(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）非磁性体からなる管状のパイプと、
（ｂ）該管状のパイプ内に配置され、駆動プーリーにより動作可能なワイヤに固定される１次側永久磁石と、
（ｃ）液体窒素容器内の液体窒素により臨界温度以下に冷却して超電導状態にされ、ピン止め効果によって、前記１次側永久磁石と一定の距離を保って前記管状のパイプの外部に吊り下げられる２次側高温超電導バルク体と、
（ｄ）該２次側高温超電導バルク体を有する液体窒素容器に掛けられた紐により吊り下げられ搬送物体が載置される容器とを具備することを特徴とする物体搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触で物体を搬送する物体搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高温超電導バルク体を使用する非接触搬送装置としては、永久磁石を並べた軌道上をバルク体の移動体が動くようにしたものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の非接触搬送装置では、高価な永久磁石が軌道の距離に相当する分だけ必要となり、経済的でない。
また、搬送体の運動をスムーズにするためには、軌道の長手方向に磁場の均一性を確保する必要があった。
【０００４】
本発明は、上記問題点を除去し、永久磁石の数は搬送体の個数の分だけで足り、軌道の距離には関係がなく、かつ、長尺化も極めて容易に低コストで構築することができる物体搬送装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題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に、
〔１〕物体搬送装置において、非磁性体からなる管状のパイプ（１）と、この管状のパイプ（１）内に配置され、駆動プーリー（４）により動作可能なワイヤ（３）に固定される１次側永久磁石（２）と、液体窒素容器（６）内の液体窒素により臨界温度以下に冷却して超電導状態にされ、ピン止め効果によって、前記１次側永久磁石（２）と一定の距離を保って前記管状のパイプ（１）の外部に吊り下げられる２次側高温超電導バルク体（５）と、この２次側高温超電導バルク体（５）を有する液体窒素容器（６）に掛けられた紐（９）により吊り下げられ搬送物体（１０）が載置される容器（８）とを具備する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示す物体搬送装置の模式図である。
この図において、１は非磁性体によって作られた管状のパイプ、２は１次側磁石としての永久磁石、３はその永久磁石２を移動させるワイヤ、４はそのワイヤ３を駆動する駆動プーリーである。
【０００７】
また、５は後述する液体窒素容器内の液体窒素により臨界温度以下に冷却して超電導状態にされる高温超電導バルク体、６は液体窒素容器、７はその液体窒素容器６内に封入される液体窒素、８は搬送すべき物体（例えば、半導体ウエハ）１０を載置する容器、９はその容器８を吊るす紐である。
このように、１次側磁石である永久磁石２と共に２次側磁石としての高温超電導バルク体５が構成され、１セットの搬送単位Ａが構成される。
【０００８】
そこで、非磁性体によって作られた管状のパイプ１内には１次側磁石としての永久磁石２が配置され、この永久磁石２は駆動プーリー４の駆動によりワイヤ３を介して、移動可能である。
一方、管状のパイプ１の外部に、１次側磁石としての永久磁石２と対向するように、２次側磁石としての高温超電導バルク体５を組み合わせるようにして、管状のパイプ１内の１次側磁石としての永久磁石２を移動させることによって、２次側磁石としての高温超電導バルク体５及びこの２次側磁石を含む移動物体を管状のパイプ１に沿って追随的に移動させることができる。
【０００９】
また、ワイヤ３を介して駆動機構によって永久磁石２を駆動する代わりに、管状のパイプ１内に流体を流して、永久磁石２を移動させるようにしてもよい。
なお、移動物体としての液体窒素容器６には容器８を吊るし、そこに搬送すべき物体（例えば、半導体ウエハ）１０を搭載することにより、物体１０を搬送することができる。
【００１０】
このように、１次側磁石としての永久磁石２と対向するように、２次側磁石としての高温超電導バルク体５を組み合わせることにより、磁束のピン止め効果によって、１次側磁石と２次側磁石の間に一定の距離（ギャップ）を確保することができ、２次側磁石と管状のパイプ１の接触を一切無くして、物体１０の搬送を行うことができる。
【００１１】
なお、ピン止め効果を有する磁気浮上装置自体としては、例えば、特開平７−２１３０８２号公報に開示されているものがある。
次に、本発明の第２実施例について説明する。
図２は本発明の第２実施例を示す物体搬送装置の模式図である。
この実施例では、第１実施例で示した１セットの搬送単位Ａを複数個配置する。つまり、複数個の搬送単位Ａ1 ，Ａ2 ，Ａ3 …を配置するようにしたものである。すなわち、ここでは、長尺の管状のパイプ２１内に複数個（例えば、３個）の１次側磁石としての永久磁石２1 ，２2 ，２3 …を配置し、これに対応した２次側磁石としての高温超電導バルク体５1 ，５2 ，５3 …をセットし、複数の物体１０1 ，１０2 ，１０3 …の搬送を可能にしたものである。
【００１２】
なお、図２において、６1 ，６2 ，６3 …は液体窒素容器、７1 ，７2 ，７3 …は液体窒素容器内に封入される液体窒素、８1 ，８2 ，８3 …は搬送物体（例えば、半導体ウエハ）１０1 ，１０2 ，１０3 …を載置する容器、９1 ，９2 ，９3 …は容器を吊るす紐である。２２は駆動プーリー、２３はワイヤである。
このように、第２実施例によれば、所望の個数の搬送装置を容易に構築することができる。
【００１３】
次に、本発明の第３実施例について説明する。
図３は本発明の第３実施例を示す物体搬送装置の模式図であり、第１実施例と同じ部分には同じ番号を付してその説明は省略する。
この実施例では、第１実施例で示した管状のパイプを含む搬送装置を複数個接続して配置する。つまり、搬送装置Ｉ、搬送装置II、搬送装置III を直列に配置して、搬送物体１０の複数の処理工程に対応した搬送装置群を構築するようにしたものである。
【００１４】
このように、第３実施例によれば、複数の処理工程に対応した搬送物体の搬送システムを容易に構築することができる。
次に、本発明の第１参考例について説明する。
図４は本発明の第１参考例を示す物体搬送装置の模式図である。
この図において、３１は非磁性体によって作られた管状のパイプ、３２はその管状のパイプ内に配置される１次側磁石としての高温超電導バルク体、３３は液体窒素容器、３４はその液体窒素容器内に封入される液体窒素である。
【００１５】
また、３５は２次側磁石としての永久磁石、３６はその永久磁石に吊るされる容器、３７はその容器を吊るすための紐、３８はその容器に載置される搬送物体（例えば、半導体ウエハ）であり、これらは、クリーンルーム３０内に設けられる。
本参考例では、非磁性体によって作られた管状のパイプ３１内には１次側磁石としての高温超電導バルク体３２が配置され、この高温超電導バルク体３２を含む液体窒素容器３３を管状のパイプ３１内に流体を流すことによって、液体窒素容器３３を移動させるように構成することができる。
【００１６】
なお、流体によらず、第１実施例のように、ワイヤを介して、駆動機構によって駆動するようにしてもよい。
一方、管状のパイプ３１の外部に、１次側磁石としての高温超電導バルク体３２と対向するように、２次側磁石としての永久磁石３５を組み合わせるようにして、管状のパイプ３１内の１次側磁石としての高温超電導バルク体３２を移動させることによって、２次側磁石としての永久磁石３５を含む移動物体を管状のパイプ３１に沿って追随的に移動させることができる。
【００１７】
また、永久磁石３５には紐３７がかけられ、容器３６が釣られており、その容器３６内に搬送すべき物体（例えば、半導体ウエハ）３８が搭載されて搬送されるようになっている。
このように、１次側磁石としての高温超電導バルク体３２と対向するように、２次側磁石としての永久磁石３５を組み合わせることにより、磁束のピン止め効果によって、１次側磁石と２次側磁石の間に一定の距離（ギャップ）を確保することができ、２次側磁石と管状のパイプの接触を一切無くして、物体の搬送を行うことができる。
【００１８】
このように、第１参考例によれば、特に、物体を搬送する２次側磁石としては永久磁石だけでよく構造が簡単であり、その搬送装置の組立が容易である。
この参考例においても、第２実施例及び第３実施例を容易に適用することができる。
さらに、管状のパイプを気密構造とすれば、ガイドパイプ内の駆動装置、及び１次側磁石とパイプ内壁の間等で発生する塵埃がパイプ外部の空間に混入することもなくなる。つまり、クリーンルーム３０内での搬送装置として好適である。
【００１９】
次に、本発明の第２参考例について説明する。
図５は本発明の第２参考例を示す物体搬送装置の模式図である。
この参考例においては、可撓性のある材料によるループ状のガイドパイプ４１を配置して、そのガイドパイプ４１内に１次側磁石４２を配置し、その１次側磁石４２に対応した２次側磁石４３に搬送物体４４をセットして、ガス封入口４５からガスを封入して、１次側磁石４２を駆動するようにしたり、或いは、巻き込みリール４７と繰り出しリール４８を配置して、複数の１次側磁石４２を駆動するようにしてもよい。なお、４６はガス排出口である。
【００２０】
このように、第２参考例によれば、搬送ルートを自在に構築する事が可能である。
また、このような方式を採用すれば、搬送装置の長尺化、搬送体の数の増大にも容易に対応できる。
次に、本発明の第３参考例について説明する。
【００２１】
図６は本発明の第３参考例を示す物体搬送装置の模式図、図７はその物体搬送装置の平面図である。
これらの図において、５１は駆動可能な１次側磁石、５３は長レーストラックコイル（あるいは２本の導体）であり、１次側磁石５１の下方に配置され、直流電流が異なった方向に流れる往復導電路を有する。５５はその長レーストラックコイル５３に給電するためのＤＣ電源、５７は１次側磁石５１によって駆動される高温超電導バルク体（２次側磁石）である。なお、Ｇはギャップである。
【００２２】
このように、１次側磁石５１の移動に追従して高温超電導バルク体５７が電磁力による非接触支持状態で駆動される点は、前記参考例と同様であるが、この参考例によれば、長レーストラックコイル５３が磁気レール（詳細は後述）の働きをして、高温超電導バルク体５７を支持案内することができる。なお、高温超電導バルク体５７には物体搭載装置が設けられるが、ここでは図示していない。
【００２３】
次に、本発明の第４参考例について説明する。
図８は本発明の第４参考例を示す物体搬送装置の模式斜視図、図９はその物体搬送装置の模式図、図１０はその物体搬送体の浮上原理の説明図、図１１はその物体搬送装置の部分平面図である。
これらの図において、６１は長レーストラックコイルであり、直流電流が異なった方向に流れる往復導電路を有する。６３はその長レーストラックコイル６１に直流を給電するためのＤＣ電源、６５は着磁した高温超電導バルク体である。
【００２４】
また、長レーストラックコイル６１の端部にはそのコイル６１を上下駆動する装置６６（吊り上げ、吊り下げ機構）を配置して、そのコイル６１を傾斜させることによって、高温超電導バルク体６５を駆動させることができる。なお、この駆動機構としては、前記参考例で示した１次側磁石を設けてこれを移動させるようにしてもよい。又は高温超電導バルク体６５に小型プロペラ等の推進駆動機構を備えるようにしてもよい。
【００２５】
この参考例においては、図１０及び図１１に示すように、長レーストラックコイル６１の通電電流により、捕捉磁界Ｈｃを有する高温超電導バルク体６５に電磁力が働く。この電磁力は高温超電導バルク体６５を吊り下げる力、及び軌道に対する案内力として作用する。
高温超電導バルク体６５の駆動は、上記した駆動機構により駆動させることができる。
【００２６】
例えば、図９に示すように、レーストラックコイル６１を高温超電導ビスマス線材で構成し、間隔Ｌ1 を１５０ｍｍとし起磁力を６００００ＡＴとした場合、その下にＬ2 （約１００ｍｍ）の空隙を開けて高温超電導バルク体（直径４６ｍｍ、厚み１５ｍｍの円板型）６５を吊り下げられることが分かった。このときの浮上体の重量は液体窒素容器も含めて約３００ｇとした。うち、バルク体の正味重量が１５０ｇである。
【００２７】
このように、第４参考例によれば、バルク体の浮上は垂直方向、水平方向、ピッチング方向に対しても安定で、かつ、コイルの長手方向には自由に（摩擦無しで）移動することができる。
また、高温超電導バルク体６５には物体搭載装置が設けられるが、ここでは図示していない。
【００２８】
次に、本発明の第５参考例について説明する。
図１２は本発明の第５参考例を示す物体搬送装置の構成図であり、図１２（ａ）はその物体搬送装置の平面図、図１２（ｂ）はその物体搬送装置の全体模式図である。
この参考例では、第４参考例のレーストラックコイルを用いた物体搬送装置を縦続接続して、軌道を延長するようにしたものである。
【００２９】
図１２において、７１は第１のレーストラックコイル、７２は第２のレーストラックコイル、７３は第３のレーストラックコイル、７４は第４のレーストラックコイル、７５は第５のレーストラックコイルであり、第１のレーストラックコイル７１の終端部７１Ｂと第２のレーストラックコイル７２の始端部７２Ａ、第２のレーストラックコイル７２の終端部７２Ｂと第３のレーストラックコイル７３の始端部７３Ａ、第３のレーストラックコイル７３の終端部７３Ｂと第４のレーストラックコイル７４の始端部７４Ａ、第４のレーストラックコイル７４の終端部７４Ｂと第５のレーストラックコイル７５の始端部７５Ａ、はそれぞれ軌道をオーバーラップさせた、オーバーラップ区間を配置する。なお、７０は着磁した高温超電導バルク体である。
【００３０】
また、高温超電導バルク体の駆動機構としては、第４参考例に示したと同様の駆動機構を用いることができる。
そして、各レーストラックコイル７１〜７５にはそれぞれ各直流電源８１〜８５が接続される。また、各直流電源８１〜８５には各スイッチ７６〜８０が設けられ、各スイッチ７６〜８０は、制御装置８６からの制御信号により、高温超電導バルク体７０の移動に対応して開閉される。例えば、直流電源８１のスイッチ７６がオンとなり、レーストラックコイル７１によって搬送されてきた高温超電導バルク体７０が第１のレーストラックコイル７１の終端部７１Ｂと第２のレーストラックコイル７２の始端部７２Ａとのオーバーラップ区間に至ると、スイッチ７６がオフとなり、スイッチ７７がオンに切り換わり、第２のレーストラックコイル７２により高温超電導バルク体７０の支持案内が引きつがれていく。
【００３１】
このように、第８実施例によれば、レーストラックコイルを複数個縦続接続して、オーバーラップ区間でレーストラックコイルの電源の切り換えを行うようにしたので、軌道の長尺化を図ることができる。
次に、本発明の第６参考例について説明する。
図１３は本発明の第６参考例を示す物体搬送装置の構成図である。
【００３２】
この図において、９１は支持柱、９３は支持柱９１を中心としてこの支持柱９１の頂部から吊り下げられるとともに、ＤＣ電流が異なった方向に流れる往復導電路を有する２重円形コイル、９５は支持柱９１の頂部から２重円形コイル９３を吊るす吊り下げ部材であり、ＤＣ電流の給電路も添設される。９７はＤＣ電源であり、導電路９６と給電路が添設される吊り下げ部材９５とを介してＤＣ電流を２重円形コイル９３へ直流電流が異なった方向に流れる往復導電路を形成するようにする。また、支持柱９１は２重円形コイル９３の軸が傾むくように傾斜させることができる。９９は２次側磁石（高温超電導バルク体）であり、２重円形コイル９３の下部に設けられるとともに、２重円形コイル９３の軸の傾きに対応してこの２重円形コイル９３に案内されながら駆動される。なお、２次側磁石９９には物体搭載装置が設けられるが、ここでは図示していない。
【００３３】
このように、第６参考例によれば、２重円形コイル９３の軸を傾けることにより、２重円形コイル９３の間に吊り下げられた２次側磁石（高温超電導バルク体）９９を公転運動させることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
（Ａ）永久磁石は搬送体の個数の分だけ必要なだけであり、軌道の距離には関係がなく、かつ、長尺化も極めて容易な物体搬送装置を低コストで構築することができる。
【００３５】
（Ｂ）所望の個数の搬送装置を容易に構築することができる。
（Ｃ）複数の処理工程に対応した搬送物体の搬送システムを構築することができる。
（Ｄ）物体を搬送する２次側磁石としては永久磁石だけで構造が簡単であり、その搬送装置の組立が容易である。
【００３６】
（Ｅ）搬送ルートを自在に構築することができ、搬送装置の長尺化、搬送体の増大にも容易に対応することができる。
（Ｆ）長レーストラックコイルによる２次側磁石の案内及び支持（吊り下げ）機能を持たせることができる。
（Ｇ）上記（Ｆ）の長レーストラックコイルに駆動用の１次側磁石を組み合わせれば弱い力でもバルク体を駆動させることができる。
【００３７】
（Ｈ）レーストラックコイルを複数個縦続接続して、オーバーラップ区間でレーストラックコイルの電源の切り換えを行うようにしたので、軌道の延長化を図ることができる。
（Ｉ）２重円形コイルの軸の傾斜による公転運動を可能にした搬送物体の搬送を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を示す物体搬送装置の模式図である。
【図２】  本発明の第２実施例を示す物体搬送装置の模式図である。
【図３】  本発明の第３実施例を示す物体搬送装置の模式図である。
【図４】  本発明の第１参考例を示す物体搬送装置の模式図である。
【図５】  本発明の第２参考例を示す物体搬送装置の模式図である。
【図６】  本発明の第３参考例を示す物体搬送装置の模式図である。
【図７】  本発明の第３参考例を示す物体搬送装置の平面図である。
【図８】  本発明の第４参考例を示す物体搬送装置の模式斜視図である。
【図９】  本発明の第４参考例を示す物体搬送装置の模式図である。
【図１０】  本発明の第４参考例を示す物体搬送体の浮上原理の説明図である。
【図１１】  本発明の第４参考例を示す物体搬送装置の部分平面図である。
【図１２】  本発明の第５参考例を示す物体搬送装置の部分平面図である。
【図１３】  本発明の第６参考例を示す物体搬送装置の構成図である。
【符号の説明】
１，３１    管状のパイプ（非磁性体）
２，２1 ，２2 ，２3 ，３５    永久磁石
３，２３    ワイヤ
４，２２    駆動プーリー
５，５1 ，５2 ，５3 ，３２    高温超電導バルク体
６，６1 ，６2 ，６3 ，３３    液体窒素容器
７，７1 ，７2 ，７3 ，３４    液体窒素
８，８1 ，８2 ，８3 ，３６    容器
９，９1 ，９2 ，９3 ，３７    容器を吊るす紐
１０，１０1 ，１０2 ，１０3 ，３８，４４    搬送物体（半導体ウエハ）
２１    長尺の管状のパイプ
３０ クリーンルーム
４１    ループ状のガイドパイプ
４２，５１    １次側磁石
４３，９９    ２次側磁石
４５    ガス封入口
４６    ガス排出口
４７    巻き込みリール
４８    繰り出しリール
５３，６１    長レーストラックコイル
５５，６３，９７    ＤＣ電源
５７，６５    高温超電導バルク体（２次側磁石）
６６ 上下駆動する装置
７０    着磁した高温超電導バルク体
７１    第１のレーストラックコイル
７１Ｂ    第１のレーストラックコイルの終端部（オーバーラップ区間）
７２    第２のレーストラックコイル
７２Ａ    第２のレーストラックコイルの始端部（オーバーラップ区間）
７２Ｂ    第２のレーストラックコイルの終端部（オーバーラップ区間）
７３    第３のレーストラックコイル
７３Ａ    第３のレーストラックコイルの始端部（オーバーラップ区間）
７３Ｂ    第３のレーストラックコイルの終端部（オーバーラップ区間）
７４    第４のレーストラックコイル
７４Ａ    第４のレーストラックコイルの始端部（オーバーラップ区間）
７４Ｂ    第４のレーストラックコイルの終端部（オーバーラップ区間）
７５    第５のレーストラックコイル
７５Ａ    第５のレーストラックコイルの始端部（オーバーラップ区間）
７６〜８０    スイッチ
８１〜８５    直流電源
８６    制御装置
９１    支持柱
９３    ２重円形コイル
９５    吊り下げ部材
９６    導電路
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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