JPH0788850B2 - 磁気浮上スライド - Google Patents
磁気浮上スライドInfo
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- JPH0788850B2 JPH0788850B2 JP61004276A JP427686A JPH0788850B2 JP H0788850 B2 JPH0788850 B2 JP H0788850B2 JP 61004276 A JP61004276 A JP 61004276A JP 427686 A JP427686 A JP 427686A JP H0788850 B2 JPH0788850 B2 JP H0788850B2
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- control
- electromagnet
- magnetic
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/0408—Passive magnetic bearings
- F16C32/0423—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other
- F16C32/0434—Passive magnetic bearings with permanent magnets on both parts repelling each other for parts moving linearly
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
- F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
- F16C32/0406—Magnetic bearings
- F16C32/044—Active magnetic bearings
- F16C32/0472—Active magnetic bearings for linear movement
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、分光装置の直線運動系、非接触搬送システム
およびその他の位置決めテーブル等の直線運動軸受部に
使用する磁気浮上スライドに関するものである。
およびその他の位置決めテーブル等の直線運動軸受部に
使用する磁気浮上スライドに関するものである。
一般に、空間における剛体の運動は第15図に示すような
柱状モデルに対して、重心の並進運動に関する３自由度
と重心回りの回転運動に関する３自由度とを有してい
る。
柱状モデルに対して、重心の並進運動に関する３自由度
と重心回りの回転運動に関する３自由度とを有してい
る。
すなわち、通常の磁気軸受スピンドルの場合は回転体の
回転軸回りの運動“L"すなわちローリングを除く５自由
度をなんらかの磁気力で支持するものと言える。本発明
が関連する磁気浮上スライドにおいては、可動体の移動
方向以外の５自由度を制御することにより、目的を達す
るようになつている。つまり、第15図のＺ軸方向は制御
せず、その代わり“L"運動と残る自由度を制御するもの
である。
回転軸回りの運動“L"すなわちローリングを除く５自由
度をなんらかの磁気力で支持するものと言える。本発明
が関連する磁気浮上スライドにおいては、可動体の移動
方向以外の５自由度を制御することにより、目的を達す
るようになつている。つまり、第15図のＺ軸方向は制御
せず、その代わり“L"運動と残る自由度を制御するもの
である。
ところで、近年様々な磁気軸受システムの開発が行われ
ており、非接触軸受としての用途も拡大されてきてい
る。磁気浮上スライドもその１つであり、とくに搬送シ
ステム等に上記のシステムの使用が考えられている。
ており、非接触軸受としての用途も拡大されてきてい
る。磁気浮上スライドもその１つであり、とくに搬送シ
ステム等に上記のシステムの使用が考えられている。
従来の磁気浮上スライドは第16図および第17図に示すよ
うに、Ｉ字型レールを取り囲むように形成された可動体
テーブル11の下部に馬蹄型の電磁石M1,M2,M3,M4がその
四隅に配置され、静止系レール12側をこの電磁石で吸引
することによりその反作用で可動体11テーブルを浮上せ
しめ、非接触支持を実現する構造となつている。すなわ
ち、四つの電磁石の近傍に設置された少なくとも三つ
（図においては四つ）のセンサ14により、レール12との
距離δを検知し、つねにδの値を一定（通常0.1〜0.4m
m）に保つように外部制御回路あるいは可動体11に内蔵
された制御回路により、電磁石M1〜M4に流れる励磁電流
を制御するようになつている。
うに、Ｉ字型レールを取り囲むように形成された可動体
テーブル11の下部に馬蹄型の電磁石M1,M2,M3,M4がその
四隅に配置され、静止系レール12側をこの電磁石で吸引
することによりその反作用で可動体11テーブルを浮上せ
しめ、非接触支持を実現する構造となつている。すなわ
ち、四つの電磁石の近傍に設置された少なくとも三つ
（図においては四つ）のセンサ14により、レール12との
距離δを検知し、つねにδの値を一定（通常0.1〜0.4m
m）に保つように外部制御回路あるいは可動体11に内蔵
された制御回路により、電磁石M1〜M4に流れる励磁電流
を制御するようになつている。
たとえば、第18図に示す可動体テーブル11のピツチング
運動に対しては、定常状態ではテーブル重量Ｍのそれぞ
れ1/4の吸引力を発生する電磁石M1〜M4に対し、電磁石M
1,M2に流れる電流I1,I2を増加させ、その一方電磁石M3,
M4に流れるに流れる電流I3,I4を減少させて定位置を保
つようにして、ピツチング運動を減衰させる。
運動に対しては、定常状態ではテーブル重量Ｍのそれぞ
れ1/4の吸引力を発生する電磁石M1〜M4に対し、電磁石M
1,M2に流れる電流I1,I2を増加させ、その一方電磁石M3,
M4に流れるに流れる電流I3,I4を減少させて定位置を保
つようにして、ピツチング運動を減衰させる。
また第19図に示すローリング運動に対しては、電磁石
M1,M3の電流I1,I3を増加させ、電磁石M2,M4の電流I2,I4
を減少させることにより、定常位置に復帰させることが
できる。
M1,M3の電流I1,I3を増加させ、電磁石M2,M4の電流I2,I4
を減少させることにより、定常位置に復帰させることが
できる。
しかしながら、第20図に示すヨーイング運動に対して
は、前記電磁石配置では運動に対する制御が行われず、
概ね電磁石エアギヤツプでの磁気エネルギポテンシヤル
が最小になろうとすることによる（磁気抵抗が最小にな
るように働く）受動的な復元力による以外に方法はな
い。
は、前記電磁石配置では運動に対する制御が行われず、
概ね電磁石エアギヤツプでの磁気エネルギポテンシヤル
が最小になろうとすることによる（磁気抵抗が最小にな
るように働く）受動的な復元力による以外に方法はな
い。
この復元力FPは第21図に示す磁力線（斜線部）によるも
のであり、FXに対して一般に1/10以下の力しか作用しな
い。
のであり、FXに対して一般に1/10以下の力しか作用しな
い。
そのため、ヨーイング運動に対して可動体テーブルの位
置を正確に保つには、第22図のように、電磁石を４個
（M5〜M8）とセンサを少なくとも２個（S5,S6）増設し
なければならない。
置を正確に保つには、第22図のように、電磁石を４個
（M5〜M8）とセンサを少なくとも２個（S5,S6）増設し
なければならない。
つまり、この方式では、合計８個の電磁石と最低５個
（図においては６個）のセンサが必要である。すなわ
ち、ピツチング、ローリングに対する少なくとも３入力
（図においては４入力）、４出力系と、ヨーイングに対
する２入力（４入力）、４出力系を必要とする。
（図においては６個）のセンサが必要である。すなわ
ち、ピツチング、ローリングに対する少なくとも３入力
（図においては４入力）、４出力系と、ヨーイングに対
する２入力（４入力）、４出力系を必要とする。
また、この方式では、電磁石M1〜M4はつねにテーブル自
重（テーブルに他の計器、物体等が乗つている場合には
それらの重量も含めて）と釣り合うだけの吸引力を発生
せねばならず、また、テーブルの位置決め精度を左右す
るセンサ検知面は、レールの左右、上下方向から、表面
粗さを少なく仕上げる平面研削工程を実施することが必
要となり、各電磁石の吸引面も精密に仕上げる必要を生
じ、これらの加工精度の良否がピツチング、ローリング
およびヨーイングの制御性能に影響し易く、そのため装
置が高価になるという短所を有している。
重（テーブルに他の計器、物体等が乗つている場合には
それらの重量も含めて）と釣り合うだけの吸引力を発生
せねばならず、また、テーブルの位置決め精度を左右す
るセンサ検知面は、レールの左右、上下方向から、表面
粗さを少なく仕上げる平面研削工程を実施することが必
要となり、各電磁石の吸引面も精密に仕上げる必要を生
じ、これらの加工精度の良否がピツチング、ローリング
およびヨーイングの制御性能に影響し易く、そのため装
置が高価になるという短所を有している。
本発明は、ヨーイング、ピツチングに対する制御性能を
向上させるとともに、製作容易でしかも安価な、分光装
置の直線運動系、非接触搬送システムおよびその他の位
置決めテーブル等の直線運動軸受部に使用する磁気浮上
スライドを提供することを目的としている。
向上させるとともに、製作容易でしかも安価な、分光装
置の直線運動系、非接触搬送システムおよびその他の位
置決めテーブル等の直線運動軸受部に使用する磁気浮上
スライドを提供することを目的としている。
本発明によれば、制御型磁気スライドにおいて、ガイド
レールを円柱形ガイドレールとし、電磁石をそれぞれ前
記円柱形ガイドレールと同心のモータ状電磁石とするこ
とにより、電磁石の吸引力を調節して可動体テーブルに
対するピツチングおよびヨーイングを容易に制御するこ
とができる。
レールを円柱形ガイドレールとし、電磁石をそれぞれ前
記円柱形ガイドレールと同心のモータ状電磁石とするこ
とにより、電磁石の吸引力を調節して可動体テーブルに
対するピツチングおよびヨーイングを容易に制御するこ
とができる。
また、テーブルのピツチングおよびヨーイング制御用電
磁石の制御軸方向を重力方向に対して45゜傾斜して配置
するようにすると、磁力をテーブル等の支持力に有効に
利用することができる。
磁石の制御軸方向を重力方向に対して45゜傾斜して配置
するようにすると、磁力をテーブル等の支持力に有効に
利用することができる。
また、テーブルに、２つ以上の反発型永久磁石または制
御型磁気軸受を備えることにより、テーブルのローリン
グ運動を容易に制御することができる。
御型磁気軸受を備えることにより、テーブルのローリン
グ運動を容易に制御することができる。
また、可動体テーブルの下面中央に方形の凸部を設ける
ことにより、ローリング運動に対する抵抗を大きくし、
安定性を改善することができる。
ことにより、ローリング運動に対する抵抗を大きくし、
安定性を改善することができる。
さらに、前記凸部に反発型永久磁石または制御型磁気軸
受を設けることにより、ローリングの制御が有効にな
る。
受を設けることにより、ローリングの制御が有効にな
る。
また前記ガイドレールに互いに独立した磁極を設けるこ
とにより、ローリングの制御が一層有効になる。
とにより、ローリングの制御が一層有効になる。
さらに、前記磁極面に凹凸を設けることによりローリン
グの制御がますます効果的になる。
グの制御がますます効果的になる。
なお、上記永久磁石として希土類コバルト系永久磁石を
用いると、磁力が強力となり制御に有利である。
用いると、磁力が強力となり制御に有利である。
以下図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
第１図にその第１実施例の外観がまた第２図にその移動
方向に垂直な平面で切つた断面図が示されている。
方向に垂直な平面で切つた断面図が示されている。
この実施例のスライド１において、ベース３に対して平
行に移動する可動体テーブル２の中心部に円柱状のレー
ル４が貫通しており、このレール４に対向する８極コア
と４つの電磁石MX,MY,MX′,MY′によつて形成された磁
気浮上機構を移動方向に２箇所有している。この電磁石
は、それぞれ第２図に破線で示すような磁気閉ループ回
路をレール４との間に形成しており、静止側レール４に
対して、吸引力を発生することによりテーブル２自体が
ベースから浮き上がることができる。
行に移動する可動体テーブル２の中心部に円柱状のレー
ル４が貫通しており、このレール４に対向する８極コア
と４つの電磁石MX,MY,MX′,MY′によつて形成された磁
気浮上機構を移動方向に２箇所有している。この電磁石
は、それぞれ第２図に破線で示すような磁気閉ループ回
路をレール４との間に形成しており、静止側レール４に
対して、吸引力を発生することによりテーブル２自体が
ベースから浮き上がることができる。
このとき、これらの８極コアの制御軸X,Yは重力方向に
対して45゜傾斜して配置されている。このように電磁石
を配置することにより、定常状態で電磁石MX,MYおよびM
X′,MY′に流れる電流がバランスされる。
対して45゜傾斜して配置されている。このように電磁石
を配置することにより、定常状態で電磁石MX,MYおよびM
X′,MY′に流れる電流がバランスされる。
その理由は、重力方向と各制御軸とのなす角αが、α≠
45゜の場合、MX′とMY′、またMXとMYに流れる電流はア
ンバランスとなり、このため、どちらかのコイルおよび
コイル駆動回路に大きな負担が掛かり、コイルおよびコ
イル駆動回路の寿命、信頼性を低下させる原因となる。
したがつて磁気浮上スライドのヨーイング、ピツチング
運動制御電磁石においては、α＝45゜とするのが最善で
あるからである。
45゜の場合、MX′とMY′、またMXとMYに流れる電流はア
ンバランスとなり、このため、どちらかのコイルおよび
コイル駆動回路に大きな負担が掛かり、コイルおよびコ
イル駆動回路の寿命、信頼性を低下させる原因となる。
したがつて磁気浮上スライドのヨーイング、ピツチング
運動制御電磁石においては、α＝45゜とするのが最善で
あるからである。
すなわち、特開昭58−81216号公報に見られる『横置型
磁気軸受用径方向電磁石』において用いられた手段を応
用したものである。
磁気軸受用径方向電磁石』において用いられた手段を応
用したものである。
以上の特徴をもつヨーイング、ピツチング運動制御電磁
石はテーブル側に装着されており、レールとの半径方向
エアギヤツプは通常0.2〜0.5mm程度とする。
石はテーブル側に装着されており、レールとの半径方向
エアギヤツプは通常0.2〜0.5mm程度とする。
この電磁石は、直流励磁の場合、通常のロータを有する
磁気軸受スピンドルの磁気軸受ステータとは異なり、殆
ど渦電流損、ヒステリシス損が発生しないので、一体金
属製のコアを用いるが、交流励磁の場合には、上記損失
が発生するため、厚さ0.35〜0.50mm程度の珪素鋼板の積
層構造にして損失を抑えることが必要である。
磁気軸受スピンドルの磁気軸受ステータとは異なり、殆
ど渦電流損、ヒステリシス損が発生しないので、一体金
属製のコアを用いるが、交流励磁の場合には、上記損失
が発生するため、厚さ0.35〜0.50mm程度の珪素鋼板の積
層構造にして損失を抑えることが必要である。
レール４側の構造も同様であることは言うまでもない。
また、ヨーイング、ピツチング運動制御電磁石は８極、
12極、16極等４の倍数の極で構成される。残るテーブル
の１自由度であるローリング運動は、対向する２対の永
久磁石磁気軸受5,5′をベース３とテーブル２の下面に
配置し、反発力をもつて受動的にローリング運動を制御
するようになつている。
また、ヨーイング、ピツチング運動制御電磁石は８極、
12極、16極等４の倍数の極で構成される。残るテーブル
の１自由度であるローリング運動は、対向する２対の永
久磁石磁気軸受5,5′をベース３とテーブル２の下面に
配置し、反発力をもつて受動的にローリング運動を制御
するようになつている。
このとき、この永久磁石5,5′による反発力はテーブル
自体の浮上力にも寄与するため、磁気浮上スライド全体
の重力方向の負荷容量を増加する利点がある。
自体の浮上力にも寄与するため、磁気浮上スライド全体
の重力方向の負荷容量を増加する利点がある。
またこの永久磁石5,5′は、レール４の中心より遠く設
置する程、テーブル２の回転軸に関するローリング運動
を制御する回転モーメントを大きく取ることができ、ロ
ーリング運動に対して抵抗の強い安定した配置が得られ
る。
置する程、テーブル２の回転軸に関するローリング運動
を制御する回転モーメントを大きく取ることができ、ロ
ーリング運動に対して抵抗の強い安定した配置が得られ
る。
テーブル側の永久磁石５は、テーブル２の自重およびテ
ーブルに加わる荷重条件によつて決定されるが、第３図
ａのように移動方向全体にわたりN,S極を並列に配置す
るか、第３図ｂのように一部例えば四隅に設けることも
できる。この永久磁石は、原理上ローリング運動を制御
するものであるため、可動テーブルの側面に近い回転モ
ーメントを大きく取れる所に設置するならば、目的は達
成されるが、前述のように、その反発力は浮上力にも寄
与するため、各永久磁石群の対角線の交点にテーブルの
重心Ｇがくるように設置するのがよい。
ーブルに加わる荷重条件によつて決定されるが、第３図
ａのように移動方向全体にわたりN,S極を並列に配置す
るか、第３図ｂのように一部例えば四隅に設けることも
できる。この永久磁石は、原理上ローリング運動を制御
するものであるため、可動テーブルの側面に近い回転モ
ーメントを大きく取れる所に設置するならば、目的は達
成されるが、前述のように、その反発力は浮上力にも寄
与するため、各永久磁石群の対角線の交点にテーブルの
重心Ｇがくるように設置するのがよい。
一方、ベース３側の永久磁石は、第４図のように設置さ
れるが、テーブル２の移動距離によつては設置位置を部
分的にする等、この実施例に限定されるものでない。
れるが、テーブル２の移動距離によつては設置位置を部
分的にする等、この実施例に限定されるものでない。
またＮ−Ｓ−Ｎ−Ｓと二列以上並べてもよく、このよう
な配置も本発明の目的と一致していることは言うまでも
ない。
な配置も本発明の目的と一致していることは言うまでも
ない。
ただ、第３図ｂのテーブルと第４図のベースとを組み合
わせて用いる場合、テーブル２の底面を非磁性材料とし
なければ、テーブル２はテーブル２側の永久磁石５に対
向していないベース側永久磁石５′に吸引されてしまう
ので注意を要する。
わせて用いる場合、テーブル２の底面を非磁性材料とし
なければ、テーブル２はテーブル２側の永久磁石５に対
向していないベース側永久磁石５′に吸引されてしまう
ので注意を要する。
この実施例では、位置検出センサS1〜S8は第５図のよう
に円柱形レール４に対向して円周方向にかつ制御軸方向
に離して配置されている。
に円柱形レール４に対向して円周方向にかつ制御軸方向
に離して配置されている。
すなわち、１個のヨーイング、ピツチング制御用電磁石
の制御には、S1〜S4のセンサが必要であり、全体として
ヨーイング、ピツチング運動制御用電磁石が最低２個必
要なため、S1〜S8の計８個のセンサが必要となる。しか
しながら、センサ出力を例えばＸ−Ｘ′で差動演算させ
ず、またセンサの温度ドリフトが無視できる場合には、
例えばS1,S2,S5,S6の４個のセンサで十分機能を果たす
ことができる。以上は、通常の磁気軸受スピンドルと同
様と考えてよい。
の制御には、S1〜S4のセンサが必要であり、全体として
ヨーイング、ピツチング運動制御用電磁石が最低２個必
要なため、S1〜S8の計８個のセンサが必要となる。しか
しながら、センサ出力を例えばＸ−Ｘ′で差動演算させ
ず、またセンサの温度ドリフトが無視できる場合には、
例えばS1,S2,S5,S6の４個のセンサで十分機能を果たす
ことができる。以上は、通常の磁気軸受スピンドルと同
様と考えてよい。
このとき、センサ検知面は円柱形レール４表面である
が、第22図の磁気浮上スライドの二箇所以上の点におけ
る平面研削に比べてレールのセンタ支持による研磨で容
易に精度が出せる利点がある。
が、第22図の磁気浮上スライドの二箇所以上の点におけ
る平面研削に比べてレールのセンタ支持による研磨で容
易に精度が出せる利点がある。
またセンサを珪素鋼板の積層に巻線を施したインダクタ
ンス検知式のものもしくは渦電流式のもの（或いはワイ
ヤカツタ、放電加工の一体金属製）等で形成することも
可能である。
ンス検知式のものもしくは渦電流式のもの（或いはワイ
ヤカツタ、放電加工の一体金属製）等で形成することも
可能である。
つぎに第６図は別の実施例を示す。
この実施例はローリング運動制御のために、第１図およ
び第２図の実施例に対してさらに、１対の電磁石ML,
ML′を増設したものであり、この電磁石の制御用にセン
サS9を設置してある。
び第２図の実施例に対してさらに、１対の電磁石ML,
ML′を増設したものであり、この電磁石の制御用にセン
サS9を設置してある。
センサS9の位置はローリング運動を検知し易いように、
円柱レールより遠い方がよいことは当然である。またこ
の実施例ではレールの中心から永久磁石５、電磁石M
L（ML′）、センサS9の順に配置しているが、電磁石ML
（ML′）、永久磁石５、センサS9の順に配置することも
できる。この電磁石ML（ML′）はローリング運動を制御
するものであるが、テーブル２は完全に浮上状態のた
め、実際にはローリングが発生したときも電磁石M
L（ML′）の吸引力は相当小さくても定位置に戻るた
め、この電磁石ML（ML′）により、ヨーイング、ピツチ
ング制御電磁石に対し、一般的に過大な負荷とはならな
い。この場合、電磁石ML（ML′）のテーブル側吸引面は
当然その場所のみ強磁性体でなる。
円柱レールより遠い方がよいことは当然である。またこ
の実施例ではレールの中心から永久磁石５、電磁石M
L（ML′）、センサS9の順に配置しているが、電磁石ML
（ML′）、永久磁石５、センサS9の順に配置することも
できる。この電磁石ML（ML′）はローリング運動を制御
するものであるが、テーブル２は完全に浮上状態のた
め、実際にはローリングが発生したときも電磁石M
L（ML′）の吸引力は相当小さくても定位置に戻るた
め、この電磁石ML（ML′）により、ヨーイング、ピツチ
ング制御電磁石に対し、一般的に過大な負荷とはならな
い。この場合、電磁石ML（ML′）のテーブル側吸引面は
当然その場所のみ強磁性体でなる。
第２図、第６図の実施例では、ベースとテーブルの対向
面を、一平面として形成できるため、電磁石吸引面、永
久磁石面、センサ検知面を一度に平面研削で仕上げられ
る利点もある。
面を、一平面として形成できるため、電磁石吸引面、永
久磁石面、センサ検知面を一度に平面研削で仕上げられ
る利点もある。
負荷が過大となる場合、電磁石ML,ML′を第７図のよう
にベース３の立ち上がり部３′に対向して設置すること
もでき、さらに第８図のようにベース３の立ち上がり部
３′にサンドイツチ状に挾むように構成することもでき
る。
にベース３の立ち上がり部３′に対向して設置すること
もでき、さらに第８図のようにベース３の立ち上がり部
３′にサンドイツチ状に挾むように構成することもでき
る。
第９図は別の実施例を示すもので、可動体テーブル２は
下面にかつ重力方向に方形の凸部２′を備え、これに対
してベース３も凹状部分３″を形成している。この場
合、元の可動体テーブル２の重心位置はＧ′からＧに移
ることになる。しかしながら、ヨーイング、ピツチング
運動制御電磁石により、可動体テーブル２は電磁石内径
中心位置が、前記した円柱レール中心に一致するように
保持されているため、ローリング運動の中心は、電磁石
内径中心Ｇ′に等しい。
下面にかつ重力方向に方形の凸部２′を備え、これに対
してベース３も凹状部分３″を形成している。この場
合、元の可動体テーブル２の重心位置はＧ′からＧに移
ることになる。しかしながら、ヨーイング、ピツチング
運動制御電磁石により、可動体テーブル２は電磁石内径
中心位置が、前記した円柱レール中心に一致するように
保持されているため、ローリング運動の中心は、電磁石
内径中心Ｇ′に等しい。
このときテーブル２に外力が加わり、ローリング運動を
発生するとしても、Ｇ′軸の周りの慣性モーメントは明
らかに増大しているので、ローリング運動の角加速度を
小さくすることができる。すなわち、小さい制御出力で
容易にローリング運動を制御することができる。
発生するとしても、Ｇ′軸の周りの慣性モーメントは明
らかに増大しているので、ローリング運動の角加速度を
小さくすることができる。すなわち、小さい制御出力で
容易にローリング運動を制御することができる。
さらに、第10図に示すように、可動テーブルの下に凸部
２′を設けることにより重量を増大するとともに、対向
する反発型永久磁石6,6′を凸部下面２′とベース３の
凹状部分３″に配置し、負荷を軽減する。さらに凸部
２′の側面に対向するベース３の凹状部分３″には、永
久磁石7,7′を設け、ローリング運動を積極的に制御す
るようにしてある。
２′を設けることにより重量を増大するとともに、対向
する反発型永久磁石6,6′を凸部下面２′とベース３の
凹状部分３″に配置し、負荷を軽減する。さらに凸部
２′の側面に対向するベース３の凹状部分３″には、永
久磁石7,7′を設け、ローリング運動を積極的に制御す
るようにしてある。
すなわち、重心Ｇ′からの作用距離の遠い凸部２′にロ
ーリング運動制御力を発生するため、一層モーメントの
大きい制御効果が得られる利点を生ずる。これらの永久
磁石6,6′,7,7′を第11図に示すように制御型電磁石
７″で形成することも当然可能であり、その効果は既に
述べた通りである。この部分にもセンサS10が設けられ
ている。
ーリング運動制御力を発生するため、一層モーメントの
大きい制御効果が得られる利点を生ずる。これらの永久
磁石6,6′,7,7′を第11図に示すように制御型電磁石
７″で形成することも当然可能であり、その効果は既に
述べた通りである。この部分にもセンサS10が設けられ
ている。
つぎに、本発明によれば、電磁石の制御効果を一層有効
なものとしローリングに対する安定性を改善するため、
電磁石そのものに対しても改良が施されている。以下、
この点につき説明する。
なものとしローリングに対する安定性を改善するため、
電磁石そのものに対しても改良が施されている。以下、
この点につき説明する。
第12図において、レール４は可動体テーブル２およびレ
ール４に設けられた８対の電磁石を備えている。すなわ
ち、テーブル２側には磁極８が、またレール４にも互に
独立した磁極８′が形成されている。
ール４に設けられた８対の電磁石を備えている。すなわ
ち、テーブル２側には磁極８が、またレール４にも互に
独立した磁極８′が形成されている。
可動体テーブル２が浮上した場合、磁極8,8′の間には
破線で示すような磁気閉ループが形成される。そこで、
磁気回路に流れる磁束を励磁電流を変化させることによ
り制御し、磁束エネルギにより生みだされる磁気級引力
を変化することによつて、テーブル２を所定の位置に保
持する。しかし、テーブル２がＸ−Ｘ′,Y−Ｙ′軸交点
周りのローリング運動を起こした場合、上記対向磁極で
ズレを生ずる。このとき、磁束が変化するが、同時にズ
レを元に戻す復元力が働く。この復元力はローリング運
動を減少する方向に働くため、受動的にローリング運動
の制御が行われることになる。
破線で示すような磁気閉ループが形成される。そこで、
磁気回路に流れる磁束を励磁電流を変化させることによ
り制御し、磁束エネルギにより生みだされる磁気級引力
を変化することによつて、テーブル２を所定の位置に保
持する。しかし、テーブル２がＸ−Ｘ′,Y−Ｙ′軸交点
周りのローリング運動を起こした場合、上記対向磁極で
ズレを生ずる。このとき、磁束が変化するが、同時にズ
レを元に戻す復元力が働く。この復元力はローリング運
動を減少する方向に働くため、受動的にローリング運動
の制御が行われることになる。
第13図においても同様の効果が生ずる。レール４の磁極
８′相互の間には、非磁性部材９が嵌装されている。さ
らに、磁極の端面は凹凸状に形成されており、ローリン
グ運動に対するズレが大きいため、復元力は一層大きく
なる。
８′相互の間には、非磁性部材９が嵌装されている。さ
らに、磁極の端面は凹凸状に形成されており、ローリン
グ運動に対するズレが大きいため、復元力は一層大きく
なる。
なお、第14図に示すようにヨーイング、ピツチング運動
の制御の場合、制御信号を得るためのセンサの検知面と
してレール面を利用するときは、この非磁性体を、セン
サS1〜S4に対向する４個のものだけとしてもそれで十分
である。レール４に磁極を形成するとき、形状が複雑に
なるので珪素鋼板の積層構造とするのが有利である。
の制御の場合、制御信号を得るためのセンサの検知面と
してレール面を利用するときは、この非磁性体を、セン
サS1〜S4に対向する４個のものだけとしてもそれで十分
である。レール４に磁極を形成するとき、形状が複雑に
なるので珪素鋼板の積層構造とするのが有利である。
また、これらの永久磁石をサマリウム、コバルト等のBH
積の大きい希土類コバルト系磁石で形成すると、強い磁
力が得られて有利である。
積の大きい希土類コバルト系磁石で形成すると、強い磁
力が得られて有利である。
上記のように構成されているので、本発明は下記のよう
な効果を奏するものである。すなわち、 1. 従来の磁気浮上スライドが最低５個のセンサを必要
としたのに対し、４個（第５図）のセンサで間に合う
（第６図では５個）。
な効果を奏するものである。すなわち、 1. 従来の磁気浮上スライドが最低５個のセンサを必要
としたのに対し、４個（第５図）のセンサで間に合う
（第６図では５個）。
2. またセンサ検知面、ヨーイング、ピツチング制御電
磁石の吸引面を円柱面で形成したので、製作が容易であ
る。
磁石の吸引面を円柱面で形成したので、製作が容易であ
る。
3. 永久磁石をローリング運動制御用に採用しているた
め、重力方向の負荷容量が増大できる。
め、重力方向の負荷容量が増大できる。
4. さらにまた、ただ単に重力との釣り合いで支持する
のではなく、電磁石MX,MYに定常的に電流を流して使用
すれば、電磁石MX′,MY′に流れる定常電流も増加し、
よつて、ヨーイング、ピツチングに対し、高剛性を実現
することができる。
のではなく、電磁石MX,MYに定常的に電流を流して使用
すれば、電磁石MX′,MY′に流れる定常電流も増加し、
よつて、ヨーイング、ピツチングに対し、高剛性を実現
することができる。
5. また、レール中心をテーブル重心と同じ位置に選ん
だ場合、テーブルはレール中心に関して自由に回転する
ことができるので、ヨーイング、ピツチング運動を完全
に制御するならば、ローリング運動のみを分離して制御
でき、このローリング運動は前述のように簡単な構造で
容易に制御できるゆえ、制御系全体を複雑化することな
く構成することができる。
だ場合、テーブルはレール中心に関して自由に回転する
ことができるので、ヨーイング、ピツチング運動を完全
に制御するならば、ローリング運動のみを分離して制御
でき、このローリング運動は前述のように簡単な構造で
容易に制御できるゆえ、制御系全体を複雑化することな
く構成することができる。
6. 可動体テーブルはその下方に凸部が設けられている
ため、テーブルのヨーイング、ピツチング制御軸中心周
りの慣性モーメントを大きく取ることができ、残りのロ
ーリング運動に対する制御が容易となる。そして、ロー
リング運動の制御も僅かの力で制御が可能である。また
センサを凸部の先端に設けることにより、センサの感度
が高くなり、ローリング運動の制御の安定性向上の利点
がある。
ため、テーブルのヨーイング、ピツチング制御軸中心周
りの慣性モーメントを大きく取ることができ、残りのロ
ーリング運動に対する制御が容易となる。そして、ロー
リング運動の制御も僅かの力で制御が可能である。また
センサを凸部の先端に設けることにより、センサの感度
が高くなり、ローリング運動の制御の安定性向上の利点
がある。
7. レール側の磁極を独立のものとすることにより、復
元力を一層増大することができる。また磁極面に凹凸を
設けることにより、その効果は一層大きいものとなる。
元力を一層増大することができる。また磁極面に凹凸を
設けることにより、その効果は一層大きいものとなる。
等の著しい効果を奏するものである。
第１図は本発明実施例の斜視図。第２図は同じく横断側
面図。第３図a,bはローリング制御用永久磁石の配置を
示すテーブル下面図。第４図は同じくベース上面図。第
５図はセンサの配置を示す本発明実施例の横断面図。第
６図〜第８図はローリング制御用の永久磁石または制御
型電磁石を備えた本発明実施例の横断面図。第９図〜第
11図はローリング制御用のテーブル下面の凸部と前記凸
部およびベースに永久磁石または制御型電磁石を備えた
実施例の横断面図。第12図はガイドレールがローリング
制御用の構造を備えた実施例の横断面図。第13図は磁極
の構造をさらに改善したものの部分拡大図。第14図は第
13図の変形を示す横断面図。第15図は剛体の運動を説明
するための柱状モデルの斜視図。第16図は従来装置の横
断面図。第17図は第22図の装置の斜視図。第18図は可動
体テーブルのピツチング制御方法を説明するための縦断
面図。第19図は可動体テーブルのローリング制御方法を
説明するための横断面図。第20図は可動体テーブルのヨ
ーイング運動を説明するための平面図。第21図は電磁石
のヨーイング制御作用を説明する可動体テーブルの部分
横断面図。第22図は複雑なヨーイング制御装置を備えた
可動体テーブルの斜視図。 １……スライド、２……テーブル、２′……凸部、３…
…ベース、３′……ベースの立ち上がり部、３″……ベ
ースの凹状部分、４……レール、5,5′……永久磁石、
6,6′,7,7′……永久磁石、７″……磁気軸受、8,8′…
…磁極、９……非磁性体
面図。第３図a,bはローリング制御用永久磁石の配置を
示すテーブル下面図。第４図は同じくベース上面図。第
５図はセンサの配置を示す本発明実施例の横断面図。第
６図〜第８図はローリング制御用の永久磁石または制御
型電磁石を備えた本発明実施例の横断面図。第９図〜第
11図はローリング制御用のテーブル下面の凸部と前記凸
部およびベースに永久磁石または制御型電磁石を備えた
実施例の横断面図。第12図はガイドレールがローリング
制御用の構造を備えた実施例の横断面図。第13図は磁極
の構造をさらに改善したものの部分拡大図。第14図は第
13図の変形を示す横断面図。第15図は剛体の運動を説明
するための柱状モデルの斜視図。第16図は従来装置の横
断面図。第17図は第22図の装置の斜視図。第18図は可動
体テーブルのピツチング制御方法を説明するための縦断
面図。第19図は可動体テーブルのローリング制御方法を
説明するための横断面図。第20図は可動体テーブルのヨ
ーイング運動を説明するための平面図。第21図は電磁石
のヨーイング制御作用を説明する可動体テーブルの部分
横断面図。第22図は複雑なヨーイング制御装置を備えた
可動体テーブルの斜視図。 １……スライド、２……テーブル、２′……凸部、３…
…ベース、３′……ベースの立ち上がり部、３″……ベ
ースの凹状部分、４……レール、5,5′……永久磁石、
6,6′,7,7′……永久磁石、７″……磁気軸受、8,8′…
…磁極、９……非磁性体
Claims (9)
- 【請求項１】固定部材に取付けられたガイドレールと、
吸引力の調節可能な電磁石を備え、前記ガイドレールに
沿って移動する可動体テーブルとより成り、前記電磁石
の吸引力を調節して前記テーブルと前記ガイドレールと
の相対位置を制御するようにした制御型磁気浮上スライ
ドにおいて、前記ガイドレールが前記テーブルを貫通す
る円柱状ガイドレールであり、前記電磁石が、テーブル
の移動方向に離して設置され、そのピッチングおよびヨ
ーイングを制御する、２個以上のそれぞれ前記円柱状ガ
イドレールと同心のモータ状電磁石であり、前記テーブ
ルと前記固定部材の対向面にそれぞれ同極性の複数の永
久磁石を対向させて配設して前記テーブルのローリング
運動を制御することを特徴とする磁気浮上スライド。 - 【請求項２】前記ピッチング、ヨーイング制御用電磁石
の制御軸方向が重力方向に対して45゜傾斜して配置され
た、特許請求の範囲第１項記載の磁気浮上スライド。 - 【請求項３】前記テーブルが、さらに一対以上の能動型
ローリング運動制御用電磁石を備えた、特許請求の範囲
第１項記載の磁気浮上スライド。 - 【請求項４】可動体テーブルが、その下面中央に方形の
凸部を備えることにより重心周りの慣性モーメントを増
大した、特許請求の範囲第１項記載の磁気浮上スライ
ド。 - 【請求項５】前記方形の凸部が、ローリング運動を制御
する反発型永久磁石を備えた、特許請求の範囲第４項記
載の磁気浮上スライド。 - 【請求項６】前記方形の凸部が、さらに能動型ローリン
グ運動制御用電磁石を備えた、特許請求の範囲第５項記
載の磁気浮上スライド。 - 【請求項７】前記ガイドレールが、前記可動体テーブル
の調節可能な電磁石を協働する磁極を備えた、特許請求
の範囲第１項記載の磁気浮上スライド。 - 【請求項８】前記ガイドレールおよび前記可動体テーブ
ルの各磁極の対向する面にそれぞれ多数の凹凸が形成さ
れた、特許請求の範囲第７項記載の磁気浮上スライド。 - 【請求項９】前記永久磁石が希土類コバルト系永久磁石
である、特許請求の範囲第１項、第３項，第５項または
第６項のいずれか一項記載の磁気浮上スライド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61004276A JPH0788850B2 (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 磁気浮上スライド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61004276A JPH0788850B2 (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 磁気浮上スライド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62165019A JPS62165019A (ja) | 1987-07-21 |
| JPH0788850B2 true JPH0788850B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=11580016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61004276A Expired - Fee Related JPH0788850B2 (ja) | 1986-01-14 | 1986-01-14 | 磁気浮上スライド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788850B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100655144B1 (ko) * | 2004-11-04 | 2006-12-08 | 테크리카오엘이디 주식회사 | 진공 장비용 이송장치에 부가된 부하감소장치 |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10043302A1 (de) * | 2000-09-02 | 2002-03-14 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Magnetlagerung |
| JP4429575B2 (ja) * | 2001-08-10 | 2010-03-10 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | レーザー照射装置及び半導体装置の作製方法 |
| US6847006B2 (en) | 2001-08-10 | 2005-01-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser annealing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
| US6700096B2 (en) | 2001-10-30 | 2004-03-02 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser apparatus, laser irradiation method, manufacturing method for semiconductor device, semiconductor device, production system for semiconductor device using the laser apparatus, and electronic equipment |
| JP4908839B2 (ja) * | 2004-12-15 | 2012-04-04 | 榮蔵 上野 | ワーク周壁における貫通孔の穿設方法及び穿設装置 |
| US7327060B2 (en) | 2004-12-30 | 2008-02-05 | Rozlev Corp., Llc | Bearing assembly having a mechanical component and using attractive magnetic forces |
| US7391128B2 (en) | 2004-12-30 | 2008-06-24 | Rozlev Corp., Llc | Wind generator system using attractive magnetic forces to reduce the load on the bearings |
| WO2006074069A2 (en) * | 2004-12-30 | 2006-07-13 | Rozlev Corp., Llc | A bearing assembly having mechanical bearings and using attractive magnetic forces to relieve the load on the mechanical bearings |
| CN101988545A (zh) * | 2009-08-06 | 2011-03-23 | 马明 | 磁悬浮轴承 |
| CN107327482B (zh) * | 2016-04-29 | 2019-04-30 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 磁浮导轨及其气隙厚度控制方法 |
| NL2022986B1 (en) | 2019-04-19 | 2020-10-27 | Vdl Enabling Tech Group B V | A linear guideway assembly for contactless linear displacement of a rigid body relative to another rigid body along a linear displacement path. |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7802553A (nl) * | 1978-03-08 | 1979-09-11 | Skf Ind Trading & Dev | Magnetisch lagerstelsel. |
| US4387935A (en) * | 1980-12-08 | 1983-06-14 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Linear magnetic bearing |
-
1986
- 1986-01-14 JP JP61004276A patent/JPH0788850B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100655144B1 (ko) * | 2004-11-04 | 2006-12-08 | 테크리카오엘이디 주식회사 | 진공 장비용 이송장치에 부가된 부하감소장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62165019A (ja) | 1987-07-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |