JPH0515007A

JPH0515007A - 磁気浮上搬送装置

Info

Publication number: JPH0515007A
Application number: JP16489191A
Authority: JP
Inventors: Toru Satake; 徹佐竹; Tomohisa Ishii; 智久石井; Fumio Kondo; 文雄近藤; Haruo Yoshida; 治生吉田; Yayoi Mizushima; やよい水島
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1991-07-05
Publication date: 1993-01-22
Anticipated expiration: 2010-11-22
Also published as: JPH07110084B2

Abstract

(57)【要約】【目的】永久磁石を使用することが出来て、安定した
浮上力が得られ、しかも垂直方向の相対位置における許
容範囲が大きい磁気浮上搬送装置を提供する。【構成】搬送アームに面した側の軌道の側面に搬送ア
ーム移動方向へ永久磁石を延在せしめ、軌道に設けた前
記永久磁石に近い側の搬送アーム端部近傍にも永久磁石
を設け、搬送アームに設けた永久磁石はその中心軸の延
長線が前記軌道に設けた永久磁石と直交し且つ前記軌道
に設けた永久磁石の上縁部と一致する様に配置され、両
永久磁石は吸引し合う様にその極性が設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、搬送台或いは搬送アー
ムを軌道から浮上して非接触移動させるための磁気浮上
搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】搬送対象物を載置した搬送手段（例えば
搬送台）を磁力により浮上せしめ、軌道に対して非接触
状態にて移動する磁気浮上搬送装置については、従来に
も幾つか提案されている。

【０００３】例えば、電磁石にて搬送台を軌道から浮上
せしめ、且つ搬送台と軌道との距離をセンサ等で計測し
て電磁石に通電する電流を制御しているタイプの磁気浮
上搬送装置がある。この様な電磁石を使用するタイプの
ものは、正確な制御が可能であり、それ自体は非常に有
益な技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電磁石により
浮上する場合にはその制御が複雑であり、且つ電力消費
量が大きくなり、装置の大型化が必要となるので、出来
る限り永久磁石を使用したいという要請も存在する。

【０００５】この要請に対して、永久磁石の吸引力によ
り搬送手段を浮上させるタイプの磁気浮上搬送装置、反
撥力を利用して浮上させるタイプの磁気浮上搬送装置が
存在する。

【０００６】しかし、永久磁石による浮上力は電磁石に
よる場合よりも不安定であり、しかも従来の永久磁石を
使用する磁気浮上搬送装置においては、吸引力を使用す
るタイプも反撥力を使用するタイプも、永久磁石同士の
垂直方向相対位置が非常に厳格であり、所定の相対位置
に無い場合には搬送台の浮上保持が出来なくなるという
問題が存在する。

【０００７】本発明は上記した従来技術における要請或
いは問題点に鑑みて提案されたもので、永久磁石を使用
することが出来て、安定した浮上力が得られ、しかも垂
直方向の相対位置における許容範囲が大きい磁気浮上搬
送装置の提供を目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】発明者等は種々研究の結
果、図１で示す様に２つの永久磁石を配置すると、非常
に安定した浮上力が得られ、しかも安定した浮上力が得
られる状態を維持する範囲、すなわち両磁石の垂直方向
の相対位置関係における許容度が非常に大きいことを見
出した。

【０００９】本発明の磁気浮上搬送装置は、搬送アーム
を軌道から浮上して非接触移動させるための磁気浮上搬
送装置において、搬送アームに面した側の軌道の側面に
搬送アーム移動方向へ永久磁石を延在せしめ、軌道に設
けた前記永久磁石に近い側の搬送アーム端部近傍にも永
久磁石を設け、搬送アームに設けた永久磁石はその中心
軸の延長線が前記軌道に設けた永久磁石と直交し且つ前
記軌道に設けた永久磁石の上縁部と一致する様に配置さ
れ、両永久磁石は吸引し合う様にその極性が設定されて
いる。

【００１０】本発明の実施に際して、搬送アームの前記
永久磁石の反対側端部には該搬送アームを吸引する電磁
石が設けられているのが好ましい。

【００１１】また、搬送アームの途中の部分及びそれに
対応する軌道上の部分にそれぞれ補助用磁石を設けるの
か好ましい。

【００１２】さらに、本発明の磁気浮上搬送装置は、搬
送台を軌道から浮上して非接触移動させるための磁気浮
上搬送装置において、搬送台に面した側の軌道の側面に
搬送台移動方向へ永久磁石を延在せしめ、搬送台下部の
軌道に設けた前記永久磁石に近い側にも永久磁石を設
け、搬送台に設けた永久磁石はその中心軸の延長線が前
記軌道に設けた永久磁石と直交し且つ前記軌道に設けた
永久磁石の上縁部と一致する様に配置され、両永久磁石
は吸引し合う様にその極性が設定されている。

【００１３】ここで、軌道に設けた永久磁石の設置位置
を、搬送台に面した側の軌道の側壁とし、搬送台に設け
た永久磁石を軌道に設けた前記永久磁石に近い側の搬送
台側面として、搬送台に設けた永久磁石はその中心軸の
延長線が前記軌道に設けた永久磁石と直交し且つ前記軌
道に設けた永久磁石の上縁部と一致する様に配置され、
両永久磁石は吸引し合う様にその極性が設定されている
のが好ましい。

【００１４】これに加えて、本発明の実施に際しては、
上記搬送台は鉄道車両やその他の輸送手段用の乗用車両
を含み、鉄道等の各種輸送手段における浮上走行に利用
されるのが好ましい。

【００１５】

【作用】上記した様な構成を有する本発明によれば、搬
送アーム或いは搬送台に設けた上記永久磁石と、前記軌
道に設けた永久磁石との相対位置関係は、図１で示した
状態となる。

【００１６】図１から明らかな様に、永久磁石１、２は
直交する様な形態にて配置されている。そして、永久磁
石１、２の極性は図示の通りであり、水平方向について
両永久磁石１、２間には磁気的吸引力が作用している。
なお、図１においてＳ極とＮ極とを全て置換しても構わ
ない。

【００１７】永久磁石１は図示しない部材により、図１
中左側、すなわち水平方向について永久磁石２の反対側
へ常時引っ張られている。図１において、永久磁石１の
中心線ｃの延長線は永久磁石２の上縁部２ｓと一致して
いる。この状態で永久磁石１を垂直方向に（矢印Ｖ方
向）移動しても、図１に示す様な配置に戻ろうとする磁
気的な反撥力或いは復元力が作用する。換言すると、図
１の配置においては、永久磁石１、２間の磁気的吸引力
及び反撥力は、その相対位置関係を維持しようとする作
用を奏する。従って、永久磁石１が搬送アームまたは搬
送台の底部に配置されており、永久磁石２が軌道の側面
に位置していれば、該搬送アームまたは搬送台は垂直方
向について、非常に安定した浮上状態が保たれるのであ
る。

【００１８】また、上記の図１の配置に戻る様な作用を
奏することから、永久磁石１が垂直方向Ｖに多少移動し
てもその浮上力は何等影響を受けず、永久磁石１、２間
の相対位置関係における許容変動範囲が極めて大きいこ
とが見出された。従って、従来の永久磁石における垂直
方向の相対位置関係が非常に厳格であるという問題点は
解消される。

【００１９】

【実施例】以下、図２〜９をも参照して、本発明の実施
例について説明する。

【００２０】図２は本発明の１実施例を示している。

【００２１】全体を符号１０で示す磁気浮上搬送装置は
隔壁１２を有し、該隔壁１２の内側には搬送アーム１４
と軌道１６とが設けられている。そして該搬送アーム１
４の先端部上方には、例えばウエハの様な搬送対象物
（図示せず）を載置するためのテーブル１８が設けられ
ている。

【００２２】一方、搬送アーム１４の先端部下方には、
フェライト製の永久磁石２０が設けられている。そし
て、該永久磁石２０は、図２において軌道１６の右側側
面に設けられたフェライト製の永久磁石２２に対して、
図１で示す様な相対位置関係となっている。換言すると
永久磁石２０は図１の永久磁石１に対応し、永久磁石２
２は図１の永久磁石２に対応している。そして、永久磁
石２０、２２の極性も、図１の磁石１、２と対応してい
るのである。すなわち、永久磁石２０、２２は対向する
極性が異なっているので、磁気的吸引力が作用するので
ある。

【００２３】搬送アーム１４において、永久磁石２０の
反対側には磁性体より成る端部２４が形成されており、
該端部２４は隔壁１２の扉状部分２６を隔てて電磁石２
８と対向している。電磁石２８が励磁されると磁性体の
端部２４に磁気吸引力が作用する。そして電磁石搬送台
車３０がレール３２上を走行することにより、該電磁石
２８を搬送アーム１４の走行方向、すなわち図２の紙面
と垂直な方向へ移動すると、搬送アーム１４もそれに従
って移動するのである。

【００２４】なお、後述する様に、電磁石２８に代えて
リニアモータを採用することが出来る。また、電磁石搬
送台車３０及びレール３２に代えて電磁石２８を複数個
配列して、所定の電磁石を選択励磁する様に構成しても
良い。

【００２５】搬送アーム１４の端部２４近傍にはストッ
パ３４が設けられ、該アーム１４が図２中右側へ行き過
ぎてしまうことを防止している。一方、アーム１４の途
中に設けた永久磁石３６は、その近傍の永久磁石３８、
４０と吸引し合う様に極性が配置されているため、アー
ム１４を図２において常時左方向に付勢している。

【００２６】搬送アーム１４の更に別の位置には永久磁
石４２が設けられており、その下方の対向する位置には
永久磁石４４が設けられている。そして、両者の対向す
る面は同一の極性となっているため反撥力が作用し、ア
ーム１４の補助的な浮上力として作用する。同様に、磁
気的な反撥力を作用させてアーム１４の補助的な浮上力
を得るため、隔壁１２の下部で且つ前記永久磁石２０に
対向する位置に永久磁石４６が設けられている。その極
性は、前記永久磁石２０の対向する面の極性と同一にな
るように設定されている。

【００２７】この実施例によれば、永久磁石２０、２２
間に作用する磁気的な吸引力は、永久磁石３６と永久磁
石３８、４０との間に作用する磁気的な吸引力及び電磁
石２８が端部２４に作用する磁気的な吸引力に平衡す
る。換言すれば、電磁石２８へ通電する電流は、係る横
方向Ｈの磁気的吸引力の平衡状態が達成される様に制御
されるのである。一方、アーム１４及びテーブル１８に
負荷される重量は、図１で説明した様な永久磁石２０、
２２間に作用する磁気的な復元力と、永久磁石４２、４
４及び永久磁石２０、４６間に作用する磁気的な反撥力
（補助的な浮上力）とにより釣り合いが保つたれる。

【００２８】この状態で、電磁石２８を図２の紙面と垂
直な方向手前に移動すると、前述した様に搬送アーム１
４もそれに従って移動する。ここで、上下方向Ｖに振動
が生じたとしても、永久磁石２０、２２間に作用する磁
気的な復元力が作用する。そして、図１に関連して説明
した様に、この磁気的な復元力が作用する範囲は広く、
磁気的な復元力が作用する永久磁石２０、２２の相対位
置関係は、比較的広範囲に亘っている。そのため、アー
ム１４及びテーブル１８が上下方向Ｖに移動しても、浮
上状態或いは非接触状態が好適に維持されるのである。

【００２９】同様に、横方向Ｈの磁気的吸引力は平衡状
態にあるため、搬送アーム１４の走行に際して横方向Ｈ
に偏寄してしまうことは無い。万が一、横方向Ｈについ
て磁気的吸引力の平衡状態が乱れたとしても、電磁石２
８へ供給する電流を制御することで対処出来る。

【００３０】次に、図３〜７を参照して説明する。

【００３１】図２は全体の概略を示しているのに対し、
図３〜７は、より具体的且つ詳細に実施例を示してい
る。ここで、対応する部材については、図２〜７におい
て同一の符号が付されている。

【００３２】図３〜５は軌道１６の部分を詳細に示した
ものである。図３〜５において、軌道１６は図２のもの
よりも若干幅広に示されている。また、図３〜５では搬
送アーム１４にテーブル１８は設けられておらず、ウエ
ハＷ（図５）の様な搬送対象物はアーム１４へ直接載置
される。さらに、搬送アーム１４の途中に設けられて補
助的な浮上力を付与するための永久磁石４２、４４につ
いては、その設置位置が図２と図３〜５とでは若干異な
っている。

【００３３】図３において、矢印Ｍは搬送アーム１４の
走行方向を示している。そして、図４において、矢印ｆ
₁は永久磁石２０、２２間の磁気的復元力に基づき搬送
アーム１４に負荷される重量に対抗する浮上力を示して
いる。そして、矢印ｆ₂は永久磁石２０、２２間の磁気
的吸引力によりアーム１４を軌道１６の側壁１６ｓに向
けて引っ張る力を示し、矢印ｆ₃は永久磁石４２、４４
間に作用する磁気的な反撥力或いは補助的な浮上力を示
し、矢印ｆ₄は電磁石２８による吸引力を示している。

【００３４】図６、７は搬送アーム１４の端部２４を変
更した実施例である。上下方向Ｖ（図６）及びアーム１
４の走行方向Ｍ（図７）に関して揺動が生じない様にす
るため、複数の磁性材料部材４８を設け、電磁石２８
（図２）の吸引力が複数箇所に作用する様になってい
る。

【００３５】図３〜７に示す実施例は、その構成及び作
用効果について図２の実施例と略々同一であり、本質的
な差異は存在しないので、以下説明は省略する。

【００３６】図８は、電磁石搬送台車３０及びレール３
２に代えて電磁石２８を複数個配列して、所定の電磁石
を選択励磁する様に構成した実施例を示している。

【００３７】電磁石２８は搬送アーム１４の走行方向Ｍ
に複数個配列され（図８においては１つのみ示す）、各
電磁石には１つずつ近接センサ５０を備えている。アー
ム１４及びその端部２４が近接したことをセンサ５０が
検出すると、該センサ５０の出力は制御ユニット５２に
送出される。そして制御ユニット５２は、該当する電磁
石２８を励磁するべく電気信号を出力し、該電気信号が
増幅器５４を介して電磁石のコイルに送られるのであ
る。

【００３８】図２〜８は搬送アーム１４を浮上走行する
ための機構に関する実施例を示しているが、本発明は搬
送台を浮上走行せしめる機構に適用することが出来る。
図９は搬送台６０を浮上走行せしめる実施例を示すもの
である。ここで、図２〜８の実施例と対応する部材につ
いては同一の符号が付されている。

【００３９】図９において、全体を符号６０で示す搬送
台は非磁性材料製の隔壁１２内に収容されており、例え
ばアルミニウムの様な非磁性材料製の外殻部材６２と、
ウエハＷの様な搬送対象物を載置する載置部材６４と、
外殻部材６２の一側面に設けられた磁性材料製の板状部
材６６とを含んでいる。この板状部材６６は図２〜８の
端部２４に該当するもので、電磁石２８の磁力（吸引
力）が作用する。

【００４０】電磁石２８とは反対の側にはリニアモータ
７０が分散配置されており、該リニアモータ７０は搬送
台６０を図９の紙面と垂直な方向へ走行せしめる。そし
て、電磁石２８は選択励磁により搬送台６０の浮上移動
に対応している。

【００４１】永久磁石２０、２２との間に作用する磁気
的な吸引力及び反撥力（保持力）、上下方向Ｖにおける
負荷重量と磁気的な浮上力との平衡、水平方向Ｈについ
ての磁気的吸引力の平衡は、図２〜８の実施例の場合と
同様であるので、重複説明は省略する。

【００４２】図１０、図１１は図９の実施例と同様に搬
送台６０を浮上走行せしめる様に構成された実施例を示
しているが、永久磁石２０、２２の配置、リニアモータ
７０の位置が相違している。すなわち、図９の実施例で
は永久磁石２０が搬送台の外殻部材６２の底部に設けら
れているのに対して、図１０では永久磁石２０は搬送台
の外殻部材６２の側面部に設けられている。これに関連
して、永久磁石２２の上下方向Ｖの取付位置も図９と図
１０とでは異なっており、図１０の場合は該取付位置が
比較的上方となっている。さらに、図１０においては永
久磁石２２の取付位置が比較的上方であることに関連し
て、リニアモータ（リニアインジェクションモータ）の
設置位置が図９の場合とは異なっている。

【００４３】その他の構成及び作用効果については、図
１０、１１の実施例は図９の場合と略々同様である。

【００４４】なお、図示の実施例は例示されたものであ
り、本発明の内容は図示の実施例にのみ限定されるもの
ではない旨を付記する。例えば、上記実施例は半導体製
造設備におけるウエハ等の搬送手段として適用される場
合についてのみ説明しているが、ウエハ等の搬送台のみ
ならず、鉄道車両や各種輸送機関に使用される車両の走
行システムに本発明が適用出来ることは、注意されるべ
きである。

【００４５】

【発明の効果】本発明の効果を以下に列挙する。

【００４６】（１）永久磁石を使用出来て、しかも安
定した浮上力が得られる磁気浮上搬送装置が提供され
る。

【００４７】（２）搬送アーム或いは搬送台が垂直方
向に多少移動しても、その浮上力はさほど影響を受けな
い。

【００４８】（３）搬送アーム或いは搬送台と軌道と
の上下方向の相対位置関係における許容変動範囲が極め
て大きい。

【００４９】（４）電磁石を用いた磁気浮上搬送装置
に比較して、消費電力が小さく、制御が簡単である。

【００５０】（５）従来の永久磁石を用いた磁気浮上
搬送装置とはその永久磁石の配置が全く相違するので、
レイアウトの自由度が大きくなり、装置全体の小型化及
び軽量化が達成される。

【００５１】（６）種々の搬送装置に移動可能であ
り、特に隔壁に収容されたタイプのものにも利用出来る
ので、半導体製造設備に対して好適に応用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用原理を説明する図。

【図２】本発明の１実施例を示す正面図。

【図３】本発明の他の実施例の要部を示す要部平面図。

【図４】図３の実施例の要部を示す要部正面図。

【図５】図３、４の実施例の要部を示す斜視図。

【図６】本発明のその他の実施例を示す正面図

【図７】図６の実施例の平面図。

【図８】本発明の実施例で用いられる走行手段の一例を
示すブロック図。

【図９】本発明のさらに別の実施例を示す正面図。

【図１０】本発明のその他の実施例を示す正面図。

【図１１】図１０の実施例の平面図。

【符号の説明】

１０・・・磁気浮上搬送装置１２・・・隔壁１４・・・搬送アーム１６・・・軌道１８・・・テーブル２０、２２、３６、３８、４０、４２、４４、４６・・
・永久磁石２４・・・搬送アーム端部２８・・・電磁石６０・・・搬送台６６・・・磁性材料製板状部材７０・・・リニアモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田治生神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号株式会社荏原総合研究所内 (72)発明者水島やよい神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号株式会社荏原総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】搬送アームを軌道から浮上して非接触移
動させるための磁気浮上搬送装置において、搬送アーム
に面した側の軌道の側面に搬送アーム移動方向へ永久磁
石を延在せしめ、軌道に設けた前記永久磁石に近い側の
搬送アーム端部近傍にも永久磁石を設け、搬送アームに
設けた永久磁石はその中心軸の延長線が前記軌道に設け
た永久磁石と直交し且つ前記軌道に設けた永久磁石の上
縁部と一致する様に配置され、両永久磁石は吸引し合う
様にその極性が設定されていることを特徴とする磁気浮
上搬送装置。
【請求項２】搬送アームの前記永久磁石の反対側端部
には該搬送アームを吸引する電磁石が設けられている請
求項１に記載の磁気浮上搬送装置。
【請求項３】搬送アームの途中の部分及びそれに対応
する軌道上の部分にそれぞれ補助用磁石を設けた請求項
１または２のいずれかに記載の磁気浮上搬送装置。
【請求項４】搬送台を軌道から浮上して非接触移動さ
せるための磁気浮上搬送装置において、搬送台に面した
側の軌道の側面に搬送台移動方向へ永久磁石を延在せし
め、搬送台下部の軌道に設けた前記永久磁石に近い側に
も永久磁石を設け、搬送台に設けた永久磁石はその中心
軸の延長線が前記軌道に設けた永久磁石と直交し且つ前
記軌道に設けた永久磁石の上縁部と一致する様に配置さ
れ、両永久磁石は吸引し合う様にその極性が設定されて
いることを特徴とする磁気浮上搬送装置。
【請求項５】搬送台を軌道から浮上して非接触移動さ
せるための磁気浮上搬送装置において、搬送台に面した
側の軌道の側壁に搬送台移動方向へ永久磁石を延在せし
め、軌道に設けた前記永久磁石に近い側の搬送台側面に
も永久磁石を設け、搬送台に設けた永久磁石はその中心
軸の延長線が前記軌道に設けた永久磁石と直交し且つ前
記軌道に設けた永久磁石の上縁部と一致する様に配置さ
れ、両永久磁石は吸引し合う様にその極性が設定されて
いることを特徴とする磁気浮上搬送装置。
【請求項６】前記搬送台には輸送手段用車両を含む請
求項４、５のいずれか１項に記載の磁気浮上搬送装置。