JPH0823690A

JPH0823690A - 非接触固定装置

Info

Publication number: JPH0823690A
Application number: JP6155040A
Authority: JP
Inventors: Masamoto Tanaka; 將元田中; Hidekazu Tejima; 英一手嶋; Katsuyoshi Miyamoto; 勝良宮本; Misao Hashimoto; 操橋本; Keita Noguchi; 慶太納口; Katsumi Hiuga; 勝美日向; Shiroshi Tohara; 素戸原; Tsutomu Tohara; 勉戸原
Original assignee: Nippon Steel Corp; Meiritz Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Meiritz Seiki Co Ltd
Priority date: 1994-07-06
Filing date: 1994-07-06
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】除振台等の自己発生変位を複雑な制御装置を
必要とせず、安価でかつ非接触で位置を固定する非接触
固定装置を提供する。【構成】浮上体の方に長方形の永久磁石６（または電
磁石）を配置し、浮上体を浮上させる手段の方に強いピ
ンニング力を有する酸化物超電導体５を設け、前記浮上
体の方が除振台（定盤２）と連結され、浮上体を浮上さ
せる手段の方が設置床３に設置されていることを特徴と
する非接触固定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超電導磁気浮上を利用
した非接触固定装置に関する。特に半導体製造ライン等
のように振動が製品の歩留まりに影響を与える設備にお
いて、除振台上で物体移動により除振台位置が変位する
等の、自己発生変位を抑制する非接触固定装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
から、ステッパー等のＬＳＩ製造装置は、同じ場所へ回
路を重ね描きする際、床振動等からの振動により位置合
わせができなくなったり処理時間が長くなることを防ぐ
ため、除振装置上に載置して使用されてきた。ＬＳＩの
集積度が上がるに従い、要求される除振特性も高くなっ
ている。特に半導体製造ライン等で近年問題となりつつ
ある課題として、除振台上の製造設備をシリコンウェハ
等が移動することにより除振台の位置が変位するという
問題がある。将来の高集積度化ＬＳＩラインでは、除振
台上の設備での物体移動時に発生する除振台位置変位を
最小にする必要がある。すなわち、除振台等の自己発生
的変位を抑える固定装置が望まれている。加えて、固定
装置自身が振動を伝達しにくいような、非接触固定装置
が望まれている。

【０００３】非接触で、かつ除振台等の位置固定装置に
利用できるものとしては、永久磁石と永久磁石との間や
永久磁石と電磁石との間の磁気吸引力による非接触固定
が考えられる。しかしながら、これら磁石間の磁気吸引
力は、該磁石間位置がほんの僅かに離れた場合は、元の
位置に戻ろうとする力を与えるが、該磁石間の位置が近
づいた場合は復元力を与えない。

【０００４】また、磁気吸引力の不安定性を抑制し、非
接触固定装置と類似するシステムとして、磁気浮上型除
振台に位置変位センサーおよび変位抑制電磁石を組み合
わせたアクティブダンパー等があるが、複雑な電子制御
回路を必要とし、非常に高価なものとなっている。以上
の理由により、非接触でかつ安価な除振台等で利用可能
な固定システムは、これまでのところ存在していない。

【０００５】したがって、本発明は、非接触で位置決め
可能であり、除振台等の変位を抑制する安価な非接触固
定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、液体窒素
温度以上の臨界温度を有し、かつ臨界電流密度特性に優
れた酸化物超電導材料を開発するために、研究を鋭意推
進してきた。特にＹＢＣＯ系酸化物超電導材料を溶融法
で製造することにより、従来の焼結法に比較して２桁以
上高い臨界電流密度を有する材料を開発することに成功
してきた。

【０００７】その研究過程において、我々が開発したＹ
系溶融酸化物超電導材料は非常に強いピンニング特性を
有することが明らかになった。そのピンニング力に注目
して研究を精力的に行なった結果、超電導材料を磁場中
に冷却した場合、非常に強い磁石との吸引固定力を有す
る材料開発に成功した。さらに加えて、超電導材料を磁
場中冷却した場合、安定な位置に常にとどまる性質を有
することを明らかにしてきた。これらを組み合わせるこ
とにより上記課題を解決できることを見出だし、この知
見に基づき本発明を完成するに至ったものである。

【０００８】すなわち、本発明の目的は、具体的には、
（１）浮上体および該浮上体を浮上させる手段を有
し、浮上体および該浮上体を浮上させる手段のいずれか
一方に非円形状の永久磁石または電磁石などの磁性部材
を配置し、他方にＲＥ（Ｙを含む希土類元素の１種類ま
たはそれらの元素の組み合わせ）、Ｂａ、Ｃｕからなる
酸化物超電導体において、超電導相であるＲＥＢａ₂Ｃ
ｕ₃Ｏ_7-x結晶中に常電導相であるＲＥ₂ＢａＣｕＯ₅
が微細に均一分散した組織を有している酸化物超電導体
を設け、前記磁石および酸化物超電導体のいずれか一方
が除振台と連結され、他の一方が装置設置用土台に設置
されていることを特徴とする非接触固定装置の構成とす
ることにより達成される。

【０００９】また、本発明の目的は、（２）非円形状
の永久磁石または電磁石などの磁性部材と酸化物超電導
体との組み合わせが、水平方向と垂直方向に二組以上配
置されることを特徴とする上記（１）に示す非接触固定
装置の構成とすることにより達成される。

【００１０】

【作用】本発明に係る非接触固定装置につき、その原理
に基づきより詳細に説明する。

【００１１】まず、溶融法で作製されたような強いピン
ニング力を有する本発明に係る超電導体では、該超電導
体と永久磁石または電磁石（以下、単に永久磁石等とも
いう）などの磁性部材を一定の距離をおいて磁場中冷却
すると、通常の永久磁石と永久磁石との間の磁気吸引力
とは大きく異なり、外部磁界の分布を受け継ぐ。

【００１２】したがって、例えば、永久磁石等をスペー
サー等を用いて、超電導体と１ｃｍの距離をおいた状態
で冷却すると、該超電導体には、永久磁石等の磁場分布
の一部が記憶されることになり、スペーサーを取り外し
ても永久磁石等は１ｃｍ離れた場所で空間に固定され
る。これは浮上体を浮上させる手段として設けられた溶
融法で作製されたような本発明に係る超電導体が、強い
ピンニングを有するため、磁場中冷却により導入された
磁場分布を保持しようとするからである。この磁場分布
を変えようとする外乱には電磁気的な力が働き、元に戻
そうとする。すなわち、永久磁石等により磁場中冷却し
た際に与えられた磁場分布が基本位置となり、永久磁石
等はその磁場分布を常に保つように一定距離をおいたと
ころで、浮上体として空間に固定配置される。なお、超
電導体と永久磁石等との距離は、除振台上で物体移動に
より除振台位置が変位する等の自己発生変位およひ床な
どからの外来振動に対し、十分な復元力を発現できるよ
うに設定されていればよく、用いる磁石や超電導体の種
類や大きさ、形状などに応じて適宜決定されるものであ
る。

【００１３】また上記の場合において、磁性部材として
永久磁石を用いる場合には、該永久磁石の形状が、円盤
状あるいは球状などの場合は、その磁石は極めて低抵抗
で回転可能となる。これは、ピンニングで磁石が保持さ
れているということと矛盾しそうであるが、磁石と超電
導体の間の量子化されていない磁束の部分で、その解離
と再結合がほぼ抵抗なく起こり得ることを考えると理解
できる。したがって、磁束密度分布の対称性を悪くする
ことによって、超電導体内の磁束密度分布の対称性が乱
れ、回転に対して抵抗が生じさせられる。すなわち、四
角形等の非円盤形状や非球形状の磁石を用いれば、上下
方向のみならず面方向の振動に対しても復元力が生じ、
理想的な除振台等の非接触固定装置として作用すること
ができる。

【００１４】これに加えて、本発明で用いる溶融法で作
製されたような超電導体は、それ自体が振動を減衰させ
るダンピング特性をある程度有している。すなわち、本
発明の非接触固定装置において、床等からの外来振動に
より浮上体である永久磁石等が振動した場合、超電導体
のピン止めされていた平衡点から磁束が振動しようとす
る。磁束が変位すると超電導体内に電場が形成される。
この電場に対応して量子化磁束内の常伝導電子が流れを
作り、常伝導電子が結晶格子と相互作用し、熱エネルギ
ーとして放出される。これにより、外来振動は超電導体
内の熱エネルギーロスとして吸収され、振動は減衰す
る。

【００１５】上記非接触固定装置おいて、永久磁石等を
一定の距離をおいて磁場中冷却することにより、ピンニ
ング力により磁石を浮上固定させ、これを除振台等と結
合させる。磁場中冷却された位置が、初期位置となり、
この点から変位しようとする力を、電子制御なしで抑制
する。さらに非接触固定装置への設置床からの外来振動
は超電導材料内等におけるエネルギーロスとして吸収さ
れるため、除振台の除振特性を損わない。

【００１６】さらに、本発明に係る非接触固定装置とし
ては、上記永久磁石等と酸化物超電導体との組み合わせ
が、水平方向と垂直方向に二組以上配置されることが望
ましい。これは、上記非接触固定装置の固定力は、磁束
ピンニングにより生じているため、超電導体内に補足さ
れた磁束量を変化させる場合は大きな力を生じる。すな
わち、磁場中冷却した場合の印加磁場と平行な方向で、
超電導体に磁石を近づけたり、離したりする方向では磁
場変化が大きいため大きな固定力が得られる。しかしな
がら磁石を水平方向に変位させた場合は、超電導体に補
足された磁束にあたえる磁場変化はあまり大きくないた
め、印加磁場と平行な方向と比べると固定力は弱い。し
たがって、３次元的な変位に対して充分に強い固定力を
与える必要がある場合は、ｚ軸方向（印加磁場と平行な
方向＝垂直方向）のみならず、ｘ軸およびｙ軸方向（水
平方向）にも永久磁石等と酸化物超電導体とを組合せて
配置することにより、固定力を付加するものである。

【００１７】以上の原理を有してなる本発明の非接触固
定装置につき、詳細に説明する。

【００１８】まず、本発明に用いられる超電導体は、Ｒ
Ｅ（Ｙを含む希土類元素の１種類またはそれらの元素の
組み合わせ）、Ｂａ、Ｃｕからなる酸化物超電導体であ
って、超電導相であるＲＥＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x結晶中に
常電導相であるＲＥ₂ＢａＣｕＯ₅が微細に均一分散し
た組織を有している酸化物超電導体であればよい。該酸
化物超電導体では、液体窒素の沸点温度（７７Ｋ）以上
の臨界温度（Ｔｃ）、通常８０〜９５Ｋ（例えば、後述
する実施例１の特公平４−４０２８９号公報によるＱＭ
Ｇ法で作製したものでＴｃ＝９３Ｋ程度）を有し、かつ
本発明に係る該酸化物超電導体では、従来の焼結法（Ｔ
ｃ＝９０Ｋ、Ｊｃ＝数１０Ａ／ｃｍ²at１Ｔ）に比較し
て２桁以上高い優れた臨界電流密度（Ｊｃ）、通常１×
１０⁴〜４×１０⁴Ａ／ｃｍ²（at７７Ｋand at１Ｔ）
（例えば、後述する実施例１の特公平４−４０２８９号
公報によるＱＭＧ法で作製したものでＪｃ＝３×１０⁴
Ａ／ｃｍ²程度）を有し、非常に強いピンニング力（Ｆ
ｐ）、通常１×１０⁸〜４×１０⁸Ｎ／ｍ³（at７７Ｋ
and at１Ｔ）（例えば、後述する実施例１の特公平４−
４０２８９号公報によるＱＭＧ法で作製したものでＦｐ
＝２．５×１０⁸Ｎ／ｍ³程度）を有するため、該酸化
物超電導体を磁場中冷却した場合、非常に強い永久磁石
等、例えば、表面磁束密度が３０００〜５０００ガウス
である永久磁石等との間で、例えば、直径８ｃｍのバル
ク体の場合、５〜２０ｋｇｆ程度の吸引固定力を有する
と共に安定な位置に常にとどまる性質を有するものであ
る。

【００１９】上記酸化物超電導体において、超電導相で
あるＲＥＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x結晶中に常電導相であるＲ
Ｅ₂ＢａＣｕＯ₅が微細に均一分散した組織を有する構
造とは、該超電導相であるＲＥＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x結晶
中に、直径２０μｍ以下、好ましくは直径５μｍ以下の
大きさの常電導相であるＲＥ₂ＢａＣｕＯ₅が５〜６０
重量％、好ましくは２０〜４０重量％の割合で均一分散
した組織構造を有するものである。

【００２０】また、上記酸化物超電導体の製造方法とし
ては、例えば、ＲＥ（Ｙを含む希土類元素）、Ｂａ、Ｃ
ｕの酸化物からなる酸化物超電導体において、前記ＲＥ
（Ｙを含む希土類元素）、Ｂａ、Ｃｕの酸化物超電導体
の組織ＲＥＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7- _x相中に直径２０ミクロン
以下のＲＥ₂ＢａＣｕＯ₅相が分散した組織を有するこ
とを特徴とする酸化物超電導バルク材料を得るとするも
のとして、上述した原理で説明したような溶融法により
作製されるものである、ＲＥ（Ｙを含む希土類元素）、
Ｂａ、Ｃｕ元素を含む溶融体を急冷凝固し、またはＲＥ
₂Ｏ₃（ＲＥ：Ｙを含む希土類元素）とＢａＣｕ酸化物
とを混合して得られた、厚さ５ｍｍ以下の板もしくは線
状成形体を一旦１０００℃から１３５０℃の高温に加熱
せしめ半溶融状態にした後、２００℃／ｈｒ以下の速度
で徐冷し、高臨界電流密度の超電導体を得ることを特徴
とする酸化物超電導バルク材料の製造方法（特公平４−
４０２８９号公報、ＱＭＧ（ＱｅｎｃｈａｎｄＭｅ
ｌｔＧｒｏｗｔｈ）法）、または金属元素比でＢａ元
素の割合が２５ｍｏｌ％から７５ｍｏｌ％であるＢａお
よびＣｕ元素を含む酸化物体中にＲＥ（Ｙを含む希土類
元素の１種類またはそれらの元素の組み合わせ）を有す
るＲＥ₂Ｏ₃が体積率で５から５０％分散した前駆体
を、酸化性雰囲気中で一旦、９５０℃から１３５０℃ま
での温度領域に加熱し前記前駆体を半溶融状態にした
後、９００℃から１１００℃の領域に冷却し、前駆体中
のＲＥＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x相の生成温度のＲＥ組成より
も高い生成温度を有するＲＥ組成のＲＥＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ
_7-x相の単結晶状の種結晶を前駆体に接触させ、種結晶
と同じ任意に方位を有する超電導相を８００℃から１０
６０℃の温度領域まで均一温度中あるいは温度勾配中で
徐冷あるいは保定することによってＲＥＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ
_7-xを連続的に成長させることを特徴とする酸化物高温
超電導体の製造方法（特開平５−３０１７９７号公報、
改良ＱＭＧ法）などが挙げられるが、本発明に係る酸化
物超電導体の製造方法は、上記方法に制限されるもので
なく、従来公知の他の方法を用いて得られたものであっ
てもよい。また、該酸化物超電導体の形状については、
組合せる永久磁石の形状を非対称性の非円形状のものを
用いているため、特に制限されるものでなく、任意の形
状のものを用いることができる。

【００２１】また、本発明に用いられる永久磁石または
電磁石などの磁性部材としては、上記原理で示したよう
に、非対称性である非円形状の永久磁石および電磁石な
どを用いることができる。また、用いる永久磁石等の磁
束密度の大きさは、本発明の装置を設置する除振台上で
物体が移動し変位を与える際に加わる力に対し、上記酸
化物超電導体との組合せにより得られる磁束ピンニング
力による固定力がより大きな力となるように、適宜選択
されるものである。

【００２２】次に、本発明に係る浮上体としては、上述
の酸化物超電導体および上記永久磁石等のいずれか一方
が配置されるものであればよく、該浮上体は、適当な連
結方法、例えば、浮上体に永久磁石等を用いる場合に
は、除振台全体のバランスがとれるように円柱または角
柱などの連結部材などを除振台下面に固定し、該連結部
材の先端部近傍に永久磁石等を除振台上面（下面）に対
して垂直方向および水平方向に取り付けて配置する方法
等があり、また、浮上体に酸化物超電導体を用いる場合
にも、永久磁石と同様に連結部材を用いて、該連結部材
の先端部近傍に固定配置する方法があるが、この場合、
該浮上体である酸化物超電導体は、以下に説明する該浮
上体を浮上させる手段として液体窒素等の冷媒を用い
て、磁場中冷却する必要があることから、該酸化物超電
導体の固定には、接着等の化学的な方法によらず、挟持
等による機械的な方法により固定することが望ましい。
なお、本発明に係る浮上体の連結方法としては、上記方
法に特に制限されるものでなく、実際の設備に適合する
ように、従来公知の他の方法を用いることができる。

【００２３】次に、本発明に係る浮上体を浮上させる手
段としては、上述の酸化物超電導体および上記永久磁石
等のうち、上記浮上体として用いた以外の一方を設け、
これを装置設置用土台に設置したものであればよく、例
えば、浮上体側を上記永久磁石等を用いた連結方法とし
て、該浮上体を浮上させる手段として酸化物超電導体を
設ける場合には、該酸化物超電導体を磁場中冷却するこ
とで強い磁束ピンニング力を生じさせ、これにより該浮
上体を浮上させることができることから、まず磁場中冷
却を行うために、装置設置用土台に設置された冷却装置
中に、該浮上体である永久磁石等と一定の距離となるよ
うに該酸化物超電導体を適当な支持固定部材を用いて支
持固定して設ける。これにより、永久磁石等の外部磁界
により該酸化物超電導体は、常温で磁場中におかれる。
続いて、該冷却装置を作動させて超電導臨界温度以下の
沸点を有する冷媒、例えば、液体窒素（沸点７７Ｋ）を
直接系外より導入することにより、もしくは直接装置内
で窒素ガスを冷却して液化することにより、磁場中、超
電導臨界温度以下まで冷却して、超電導転移させて該浮
上体を浮上させる手段などがあり、また、浮上体側を上
記酸化物超電導体を用いた連結方法として、該浮上体を
浮上させる手段として永久磁石等を設ける場合にも、浮
上体である酸化物超電導体を磁場中冷却することで強い
磁束ピンニング力を生じさせ、これにより該浮上体を浮
上させることができることから、まず磁場中冷却を行う
ために、まず装置設置用土台に設置された適当な支持固
定部材に該浮上体である酸化物超電導体と一定の距離と
なるように該永久磁石等を支持固定して設ける。また、
除振台に連結された浮上体を封入する形で冷却装置を除
振台または装置設置用土台に設置する。この場合に浮上
体の連結部材等との境界部分には、液体窒素が漏出しな
いように適当なシール部材を用いる。これにより、永久
磁石等の外部磁界により該酸化物超電導体は、常温で磁
場中におかれる。続いて、該冷却装置を作動させて超電
導臨界温度以下の沸点を有する冷媒、例えば、液体窒素
（沸点７７Ｋ）を直接系外より導入することにより、も
しくは直接装置内で窒素ガスを冷却して液化することに
より、磁場中、超電導臨界温度以下まで冷却して、超電
導転移させて該浮上体を浮上させる手段などがある。な
お、本発明に係る浮上体を浮上させる手段としては、上
記方法に特に制限されるものでなく、実際の設備に適合
するように、従来公知の他の手段を用いて、適宜設計さ
れるものである。

【００２４】また、本発明に係る除振台は、特に制限さ
れるものでなく、ステッパー等のＬＳＩ製造装置など外
来振動を防ぐために用いられている除振装置を含む極め
て広い意味での除振台をさすものである。また、本明細
書中では、一般的な除振台に備えられた搭載盤を便宜
上、除振台と称している。この種の搭載盤として、例え
ば、ハニカム定盤、石定盤、制振鋼板定盤、鋳鉄定盤、
あるいはセラミックス定盤などが一般的に知られてい
る。

【００２５】さらに、本発明に係る装置設置用土台は、
特に制限されるものでなく、上述の除振台などを固定し
ている設置床など、これら製造設備を固定している建屋
の床などであればよいが、好ましくは、該装置設置用土
台からの外来振動を低減させることができるように、該
設置床面に防振ゴムなどの適当な除振部材を設けてなる
装置設置用土台などが望ましい。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の非接触固定装置の一実施例を
図１および図２を参照して説明する。図１は、移動装置
を内載した精密機器を搭載した空気除振台設備に本発明
の一実施態様として１組の磁石と超電導体（垂直方向；
ｚ軸方向）を用いた非接触固定装置を用いてなる実施例
の概略構成図であり、図２は、移動装置を内載した精密
機器を搭載した空気除振台設備に本発明の他の一実施態
様として５組の磁石と超電導体（ｚ軸方向に１組、ｘ軸
方向およびｙ軸方向に各２組、水平方向のうち、移動装
置の移動方向；ｘ軸方向）を用いた非接触固定装置を用
いてなる実施例の概略構成図であって、該非接触固定装
置の近傍部分を示す部分断面図である。

【００２７】実施例１図１において、移動装置を内載した精密機器１を搭載し
た定盤２は、通常の空気除振台用のハニカム定盤であ
り、該定盤２は、空気バネ９と架台４により設置床３上
に固定されている。定盤２は、本発明を構成する液体窒
素温度以上で超電導転移する超電導バルク体５、永久磁
石６、冷却用液体窒素容器７、永久磁石６と定盤２とを
連結する定盤固定支柱８の非接触固定装置により固定さ
れる。

【００２８】すなわち、本実施例の非接触固定装置は、
浮上体として非円形状の永久磁石６を定盤固定支柱８の
先端部分に配置し、さらに永久磁石６を定盤固定支柱８
によって精密機器１を搭載した定盤２全体のバランスが
とれる形で定盤２と連結し、他方、超電導バルク体５を
設置床３上に設置された冷却用液体窒素容器７内に設け
た装置であって、該冷却用液体窒素容器７中に冷媒であ
る液体窒素を入れて該永久磁石６による磁場中、超電導
臨界温度以下に冷却してピンニング力を生じさせる浮上
体を浮上させる手段を有するものである。

【００２９】この構成により、定盤２上を精密機器１が
移動運動することにより生じる変位を抑制するものであ
る。。

【００３０】本実施例においては、液体窒素の沸点（７
７Ｋ）温度以上で超電導転移し、強いピンニング力を有
する超電導バルク体５として、先述した特公平４−４０
２８９号公報に示すＱＭＧ（ＱｅｎｃｈａｎｄＭｅ
ｌｔＧｒｏｗｔｈ）法、すなわち、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕ元
素を含む溶融体を急冷凝固して得られた、厚さ５ｍｍ以
下の板状成形体を１１５０℃の高温に加熱せしめ半溶融
状態にした後、１℃／ｈｒの速度で徐冷する方法により
作製されたＹ、Ｂａ、Ｃｕの酸化物からなる酸化物超電
導体において、Ｙ、Ｂａ、Ｃｕの酸化物超電導体の組織
ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x相中に直径２０ミクロン以下のＹ
₂ＢａＣｕＯ₅相が３０重量％の割合で均一分散した組
織を有する酸化物超電導体であって、直径８０ｍｍ、厚
さ２０ｍｍに成型されてなる超電導バルク材料（Ｔｃ＝
９２Ｋ、Ｊｃ＝２×１０⁴Ａ／ｃｍ²）を用いた。この
超電導バルク体５の磁気吸引力特性は、インストロンタ
イプの引張試験機に直径６０ｍｍφ、厚さ２０ｍｍで、
表面磁束密度４５００ガウスのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ永久磁石
を付けて測定したところ、約１０ｋｇｆの吸引力特性を
示した。

【００３１】さらに、本実施例では、磁石形状選定のた
め、厚さ１ｃｍで、それぞれの形状が円盤、正方形、長
方形のＳｍ系永久磁石を用いて、回転自由度に関する固
定力を調査した。磁石円盤状の磁石の場合、回転力に対
する抵抗は全くなく、縦横のアスペクト比が１対１の正
方形（２ｃｍ×２ｃｍ）の磁石と、１対２の長方形（２
ｃｍ×４ｃｍ）の磁石とでは回転に対する抵抗はそれぞ
れ、約０．５ｋｇｆ、約１ｋｇｆであった。このことか
ら、回転方向に対する固定力を高めるためには、角型磁
石の形状において、磁石形状の縦横アスペクト比を持た
せるか、磁石内の磁場分布を不均一にすることが望まし
い。一方、強い固定力を得るためには、超電導バルク体
５に補足される磁束量を多くする必要があり、強力で面
積の大きい磁石が望ましい。以上のことから、本実施例
では、アスペクト比が１対２程度の磁石を用いることに
した。

【００３２】直径８０ｍｍ、厚さ２０ｍｍのＱＭＧ法に
より作製された超電導バルク体５を冷却用液体窒素容器
７に固定し、表面磁束密度４５００ガウスのＮｄ−Ｆｅ
−Ｂ系の角型永久磁石６（幅：４ｃｍ×長さ：６ｃｍ×
厚さ：２ｃｍ）を超電導バルク体５の表面から５ｍｍ離
して固定した後、冷却用液体窒素容器７に液体窒素を入
れ、磁場中冷却し、非接触固定装置とし動作させた。本
実施例では垂直方向（ｚ軸方向）の変位に対して１０ｋ
ｇｆの引張力を示し、水平方向（ｘ軸およびｙ軸方向）
に対しては３〜５ｋｇｆの引張力を示した。この数ｋｇ
ｆという値は、一般的な大きさの空気除振台上で物体が
移動し変位を与える際に加わる力が数百ｇｆ以下である
ので、十分な固定力であった。

【００３３】また、本実施例に作製した非接触固定装置
に、外部より１００Ｈｚの振動を印加し、振動ダンピン
グ特性を調べた。振動ダンピング係数は１Ｎ・ｓｅｃ／
ｍであり、本非接触固定装置により１００Ｈｚの外部振
動は、１００分の１以下に低下し、除振台である定盤２
への振動伝達を抑えていることが明らかになった。

【００３４】また、本実施例では、磁石６としてＮｄ−
Ｆｅ−Ｂ系やＳｍ−Ｃｏ系の永久磁石を用いたが、永久
磁石の代わりに電磁石を用いても同様の効果があること
はいうまでもない。

【００３５】実施例２実施例１で説明した図１のような一組の永久磁石６と超
電導バルク体５の固定力に加えて、図２に示すような定
盤固定支柱８の側面に水平方向の固定力を向上させるた
めに、永久磁石６と超電導バルク体６の組み合わせを付
加した。ｚ軸方向と同様、ｘ軸方向およびｙ軸方向（本
実施例では、精密機器１に内載された移動装置の移動方
向をｘ軸方向とし、ｚ軸およびｘ軸方向と互いに垂直な
軸方向をｙ軸方向とした）に実施例１と同様に直径８０
ｍｍ、厚さ２０ｍｍのＱＭＧ法により作製された超電導
バルク体５を冷却用液体窒素容器７中に固定した。表面
磁束密度４５００ガウスのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の角型永久
磁石６（幅：４ｃｍ×長さ：６ｃｍ×厚さ：２ｃｍ）を
定盤固定支柱８に固定し、ｘ、ｙおよびｚ軸固定用超電
導バルク体５の表面から約５ｍｍ離して、磁場中冷却し
た。これにより、ｘ、ｙおよびｚ方向の固定力として垂
直方向と同様の１０ｋｇｆの引張力が得られ、３次元的
固定力が高まった。

【００３６】さらに加えて、これら実施例１および２の
磁石と超電導体の配置は、逆（すなわち、浮上体として
配置するものが逆）でも可能であることはいうまでもな
い。

【００３７】また非接触固定装置に対して、設置床３よ
り振動伝達を減少させるために、非接触固定装置下部、
例えば、図２に示すように、設置床３と冷却用液体窒素
容器７との間に防振ゴム等のそれ自身が引張力により大
きく変位せず、かつある程度の除振能力を有する簡易除
振部材１０を併せて使うことにより、より効果的に動作
する。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の非接触固定装置によれば、簡単な構造で除振台上の物
の移動による台の変位を固定することができる。さらに
従来の変位センサーや電磁石を利用したような除振台変
位制御装置のように複雑な制御を行なう必要もなく、し
かも安価である。したがって、本発明は、除振台分野に
おいて、画期的な非接触固定装置の実現を可能にする。

【図面の簡単な説明】

【図１】移動装置を内載した精密機器を搭載した空気
除振台設備に本発明の一実施態様として１組の磁石と超
電導体を用いた非接触固定装置を用いてなる実施例の概
略構成図である。

【図２】移動装置を内載した精密機器を搭載した空気
除振台設備に本発明の他の一実施態様として５組の磁石
と超電導体を用いた非接触固定装置を用いてなる実施例
の概略構成図であって、該非接触固定装置の近傍部分を
示す部分断面図である。

【符号の説明】

１…除振台上で移動する精密機器、２…定盤、３…
設置床、４…架台、５…超電
導バルク体、６…永久磁石、７…冷却
用液体窒素容器、８…定盤固定支柱、９…
空気バネ、１０…簡易除振部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者手嶋英一神奈川県川崎市中原区井田1618番地新日本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者宮本勝良神奈川県川崎市中原区井田1618番地新日本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者橋本操神奈川県川崎市中原区井田1618番地新日本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者納口慶太神奈川県横浜市神奈川区栄町16−18 明立精機株式会社内 (72)発明者日向勝美神奈川県横浜市神奈川区栄町16−18 明立精機株式会社内 (72)発明者戸原素神奈川県横浜市神奈川区栄町16−18 明立精機株式会社内 (72)発明者戸原勉神奈川県横浜市神奈川区栄町16−18 明立精機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】浮上体および該浮上体を浮上させる手段
を有し、浮上体および該浮上体を浮上させる手段のいず
れか一方に非円形状の永久磁石または電磁石などの磁性
部材を配置し、他方にＲＥ（Ｙを含む希土類元素の１種
類またはそれらの元素の組み合わせ）、Ｂａ、Ｃｕから
なる酸化物超電導体において、超電導相であるＲＥＢａ
₂Ｃｕ₃Ｏ_7-x結晶中に常電導相であるＲＥ₂ＢａＣｕ
Ｏ₅が微細に均一分散した組織を有している酸化物超電
導体を設け、前記磁石および酸化物超電導体のいずれか
一方が除振台と連結され、他の一方が装置設置用土台に
設置されていることを特徴とする非接触固定装置。
【請求項２】前記非円形状の永久磁石または電磁石な
どの磁性部材と前記酸化物超電導体との組み合わせが、
水平方向と垂直方向に二組以上配置されることを特徴と
する請求項１に記載の非接触固定装置。