JPH0739015A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷重量を小さくすることなく、電磁石によ
る発熱を少なくすることのできる搬送装置を提供する。 【構成】 上側永久磁石５３ａは、上側ターゲット１９
に対し、常に磁力（引力）を作用させており、浮上体１
６は、下側電磁石５３ｂによる磁力で磁気浮上される。
被搬送物を載置し、被搬送物の自重により浮上体１６が
傾いて上側ターゲット１９が上側永久磁石５３ａから遠
ざかり、下側ターゲット２０が下側電磁石５３ｂに近づ
いた場合には、下側電磁石５３ｂの励磁電流は減少し、
その磁力を弱くする。これにより、浮上体１６を下方へ
引き下げる上側永久磁石５３ａの磁力が、相対的に大き
くなり、浮上体１６は所定の浮上位置に引き戻される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、搬送装置に係り、詳細
には、磁気浮上させた浮上体によって被搬送物を搬送す
る搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ製造装置のように高度なクリ
ーン環境が要求される場所では、磁気浮上により非接触
で移動する浮上体によって、半導体ウエハ等を搬送する
搬送装置が用いられている。

【０００３】図６は、従来の搬送装置を表したものであ
り、図７は、図６における搬送装置１０のＰ−Ｐ断面を
表したものである。搬送装置１０は、真空チャンバ内等
の真空状態を遮断するための筒状隔壁１５、および、こ
の筒状隔壁１５内に配設されたガイドレール１４に沿っ
て前後方向（矢印Ａ）に移動するマグネットキャリア１
１を備えている。筒状隔壁１５の外周には、マグネット
キャリア１１によって磁気浮上される筒状の浮上体１６
が配設され、この浮上体１６には、一端部に半導体ウエ
ハ等の被搬送物Ｂが載置される載置部１８ａを備えた搬
送棒１８の他端部が固定されている。そして、磁気浮上
された浮上体１６と、搬送棒１８および被搬送物Ｂは、
リニアモータ２１（図７）で駆動されるマグネットキャ
リア１１の移動に伴って前後に移動するようになってい
る。

【０００４】マグネットキャリア１１は、前側電磁石１
２と後側電磁石１３を備えており、図７に示すように、
上側電磁石１３ａ、１３ａ（１２ａ、１２ａ）と、下側
電磁石１３ｂ、１３ｂ（１２ｂ、１２ｂ）の、合計計８
つの電磁石を備えている。上側電磁石１３ａは、浮上体
１６の内側で各電磁石に対向する位置に配置された上側
ターゲット１９に対して浮上体１６を引き下げる磁力を
作用させ、下側電磁石１３ｂは、下側ターゲット２０に
対して浮上体１６を引き上げる磁力を作用させること
で、これらの磁力の合力が釣り合う位置に浮上体１６が
浮上する。

【０００５】浮上体１６の変位は、電磁石１２、１３に
並設された変位センサ１７により検出され、その検出値
に基づいて電磁石１２ａ、ｂ、１３ａ、ｂの励磁電流が
フィードバック制御され、浮上体１６が所定位置に浮上
保持されるようになっている。

【０００６】なお、搬送装置１０全体は回転軸Ｃを中心
に回動され、マグネットキャリア１１による前後方向の
浮上体１６の移動と共に、被搬送物Ｂが所定位置に搬送
される。図８は、浮上体１６と搬送棒１８、被搬送物Ｂ
が作用する力関係を概念的に表したものである。この図
において、Ｗは被搬送物Ｂ（負荷）の重量と力点を、ｍ
は搬送棒１８の重量と重心位置を、Ｍは浮上体１６の重
量と重心位置をそれぞれ示す。Ｒｆは上下の前側電磁石
１２ａ、１２ｂの磁力ｆ２ａとｆ２ｂの合成力、Ｒｂは
上下の後側電磁石１３ａ、１３ｂの磁力ｆ３ａとｆ３ｂ
の合成力であり、この合成力ＲｆとＲｂは、浮上体１６
を所定位置に浮上保持するのに必要な力である。

【０００７】搬送棒１８の載置部１８ａに被搬送物Ｂを
載置していない時の磁力Ｒｂ１と、載置している時のＲ
ｂ２は、それぞれ次式、で表される。 Ｒｂ１＝（Ｍ×Ｌ２−ｍ×Ｌ３）／（Ｌ１＋Ｌ２）… Ｒｂ２＝（Ｍ×Ｌ２−ｍ×Ｌ３−Ｗ（Ｌ３＋Ｌ４））／（Ｌ１＋Ｌ２）… 搬送棒１８に被搬送物が載置されると、被搬送物Ｂの重
量Ｗの位置が力点、磁力ｆ２ａの位置が支点、磁力ｆ３
ａの位置が作用点となる。このため、上記式、から
も理解できるように、Ｒｂ１＞Ｒｂ２となり、浮上体１
６を吊り上げるために必要な磁力Ｒｂは小さくなる。従
って、ｆ３ａ＋ｆ３ｂ＝Ｒｂ１の状態のままで載置部１
８ａに負荷が加わると、後側電磁石１３の位置では、浮
上体１６が上方に移動する。

【０００８】そこで、ｆ３ａ＋ｆ３ｂ＝Ｒｂ２とし、浮
上体１６を元の浮上位置に引き戻すために、磁力ｆ３ａ
が大きくなるように上側の後側電磁石１３ａの励磁電流
を制御している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の搬送装置１０で
は、前後で４組合計８つの電磁石を備えており、これら
に常に励磁電流を流しておくため、消費電流が大きく、
電磁石のコイルの発熱で密閉された筒状隔壁１５内が高
温になる。高温となると、搬送装置１０を真空チャンバ
内で使用した場合、筒状隔壁１５外周等の付着物が蒸発
し、真空度を低下させるという問題がある。

【００１０】これに対して低消費電力で、発熱量を抑え
るために、上側電磁石１３ａを省略し、下側電磁石１３
ｂの磁力ｆ３ｂで浮上体１６を引き上げるようにした搬
送装置も存在する。しかし、上側電磁石１３ａを省略し
た搬送装置では、浮上体１６の後側を下方に引き下げる
磁力ｆ３ａが存在しない。このため、式のＲｂを負に
する必要がある程の負荷重量Ｗが加わった場合、浮上体
１６が筒状隔壁１５の外壁部と接触してしまうので、搬
送可能な負荷重量が小さいという問題がある。

【００１１】そこで、本発明の目的は、負荷重量を小さ
くすることなく、電磁石による発熱を少なくすることの
できる搬送装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では、中空の柱状
に形成された浮上体と、この浮上体の上部に一端が固定
され他端に被搬送物を載置する載置部を備えた搬送棒
と、前記浮上体中空内に配置され前記浮上体を磁気浮上
させると共に軸方向に移動させるキャリアを備えた搬送
装置であって、前記キャリアは前記浮上体の載置部側の
一端部を鉛直上方向に磁気浮上させる第１の磁気発生手
段と前記浮上体の他端部下側に対して鉛直上方向に作用
する磁力を発生させる第２の磁気発生手段と前記浮上体
の同他端部上側に対して鉛直下方向に作用する磁力を発
生させる第３の磁気発生手段を有し、前記第２または第
３の磁気発生手段のいずれか一方を永久磁石で構成し他
方を電磁石で構成することで、前記目的を達成する。

【００１３】

【作用】本発明の搬送装置では、浮上体を第１の磁気発
生手段と第２の磁気発生手段とにより磁気浮上させる。
第２または第３の磁気発生手段のいずれか一方を構成す
る永久磁石は、常に一定の磁力を浮上体に対して作用さ
せ、搬送棒の載置部に被搬送物を載置した時には、電磁
石で構成されている磁気発生手段の磁力を制御して、被
搬送物の荷重による浮上体の傾きを補正する。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の搬送装置における一実施例を
図１ないし図４を参照して詳細に説明する。なお、従来
の技術と同様の構成については同一の符号を付し、その
詳細な説明は適宜省略することとする。

【００１５】図１は、第１の実施例による搬送装置５０
を表しており、図２は、図１におけるＱ−Ｑ断面を表し
たものである。本実施例の搬送装置５０においても、従
来と同様に前側と後側に、浮上体１６を磁気浮上させる
ための前側電磁石１２ａ、ｂ及び後側磁石５３が配置さ
れている。従来と同様に、これら前後８個の磁石１２
ａ、ｂ及び５３によって磁気浮上した浮上体１６が、マ
グネットキャリア１１の移動に伴って移動することで、
搬送棒１８の載置部１８ａに載置された被搬送物が搬送
されるようになっている。

【００１６】図２に示すように、本実施例では、後側磁
石５３の、下側を下側電磁石５３ｂ、５３ｂで構成し、
上側を上側永久磁石５３ａ、５３ａで構成している。上
側永久磁石５３ａは鉄心５６に組み込まれており、この
鉄心５６が下側電磁石５３ｂの鉄心部Ｄと同様にマグネ
ットキャリア１１の凹部Ｅに嵌合することにより、固定
されている。

【００１７】図３（Ａ）は鉄心５６と上側永久磁石５３
ａの図２におけるＲ−Ｒ断面を表したものであり、
（Ｂ）は下側電磁石５３ｂのＲ−Ｒ断面を表したもので
ある。上側永久磁石５３ａは、図示したように、２つの
鉄心５６の間に挟まれるようにして、これらと一体的に
接合されており、矢印ａで示す磁気回路を形成してい
る。一方、下側電磁石５３ｂは、鉄心部Ｄにより矢印ｂ
で示す磁場を形成している。

【００１８】上側永久磁石５３ａは図２に示すように、
マグネットキャリア１１に固定されることによって、常
に上側ターゲット１９に対して一定の磁力（引力）ｆ３
ａを作用させるようになっており、この上側永久磁石５
３ａの磁力ｆ３ａによって、浮上体１６は常に下方向の
力を受けるようになっている。

【００１９】一方、下側電磁石５３ｂは、この上側永久
磁石５３ａの磁力ｆ３ａに浮上体１６に働く重力を加え
た上方向の磁力ｆ３ｂを発生させる。そして、下側電磁
石５３ｂの励磁電流を制御することで、上方向の磁力ｆ
３ｂを制御するようになっている。

【００２０】次に、このように構成された実施例の動作
について説明する。まず、被搬送物Ｂを載置していない
状態で、前側電磁石１２及び後側の下側電磁石５３ｂに
励磁電流を供給し、浮上体１６を所定の位置に磁気浮上
させる。この状態で搬送棒１８の載置部１８ａに被搬送
物Ｂが載置されると、浮上体１６は、その前側（載置部
１８ａ側）が下方向に、後側が上方向に傾く。すなわ
ち、浮上体１６の後側では、上側ターゲット１９が上側
永久磁石５３ａからは遠ざかり、下側ターゲット２０
は、下側電磁石５３ｂに近づく。

【００２１】この浮上体１６の傾き（位置変位）は、変
位センサ１７によって検出される。この検出値に基づい
て、下側電磁石５３ｂの励磁電流が減少するようにフィ
ードバック制御されることで、上側永久磁石５３ａの磁
力が下側電磁石５３ｂの磁力に対して相対的に大きくな
り、浮上体１６が所定の浮上位置に戻る。

【００２２】図４は、被搬送物Ｂの重量Ｗと下側電磁石
５３ｂの励磁電流Ｉとの関係を表したものであり、
（Ａ）は、本実施例の搬送装置において、被搬送物Ｂの
重量Ｗと励磁電流Ｉの関係を表したものである。図４
（Ａ）に示すように、被搬送物Ｂの重量Ｗが増すと、前
述したように、励磁電流Ｉを減少させる。すなわち、下
側電磁石５３ｂの励磁電流Ｉを変えてその磁力ｆ３ｂを
変化させることによって、上側永久磁石５３ａの磁力ｆ
３ａとの合成力（浮上体１６を引き上げる力）Ｒｂ（図
８参照）を調整し、浮上体１６の傾きを補正する。

【００２３】なお、載置する被搬送物Ｂの重量Ｗを大き
くしていくと、最終的に励磁電流Ｉは０になるが、この
時の重量Ｗが、本実施例による搬送装置において搬送可
能な最大値（最大可搬荷重）となる。この最大可搬荷重
は、上側永久磁石５３ａの磁力の強さと下側電磁石５３
ｂ及び前側電磁石１２に供給する励磁電流の最大値を大
きくすることにより、大きくすることができる。

【００２４】以上説明したように、本実施例による搬送
装置では、電磁石の代わりに、上側永久磁石５３ａを使
用しているので、消費電流が少なく、電磁石による発熱
を防止することができる。また、上側永久磁石５３ａ
が、浮上体１６を下方へと引き戻す磁力を作用させてい
るので、その磁力分、被搬送物Ｂの重量Ｗを大きくする
ことができる。更に、上側永久磁石５３ａは、図３
（Ａ）に示したように鉄心５６に組み込まれ、ターゲッ
トに対して所定の距離を取るようにしているので、ター
ゲット１９に対する磁力を適当な値に保つことができ
る。

【００２５】次に、本発明の第２の実施例による搬送装
置について説明する。図５は、本実施例の搬送装置５０
における、図２と同様の位置（後側）での断面を表した
ものである。この第２の実施例では、下側に下側永久磁
石６３ｂ及び鉄心６６が、上側に上側電磁石６３ａが固
定されており、下側永久磁石６３ｂは、常に下側ターゲ
ット２０に対して、浮上体１６を引き上げる磁力を作用
させている。

【００２６】この下側永久磁石６３ｂの磁力ｆ３ｂは、
少なくとも浮上体１６に対する重力よりも強い力として
下側ターゲット２０に作用するようになっており、無負
荷（Ｗ＝０）の時においても、浮上体１６を磁気浮上さ
せることができる永久磁石が採用される。

【００２７】その他の構成は、第１の実施例と同様であ
る。次に、このように構成された第２の実施例の動作に
ついて説明する。本実施例では、被搬送物Ｂを載置した
時に、上側電磁石６３ａの励磁電流の制御によって浮上
体１６の傾きを補正する。すなわち、図４（Ｂ）に示す
ように、被搬送物Ｂの重量Ｗの増加と共に、励磁電流Ｉ
を増加させることにより、浮上体１６を引き下げる磁力
ｆ３ａを増加させて、浮上体１６の浮上位置を所定の位
置に戻す。

【００２８】本実施例では、無負荷の場合に、励磁電流
Ｉが０であるので、第１の実施例よりも消費電流が少な
く、発熱も少ない。また、下側永久磁石６３ｂを交換し
てその磁力を増加させたりすることなく、励磁電流Ｉや
前側電磁石１２の励磁電流の最大値を増加させるのみ
で、最大可搬荷重を増やすことができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の搬送装置によれば、負荷重量を
小さくすることなく、電磁石による発熱を少なくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による搬送装置の部分破
断側面図である。

【図２】同装置のＱ−Ｑ断面を表す正面図である。

【図３】（Ａ）は、同装置の鉄心に組み込まれた永久磁
石の図１における〔Ｒ〕−〔Ｒ〕断面を表した側面図で
ある。（Ｂ）は、同装置の下側電磁石の〔Ｒ〕−〔Ｒ〕
断面を表した側面図である。

【図４】（Ａ）は、同装置における、負荷重量Ｗと下側
電磁石の励磁電流Ｉとの関係を表した説明図である。
（Ｂ）は、本発明の第２の実施例による搬送装置におけ
る、負荷重量Ｗと上側電磁石の励磁電流Ｉとの関係を表
した説明図である。

【図５】第２の実施例による搬送装置の断面を表した正
面図である。

【図６】従来の搬送装置を表した部分破断側面図であ
る。

【図７】同装置のＰ−Ｐ断面を表す正面図である。

【図８】同装置の浮上体と搬送棒及び被搬送物が作用す
る力関係を概念的に表した説明図である。

【符号の説明】

１１ マグネットキャリア １２ａ、１２ｂ 前側電磁石 １４ ガイドレール １５ 筒状隔壁 １６ 浮上体 １７ 変位センサ １８ 搬送棒 １８ａ 載置部 １９ 上側ターゲット ２０ 下側ターゲット ２１ リニアモータ ５０ 搬送装置 ５３ 後側磁石 ５３ａ 上側永久磁石 ５３ｂ 下側電磁石 ５６ 鉄心 ６３ａ 上側電磁石 ６３ｂ 下側永久磁石 ６６ 鉄心 Ｄ 鉄心部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空の柱状に形成された浮上体と、 この浮上体の上部に一端が固定され、他端に被搬送物を
   載置する載置部を備えた搬送棒と、 前記浮上体中空内に配置され、前記浮上体を磁気浮上さ
   せると共に軸方向に移動させるキャリアを備えた搬送装
   置であって、 前記キャリアは、前記浮上体の載置部側の一端部を鉛直
   上方向に磁気浮上させる第１の磁気発生手段と、前記浮
   上体の他端部下側に対して鉛直上方向に作用する磁力を
   発生させる第２の磁気発生手段と、前記浮上体の同他端
   部上側に対して鉛直下方向に作用する磁力を発生させる
   第３の磁気発生手段を有し、 前記第２または第３の磁気発生手段のいずれか一方を永
   久磁石で構成し、他方を電磁石で構成したことを特徴と
   する搬送装置。