JPH0638308A

JPH0638308A - 移動体の磁気浮上装置

Info

Publication number: JPH0638308A
Application number: JP4191897A
Authority: JP
Inventors: Shigeto Murayama; 繁人村山
Original assignee: Daifuku Co Ltd
Current assignee: Daifuku Co Ltd
Priority date: 1992-07-20
Filing date: 1992-07-20
Publication date: 1994-02-10

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気浮上式の移動体の電磁石と永久磁石を併
用した磁力発生手段における、電磁石の効率の低下を改
善する。【構成】ガイドレールに沿って走行する移動体に、電
磁石２ｂと永久磁石２ａとにより、ガイドレールに備え
させた浮上用磁性体３との間で移動体を浮上させるため
の磁力を発生する磁力発生手段と、その磁力を制御する
制御手段が設けられた移動体の磁気浮上装置において、
電磁石２ｂと永久磁石２ａとが、浮上用磁性体３に対し
て各別に対向するように並置されている。又、永久磁石
２ａが、電磁石２ｂの外周を覆う筒状に形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガイドレールに沿って
走行する移動体に、電磁石と永久磁石とにより、前記ガ
イドレールに備えさせた浮上用磁性体との間で前記移動
体を浮上させるための磁力を発生する磁力発生手段と、
その磁力を制御する制御手段が設けられた移動体の磁気
浮上装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる移動体の磁気浮上装置は、例え
ば、ガイドレールの下面に浮上用磁性体を備えさせ、移
動体の磁力発生手段と浮上用磁性体との間に働く磁力
（吸引力）によって移動体を浮上させるものである。そ
して、リニアモータ等により移動体をガイドレールに沿
って走行させる。

【０００３】移動体の磁力発生手段として電磁石だけで
なく永久磁石を併用するのは、電磁石の励磁電流を減ら
すと共に、電磁石の小型化を図るためである。従来、電
磁石と永久磁石との配置としては、図７（ａ），（ｂ）
に示すように、浮上用磁性体３４に対向する電磁石のヨ
ーク３０，３２の途中又は両端部に永久磁石３１，３３
を接合するのが一般的であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の構造の
場合は、電磁石による磁束が永久磁石３１（３３）を通
るので、電磁石が発生する磁束の通る磁気回路の磁気抵
抗が大きくなる欠点があった。又、ヨーク３０と永久磁
石３１（３３）との永久磁石部分で生じる磁気抵抗の影
響もあり、電磁石の効率を低下させていた。

【０００５】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、上記のような電磁石と永久磁
石を併用した磁力発生手段における、電磁石の効率の低
下を改善することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による移動体の磁
気浮上装置は、ガイドレールに沿って走行する移動体
に、電磁石と永久磁石とにより、前記ガイドレールに備
えさせた浮上用磁性体との間で前記移動体を浮上させる
ための磁力を発生する磁力発生手段と、その磁力を制御
する制御手段が設けられたものであって、第１の特徴構
成は、前記電磁石と前記永久磁石とが、前記浮上用磁性
体に対して各別に対向するように並置されている点にあ
る。

【０００７】第２の特徴構成は、第１の特徴構成を実施
する際の好ましい具体構成を特定するものであって、前
記永久磁石が、前記電磁石の外周を覆う筒状に形成され
ている点にある。

【０００８】

【作用】第１の特徴構成によれば、移動体に設けられた
磁力発生手段を構成する電磁石と永久磁石とが、浮上用
磁性体に対して各別に対向するように並置されているの
で、電磁石の磁気回路に永久磁石が挿入されず、磁気回
路の磁気抵抗が大きくなることもない。

【０００９】

【発明の効果】従って、電磁石のヨークの途中又は両端
部に永久磁石を接合した場合に発生する電磁石の効率低
下を回避することができるものとなった。又、第２の特
徴構成によれば、永久磁石が、電磁石の外周を覆う筒状
に形成されているので、浮上用磁性体に対向する面積を
確保して十分な磁力を得ながら、磁力発生手段全体の小
型化を図ることができるものとなった。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本実施例の無人搬送設備は、クリーンルーム内で
半導体ウエハー等の荷物を自動搬送するためのものであ
る。図２に示すように、移動体Ａの走行経路にガイドレ
ールＢが設けられている。移動体Ａは、後述のようにし
て磁気浮上し、リニアモータによる推進力でガイドレー
ルＢに沿って移動する。又、移動体Ａが停止して荷物の
積み卸しを行う複数のステーションＳＴがガイドレール
Ｂに沿って設けられている。

【００１１】図３及び図４に示すように、ガイドレール
Ｂの上部の水平鍔部の下面には、移動体Ａの磁力発生手
段２が吸引作用する浮上用磁性体３が設けられている。
磁力発生手段２は、移動体Ａの前後左右４箇所に分散配
置するように下部フレーム１に取り付けられている。各
磁力発生手段２は永久磁石２ａと電磁石２ｂからなり、
夫々が、浮上用磁性体３に対して各別に対向するように
並置されている。

【００１２】説明を加えると、電磁石２ｂは、コの字型
のヨーク２ｂ₁の一対の端面が浮上用磁性体３に対向す
る状態で設けられ、ヨーク２ｂ₁に外嵌した二つのボビ
ンに巻回された二つのコイル２ｂ₂が直列接続されてな
る。そして、夫々のコイル２ｂ₂を覆うように、筒状に
形成された永久磁石２ａが配置されている。つまり、図
１の平面図に示すように、ヨーク２ｂ₁、コイル２ｂ₂、
永久磁石２ａが同心円状に配置されている。一対の永久
磁石２ａは、枠２ａ₁にて一体に取りつけられ、後述す
る取り付け構造により、鉛直方向（図４の紙面に垂直方
向）に移動できるようになっている。

【００１３】一対の永久磁石２ａの一方は浮上用磁性体
３に対向する端面（上端）がＮ極、下端がＳ極になるよ
うに取り付けられ、他方は逆に上端がＳ極、下端がＮ極
になるように取り付けられている。そして、それぞれが
浮上用磁性体３との間で磁力（吸引力）を発生する。電
磁石２ｂが発生する磁束はヨーク２ｂ₁、浮上用磁性体
３、及び、ヨーク２ｂ₁の両端面と浮上用磁性体３との
間に形成される一対の空隙からなる磁気回路を通り、電
磁石２ｂと浮上用磁性体３との間で磁力を発生する。

【００１４】但し、電磁石２ｂが発生する磁束の方向が
永久磁石２ａによる磁束の方向（極性）と同方向である
ときは、永久磁石２ａの磁力と電磁石２ｂの磁力が強め
合うが、逆方向であるときは弱め合う。従って、電磁石
２ｂ（コイル２ｂ₂）の励磁電流の極性を反転し、又そ
の強さを変えることにより、磁力発生手段２と浮上用磁
性体３との間に働く吸引力を、永久磁石２ａによる磁力
を中心にして変化させることができる。

【００１５】又、電磁石２の励磁電流を制御することに
より磁力発生手段２の磁力を制御し、もって移動体Ａを
ガイドレールＢに対して浮上させる制御を行なう制御手
段が移動体Ａに設けられている。制御手段による電磁石
２の励磁電流の制御については後で説明を加える。

【００１６】ガイドレールＢの底部に一次側コイル５が
設けられ、移動体Ａの下部フレーム１に二次導体６が支
持部材６ｂを介して設けられ、両者５，６で移動体Ａに
推進力を与えるリニアモータを構成している。尚、二次
導体６には磁性体プレート６ａが貼り合わされている。
移動体Ａは、一次側コイル５にて発生される誘導磁界に
よって二次導体６を介して推進力を与えられることにな
る。

【００１７】一次側コイル５は、設備コストを下げるた
めにガイドレールＢに沿って一定間隔毎に設けられ、移
動体Ａはその間を慣性走行する。但し、各ステーション
ＳＴの設置箇所及びその前後箇所には必ず一次側コイル
５が設けられ、移動体Ａを停止させる際の減速や発進さ
せる際の加速を行なう。

【００１８】又、移動体ＡがステーションＳＴに停止し
ているとき、磁気浮上したままの移動体Ａを所定位置に
保持するために、停止保持用電磁石７がガイドレールＢ
のステーション設置箇所に設けられ、その電磁石７が吸
引作用する磁性体８が移動体Ａの下部フレーム１に取り
付けられている。磁性体８は、移動体Ａの前後左右４箇
所に設けられ、それらに対応して各ステーションＳＴの
停止保持用電磁石７も左右４箇所に設けられている。

【００１９】以上のように、移動体Ａは一次側コイル５
と二次導体６によって構成される地上一次タイプのリニ
アモータにより、地上側の制御によって移動走行し、ス
テーションＳＴにおける停止保持も地上側から制御され
る。一次側コイル５の制御には、ステーションＳＴとそ
の前後における加速発進及び減速停止、ステーションＳ
Ｔ間における中間加速及び減速がある。地上側の制御装
置は、一次側コイル５に発生させる誘導磁界の方向及び
周波数を変えることによりこれらの制御を行う。

【００２０】移動体Ａにも制御手段９が搭載されている
が、この制御手段９は、図５に示すように、前記電磁石
２ｂの励磁電流を駆動回路１０を介して制御すると共
に、ステーションＳＴとの間で通信手段１１、１２を介
して光通信による情報の授受を行なうことを主な機能と
する。授受を行なう情報としては、移動体Ａの識別番号
や積荷情報の他、バッテリーの充放電に関する情報、発
進・停止情報等がある。

【００２１】図５では省略しているが、駆動回路１０は
４個設けられ、夫々が移動体Ａの前後左右４箇所に設け
られた磁力発生手段２（電磁石２ｂ）の駆動を各別に担
当する。制御手段９は、４個の駆動回路１０に励磁電流
の極性及び大きさの情報を各別に与える。各駆動回路１
０の出力（励磁電流）は、電流検出手段（電流検出回
路）１３を介して各別に制御手段９にフィードバックさ
れている。又、移動体ＡとガイドレールＢとの間隙を検
出する間隙検出手段として、各磁力発生手段２の中央部
に設けられた（図３参照）４個のギャップセンサ４の検
出情報も各別に制御手段９に入力されている。

【００２２】制御手段９は、ギャップセンサ４の検出情
報に基づいて、移動体ＡとガイドレールＢとの間隙が適
正間隔になるように電磁石２ｂの励磁電流を制御する。
又、積荷の重さに応じて上記適正間隔を変え、電流検出
手段１３の検出情報に基づいて励磁電流の定常値を零に
するように制御する。つまり、電磁石２ｂの励磁電流を
零を中心に正負の微小範囲で制御することにより、磁力
発生手段２の磁力を、永久磁石２ａによる磁力を中心に
して、電磁石２ｂによる磁力で強めたり弱めたりするこ
とにより、磁力発生手段２と浮上用磁性体３との間に働
く吸引力を積荷を含む移動体Ａにかかる重力と釣り合わ
せるのである。

【００２３】上記の制御によれば、積荷が重いほど移動
体ＡとガイドレールＢとの間隙が小さくなるが、移動体
ＡとガイドレールＢとの間隙の調節範囲には、自ずと物
理的な限界がある。そこで、本搬送設備の磁気浮上装置
においては、永久磁石２ａと電磁石２ｂとの浮上用磁性
体３に対する遠近方向での相対位置を変更調節する変更
調節手段が設けられている。つまり、電磁石２ｂの位置
を基準とすれば、積荷が重いほど永久磁石２ａを浮上用
磁性体３に近づける方向に移動させることにより、永久
磁石２ａと浮上用磁性体３との間に働く吸引力を強める
のである。以下、変更調節手段Ｃの具体構成を図１に基
づいて説明する。

【００２４】図１に示すように、積荷１４を積載する載
置台１５がバネ１６を介して下部フレーム１に取り付け
られ、積荷１４の重さに応じて載置台１５がバネ１６を
圧縮しながら鉛直方向に下がるように構成されている。
つまり、積荷１４の重量及び載置台１５の自重とバネ１
６の復元力が釣り合う。載置台１５の下端部には平行リ
ンク１７を介して永久磁石２ａ（の枠２ａ₁）が取り付
けられ、載置台１５が上下すれば、梃子の作用により永
久磁石２ａが上下するように構成されている。

【００２５】説明を加えると、図４の平面図にも示すよ
うに載置台１５の下端部は、下部フレーム１に上下動自
在に支持された鉛直ロッド部１５ａと、その先端から左
右に延びる水平ロッド部１５ｂからなる逆Ｔ字状に形成
されている。水平ロッド部１５ｂの両端部Ｐには前後方
向に延びる平行リンク１７が各別に枢着され、夫々の平
行リンク１７の先端部Ｑには永久磁石２ａの枠２ａ₁が
枢着されている。平行リンク１７の途中部分は支持部材
１８にて枢支されている。

【００２６】従って、載置台１５が鉛直方向に下がれ
ば、水平ロッド部１５ｂの両端部Ｐが下がるので、平行
リンク１７は、支持部材１８との枢支部Ｒを支点、Ｐを
力点、先端部Ｑを作用点とする梃子として働き、先端部
Ｑに枢着された永久磁石２ａを上方向に動かす。上記の
ような構造により変更調節手段Ｃが構成され、積荷が重
いほど永久磁石２ａを浮上用磁性体３に近づく方向に移
動させる。又、バネ１６のバネ係数を適切に設定するこ
とにより、積荷の重さと移動量との関係を適当に設定で
きる。

【００２７】以下、別実施例について列記する。上記実施例において、永久磁石２ａと電磁石２ｂと
からなる磁力発生手段２の具体構造については、下記の
ように種々変更できる。要は、永久磁石２ａと電磁石２
ｂ（のヨーク２ｂ₁）とが浮上要磁性体３に対して各別
に対向するように並置されておればよい。もちろん、電
磁石２ｂを浮上用磁性体３に対する遠近方向に移動させ
ずに実施できる。

【００２８】図６（ａ）に示すものでは、電磁石２ｂの
コイル２ｂ₂がヨーク２ｂ₁の中央部に移動し、一対の筒
状の永久磁石２ａがヨーク２ｂ₁に直接外嵌するように
固定されている。これにより、磁力発生手段２全体をさ
らに小型化できる。

【００２９】図６（ｂ）では、電磁石２ｂのコイル２ｂ
₂の位置は上記実施例と同じであるが、ヨーク２ｂ₁の両
端部が細く削られ、ここに一対の筒状の永久磁石２ａを
嵌め込んで固定している。つまり、電磁石２ｂの磁気回
路の一部の断面において、磁束の一部がヨーク２ｂ₁を
通り、一部が永久磁石２ａを通ることになる。この場合
は、上記実施例や図６（ａ）のものに比べて電磁石２ｂ
の効率が下がるが、図７の従来例に示した如くヨーク２
ｂ₁の途中又は両端部を永久磁石２ａで完全に置き代え
た場合に比べれば電磁石２ｂの効率が高い。

【００３０】図６（ｃ）、図６（ｄ）についても同様で
ある。図６（ｃ）では、ヨーク２ｂ ₁の両端部の中心を
円筒状に削り、ここに円柱状の永久磁石２ａを嵌め込ん
で固定している。又、図６（ｄ）では、ヨーク２ｂ₁の
両端部を半円柱状に削り取り、ここに半円柱状の永久磁
石２ａを固着している。図６（ｂ）〜（ｄ）のいずれの
場合も永久磁石２ａがヨーク２ｂ₁と一体形状になり、
突出部がないので、コイル２ｂ₂の配置が容易であり、
上記実施例の場合に比べて磁力発生手段２の小型化を図
ることができる。

【００３１】上記実施例の磁気浮上装置は、電磁石
の励磁電流の定常値を零にするように移動体とガイドレ
ールとの間隙を変える制御を行うものであるが、本発明
は、かかる制御を行わず、単に、ギャップセンサ４の検
出情報に基づいて、移動体とガイドレールとの間隙が所
定値になるように電磁石の励磁電流を制御するものにも
適用できる。

【００３２】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る磁気浮上式搬送設備の移動体に
設けられた磁力発生手段を示す平面図

【図２】磁気浮上式搬送設備の一部を示す平面レイアウ
ト図

【図３】移動体の移動方向から見た移動体及びガイドレ
ールの断面図

【図４】移動体及びガイドレールの構造を示す側面図

【図５】移動体の制御手段による制御のブロック図

【図６】別実施例に係る磁力発生手段の構造を示す模式
図

【図７】従来例に係る磁力発生手段の構造を示す模式図

【符号の説明】

２磁力発生手段２ａ永久磁石２ｂ電磁石３浮上用磁性体９制御手段Ａ移動体Ｂガイドレール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガイドレール（Ｂ）に沿って走行する移
動体（Ａ）に、電磁石（２ｂ）と永久磁石（２ａ）とに
より、前記ガイドレール（Ｂ）に備えさせた浮上用磁性
体（３）との間で前記移動体（Ａ）を浮上させるための
磁力を発生する磁力発生手段（２）と、その磁力を制御
する制御手段（９）が設けられた移動体の磁気浮上装置
であって、前記電磁石（２ｂ）と前記永久磁石（２ａ）とが、前記
浮上用磁性体（３）に対して各別に対向するように並置
されている移動体の磁気浮上装置。
【請求項２】前記永久磁石（２ａ）が、前記電磁石
（２ｂ）の外周を覆う筒状に形成されている請求項１記
載の移動体の磁気浮上装置。