JPH0638309A - 移動体の磁気浮上装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気浮上式の移動体を用いた搬送設備におい
て、荷の積み下ろしや外乱による移動体の上下振動をで
きるだけ抑えるとともに、速く減衰させる。 【構成】 ガイドレールＢに沿って走行する移動体Ａ
に、ガイドレールＢに備えさせた浮上用磁性体３との間
で移動体Ａを浮上させるための磁力を発生する電磁石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
の磁気浮上装置において、浮上用磁性体３が移動体Ａの
進行方向に対して略直角方向に磁化され、制御手段９
が、電磁石２への通電状態を制御することにより電磁石
２ｂと浮上用磁性体３との間に働く磁力を吸引力と反発
力とに切り換えて制御する。

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、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
発生する電磁石と、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、こ
の浮上用磁性体と移動体に設けた電磁石との間に働く磁
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】制御手段は、例えば、浮上用磁性体と電磁
石との間隙が適正値になるように電磁石の励磁電流を制
御する。つまり、間隙が適正値より広がれば励磁電流を
増加することにより浮上用磁性体と電磁石との間に働く
磁力（吸引力）を強めて移動体を上昇させ、逆に、間隙
が適正値より狭まれば励磁電流を減少することにより浮
上用磁性体と電磁石との間に働く吸引力を弱めて、重力
により移動体を下降させる。このように、移動体は、移
動体にかかる重力と浮上用磁性体と電磁石との間に働く
吸引力とが釣り合った状態で浮上する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】移動体に荷を積載する
際、又は移動体から荷を下ろす際に、移動体にかかる重
力の変動に起因して、重力と磁力が釣り合う定常状態に
なるまでに過渡的な移動体の上下振動が発生する。又、
移動体がガイドレールに沿って移動しているときにも、
特に積荷が無い場合に、外乱の影響により上下振動が発
生することがある。かかる振動は、その振幅と減衰時間
によっては、積荷に悪影響を与えるおそれがあり、又、
ガイドレールに沿う移動に支障を来すおそれもある。

【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、上記のような磁気浮上制御に
おける移動体の上下振動をできるだけ抑えるとともに、
速く減衰させることにある。

【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、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電磁石
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、その特徴構成は、前記浮上用磁性体が前記移動体
の進行方向に対して略直角方向に磁化され、前記制御手
段が、前記電磁石への通電状態を制御することにより前
記電磁石と前記浮上用磁性体との間に働く磁力を吸引力
と反発力とに切り換えて制御するように構成されている
点にある。

【０００７】

【作用】上記の特徴構成によれば、浮上用磁性体が移動
体の進行方向に対して略直角方向に磁化されているの
で、移動体の電磁石と浮上用磁性体との間に、吸引力だ
けでなく反発力を発生させることもできる。つまり、制
御手段が電磁石への通電状態を制御することにより（例
えば、励磁電流の極性を切り換えることにより）電磁石
と浮上用磁性体との間に働く磁力を吸引力と反発力とに
切り換えることができる。例えば、電磁石と浮上用磁性
体とが近づき過ぎた場合に、電磁石と浮上用磁性体との
間に働く磁力を、ごく短時間だけ反発力に切り換える。
この結果、電磁石と浮上用磁性体との間隙が慣性でさら
に近づくのを抑えると共に、適正間隙までいち早く引き
戻されることになる。

【０００８】

【発明の効果】この結果、従来のように電磁石と浮上用
磁性体との間に働く磁力を吸引力としてのみ用い、離れ
る方向への移動は吸引力を弱めることによる自然落下に
まかせる場合に比べて、移動体の上下振動を抑え、速く
減衰させることができるようになった。

【０００９】

【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。

【００１０】図１及び図３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に備えられた
浮上用の電磁石２が吸引作用する浮上用磁性体３が設け
られている。電磁石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。各電磁石２は、コの字型のコア２ａ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、コア２ａに
外嵌した二つのボビンに巻回された二つのコイル２ｂが
直列接続されてなる。

【００１１】電磁石２が発生する磁束はコア２ａ、浮上
用磁性体３、及び、コア２ａ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２と浮上用磁性体３との間で磁力（吸引力）
を発生する。但し、浮上用磁性体３が、図１に示すよう
に、移動体Ａの進行方向に対して略直角方向（左右方
向）に磁化されているので、電磁石２が発生する磁束の
向きによっては電磁石２と浮上用磁性体３との間に働く
磁力が反発力となる。つまり、図中に破線の矢印で示す
方向の磁束を発生させれば電磁石２と浮上用磁性体３と
の間に吸引力が発生し、破線の矢印と逆方向の磁束を発
生させれば電磁石２と浮上用磁性体３との間に反発力が
発生する。

【００１２】又、各電磁石２の中央部に、移動体Ａとガ
イドレールＢとの間隙を検出するギャップセンサ４が設
けられ、この検出情報に基づいて電磁石２の励磁電流を
制御することにより電磁石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。この制御につ
いては後に説明を加える。

【００１３】ガイドレールＢの底部には一次側コイル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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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４に示すように、前記電磁石
２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。

【００１８】図４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
られた電磁石２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。又、前述の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。

【００１９】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２の励磁電流を増減するフィ
ードバック制御を実行する。つまり、電磁石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。従って、積荷が重いほど電磁
石２の励磁電流は増加する。

【００２０】ステーションＳＴにおいて、移動体Ａに荷
を積載する際、又は移動体Ａから荷を下ろす際に、移動
体Ａにかかる重力が急激に変化し、その結果、吸引力と
重力とが釣り合う定常状態に戻るまでに過渡的な移動体
の上下振動が発生する。又、走行中に、特に積荷が無い
場合に、何らかの外乱の影響により上下振動が発生する
ことがある。

【００２１】本搬送設備においては、上記のような振動
を早く減衰させるために、又、移動体Ａとガイドレール
Ｂとが近づき過ぎて、電磁石２が浮上用磁性体３に接触
することがないように、制御手段９は以下のような制御
を行っている。図５のブロック図に基づいて説明する。

【００２２】ギャップセンサ４の検出値と予め定められ
た下限値とが比較判定回路９ａにて比較され、検出値が
下限値より小さい場合、即ち、移動体Ａとガイドレール
Ｂとが近づき過ぎた場合は、切換回路９ｂを切り換えて
予め定められた反発電流値を駆動回路１０に与え、通常
と逆の極性の励磁電流で電磁石２を励磁する。この結
果、図１に破線の矢印で示した方向とは逆方向の磁束が
発生し、電磁石２と浮上用磁性体３との間に反発力が発
生する。この反発電流（逆極性の励磁電流）は、ごく短
時間のパルス電流であり、すぐに通常のフィードバック
制御に戻る。

【００２３】検出値が下限値以上である場合の通常のフ
ィードバック制御においては、正極性の励磁電流をギャ
ップセンサ４の検出値に基づいて増減調節する。即ち、
作動増幅回路９ｃから出力される、ギャップセンサ４の
検出値と予め定められた目標値との偏差が切換回路を経
て駆動回路１０に与えられ、その偏差に応じた正極性の
電流で電磁石２が励磁される。この結果、図１に破線の
矢印で示した方向の磁束を発生し、電磁石２と浮上用磁
性体３との間に、移動体Ａにかかる重力と釣り合う吸引
力が発生する。

【００２４】以下、別実施例について列記する。 上記実施例においては、ギャップセンサ４の検出値
が下限値より小さい場合、即ち、移動体Ａとガイドレー
ルＢとが近づき過ぎた場合に、駆動回路１０に与えられ
る反発電流値を積荷の重量によって変えてもよい。つま
り、電磁石２と浮上用磁性体３との間に発生する反発力
を積荷による慣性力に応じて変えることにより、移動体
Ａの上下振動をより早く減衰させるのである。積荷の重
量は、例えば、ステーションＳＴから移動体Ａに通信に
て与えられる積荷情報に含めることができる。

【００２５】 電磁石２と浮上用磁性体３との間に発
生する磁力を吸引力と反発力とに切り換えるべく電磁石
への通電状態を切り換える方法は、上記実施例のように
電磁石２の励磁電流の極性を反転させる方法に限らな
い。例えば、電磁石２に巻回方向の異なる一対のコイル
を設け、いずれのコイルを励磁するかを切り換えるよう
にしてもよい。

【００２６】 上記実施例では、浮上用磁性体を移動
体Ａの進行方向に対して左右の方向に磁化したが、上下
方向に、即ち、浮上用磁性体の表／裏がＮ／Ｓ極となる
ように磁化してもよい。但し、この場合、電磁石にはＩ
字型のコアを用い、その一対の端面のうちの一方のみが
浮上用磁性体に対向することになる。

【００２７】 上記実施例は、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とが適正
間隙を維持するように電磁石２の励磁電流を変化させる
ものであるが、本発明は、電磁石２の励磁電流をフィー
ドバックし、この励磁電流の定常値がゼロになるように
上記適正間隙を変化させる、いわゆるゼロパワー浮上制
御にも適用できる。つまり、電磁石２のコア２ａを、永
久磁石である浮上用磁性体３に吸引される材質とし、こ
の吸引力を定常的な浮上用磁力として用いるのである。
さらに、電磁石２に永久磁石を併用して励磁電流がゼロ
のときの定常的な浮上用磁力を高めることも可能であ
る。

【００２８】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及
びガイドレールの断面図

【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】移動体及びガイドレールの構造を示す側面図

【図４】移動体の制御手段による制御のブロック図

【図５】電磁石の励磁電流制御のブロック図

【符号の説明】

２ 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 (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガイドレール（Ｂ）に沿って走行する移
   動体（Ａ）に、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電磁石（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、 前記浮上用磁性体（３）が前記移動体（Ａ）の進行方向
   に対して略直角方向に磁化され、前記制御手段（９）
   が、前記電磁石（２）への通電状態を制御することによ
   り前記電磁石（２ｂ）と前記浮上用磁性体（３）との間
   に働く磁力を吸引力と反発力とに切り換えて制御するよ
   うに構成されている移動体の磁気浮上装置。