WO2023281687A1 - 位置検出器及びリニア搬送装置 - Google Patents

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carrier
magnetic
magnet
magnetic shielding
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芳直 立井
武史 武舎
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三菱電機株式会社
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    • G01D2205/40—Position sensors comprising arrangements for concentrating or redirecting magnetic flux

Definitions

  • the present disclosure relates to a position detector and a linear transport device that detect the position of a mover on which magnets are mounted.
  • a linear motor having a mover and a stator is used in the drive mechanism of a linear transport device that transports articles.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200001 discloses a linear transport device having a plurality of carriers.
  • a mover is provided below a carrier.
  • a linear transfer device disclosed in Patent Document 1 includes one stator and a plurality of movers.
  • the carrier is provided with permanent magnets in which different magnetic poles are alternately arranged as a mover, and the transport rail on which a stator composed of coils is installed is provided with a Hall element for detecting the magnetic field of the permanent magnet.
  • Permanent magnets on the carrier and Hall elements on the transport rail form a position detector.
  • a linear transport device disclosed in Patent Document 1 detects the position of a carrier based on a magnetic field detected by a Hall element.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and aims to obtain a position detector capable of suppressing deterioration in position detection accuracy even when carriers approach each other.
  • a position detector includes a position detection magnet unit installed in each of a plurality of carriers on which movers are mounted, and a stator. and a position detector installed on the transport rail.
  • the position detection magnet portion includes a plurality of magnets arranged so that different magnetic poles are alternately arranged along the carrier transport direction, and a side magnetic portion provided at the end of the position detection magnet portion in the carrier transport direction. and a shielding part.
  • the position detection unit includes a processing substrate arranged parallel to the carrier transport direction, and a plurality of magnetic detection elements arranged side by side along the carrier transport direction on the surface of the processing substrate that faces the carrier. and a substrate-side magnetic shielding portion provided to face the magnetic detection element on the back surface, which is the surface opposite to the front surface, which is the surface facing the carrier, of the processing substrate.
  • the position detector according to the present disclosure has the effect of suppressing deterioration in position detection accuracy even when carriers approach each other.
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a linear transport system according to Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a side view of the position detector of the linear transfer device according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing waveforms of magnetic field intensity applied to the magnetic detection element by the position detection magnet unit of the linear transport device according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the position detection magnet unit and the magnetic detection element of the linear transport device according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the position detection magnet unit and the magnetic detection element of the linear transport device according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the position detection magnet unit and the magnetic detection element of the linear transport device according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the position detection magnet unit and the magnetic detection element of the linear transport device according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing the strength of the magnetic field applied to the magnetic detection element by the position detection magnet portion that is not the position detection target of the linear transport device according to the first embodiment;
  • FIG. 5 is a diagram showing the intensity of a magnetic field applied to a magnetic detection element by a position detection magnet portion that is not a position detection target of the linear transport device according to each of Embodiments 1, 2, and 3; Sectional view along the transport direction of the carrier of the linear transport device according to the fourth embodiment
  • FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a linear transport system according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view perpendicular to the transport direction of the carrier of the linear transport device according to Embodiment 1.
  • FIG. A linear transport system 50 according to the first embodiment includes a linear transport device 100 having a plurality of carriers 1 for transporting articles on the upper surface thereof and transport rails 2 for moving the carriers 1 in the transport direction, and a movement of the carriers 1. and a control device 3 for controlling the
  • the carrier 1 includes a mover 11 that generates a magnetic field for driving and a position detection magnet portion 12 that generates a magnetic field for position detection.
  • the transport rail 2 includes a stator 21 that generates a magnetic field for driving, and a position detector 22 that detects the position of the mover 11 .
  • the mover 11 and stator 21 form a linear motor 4 .
  • the position detection magnet section 12 and the position detection section 22 form the position detector 5 .
  • the carrier 1 conveys the articles by loading the articles to be conveyed and moving in the conveying direction. Note that the carrier 1 may hold an article to be transported by suspending or sucking the article.
  • FIG. 3 is a side view of the position detector of the linear transfer device according to Embodiment 1.
  • FIG. Since the linear transfer device 100 has two carriers 1, the position detector 5 has two position detection magnets 12 1 and 12 2 .
  • the position detection magnet unit 12-1 when distinguishing between the position detection magnet unit 12-1 and the position detection magnet unit 12-2 , it is indicated as the position detection magnet unit 12-1 or the position detection magnet unit 12-2 . is written as the position detection magnet portion 12 .
  • the position detection magnet portion 12 includes a plurality of magnets 121 arranged along the transport direction of the carrier 1, side magnetic shield portions 122 provided on both side surfaces of the carrier 1 in the transport direction, and A back surface magnetic shielding part 123 is provided so as to cover the back surface, which is the surface opposite to the front surface, which is the surface facing the transport rail 2 .
  • the thickness T of the magnet 121 in the direction perpendicular to the transport direction of the carrier 1 and from the front surface to the rear surface of the magnet 121 is the same as the length S of the side magnetic shielding portion 122 .
  • the solid line arrow indicates the magnetic field generated by the magnet 121 of the position detection magnet unit 121 .
  • the dashed arrow indicates the magnetic field generated by the magnet 121 of the position detection magnet section 122 .
  • the white arrow inside the magnet 121 indicates the direction of the magnetic field inside the magnet 121 .
  • a plurality of magnets 121 are arranged along the transport direction of the carrier 1 so that different magnetic poles are arranged alternately. That is, the plurality of magnets 121 shown in FIG. 3 are arranged along the conveying direction of the carrier 1, the magnets 121 having different magnetic field directions alternately. In the linear transfer device 100 according to Embodiment 1, 14 magnets 121 are arranged along the transfer direction of the carrier 1 . It should be noted that the magnet 121 may be formed by forming a plurality of magnetic poles along the transport direction of the carrier 1 on one magnetic body.
  • the side magnetic shielding portion 122 and the back magnetic shielding portion 123 are formed using a material having a magnetic permeability of more than 1, such as iron.
  • a plurality of position detection units 22 are arranged along the transport direction of the carrier 1 on the surface of the process substrate 222 that is placed parallel to the transport direction of the carrier 1 and on the surface of the process substrate 222 that faces the carrier 1. It has a magnetic detection element 221 and a substrate-side magnetic shielding portion 223 provided on the back surface of the processing substrate 222 opposite to the surface on which the magnetic detection element 221 is mounted.
  • the magnetic detection element 221 detects the magnetic field generated by the magnet 121 of the position detection magnet section 12 . Note that FIG.
  • FIG. 3 shows only one of the plurality of magnetic detection elements 221 arranged along the transport direction of the carrier 1 .
  • the carrier 1 to be detected by the magnetic detection element 221 illustrated in FIG. 3 is the carrier 1 including the position detection magnet portions 121 arranged facing each other.
  • the carrier 1 provided with the position detection magnet portion 122 does not face the magnetic detection element shown in FIG. It is not subject to H.221 position detection.
  • FIG. 3 shows a mode in which the substrate-side magnetic shielding part 223 is installed over the entire back surface of the processing substrate 222 .
  • One of the mover 11 and the stator 21 can use an electromagnet, and the other can use an electromagnet or a permanent magnet.
  • a permanent magnet for the mover 11 and an electromagnet for the stator 21 wiring for connecting a plurality of moving carriers 1 and the control device 3 becomes unnecessary, and the wiring does not need to be connected to the movement of the carrier 1. is no longer hindered.
  • the magnetic detection element 221 detects only the magnetic field generated by the magnet 121 of the position detection magnet portion 121 of the carrier 1 that is the target of position detection. to detect
  • the carrier 1, which is not the target of position detection approaches the carrier 1, which is the target of position detection, if nothing interrupts the magnetic field generated by the magnet 121 of the position detection magnet unit 122 of the carrier 1 which is not the target of position detection, the position The magnetic field generated by the magnet 121 of the position detection magnet portion 122 of the carrier 1 , which is not the target of detection, is detected by the magnetic detection element 221, and the position detection accuracy of the carrier 1, which is the target of position detection, is lowered.
  • the position detection magnet part 12 is provided with the side magnetic shield part 122 on the side surface of the carrier 1 in the transport direction, the position of the carrier 1, which is not subject to position detection, can be detected.
  • the loop portion with a small magnetic line of force is blocked by the side magnetic shielding portion 122 and does not reach the magnetic detecting element 221 .
  • the position detection magnet section 12 is provided with the back surface magnetic shielding section 123 and the position detection section 22 is provided with the substrate side magnetic shielding section 223, the position of the carrier 1 which is not the target of position detection can be detected.
  • the loop portion with a large magnetic line of force is blocked by the back surface magnetic shielding portion 123 or the board side magnetic shielding portion 223 and does not reach the magnetic detection element 221 .
  • FIG. 4 is a diagram showing the waveform of the strength of the magnetic field applied to the magnetic detection element by the position detection magnet section of the linear transport device according to the first embodiment.
  • the horizontal axis of FIG. 4 is the position of the carrier 1 in the transport direction, and the vertical axis of FIG. The vertical axis in FIG. 4 is positive when the magnetic field is applied from the front surface to the back surface of the magnetic detection element 221 .
  • the solid line indicates the waveform of the magnetic field strength in the first embodiment
  • the dashed line indicates the waveform without the side magnetic shielding portion, the rear magnetic shielding portion, and the board side magnetic shielding portion for comparison.
  • FIG. 5 shows a state in which the position detection magnet portion 12 is arranged at the position of 0P.
  • FIG. 6 shows a state in which the position detection magnet portion 12 is arranged at the position 13P.
  • the position detection magnet section 12 is composed of 14 magnets 121, so the magnetic detection element 221 detects the position detection magnet section 12 in the range from 0P to 13P. , it is necessary to detect the magnetic field of the position detection magnet section 12, and it is not necessary to detect the magnetic field of the position detection magnet section 12 that is arranged outside the range of 0P to 13P.
  • FIG. 8 is a diagram showing the strength of the magnetic field applied to the magnetic detection element by the position detection magnet portion, which is not the position detection target, of the linear transfer device according to the first embodiment.
  • FIG. 8 shows the magnetic field applied to the magnetic detection element by the position detection magnet portion, which is not the object of position detection, of the linear transfer device that does not include the side magnetic shielding portion, the back magnetic shielding portion, and the substrate side magnetic shielding portion. is shown by the dashed line. Focusing on one of the magnetic detecting elements, the position detecting magnet portion of the linear transfer device that does not include the side magnetic shielding portion, the back magnetic shielding portion, and the board side magnetic shielding portion has a position of 2P with respect to the magnetic detecting element of interest.
  • a magnetic field of about 9% of the center of the position detection magnet portion is applied to the magnetic detection element. Therefore, when the position detection magnet portion of the carrier, which is the target of position detection, is arranged at the position 0P with respect to the target magnetic detection element, the position detection magnet portion of the carrier, which is not the target of position detection, is positioned at the position detection target. When it is placed at the position 16P near the target carrier, a 9% error component is superimposed on the magnetic detection element by the position detection magnet portion of the carrier that is not the position detection target.
  • the strength of the magnetic field applied to the magnetic detection element 221 by the position detection magnet section 12, which is not the position detection target of the linear transport apparatus 100 according to the first embodiment, is indicated by a solid line.
  • the magnetic field is almost applied to the magnetic detection element 221. not applied. Therefore, even if the carrier 1 that is not the target of position detection approaches the carrier 1 that is the target of position detection, the magnetic field generated by the magnet 121 of the position detection magnet portion 122 of the carrier 1 that is not the target of position detection will not be the target of position detection. does not affect the position detection accuracy of carrier 1.
  • the linear transport apparatus 100 can detect the position of the carrier 1, which is not the target of position detection, even when the distance between the carrier 1, which is the target of position detection, and the carrier 1, which is not the target of position detection, is small.
  • the magnetic force from the detection magnet unit 122 is blocked by the side magnetic shielding unit 122, the back magnetic shielding unit 123, and the board side magnetic shielding unit 223, and does not reach the magnetic detection element 221. It is possible to suppress the deterioration of the position detection accuracy of.
  • FIG. 9 is a side view of the position detection magnet portion of the position detector of the linear transfer device according to the second embodiment.
  • the length S of the side magnetic shielding portion 122 is greater than the thickness T of the magnet 121 in the direction perpendicular to the transport direction of the carrier 1 from the front surface to the back surface of the magnet 121. is larger. That is, the side surface magnetic shielding portion 122 installed at the end portion of the carrier 1 in the conveying direction of the position detecting magnet portion 12 protrudes toward the conveying rail 2 side more than the magnet 121. It differs from the carrier device 100 .
  • the side magnetic shielding portion 122 installed at the end portion of the position detecting magnet portion 12 in the conveying direction of the carrier 1 protrudes from the magnet 121 toward the conveying rail 2 side. Therefore, the magnetic force from the position detection magnet portion 12 of the carrier 1, which is not subject to position detection, is likely to be blocked by the side magnetic shielding portion 122.
  • FIG. 10 is a side view of the position detector of the linear transfer device according to Embodiment 3.
  • FIG. 10 is a side view of the position detector of the linear transfer device according to Embodiment 3.
  • the magnets 121 protrude toward the conveying rails 2 from the side magnetic shielding portions 122 installed at the ends of the carrier 1 in the conveying direction of the position detecting magnet portions 12 .
  • the length of the side magnetic shielding portion 122 is greater than the thickness T of the magnet 121 in the direction perpendicular to the transport direction of the carrier 1 from the front surface to the back surface of the magnet 121.
  • the height S is smaller.
  • the linear transport device 100 when the carrier 1 is tilted along the transport direction, one of the side magnetic shielding portions 122 provided at both ends of the position detection magnet portion 12 and the position detection portion 22 becomes narrower.
  • the magnet 121 protrudes toward the transport rail 2 more than the side magnetic shielding part 122 of the position detection magnet part 12. Therefore, when the carrier 1 is tilted in the transport direction, However, it is possible to prevent the side magnetic shielding portion 122 from contacting the position detecting portion 22 .
  • FIG. 11 is a diagram showing the strength of the magnetic field applied to the magnetic detection element by the position detection magnet portion, which is not the target of position detection, of the linear transfer apparatus according to each of Embodiments 1, 2, and 3; be.
  • FIG. 11 indicates the strength of the magnetic field applied to the magnetic detection element 221 by the position detection magnet section 12, which is not the position detection target of the linear transport apparatus 100 according to the first embodiment.
  • a dotted line in FIG. 11 indicates the strength of the magnetic field applied to the magnetic detection element 221 by the position detection magnet section 12, which is not the position detection target of the linear transport apparatus 100 according to the second embodiment.
  • a dashed line in FIG. 11 indicates the strength of the magnetic field applied to the magnetic detection element 221 by the position detection magnet section 12, which is not the position detection target of the linear transport apparatus 100 according to the third embodiment.
  • FIG. 11 indicates the strength of the magnetic field applied to the magnetic detection element 221 by the position detection magnet section 12, which is not the position detection target of the linear transport apparatus 100 according to the third embodiment.
  • FIG. 11 shows the magnetic field applied to the magnetic detection element by the position detection magnet portion, which is not subject to position detection, in a linear transfer device that does not include the side magnetic shielding portion, the back magnetic shielding portion, and the substrate side magnetic shielding portion. is shown by the dashed line.
  • the position is detected at a position closer to the carrier to be detected than the position 22P, which is the position 8P away from the magnetic detection element.
  • the position detection magnet portion of the carrier that is not the target of position detection is arranged, the magnetic field of the position detection magnet portion of the carrier that is not the target of position detection is applied to the magnetic detection element.
  • the carrier 1, which is not the object of position detection is positioned farther than 16P in the linear transfer device according to the first embodiment, 15P in the linear transfer device in the second embodiment, and 18P in the linear transfer device in the third embodiment.
  • the magnetic field is not applied to the magnetic detection element 221 if the position detection magnet portion 12 is arranged.
  • the strength of the magnetic field applied to the magnetic detection element 221 by the position detection magnet portion 12 of the carrier 1, which is not subject to position detection is a linear magnetic shielding portion that does not include the side magnetic shielding portion, the rear magnetic shielding portion, and the substrate side magnetic shielding portion. It is smaller than the transport device. Therefore, the linear transport apparatus 100 according to each of Embodiments 1, 2, and 3 is the target of position detection even if the carrier 1, which is not the target of position detection, approaches the carrier 1 that is the target of position detection. It is possible to suppress the influence on the position detection accuracy of the carrier 1, and it is possible to suppress the deterioration of the position detection accuracy even if the carriers 1 come close to each other.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view along the transport direction of the carrier of the linear transport device according to the fourth embodiment.
  • the linear transfer device 100 according to the fourth embodiment differs from the linear transfer device 100 according to the first embodiment in that the back surface magnetic shielding portion 123 is not provided for the position detection magnet portion 12 .
  • the linear transport apparatus 100 since the linear transport apparatus 100 according to the fourth embodiment includes the side magnetic shielding portion 122, it is possible to block the magnetic field that draws a loop with a small magnetic force line that tends to affect the position detection accuracy of the carrier 1, which is the target of position detection. can.
  • the back surface magnetic shielding portion 123 cannot shield the magnetic field
  • the magnetic field shielded by the back surface magnetic shielding portion 123 is a magnetic field that draws a loop with large magnetic lines of force. The effect is smaller than the magnetic field in which the lines of magnetic force shielded by the side magnetic shielding portion 122 form a small loop.
  • the magnetic field that draws a loop with large magnetic lines of force can be shielded by the substrate-side magnetic shielding portion 223 provided on the back surface of the processing substrate 222 before being applied to the magnetic detection element 221 . Therefore, in the linear transport apparatus 100 according to the fourth embodiment, even if the carrier 1 that is not the target of position detection approaches the carrier 1 that is the target of position detection, the position detection accuracy of the carrier 1 that is the target of position detection is not affected. can be suppressed, and deterioration of the position detection accuracy can be suppressed even if the carriers 1 come close to each other.
  • the configuration shown in the above embodiment shows an example of the contents, and it is possible to combine it with another known technique, and part of the configuration is omitted or changed without departing from the scope. is also possible.
  • the substrate-side magnetic shielding portion 223 is installed over the entire back surface of the processing substrate 222 , but the substrate-side magnetic shielding portion 223 is arranged on the front surface of the processing substrate 222 . It suffices if it is placed on the rear surface of the processing substrate 222 so as to face the magnetic detection element 221 .
  • the substrate-side magnetic shielding part 223 is installed on the back surface of the processing substrate 222
  • the substrate-side magnetic shielding unit 223 is located only at a position facing the magnetic detection element 221 arranged on the front surface of the processing substrate 222 with the processing substrate 222 interposed therebetween. may be partially installed on the rear surface of the processing substrate 222.
  • the processing may be performed so as to surround the magnetic detection element 221 including the position facing the magnetic detection element 221 arranged on the front surface of the processing substrate 222 with the processing substrate 222 interposed therebetween. It may be configured to be partially installed on the back surface of the substrate 222 . Even with such a configuration, the linear transport apparatus 100 and the position detector 5 can detect the position of the carrier 1 that is the target of position detection even if the carrier 1 that is not the target of position detection approaches the carrier 1 that is the target of position detection. Influence on accuracy can be suppressed, and deterioration of position detection accuracy can be suppressed even if carriers 1 approach each other.
  • the position detection magnet portion 12 is provided on the carrier 1 as a magnet separate from the mover 11, but the configuration is not limited to this.
  • a configuration may be adopted in which a part or all of the permanent magnets or electromagnets included in the mover 11 also function as the position detection magnet section 12 .
  • the linear transport apparatus 100 and the position detector 5 can detect the position of the carrier 1 that is the target of position detection even if the carrier 1 that is not the target of position detection approaches the carrier 1 that is the target of position detection. Influence on accuracy can be suppressed, and deterioration of position detection accuracy can be suppressed even if carriers 1 approach each other.

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Abstract

可動子が搭載された複数のキャリアの各々に設置された位置検出用磁石部（１２）と、固定子が搭載された搬送レールに設置された位置検出部（２２）とを備えた位置検出器（５）であって、位置検出用磁石部（１２）は、キャリアの搬送方向に沿って異なる磁極が交互に並ぶように配置された複数の磁石（１２１）と、位置検出用磁石部（１２）のうちキャリアの搬送方向の端部に設置された側面磁気遮蔽部（１２２）とを備え、位置検出部（２２）は、キャリアの搬送方向と平行に配置された処理基板（２２２）と、処理基板（２２２）のうちキャリアと対向する面である表面に、キャリアの搬送方向に沿って並べて配置された複数の磁気検出素子（２２１）と、処理基板（２２２）のうちキャリアと対向する面である表面の反対側の面である裏面に磁気検出素子と対向して設置された基板側磁気遮蔽部（２２３）とを備える。

Description

位置検出器及びリニア搬送装置
　本開示は、磁石が搭載された可動子の位置を検出する位置検出器及びリニア搬送装置に関する。
　可動子と固定子とを有するリニアモータは、物品を搬送するリニア搬送装置の駆動機構に用いられている。特許文献１には、複数のキャリアを備えたリニア搬送装置が開示されている。特許文献１に開示されるリニア搬送装置は、キャリアの下部に可動子が設けられている。特許文献１に開示されるリニア搬送装置は、一つの固定子と複数の可動子とを備えている。キャリアには、可動子として異なる磁極を交互に配置した永久磁石が設けられており、コイルからなる固定子が設置された搬送レールには永久磁石の磁界を検出するためのホール素子が設けられており、キャリアの永久磁石と搬送レールのホール素子とが位置検出器を形成している。特許文献１に開示されるリニア搬送装置は、ホール素子が検出した磁界によりキャリアの位置を検出する。
特開２０１３－０９０４１７号公報
　特許文献１に開示されるリニア搬送装置は、キャリア同士が接近してキャリア同士の間隔が小さくなると、各々のキャリアに搭載された磁石同士が磁気的に干渉する。キャリアに搭載された磁石同士が磁気的に干渉すると、位置検出対象であるキャリアの磁石を搬送レールのホール素子で検出すべきところ、位置検出対象ではないキャリアの磁石からの磁界も同じホール素子で検出されてしまう。このため、特許文献１に開示されるリニア搬送装置は、位置検出対象であるキャリアが同じ位置にあっても、位置検出対象ではないキャリアが位置検出対象であるキャリアに接近している場合と接近していない場合とで、位置検出結果が異なってしまう。このため、特許文献１に開示されるリニア搬送装置は、キャリア同士が接近すると、キャリアの位置検出精度が低くなってしまう。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、キャリア同士が接近しても位置検出精度の低下を抑制できる位置検出器を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る位置検出器は、可動子が搭載された複数のキャリアの各々に設置された位置検出用磁石部と、固定子が搭載された搬送レールに設置された位置検出部とを備える。位置検出用磁石部は、キャリアの搬送方向に沿って異なる磁極が交互に並ぶように配置された複数の磁石と、位置検出用磁石部のうちキャリアの搬送方向の端部に設置された側面磁気遮蔽部とを備える。位置検出部は、キャリアの搬送方向と平行に配置された処理基板と、処理基板のうちキャリアと対向する面である表面に、キャリアの搬送方向に沿って並べて配置された複数の磁気検出素子と、処理基板のうちキャリアと対向する面である表面の反対側の面である裏面に磁気検出素子と対向して設置された基板側磁気遮蔽部とを備える。
　本開示に係る位置検出器は、キャリア同士が接近しても位置検出精度の低下を抑制できるという効果を奏する。
実施の形態１に係るリニア搬送システムの構成を示す図 実施の形態１に係るリニア搬送装置のキャリアの搬送方向に垂直な断面図 実施の形態１に係るリニア搬送装置の位置検出器の側面図 実施の形態１に係るリニア搬送装置の位置検出用磁石部によって磁気検出素子に印加される磁界強度の波形を示す図 実施の形態１に係るリニア搬送装置の位置検出用磁石部と磁気検出素子との位置関係を示す図 実施の形態１に係るリニア搬送装置の位置検出用磁石部と磁気検出素子との位置関係を示す図 実施の形態１に係るリニア搬送装置の位置検出用磁石部と磁気検出素子との位置関係を示す図 実施の形態１に係るリニア搬送装置の位置検出対象ではない位置検出用磁石部によって磁気検出素子に印加される磁界の強度を示す図 実施の形態２に係るリニア搬送装置の位置検出器の位置検出用磁石部の側面図 実施の形態３に係るリニア搬送装置の位置検出器の側面図 実施の形態１、実施の形態２及び実施形態３の各々に係るリニア搬送装置の位置検出対象ではない位置検出用磁石部によって磁気検出素子に印加される磁界の強度を示す図 実施の形態４に係るリニア搬送装置のキャリアの搬送方向に沿った断面図
　以下に、実施の形態に係る位置検出器及びリニア搬送装置を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るリニア搬送システムの構成を示す図である。図２は、実施の形態１に係るリニア搬送装置のキャリアの搬送方向に垂直な断面図である。実施の形態１に係るリニア搬送システム５０は、物品を上面に乗せて搬送する複数のキャリア１及び、キャリア１を搬送方向に移動させる搬送レール２を備えたリニア搬送装置１００と、キャリア１の移動を制御する制御装置３とを有する。キャリア１は、駆動用の磁界を発生させる可動子１１と位置検出用の磁界を発生させる位置検出用磁石部１２とを備えている。搬送レール２は、駆動用の磁界を発生させる固定子２１と、可動子１１の位置を検出する位置検出部２２とを備えている。可動子１１及び固定子２１は、リニアモータ４を形成している。位置検出用磁石部１２及び位置検出部２２は、位置検出器５を形成している。
　キャリア１は、搬送対象の物品を積載して搬送方向に移動することにより、物品を搬送する。なお、キャリア１は、搬送対象の物品を吊り下げたり、吸着したりして物品を保持してもよい。
　図３は、実施の形態１に係るリニア搬送装置の位置検出器の側面図である。リニア搬送装置１００がキャリア１を二つ有しているため、位置検出器５は、二つの位置検出用磁石部１２１，１２２を備えている。以下の説明において、位置検出用磁石部１２１と位置検出用磁石部１２２とを区別する場合には、位置検出用磁石部１２１又は位置検出用磁石部１２２と表記し、区別しない場合には位置検出用磁石部１２と表記する。位置検出用磁石部１２は、キャリア１の搬送方向に沿って並べられた複数の磁石１２１と、キャリア１の搬送方向の両側面に設けられた側面磁気遮蔽部１２２と、複数の磁石１２１のうち搬送レール２と対向する面である表面とは反対側の面である裏面を覆って設置された裏面磁気遮蔽部１２３とを備える。実施の形態１では、キャリア１の搬送方向と垂直であり磁石１２１の表面から裏面に向かう方向における磁石１２１の厚さＴは、側面磁気遮蔽部１２２の長さＳと同じである。図３において、実線の矢印は、位置検出用磁石部１２１の磁石１２１が発生させる磁界を示している。また、図３において、破線の矢印は、位置検出用磁石部１２２の磁石１２１が発生させる磁界を示している。また、図３において、磁石１２１内の白抜きの矢印は、磁石１２１内部の磁界の向きを示している。
　複数の磁石１２１は、交互に異なる磁極が配置されるようにキャリア１の搬送方向に沿って並べられている。つまり、図３で示した複数の磁石１２１は、交互に異なる磁界の向きを有する磁石１２１がキャリア１の搬送方向に沿って並べられている。実施の形態１に係るリニア搬送装置１００では、１４個の磁石１２１がキャリア１の搬送方向に沿って並べられている。なお、磁石１２１は、一つの磁性体にキャリア１の搬送方向に沿って複数の磁極を形成したものであってもよい。
　側面磁気遮蔽部１２２及び裏面磁気遮蔽部１２３は、鉄などの透磁率が１を超える材料を用いて形成されている。位置検出部２２は、キャリア１の搬送方向と平行に設置された処理基板２２２と、処理基板２２２のうちキャリア１と対向する面である表面に、キャリア１の搬送方向に沿って複数配置された磁気検出素子２２１と、処理基板２２２のうち磁気検出素子２２１が搭載された面である表面の反対側の面である裏面に設置された基板側磁気遮蔽部２２３とを有する。磁気検出素子２２１は、位置検出用磁石部１２の磁石１２１が発生させる磁界を検出する。なお、図３には、キャリア１の搬送方向に沿って並べられた複数の磁気検出素子２２１のうち、一つだけを図示している。図３において図示した磁気検出素子２２１の検出対象のキャリア１は、対向して配置されている位置検出用磁石部１２１を備えるキャリア１である。一方、図３において図示した磁気検出素子２２１は、位置検出用磁石部１２２とは対向していないため、位置検出用磁石部１２２を備えたキャリア１は、図３で示した磁気検出素子２２１の位置検出対象ではない。また、図３では、処理基板２２２の裏面の全面にわたって基板側磁気遮蔽部２２３が設置されている形態を示している。
　可動子１１及び固定子２１は、一方には電磁石を用い、他方には電磁石又は永久磁石を用いることができる。なお、可動子１１に永久磁石を用い、固定子２１に電磁石を用いることで、複数存在しかつ移動するキャリア１と制御装置３との接続のための配線が不要となり、配線がキャリア１の移動を妨げることがなくなる。
　位置検出対象ではないキャリア１が位置検出対象であるキャリア１から離れている場合、磁気検出素子２２１は、位置検出対象であるキャリア１の位置検出用磁石部１２１の磁石１２１が発生させる磁界のみを検出する。
　位置検出対象ではないキャリア１が位置検出対象であるキャリア１に接近した場合、位置検出対象ではないキャリア１の位置検出用磁石部１２２の磁石１２１が発生させる磁界を遮るものが無いと、位置検出対象ではないキャリア１の位置検出用磁石部１２２の磁石１２１が発生させる磁界が磁気検出素子２２１で検出されて、位置検出対象であるキャリア１の位置検出精度が低下してしまう。
　実施の形態１に係るリニア搬送装置１００では、位置検出用磁石部１２には、キャリア１の搬送方向の側面に側面磁気遮蔽部１２２が設けられているため、位置検出対象ではないキャリア１の位置検出用磁石部１２２からの磁力のうち、磁力線が小さいループとなる分は、側面磁気遮蔽部１２２によって遮られて磁気検出素子２２１に届かない。また、位置検出用磁石部１２には、裏面磁気遮蔽部１２３が設けられており、かつ位置検出部２２に基板側磁気遮蔽部２２３が設けられているため、位置検出対象ではないキャリア１の位置検出用磁石部１２２からの磁力のうち、磁力線が大きいループとなる分は、裏面磁気遮蔽部１２３又は基板側磁気遮蔽部２２３によって遮られ、磁気検出素子２２１に届かない。
　図４は、実施の形態１に係るリニア搬送装置の位置検出用磁石部によって磁気検出素子に印加される磁界強度の波形を示す図である。図４の横軸は、キャリア１の搬送方向における位置であり、図４の縦軸は、磁石中央部の振幅を１００として規格化した磁束密度の相対値である。なお、図４の縦軸は、磁気検出素子２２１の表面から裏面の方向に磁界が印加される場合を正としている。また、実線は、実施の形態１における磁界強度の波形を示し、破線は、比較のために側面磁気遮蔽部、裏面磁気遮蔽部及び基板側磁気遮蔽部を備えない場合の波形を示す。ここで、各々のキャリア１の搬送方向における磁石１２１の長さはＰであり、磁石１２１は、間隔Ｐの等ピッチで配列されているものとする。図５、図６及び図７は、実施の形態１に係るリニア搬送装置の位置検出用磁石部と磁気検出素子との位置関係を示す図である。図５、図６及び図７において、磁気検出素子２２１の表面から裏面へ向かう方向は、紙面の下方向である。図５、図６及び図７において、磁石１２１内の矢印は、磁石１２１内部の磁界の向きを示している。図５は、位置検出用磁石部１２が０Ｐの位置に配置されている状態を示している。図６は、位置検出用磁石部１２が１３Ｐの位置に配置されている状態を示している。図７は、位置検出用磁石部１２が１５Ｐの位置に配置されている状態を示している。位置検出用磁石部１２が１５Ｐの位置に配置されているとき、位置検出用磁石部１２は、磁石端から２Ｐ分位置検出対象範囲の外に位置している。実施の形態１に係るリニア搬送装置１００は、位置検出用磁石部１２が１４個の磁石１２１で構成されているため、磁気検出素子２２１は、位置検出用磁石部１２が０Ｐから１３Ｐまでの範囲に配置されている場合に、位置検出用磁石部１２の磁界を検出する必要があり、０Ｐから１３Ｐの範囲外に配置されている位置検出用磁石部１２の磁界は検出する必要がない。
　図８は、実施の形態１に係るリニア搬送装置の位置検出対象ではない位置検出用磁石部によって磁気検出素子に印加される磁界の強度を示す図である。比較のため、図８には、側面磁気遮蔽部、裏面磁気遮蔽部及び基板側磁気遮蔽部を備えないリニア搬送装置の位置検出対象ではない位置検出用磁石部によって磁気検出素子に印加される磁界の強度を破線で示している。側面磁気遮蔽部、裏面磁気遮蔽部及び基板側磁気遮蔽部を備えないリニア搬送装置の位置検出用磁石部は、磁気検出素子の一つに着目すると、着目した磁気検出素子に対して２Ｐ分位置検出対象範囲の外に位置している際に、位置検出用磁石部の中央の９％程度の磁界を磁気検出素子に印加している。したがって、位置検出対象であるキャリアの位置検出用磁石部が着目した磁気検出素子に対して０Ｐの位置に配置されている際に、位置検出対象ではないキャリアの位置検出用磁石部が、位置検出対象であるキャリアに近づいて１６Ｐの位置に配置されると、位置検出対象ではないキャリアの位置検出用磁石部によって磁気検出素子に９％の誤差成分が重畳される。
　一方、図８には、実施の形態１に係るリニア搬送装置１００の位置検出対象ではない位置検出用磁石部１２によって磁気検出素子２２１に印加される磁界の強度を実線で示している。実施の形態１に係るリニア搬送装置１００は、位置検出用磁石部１２が、着目した磁気検出素子２２１に対して０Ｐから１４Ｐの範囲の外に配置されたとき、磁気検出素子２２１にほとんど磁界を印加させていない。したがって、位置検出対象であるキャリア１に位置検出対象ではないキャリア１が接近しても、位置検出対象ではないキャリア１の位置検出用磁石部１２２の磁石１２１が発生させる磁界は、位置検出対象であるキャリア１の位置検出精度に影響を及ぼさない。
　このように、実施の形態１に係るリニア搬送装置１００は、位置検出対象であるキャリア１と位置検出対象ではないキャリア１との間隔が小さくなった場合でも、位置検出対象ではないキャリア１の位置検出用磁石部１２２からの磁力は、側面磁気遮蔽部１２２、裏面磁気遮蔽部１２３及び基板側磁気遮蔽部２２３によって遮られて磁気検出素子２２１には届かないため、位置検出対象であるキャリア１の位置検出精度が低下することを抑制できる。
実施の形態２．
　図９は、実施の形態２に係るリニア搬送装置の位置検出器の位置検出用磁石部の側面図である。実施の形態２に係るリニア搬送装置１００は、キャリア１の搬送方向と垂直であり磁石１２１の表面から裏面に向かう方向における磁石１２１の厚さＴよりも、側面磁気遮蔽部１２２の長さＳの方が大きくなっている。つまり、位置検出用磁石部１２のうちキャリア１の搬送方向の端部に設置された側面磁気遮蔽部１２２が、磁石１２１よりも搬送レール２側に突出している点で実施の形態１に係るリニア搬送装置１００と相違している。
　実施の形態２に係るリニア搬送装置１００は、位置検出用磁石部１２のうちキャリア１の搬送方向の端部に設置された側面磁気遮蔽部１２２が、磁石１２１よりも搬送レール２側に突出しているため、位置検出対象ではないキャリア１の位置検出用磁石部１２からの磁力が側面磁気遮蔽部１２２で遮られやすい。したがって、実施の形態２に係るリニア搬送装置１００は、位置検出用磁石部１２がキャリア１の搬送方向における外側に磁界を発生させる範囲が実施の形態１に係るリニア搬送装置と比較して狭くなる。このため、実施の形態２に係るリニア搬送装置１００は、実施の形態１に係るリニア搬送装置１００と比較すると、キャリア１同士をより近づけても、キャリア１の位置検出精度が低下することを抑制することができる。
実施の形態３．
　図１０は、実施の形態３に係るリニア搬送装置の位置検出器の側面図である。実施の形態３に係るリニア搬送装置１００は、位置検出用磁石部１２のうちキャリア１の搬送方向の端部に設置された側面磁気遮蔽部１２２よりも、磁石１２１が搬送レール２側に突出している点で実施の形態１に係るリニア搬送装置１００と相違している。言い換えると、実施の形態３に係るリニア搬送装置１００は、キャリア１の搬送方向と垂直であり磁石１２１の表面から裏面に向かう方向における磁石１２１の厚さＴよりも、側面磁気遮蔽部１２２の長さＳの方が小さくなっている。
　実施の形態３に係るリニア搬送装置１００は、キャリア１が搬送方向に沿って傾いた場合、位置検出用磁石部１２の両端部に設けられている側面磁気遮蔽部１２２のうち一方と位置検出部２２との間隔は狭くなる。実施の形態３に係るリニア搬送装置１００は、位置検出用磁石部１２の側面磁気遮蔽部１２２よりも磁石１２１の方が搬送レール２側に突出しているため、キャリア１が搬送方向に傾いた場合でも、側面磁気遮蔽部１２２が位置検出部２２に接触することを抑制できる。
　図１１は、実施の形態１、実施の形態２及び実施形態３の各々に係るリニア搬送装置の位置検出対象ではない位置検出用磁石部によって磁気検出素子に印加される磁界の強度を示す図である。実施の形態１に係るリニア搬送装置１００は、磁石１２１の厚さＴと、側面磁気遮蔽部１２２の長さＳとがＳ＝Ｔの関係にあるとする。実施の形態２に係るリニア搬送装置１００は、磁石１２１の厚さＴと、側面磁気遮蔽部１２２の長さＳとがＳ＝６Ｔ／５の関係にあるとする。実施の形態３に係るリニア搬送装置１００は、磁石１２１の厚さＴと、側面磁気遮蔽部１２２の長さＳとがＳ＝４Ｔ／５の関係にあるとする。図１１中の実線は、実施の形態１に係るリニア搬送装置１００の位置検出対象ではない位置検出用磁石部１２によって磁気検出素子２２１に印加される磁界の強度を示している。また、図１１中の点線は、実施の形態２に係るリニア搬送装置１００の位置検出対象ではない位置検出用磁石部１２によって磁気検出素子２２１に印加される磁界の強度を示している。図１１中の一点鎖線は、実施の形態３に係るリニア搬送装置１００の位置検出対象ではない位置検出用磁石部１２によって磁気検出素子２２１に印加される磁界の強度を示している。比較のため、図１１には、側面磁気遮蔽部、裏面磁気遮蔽部及び基板側磁気遮蔽部を備えないリニア搬送装置の位置検出対象ではない位置検出用磁石部によって磁気検出素子に印加される磁界の強度を破線で示している。
　側面磁気遮蔽部、裏面磁気遮蔽部及び基板側磁気遮蔽部を備えないリニア搬送装置では、磁気検出素子から８Ｐ分離れた位置である２２Ｐの位置よりも位置検出対象のキャリアに近い位置に位置検出対象ではないキャリアの位置検出用磁石部が配置されていると、位置検出対象ではないキャリアの位置検出用磁石部の磁界が磁気検出素子に印加されている。これに対し、実施の形態１に係るリニア搬送装置では１６Ｐ、実施の形態２に係るリニア搬送装置では１５Ｐ、実施の形態３に係るリニア搬送装置では１８Ｐ以遠の位置に位置検出対象ではないキャリア１の位置検出用磁石部１２が配置されていれば、磁気検出素子２２１に磁界が印加されない。また、位置検出対象ではないキャリア１の位置検出用磁石部１２によって磁気検出素子２２１に印加される磁界の強さは、側面磁気遮蔽部、裏面磁気遮蔽部及び基板側磁気遮蔽部を備えないリニア搬送装置と比較すると小さくなっている。したがって、実施の形態１、実施の形態２及び実施形態３の各々に係るリニア搬送装置１００は、位置検出対象であるキャリア１に位置検出対象ではないキャリア１が近づいても、位置検出対象であるキャリア１の位置検出精度に影響を及ぼすことを抑制でき、キャリア１同士が接近しても位置検出精度の低下を抑制することができる。
実施の形態４．
　図１２は、実施の形態４に係るリニア搬送装置のキャリアの搬送方向に沿った断面図である。実施の形態４に係るリニア搬送装置１００は、位置検出用磁石部１２に対し裏面磁気遮蔽部１２３が設けられていない点で、実施の形態１に係るリニア搬送装置１００と相違している。
　実施の形態４に係るリニア搬送装置１００は、側面磁気遮蔽部１２２を備えているため、位置検出対象であるキャリア１の位置検出精度に影響を及ぼしやすい磁力線が小さいループを描く磁界を遮ることができる。一方で、裏面磁気遮蔽部１２３で磁界を遮ることはできないが、裏面磁気遮蔽部１２３が遮る磁界は、磁力線が大きいループを描く磁界であるため、位置検出対象であるキャリア１の位置検出精度に及ぼす影響は、側面磁気遮蔽部１２２によって遮られる磁力線が小さいループを描く磁界よりも小さい。また、磁力線が大きいループを描く磁界は、磁気検出素子２２１に印加される前に処理基板２２２の裏面に設置された基板側磁気遮蔽部２２３によって遮蔽することができる。したがって、実施の形態４に係るリニア搬送装置１００は、位置検出対象であるキャリア１に位置検出対象ではないキャリア１が近づいても、位置検出対象であるキャリア１の位置検出精度に影響を及ぼすことを抑制でき、キャリア１同士が接近しても位置検出精度の低下を抑制することができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　例えば、上述の実施の形態では、処理基板２２２の裏面の全面にわたって基板側磁気遮蔽部２２３が設置されている形態を示したが、基板側磁気遮蔽部２２３は、処理基板２２２の表面に配置された磁気検出素子２２１と対向して処理基板２２２の裏面に設置されていればよい。例えば、基板側磁気遮蔽部２２３は、処理基板２２２の裏面に設置される際に、処理基板２２２の表面に配置された磁気検出素子２２１と処理基板２２２を挟んで対向する位置にのみ処理基板２２２の裏面に部分的に設置する構成としてもよいし、処理基板２２２の表面に配置された磁気検出素子２２１と処理基板２２２を挟んで対向する位置を含み磁気検出素子２２１の周囲を囲むように処理基板２２２の裏面に部分的に設置する構成としてもよい。このような構成であっても、リニア搬送装置１００及び位置検出器５は、位置検出対象であるキャリア１に位置検出対象ではないキャリア１が近づいても、位置検出対象であるキャリア１の位置検出精度に影響を及ぼすことを抑制でき、キャリア１同士が接近しても位置検出精度の低下を抑制することができる。
　また、上述の実施の形態では、位置検出用磁石部１２は、可動子１１とは別の磁石としてキャリア１に設けられている形態を説明したが、このような形態に限られなくともよい。例えば、可動子１１に含まれる永久磁石又は電磁石の一部又は全部が位置検出用磁石部１２としても機能する構成としてもよい。このような構成であっても、リニア搬送装置１００及び位置検出器５は、位置検出対象であるキャリア１に位置検出対象ではないキャリア１が近づいても、位置検出対象であるキャリア１の位置検出精度に影響を及ぼすことを抑制でき、キャリア１同士が接近しても位置検出精度の低下を抑制することができる。
　１　キャリア、２　搬送レール、３　制御装置、４　リニアモータ、５　位置検出器、１１　可動子、１２，１２１，１２２　位置検出用磁石部、２１　固定子、２２　位置検出部、５０　リニア搬送システム、１００　リニア搬送装置、１２１　磁石、１２２　側面磁気遮蔽部、１２３　裏面磁気遮蔽部、２２１　磁気検出素子、２２２　処理基板、２２３　基板側磁気遮蔽部。

Claims (5)

  1. 　可動子が搭載された複数のキャリアの各々に設置された位置検出用磁石部と、固定子が搭載された搬送レールに設置された位置検出部とを備えた位置検出器であって、
    　前記位置検出用磁石部は、前記キャリアの搬送方向に沿って異なる磁極が交互に並ぶように配置された複数の磁石と、前記位置検出用磁石部のうち前記キャリアの搬送方向の端部に設置された側面磁気遮蔽部とを備え、
    　前記位置検出部は、前記キャリアの搬送方向と平行に配置された処理基板と、前記処理基板のうち前記キャリアと対向する面である表面に、前記キャリアの搬送方向に沿って並べて配置された複数の磁気検出素子と、前記処理基板のうち前記キャリアと対向する面である表面の反対側の面である裏面に前記磁気検出素子と対向して設置された基板側磁気遮蔽部とを備えることを特徴とする位置検出器。
  2. 　前記位置検出用磁石部は、複数の前記磁石のうち前記搬送レールと対向する面である表面の反対側の面である裏面を覆って設置された裏面磁気遮蔽部を備えることを特徴とする請求項１に記載の位置検出器。
  3. 　前記側面磁気遮蔽部は、複数の前記磁石よりも前記搬送レール側に突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出器。
  4. 　複数の前記磁石は、前記側面磁気遮蔽部よりも前記搬送レール側に突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置検出器。
  5. 　請求項１から４のいずれか１項に記載の位置検出器を備え、
    　前記可動子及び前記固定子はリニアモータを形成することを特徴とするリニア搬送装置。
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