JPS6032580A - 磁気浮上直進案内 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は磁気力によって固定部に対し可動体を非接触状
態で支える磁気浮上直進案内に関するものである。

〔従来技術〕

従来、直進案内は案内面あるいはレールに対し軸受等を
もって金属接触する構成が一般的でおる。

そのため、騒音、摩擦、摩耗等が発生し、用途によって
は望ましくないものであった。また、空気や油を用いる
案内は金属接触は無いが、潤滑媒体を必要とし、コンプ
レッサや油圧機器の保守を北要とし、真空中や高度に清
浄さが必要な雰囲気では使用が不可能かまたは制限され
るととがある。

このような問題の対策としては、第１図に斜視図で示す
磁気浮上案内が提案されている。すなわち同図において
、１は可動体、２は案内である。

そして、可動体１はその上下面に磁極面を斜線で示す例
えば４個の電磁石３〜６がそれぞれ配設され、両側面に
同じく磁極面を斜線で示す例えば２個の電磁石１，８が
それぞれ配設されることによシ合計１２個の電磁石を備
えている。この場合、上面と下面および左側面と右側面
の電磁石同志は対称な位置に配設され、かつ個々の電磁
石３，４゜５・・・・は案内２との隙間を検出する検出
器９（但し図においては電磁石３に対してのみ示す）を
備えている。各電磁石３，４．５＠−・のコイル電流は
付随する検出器９からの信号によって制御され、この時
の磁気吸引力によシ可動体１を案内２に対して非接触状
態で支持し、案内２との隙間を一定に保持している。そ
して、可動体１はリニアモータ（図示せず）等の手段に
よる駆動力によって移動軸１０の方向に動かされるよう
に構成されている。

このような磁気浮上案内機構によれば、可動体１を案内
２に対して非接触に支持することができ、前述した潤滑
媒体を使用する案内機構の欠点を除くことができ、また
可動体１の上下面、すなわち重力方向の面に夫々４個の
電磁石を対称に配置し、軸受剛性を大きくしているので
、電磁石の吸引力によって非接触に拘束されている方向
に外乱が作用しても案内２との隙間の変動を小さく抑え
ることが可能となる。

しかしながら、このような磁気浮上案内においては、電
磁石３．４．５・・・・の数が多く、かつ可動体１の荷
重を支えるために常に電磁石３等に電流を流しておかな
ければならないという不都合があシ、消費電力の増大に
基づく電力的にも劣るものである。

〔発明の目的および構成〕

したがって、本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あシ、その目的とするところは、浮上機能を担う要素数
を少なくシ、動作時の電力を少なくした磁気浮上直進案
内を提供するものである。

このような目的を達成するために本発明は、永久磁石回
路が発生する力によって可動部の荷重を支え、安定如浮
上させるために電磁石を案内レールに対向させてそのす
きまを一定に保つようにし、かつ電磁石数を減らすため
にいくつかの電磁石の力の作用線の方向を重力方向に傾
けたものである。

以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

〔発明の実施例〕

第２図は本発明による磁気浮上直進案内の一実施例を示
す構成図である。同図において、１１は可動体、１２は
永久磁石回路、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ。

ｉ３ａ　、　１４ａは電磁石、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ
、１５ｄ、１５ｅは変位センサ、１６”、１６ｂは平行
に配置された案内レールである〇 第３図は前述した第１図の荷重支持部の片側を示したも
のである。同図において、永久磁石回路１２は永久磁石
１８と継鉄１７ａ　、　１７ｂとから構成される。１９
ａ　、　１９ｂ　、　１９ｃ　、　１９ｄはすきまであ
る。

また、永久磁石回路１２は可動体１１の左右にあって案
内レール１６ａ　、　１６ｂの下面に対向している。

電磁石１３ａ　、　１３ｂ　、　１３ｅ　、　１３ｄは
案内レール１（ｉａ　。

１６ｂの上面に、電磁石１４ａはレール１−６ａの下面
にそれぞれ対向している。ここで、この電磁石と案内レ
ールの関係は可動体１１の反対の側でも同一の構成であ
る。

このような構成において、可動体１１に外力が作用する
等の原因によル、すきま１Ｓａ等が基準の値から変化し
たとする。例えばすき４１９ｍ　、　１９ｂが大きくな
シ、すきま１９ｃ　、　１９ｄが小さくなったとすると
、変位センサ１５ｅ等がそれを検出し、電磁石１４ａに
コイル電流を流して電磁力を発生し、すきま１９ｍ　、
　ｔａｂをもとへもどす。逆にすきま１９ｃ　、　１９
ｄが大となった時には、変位センサ１５ＩＬ。

１５ｂ等がそれを検知し、電磁石１３１　、１３ｂの磁
気力によってすきまをもとへもどす。すきま１９ａが基
準値のとき、可動体１１０重量と永久磁石回路１２０発
生する磁気力がつり合うようにする。したがって、その
時には電磁石１３ａ、１３ｂ、１４ａには電流を流す必
要がないか、または小さな量ですむため、電力消費量を
小さくできる。すきｔ１９ｅと１９ｄとが互いに逆むき
に不均一となった場合でも同様な動作によシ復元させる
ことができる。

第４図は電磁石の配置を示しているものである。

同図において、２０．２Ｈ”ｌ電磁石１５ｂ　、　１５
ｄの力の作用線、２２はそれらの交さ点、２３．２４は
それぞれ電磁石１４ａ　、　１４ｂの力の作用線で６２
また、案内レール１６ａ　、　１６ｂの上面に対向して
しる電磁石１３ｂ　、　１３ｄは重力方向に対して傾い
てｈ置されている。そのため、とわらの電磁石１４ａ。

１４ｂは垂直方向の可動体１１の運動を制御できＺとと
もに、水平方向の運動をも制御する機能を鯉っている。

しかし、交さ点２２のまゎシの揺動錫動を規制できない
。電磁石１ｅａ　、　１４ｂはその作片線２３．２４が
作用線２０．２１と平行でないｋめ、前記揺動運動に対
する規制機能を有する。したがって、最少６個の電磁石
によって可動体１１の進行方向以外の５個の空間自由度
について、可動体１１は非接触に拘束される。電磁石１
４ａ＋１４にの力の作用線２３．２４は本実施例ではそ
の作片線の方向は重力方向としたが、これに限ることは
なく、作用線２０．２１と平行でなければよい。

なお、電磁石の数を増すことは既述の６個の電磁石によ
る安定浮上状態を乱さないかぎシにおいて可能であシ、
本発明の範囲に含まれる。

館５図、第６図は本発明の電磁石の配置に関す・０　る
第４図相当の図である。同図において、案内レール１５
ａ　、　１６ｂの下面に４個の電磁石１３＆　、　１３
ｂ等が対向しておシ、電磁石１４ｍ　、　１４ｂはレー
ルｔｅａ　、　１６ｂの上面に対向している。この場合
、変位センサ１５３等は可動体の進行方向を除く５個の
自由度の運動を検出するためには最少５個が必要である
。

第７図は変位センサの検知出力に基づいて電磁石のコイ
ルに流れる電流を制御する制御回路の一例を示すブロッ
ク図であって、１５は第３図に示す変位センサ１５ａに
対応し、２５は変位センサ１５＆の出力を微分する微分
回路、２６は変位センサ１５ａの出力と微分回路２５の
出力および制御出力からのフィードバック出力を入力と
し、これら各入力を増幅すると共に加算する信号増幅器
および信号加算器（以下、信号増幅・加算器と呼称する
）、２７はこの信号増幅・加算器２Ｂの出力を増幅し、
その出力によってコイル２９を制御する電力増幅器、２
Ｂは電力増幅器２Ｔとコイル２９との間に挿入され変位
とその速度および電流を検出する検出抵抗で、その出力
は上記信号増幅・加算器２６にフィードバックするよう
に構成されている。

このように、変位とその速度およびコイル２９に流れる
電流を検出して信号増幅・加算器２６にフィードバック
することによシ、安定に隙間１９ａ〜１９ｄを保持する
ことができる。

第８図は他の永久磁石回路３ｏの実施例であって１第２
図の永久磁石回路１２と電磁石１４ａの機能を合わせ持
つものであム継鉄１７＆　、　１７ｂおよび永久磁石１
８は第３図の例と同一であるが、これにコイル３１を設
け、そこに流れる電流によって、永久磁石１８の磁束を
変調し、安定化機能を持たせる。よって第２図の実施例
よシも部品点数を少なくすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明による磁気浮上直進案内は、
浮上のための電力を少なくすることができ、かつ安定化
のための電磁石数を少なくできるので、経済的な磁気浮
上直進案内を提供するｈとができるという極めて優れた
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁気浮上案内の一例を示す構成図、第２
図は本発明による磁気浮上直進案内の一実施例を示す斜
視図、第３図は浮上機能部の詳細図、第４．５．６図は
安定化の説明のための図、第７図は制御回路の概略図、
第８図は他の永久磁石回路の実施例の図である。 １１争・・身回動体、１２．３０・・・・永久磁石回路
、１３ｍ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１４＆、１４ｂ　
”　ｅＩＩ−電磁石、１５ｍ　、１５ｂ　、１５ｅ　、
１ｓｄ、Ｉｓｅ　ｅ　６　ｅ・変位センサ、１６ｍ　＋
　１６ｂ・・・・案内レール、１７＆、１γｌ）＊ａａ
＊継鉄、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ−−−伽すき
ま、２０，２１，２３．２４・・・・電磁石の磁気力の
作用線、２２・・・・作用線の交さ点、２５・・φ・微
分回路、２６・・・・信号増幅器および加算器、２７−
・・・電力増幅器、２８・伽・・検出抵抗、２９・・・
・電磁石コイル、３１拳・・φコイル。 昭和５８年　特　許　願第１４０７３４号２０発明の名
称 磁気浮上直進案内 ３、補正をする者 事件との関係　特　許　出願人 名称（氏名）　（４２２）　日本電信電話公社制正にト
リー増加する発明の数−・−・−・−・−正する。 （２）同書第４頁第１６行ないし第１７行目の「永久磁
石回路」を「永久礎石回路もしくは永久磁石を磁心とし
これにコイルを巻回した複合磁石回路」と補正する。 （３）同書第４頁第１７行目の「電磁石」を「霜、ｌｉ
Ｂ石もしくは複合磁石回路」と補正する。 （４）同書第４頁第２０行目の「電磁石数を減らすため
にいくつかの電磁石」を「磁石回路数を減らすためにい
くつかの磁石回路」と補正する。 （５）同書第５頁第６行目の「構成図である。」を［構
成図であって、まず２個の永久磁石回路と６個の電磁石
の組合せについて説明する。］と補正する。 （６）同書第５頁第１１行目の「第１図」を１第２図」
と補正する。 （７）同書第６頁第２０行目の「電磁石１５ｂ、１５ｄ
」を［電磁石１３ｄ、１３ｂＪと補正する。 （８）同書第７頁第５行ないし第６行目の「電磁石１４
ａ＋１４ｂは垂直方向の可動体１１の運動を制御できる
」を［電磁石ｉ３ａ、１３ｂは可動体１１の垂直方向の
運動を制御できる」と補正する。 （９）同書第８頁第５行ないし第８行目の［この場合、
変位センサ１５ａ等は・・・・・・必要でおる。」を［
変位センサは第２図、第３図では各々の電磁石に付随さ
せているが、その例に限られるわけでなく、進行方向を
除く５個の自由度の運動を検出するための必要最少数は
５個である。」と補正する。 θＯ）同書第９頁第８行目の「他の永久磁石回路３０」
を「複合磁石回路３０」と補正する。 ａυ　同書第９頁第１４行ないし第１５行目の「よって
第２図の実施例よシも部品点数を少なくすることができ
る。」を［よって第２図の実施例よりも部品点数を少な
くすることができ、第２図では永久磁石と電磁石の合計
８個の組合せの例を説明したが、第８図の複合磁石回路
３０を用いることによ虱第２図の永久磁石１２と電磁石
１４ａの機能を複合礎石１個で行なうことができるので
、磁石回路の合計数を６個に減らすことができる。才た
、すきまが平衡状態にあるときの磁石回路内の磁束が零
でない方が、すきま変動が生じた際の制御電力が小さく
てすむので、能率の良い浮上案内を構成できる。さらに
第２図ないし第４図で示した電磁石１３ａ、１３ｂ＃１
３Ｃ１１３ｄをも第８図の複合磁石回路３０に変更した
構造も実現でき、高能率の磁気浮上直進案内を実現でき
る。その際には可動体の荷重を支える永久磁石回路ある
いは複合磁石回路の支持力を上側の４個の複合磁石回路
の吸引力の分だけ大きくする必要がある。第５図、第６
図の例についても電磁石１３ａ＋１３ｂ＋・・・・・・
、１４ａ。 １４ｂを複合磁石回路に変更した構造が実」、できるこ
とは言うまでもない。」と補正する。 （１２同書第９頁第１９行目の「箱、磁石数」を「磁石
回路数」と補正する。 （１３同書第１０頁第７行ないし第８行目の１他の永久
磁石回路」を「複合磁石回路」と補正する。 αａ　同書第１Ｏ頁第９行ないし第１Ｏ行目の「１２．
３０・・・・永久磁石回路、」を「１２・・・曹永久磁
石回路、」と補正する。 （＋５１　同書第１Ｏ頁第１９行目の「３１・・・拳コ
イル。」を「３０・・・・複合磁石回路、３１・・・・
コイル。」と補正する。 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. はぼ平行に配置される２本の案内レール相互間に配設さ
   れる可動体に永久磁石回路と、各々に変位センサを付加
   した少なくとも６個の電磁石とを設け、前記永久磁石回
   路を前記案内レールの下面に対向させ、前記電磁石の４
   個を前記２本の案内レールのいずれかの面に対向させか
   つその磁気力の作用線が交差するように重力方向に対し
   傾けて配置し、前記電磁石の残シの２個を前記４個の電
   磁石の対向する面と逆の面に対向させ、前記磁気力の作
   用線の交差点のまわシにふシ分けて配置し、かつ前記２
   個の電磁石の磁気力の作用線は前記４個の電磁石の磁気
   力の作用線と非平行とし、前記永久磁石回路によ）可動
   体重量を支え、可動体に設けた少なくとも５個の変位セ
   ンサで運動を検出し、電磁石に流す電流を制御して前記
   可動体を案内レールに対し非接触に支えることを特徴と
   じた