JP2539679Y2 - AC magnetic levitation transfer device - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野） 本考案は、非接触で物体を搬送する交流磁気浮上搬送
装置に係わり、特に振動の抑制をはかった交流磁気浮上
搬送装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to an AC magnetic levitation transport device that transports an object in a non-contact manner, and particularly to an AC magnetic levitation transport device that suppresses vibration.

［従来の技術］ 従来、発塵や潤滑油の飛散等を嫌う半導体プロセス等
における物体（半導体ウェハ）の搬送や移動機構の軸受
けには、直流電磁石を用いていわゆる磁気軸受けが用い
られている。これは、磁石と磁性材料との間に作用する
磁気的吸引力を利用して、搬送物体或いは支持物体を空
隙を介して非接触で浮揚させるものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called magnetic bearing using a DC electromagnet has been used as a bearing of a transfer mechanism or a transfer mechanism of an object (semiconductor wafer) in a semiconductor process or the like that does not like dust generation or scattering of lubricating oil. In this method, an object to be conveyed or a supporting object is levitated in a non-contact manner through a gap by utilizing a magnetic attraction force acting between a magnet and a magnetic material.

この磁気軸受けは、必要電力が少なくて済むメリット
はあるものの、本来、不安定な吸引力を電気的制御によ
り安定化する必要があるため、その制御回路装置が必要
になること、またそれに必要なギャップセンサ等の付帯
部品が多く必要になる欠点を有している。Although this magnetic bearing has the advantage of requiring less power, it is necessary to stabilize the unstable attractive force by electrical control. There is a disadvantage that many additional components such as a gap sensor are required.

これに対し、交流電磁石を用いた誘導反発方式は、導
電材料からなる浮上体の形状を工夫することにより、安
定に浮上支持できることが原理的に確認されている。第
４図に、従来の交流磁気浮上搬送装置の概略を示す。On the other hand, it has been confirmed in principle that the induction repulsion method using an AC electromagnet can stably support the levitation by devising the shape of the levitation body made of a conductive material. FIG. 4 schematically shows a conventional AC magnetic levitation transfer device.

図中１は交流電磁石、２は搬送される浮上体である。
浮上体２はアルミニウム等の軽くて導電性の高い材料が
適しており、運びたい物体はこの上に置かれる。In the figure, 1 is an AC electromagnet, and 2 is a floating body to be conveyed.
The floating body 2 is suitably made of a light and highly conductive material such as aluminum, on which an object to be carried is placed.

図において、交流電磁石１に交流電流を通電すると、
その上部に交番磁界が発生し、浮上体２中に渦電流と呼
ばれる交番電流が流れる。この電流により生じる磁界は
電磁石１によって生じる磁界と反発する方向に形成さ
れ、浮上体２には図中Ｆで示す浮上力が作用する。In the figure, when an AC current is applied to the AC electromagnet 1,
An alternating magnetic field is generated in the upper part, and an alternating current called an eddy current flows in the floating body 2. The magnetic field generated by this current is formed in a direction that repels the magnetic field generated by the electromagnet 1, and a levitation force indicated by F in the drawing acts on the levitation body 2.

交流電磁石１の結線を３相結線とし、３相交流電流を
通電すると、電磁石１の配列方向に移動磁界が発生し、
この磁界により浮上体２には上記配列方向に走行力が作
用する。When the connection of the AC electromagnet 1 is set to a three-phase connection and a three-phase AC current is applied, a moving magnetic field is generated in the arrangement direction of the electromagnet 1,
The traveling force acts on the levitating body 2 in the arrangement direction by the magnetic field.

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、この種の交流磁気浮上搬送装置にあっ
ては、次のような問題があった。[Problem to be Solved by the Invention] However, this type of AC magnetic levitation transfer device has the following problems.

浮上体の浮上時には、浮上体と電磁石ヨーク又はその
間に配置される容器とのチャタリング的な接触を避ける
ため、電磁反発力を比較的急激に作用させる。その場
合、浮上体は垂直方向にオーバーシュート的な振動を生
じ易い。When the levitating body is levitated, the electromagnetic repulsive force acts relatively sharply in order to avoid chattering contact between the levitating body and the electromagnet yoke or the container disposed therebetween. In that case, the floating body is likely to generate overshoot-like vibration in the vertical direction.

また、浮上体の搬送方向に配列された交流電磁石上に
は交流磁界が作られ、この交流磁界は電磁石に印加する
交流信号の周波数に応じて変動する。変動する時速密度
を実効値で見ると、交流電磁石の搬送方向磁極ピッチに
応じた時速密度の強弱ができる。磁束密度の強部におい
て浮上体は強い反発力を受けるが、弱部において反発力
は弱いため、浮上体は走行時にピッチング振動或いは垂
直方向振動を生じ易い。Further, an AC magnetic field is generated on the AC electromagnet arranged in the transport direction of the floating body, and the AC magnetic field fluctuates according to the frequency of the AC signal applied to the electromagnet. When the fluctuating hourly density is viewed as an effective value, the hourly density can be increased or decreased according to the magnetic pole pitch in the transport direction of the AC electromagnet. The levitating body receives a strong repulsive force in a portion where the magnetic flux density is strong, but the repelling force is weak in a weak portion, so that the levitating body easily generates pitching vibration or vertical vibration during traveling.

さらに、搬送方向に長い搬送ラインを考えた時、搬送
ライン全体に常時通電することは電力の無駄になる。搬
送ラインを幾つかのブロックに分割し、浮上体をセンサ
等で検出して浮上体が存在する部分のブロックのみ通電
すれば、電源及び電力を効率的に使用できる。しかし、
この場合、浮上体の浮上時，走行時に通電するブロック
の切替えを行うと交流電磁石に流れる電流が変動し、浮
上力の変動となるから浮上体は垂直方向の振動を生じ易
い。Further, when a long transfer line is considered in the transfer direction, it is a waste of power to always supply power to the entire transfer line. If the transport line is divided into several blocks, the floating body is detected by a sensor or the like, and only the blocks where the floating body exists are energized, the power supply and the electric power can be used efficiently. But,
In this case, when the block to be energized is switched when the levitation body floats or travels, the current flowing to the AC electromagnet fluctuates, and the levitation force fluctuates, so that the levitation body is likely to generate vertical vibration.

このように、従来の交流磁気浮上搬送装置において
は、浮上体の振動を生じさせる外乱と共に、浮上時の浮
上体の垂直方向，ピッチング等の固有振動数が存在し、
外乱によりこれらの振動が発生し易い。浮上体の振動が
大きくなり搬送ラインと接触すれば、非接触搬送のメリ
ットが無くなるから、浮上体の振動を抑える何等かの対
策が必要である。As described above, in the conventional AC magnetic levitation transfer device, the natural frequency such as the vertical direction and pitching of the levitation body at the time of levitation exists along with the disturbance that causes the vibration of the levitation body.
These vibrations are likely to occur due to disturbance. If the vibration of the levitating body increases and comes into contact with the transport line, the merit of non-contact transport is lost, and some countermeasures for suppressing the vibration of the levitating body are necessary.

本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、浮上体の振動を抑制することがで
き、浮上体と搬送ラインとの接触等を防止できる交流磁
気浮上搬送装置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an AC magnetic levitation conveyance device that can suppress the vibration of the levitation body and prevent contact between the levitation body and the conveyance line. To provide.

［課題を解決するための手段］ 本考案は、上記の目的を達成するために、次のような
構成を採用している。[Means for Solving the Problems] The present invention employs the following configuration to achieve the above object.

即ち本考案は、導電性を有する非磁性金属材料からな
る浮上体を交番磁界を利用して浮上，搬送させる交流磁
気浮上搬送装置において、前記浮上体の搬送方向に沿っ
て設けられた交流電磁石に交流の電気信号を供給して、
前記浮上体に浮上，走行させるための交番磁界を作用さ
せる手段と、前記交流電磁石に供給する前記交流の電気
信号に直流の電気信号を重畳して、前記浮上体に振動減
衰効果を高めるための直流磁界を作用させる手段とを具
備してなることを特徴としている。That is, the present invention is directed to an AC magnetic levitation transfer device for floating and transporting a floating body made of a conductive non-magnetic metal material using an alternating magnetic field, wherein an AC electromagnet provided along the transport direction of the floating body is provided. Supply an AC electrical signal,
Means for applying an alternating magnetic field for levitating and running on the levitation body, and a DC electric signal for superimposing a DC electric signal on the AC electric signal supplied to the AC electromagnet to enhance a vibration damping effect on the levitation body. Means for applying a DC magnetic field.

［作用］ 本考案によれば、交流電磁石により交流磁界によっ
て、浮上体に浮上力及び走行力を与えることができる。
これに加えて、交流電磁石に供給する交流の電気信号に
直流の電気信号を重畳することにより、直流電磁石又は
永久磁石を用いなくても、直流磁界（バイアス磁界）を
発生させることが可能となる。従って浮上体の振動を減
衰させることができ、これにより浮上体の振動が大きく
なり搬送ラインと接触する等の不都合を未然に防止する
ことができ、非接触搬送を確実に行うことが可能とな
る。[Operation] According to the present invention, a levitation force and a running force can be applied to the levitation body by the AC magnetic field by the AC electromagnet.
In addition, by superimposing a DC electric signal on an AC electric signal supplied to the AC electromagnet, a DC magnetic field (bias magnetic field) can be generated without using a DC electromagnet or a permanent magnet. . Therefore, the vibration of the floating body can be attenuated, thereby increasing the vibration of the floating body, preventing inconveniences such as contact with the transport line, and performing non-contact transport reliably. .

［実施例］ 以下、本考案の実施例を、図面を参照して説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第１図は本考案の一実施例に係わる交流磁気浮上搬送
装置の概略構成を説明するためのもので、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図を示している。図中１は交流磁界を
発生する交流電磁石、２は搬送物体を載置する浮上体、
３は直流磁界を発生する永久磁石である。FIGS. 1A and 1B are diagrams for explaining a schematic configuration of an AC magnetic levitation transfer device according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a side view. In the figure, 1 is an AC electromagnet that generates an AC magnetic field, 2 is a floating body on which a conveyed object is placed,
Reference numeral 3 denotes a permanent magnet that generates a DC magnetic field.

なお、本考案は直流磁界を発生するために永久磁石を
用いることなく、交流の電気信号に直流の電気信号を重
畳することを特徴とするが、ここでは説明を分かりやす
くするために、永久磁石を用いた例で説明する。The present invention is characterized in that a direct current electric signal is superimposed on an alternating current electric signal without using a permanent magnet to generate a direct current magnetic field. This will be described with an example using.

交流電磁石１は、浮上体２を搬送，走行させるための
もので、浮上体２の搬送方向に沿って複数個設けられて
いる。浮上体２は、導電性を有する常磁性若しくは非磁
性金属材料、例えばアルミニウムで形成されている。永
久磁石３は、浮上体２の振動を抑制するためのもので、
交流電磁石１からなる２本のラインの間に複数個設けら
れている。The AC electromagnet 1 is for transporting and traveling the floating body 2, and a plurality of AC electromagnets 1 are provided along the transport direction of the floating body 2. The levitating body 2 is formed of a conductive paramagnetic or non-magnetic metal material, for example, aluminum. The permanent magnet 3 is for suppressing the vibration of the floating body 2,
A plurality of AC electromagnets 1 are provided between two lines.

このような構成において、交流電磁石１に第２図
（ａ）に示すような零を中心とする正負に対称な交流電
流を通電すると、その上部に交番磁界が発生する。この
磁界中に浮上体２があるため、浮上体２のAl材料中に渦
電流と呼ばれる交番電流が流れる。この電流により生じ
る磁界は、交番電磁石１によって生じる磁界と反発する
方向に形成され、従って浮上体２には浮上力が作用す
る。In such a configuration, when an alternating current symmetrical about positive and negative with respect to zero as shown in FIG. 2 (a) is applied to the AC electromagnet 1, an alternating magnetic field is generated above the alternating current. Since the floating body 2 is present in the magnetic field, an alternating current called an eddy current flows in the Al material of the floating body 2. The magnetic field generated by this current is formed in a direction that repels the magnetic field generated by the alternating electromagnet 1, so that a floating force acts on the floating body 2.

また、交流電磁石１の結線を３相結線とし、３相交流
電流を通電すると、交流電磁石１の配列方向に移動磁界
が発生する。そして、この移動磁界中に浮上体２が位置
するので、浮上体２には交流電磁石１の配列方向に走行
力が作用する。When the AC electromagnet 1 is connected in three phases and a three-phase AC current is applied, a moving magnetic field is generated in the direction in which the AC electromagnets 1 are arranged. Since the levitating body 2 is located in the moving magnetic field, a running force acts on the levitating body 2 in the direction in which the AC electromagnets 1 are arranged.

これに加えて本装置では、永久磁石３を設置して浮上
体２に直流磁界を作用させている。永久磁石３による直
流磁界は、後述するように浮上体２の垂直振動及びピッ
チング振動を抑制させることになる。このため、浮上体
２の振動が小さくなり、浮上体２が搬送ラインと接触す
る等の不都合を未然に防止することができ、非接触搬送
を確実に行うことが可能となる。In addition to this, in the present apparatus, a permanent magnet 3 is installed to apply a DC magnetic field to the floating body 2. The DC magnetic field generated by the permanent magnet 3 suppresses vertical vibration and pitching vibration of the floating body 2 as described later. For this reason, the vibration of the floating body 2 is reduced, and problems such as the floating body 2 coming into contact with the transport line can be prevented beforehand, and non-contact transport can be reliably performed.

ここで、直流磁界による作用を第３図を参照して説明
する。振動抑制を目的とするダンパは、振動物体の動く
方向の速度に比例した抵抗力を発生させるもので、振動
を小さくしたり振動を速やかに減衰させるものである。Here, the action by the DC magnetic field will be described with reference to FIG. A damper for suppressing vibration generates a resistance force proportional to the speed of the moving object in the moving direction, and reduces the vibration or attenuates the vibration quickly.

第３図（ａ）に示すように、厚み方向（図中Ｂ方向）
に磁化された永久磁石３′から磁束Ｂが出ているとき、
長方形導体２′を図中ｘで示す方向へ動かした時、導体
が磁石の磁束を横切るこきとにより生じるローレンツ力
と呼ばれる抵抗力が長方形導体２′に働く。従って、長
方形導体２′がｘ方向において振動すればこの抵抗力が
減衰力となり得る。As shown in FIG. 3 (a), the thickness direction (direction B in the figure)
When the magnetic flux B is emitted from the permanent magnet 3 'magnetized to
When the rectangular conductor 2 'is moved in the direction indicated by x in the drawing, a resistance force called Lorentz force generated by the conductor crossing the magnetic flux of the magnet acts on the rectangular conductor 2'. Therefore, if the rectangular conductor 2 'vibrates in the x direction, this resistance can be a damping force.

このように、磁石３′或いは導体２′の相対的動きが
磁束と直交していれば減衰力が得られる。交流磁気浮上
搬送装置において、このようなダンパを考えた場合、第
３図（ｂ）に示すように、浮上体２は交流磁界の作用に
より永久磁石３の上面より距離Ｄだけ浮上している。Thus, if the relative movement of the magnet 3 'or the conductor 2' is perpendicular to the magnetic flux, a damping force can be obtained. When such a damper is considered in the AC magnetic levitation transfer device, as shown in FIG. 3B, the levitation body 2 is floated by a distance D from the upper surface of the permanent magnet 3 by the action of the AC magnetic field.

いま、浮上体２の振動でその抑制したい方向は、浮上
体２のｚ方向の垂直振動方向及びｙ軸回りの回転である
ピッチングが主体である。本来、減衰力を発生させる永
久磁石３から発生する磁束Ｂと直交する浮上体２の動く
方向は図中ｘで示す方向であり、このｘ方向は浮上体２
の走行方向で振動を抑制したい方向とは異なっている。Now, the direction in which the floating body 2 is desired to be suppressed by the vibration is mainly pitching which is the vertical vibration direction of the floating body 2 in the z direction and rotation about the y axis. Originally, the moving direction of the floating body 2 orthogonal to the magnetic flux B generated from the permanent magnet 3 that generates the damping force is the direction indicated by x in the drawing, and this x direction is the floating body 2
The direction of travel is different from the direction in which vibration is to be suppressed.

しかし、第３図（ｂ）に示すように永久磁石３のＮ極
から出た磁束ＢはＳ極へ入るため磁束Ｂの方向は円弧を
描く。さらに、浮上体２が距離Ｄだけ浮上しているた
め、浮上体２と磁束Ｂは傾いて交差することになる。従
って、浮上体２のｚ方向の垂直振動及びｙ軸回りの回転
であるピッチング振動についても減衰力を生じ、浮上体
２の振動抑制が可能となる。However, as shown in FIG. 3 (b), the magnetic flux B emitted from the N pole of the permanent magnet 3 enters the S pole, so that the direction of the magnetic flux B draws an arc. Further, since the floating body 2 is floating by the distance D, the floating body 2 and the magnetic flux B cross at an angle. Accordingly, a damping force is also generated for the vertical vibration of the floating body 2 in the z direction and the pitching vibration that is a rotation about the y axis, and the vibration of the floating body 2 can be suppressed.

この振動抑制に関しては、直流磁界を浮上体２に作用
させることができれば同じ効果を得ることができる。従
って本実施例では、永久磁石を用いる代わりに、交流電
磁石１に交流の電気信号と共に直流の電気信号を重畳し
て供給している。このように、交流電磁石１に交流と共
に直流信号を重畳（バイアス電流）して得られるバイア
ス磁界についても、同じ効果を得ることが可能である。Regarding the vibration suppression, the same effect can be obtained if a DC magnetic field can be applied to the floating body 2. Therefore, in this embodiment, instead of using a permanent magnet, a DC electric signal and an AC electric signal are superimposed and supplied to the AC electromagnet 1. As described above, the same effect can be obtained for a bias magnetic field obtained by superimposing (bias current) a DC signal together with an AC on the AC electromagnet 1.

即ち、交流電磁石に第２図（ｂ）に示すように、バイ
アス電流I_Bを中心に電流の増減が対称な交流電流を通電
することにより、直流磁界を含む交流磁界を発生させる
ことが可能である。この場合、永久磁石又は直流電磁石
を省略することができる。That is, as shown in FIG. 2 (b) to an AC electromagnet, by increasing or decreasing the current around the bias current I _B is energized symmetrical alternating current, it can generate an alternating magnetic field including a DC magnetic field is there. In this case, a permanent magnet or a DC electromagnet can be omitted.

このように本考案によれば、交流電磁石１と共に永久
磁石３を設置することにより、交流磁界による浮上体２
の浮上，走行を実現できるのは勿論のこと、直流磁界に
よる浮上体２の振動抑制を実現することができる。この
ため、浮上体２と搬送ラインとの接触の心配がなく、完
全な浮上搬送を実現することができる。また、上記理由
から浮上体２の振動が少ないため、浮上体２にのせる搬
送物体と浮上体２との間の相対的摩擦も発生し難い装置
を実現することができる。As described above, according to the present invention, by installing the permanent magnet 3 together with the AC electromagnet 1, the floating body 2 by the AC magnetic field is provided.
Of the floating body 2 due to the DC magnetic field can be realized. Therefore, there is no need to worry about contact between the floating body 2 and the transport line, and complete floating transport can be realized. In addition, since the vibration of the floating body 2 is small for the above-described reason, it is possible to realize an apparatus in which relative friction between the conveyed object placed on the floating body 2 and the floating body 2 hardly occurs.

その他、本考案の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形
して実施することができる。In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

［考案の効果］ 以上詳述したように本考案によれば、浮上体に交流磁
界と共に直流磁界を作用させることにより、浮上体の振
動を抑制することができ、浮上体と搬送ラインとの接触
等を未然に防止できる交流磁気浮上搬送装置を実現する
ことが可能となる。[Effects of the Invention] As described above in detail, according to the present invention, by applying a DC magnetic field to an levitation body together with an AC magnetic field, vibration of the levitation body can be suppressed, and contact between the levitation body and the transport line can be achieved. And the like can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本考案の一実施例に係わる交流磁気浮上搬送装
置の概略構成を示す図、第２図は交流電磁石に供給する
電流波形を示す図、第３図は直流磁界印加の作用を説明
するための図、第４図は従来の交流磁気浮上搬送装置の
概略構成を示す図である。 １……交流電磁石、２……浮上体、３……永久磁石（直
流電磁石）。FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an AC magnetic levitation transfer apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing a current waveform supplied to an AC electromagnet, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional AC magnetic levitation transfer device. 1 ... AC electromagnet, 2 ... Floating body, 3 ... Permanent magnet (DC electromagnet).

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 金子 昭民 広島県広島市西区観音新町４丁目６番22 号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (56)参考文献 特開 昭48−70806（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−80903（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−4476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−54655（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−122627（ＪＰ，Ａ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Akinami Kaneko 4-6-22 Kannon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima-shi, Hiroshima Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Hiroshima Works (56) References JP-A-48-70806 (JP, A JP-A-51-80903 (JP, A) JP-A-61-4476 (JP, A) JP-A-48-54655 (JP, A) JP-A-50-122627 (JP, A)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】(57) [Scope of request for utility model registration] 【請求項１】導電性を有する非磁性金属材料からなる浮
上体を交番磁界を利用して浮上，搬送させる交流磁気浮
上搬送装置において、 前記浮上体の搬送方向に沿って設けられた交流電磁石に
交流の電気信号を供給して、前記浮上体に浮上，走行さ
せるための交番磁界を作用させる手段と、 前記交流電磁石に供給する前記交流の電気信号に直流の
電気信号を重畳して、前記浮上体に振動減衰効果を高め
るための直流磁界を作用させる手段とを具備してなるこ
とを特徴とする交流磁気浮上搬送装置。1. An AC magnetic levitation transfer device for floating and transporting a floating body made of a conductive non-magnetic metal material using an alternating magnetic field, wherein an AC electromagnet provided along a transport direction of the floating body is provided. Means for supplying an alternating electric signal to apply an alternating magnetic field for levitating and running on the levitation body; and superimposing a direct current electric signal on the alternating electric signal supplied to the alternating current electromagnet, thereby causing the levitation Means for applying a DC magnetic field for enhancing the vibration damping effect to the body.