JPS63290101A - リニアモ−タ式搬送装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、搬送システムにおける搬送路の曲線部で搬送
車に推進力を与える手段を備えたリニアモータ式搬送装
置に関する。

（従来の技術） リニアインダクションモータ（以下、ＬＩＭと称する）
は、ギアなどの伝導機構を介さず、非接触で直接推進力
を得ることができ、高加減速性能を有するという特徴が
ある。また、偏平で比較的簡単な構造であり、ＬＩＭを
含む機構の故障が極めて少なく、保守が簡単になるなど
の利点がある。

このようなＬＩＭ固有の特徴を生かし、産業上の各分野
でＬＩＭを応用したシステムが開発され実用化されつつ
ある。

一方、従来から工場やオフィスなどにおける物品や現金
、伝票などの搬送は、主として人手によるか、あるいは
従来の回転形モータにブーりやベルトなどの伝動要素を
組合わせて直線運動を得る方式の無人搬送車などにより
一般に行われていた。

また、半導体工場のクリーンルーム内における半導体ウ
ェハなどの搬送についても、従来から人手または無人搬
送車などで行っている。ところが、このような搬送方式
では人体及び搬送車の摩擦部分からごみが発生して半導
体ウェハの表面が汚染され、半導体製品の歩留低下の要
因の一つとなっていた。

近年、これらの搬送手段に、先に述べたような特徴を有
するＬＩＭを応用したリニアモータ搬送システムが開発
され、車輪走行式のものが銀行等における現金や伝票の
搬送などに一部実用化されている。

また、半導体工場における新しい搬送システムとして、
例えば、電気学会雑誌、昭和６１年７月号、第６７７頁
〜６８０頁には、クリーンルーム内での半導体ウェハの
搬送にリニアモータ搬送システムを適応し、更に磁気浮
上方式を組合わせて完全非接触としたシステムもすでに
提案されている。

これらの適用例のうち、クリーンルーム内の磁気浮上搬
送システムの構成例を第７図及び第８図に示す。

第７図に示すように、このシステムは強磁性体で構成さ
れたガイドレール８と、このレール８に対して非接触で
支持された搬送容器６を含む搬送車５と、この搬送車５
に非接触で推力を与えるＬＩＭ固定子１０及び搬送車５
と一体となったＬＩＭ二次導体９とを含んで構成されて
いる。一方、ＬＩＭ二次導体９上には電磁石１１、永久
磁石１２が配置され、あわせて制御回路電源収納部７が
載置されている。

かかる構成において、ＬＩＭ固定子１０の作る移動磁界
によりＬＩＭ二次導体９には渦電流が生じ、移動磁界と
渦電流の相互作用によりＬＩＭ二。

次導体つと一体となった搬送車５は磁界進行方向に力を
受けて走行する。

ＬＩＭ固定子１０は、第８図に示すように、搬送路１３
に沿って分散配置されている。搬送路１３は処理工程の
流れに沿って曲線部１４及び分岐部１５を宵する。この
ため各部に配置されるＬＩＭ固定子１０は、その用途に
応じて直進加減速用ＬＩＭ固定子１６、曲線部加速用Ｌ
ＩＭ固定子１７、横シフト用ＬＩＭ固定子１８、旋回用
ＬＩＭ固定子１９など、形状及び性能の異なる数種類に
分類され、搬送路１３に目的に応じて分散配置されてい
る。

ここで、上記曲線部加速用ＬＩＭ固定子１７を含む従来
の曲線部１４のＬＩＭ固定子の配置例を第９図に示す。

同図に示すように、曲線部加速用ＬＩＭ固定子１７は、
曲線部１４上にスロット２に納めたＬＩＭステータコイ
ル３を巻回したＬ　Ｉ　Ｍステータ鉄心１を讃数方向に
複数個配して構成される。

かかる構成において、第７図に示す搬送車５が曲線部１
４を通過するプロセスについて説明する。

曲線部加速用ＬＩＭ固定子１７は第８図の曲線部１４の
位置に、第９図に示すように複数個のＬＩＭ固定子の組
として配置される。この例では、例えば４方向に４個の
ＬＩＭ固定子を配置した例を示しているが、各ＬＩＭ固
定子は夫々作る移動磁界が、第１０図に示すように各々
その方向が異なっている。この場合、４個のＬＩＭ固定
子１７の作る移動磁界の総和（ベクトル和）は、曲線部
１４に沿って、同図に示すようにほぼ左回りに旋回する
磁界となる。

即ち、同図の矢印Ａに沿って搬送路１３の右方向より曲
線部１４に進入してきた搬送車５は、第１番目の曲線部
加速用ＬＩＭ固定子１７によって発生する下向きの移動
磁界ａにより直線方向から外れて曲線部１４に沿うよう
走行を始め、第２番目及び第３番目のＬＩＭ固定子１７
が各々発生する移動磁界す、ｃの方向の推進力を受け、
曲線部１４を同図で示す矢印Ｂ方向に旋回して通過走行
し、曲線部１４の最後に設置された第４番目のＬＩＭ固
定子１７によって移動磁界ｄの直進方向の推進力を受け
、同図に示す矢印Ｃ方向に進行することにより、左回り
の曲線部１４の走行を完了する。

上記のように、曲線部加速用ＬＩＭ固定子１７は、曲線
部１４を構成する複数個のＬＩＭ固定子の夫々が作る直
線方向移動磁界を複数個のＬＩＭ固定子を曲線部１４の
通過方向に沿って並べて配置することによって、空間的
に駆動力を合成し、これによって曲線部１４を通過する
旋回力を得ている。

なお、曲線部１４を通過せずに、そのまま直進する場合
は、曲線部加速用ＬＩＭ固定子１７には通電せず、直進
加減速用ＬＩＭ固定子１６のみを通電して、搬送車５を
第１０図の矢印り方向に進入させる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第１０図に示すように、旋回の方向、つ
まりＬＩＭ二次導体９の運動方向と各ＬＩＭ固定子１７
の作る磁界の方向は完全には一致していないので、ＬＩ
Ｍ固定子１７がＬＩＭ二次導体９、即ち搬送車５に与え
る推力は各ＬＩＭ固定子１７が出し得る推力の運動方向
成分の和となるため、ＬＩＭ固定子１７の全推力を有効
に曲線部通過時の旋回力として利用することはできない
。

第１１図にＬＩＭ単体の発生する推力と旋回の方向に寄
与する成分との関係をベクトル図として示す。

ＬＩＭ単体の発生する推力ベクトルＦを次のように分解
して考える。

（ＩＦＩ−ＩＦ　　Ｉ＋１Ｆ２１＋ＩＦ８１＋ＩＦ４１
・・・・・−＋１ＦｎＩ） 方向成分子１．ｆ２．・・・・・・ｆｎは第１１図のよ
うになる。ここで、旋回力をτとすると τＸ　Σ　１ｆ１１　　　　　　・・・・・・・・・（
２）となる。

第１０図に示す４個のＬＩＭ固定子の配置においては、
ＬＩＭ単体の発生する推力 ＬＩＭ単体の発生する推力の約２／３程度しか寄与しな
いことになる。

また、搬送路１３の曲線部１４は、ＬＩＭ取付はスペー
スの制約が厳しいため、曲線加速用ＬＩＭ固定子１７は
極力小型化して、ここに複数個のＬＩＭ固定子を配置す
る必要がある。ところが、元来、端効果などにより回転
型誘導伝導機に比べて低効率、低力率であるＬＩＭをさ
らに小型化して多数分散配置することは、主磁束に対す
る漏れ磁束の割合いの増加につながり、特性低下をきた
す。

以上のように、小型化のＬＩＭ固定子を複数個分散配置
して、各ＬＩＭ固定子の発生推力の曲線部通過方向成分
の和として曲線部通過時の旋回力を得る方式では、搬送
車を旋回させるのに十分な推力が得られないといった問
題点があった。

本発明は上記に鑑み、固定子鉄心を曲線部形状に沿って
ほぼ連続的に構成することにより、推力を直接曲線部通
過時の旋回力として発生させ、効率改善を図ることがで
きるものを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、す・ニアインダクン
ヨンモータの二次導体を取付けた搬送車を移動すべく前
記リニアインダクションモータの一次側固定子を搬送路
に沿って配置してなるリニアモータ式搬送装置において
、例えば前記一次側固定子の鉄心を横断面台形状に形成
し、隣接する一次側固定子の端面を夫々当接させて前記
曲線部に沿った円弧状に連結したり、または前記一次側
固定子の鉄心と鉄心との間に横断面台形状のブロック鉄
心を介装し、このブロック鉄心の両端面に夫々鉄心の端
面を当接させて一次側固定子を前記曲線部に沿った円弧
状に連結し、更には複数の一次側固定子を連結して一次
側固定子群を形成し、この一次側固定子群を分散して配
置することにより、前記一次側固定子を前記搬送路の曲
線部に該曲線部の曲線に沿ってほぼ連続的に配置したも
のである。

（作　用） 上記手段によれば、一次側固定子を連続的とすることに
より曲線部の磁束の漏れを低減できるため高効率化が可
能であり、更にＬＩＭ固定子の曲線部の方向に沿った、
つまり旋回方向を向いた推力を発生できるため、高旋回
推力の搬送装置を実現することができる。

（実施例） 第１図及び第２図は本発明の一実施例を示し、第１図は
本発明に係るリニアモータ式搬送装置における曲線部加
速用ＬＩＭ固定子の配置状態を示す平面図で、第２図は
第１図に示したＬＩＭ固定子の一個を取出して示すもの
である。

第１図に示す曲線部１４の曲線部加速用ＬＩＭ固定固定
子は、第２図に示すＬＩＭ固定子１０を９個連続して配
置したものである。

第２図に示すように、ＬＩＭ固定子１０は積層鉄板から
なる鉄心１にスロット２を設けるとともに、このストッ
ト２に納めたステータコイル３で構成される。この鉄心
１の両端部４は、長手方向に対して所定角度α、βを持
たせて切断されて横断面台形状に形成されている。

この角度α及びβは、曲線部１４に配置するＬＩＭ固定
子１７の個数及び曲線部１４の形状で決定される任意の
角度である。

このＬＩＭ固定子１７は第１図に示すように曲線部１４
に連続的に、しかも隣接するＬＩＭ固定子１７同士の端
面を夫々当接させて隙間なく配置されている。

このような構成において、各ＬＩＭ固定子１０の各ステ
ータコイル３に三組の交流を供給すると、このＬＩＭ固
定子１０にはステータ鉄心１の長手方向に移動磁界を発
生するが、この移動磁界はＬＩＭ固定子１０のピッチを
τ（ｍ）　、１４源周波数をｆ　　（ｌｌｚ）とすると
、速度２７　ｆ　　（ｍ／　５ｅｅ）でステータ鉄心１
の長手方向に移動する磁界となる。

このＬＩＭ固定子１０を曲線部加速用ＬＩＭ固定子１７
として、搬送路１３の曲線部１４に配置し、第７図に示
した搬送車５がこの曲線部１４に進入すると、搬送車５
に取付けられたＬＩＭ二次導体９は曲線部加速用ＬＩＭ
固定子１７に発生する旋回磁界により、曲線部形状にほ
ぼ沿った方向、即ち磁界の旋回方向に推力を受け、滑り
をＳとすれば、２τｆ　（１−３）の周速で旋回する。

二のようにして、運搬車５は曲線部１４を効率良くスム
ーズに通過することができる。

本実施例の構成においては、ＬＩＭステータ鉄心１を連
続的に接続配置しているため、従来曲線部にＬＩＭステ
ータ鉄心１を分散配置した構成に対して、鉄心が一体と
なるため移動磁界が連続となって、端効果の影響が軽減
され、主磁束に対する漏れ磁束が減少することになる。

第３図は他の実施例を示すものであり、上記実施例と異
なる点は、上記実施例が長さの等しい同一のＬＩＭ固定
子１７を使用しているのに対し、本実施例では両端部と
中央部で異なる寸法及び形状のＬＩＭ固定子１７ａ、１
７ｂを使用している点にある。

その他、図示していないが、搬送路の曲線部の形状に応
じてステータ鉄心の形状を種々の形にして、それらを連
続的に配置して曲線部加速用ＬＩＭ固定子を構成したり
、積層鉄板の代わりにブロック鉄心を使用したり、ある
いはブロック鉄心の場合には、曲線部形状に合せて連続
的な鉄心としたものなどが考えられるが、いずれも漏れ
磁束を減少させることができ、従来のＬＩＭよりもその
特性を向上させることができる。

第４図は更に他の実施例を示すもので、搬送路１３の曲
線部１４の全体にＬＩＭ固定子１０を連続して配置する
ことなく、複数の曲線部加速用ＬＩＭ固定子１７を複数
個（図示では３個）連結してＬＩＭ固定子群２２を構成
し、この固定子群２２を分散配置したものである。

この場合、上記実施例に比べて推力特性は低下するが、
製作面からみて非常に作り易く、しかも運搬し易いとい
う利点がある。

上記実施例の場合、第６図に示すように、矩形状のＬＩ
Ｍ固定子２０を複数個連結接続し、繋ぎ部に横断面台形
状のグロック鉄心２１を挿入して曲線部加速用ＬＩＭ固
定子１７を構成することもできる。

第５図は更に他の実施例を示すもので、曲線部１４に忠
実に沿った形に半円状にＬＩＭ鉄心１を屈曲させ、ここ
にスロット２を設け、このスロット２に納めたステータ
コイル３で曲線部１４の形状に沿った半円状の曲線部加
速用ＬＩＭ固定子１７を構成したものである。

この実施例の場合、搬送車５を旋回させるのに十分な推
力を得るためには理想的であるが、積層鉄板にて構成す
る場合、内径側と外径側でスロットピッチを変えたり、
ステータコイルを扇形にする必要がある。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、移動磁界方向に
磁路がほぼ連続となり、そのため端効果の影響を軽減で
き、ＬＩＭの力率及び効率を向上させることができる。

従って、ＬＩＭの特性が改善され、同じ印加電圧に対し
て大きな推力を得ることができるばかりでなく、励磁電
流を低く抑えることができるため、省エネルギー化を図
ることができる。

更に、ステータ鉄心の配置を搬送路の曲線部形状と略々
同じとすることにより、ＬＩＭステータ側に発生する移
動磁界方向をＬＩＭ二次導体、即ち搬送車の曲線部方向
に略一致させることができる。このため、ＬＩＭの発生
推力を直接旋回力として利用できるために、従来型の曲
線部ＬＩＭに比べて旋回力を増加させることができる。

また、ＬＩＭ取付けに当たってスペース上の制約の厳し
い搬送路曲線部において、搬送車を旋回させるのに十分
な推力を発生し得る優れた特性を実現することができる
。

更に、複数の固定子を連結して曲線部加速用ＬＩＭ固定
・子を構成することにより、この製作に当たっては従来
のものを大差がないため、従来並の価格で製作して供給
することができるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示し、第１
図は搬送路を示す平面図、第２図は固定子の一つを拡大
して示す平面図、第３図乃至第５図は夫々異なる他の実
施例を示す第１図相当図、第６図は固定子の連結の変形
例を示す平面図、第７図乃至第１１図は従来例を示し、
第７図はリニアモータ式搬送装置全体を示す側面図、第
８図は第７図の平面図、第９図は搬送路を示す平面図、
第１０図は移動磁界と搬送車の運動方向を示す平面図、
第１１図は第１０図における推力の関係を解析的に説明
するためのベクトル図である。 １・・・ＬＩＭ鉄心、２・・・スロット、３・・・コイ
ル、４・・・ＬＩＭ鉄心端部、５・・・搬送車、９・・
・ＬＩＭ二次導体、１０・・・ＬＩＭ固定子、１３・・
・搬送路、１４・・・曲線部、１６・・・直進加減速用
ＬＩＭ固定子、１７・・・曲線部加速用ＬＩＭ固定子、
２０・・・矩形状ＬＩＭ固定子、２１・・・つなぎ部ブ
ロック鉄心、２２・・・ＬＩＭ固定子群。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１図 第２図 ＄３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、リニアインダクションモータの二次導体を取付けた
   搬送車を移動すべく前記リニアインダクションモータの
   一次側固定子を搬送路に沿って配置してなるリニアモー
   タ式搬送装置において、前記一次側固定子を前記搬送路
   の曲線部に該曲線部の曲線に沿ってほぼ連続的に配置し
   たことを特徴とするリニアモータ式搬送装置。 ２、前記一次側固定子の鉄心を横断面台形状に形成し、
   隣接する一次側固定子の端面を夫々当接させて前記曲線
   部に沿った円弧状に連結したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のリニアモータ式搬送装置。 ３、前記一次側固定子の鉄心と鉄心との間に横断面台形
   状のブロック鉄心を介装し、このブロック鉄心の両端面
   に夫々鉄心の端面を当接させて一次側固定子を前記曲線
   部に沿った円弧状に連結したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のリニアモータ式搬送装置。 ４、複数の一次側固定子を連結して一次側固定子群を形
   成し、この一次側固定子群を分散して配置したことを特
   徴とする特許請求の範囲第２項又は第３項記載のリニア
   モータ式搬送装置。