JPH0775442B2 - 磁気浮上搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気浮上搬送装置に関し、特にクリーン室内に
おいて、半導体製造装置や検査装置の間でシリコンウエ
ハ等を搬送するのに好適な磁気浮上搬送装置に関するも
のである。

〔従来技術〕

従来、半導体製造に使用されているクリーン室内におい
ては、半導体製造装置や検査装置の間でシリコンウエハ
等を搬送する搬送装置が設けられている。この搬送装置
には軸受に転がり軸受等を用いた車輪がガイドレール上
を転がる接触形の搬送装置が使われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の接触形の搬送装置においては、転がり軸受等
に潤滑剤を使用することが多く、この潤滑剤の飛沫や蒸
気によるクリーン室内を汚染するという問題があった。

また、接触部分において構造部材が磨耗し発塵の原因と
なり、これら汚染物質がシリコンウエハに付着し、製品
の歩留まりを低下させるという問題もあった。

また、接触形の搬送装置においては搬送方向を転換する
ために大きな半径を持ったレールを敷設しなければなら
ず、方向転換のために広いスペースを必要とするという
問題もあった。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記問題点
を除去し、潤滑剤による汚染や部品の摺動から生じる発
塵の問題を解決し、例えばクリーン室内に設置しても室
内や製品を汚染することなく、長寿命でメンテナンスフ
リーが可能で、且つ設置スペースが小さくで済む磁気浮
上搬送装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、移動部（100）と固
定部（200）を具備し、該移動部（100）は固定部（20
0）に対して磁気力で浮上して移動する磁気浮上装置で
あって、移動部（100）は被搬送物（１）を載置する浮
上床板（２）と、磁性材料製の平面を持つ継鉄平板
（４）と、該浮上床板（２）と該継鉄平板（４）とをそ
れぞれの中心位置で所定の間隔を設けて連結した連結棒
（３）とを具備する構造であり、固定部（200）は設置
床（50）に固定されたフレーム（５）を有し、該フレー
ム（５）には移動部（100）の移動により連結棒（３）
が通過する切り欠き（10）を有すると共に、該切り欠き
（10）の両側には複数個の固定子電磁石（６）をそれぞ
れ１列に継鉄平板（４）の平面に対向できるように固定
した構造であり、継鉄平板（４）は矩形状であり、複数
個の固定子電磁石（６）の各々の間隔が該継鉄平板
（４）の移動方向の辺の長さの略半分であり、固定子電
磁石（６）は略円形な横断面形状を有し、該固定子電磁
石（６）の中央には前記フレーム（５）と継鉄平板
（４）の平面との間隔を検知するセンサ（８）が固定さ
れており、継鉄平板（４）の固定子電磁石（６）と対向
する平面に、該継鉄平板（４）の移動方向に沿って該固
定子電磁石（６）の直径と略等しい幅を有する凸部
（９）を設け、センサ（８）からの検知信号を受け固定
子電磁石（６）に供給する励磁電流を制御する電磁石制
御回路と、継鉄平板（４）を２次導体としフレーム
（５）に固定した１次コイル（30）からなるリニヤモー
タとを具備することを特徴とする。

また、フレーム（５）の切り欠き（10）とその両側に配
置した前記複数個の固定子電磁石（６）に直交して、他
のフレーム（５）の切り欠き（10）とその両側に配置し
た前記複数個の固定子電磁石（６）を配置したことを特
徴とする。

また、連結棒（３）は振動エネルギーを熱エネルギーに
変換する材料で構成することを特徴とする。

〔作用〕

本発明は磁気浮上搬送装置を上記の如く構成することに
より、フレーム５の切り欠き10の両側にそれぞれ１列に
設けられた固定子電磁石６に励磁電流を供給することに
より、継鉄平板４を吸引する磁気力が発生し、該継鉄平
板４が浮上すると共に該継鉄平板４に連結棒３で連結さ
れた浮上床板２も浮上し、この状態でリニヤモータの１
次コイル30に電流を供給することにより、移動部100を
非接触で所定の方向に移動させることができる。このと
き連結棒３は切り欠き10を通過する。

固定子電磁石６は略円形の断面形状を有し、中央部にセ
ンサ８が配置されているので、該センサ８が継鉄平板４
と固定子電磁石６の間の相対変位を検知し、その検知信
号を電磁石制御回路に出力し、固定子電磁石６に供給す
る励磁電流を制御するので、継鉄平板４と固定子電磁石
６の間の隙間ｄは常に所定の間隔に保たれる。

また、固定子電磁石６の各々の間隔が継鉄平板４の移動
方向の辺の長さの略半分になるように配置することによ
り、継鉄平板４は常に４個の固定子電磁石６に吸引さ
れ、安定してフレーム５から浮上することになる。

また、継鉄平板４の固定子電磁石６と対向する面に継鉄
平板４の移動方向に沿って固定子電磁石６の直径と略等
しい幅を有する凸部９を設けたことにより、固定子電磁
石６の先端部と凸部９の間に移動方向と直角方向のずれ
が生じても、その間に発生する斜め方向の磁力による復
元力が生じ、継鉄平板４は常に凸部９の中心部に引き戻
され、また常に移動方向を向くようになる。

また、フレーム５の切り欠き10とその両側に配置した複
数の固定子電磁石６に直交して他のフレーム５とその両
側に配置した複数の固定子電磁石６を設けたことによ
り、移動部100がこの交点に達したとき、リニヤモータ
を構成する１次コイル30に供給する電流をこの移動方向
と異なる方向の１次コイル30に供給することにより、移
動部100の移動方向を直角方向に転換できる。

また、浮上床板２と継鉄平板４を連結する連結棒３を振
動エネルギーを熱エネルギーに変換する材料で構成する
ことにより、「バネ・重り振動系」たる磁気浮上搬送装
置に生じることのあるヨーイングやピッチングの振動を
熱エネルギーとして放散するので、発生するこれらの振
動を低減できる。

〔実施例〕

以下本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明の実施例の磁気浮上搬送装置の構造を示
す縦断面図であり、第２図は搬送装置フレームに固定し
た電磁石と変位センサの構造を示す図であり、第３図は
第１図のＡ−Ａ矢視方向の断平面図である。

第１図に示すように、この磁気浮上搬送装置は移動部10
0と固定部200とから構成されている。

移動部100は、被搬送物１を積載する浮上床板２と、磁
性材料製の水平面を持つ継鉄平板４をそれぞれの中心位
置で所定間隔を設けて、連結棒３により連結した構造で
ある。

固定部200は、設置床50にフレーム５を固定すると共
に、フレーム５の中央部にリニヤモータ固定子（１次コ
イル）30を設けた構造である。

フレーム５には前記連結棒３が通過移動できるように溝
状の切り欠き10が形成されている。まて、フレーム５に
は複数の固定子電磁石６が前記切り欠き10の両側にそれ
ぞれ１列に、且つ前記継鉄平板４に対向するように固定
されている。該固定子電磁石６は、円形の断面形状を持
ち、継鉄平板４に上向きの吸引力を与えるような起磁力
を発生する。

第２図（ａ）は固定子電磁石６の縦断面図、同図（ｂ）
は固定子電磁石６を下方から見た図であり、図示するよ
うに固定子電磁石６は横断面円形状のコア6aを有し、該
コア6aの先端面（下端面）には円環状の溝6bが形成さ
れ、該溝6bに円環状のコイル７を嵌合させた構造であ
る。固定子電磁石６の中央部にはセンサ８が固定されて
おり、該センサ８の外周部にコイル７が配置された構造
となっている。なお、該固定子電磁石６の横断面形状
は、完全な円形である必要がなく、円環状コイル７が巻
けるように略円形であればよい。

該センサ８は固定子電磁石６と継鉄平板４との相対変位
を検知し、この出力信号が電磁石制御回路に導かれ、こ
の電磁石制御回路により固定子電磁石６と継鉄平板４と
の微小隙間ｄが一定になるように固定子電磁石６に供給
される励磁電流が制御される。

また、浮上し移動する継鉄平板４の固定子電磁石６に対
向する面に、移動方向に固定子電磁石６の直径と略等し
い幅の凸部９を設けてあるので、固定子電磁石６の先端
と前記凸部９の間に移動方向と直角方向のずれが生じる
と、その間に発生する斜め方向の磁束により復元力が働
き、浮上床板２には常に一定の軌跡から外れることはな
い。

また、第３図に示すように、固定子電磁石６の間隔或い
は継鉄平板４の表面の凸部９の間隔l₂が継鉄平板４の移
動方向の幅ｌの略半分となるように固定子電磁石６を配
置すると、どの位置に移動しても常に浮上床板２と継鉄
平板４は略４個の固定子電磁石６で吸引されフレーム５
から浮上することになり、安定した浮上状態が得られ
る。

なお、安定した浮上は固定子電磁石６の間隔を小さくす
ればする程安定するが、本実施例のように継鉄平板４の
移動方向の幅ｌの略半分にすることにより、最小の固定
子電磁石６で安定した浮上力を得ることができる。

また、第３図において、移動方向が横方向の場合のｌ′
とl₂′の関係も同様である。

また、本磁気浮上搬送装置は固定子電磁石６と継鉄平板
４の間の磁力をバネ、継鉄平板４と連結棒３と浮上床板
２及びこれらに固定された付属物からなる移動部100を
重りとした、「バネ・重り振動系」を構成するので、浮
上床板２にはヨーイングやピッチングの振動が発生し持
続することがある。ここで、連結棒３を防振ゴムのよう
な振動エネルギーを熱エネルギーに変換することができ
る材料とすれば、発生した振動を低減することができ
る。連結棒３の材料は、防振ゴムの他木材、プラスチッ
ク等振動エネルギーを熱エネルギーに変換することがで
きるような材料ならなんでもよい。

第４図はフレーム５の切り欠き10、固定子電磁石６とリ
ニヤモータ固定子（１次コイル）30の相対位置を示す平
面図である。該１次コイル30はフレーム５に固定されて
いる。ここに、継鉄平板４を２次導体とし、１次コイル
30を固定子としたリニヤモータが構成される。このリニ
ヤモータは一般には、インダクションリニヤモータとす
るが、継鉄平板４の代わりに永久磁石を置き同期リニヤ
モータとしてもよい。このようにすると移動部100の正
確な位置制御が可能となる。リニヤモータにより浮上床
板２は非接触で駆動できる。

また、第４図に示すように、フレーム５の切り欠き10
と、複数の固定子電磁石６とリニヤモータの１次コイル
30をＸ方向とＹ方向に直交して２系統を設け、この切り
欠き10の交点において通電する１次コイル30を例えばＸ
方向からＹ方向に変更することにより、浮上床板２を直
角に方向転換し移動できる。

本実施例では固定子電磁石６の横断面形状を円形として
いるが、その作用について第６図及び第７図を用いて説
明する。第６図及び第７図において、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図である。第６図及び第７図はいずれも横
断面円形の固定子電磁石６に換え、角型の電磁石501を
用いた場合である。なお、501aは電磁石501の励磁コイ
ルを示す。固定子電磁石に角型電磁石501を用いた場
合、第６図に示す継鉄平板４の凸部９と角型電磁石501
の配置関係において、移動方向Ｓに対して案内方向Ａに
は受動的復元力が十分に働くが、第７図に示す配置関係
では発生する復元力は小さい。一般にこの復元力は角型
電磁石501の外形幅寸法1_M又は磁極厚寸法２×1_mに概ね
比例する。従って、この寸法1_Mと寸法２×1_mを等しくし
た角型電磁石を用いれば同じ復元力が得られることにな
るが、凸部９の幅を示すTMとTM′が異なることになり、
方向性が発生する。このことは継鉄平板４を一部として
構成搬送台が何らかの事由で90°回転したときには安定
移動を損ない、はなはだ不都合である。更に、凸部９の
幅を示すTMとTM′が等しいように角型電磁石501を作成
するとすれば、磁極間の隙間C_mが０となるので、磁石と
しての機能を奏しないため意味のないものとなる。

そこで、第２図に示す横断面円形の固定電磁石６を用い
ることで移動方向に対する案内方向に関係なく、充分な
受動的復元力を得ることができる。

第５図は、磁気浮上の固定子電磁石６の励磁電流を制御
する制御回路の一例を示すブロック図である。電磁石制
御回路は図示するように、位相補償回路22、電力増幅器
23から構成される。固定子電磁石６と継鉄平板４との微
小隙間ｄを非接触のセンサ８により検知し、その検知出
力信号を相対変位センサアンプ21により増幅し、その出
力を位相補償回路22と電力増幅器23に導き、励磁電流を
固定子電磁石６のコイル７に供給する。コイル７の電流
をフィードバック抵抗器24により検出し、電力増幅器23
の入力にフィードバックして、コイル７に流れる電流を
制御する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、下記のような優れ
た効果が得られる。

（１）搬送装置を潤滑剤を必要としない非接触の磁気浮
上搬送装置としたので、潤滑剤の飛沫や接触部から発塵
がなく、クリーンな空間を実現できる。

（２）また、非接触であるため部品の磨耗という問題は
なく、耐久性の高い長寿命の搬送装置となり、メンテナ
ンスフリーも実現可能となる。

（３）固定子電磁石（６）の各々の間隔が継鉄平板
（４）の移動方向の辺の長さの略半分になるように配置
することにより、継鉄平板（４）は常に４個の固定子電
磁石（６）に吸引され、安定した浮上状態を維持しつ
つ、固定子電磁石（６）の磁気吸引力を安定浮上に必要
な最小限に抑えることができる。

（４）また、継鉄平板（４）の固定子電磁石（６）と対
向する面に継鉄平板（４）の移動方向に沿って固定子電
磁石（６）の直径と略等しい幅を有する凸部（９）を設
けたことにより、固定子電磁石（６）の先端部と凸部
（９）の間に移動方向と直角方向のずれが生じても、そ
の間に発生する斜め方向の磁力による復元力が生じ、継
鉄平板（４）は常に凸部（９）の中心部に引き戻される
から、移動部（100）は常に安定した軌跡で移動でき
る。

（５）また、フレーム（５）の切り欠き（10）とその両
側に配置した複数個の固定子電磁石（６）に直交して、
他のフレーム（５）の切り欠き（10）とその両側に配置
した複数個の固定子電磁石（６）を配置したことによ
り、移動部（100）がこの交点に達したとき、リニヤモ
ータを構成する１次コイル（30）に供給する電流をこの
移動方向と異なる方向の１次コイル（30）に供給するこ
とにより、移動部（100）の移動方向を直角方向に転換
できるから、広いスペースを必要とすることなく直角方
向の方向変換ができる。

（６）また、浮上板床（２）と継鉄平板（４）を連結す
る連結棒（３）を振動エネルギーを熱エネルギーに変換
する材料で構成することにより、該連結棒（３）に防振
作用を期待でき不要の振動のない安定した搬送ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の磁気浮上搬送装置の構造を示
す縦断面図、第２図は固定子電磁石を示す図で、同図
（ａ）は拡大縦断面図、同図（ｂ）は下方から見た底面
図、第３図は第１図のＡ−Ａ矢視方向の断平面図、第４
図はフレーム５の切り欠き10と固定子電磁石６とリニヤ
モータの１次コイル30の相対位置を示す平面図、第５図
は電磁石制御回路の構成例を示すブロック図、第６図及
び第７図は固定子電磁石の作用を説明するための図であ
る。 図中、１……被搬送物、２……浮上床板、３……連結
棒、４……継鉄平板、５……フレーム、６……固定子電
磁石、７……コイル、８……センサ、９……凸部、10…
…フレームの切り欠き、21……相対変位センサアンプ、
22……位相補償回路、23……電力増幅器、24……フィー
ドバック抵抗、30……リニヤモータの１次コイル、50…
…設置床、100……移動部、200……固定部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】移動部（100）と固定部（200）を具備し、
   該移動部（100）は固定部（200）に対して磁気力で浮上
   して移動する磁気浮上装置であって、 前記移動部（100）は被搬送物（１）を載置する浮上床
   板（２）と、磁性材料製の平面を持つ継鉄平板（４）
   と、該浮上床板（２）と該継鉄平板（４）とをそれぞれ
   の中心位置で所定の間隔を設けて連結した連結棒（３）
   とを具備する構造であり、 前記固定部（200）は設置床（50）に固定されたフレー
   ム（５）を有し、該フレーム（５）には前記移動部（10
   0）の移動により前記連結棒（３）が通過する切り欠き
   （10）を有すると共に、該切り欠き（10）の両側には複
   数個の固定子電磁石（６）をそれぞれ１列に前記継鉄平
   板（４）の平面に対向できるように固定した構造であ
   り、 前記継鉄平板（４）は矩形状であり、前記複数個の固定
   子電磁石（６）の各々の間隔が該継鉄平板（４）の移動
   方向の辺の長さの略半分であり、 前記固定子電磁石（６）は略円形な横断面形状を有し、
   該固定子電磁石（６）の中央には前記フレーム（５）と
   継鉄平板（４）の平面との間隔を検知するセンサ（８）
   が固定されており、 前記継鉄平板（４）の前記固定子電磁石（６）と対向す
   る平面に、該継鉄平板（４）の移動方向に沿って該固定
   子電磁石（６）の直径と略等しい幅を有する凸部（９）
   を設け、 前記センサ（８）からの検知信号を受け前記固定子電磁
   石（６）に供給する励磁電流を制御する電磁石制御回路
   と、 前記継鉄平板（４）を２次導体とし前記フレーム（５）
   に固定した１次コイル（30）からなるリニヤモータとを
   具備することを特徴とする磁気浮上搬送装置。
2. 【請求項２】前記フレーム（５）の切り欠き（10）とそ
   の両側に配置した前記複数個の固定子電磁石（６）に直
   交して、他のフレーム（５）の切り欠き（10）とその両
   側に配置した前記複数個の固定子電磁石（６）を配置し
   たことを特徴とする請求項（１）に記載の磁気浮上搬送
   装置。
3. 【請求項３】前記連結棒（３）は振動エネルギーを熱エ
   ネルギーに変換する材料で構成することを特徴とする請
   求項（１）又は（２）に記載の磁気浮上搬送装置。