JPH0537773U - 交流磁気浮上搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】浮上体の浮上、搬送時の横方向のステアリング
力を大きくできるようにすることを目的とする。 【構成】２列の交流電磁石列３からなる搬送ラインに平
行に永久磁石１を配設する一方、交流電磁石列３上を浮
上、走行する浮上体１４に永久磁石２を取り付け、永久
磁石１と永久磁石２の間に吸引力が作用する構造とした
ことを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、非接触で物体を搬送することが要求される分野、例えば発塵を嫌う 半導体製造装置におけるウエハー搬送機器、潤滑油の飛散を嫌う真空内搬送、お よび高温雰囲気中での搬送装置などに用いて好適な交流磁気浮上搬送装置に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、発塵や潤滑油の飛散を嫌う、例えば半導体製造プロセスライン等に おける物体（半導体ウエハ等）の搬送や移動機構の軸受には、永久磁石あるいは 電磁石を用いたいわゆる磁気軸受が用いられる。これは、磁石間、あるいは磁石 と磁性材料との間に作用する磁気的吸引力または反発力を利用して、搬送物体あ るいは支持物体を空隙を介して非接触で浮揚させるようにしたものである。 この種の分野に関しては、従来より種々の考案、考案がなされており、すでに 実用化されているものも多い。

【０００３】 しかしながら、そのうちの電磁石を用いた磁気的吸引力を利用した磁気軸受は 、必要電力が少ないというメリットはあるものの、本来、不安定な吸引力を電気 的な制御により安定化しなければならないため、その制御装置が必要となり、更 にその制御装置にギャップセンサなどの付帯部品を多く必要とする欠点を有して いた。

【０００４】 特に、この電磁石を用いた磁気的吸引力を利用した磁気軸受で長い距離を搬送 させる場合には、これら制御装置を搬送ラインに全体に渡って設ける必要があっ た。

【０００５】 これを回避するのに、浮揚して搬送される物体側に必要な制御回路やセンサを 搭載する手段が考えられるが、その場合、物体側にバッテリなどの電力源を設け る必要があり、長時間の使用には、充電や給電システムが新たに必要となるなど 、設備上大きな問題をかかえることとなる。

【０００６】 一方、磁気反発力を利用する磁気軸受では、上述のような制御装置は原則的に は必要ないという点で、長距離の搬送機構としては装置上の大きな利点を有して いる。しかしながら、永久磁石だけを組合せて反発浮上機構を構成することは現 実には不可能とされており、少なくとも１軸以上の自由度を上述のような制御装 置により安定化させる必要があるといわれている。

【０００７】 これに対し交流電磁石を用いた誘導反発方式は、導電材料でなる浮上体の形状 を工夫することにより、安定して浮上、支持させることが原理的に確認されてい る。

【０００８】 図４および図５に、この交流電磁石を用いた誘導反発方式の搬送装置の基本構 成を示す。 図中、３は搬送方向に平行に配設された２列の交流電磁石列であり、４は交流 電磁石列３上を搬送される浮上体である（図４と図５とでは、浮上体の構造が異 なるが、説明の都合上、同一符号を付してある）。浮上体４は、例えばアルミニ ウムなどの軽くて導電性の高い材料が適しており、移送の対象とする搬送物体は 通常この浮上体４上に置かれることになる。

【０００９】 図４および図５の構成では、交流電磁石列３（を構成する交流電磁石）に交流 電流を通電するとその上部に交番磁界が発生するが、その磁界中に浮上体４があ るため、浮上体４のアルミニウム材料中には過電流と呼ばれる交番電流が流れる ことになる。

【００１０】 この電流により生じる磁界は交流電磁石列３によって生じる磁界と反発する方 向に形成されるため、この反発力によって浮上体４には上向きの浮上力が作用す ることになる。

【００１１】 しかしながら、もし浮上体４が単に平板で構成された場合には、浮上体４には 水平方向で安定するステアリング力が無いため、搬送方向から左右どちらかの方 向にずれてしまい、たちまち交流電磁石列３の軌道（搬送ライン）から外れて落 下してしまうことになる。

【００１２】 図４および図５の構成では、これを防止するため、浮上体４の形状に次のよう な工夫を施している。 まず図４では、浮上体４を平板とせず、浮上体４の一部が２列の交流電磁石列 ３の間に入りこむように、同浮上体４の搬送方向に沿う中央部分を下側に突出さ せた例えば断面Ｖ字形状としている。こうすることにより、浮上体４の突出部（ Ｖ字部）と交流電磁石列３の磁界との作用で、浮上体４には浮上搬送時の横方向 、即ち搬送（走行）方向と水平面で直角となる方向のステアリング力が作用し、 浮上体４が交流電磁石列３の搬送ラインからずれた場合でも、そのずれた方向の ステアリング力が大きくなってそれを押し戻すことで、浮上体４を搬送ラインに 沿って安定に走行させることが可能となる。

【００１３】 しかし図４の構成では、２列の交流電磁石列３からなる搬送ラインが直線部分 だけで構成される場合、即ち浮上体４が直線軌道だけを走行する場合は問題ない が、搬送ラインが曲線部分あるいは直角分岐を含む場合、即ち曲率の大きいカー ブや直角方向の分岐などを走行する場合には、浮上体４の突出部が邪魔（障害） になり、その実現が困難となる。

【００１４】 また、図５に示すように、浮上体４の搬送方向の左右のエッジが部分的に２列 の（左右の）交流電磁石列３の中心線に位置するような十字形の浮上体形状とす ることで、上述のステアリング力を発生させることが可能である。この作用は、 特願平２−８７８５０号に詳述されているが、この方式では、ステアリング力は あまり大きくないため、２列の交流電磁石列３の高さなどのレベルを精度良く出 さなければならないという問題がある。一方、この図５に示す平板の浮上体４の 形状では、２列の交流電磁石列３からなる搬送ラインが曲線部分あるいは直角分 岐を含む場合でも支障がない利点を有する。

【００１５】

【考案が解決しようとする課題】

前述したように、磁気浮上搬送装置として交流電磁石による誘導反発方式を用 いた場合、交流電磁石により生ずる交流磁場と、この交流磁場により浮上体に生 ずる過電流により形成される磁場の反発力により浮上体の浮上を実現するため、 原理的に浮上制御を必要としない利点を有する。但し、走行方向については、２ 列の交流電磁石を３相のリニアモータ結線として、浮上体の走行を実現し走行制 御を行うこともある。

【００１６】 この交流電磁石による誘導反発方式を用いた磁気浮上搬送装置では、上記の如 く浮上体の浮上制御を行わないために制御装置を必要としないものの、浮上体の 浮上、走行時の横方向、即ち走行方向と直角な方向の浮上体のステアリング力を 、浮上体の形状を工夫することで発生させる必要がある。

【００１７】 そこで従来は、走行方向と直角な方向のステアリング力を発生させるために、 浮上体を単なる平板とせず、浮上体の一部が２列の交流電磁石列の間に入りこむ ように、浮上体の搬送方向に沿う中央部分を下方に突出させた形状とすることが 行われていた。しかし、この浮上体形状では、２列の交流電磁石列からなる搬送 ラインが直線部分だけで構成される場合は問題ないが、曲線部分あるいは直角分 岐を含む場合には、その下方への突出部分が邪魔になるという問題があった。

【００１８】 このため、２列の交流電磁石列からなる搬送ラインが曲線部分あるいは直角分 岐を含む場合における浮上体の浮上搬送を考慮すると、浮上体の形状を、平板を 前提として工夫する必要がある。しかし従来の平板なタイプの浮上体形状、例え ば特願平２−８７８５０号に示されているような十字形（またはＨ字形、Ｔ字形 もしくは逆Ｔ字形）の浮上体形状だけでは、上述のステアリング力を十分大きく することができないという問題があった。

【００１９】 本考案は上記事情に鑑みてなされたものでその目的は、交流電磁石による誘導 反発方式の利点を活かしつつ、浮上体の一部が２列の交流電磁石列の間に入りこ まない浮上体形状としても、浮上体の浮上、搬送時の横方向のステアリング力を 大きくすることができ、もって交流電磁石列からなる搬送ラインが曲線部分ある いは直角分岐を含む場合でも、搬送ラインのレベルにさほどの精度を必要とせず に、浮上体の浮上、搬送が支障なく行える交流磁気浮上搬送装置を提供すること にある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、浮上体の浮上、走行時の横方向の浮上体のステアリング力を大きく するために、例えば図１に示すように、２列の交流電磁石列３からなる搬送ライ ンに平行に永久磁石１が配設された構造とする一方、交流電磁石列３上を浮上、 走行する浮上体１４に永久磁石２が取着された構造とする。

【００２１】 図１では、搬送ラインと平行に配設された永久磁石１は、全て同極を上向きと し、他方、永久磁石２は全て永久磁石１に対し吸引力が作用するように浮上体１ ４に取着される。

【００２２】

【作用】

図１の構成においては、交流電磁石列３（を構成する交流電磁石）に交流電流 を通電すると、交流電磁石列３により生ずる交流磁場と、この交流磁場中にある 浮上体１４に生ずる過電流により形成される磁場の反発力により、浮上体１４の 浮上が実現される。

【００２３】 また図１の構成では、永久磁石１と永久磁石２との間には前述のように吸引力 が作用する。したがって、このような吸引力が作用する搬送ラインと浮上体１４ により磁気浮上搬送装置を構成することにより、浮上体１４が交流電磁石列３に て構成される搬送ライン上を浮上、走行する場合に、その横方向、即ち走行方向 と直角な方向の浮上体１４のステアリング力を大きくすることが可能となる。こ のステアリング力が大きいと、交流電磁石列３の高さなど、搬送ラインのレベル にそれほどの精度を要求されないで済むといった利点がある。

【００２４】

【実施例】

図１は本考案の第１実施例を示す交流磁気浮上搬送装置の構成を示す図であり 、交流電磁石列の配置は前記図４および図５で示したものと同じである。そこで 図１の交流電磁石列には、図４および図５のそれと同一符号３を付してある。

【００２５】 図１において、１４は２列の交流電磁石列３からなる搬送ライン上を浮上、走 行する浮上体である。この浮上体１４は、同浮上体１４だけでもある程度のステ アリング力を有するように形状が工夫されており、その形状は、同図（ｂ）の平 面図に一点鎖線で示すように、前記図５の浮上体４と同様の十字形をなした平板 状のものとなっている。なお、十字形以外に、Ｈ字形、Ｔ字形もしくは逆Ｔ字形 などにすることも可能である。

【００２６】 図１の交流磁気浮上搬送装置では、上記浮上体１４の一層のステアリング力の 増加を計るために、まず、２列の交流電磁石列３からなる搬送ラインの間に、そ の搬送ライン（を構成する交流電磁石列３）と平行に永久磁石１が配設された構 造としている。この永久磁石１は全て同極が上向きとなっており、連続に設けら れても、間隔をとって設けられても構わない。また、浮上体１４の下面の、同浮 上体１４が２列の交流電磁石列３からなる搬送ライン上を浮上、走行した場合に 、永久磁石１と対向する位置には、図１（ａ）の正面図に破線で示すように、永 久磁石２が取着される。この永久磁石２は浮上体１４の下面に、図１（ｂ）の平 面図に破線で示すように、例えば３個取着されており、全て永久磁石１に対し吸 引力が作用する構造となっている。

【００２７】 上記した図１の構成によれば、交流電磁石列３（を構成する交流電磁石）に交 流電流を通電すると、交流電磁石列３により生ずる交流磁場と、この交流磁場中 にある浮上体１４に生ずる過電流により形成される磁場の反発力により、浮上体 １４の浮上が実現される。

【００２８】 また図１の構成では、２列の交流電磁石列３からなる搬送ラインの間に配設さ れた永久磁石１と浮上体１４の下面に取付けられた永久磁石２との間には上述の ように吸引力が作用する。したがって、浮上体１４が搬送ライン上を浮上、走行 する場合に、その横方向、即ち走行方向と直角な方向の浮上体１４のステアリン グ力を大きくすることができる。

【００２９】 なお、永久磁石１と永久磁石２との間に作用する吸引力は浮上体４の浮上に影 響を及ぼす可能性がある。しかし、この吸引力が上記の反発力に比較して小さく なるように永久磁石の強さを選ぶことにより、浮上体４の浮上への影響を小さく することができる。

【００３０】 上記した図１の例（第１実施例）は、浮上体だけでもある程度のステアリング 力を有するように浮上体形状が工夫された構成に、さらに本考案独自の構成を加 え、永久磁石１と永久磁石２の間の吸引力によるステアリング力の増加を計った ものである。

【００３１】 次に、浮上体については何も形状が工夫されていない構成に、本考案独自の構 成を加えて、浮上体のステアリング力の増加を計るようにした本考案の第２実施 例について、図２を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を付 してある。

【００３２】 図２の構成が、上記図１と異なる点は、十字形をなす浮上体１４に代えて、何 も形状が工夫されていない単なる矩形の平板からなる浮上体２４が用いられてい る点である。浮上体２４の下面には、永久磁石２が取付けられ、２列の交流電磁 石列３からなる搬送ラインの間には、永久磁石１が連続に、または間隔をとって 配設され、永久磁石１と永久磁石２の間で吸引力が作用する構造となっている。

【００３３】 このような構造とすることにより、矩形の平板からなる浮上体２４だけでは、 同浮上体２４に何もステアリング力を生じさせなくても、永久磁石１，２間に作 用する吸引力により、浮上体２４にステアリング力を付加することができるよう になり、この単なる平板からなる浮上体２４についても、搬送ライン上を正常に 浮上、走行することが可能となる。

【００３４】 次に、前記のステアリング力の増加の他、浮上体と交流電磁石との間の空隙を 大きくすると共に浮上体浮上のための電力の低減を計るようにした本考案の第３ 実施例について、図３を参照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号 を付してある。

【００３５】 図３の構成は、非磁性材料からなる管状のトンネル５を、２列の交流電磁石列 ３の搬送ラインの上部に配設し、このトンネル５の中を例えば十字形をなす浮上 体１４の通路とした例である。トンネル５の上部外面には、２列の交流電磁石列 ３の間に対応する位置に、搬送ラインに平行に永久磁石１が連続に、または間隔 をとって配設されている。また、浮上体１４の上面には、図３（ａ）の正面図に 破線で示すように、永久磁石２が取着される。この永久磁石２は浮上体１４の上 面に、図３（ｂ）の平面図に破線で示すように、例えば３個取着されており、全 て永久磁石１に対し吸引力が作用する構造となっている。

【００３６】 この図３の構成によれば、永久磁石１と永久磁石２の間の吸引力により、浮上 体１４のステアリング力を増加することができる。しかも、永久磁石の吸引力を 、浮上体１４については（その上面に取着された永久磁石２と、その上方に配設 された永久磁石１とにより）上方に作用させる構造となっているため、浮上体１ ４と交流電磁石列３の空隙を大きくすることができ、同時に浮上体１４の浮上に 必要な電力を低減させることができる。

【００３７】

【考案の効果】 以上詳述したように本考案の交流磁気浮上搬送装置によれば、浮上体を浮上、 搬送させるための交流電磁石列と平行に第１の永久磁石が配設されると共に、浮 上体には第２の永久磁石が取着された構造としたので、これら第１の永久磁石と 第２の永久磁石の間の吸引力により、浮上体に浮上、搬送時の横方向のステアリ ング力を付加することができるようになり、浮上体の形状についての工夫を必要 とせず、単なる平板でも正常に浮上、走行が可能となる。

【００３８】 また、本考案によれば、第１の永久磁石と第２の永久磁石の間の吸引力により 浮上体に作用する横方向のステアリング力を大きくできるため、交流電磁石列の 高さなど、搬送ラインのレベルにそれほどの精度を要求されず、逆に、搬送ライ ンの中に勾配を含む搬送ラインへの適用も可能となり、さらに浮上体の浮上、走 行時の高速化も計れる。

【００３９】 また、本考案によれば、搬送ライン中に曲線部分や直角分岐を含む場合に適用 可能とするために、浮上体を平板構造としても、第１の永久磁石と第２の永久磁 石の間の吸引力により浮上体のステアリング力を増加させることができるため、 この種の搬送ライン上での浮上体の浮上、走行が支障なく行える。

【００４０】 また、本考案によれば、第１の永久磁石と第２の永久磁石の間の吸引力を浮上 体の上方に作用させる構造とした場合には、浮上体と交流電磁石列との間の空隙 を大きくすることができ、この空隙を永久磁石の吸引力が作用しない場合と同じ にするならば、交流電磁石に通電する電流（浮上体の浮上に必要な電力）を低減 させることができる。

【００４１】 さらに、本考案によれば、交流電磁石列と平行に配設された第１の永久磁石の 発生する直流磁場の中に浮上体が位置しており、浮上、走行時に浮上体の上下の 揺れを生じた場合に、浮上体がこの直流磁場を遮ることによりローレンツ力が浮 上体に作用して浮上体の揺れを減少させるため、浮上体の交流電磁石など、他へ の接触を回避することができる、いわゆる電磁ダンパの効果を生ずる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例を示す交流磁気浮上搬送装
置の基本構成を説明するための図。

【図２】本考案の第２実施例を示す交流磁気浮上搬送装
置の基本構成を説明するための図。

【図３】本考案の第３実施例を示す交流磁気浮上搬送装
置の基本構成を説明するための図。

【図４】交流反発原理を適用した従来の交流磁気浮上搬
送装置の基本構成を説明するための図。

【図５】交流反発原理を適用した従来の交流磁気浮上搬
送装置の基本構成を説明するための図。

【符号の説明】

１…永久磁石（第１の永久磁石）、２…永久磁石（第２
の永久磁石）、３…交流電磁石列、４，１４，２４…浮
上体、５…トンネル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性を有する非磁性金属材料でなる浮
   上体を交流電磁石の交番磁界を利用して、浮上、搬送さ
   せる交流磁気浮上搬送装置において、 上記浮上体を浮上、搬送させるために同浮上体の搬送方
   向に配設された交流電磁石列とは別に、この交流電磁石
   列と平行に第１の永久磁石を連続に、または間隔をとっ
   て配設すると共に、上記浮上体に第２の永久磁石を取着
   し、 上記浮上体の搬送方向に沿って配設された第１の永久磁
   石と上記浮上体に取着された第２の永久磁石の吸引力に
   より、上記浮上体の浮上、搬送時の横方向のステアリン
   グ力を高めるようにしたことを特徴とする交流磁気浮上
   搬送装置。