JPH1113856A - 磁気カップリング装置及び同装置の振動検出に好適な振動センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気カップリングを利用した搬送装置におい
て、２つの可動体間の振動の大きさと方向とを精度良く
検出できるようにする。 【解決手段】 磁気結合された２つの可動体９、１３の
内、一方の可動体９には２つのセンサ用磁石１９Ａ、１
９Ｂを設け、他方の可動体１３には２つのセンサ用コイ
ル２１Ａ、２１Ｂを設ける。センサ用磁石１９Ａとセン
サ用コイル２１Ａとが対向し合い、センサ用磁石１９Ｂ
とセンサ用コイル２１Ｂとが対向し合う。センサ用コイ
ル２１Ａの中心線位置はセンサ用磁石１９Ａの中心線位
置から若干距離だけ左方向へずれており、また、センサ
用コイル２１Ｂの中心線位置はセンサ用磁石１９Ｂの中
心線位置から同距離だけ右方向へ位置がずれている。２
つのセンサ用コイル２１Ａ、２１Ｂは、振動時に生じる
誘導起電力が同極性で加え合わせられるような態様で直
列接続されている。２つのセンサ用コイル２１Ａ、２１
Ｂの誘導起電力を加え合わせた信号を用いて振動を検出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対向する磁気結合
部材間の作用力により、夫々磁気結合部材を有して対向
する一方の可動体から他方の可動体へ動力を伝達する磁
気カップリング装置に関する。以下、本明細書では磁気
カップリングを利用した搬送装置を例にとり説明する。

【０００２】

【従来の技術】磁気カップリングは、隔壁を介した動力
伝達が原理的に可能である。そのため、磁気カップリン
グは、従動側を動力源側から完全に隔離し、且つ外界か
らも遮蔽した超高真空等の雰囲気の密閉空間内に置く必
要のある装置、例えば半導体製造ラインの半導体ウエハ
搬送装置に動力伝達機構として従来より用いられてい
る。

【０００３】この種の装置では、モータ等の動力源の起
動による動力源側から従動側への動力伝達開始時、及び
駆動停止による動力伝達停止時のように、動力源側と従
動側のペアの磁気結合部材の磁極間に加減速に起因する
力が作用して両磁極間に相対的な変位が生じると、これ
により振動が発生する。そのため、磁気カップリングを
動力伝達機構として備える半導体ウエハ搬送装置では、
上記振動により載置された半導体ウエハが位置ずれして
位置決め精度が低下したり、場合によっては搬送装置か
ら落下したりする等の問題が生じる。

【０００４】そこで、動力源側又は従動側のいずれか一
方の可動体の磁気結合部材にコイルを巻き、振動に起因
して生じるコイルの鎖交磁束数変化による誘導起電力を
測定することにより、振動を検出し、この検出信号に基
づいて従動側の可動体に発生する振動が減衰するよう動
力源の運動をフィードバック制御する装置が、例えば特
開平８―１８９８５９号公報に記載されている。

【０００５】同公報では、さらに、振動の大きさだけで
なく振動の方向も検出できるようにするための改良が提
案されている。つまり、コイルを巻いた磁気結合部材
が、これにペアとなる磁気結合部材に対し若干ずれた位
置に配置される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平８―１８９８５
９号公報に開示された改良の問題点は、磁束密度分布が
ノンリニアである（つまり、コイルの中心線の右側と左
側で磁束密度分布の傾斜が異なる）ため、コイルの中心
線からいずれの側に振れたかによって、同波形の振動で
あっても誘導起電力の大きさが異なり、その結果、振動
の大きさ（つまり、振動の速さや振幅）の検出精度が低
下してしまうことである。

【０００７】従って本発明の目的は、磁気カップリング
装置において、２つの可動体間の振動の大きさと方向と
を精度良く検出できるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に従う磁気カップ
リング装置は、磁気結合部材間の作用力を利用して、磁
気結合部材をそれぞれ有する２つの可動体間で動力を伝
達するためのものであって、２つの可動体間の振動を検
出するための振動センサを備え、この振動センサは、一
方の可動体に設けられ、電気的に接続された２つのサブ
コイルを含むセンサ用コイルと、他方の可動体に設けら
れ、センサ用コイルに鎖交磁束を提供するためのセンサ
用磁束供給手段とを有する。そして、センサ用磁束供給
手段は、可動体の振動方向に沿って所定の中心線につい
て線対称な磁束密度絶対値分布をセンサ用コイルの位置
に形成する。また、センサコイルの２つのサブコイル
は、振動方向に沿って前記所定の中心線について線対称
な位置に配置されている。更に、２つのサブコイルのそ
れぞれの中心線の位置は、上記磁束密度絶対値分布の極
大点からずれている。

【０００９】この構成によれば、２つのサブコイルの各
々の中心線位置が磁束密度絶対値分布の極大点からずれ
ているので、振動が生じると振動方向を反映した誘導起
電力が各サブコイルに発生する。また、磁束密度絶対値
分布と２つのサブコイルの配置とが所定の中心線につい
て線対称になっているため、振動時の２つのサブコイル
の誘導起電力には、磁束密度分布のノンリニア性が互い
に逆の関係で現れる。この２つのサブコイルは電気的に
接続されているので、両者の誘導起電力は合成され、そ
のときに逆関係のノンリニア性が相殺される。つまり、
振動方向を反映すると共に、磁束分布のノンリニア性を
内包しない誘導起電力信号がセンサ用コイルから取り出
される。従って、この信号を使用すれば、振動の大きさ
と方向とを精度良く検出することができる。

【００１０】上述したような対称な磁束密度絶対値分布
を形成するためのセンサ用磁束供給手段の具体的な形態
には種々のバリエーションがある。

【００１１】一つの形態は、上記所定の中心線について
線対称な位置に２個のセンサ用磁石を配置することであ
る。この場合には、２個のセンサ用磁石の各々の中心線
上に磁束密度絶対値分布の極大点が位置することにな
る。そのため、２つのセンサ用コイルの配置は次のよう
になる。つまり、一方のセンサ用磁石と一方のセンサ用
コイルとが一つのペアをなし、他方のセンサ用磁石と他
方のセンサ用磁石とが別のペアをなし、そして、各セン
サ用コイルの中心線位置が、それとペアをなすセンサ用
磁石の中心線位置から同距離だけ逆方向へずれる。

【００１２】上記のように２個のセンサ用磁石を配置す
る場合、それらを互いに隣接して配置してもよいし、両
者間に１個以上の磁気結合部材を置くようにして離れた
位置に配置してもよい。隣接して配置する場合は、その
２個のセンサ用磁石の磁極の向きを互いに逆にすると、
サブコイルの位置での磁束密度分布の傾斜が急峻になる
ので高い検出感度が得られる。

【００１３】また、センサ用磁束供給手段として１個の
センサ用磁石を、その中心線を上記所定の中心線に一致
させて配置してもよい。この場合には、２個のサブコイ
ルは１個のセンサ用磁石の中心線の両側に線対称に配置
されることになる。

【００１４】また、センサ用磁束供給手段には、専用の
センサ用磁石を用いてもよいし、可動体に設けられた磁
気結合部材の磁石を流用してもよい。

【００１５】２個のサブコイルからなるセンサ用コイル
の具体的な形態にも種々のバリエーションがある。

【００１６】典型的な形態は、上記所定の中心線につい
て線対称の位置に配置された２個のコアにそれぞれサブ
コイルを巻回して、その２つのサブコイルを直列接続し
たものである。

【００１７】また、別の形態は、上記所定の中心線につ
いて線対称な構造をもつＵ字形コイルである。この形態
では、Ｕ字形コイルの中心線から一方側の半分が一方の
サブコイルであり、他方側の半分がもう一方のサブコイ
ルであり、それら２つのサブコイルは電気的に直列接続
された状態になっている。

【００１８】さらに別の形態は、その中心線を上記所定
の中心線に一致させて配置された１個の単純な直筒形コ
イルである。この形態でも、直筒形コイルの中心線から
一方側の半分が一方のサブコイルであり、他方側の半分
がもう一方のサブコイルであり、それら２つのサブコイ
ルは電気的に直列接続された状態になっている。

【００１９】２つのサブコイルを接続する場合、それら
の誘導起電力が同一極性で加え合わされるような態様で
直列接続することが好ましい。それにより、合成された
誘導起電力信号は個々のサブコイルの誘導起電力よりレ
ベルが大きくなるため、高い検出感度が得られる。

【００２０】また、センサ用磁石及びセンサ用コイルと
磁気結合部材との配置関係にも複数のバリエーションが
ある。

【００２１】即ち、通常、可動体には複数個の磁気結合
部材が一定ピッチで配列されている。そこにセンサ用磁
石やセンサ用コイルを配置する場合、一つの方法とし
て、一部の磁気結合部材を間引き、そこにセンサ用磁石
又はセンサ用コイルを配置することができる。しかし、
磁気結合部材を間引くことを避けたい場合には、磁気結
合部材と磁気結合部材との間の間隙にセンサ用磁石又は
センサ用コイルを配置することもできる。更に別の方法
として、磁気結合部材の配列から外れた位置にセンサ用
磁石及びセンサ用コイルを配置してもよい。

【００２２】本発明はまた、２つの物体間の振動を検出
するための振動センサも提供する。この振動センサは、
一方の物体に設けられ、電気的に接続された２つのサブ
コイルを含むセンサ用コイルと、他方の物体に設けら
れ、センサ用コイルに鎖交磁束を提供するためのセンサ
用磁束供給手段とを有する。そして、センサ用磁束供給
手段は、物体の振動方向に沿って所定の中心線について
線対称な磁束密度絶対値分布をセンサ用コイルの位置に
形成する。また、センサコイルの２つのサブコイルは、
物体の振動方向に沿って前記所定の中心線について線対
称な位置に配置されている。さらに、２つのサブコイル
の中心線の位置は、磁束密度絶対値分布の極大点からず
れている。

【００２３】この振動センサは、磁気カップリング装置
の振動検出に好適であるが、その用途のみに限られず、
種々の分野における振動検出に適用できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面により詳細に説明する。

【００２５】図１は、本発明の磁気カップリング装置を
半導体ウエハ搬送装置の動力伝達機構に適用した一実施
形態の要部平面図、図２は、図１のＡ―Ａ´線断面図で
ある。

【００２６】この搬送装置は、外界から遮蔽した超高真
空等の雰囲気の密閉空間内に設置する必要のある半導体
製造ラインの一部を構成するものである。この搬送装置
は上方から見ると、図１に示すように全体として円形状
を呈しており、隔壁１と、基台３と、モータ５と、モー
タ支持台７と、内輪９と、複数個の内輪磁石１１と、外
輪１３と、複数個の外輪磁石１５と、圧力センサ１７
と、図５において詳述するサーボ機構とを備える。さら
に、この搬送装置は、図３及び図４において詳述する振
動センサ１７を備える。

【００２７】隔壁１は、モータ５や内輪９や複数個の内
輪磁石１１等を設けるための駆動源側空間２と、外輪１
３や複数個の外輪磁石１５や半導体ウエハの搬送台（図
示しない）等を設けるための従動側空間４とを密閉状態
で仕切るためのもので、基台３の駆動源側空間２に対応
する円形孔の外縁部に取付けられている。隔壁１は、図
１に示した円環状の側壁１ａと、図１には示してないが
側壁１ａの上端部に側壁１ａと一体的に成形された円形
状の天板１ｂ（図２参照）とにより構成される。従っ
て、隔壁１の断面形状は、図２に示すように略コ字状を
呈することになる。

【００２８】モータ５は、サーボ機構の制御下で駆動
し、モータ出力軸５ａを介して内輪９を正／逆回転させ
るもので、基台３に固定されたモータ支持台７によって
底部を支持されて駆動源側空間２に設置されている。

【００２９】内輪９では、その外縁部に所定間隔で複数
個の内輪磁石１１が配置されている。内輪９は、各々の
内輪磁石１１と隔壁１ａとの間隔を略一定に保持した状
態でモータ出力軸５ａに回転自在に支持され、駆動源側
空間２に設置されている。

【００３０】外輪１３では、その内縁部に所定間隔で、
内輪磁石１１と同数の外輪磁石１５が配置されている。
外輪１３は、各々の外輪磁石１５と隔壁１ａとの間隔を
略一定に保持した状態でベアリング１６を介して隔壁１
ａの外周側に回転自在に支持され、従動側空間４に設置
されている。なお、この外輪１３には半導体ウエハ（図
示しない）を載置して搬送するための搬送台（図示しな
い）が取付けられている。この搬送台は、従動側空間
４、即ち、上述した隔壁１と別の隔壁（図示しない）と
によって画定される外界から完全に遮蔽された密閉空間
内を、外輪１３の回転に伴って回転移動する。

【００３１】内輪磁石１１は、隣接する磁石１１同士の
磁極（Ｎ、Ｓ）の向きが逆になるように配列されてお
り、外輪磁石１５も同様である。そして、各内輪磁石１
１と各外輪磁石１５とが、隔壁１ａを介して、異なる磁
極同士で引合って対向し、それぞれペアを構成してい
る。このような内輪磁石１１と外輪磁石１５との複数の
ペア間の磁気吸引力により、モータ５の起動に伴って内
輪９が回転を開始すると、それに従って外輪１３も回転
を開始することとなる。つまり、内輪磁石１１と外輪磁
石１５とのペアが、モータ５の回転駆動力を半導体ウエ
ハの搬送台（図示しない）に伝達するための動力伝達機
構として機能する。

【００３２】更に、本発明の一実施形態に従えば、振動
センサ１７を構成するために、外輪１３の内縁部の２箇
所に２個の同一構造のセンサ用磁石１９Ａ、１９Ｂが配
置され、且つ、内輪９の外縁部の２箇所に２個のセンサ
用サブコイル２１Ａ、２１Ｂが配置されている。本実施
形態ではセンサ用磁石１９Ａ、１９Ｂにはセンサ専用の
特別のものを用いているが、外輪磁石１５を流用しても
よい（その場合には、図１のセンサ用磁石１９Ａ、１９
Ｂに代えて、追加の２個の外輪磁石が他の図示の外輪磁
石１５と同様の態様で配置される）。センサ用サブコイ
ル２１Ａ、２１Ｂには様々なタイプのコイルを用いるこ
とができるが、２つのセンサ用サブコイル２１Ａ、２１
Ｂは共に同一の構造をもつものである。

【００３３】尚、センサ用磁石１９Ａ、１９Ｂを密閉空
間外の内輪９に取付け、センサ用サブコイル２１Ａ、２
１Ｂを密閉空間内の外輪１３に取付けることも理論的に
は可能であるが、実施上は、外部との電気接続を必要と
するセンサ用サブコイル２は密閉空間外の内輪９に取付
ける方が望ましい。

【００３４】センサ磁石１９Ａとセンサ用サブコイル２
１Ａとは対向し合って一つのペアをなし、センサ磁石１
９Ｂとセンサ用サブコイル２１Ｂも対向し合って別のペ
アをなしている。そして、ペアをなす内輪磁石１１と外
輪磁石１５とが位置ずれなく（つまり、中心線を一致さ
せて）完全に対向しているとき（この時の位置を以下
「平衡位置」という）、ペアのセンサ用磁石１９Ａとセ
ンサ用サブコイル２１Ａはそれぞれの中心線間に若干の
位置ずれをもって対向するように配置されており、もう
一方のペアのセンサ用磁石１９Ｂとセンサ用サブコイル
２１Ｂもそれぞれの中心線間に若干の位置ずれをもって
対向配置されている。ここで、第１のペアのセンサ用磁
石１９Ａとセンサ用サブコイル２１Ａ間の位置ずれと、
第２のペアのセンサ用磁石１９Ｂとセンサ用サブコイル
２１Ｂ間の位置ずれとは、大きさは同じであるが方向が
逆である。つまり、センサ用磁石１９Ａの中心線に対し
センサ用サブコイル２１Ａの中心線は若干距離だけ図中
左回り方向へずれており、一方、センサ用磁石１９Ｂの
中心線に対しセンサ用サブコイル２１Ｂの中心線は同距
離だけ図中右回り方向へずれている。従って、２個のセ
ンサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂは、２個のセンサ用磁
石１９Ａ、１９Ｂ間の中心線Ｃについて対称な位置に配
置されている。

【００３５】図３はこの振動センサ１７の部分を拡大し
て示したものであり、図４はその作用を説明したもので
ある。

【００３６】図３に示すように、２個のセンサ用サブコ
イル２１Ａ、２１Ｂは電気的に接続されて、一個のセン
サ用コイル２１を構成している。センサ用サブコイル２
１Ａ、２１Ｂのコア２３は、磁性体でも非磁性体でも良
いが、高い検出感度を得るためにはフェライトのような
強磁性体が好ましい。

【００３７】センサ用磁石１９Ａ、１９Ｂの磁極の向き
は、図１に示すように、外輪磁石１５と同様に隣接する
磁石の磁極の向きとは逆になっている。このように磁極
の向きを交番させる一つの理由は、図４に示すように、
各センサ用磁石１９Ａ、１９Ｂによってセンサ用サブコ
イル２１Ａ、２１Ｂの位置に形成される磁束密度分布２
５を、各センサ用磁石１９Ａ、１９Ｂの中心線上に極大
点を持ちその両側に十分急峻な傾斜を持つような分布に
するためである。このような急峻な傾斜をもった磁束密
度分布２５の下では、振動時の各センサ用サブコイル２
１Ａ、２１Ｂの鎖交磁束数変化が大きいので、高い検出
感度が得られる。

【００３８】また、図４に示すように、磁束密度絶対値
の分布波形が２つのセンサ用磁石１９Ａ、１９Ｂの間の
中心線Ｃについて実質的に対称となるように、２つのセ
ンサ用磁石１９Ａ、１９Ｂには同一形状及び同一磁荷を
もったものが使用される。

【００３９】図４に示すように、各センサ用サブコイル
２１Ａ、２１Ｂの中心線が各センサ用磁石１９Ａ、１９
Ｂの中心線（つまり、磁束密度分布２５の極大点）から
若干ずれているため、波形２７で示すような振動が生じ
た場合、各センサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂの鎖交磁
束数は波形２９Ａ、２９Ｂで示すように変化する（例え
ば、図中右方向へ振れるとき増加し、左方向へ振れると
きは減少する）。よって、この鎖交磁束数の変化波形２
９Ａ、２９Ｂを微分した波形の誘導起電力が各センサ用
サブコイル２１Ａ、２１Ｂで発生し、その誘導起電力は
振動方向を反映した極性（例えば、図中右方向へ振れる
ときはプラス、左方向へ振れるときはマイナス）をも
つ。このことは、振動方向が検出できることを意味す
る。

【００４０】磁束密度分布２５のノンリニア性のため
に、振動時の鎖交磁束数の変化波形２９Ａ、２９Ｂは、
振動波形２７とリニアな関係にはない。特に平衡位置か
ら左右いずれの側へ変位したかによって、鎖交磁束数の
変化の程度が顕著に相違する。例えば、図４に示す例で
は振動波形２７は平衡位置から左右に同じ振幅で同じ速
さで振れているが、平衡位置より右側へ変位していると
きの鎖交磁束数の変化と、平衡位置より左側へ変位して
いるときの鎖交磁束数の変化とは相違する。しかし、セ
ンサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂの配置と磁束密度絶対
値の分布波形とがセンサ用磁石１９Ａ、１９Ｂ間の中心
線Ｃについて実質的に対称であるため、鎖交磁束数の変
化波形２９Ａ、２９Ｂに現れる上記のノンリニア性は互
いに逆の特性を示す。つまり、一方のセンサ用サブコイ
ル２１Ａの鎖交磁束数変化（２９Ａ）は、平衡位置より
左側へ変位しているときの方が、右側へ変位していると
きたときよりも大きいのに対し、他方のセンサ用サブコ
イル２１Ｂの鎖交磁束数変化（２９Ｂ）は上記とはちょ
うど逆の関係で、右側に変位しているときの方が、左側
へ変位しているときより大きい。

【００４１】２つのセンサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂ
は直列接続されている。よって、全体としてのセンサ用
コイル２１の誘導起電力波形は、２つのセンサ用サブコ
イル２１Ａ、２１Ｂの誘導起電力波形を合成したものと
なる。それは、ちょうど２つのセンサ用サブコイル２１
の鎖交磁束数の変化波形２９Ａ、２９Ｂを合成した波形
３１を微分した波形である。図示のように、合成した鎖
交磁束数の変化波形３１は、各サブコイルの鎖交磁束数
変化波形２９Ａ、２９Ｂに内在するノンリニア性が相殺
されて、振動波形２７に実質的にリニアな関係をもった
ものとなる。従って、合成されたセンサ用コイル２１の
誘導起電力波形は、平衡位置からの変位方向に関わら
ず、振動の大きさを良好に反映したものとなる。このこ
とは、高い精度で振動の大きさを検出できることを意味
する。

【００４２】更に、２つのセンサ用サブコイル２１Ａ、
２１Ｂは、双方の誘導起電力が同じ極性で加え合わされ
るような態様で（つまり、２つのセンサ用サブコイル２
１Ａ、２１Ｂの巻回方向が同じ向きになるように）直列
接続されている。そのため、合成されたセンサ用コイル
２１の誘導起電力は、個々のサブコイルの誘導起電力よ
り大きい絶対値をもつことになり、結果として高い検出
感度が得られる。

【００４３】図５は、振動センサ１７の出力電圧に基づ
いてモータをフィードバック制御するためのサーボ機構
を示すブロック図である。

【００４４】このサーボ機構は、図示のように、増幅器
５１と、制御器５３と、モータドライバ５５とを備え
る。

【００４５】増幅器５１は、振動センサ１７の出力電圧
（つまり、センサ用コイル２１の誘導起電力）を入力
し、これを増幅して制御器５３に出力する。制御器５３
は、例えばマイクロコンピュータであってＣＰＵと、メ
モリと、入／出力インタフェース（いずれも図示しな
い）とを備える。制御器５３は、操作盤（図示しない）
からの位置指令と、増幅器５１によって増幅された振動
センサ１７の出力電圧と、位置検出用センサ（図示しな
い）から出力されるモータ５の現在位置検出信号とを入
力する。そして、これらの入力信号に基づき、振動を抑
制するように（つまり、振動センサ１７の出力電圧を小
さくするように）しつつ位置指令が指定する目標位置ま
で外輪１３を移動させるよう、モータドライバ５５を通
してモータ５を制御する。

【００４６】図６は、振動センサ１７の変形例を示す。

【００４７】上述の実施形態における振動センサ１７の
例では、２つのセンサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂの位
置が、センサ用磁石１９Ａ、１９Ｂに対し、その２つの
磁石１９Ａ、１９Ｂ間の中心線Ｃから遠ざかる方向へず
れていたのに対し、図６に示す変形例では、逆に上記中
心線Ｃに近づく方向へずれている。しかし、センサ用サ
ブコイル２１Ａ、２１Ｂの配置と磁束密度絶対値の分布
波形とが上記中心線Ｃについて実質的に対称であること
や、センサ用磁石１９Ａ、１９Ｂの磁極向きやサブコイ
ル２１Ａ、２１Ｂの接続などに関する特徴点は上述の実
施形態と同様である。

【００４８】従って、図７に示すように、各センサ用サ
ブコイル２１Ａ、２１Ｂの鎖交磁束数変化波形３３Ａ、
３３Ｂはノンリニア性を内包しているが、それらを合成
した全体としてのセンサ用コイル２１の鎖交磁束数変化
波形３５は、ノンリニア性を相殺して振動波形２７に対
してリニアな関係をもったものとなる。結果として、高
い精度で振動の大きさが検出できる。また、センサ用コ
イル２１がセンサ用磁石１９Ａ、１９Ｂより内側（中心
線Ｃ側）へ位置するので、センサ用磁石１９Ａ、１９Ｂ
の外側の磁界の影響Ｗ区ぉ受けず、精度酔い検出が可能
であるという利点もある。

【００４９】図８、図９は振動センサ１７の別の変形例
を示している。

【００５０】この２種類の変形例では、センサコイル４
１は、Ｕ字形（又はコ字形）のコア４３に巻いたＵ字形
コイルであり、センサ用磁石１９Ａ、１９Ｂ間の中心線
Ｃについて対称な構造をもっている。そして、センサコ
イル４１の中心線Ｃから左側の部分４１Ａと右側の部分
４１Ｂ（これらも「センサ用サブコイル」と呼ぶ）の位
置は、それとペアをなすセンサ用磁石１９Ａ、１９Ｂに
対して同距離だけ逆方向へずれている。図８のもので
は、センサ用サブコイル４１Ａ、４１Ｂの位置は中心線
Ｃに近づく方向にずれており、図９のものでは、逆に中
心線Ｃから遠ざかる方向へずれている。また、センサ用
サブコイル４１Ａ、４１Ｂは電気的に直列に接続されて
いる。

【００５１】これらの変形例でも、センサ用サブコイル
４１Ａ、４１Ｂの配置と磁束密度絶対値の分布波形とが
上記中心線Ｃについて実質的に対称であるため、上述し
た鎖交磁束数変化のノンリニア性が相殺されて、高い精
度で振動の大きさが検出できる。

【００５２】図１０は、振動センサ１７の更に別の変形
例を示している。

【００５３】センサ用コイル４５は、単純な直柱形コア
４７を用いた単一の筒形コイルであり、その中心線がセ
ンサ用磁石１９Ａ、１９Ｂ間の中心線Ｃに一致するよう
に配置されている。この単一の筒形センサ用コイル４５
の中心線Ｃから左側の部分４５Ａと右側の部分４５Ｂも
「センサ用サブコイル」と呼ぶことができる。電気的に
は、センサ用コイル４５はこの２つのセンサ用サブコイ
ル４５Ａ、４５Ｂを直列接続したものである。

【００５４】２つのセンサ用サブコイル４５Ａ、４５Ｂ
は、中心線Ｃについて対称に配置され、センサ用磁石１
９Ａ、１９Ｂに対しては同距離だけ逆の方向へ位置がず
れている。センサ用磁石１９Ａ、１９Ｂが作る磁束密度
の絶対値の分布も、中心線Ｃについて対称である。従っ
て、図１１に示すように、振動時のセンサ用コイル４５
の鎖交磁束数の変化波形４９は振動波形２７に対しリニ
アな関係をもったものとなり、よって、振動方向が検出
できると共に、高い精度で振動の大きさが検出できる。

【００５５】図１２は、振動センサ１７の更にまた別の
変形例を示している。

【００５６】この変形例では、センサ用磁石１９は１個
であり、このセンサ用磁石１９はその中心線Ｃの位置に
極大点を持ち且つその中心線Ｃについて対称な磁束密度
分布を形成する。そして、このセンサ用磁石１９の中心
線Ｃ（つまり、磁束密度分布の極大点）について対称な
２つの位置に２個の同一構造のセンサ用サブコイル２１
Ａ、２１Ｂが配置される。但し、センサ用磁石１９が作
る磁束密度分布は振動で一方のサブコイル２１Ａの鎖交
磁束数が増えたとき他方のサブコイル２１Ｂの鎖交磁束
数が減るようなものであるため、センサ用サブコイル２
１Ａ、２１Ｂの誘導起電力が同一極性で加え合わされる
ように、センサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂの巻回方向
は逆になっている（つまり、例えば、磁石１９側から視
て一方のサブコイル２１Ａに右巻に電流が流れるとき、
他方のサブコイル２１Ｂでは同電流が左巻に流れる）。
この２個のセンサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂの位置
は、共通のセンサ用磁石１９に対して同距離だけ逆方向
にずれている。従って、この変形例でも、振動時のセン
サ用コイル２１の鎖交磁束数の変化波形は振動波形に対
しリニアな関係をもったものとなり、よって、振動方向
が検出できると共に、高い精度で振動の大きさが検出で
きる。また、この変形例では、特にセンサ用コイル２１
の幅を１個の内輪磁石１１の幅と同程度又はより小さく
設計すると、既存の磁気カップリング搬送装置の内輪磁
石１１を１個外してそこにセンサ用コイル２１を設置で
きるので、製造容易である。

【００５７】図１３は、振動センサ１７の更にまた別の
変形例を示している。

【００５８】この変形例では、第１のセンサ用磁石１９
Ａとセンサ用サブコイル２１Ａのペアと、第２のセンサ
用磁石１９Ｂとセンサ用サブコイル２１Ｂのペアが、両
者間に外輪磁石１５と内輪磁石９のペアを１ペア以上
（その具体的な数は幾つでもよい）を置いた離れた位置
に配置されている。しかし、振動センサ１７として機能
するセンサ用磁石１９Ａ、１９Ｂとセンサ用サブコイル
２１Ａ、２１Ｂの部分だけに着目してみると、この振動
センサ１７は既に説明した他の種々の振動センサ１７と
同じ原理で構成されていることがわかる。

【００５９】すなわち、この変形例では、センサ用磁石
１９Ａ、１９Ｂが同じ磁極の向きなので、理論的には、
この２つのセンサ用磁石１９Ａ、１９Ｂを一つのセンサ
磁石１９に置き換えても等価である。この等価モデルは
まさに図１２に示したものと同じ構成であるから、この
変形例に係る振動センサ１７でも、振動方向が検出でき
ると共に、高い精度で振動の大きさが検出できる。

【００６０】また、図１３において、センサ用磁石１９
Ｂとセンサ用サブコイル２１Ｂのペアの位置を、図示の
位置ではなく、別の位置に置いてもよい。例えば、図示
の位置の隣の外輪磁石１５ａと内輪磁石９ａのペアの位
置に、センサ用磁石１９Ｂとセンサ用サブコイル２１Ｂ
のペアを置いたとすると、センサ用磁石１９Ｂの磁極の
向きは図示と逆方向、つまり、もう一方のセンサ用磁石
１９Ａの磁極向きとは逆方向になる。この場合には、上
記と同様にこの振動センサ１７の部分にだけ着目して等
価モデルを考えてみると、その等価モデルはまさに図３
に示したものと同じになる。従って、この振動センサ１
７でも、振動方向が検出できると共に、高い精度で振動
の大きさが検出できる。

【００６１】また、センサ用磁石１９Ｂとセンサ用サブ
コイル２１Ｂのペアを、他方のセンサ用磁石１９Ａとセ
ンサ用サブコイル２１のペアの位置に対して回転中心に
ついて点対称の位置に（つまり、外輪磁石１５ｅと内輪
磁石９ｅの位置）に配置すると、回転力のアンバランス
がないというメリットがある。

【００６２】図１４は本発明の第２の実施形態の要部平
面図である。

【００６３】この実施形態では、振動センサ１７を構成
する２つのセンサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂは、内輪
磁石１１ｂとその隣の内輪磁石１１ｃとの間の間隙に配
置されている。よって、内輪磁石１１と外輪磁石１５
は、前述の実施形態のように振動センサ１７の箇所だけ
間引かれているのでなく、内輪９と外輪１３の全周に亘
って一定ピッチで配置されている。また、振動センサ１
７を構成する専用のセンサ用磁石は設けずに、代りに、
センサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂの両側の内輪磁石１
１ｂ、１１ｃに対向した外輪磁石１５ｂ、１５ｃをセン
サ用磁石として流用している。

【００６４】２つのセンサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂ
は、センサ用磁石としての外輪磁石１５ｂ、１５ｃの間
の中心線Ｃについて対称に配置されており、かつ、外輪
磁石１５ｂ、１５ｃに対して同距離だけ逆方向へ位置が
ずれている。この実施形態の振動センサ１７は、図６に
示したものと等価であり、その機能も同様である。尚、
外輪磁石１５ｂ、１５ｃの間の間隙に専用のセンサ用磁
石を本発明の原理に従って設けてもよい。

【００６５】図１５は、図１４に示した振動センサ１７
の変形例を示す。

【００６６】２つのセンサ用サブコイル２１Ａ、２１Ｂ
が、一つの内輪磁石１１ｃの両側の磁石間隙に配置され
ている。センサ用磁石として内輪磁石１１ｃに対向する
外輪磁石１５ｃが流用されている。２つのセンサ用サブ
コイル２１Ａ、２１Ｂは、センサ用磁石として外輪磁石
１５ｃの中心線Ｃに対称に配置され、且つ、その外輪磁
石１５ｃから同距離だけ逆方向へ位置がずれている。こ
の変形例に係る振動センサ１７は、図１２に示したもの
と等価であり、その機能も同様である。尚、外輪磁石１
５ｃの両側の間隙に専用のセンサ用磁石を本発明の原理
に従って設けてもよい。

【００６７】図１６は、図１４に示した振動センサ１７
の更に別の変形例を示す。

【００６８】一つのセンサ用コイル２１が、内輪磁石１
１ｂとその隣の内輪磁石１１ｃとの間の間隙に配置され
ている。内輪磁石１１ｂ、１１ｃに対向した外輪磁石１
５ｂ、１５ｃがセンサ用磁石として流用される。

【００６９】センサ用サブコイル２１は、その中心線を
センサ用磁石としての外輪輪磁石１５ｂ、１５ｃの間の
中心線Ｃに一致させて配置されている。この変形例にか
かる振動センサ１７は、図１０に示したものと等価であ
り、その機能も同様である。尚、外輪磁石１５ｂ、１５
ｃの間の間隙に専用のセンサ用磁石を本発明の原理に従
って設けてもよい。

【００７０】図１７は、本発明の第３の実施形態の図２
と同様な方向で切断した断面図である。

【００７１】この実施形態では、センサ用磁石１９とセ
ンサ用コイル２１のセットからなる振動センサ１７が、
外輪磁石１５と内輪磁石１１の列とは異なる高さ（本実
施形態では上方であるが、下方でもよい）に配置されて
いる。振動センサ１７自体のの平面構成は、既に説明し
た種々の形態のいずれでもよい。この実施形態の一つの
利点は、図１に示した実施形態のように内輪磁石１１及
び外輪磁石１５の一部を間引く必要がないことである。
また、別の利点は、図１４〜図１６に示した構成は内輪
磁石１１及び外輪磁石１５のピッチが非常に狭い場合に
は実施しにくいが、そうした問題がこの実施形態にはな
いことである。

【００７２】図１８は、本発明の更に別の実施形態を示
す。

【００７３】この搬送装置は、矢印方向に直線移動可能
な２基の可動体５１、５３が、それぞれの磁気結合部材
（例えば磁石）５７、５９間の吸引力によって、隔壁５
５を介して、一方の可動体５３から他方の可動体５１へ
と動力を伝達するものである。このような搬送装置にも
上述した種々の形態の振動センサ１７が適用可能である
が、この実施形態では、可動体５１、５３の特に両端部
に、２個のセンサ用磁石６１（磁石５７を流用してもよ
い）と２個のセンサ用サブコイル６３が配置されて振動
センサを構成している。この振動センサも、既に説明し
た種々の振動センサ１７と同様の原理に従っており、よ
って、振動の大きさを精度良く検出することが可能であ
る。さらに、この振動センサは、可動体５１、５３間の
磁気カップリングに脱調が生じて吸引し合う磁気結合部
材５７、５９のペア関係がずれてしまった場合、２個の
センサ用サブコイル６３の内の一方が磁石と対向しなっ
て振動センサとして正常に機能しなくなるので、脱調検
出器としても利用することができる。

【００７４】以上、本発明の幾つかの実施形態及びその
変形例を説明したが、これらはあくまで本発明の説明の
ためのものであり、本発明の技術的範囲を上記実施形態
及び変形例にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、そ
の要旨を逸脱することなく、上述した具体的な構成以外
の様々な形態でも実施することができる。例えば、上述
の実施形態では、ペアとなる磁気結合部材が共に磁石
（つまり、内輪磁石と外輪磁石）であるが、ペアとなる
磁気結合部材の一方は磁石でなく、鉄やフェライトやニ
ッケルやコバルト等の磁性体であってもよい。本発明
は、上述の実施形態以外の形態をもつ磁気カップリング
を利用したあらゆる搬送装置にも適用できる。さらに
は、本発明の振動センサは、磁気カップリング装置の振
動検出だけでなく、様々な分野の振動検出にも利用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気カップリング装置を半導体ウエハ
搬送装置の動力伝達機構に適用した第１の実施形態の要
部平面図。

【図２】図１のＡ―Ａ´線断面図。

【図３】振動センサの部分を拡大して示した平面図。

【図４】振動センサの作用を説明した平面図。

【図５】図１の動力伝達機構が備えるモータを制御する
サーボ機構を示すブロック図。

【図６】第１の実施形態の振動センサの第１の変形例を
示した平面図。

【図７】図６の振動センサの作用を説明した平面図。

【図８】第１の実施形態の振動センサの第２の変形例を
示した平面図。

【図９】第１の実施形態の振動センサの第３の変形例を
示した平面図。

【図１０】第１の実施形態の振動センサの第４の変形例
を示した平面図。

【図１１】図１０の振動センサの作用を説明した平面
図。

【図１２】第１の実施形態の振動センサの第５の変形例
を示した平面図。

【図１３】本発明の第２の実施形態を示した平面図。

【図１４】第２の実施形態の振動センサの第１の変形例
を示した平面図。

【図１５】第２の実施形態の振動センサの第２の変形例
を示した平面図。

【図１６】第２の実施形態の振動センサの第３の変形例
を示した平面図。

【図１７】本発明の第３の実施形態を示した断面図。

【図１８】本発明の第４の実施形態を示した断面図。

【符号の説明】

１ 隔壁 ２ 駆動源側空間 ３ 基台 ４ 従動側空間 ５ モータ ７ モータ支持台 ９ 内輪 １１ 内輪磁石 １３ 外輪 １５ 外輪磁石 １７ 振動センサ １９、１９Ａ、１９Ｂ センサ用磁石 ２１、４１、４５ センサ用コイル ２１Ａ、２１Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ、４５Ａ、４５Ｂ セ
ンサ用サブコイル

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気結合部材間の作用力を利用して、磁
   気結合部材をそれぞれ有する２つの可動体間で動力を伝
   達する磁気カップリング装置において、 前記２つの可動体間の振動を検出するための振動センサ
   を備え、 この振動センサが、 一方の可動体に設けられ、電気的に接続された２つのサ
   ブコイルを含むセンサ用コイルと、 他方の可動体に設けられ、前記センサ用コイルに鎖交磁
   束を提供するためのセンサ用磁束供給手段とを有し、 前記センサ用磁束供給手段は、前記可動体の振動方向に
   沿って所定の中心線について線対称な磁束密度絶対値分
   布を前記センサ用コイルの位置に形成し、 前記センサコイルの２つのサブコイルは、前記可動体の
   振動方向に沿って前記所定の中心線について線対称な位
   置に配置され、 前記２つのサブコイルのそれぞれの中心線の位置は、前
   記磁束密度絶対値分布の極大点からずれている磁気カッ
   プリング装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の磁気カップリング装置に
   おいて、 前記センサ用磁束供給手段が２個のセンサ用磁石を含
   み、それら２個のセンサ用磁石は前記可動体の振動方向
   に沿って前記所定の中心線について線対称な位置に配置
   され、 一方のセンサ用磁石と一方のセンサ用コイルとが一つの
   ペアをなし、他方のセンサ用磁石と他方のセンサ用磁石
   とが別のペアをなし、 前記２つのセンサ用コイルのそれぞれの中心線位置が、
   それぞれとペアをなすセンサ用磁石の中心線位置から前
   記振動方向に沿って同距離だけ互いに逆方向へずれてい
   る磁気カップリング装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の磁気カップリング装置に
   おいて、 前記２個のセンサ用磁石が互いに隣接して配置されてい
   る磁気カップリング装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の磁気カップリング装置に
   おいて、 隣接配置された前記２個のセンサ用磁石の磁極の向きが
   互いに逆である磁気カップリング装置。
5. 【請求項５】 請求項２記載の磁気カップリング装置に
   おいて、 前記２個のセンサ用磁石が、両者間に１個以上の前記磁
   気結合部材を置いて離れて配置されている磁気カップリ
   ング装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の磁気カップリング装置に
   おいて、 前記センサ用磁束供給手段が１個のセンサ用磁石を含
   み、このセンサ用磁石はその中心線を前記所定の中心線
   に一致させて配置されている磁気カップリング装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の磁気カップリング装置に
   おいて、 前記２個のサブコイルが、前記所定の中心線について線
   対称に配置された別個の２つのコアに巻回されたもので
   ある磁気カップリング装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の磁気カップリング装置に
   おいて、 前記２個のサブコイルが、前記所定の中心線について線
   対称な構造をもつ１個のＵ字形のコアに巻回されたもの
   である磁気カップリング装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載の磁気カップリング装置に
   おいて、 前記２個のサブコイルが１個の直柱形のコアに巻回され
   た１個のセンサ用コイルを形成し、この１個のセンサ用
   コイルがその中心線を前記所定の中心線に一致させて配
   置されている磁気カップリング装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の磁気カップリング装置
    において、 前記２個のサブコイルが、その誘導起電力が同一極性で
    加え合わされるような態様で直列接続されている磁気カ
    ップリング装置。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の磁気カップリング装置
    において、 前記他方の可動体に配列された複数の前記磁気結合部材
    の一部が前記センサ用磁束供給手段を兼ねる磁気カップ
    リング装置。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の磁気カップリング装置
    において、 前記センサコイルが、前記一方の可動体に配列された複
    数の前記磁気結合部材間の間隙に配置されている磁気カ
    ップリング装置。
13. 【請求項１３】 請求項１記載の磁気カップリング装置
    において、 前記センサ用コイルが、前記一方の可動体に配列された
    複数の前記磁気結合部材の配列から外れた位置に配置さ
    れ、 前記センサ用磁束供給手段が、前記他方の可動体に配列
    された複数の前記磁気結合部材の配列から外れた位置に
    配置されている磁気カップリング装置。
14. 【請求項１４】 ２つの物体間の振動を検出するための
    振動センサにおいて、 一方の物体に設けられ、電気的に接続された２つのサブ
    コイルを含むセンサ用コイルと、 他方の物体に設けられ、前記センサ用コイルに鎖交磁束
    を提供するためのセンサ用磁束供給手段とを有し、 前記センサ用磁束供給手段は、前記物体の振動方向に沿
    って所定の中心線について線対称な磁束密度絶対値分布
    を前記センサ用コイルの位置に形成し、 前記センサコイルの２つのサブコイルは、前記物体の振
    動方向に沿って前記所定の中心線について線対称な位置
    に配置され、 前記２つのサブコイルの中心線の位置は、前記磁束密度
    絶対値分布の極大点からずれている振動センサ。