(57)【要約】【課題】傾斜区域を有する搬送軌道や、異なるギャップ長が混在する搬送軌道に適用した場合でも、軌道全長に渡って安定した走行を実現する。【解決手段】送台車２に備えられた一次側コイル３４とでリニアモータを構成する永久磁石１５・１７が軌道全長に配列された搬送軌道を形成する。リニアモータレール装置の永久磁石１７は、搬送台車２の推進力および保持力が軌道全長に渡って同一となるように、一次側コイル３４および永久磁石１７間のギャップ長に応じた磁化力に設定されている。また、永久磁石１７は、搬送台車２の推進力および保持力が軌道全長に渡って同一となるように、搬送軌道の傾斜角度に応じた磁化力に設定されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送台車に備えられた一次側磁石とでリニアモータを構成する二次側磁石が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものであり、
前記二次側磁石は、前記搬送台車の推進力および保持力が軌道全長に渡って同一となるように、前記一次側磁石および前記二次側磁石間のギャップ長に応じた磁化力に設定されていることを特徴とするリニアモータレール装置。
【請求項２】
搬送台車に備えられた一次側磁石とでリニアモータを構成する二次側磁石が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものであり、
前記二次側磁石は、前記搬送台車の推進力および保持力が軌道全長に渡って同一となるように、前記搬送軌道の傾斜角度に応じた磁化力に設定されていることを特徴とするリニアモータレール装置。
【請求項３】
搬送台車に備えられた一次側磁石とでリニアモータを構成する二次側磁石が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものであり、
水平方向の搬送軌道を形成し、標準の磁化力を有した二次側磁石を備えた水平レール機構と、
凹状に湾曲した搬送軌道を形成し、前記標準の磁化力よりも大きな磁化力の二次側磁石を備えた凹状レール機構と
を有することを特徴とするリニアモータレール装置。
【請求項４】
前記搬送台車は、前記搬送軌道の軌道面に接触することにより走行距離を測定可能にする走行距離測定手段を備えており、
前記凹状レール機構による搬送軌道の軌道面は、充填用樹脂を用いて前記走行距離測定手段の接触軌跡に沿うように形成されていることを特徴とする請求項３に記載のリニアモータレール装置。
【請求項５】
搬送台車に備えられた一次側磁石とでリニアモータを構成する二次側磁石が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものであり、
水平方向の搬送軌道を形成し、標準の磁化力を有した二次側磁石を備えた水平レール機構と、
傾斜方向の搬送軌道を形成し、前記標準の磁化力よりも大きな磁化力の二次側磁石を備えた傾斜レール機構と
を有することを特徴とするリニアモータレール装置。
【請求項６】
搬送台車に備えられた一次側磁石とでリニアモータを構成する二次側磁石が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものであり、
水平方向の搬送軌道を形成し、標準の磁化力を有した二次側磁石を備えた水平レール機構と、
凹状に湾曲した搬送軌道を形成し、前記標準の磁化力よりも大きな磁化力の二次側磁石を備えた凹状レール機構と、
傾斜方向の搬送軌道を形成し、前記標準の磁化力よりも大きな磁化力の二次側磁石を備えた傾斜レール機構と、
凸状に湾曲した搬送軌道を形成し、前記標準の磁化力よりも大きな磁化力の二次側磁石を前記搬送台車の一次側磁石に接触しないように前記搬送軌道の下方に配置した凸状レール機構と
を有することを特徴とするリニアモータレール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リニアモータにより搬送台車が走行する搬送軌道を形成するリニアモータレール装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、半導体製造工場等における搬送は、リニアモータ用の搬送軌道を工程内や工程間に渡って形成し、この搬送軌道に沿って搬送台車をリニアモータの推進力で走行および停止させることにより行なわれる。この際、搬送台車の安定した走行は、走行速度の高速化および停止位置の位置決め精度の向上にとって重要である。従って、従来、搬送軌道を形成するリニアモータレール装置は、搬送台車に備えられたリニアモータの一次側磁石とのギャップ長が一定となるように、リニアモータの二次側磁石を一定の高さ位置に備えている。これにより、搬送台車は、一定の磁気作用による一定の推進力により安定して走行することが可能になっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１６８８０５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、例えば搬送軌道を上下に変化させたときに、安定した走行を実現することが困難であるという問題がある。
【０００５】
即ち、搬送軌道を上下に変化させた場合には、搬送軌道中に上方向に傾斜した傾斜区域が発生する。そして、この傾斜区域を搬送台車が走行すると、搬送台車や荷物の重量は、重力方向（鉛直方向）の成分と傾斜方向の成分とに分離される。傾斜方向の成分は、搬送台車の推進力に対して逆方向に作用する。従って、この場合には、水平方向を走行する場合の推進力から傾斜方向の成分を差し引いた弱い推進力で走行することになるため、安定した走行を実現することが困難になる。尚、傾斜した搬送軌道で搬送台車が停止した場合には、保持力が低下した状態になる。
【０００６】
また、水平方向の搬送軌道と上方向の搬送軌道との境界付近における湾曲した凹状区域においては、搬送台車の中心部が搬送軌道の二次側磁石から離れるため、搬送台車の一次側磁石への磁気作用が減少する。従って、このような区域においては、搬送台車の推進力および保持力が低下するため、安定した走行を実現することが困難になる。
【０００７】
このように、従来のリニアモータレール装置は、傾斜区域を有する搬送軌道に適用したり、異なるギャップ長が混在する搬送軌道に適用したときに、搬送台車を安定して走行させることが困難となり、結果として走行速度の高速化および停止位置の位置決め精度を向上させることが困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、傾斜区域を有する搬送軌道や、異なるギャップ長が混在する搬送軌道に適用した場合でも、軌道全長に渡って安定した走行を実現することができるリニアモータレール装置を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、搬送台車に備えられた一次側磁石とでリニアモータを構成する二次側磁石が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものであり、前記二次側磁石は、前記搬送台車の推進力および保持力が軌道全長に渡って同一となるように、前記一次側磁石および前記二次側磁石間のギャップ長に応じた磁化力に設定されていることを特徴としている。これにより、凹状に湾曲した凹状区域や、二次側磁石が他の部位よりも低い高さ位置に設定された特殊区域であっても、この搬送軌道の軌道全体に渡って略等しい推進力および保持力で搬送台車を走行および停止させることができる。従って、搬送台車の走行が安定するため、高速搬送および高精度の位置決めを実現することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、搬送台車に備えられた一次側磁石とでリニアモータを構成する二次側磁石が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものであり、前記二次側磁石は、前記搬送台車の推進力および保持力が軌道全長に渡って同一となるように、前記搬送軌道の傾斜角度に応じた磁化力に設定されていることを特徴としている。これにより、傾斜区域を有した搬送軌道であっても、この搬送軌道の軌道全体に渡って略等しい推進力および保持力で搬送台車を走行および停止させることができる。従って、搬送台車の走行が安定するため、高速搬送および高精度の位置決めを実現することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、搬送台車に備えられた一次側磁石とでリニアモータを構成する二次側磁石が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものであり、水平方向の搬送軌道を形成し、標準の磁化力を有した二次側磁石を備えた水平レール機構と、凹状に湾曲した搬送軌道を形成し、前記標準の磁化力よりも大きな磁化力の二次側磁石を備えた凹状レール機構とを有することを特徴としている。これにより、凹状に湾曲した凹状区域を搬送軌道が備えていても、この搬送軌道の軌道全体に渡って略等しい推進力および保持力で搬送台車を走行および停止させることができる。従って、搬送台車の走行が安定するため、高速搬送および高精度の位置決めを実現することができる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項３に記載のリニアモータレール装置であって、前記搬送台車は、前記搬送軌道の軌道面に接触することにより走行距離を測定可能にする走行距離測定手段を備えており、前記凹状レール機構による搬送軌道の軌道面は、充填用樹脂を用いて前記走行距離測定手段の接触軌跡に沿うように形成されていることを特徴としている。これにより、搬送台車の走行距離を高精度に測定することが可能になっている。
【００１３】
請求項５の発明は、搬送台車に備えられた一次側磁石とでリニアモータを構成する二次側磁石が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものであり、水平方向の搬送軌道を形成し、標準の磁化力を有した二次側磁石を備えた水平レール機構と、傾斜方向の搬送軌道を形成し、前記標準の磁化力よりも大きな磁化力の二次側磁石を備えた傾斜レール機構とを有することを特徴としている。これにより、傾斜区域を搬送軌道が備えていても、この搬送軌道の軌道全体に渡って略等しい推進力および保持力で搬送台車を走行および停止させることができる。従って、搬送台車の走行が安定するため、高速搬送および高精度の位置決めを実現することができる。
【００１４】
請求項６の発明は、搬送台車に備えられた一次側磁石とでリニアモータを構成する二次側磁石が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものであり、水平方向の搬送軌道を形成し、標準の磁化力を有した二次側磁石を備えた水平レール機構と、凹状に湾曲した搬送軌道を形成し、前記標準の磁化力よりも大きな磁化力の二次側磁石を備えた凹状レール機構と、傾斜方向の搬送軌道を形成し、前記標準の磁化力よりも大きな磁化力の二次側磁石を備えた傾斜レール機構と、  凸状に湾曲した搬送軌道を形成し、前記標準の磁化力よりも大きな磁化力の二次側磁石を前記搬送台車の一次側磁石に接触しないように前記搬送軌道の下方に配置した凸状レール機構とを有することを特徴としている。これにより、凹状区域、傾斜区域および凸状区域を搬送軌道が備えていても、この搬送軌道の軌道全体に渡って略等しい推進力および保持力で搬送台車を走行および停止させることができる。従って、搬送台車の走行が安定するため、高速搬送および高精度の位置決めを実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の実施形態を図１ないし図９に基づいて以下に説明する。
本実施形態に係るリニアモータレール装置は、半導体製品製造施設のように、工程内や工程間を搬送台車で処理対象物を搬送して処理を加えながら最終製品とする搬送システムに好適に適用される。尚、以降の説明においては、半導体基板や液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の処理対象物を搬送する搬送システムについて説明するが、これに限定されるものではなく、電子部品や機械部品、化学品、食品、書類等の荷物を搬送する全業種の搬送システムに適用することができる。
【００１６】
上記の搬送システムは、図１に示すように、ＯＨＳ（Ｏｖｅｒ  Ｈｅａｄ  Ｓｈｕｔｔｌｅ）方式を採用している。具体的に説明すると、搬送システムは、収納容器５を搬送する搬送装置１と、収納容器５の搬送状況等を管理する図示しないメインコントローラとを備えている。搬送装置１は、工程内や工程間に設けられ、リニアモータの永久磁石１５・１７を備えたレール機構３と、レール機構３を走行する搬送台車２とを備えている。尚、永久磁石１５は、標準の磁化力を有しており、永久磁石１７は、標準の磁化力よりも大きな磁化力を有している。
【００１７】
搬送台車２は、図６に示すように、収納容器５を載置する載置台３５と、載置台３５の下面に連結された駆動機構３１とを有している。尚、収納容器５は、一部が外部雰囲気に解放されたＯＣ（ｏｐｅｎ  ｃａｓｓｅｔｔｅ）形式や、容器内部が密閉されたＦＯＵＰ（ｆｒｏｎｔ  ｏｐｅｎｉｎｇ  ｕｎｉｆｉｅｄ  ｐｏｄ）形式のキャリアであり、内部にウエーハを収納するように構成されている。
【００１８】
上記の駆動機構３１は、載置台３５の下面中心部を支持する載置台支持部材３６と、載置台支持部材３６の下端に設けられた一次側コイル（一次側磁石）３４とを有している。一次側コイル３４は、後述のレール機構３の永久磁石１５・１７（二次側磁石）に対向するように配置されており、永久磁石１５・１７とでリニアモータを構成している。一次側コイル３４は、一次側鉄心コア（積層鉄心）と３相コイルとで構成されており、３相交流の電流が通電されることにより直線状に移動する進行磁界を発生する。そして、一次側コイル３４は、レール機構３の永久磁石１５・１７との間の磁気作用により搬送台車２を走行させる推進力や、停止状態を維持する保持力を発生させる。
【００１９】
また、載置台支持部材３６の下端には、走行ローラ３７および幅方向規正ローラ３８が回転自在に設けられている。走行ローラ３７および幅方向規正ローラ３８は、搬送台車２の走行方向の前側および後側において左右一対に設けられている。走行ローラ３７は、レール機構３の底面壁１２ｃに接触するように設けられている。これにより、走行ローラ３７は、リニアモータである一次側コイル３４と永久磁石１５・１７とのギャップ長を確保している。一方、幅方向規正ローラ３８は、レール機構３の各側面壁１２ａ・１２ｂに当接するように設けられている。これにより、幅方向規正ローラ３８は、搬送台車２をレール機構３の幅方向の中心部に位置させることによって、一次側コイル３４を常に永久磁石１５・１７に対向させるようになっている。
【００２０】
さらに、載置台支持部材３６の下端には、走行距離測定器４２も設けられている。走行距離測定器４２は、搬送軌道の軌道面となるレール機構３の永久磁石１５・１７に接触しながら回転するように設けられたタッチローラ４３と、タッチローラ４３に従動して回転する図示しないエンコーダとを有している。エンコーダは、タッチローラ４３の回転数および回転角度を検出する。これにより、走行距離測定器４２は、タッチローラ４３の円周長と、エンコーダによる回転数および回転角度とに基づいて搬送台車２の走行距離を測定可能にしている。
【００２１】
また、載置台支持部材３６の中間部には、給電機構３９とガイド機構４０とが載置台３５側からこの順に設けられている。給電機構３９は、二次側鉄心と巻線とを有しており、後述の一次給電線１４から供給される高周波電力を受け、高周波電流を生成する。給電機構３９は、図示しない電流変換部に接続されている。電流変換部は、整流回路において高周波電流を一旦直流に変換し、ＰＷＭ変換回路において３相交流に変換した後、この電流を一次側コイル３４に通電させるようになっている。
【００２２】
また、ガイド機構４０は、レール機構３の幅方向にスライド可能に設けられたスライド機構４１と、スライド機構４１の両端部に回転自在に設けられたガイドローラ３２・３２とを有している。ガイド機構４０は、ガイドローラ３２・３２を何れか一方を後述のガイド部１２ｅに係合することにより進行方向を変更可能にしている。
【００２３】
上記のように構成された搬送台車２は、図１に示すように、レール機構３に設けられている。レール機構３は、直線軌道や曲線軌道、分岐軌道、凹状軌道、傾斜軌道、凸状軌道、特殊軌道等を形成する各種のモジュールの組み合わせからなっている。直線軌道のモジュール（直線レール機構、水平レール機構）は、搬送台車２を直進させる水平区域を形成する。尚、水平区域は、搬送軌道が水平面内に存在する区域を意味する。曲線軌道のモジュール（曲線レール機構、水平レール機構）は、搬送台車２を右折または左折させる水平区域を形成する。分岐軌道のモジュール（分岐レール機構、水平レール機構）は、搬送台車２を２方向に切り替え可能に進行させる水平区域を形成する。凹状軌道のモジュール（凹状レール機構）は、図２にも示すように、水平区域から上昇する傾斜区域に切り替わる境界部分の凹状区域を形成する。傾斜軌道のモジュール（傾斜レール機構）は、図３にも示すように、上昇方向および下降方向の傾斜区域を形成する。凸状軌道のモジュール（凸状レール機構）は、図４にも示すように、上昇する傾斜区域から水平区域に切り替わる境界部の凸状区域を形成する。特殊軌道のモジュール（特殊レール機構）は、大きなギャップ長の水平区域を形成する。そして、レール機構３は、これら各種のモジュールを組み合せることによって、上下左右に変化しながら処理装置等の上方や側方を通過する搬送軌道を形成している。
【００２４】
上記のレール機構３の各モジュールは、図６に示すように、押出し成形等により形成されたレール枠体１２を有している。レール枠体１２は、鉛直方向に配置される左側面壁１２ａおよび右側面壁１２ｂと、両側面壁１２ａ・１２ｂの下端部同士を連結した底面壁１２ｃとを有している。左側面壁１２ａと右側面壁１２ｂとは、左右対称に形成されている。各側面壁１２ａ・１２ｂは、上面部１２ｄを上端位置に備えている。上面部１２ｄは、底面壁１２ｃに対して平行に配置され、内側方向に向けて形成されている。上面部１２ｄの長さは、両側壁部１２ａ・１２ｂの上面部１２ｄ・１２ｄ同士が対向されたときに、搬送台車２の駆動機構３１が通過する最小限の隙間を出現させる程度に設定されている。これにより、上面部１２ｄは、空気中を浮遊する塵埃がレール枠体１２の内部に進入し難いものとしている。
【００２５】
また、各側壁部１２ａ・１２ｂは、ガイド部１２ｅを中間位置に有している。ガイド部１２ｅは、底面壁１２ｃに対して平行に配置され、先端部が下方に曲折されている。ガイド部１２ｅは、搬送台車２のガイドローラ３２に係合可能に配置されている。そして、ガイド部１２ｅは、搬送径路が２方向に分岐されている場合、ガイドローラ３２の係合により搬送台車２を何れかの分岐方向に進行させるようになっている。
【００２６】
上記のガイド部１２ｅと上面部１２ｄとの間には、絶縁材料で形成された支持梁１３が設けられている。支持梁１３は、２つの先端部を有するように、縦断面がＣ字形状に形成されている。支持梁１３は、先端部が上下に位置するように取り付けられていると共に、これらの先端部間に上述の給電機構３９を位置させるように取り付けられている。支持梁１３の各先端部には、一次給電線１４がそれぞれ設けられている。また、支持梁１３は、一次給電線１４を搬送軌道の全長に渡って一定の高さ位置に保持するように、搬送軌道方向に所定の間隔で配置されている。一次給電線１４は、図示しない給電装置に接続されており、給電装置からの高周波電力を搬送台車２の給電機構３９に供給するようになっている。
【００２７】
また、レール枠体１２の底面壁１２ｃは、中心位置に配置された溝部１２ｆと、溝部１２ｆを中心として左右対称に配置された走行部１２ｇとを有している。走行部１２ｇには、上述の搬送台車２の走行ローラ３７が接触されている。また、溝部１２ｆは、モジュール（区域）の種類に応じた溝深さに設定されている。即ち、直線軌道、曲線軌道、分岐軌道、凹状軌道および傾斜軌道のモジュール（水平区域、凹状区域、傾斜区域）における溝部１２ｆは、標準の溝深さに設定されている。一方、凸状軌道および特殊軌道のモジュール（凸状区域、特殊区域）における溝部１２ｆは、直線軌道のモジュールの溝深さよりも深い溝深さに設定されている。
【００２８】
凸状軌道のモジュールにおける溝部１２ｆは、搬送台車２に接触しない程度の溝深さに設定されている。また、特殊起動のモジュールは、搬送軌道における特殊区域の条件に応じた溝深さに設定されている。これにより、図１に示すように、凸状軌道および特殊軌道のモジュールは、直線軌道や曲線軌道のモジュールのギャップ長よりも拡大したギャップ長を出現させる。また、凹状軌道のモジュールは、図２にも示すように、前側の走行ローラ３７が上昇するときに、直線軌道や曲線軌道のモジュールのギャップ長よりも拡大したギャップ長を出現させる。
【００２９】
上記のように、各種のギャップ長を出現させる溝部１２ｆには、リニアモータの二次側磁石である永久磁石１５・１７が敷設されている。永久磁石１５・１７は、接着剤等で溝部１２ｆに接着することにより固定されている。また、永久磁石１５・１７は、フェライト磁石を例えば３０ｍｍ×３５ｍｍ×７．５ｍｍのサイズに加工することにより形成されている。尚、永久磁石１５・１７は、サマリュウムコバルト磁石やネオジュウム磁石等で形成されていても良い。また、永久磁石１５・１７は、図７に示すように、Ｎ極とＳ極とが交互に上面（載置台３５側の面）を向くように、搬送軌道方向に３３ｍｍのピッチで軌道全長に渡って設けられている。
【００３０】
また、永久磁石１５・１７は、図１に示すように、モジュール（区域）の種類に応じて使い分けられている。即ち、各モジュールにおける永久磁石１５は、搬送台車２の推進力および保持力が軌道全長に渡って同一となるように、ギャップ長に応じた磁化力に設定されていると共に、搬送軌道の傾斜角度に応じた磁化力に設定されている。
【００３１】
具体的には、直線軌道、曲線軌道および分岐軌道のモジュールにおいては、標準の磁化力を有した永久磁石１５が用いられている。これにより、これらのモジュールは、搬送台車２が水平方向に走行してギャップ長に変化が生じないため、標準の推進力と保持力とを発揮する。
【００３２】
一方、凹状軌道、凸状軌道および特殊軌道のモジュールにおいては、上述のようにギャップ長が拡大する。従って、これらのモジュールにおいては、標準の推進力および保持力を搬送台車２に付与するようにギャップ長に応じて設定された磁化力、即ち、標準の磁化力よりも大きな磁化力を有した永久磁石１７が用いられている。また、傾斜軌道のモジュールにおいては、搬送台車２等の傾斜方向成分の重量が推進力および保持力を低下させるように作用する。従って、このモジュールにおいては、標準の推進力および保持力を搬送台車２に付与するように傾斜角度に応じて設定された磁化力、即ち、標準の磁化力よりも大きな磁化力を有した永久磁石１７が用いられている。
【００３３】
さらに、凹状軌道のモジュールにおける永久磁石１７には、図５に示すように、接触部１６が形成されている。接触部１６は、永久磁石１７の段差を解消するように形成されていると共に、表面が走行距離測定器４２におけるタッチローラ４３の接触軌跡に沿うように形成されている。これにより、接触部１６は、搬送台車２が凹状区域を走行する場合において、タッチローラ４３との接触状態を均一化および安定化させることによって、タッチローラ４３の滑りや空転による走行距離の測定誤差の発生を防止している。
【００３４】
上記の接触部１６は、充填用樹脂を永久磁石１５の段差部に充填およびコーティングすることにより形成されている。充填用樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、シリコンゴム等の何れの樹脂材料であっても良い。また、充填用樹脂は、耐摩耗性を向上させるため、ガラス、シリカその他粉末状または繊維状の無機物が混入されていても良い。さらに、接触部１６は、充填材表面にポリエステルフィルムやカプトンフィルム、ノーメックスシート等のフィルムやシート類を設けたものであっても良い。
【００３５】
上記の構成において、リニアモータレール装置の各モジュール（各区域）における永久磁石１５・１７の磁化力の決定方法について説明する。
【００３６】
先ず、図８に示すように、標準のギャップ長として２．５ｍｍを設定し、このギャップ長（ギャップ）となるように一次側磁石と二次側磁石との隙間を設定する。そして、一次側磁石に所定の周波数で通電したときの推進力（推進力）を求める。次に、０．０ｍｍから５．０ｍｍまでのギャップ長の範囲で一次側磁石と二次側磁石との隙間を変化させ、２．５ｍｍのギャップ長の場合と同一の条件で通電したときの推進力（推進力）を求める。そして、２．５ｍｍのギャップ長における推進力を基準として各ギャップ長の推進力の相対値を求める。尚、図８のグラフからも明らかなように、ギャップ長の拡大に伴い推進力が低下している。
【００３７】
上述のギャップ長と推進力との実験データから、ギャップ長に対する推進力の回帰式として（式１）を導入する。
Ｆ＝ｆ（Ｇ）＝０．１６３Ｇ２−１．４９Ｇ＋３．６５    ・・・（式１）
ただし、Ｆ：推進力、Ｇ：ギャップ長である。この結果、ギャップ長が拡大する凹状軌道および特殊軌道のモジュール（凹状区域、特殊区域）で推進力Ｆが低下することは明白である。
【００３８】
次に、（式１）に基づいて、ギャップ長が拡大した凹状軌道、凸状軌道および特殊軌道のモジュールにおける磁化力を求める。即ち、凹状軌道のモジュールにおいては、図２に示すように、搬送台車２が傾斜することによって、一次側コイル３４（一次側磁石）と各永久磁石１７ａ〜１７ｈとのギャップ長Ｇａ〜Ｇｈの合計が最大値となる条件を求める。尚、ギャップ長Ｇａ〜Ｇｈは、中心部が最大となって端部側になるほど減少する分布を示す。そして、この条件下での各永久磁石１７ａ〜１７ｈのギャップ長Ｇａ〜Ｇｈをそれぞれ求める。この後、各ギャップ長Ｇａ〜Ｇｈを（式１）に代入することによって、各推進力ｆ（Ｇａ）〜ｆ（Ｇｈ）を求める。ここで、Фは磁束密度である。そして、水平区域と同程度の推進力となるように、永久磁石１７ａ〜１７ｈの強化磁束密度（磁化力）をそれぞれ求める。尚、図５に示すように、接触部１６によりギャップ長が拡大していた場合には、この拡大したギャップ長に基づいて強化磁束密度（磁化力）を求める。また、各推進力ｆ（Ｇａ）〜ｆ（Ｇｈ）は、各ギャップ長Ｇａ〜Ｇｈが個々に最大値となるときの値に基づいて求められても良い。
永久磁石１７ａの強化磁束密度＝Ф・（１／ｆ（Ｇａ））
永久磁石１７ｂの強化磁束密度＝Ф・（１／ｆ（Ｇｂ））
・・・・
永久磁石１７ｈの強化磁束密度＝Ф・（１／ｆ（Ｇｈ））
【００３９】
また、凸状軌道のモジュールにおいては、図４に示すように、搬送台車２が傾斜することによって、一次側コイル３４（一次側磁石）と各永久磁石１７ｊ〜１７ｏとのギャップ長Ｇｊ〜Ｇｏの合計が最大値となる条件を求める。尚、ギャップ長Ｇｊ〜Ｇｏは、中心部が最小となって端部側になるほど増大する分布を示す。そして、この条件下での各永久磁石１７ｊ〜１７ｏのギャップ長Ｇｊ〜Ｇｏをそれぞれ求め、（式１）に代入することによって、各推進力ｆ（Ｇｊ）〜ｆ（Ｇｏ）を求める。そして、水平区域と同程度の推進力となるように、永久磁石１７ｊ〜１７ｏの強化磁束密度（磁化力）をそれぞれ求める。
永久磁石１７ｊの強化磁束密度＝Ф・（１／ｆ（Ｇｊ））
永久磁石１７ｉの強化磁束密度＝Ф・（１／ｆ（Ｇｉ））
・・・・
永久磁石１７ｏの強化磁束密度＝Ф・（１／ｆ（Ｇｏ））
【００４０】
また、特殊軌道のモジュールにおいては、図１に示すように、搬送台車２の一次側コイル３４（一次側磁石）と各永久磁石１７とのギャップ長Ｇｔが同一であるため、このギャップ長Ｇｔを（式１）に代入することによって、推進力ｆ（Ｇｔ）を求める。そして、水平区域と同程度の推進力となるように、永久磁石１７の強化磁束密度（磁化力）を求める。
永久磁石１７の強化磁束密度＝Ф・（１／ｆ（Ｇｔ））
【００４１】
また、傾斜軌道のモジュールにおいては、下記のようにして磁化力を求める。即ち、図３に示すように、斜面角度をθおよび台車重量をＷとすると、斜面に沿う傾斜成分の力２０は、Ｗ・ＣＯＳθで示すことができる。この斜面に沿う力２０を考慮すると、斜面における推進力は、（式２）となる。
斜面の推進力＝Ｆ＋Ｗ・ＣＯＳθ＝Ｆ・（１＋Ｗ・ＣＯＳθ／Ｆ）  ・・・（式２）
そして、水平区域と同程度の推進力となるように、強化磁束密度（磁化力）を（式２）に基づいて求める。
強化磁束密度＝Ф・（１＋Ｗ・ＣＯＳθ／Ｆ）  ・・・（式３）
【００４２】
次に、上記のようにしてギャップ長が設定されたリニアモータレール装置の動作について説明する。
【００４３】
先ず、図示しないメインコントローラにおいて、図１に示すように、全ての収納容器５の保管状態や搬送先等が管理および監視されていると共に、搬送軌道上に存在する全ての搬送台車２の搬送状態が管理および監視されている。そして、収納容器５を処理装置に搬送する場合には、搬送対象となる収納容器５と、搬送に使用される搬送台車２と、搬送先である処理装置とが特定された後、これらの特定した内容を含んだ搬送指令信号が搬送台車２に送信される。
【００４４】
搬送台車２においては、搬送指令信号を受信すると、信号内容に含まれる台車番号データに基づいて自己の搬送台車２に対する指令であることを確認した後、信号内容に含まれる指令の種類を読み取る。例えば搬送指令であれば、収納容器５を処理装置等へ搬送する搬送処理を行なう。
【００４５】
具体的には、搬送指令信号の信号内容に基づいて搬送先となる処理装置等の指定場所を認識し、この指定場所（走行位置データ）に到達するための走行ルートを決定する。尚、走行ルートは、メインコントローラからの搬送指令信号に含まれていても良い。この後、図６に示すように、一次給電線１４から供給された高周波電流を受け、給電機構３９に発生した誘導電流に基づいて一旦直流に変換後、ＰＷＭ変換回路にて所定周波数の３相交流電流を形成する。そして、３相交流電流を一次側コイル３４に流すことにより直線状に移動する進行磁界を発生させ、搬送軌道の永久磁石１５ａ・１５ｂとの間の磁気作用で発生した推進力により走行を開始する。
【００４６】
水平区域を走行する場合は、標準の磁化力を有した永久磁石１５ａにより発生した標準の推進力で走行する。この際、水平区域においては、ギャップ長に変動がないため、推進力にも変動がない。従って、搬送台車２は、安定した走行が可能になり、結果として高速搬送および高精度の位置決めが可能になる。
【００４７】
また、凹状区域を走行する場合には、搬送台車２が傾斜することによって、一次側コイル３４（一次側磁石）と永久磁石１７とのギャップ長が拡大する。具体的には、図２に示すように、一次側コイル３４と各永久磁石１７ａ〜１７ｈとのギャップ長Ｇａ〜Ｇｈが異なった状態で拡大する。この際、各永久磁石１７ａ〜１７ｈは、上述のように、各永久磁石１７ａ〜１７ｈのギャップ長Ｇａ〜Ｇｈと（式１）とに基づいて各推進力ｆ（Ｇａ）〜ｆ（Ｇｈ）が求められ、この各推進力ｆ（Ｇａ）〜ｆ（Ｇｈ）に基づいて永久磁石１７ａ〜１７ｈの強化磁束密度（磁化力）が水平区域と同程度の推進力となるように求められている。この結果、ギャップ長が拡大する凹状区域においても、搬送台車２は、安定した走行が可能になり、結果として高速搬送および高精度の位置決めが可能になる。尚、この凹状区域における動作は、図４の凸状区域および図１の特殊区域においても同様である。
【００４８】
また、図１に示すように、傾斜区域を走行する場合には、図３に示すように、斜面に沿う傾斜成分の力２０が推進力および保持力を減少させるように作用する。ところが、傾斜区域においては、永久磁石１７の強化磁束密度（磁化力）が水平区域と同程度の推進力となるように設定されている。この結果、傾斜成分の重量が作用する傾斜区域においても、搬送台車２は、安定した走行が可能になり、結果として高速搬送および高精度の位置決めが可能になる。
【００４９】
このようにして全区域において安定して走行する搬送台車２は、搬送軌道中に設けられたバーコード表示等による軌道位置データに基づいて走行ルートを確認する。また、図１に示すように、搬送台車２の走行距離は、走行距離測定器４２のタッチローラ４３が永久磁石１５・１７に接触しながら回転することにより測定される。この際、凹状区域においては、図５にも示すように、接触部１６が永久磁石１７の段差を解消し、タッチローラ４３の滑りや空転を生じさせないように形成されている。従って、搬送台車２は、全軌道（区域）において確実に走行距離を測定することが可能になっている。これにより、搬送台車２は、高速搬送により短時間で指定場所に到達すると共に、この指定場所に高精度に位置決めされる。
【００５０】
以上のように、本実施形態のリニアモータレール装置は、図１に示すように、送台車２に備えられた一次側コイル３４（一次側磁石）とでリニアモータを構成する永久磁石１５・１７（二次側磁石）が軌道全長に配列された搬送軌道を形成するものである。そして、リニアモータレール装置の永久磁石１７は、搬送台車２の推進力および保持力が軌道全長に渡って同一となるように、一次側コイル３４および永久磁石１７間のギャップ長に応じた磁化力に設定されている。また、リニアモータレール装置の永久磁石１７は、搬送台車２の推進力および保持力が軌道全長に渡って同一となるように、搬送軌道の傾斜角度に応じた磁化力に設定されている。
【００５１】
これにより、凹状に湾曲した凹状区域や、永久磁石１７が他の部位よりも低い高さ位置に設定された特殊区域を有した搬送軌道、傾斜区域を有した搬送軌道であっても、この搬送軌道の軌道全体に渡って略等しい推進力および保持力で搬送台車２を走行および停止させることができる。従って、搬送台車２の走行が安定するため、高速搬送および高精度の位置決めを実現することができる。
【００５２】
また、推進力と、永久磁石１５（二次側磁石）による磁束と、一次側コイル３４（一次側磁石）の一次側コイルターン数および一次側コイル電流との間には、一般に次の関係が成り立つ。
Ｆ＝Ф・ＡＴ・ｉ    ・・・（式４）
ただし、Ｆ：推進力、Ф：磁束密度、ＡＴ：一次側コイルの巻数、ｉ：一次側コイル電流である。ここで、ギャップが拡大することによる推進力の低下は、（式４）において磁束密度Фが小さくなることを意味している。従って、磁束密度Фが小さくなれば、推進力Ｆが小さくなることは明白である。
【００５３】
これにより、推進力Ｆの低下を防止する方法としては、下記の方法が考えられる。（１）  磁束密度Фが減少する分永久磁石の磁化力を強化する第１の方法。（２）  一次側コイルの巻数を推進力の低下分に見合う分増加させる第２の方法。（３）  一次側コイルの電流を推進力の低下分に見合う分増加させる第３の方法。
【００５４】
これらは技術的には何れも実施可能であるが、第２の方法では、大きなギャップ長を基準に設計を見直すことが必要になると共に、水平区域ではパワー過剰となるため、メリットが小さい。第３の方法は、制御で実現できるが、一次側電源からの供給電力を増やすことが必要になるため、非接触給電部の大型化によりメリットが小さい。これに対し、本実施形態のリニアモータレール装置に採用した第１の方法は、ギャップ長の大きい部分の永久磁石１７のみを磁化力の大きな磁石に置き替えるという簡単な作業で実現できる。
【００５５】
尚、本実施形態においては、二次側磁石を永久磁石とした場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、一次側磁石および二次側磁石の何れが永久磁石であっても良い。また、本実施形態においては、例えば現場での組み立てが簡単になるように、モジュールを連結することにより搬送軌道を形成しているが、各部品を現場で組み上げることにより搬送軌道を一体的に形成しても良い。また、本実施形態のリニアモータレール装置は、上下方向に変化する搬送軌道に適用されても良いし、或いは、二次側磁石の高さ位置が所定の高さ位置から外れて設置された水平の搬送軌道に適用されても良い。
【００５６】
また、本実施形態のリニアモータレール装置は、水平方向の搬送軌道を形成し、標準の磁化力を有した永久磁石１５（二次側磁石）を備えた水平レール機構（直線軌道、曲線軌道、分岐軌道のモジュール）を有している。そして、リニアモータレール装置は、水平レール機構に加えて、凹状に湾曲した搬送軌道を形成し、標準の磁化力よりも大きな磁化力の永久磁石１７（二次側磁石）を備えた凹状レール機構（凹状軌道のモジュール）と、傾斜方向の搬送軌道を形成し、標準の磁化力よりも大きな磁化力の永久磁石１７を備えた傾斜レール機構（傾斜軌道のモジュール）と、凸状に湾曲した搬送軌道を形成し、標準の磁化力よりも大きな磁化力の永久磁石１７を搬送台車２の一次側コイル３４（一次側磁石）に接触しないように搬送軌道の下方に配置した凸状レール機構（凸状軌道のモジュール）との中の少なくとも一つのレール機構を有した構成にされている。尚、各レール機構の永久磁石１７は、必ずしも水平レール機構の永久磁石１５による磁気作用と同一の磁気作用を発揮しなくても良い。
【００５７】
また、本実施形態のリニアモータレール装置は、搬送軌道の軌道面に接触することにより走行距離を測定可能にする走行距離測定器４２（走行距離測定手段）を備えた搬送台車２に適用されるものであり、凹状レール機構による搬送軌道の軌道面は、充填用樹脂を用いて走行距離測定器４２の接触軌跡に沿うように形成されている。これにより、搬送台車２の走行距離を高精度に測定することが可能になっている。
【００５８】
以上のように、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、その趣旨を超えない範囲において変更が可能である。例えば本実施形態においては、ＯＨＳ（Ｏｖｅｒ  Ｈｅａｄ  Ｓｈｕｔｔｌｅ）方式の搬送台車２に適用した場合について説明しているが、図９に示すように、永久磁石１５・１７（二次側磁石）をレール枠体１２の天井面内側に配置することによって、荷物を懸吊しながら搬送するＯＨＴ（Ｏｖｅｒ  ｈｅａｄ  Ｈｏｉｓｔ    Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）方式の搬送台車に適用することもできる。尚、図９の構成において、ＯＨＳ方式の搬送台車２と同一の機能を発揮する部材には同一の符号を付記してその説明を省略する。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、傾斜区域を有する搬送軌道や、異なるギャップ長が混在する搬送軌道に適用した場合でも、軌道全長に渡って安定した走行を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】リニアモータレール装置の概略構成図である。
【図２】凹状軌道の状態を示す説明図である。
【図３】傾斜軌道の状態を示す説明図である。
【図４】凸状軌跡の状態を示す説明図である。
【図５】凹状軌跡における接触部の状態を示す説明図である。
【図６】リニアモータレール装置および搬送台車の縦断面の概略構成図である。
【図７】二次側磁石の配列状態を示す説明図である。
【図８】推進力とギャップ長との関係を示すグラフである。
【図９】リニアモータレール装置および搬送台車の縦断面の概略構成図である。
【符号の説明】
１  搬送装置
２  搬送台車
３  レール機構
５  収納容器
１２  レール枠体
１２ａ  左側面壁
１２ｂ  右側面壁
１２ｃ  底面壁
１２ｄ  上面部
１２ｅ  ガイド部
１２ｆ  溝部
１２ｇ  走行部
１３  支持梁
１４  一次給電線
１５  永久磁石
１６  接触部
１７  永久磁石
３１  駆動機構
３２  ガイドローラ
３４  一次側コイル
３５  載置台
３６  載置台支持部材
３７  走行ローラ
３８  幅方向規正ローラ
３９  給電機構
４０  ガイド機構
４１  スライド機構
４２  走行距離測定器
４３  タッチローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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