JPH0544728A - 駆動装置 - Google Patents

駆動装置

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JPH0544728A
JPH0544728A JP20020191A JP20020191A JPH0544728A JP H0544728 A JPH0544728 A JP H0544728A JP 20020191 A JP20020191 A JP 20020191A JP 20020191 A JP20020191 A JP 20020191A JP H0544728 A JPH0544728 A JP H0544728A
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movable
permanent magnet
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Ryoichi Takahata
良一 高畑
Shoji Eguchi
正二 江口
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Koyo Seiko Co Ltd
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Koyo Seiko Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406Magnetic bearings
    • F16C32/0408Passive magnetic bearings
    • F16C32/0436Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part
    • F16C32/0438Passive magnetic bearings with a conductor on one part movable with respect to a magnetic field, e.g. a body of copper on one part and a permanent magnet on the other part with a superconducting body, e.g. a body made of high temperature superconducting material such as YBaCuO

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 可動体を非接触で駆動できるようにし、粉塵
の発生やトラブルを少なくし、かつ超伝導体の冷却を容
易にする。 【構成】 駆動装置は、それぞれ永久磁石(8)(9)(12)(1
3)を有し真空シールド(1) などの固定部分に対して相対
運動可能な第1可動体(2) および第2可動体(3)、これ
らの可動体(2)(3)の間に位置するように固定部分に固定
状に設けられた冷却ハウジング(5) 、この冷却ハウジン
グ(5) 内に相対運動可能に収容され冷却状態において第
1可動体(2) の永久磁石(8)(9)および第2可動体(3) の
永久磁石(12)(13)の磁束を侵入させてこれをトラップし
うる第2種超伝導体(15)(16)を有する中間可動体(4) 、
ならびに第2可動体(3) を駆動する駆動ユニット(14)を
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、たとえば磁気浮上ス
ライド、縦型拡散炉のウェハ搬送装置、真空用ウェハ搬
送ロボットなどに使用されて被駆動体に直線移動および
回転運動の少なくともいずれか一方を行なわせる駆動装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の駆動装置として、従来、転がり
軸受を用いたいわゆるスライドベアリングが使用されて
いた。
【0003】ところが、転がり軸受が用いられているた
め、粉塵の発生が避けられず、真空またはクリーン環境
下での使用には問題があった。
【0004】このため、磁気軸受の使用が考えられる
が、この場合は、装置が大掛りになり、コストが高く、
電気的、磁気的なトラブルも多い。
【0005】そこで、本出願人は、固定部分に対してそ
れぞれ移動可能に配置された第1可動体および第2可動
体、2つの可動体のいずれか一方を移動させる駆動手
段、2つの可動体の対向面の一方に設けられた永久磁石
部、ならびに上記対向面の他方において上記永久磁石部
の磁束が所定量侵入する離間位置に設けられた第2種超
伝導体を備えている駆動装置を提案した(特願平3−4
3838号参照)。
【0006】この駆動装置では、超伝導体に侵入した永
久磁石部の磁束による拘束作用でもって、永久磁石部と
超伝導体とが所定の間隔をあけて対向した状態で保持さ
れ、2つの可動体の一方を駆動手段で移動させることに
より、他方を非接触で移動させることができる。このた
め、粉塵の発生やトラブルの発生が少ない
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような駆動装置
の場合、超伝導体を液体窒素などで冷却する必要がある
が、超伝導体を有する可動体が駆動手段または被駆動体
に直接連結されるので、これを密閉された空間内で冷却
することが非常に困難である。
【0008】この発明の目的は、上記の問題を解決し、
粉塵の発生やトラブルが少なく、かつ超伝導体の冷却が
容易な駆動装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明による駆動装置
は、それぞれ永久磁石を有し固定部分に対して相対運動
可能な第1可動体および第2可動体、これらの可動体の
間に位置するように固定部分に固定状に設けられた冷却
ハウジング、この冷却ハウジング内に相対運動可能に収
容され冷却状態において第1可動体の永久磁石および第
2可動体の永久磁石の磁束を侵入させてこれをトラップ
しうる第2種超伝導体を有する中間可動体、ならびに第
1可動体と第2可動体のいずれか一方を駆動する駆動手
段を備えているものである。
【0010】
【作用】第1可動体の永久磁石の磁束が中間可動体の超
伝導体に侵入してトラップされ、超伝導体に侵入してト
ラップされた磁束の拘束作用により、第1可動体と中間
可動体とが所定の間隔をあけて対向した状態でアキシア
ル方向およびラジアル方向に互いに保持される。同様
に、第2可動体と中間可動体とが所定の間隔をあけて対
向した状態でアキシアル方向およびラジアル方向に互い
に保持される。このため、駆動手段で第1可動体(また
は第2可動体)を直線移動および/または回転運動させ
ることにより、中間可動体を介して第2可動体(または
第1可動体)を非接触で直線移動および/または回転運
動させることができる。
【0011】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。
【0012】この実施例の駆動装置は、真空シールド
(1) の中の真空雰囲気(V) 中に配置された第1可動体
(2) をシールド(1) の外の大気(A) 中に配置された第2
可動体(3) から中間可動体(4) を介して駆動するもので
ある。
【0013】シールド(1) は水平壁部(1a)に形成された
穴の部分から垂直下向きにのびた有底円筒壁部(1b)を備
えており、円筒壁部(1b)の内側と水平壁部(1a)の上側が
真空雰囲気(V) となっている。また、円筒壁部(1b)の周
囲に、密閉された環状の冷却ハウジング(5) が一体状に
形成されている。
【0014】第1可動体(2) は、円筒壁部(1b)内に同心
状にはめられて上端部が水平壁部(1a)より上方に突出し
た垂直軸部(2a)と、軸部の上端に一体に形成されたたと
えば円形の水平板部(2b)とから構成されており、シール
ド(1) に対して上下移動と回転ができるようになってい
る。
【0015】円筒壁部(1b)内の第1可動体軸部(2a)の周
囲に、上側磁石リング(6) と下側磁石リング(7) が上下
に一定の間隔をあけて固定されている。上側磁石リング
(6)の詳細が、図2に示されている。各磁石リング(6)
(7)は上下に長い厚肉円筒状をなし、これを円周方向に
等分する複数箇所たとえば4箇所に上下に長い永久磁石
(8)(9)を備えている。各永久磁石(8)(9)は上下両端部に
磁極を有し、同一端部の磁極が同一になっている。ま
た、上下の磁石リング(6)(7)の外径は円筒壁部(1b)の内
径より少し小さい。
【0016】第2可動体(3) は垂直な軸線を有する厚肉
円筒状をなし、冷却ハウジング(5)の周囲に同心状に配
置されている。第2可動体(3) の内周面に、上側磁石リ
ング(10)と下側磁石リング(11)が上下に一定の間隔をあ
けて固定されている。各磁石リング(10)(11)は上下に長
い厚肉円筒状をなし、これを円周方向に等分する複数箇
所に上下に長い永久磁石(12)(13)を備えている。各永久
磁石(12)(13)は上下両端部に磁極を有し、同一端部の磁
極が同一になっている。第2可動体(3) の磁石リング(1
0)(11)の内径は、冷却ハウジング(5) の外径より少し小
さい。また、第2可動体(3) は、適当な駆動ユニット
(駆動手段)(14)により、シールド(1) に対して上下移
動と回転運動をさせられる。第2可動体(3) の上下の磁
石リング(10)(11)の上下長さおよび相互間隔は、第1可
動体(2) の上下の磁石リング(6)(7)と同じである。第2
可動体(3) の各磁石リング(10)(11)の永久磁石(12)(13)
の数は、第1可動体(2) の各磁石リング(6)(7)のそれと
同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【0017】中間可動体(4) は、冷却ハウジング(5) 内
に収容されたリング状の上側超伝導体(15)および下側超
伝導体(16)より構成されている。上下の超伝導体(15)(1
6)は、ハウジング(5) に対して回転しうるように半径方
向に若干の隙間をあけて収容されている。上側超伝導体
(15)は、ハウジング(5) 内上部の第1ストッパ(17)と同
中間部の第2ストッパ(18)との間を上下に移動しうるよ
うになっている。下側超伝導体(16)は、第2ストッパ(1
8)とハウジング(5) 内下部の第3ストッパ(19)との間を
上下に移動しうるようになっている。
【0018】超伝導体(15)(16)は第2種超伝導体であっ
て、イットリウム系高温超伝導体、たとえばYBa
からなる基板の内部に常電導粒子(YBa
Cu)を均一に混在させたものからなり、磁束を侵入
させてこれをトラップする(拘束する)性質を持つもの
である。ハウジング(5) 内には冷媒管(20)を通して液化
窒素などの冷媒が供給され、これにより超伝導体(15)(1
6)が超伝導状態に保持されるようになっている。
【0019】始動前は、ハウジング(5) 内に冷媒が供給
されておらず、上側超伝導体(15)は第2ストッパ(18)
に、下側超伝導体(16)は第3ストッパ(19)にそれぞれ支
持されて一定位置に停止している。また、第1可動体
(2) は、軸部(2a)の下端が円筒壁部(1b)の底に当たる位
置まで下降して、この位置に支持されている。このと
き、第1可動体(2) の上側磁石リング(6) と上側超伝導
体(15)の上下方向の位置が一致して、永久磁石(8) と超
伝導体(15)が一定の間隔をおいて対向している。また、
第1可動体(2) の下側磁石リング(7) と下側超伝導体(1
6)の上下方向の位置が一致して、永久磁石(9) と超伝導
体(16)が一定の間隔をおいて対向している。
【0020】このような状態から、たとえば次のように
して、第1可動体(2) が駆動される。
【0021】まず、駆動ユニット(14)により第2可動体
(3) を下降させ、上側磁石リング(10)と上側超伝導体(1
5)の上下方向の位置を一致させて、永久磁石(12)と超伝
導体(15)を一定の間隔をおいて対向させるとともに、下
側磁石リング(11)と下側超伝導体(16)の上下方向の位置
を一致させて、永久磁石(13)と超伝導体(16)を一定の間
隔をおいて対向させる。
【0022】このような状態で、ハウジング(5) 内に冷
媒を供給して、超伝導体(15)(16)を冷却し、これを超伝
導状態に保持する。
【0023】超伝導体(15)(16)が超伝導状態になると、
第2可動体(3) の上側磁石リング(10)の永久磁石(12)か
ら発せられる磁束の多くが上側超伝導体(15)の内部に侵
入してトラップされることになる。ここで、超伝導体(1
5)はその内部に常電導体粒子が均一に混在されているた
め、超伝導体(15)内部への侵入磁束の分布が一定とな
り、そのため、あたかも超伝導体(15)に立設した仮想ピ
ンに永久磁石(12)が貫かれたようになり、超伝導体(15)
に対して永久磁石(12)が拘束される。そして、このよう
な超伝導体(15)に侵入してトラップされた磁束の拘束作
用により、永久磁石(12)と超伝導体(15)とがそのときの
間隔をあけて対向した状態で保持される。同様に、第2
可動体(3) の下側磁石リング(11)の永久磁石(13)と下側
超伝導体(16)とが、そのときの間隔をあけて対向した状
態で保持される。その結果、第1可動体(2) と中間可動
体(4) の2つの超伝導体(15)(16)がアキシアル方向およ
びラジアル方向に相互に支持されることになる。
【0024】同様に、第1可動体(2) と中間可動体(4)
の2つの超伝導体(15)(16)もアキシアル方向およびラジ
アル方向に相互に支持されることになる。このとき、第
1可動体(2) の永久磁石(8)(9)と第2可動体(3) の永久
磁石(12)(13)が互いに影響を及ぼさないように各部の寸
法が決められている。
【0025】このような状態で、駆動ユニット(14)によ
って第2可動体(3) を上昇させると、永久磁石(12)(13)
と超伝導体(15)(16)との拘束力によって超伝導体(15)(1
6)がストッパ(18)(19)から離れて同じ量だけ上昇し、さ
らに超伝導体(15)(16)と永久磁石(8)(9)との拘束力によ
って第1可動体(2) も円筒壁部(1b)の底から離れて同じ
量だけ上昇する。そして、第2可動体(3) を上下に移動
させることにより、超伝導体(15)(16)を介して、第1可
動体(2) を上下に移動させることができる。
【0026】また、このような状態で、駆動ユニット(1
4)によって第2可動体(3) を回転させると、永久磁石(1
2)(13)と超伝導体(15)(16)との拘束力によって超伝導体
(15)(16)が同じ量だけ回転し、さらに超伝導体(15)(16)
と永久磁石(8)(9)との拘束力によって第1可動体(2) も
同じ量だけ回転する。
【0027】用途によっては、シールド(1) は不要であ
る。また、円筒状の中間可動体にリング状の超伝導体を
取付けるようにしてもよい。上側超伝導体(15)のかわり
に、第1可動体(2) の永久磁石(8) に対応する超伝導体
と第2可動体(3) の永久磁石(12)に対応する超伝導体と
を別に設けてもよい。このとき、これら2つの超伝導体
の上下方向の位置を変えることにより、第1可動体の永
久磁石と第2可動体の永久磁石が互いに影響を及ぼさな
いようにしてもよい。下側超伝導体(16)についても同様
である。永久磁石および超伝導体を必ずしも上下複数箇
所に設ける必要はない。
【0028】
【発明の効果】この発明の駆動装置によれば、上述のよ
うに、可動体を非接触で駆動することができ、粉塵の発
生などの問題が生じない。したがって、真空状態やクリ
ーン状態において好適に使用することができる。
【0029】超伝導体を有する中間可動体は第1可動体
と第2可動体の一方から他方に駆動力を伝えるだけであ
るから、中間可動体を密閉状の冷却ハウジングに収容し
て容易に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す駆動装置の縦断面図で
ある。
【図2】図1の磁石リングを示す斜視図である。
【符号の説明】
(2) 第1可動体 (3) 第2可動体 (4) 中間可動体 (5) 冷却ハウジング (8)(9) 永久磁石 (12)(13) 永久磁石 (14) 駆動ユニット(駆動手段) (15)(16) 超伝導体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それぞれ永久磁石を有し固定部分に対して
    相対運動可能な第1可動体および第2可動体、これらの
    可動体の間に位置するように固定部分に固定状に設けら
    れた冷却ハウジング、この冷却ハウジング内に相対運動
    可能に収容され冷却状態において第1可動体の永久磁石
    および第2可動体の永久磁石の磁束を侵入させてこれを
    トラップしうる第2種超伝導体を有する中間可動体、な
    らびに第1可動体と第2可動体のいずれか一方を駆動す
    る駆動手段を備えている駆動装置。
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