば、継ぎ
目を通過するときにも、センサの出力変動は許容範囲に
納めることができる。

く実施例〉 以下実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第９図は軌道に沿って走行する磁気浮上搬送車を示す斜
視図（ただし軌道側はガイドレール２１，補助レール２
４のみ図示している）である。磁気浮上搬送車の走行方
向は矢印Ａの方向である。

磁気浮上搬送車１は荷台を兼ねた平板状の車体１１を有
し、車体１１の上面には、進行方向の前側と後ろ側にそ
れぞれフレーム２が水平に支持され、各フレーム２に２
つずつ合計４つの支持枠３が上を向けて配置されている
。支持枠３の上部には、永久磁石および電磁石の複合体
からなる浮上マグネット４がそれぞれ固定されている。

また、車体１１の側面には、軌道側に設けられた補助レ
ール２４に当接可能な着地ローラ７、案内ローラ８が支
持枠３から突設されている。着地ローラ７は、着地時に
磁気浮上搬送車１の上下方向の動きを規制するものであ
り、案内ローラ８は磁気浮上搬送車１の左右方向への動
きを規制するものである。

ギャップセンサ９、９′は、浮上マグネット４とガイド
レール２１とのギャップを電磁誘導効果等を用いて測定
するものであり、浮上マグネット４の両側面（磁気浮上
搬送車１の進行方向と後退方向）にそれぞれ上向きに取
り付けられている。

ギャップセンサ９、９′は、プローブとして高周波コイ
ルを使用し、そのコイルの磁場内に導体、または磁性体
が接近したときに、導体内に発生する渦電流、または磁
性体による透磁率の変化に応じたコイルのインダクタン
スの変化、およびＱの変化を読み取ることにより、ギャ
ップを読み取るものである。ギャップセンサ９、９′は
、様々なコイルの直径を有するものが製作される。この
実施例では、後述するレールの継ぎ目間隔Ｌの７〜２２
倍のコイル径を持つギャップセンサを採用している。

２つのギャップセンサ９、９′の検出出力は、第ｌＯ図
に示すように、抵抗Ｒ，Ｒ’　により加算され、ギャッ
プ信号検出回路３１に入力される。

方、比例回路３２、マグネット信号回路３３の各出力が
加算器３４で加算され、その出力より浮上マグネット４
の励磁電流を制御する。この実施例において、ギャップ
センサを２つ採用したのは、２つの信号を加算すること
により各信号の変動を平均化し読取り精度を向上させる
ためである。

処理回路（図示せず）においては、このギャップセンサ
９により検出したギャップ、浮上マグネット４の電磁コ
イルの電圧または電流と、それらの目標値との各偏差が
求められ、偏差に比例した信号、積分した信号、微分し
た信号のそれぞれに重みを付けて加算し、加算値に応じ
た信号を出力するというＰＩＤ制御を行わせることによ
り、浮上後のギャップ一定制御等を実現することができ
るので、磁気浮上搬送車１がガイドレール２１と接触す
ることなく軌道２０に沿ってスムーズに走行できるよう
に調整することができる。

１０は車体１１の底部に設けられた荷物吊り下げ用のフ
ックである。また、車体１１の中心部には、進行方向と
平行に肉薄のリアクションプレート６が上向きに立設さ
れており、これに対応して軌道側の随所には、磁気浮上
搬送車１を発進、加速、減速、停止させるＬＩＭ（リニ
アインダクションモータ）の１次側駆動系（第１１図の
符号２２）が配置されている。ガイドレール２１は随所
に継ぎ目部２１ａ（継ぎ目の間隔をＬとする）を有して
いる。

軌道２０は、第１ｌ図に示すように、下方が開いた長尺
枠体２３、長尺枠体２３の天井部から吊り下げられた２
本の強磁性体製の断面「工」の字状を有するガイドレー
ル２１、長尺枠体２３の側部から内方に形成した着地ロ
ーラ支持用のＬ型材で形成されるガイド溝２４等から構
或される。

第１２図〜第ｉ４図は、上記ガイドレール２１の随所に
継ぎ目部２１ａが、軌道２０のいかなる箇所に存在する
かを例示する図であり、第ｌ２図は軌道のトラバースユ
ニットの一部切欠斜視図、第ｌ３図は軌道の昇降ユニッ
トの一部切欠斜視図、第ｉ４図はターンテーブルの一部
切欠斜視図である。

第１２図を参照して、トラバースユニット１２は、ＬＩ
Ｍ２２を備えたステーションとしての役割を果たす軌道
２０Ｃを有し、この軌道２０Ｃを水平移動可能な構造と
することにより、互いに平行かつ水平に並ぶ２つの軌道
２ＯＡ．２０Ｂいずれかの端部に、軌道２０Ｃを連結さ
せるものである。

すなわち、トラバースユニット１２は、水平に渡した梁
１２ｄに、軌道２０Ｃを支持する支持部材１２ｂを摺動
可能に取り付け、この支持部材１２ｂに、モータ１２ａ
の回転軸に連結されたねじ棒１２ｃを螺合することによ
って支持部材１２ｂを水平移動させる構造である。

第１３図の昇降ユニット１３は、ＬＩＭ２２を備えた軌
道２０Ｃを昇降可能な構造とすることにより、互いに平
行かつ上下に並ぶ２つの軌道２０Ａ，２０Ｂの途中に設
けた各空隙に、軌道２０Ｃを連結させるものである。昇
降ユニット１３は、垂直に立設した梁１３ｄに、軌道２
０Ｃを支持する支持部材１３ｂを摺動可能に取り付け、
この支持部材１３ｂに、モータ１３ａの回転軸に連結さ
れたねじ棒１３Ｃを螺合することによって支持部材１３
ｂを水平移動させる。

第ｌ４図のターンテーブル１３は、直交する軌道２ＯＡ
，２０ＢのＴ型接合部に設けられたものであり、ＬＩＭ
２２とガイドレール２１を有し、自ら回転してガイドレ
ール２ｌを軌道２ＯＡ，２０Ｂのいずれかのガイドレー
ル２１に連結する。

以上第ｌ２図〜第１４図の実施例において、水平移動、
昇降、または回転により連結される軌道２０同士の間に
は、必ず一定の間隔Ｌが設けられている。これは、機械
動作が多少がたついてもレールが接触することなく、ご
み等が詰まり難い構造にすることによって、上記水平移
動、昇降．、または回転が非接触かつスムーズに行える
ようにするためである。

第９図、第１１図の磁気浮上搬送車１におけるギャップ
センサ９、９′は、前にのべたように、上記水平移動、
昇降、または回転機構における軌道２０の継ぎ目間隔Ｌ
の７〜２２倍のコイル径（例えばＬ−０．９ｍｍならば
、Ｄ−６。３　〜２　０　ｒｎｍ　）を有するものを採
用し゜Ｃいるので、継ぎ目を通過するときにも、ギャッ
プセンサ９、９′の出力変動を極力少なくすることがで
きる。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではない
。例えばギャップセンサは、各浮上マグネット当たり必
ず２つ設ける必要はなく、１つでもよい。その他本発明
の要旨を変更しない範囲内において、種々の設計変更を
施すことが可能である。

く発明の効果〉 以上のように、本発明の磁気浮上搬送車は、センサコイ
ルとして断面円形のコイルを採用し、しかもセンサのコ
イル径を、ガイドレールの継ぎ目間隔の７〜２２倍に設
定しているので、従来のように、断面矩形、または楕円
形状の場合と比べて、センサコイルが最も製作容易にな
るとともに、レールの継ぎ目部分を通過しても、振動な
くスムーズに走行することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガイドレールの継ぎ目部付近におけるギャップ
センサの配置を示す斜視図、 第２図はガイドレールの継ぎ目部付近におけるギャップ
センサの出力信号波形を示す図、第３図はコイル径９Ｍ
の時のギャップセンサの出力とギャップＧとの関係を示
すグラフ、第４図はコイル径９　ｍｍ　ｓギャップＧｏ
＝２ｍｍの時の、継ぎ目間隔Ｌとギャップセンサの出力
変動との関係を示すグラフ、 第５図はコイル径１８ｍｍの時のギャップセンサの出力
とギャップＧとの関係を示すグラフ、第６図はコイル径
１８ｍｍｓギャップＧｏ−４ｍｍの時の、継ぎ目間隔Ｌ
とギャップセンサの出力変動との関係を示すグラフ、 第７図はコイル径３６ｍｍの時のギャップセンサの出力
とギャップＧとの関係を示すグラフ、第８図はコイル径
３　６　ｍｍ　ｓギャップＧｏｍ８ｍｍの時の、継ぎ目
間隔Ｌとギャップセンサの出力変動との関係を示すグラ
フ、 第９図は磁気浮上搬送車の全体を示す斜視図、第１０図
はギャップセンサの出ノノ信号処理回路図、第１１図は
磁気浮上搬送車の断面図、 第１２図は軌道のトラバース機構を示す一部切欠き斜視
図、 第１３図は軌道の昇降機構を示す一部切欠き斜視図、 第１４図は軌道のターンテーブル機構を示す一部切欠き
斜視図である。 １・・・磁気浮上搬送車、４・・・浮上マグネット、９
、９′・・・ギャップセンサ、２１・・・ガイドレール
、Ｄ・・・コイル径、Ｌ・・・ガイドレールの継ぎ目間
隔２ｌ・ガイドレール Ｄ・・コイル径 ■、・・ガイトレールの継ぎ目間隔 走行距離一−＋ Ｌ・・・ガイドレールの継ぎ目間隔 ０ ２ ４ ６ ８ １０１２ １４ １６ Ｇ （關） ■・・・磁気搬送浮上搬送車 ４・・・浮上マグネット ２１・・・ガイドレール 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、浮上マグネットの磁力により、強磁性体で形成され
   たガイドレールと非接触状態を保ちながら、ガイドレー
   ルに沿って走行する磁気浮上搬送車において、 浮上マグネットと浮上マグネットに対向するガイドレー
   ル面とのギャップ間隔を測定するギャップセンサが、断
   面円形状コイルの端面をガイドレール面に対向させた状
   態で使用する高周波コイルセンサであり、当該コイルの
   径が、ガイドレールの継ぎ目間隔の７〜２２倍に設定さ
   れていることを特徴とする磁気浮上搬送車。 ２、コイルの径が、ガイドレールの継ぎ目間隔の９〜１
   ２倍に設定されている請求項１記載の磁気浮上搬送車。