(57)【要約】本発明の態様は、短ブロックのリニア同期モータ（ＬＳＭ）によって動力供給される輸送システムを提供する。短ブロックを使用することにより、搬送体が互いに非常に接近しているときであってもこれらを正確な制御の下で移動させることが可能になる。この設計は、搬送体が、急なターンを通り抜け、合流および分岐スイッチを通り抜けながら推進され誘導されることを可能にする。コアレスＬＳＭを使用して、引き付け力を有さない推進力を生じさせることができ、その結果、平滑な表面上を摺動する搬送体などの比較的高い抗力の搬送体の懸架が可能になる。本発明の他の態様は、搬送体上で働く磁気力を、搬送体の動作の方向に対して直角に変更するために軌道に対して選択的に移動可能である切り替え部材を提供する。
2012516130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ．１つまたは複数の搬送体が推進される領域に沿って配設された複数のコアレス推進コイルを含む軌道と、
Ｂ．前記軌道上に配設された１つまたは複数の搬送体であって、各々が磁束源を含む、搬送体と、
Ｃ．前記推進コイルを独立的に励起して前記１つまたは複数の搬送体を前記軌道に沿って推進する電子動力制御回路と
を備えることを特徴とする輸送システム。
【請求項２】
前記搬送体の１つまたは複数は、前記軌道上に摺動式に配設されることを特徴とする請求項１に記載の輸送システム。
【請求項３】
前記１つまたは複数の搬送体が前記軌道を外れて移動することを防止する誘導構造を前記軌道および前記１つまたは複数の搬送体のいずれかに備えることを特徴とする請求項１に記載の輸送システム。
【請求項４】
前記誘導構造は、前記軌道上に配設された１つまたは複数のレールを備えることを特徴とする請求項３に記載の輸送システム。
【請求項５】
前記搬送体の少なくとも１つの前記磁束源は、１つまたは複数の磁石を備えることを特徴とする請求項１に記載の輸送システム。
【請求項６】
前記複数のコイルは、通過する搬送体の前記１つまたは複数の磁石に非常に接近するように前記軌道内に配設されることを特徴とする請求項５に記載の輸送システム。
【請求項７】
前記１つまたは複数の磁石は、ハルバッハ磁石配列を含むことを特徴とする請求項５に記載の輸送システム。
【請求項８】
前記推進コイルは、１つまたは複数の印刷回路基板上に装着されることを特徴とする請求項１に記載の輸送システム。
【請求項９】
前記軌道は、複数の結合されたモジュールを備えることを特徴とする請求項１に記載の輸送システム。
【請求項１０】
前記モジュールの１つまたは複数は、推進コイルが装着された前記印刷回路基板の１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項８に記載の輸送システム。
【請求項１１】
前記モジュールの１つまたは複数は、前記電子動力制御回路の一部を形成し、前記推進コイルの１つまたは複数に選択的に電気的に結合された１つまたは複数の電力制御装置を備えることを特徴とする請求項１０に記載の輸送システム。
【請求項１２】
前記１つまたは複数の電力制御装置は、前記関連付けられたモジュールの前記推進コイルにその独立した制御のために選択的に電気的に結合されることを特徴とする請求項１１に記載の輸送システム。
【請求項１３】
前記モジュールの１つまたは複数は、１つまたは複数のマイクロプロセッサと、前記電力制御回路と前記推進コイルの間の電気結合をもたらす１つまたは複数のスイッチとを備えることを特徴とする請求項１２に記載の輸送システム。
【請求項１４】
前記軌道上で移動する搬送体の位置を監視する１つまたは複数の位置センサを備えることを特徴とする請求項１に記載の輸送システム。
【請求項１５】
Ａ．複数の推進コイルを備える軌道と、
Ｂ．前記軌道上に配設された１つまたは複数の搬送体であって、前記１つまたは複数の搬送体の各々は、磁束源を含む、搬送体と、
Ｃ．前記推進コイルを励起して前記１つまたは複数の搬送体を前記軌道に沿って推進する制御回路と
を備える輸送システムであって、
Ｄ．前記推進コイルの１つまたは複数は、印刷回路基板上に装着されることを特徴とする輸送システム。
【請求項１６】
前記軌道は、複数の結合されたモジュールを備えることを特徴とする請求項１５に記載の輸送システム。
【請求項１７】
前記モジュールの１つまたは複数は、推進コイルが装着された前記印刷回路基板の１つまたは複数を含むことを特徴とする請求項１５に記載の輸送システム。
【請求項１８】
前記モジュールの１つまたは複数は、前記モジュール上の前記推進コイルに選択的に電気的に結合された１つまたは複数の電力制御装置を備えることを特徴とする請求項１７に記載の輸送システム。
【請求項１９】
前記電力制御装置は、前記関連付けられたモジュールの前記１つまたは複数の推進コイルにその独立した制御のために選択的に電気的に結合されることを特徴とする請求項１８に記載の輸送システム。
【請求項２０】
前記電力制御装置の１つまたは複数は各々、マイクロプロセッサを含むことを特徴とする請求項１９に記載の輸送システム。
【請求項２１】
Ａ．１つまたは複数の搬送体を誘導し、合流領域および分岐領域の少なくとも１つを含む軌道と、
Ｂ．前記軌道上に配設された１つまたは複数の搬送体であって、各々が磁束源を含む、搬送体と、
Ｃ．前記推進コイルを励起して前記１つまたは複数の搬送体を前記軌道に沿って互いから独立的に推進する電子動力制御回路と
を備えることを特徴とする輸送システム。
【請求項２２】
前記軌道は、直線領域を、合流領域および分岐領域の少なくとも１つと共に含むことを特徴とする請求項２１に記載の輸送システム。
【請求項２３】
前記合流領域および前記分岐領域のいずれかは、その上を通過する搬送体の進路を変更する機械的に作動するスイッチを含むことを特徴とする請求項２２に記載の輸送システム。
【請求項２４】
前記合流領域および前記分岐領域のいずれかは、その上を通過する搬送体の進路を変更する磁気的に作動するスイッチを含むことを特徴とする請求項２２に記載の輸送システム。
【請求項２５】
前記分岐領域は、前記切り替え領域に隣接して配設され、前記搬送体上に作用する磁気力を、前記軌道に沿った前記搬送体の動作の方向に対して直角に変更するために前記軌道に対して選択的に移動可能である切り替え部材を備えることを特徴とする請求項２１に記載の輸送システム。
【請求項２６】
Ａ．前記切り替え領域は、（ｉ）進入部と、（ｉｉ）第１の退出領域と、（ｉｉｉ）第２の退出領域とを含み、
Ｂ．前記切り替え部材は、（ｉ）前記搬送体の、前記進入領域から前記第１の退出領域への動作に関連付けられた第１の形状と、（ｉｉ）前記搬送体の、前記進入領域から前記第２の退出領域への動作に関連付けられた第２の形状とを有し、
Ｃ．前記切り替え部材は、前記第１の形状から前記第２の形状に選択的に移動可能であることを特徴とする請求項２５に記載の輸送システム。
【請求項２７】
前記搬送体の１つまたは複数は、前記軌道上に摺動式に配設されることを特徴とする請求項２１に記載の輸送システム。
【請求項２８】
前記軌道上に摺動式に配設された前記搬送体の１つまたは複数は、前記軌道との低い摩擦係数を有することを特徴とする請求項２７に記載の輸送システム。
【請求項２９】
前記摩擦係数は、実質的に０．２未満であることを特徴とする請求項２８に記載の輸送システム。
【請求項３０】
前記搬送体の１つまたは複数は、前記軌道上で転がり動作するように配設されることを特徴とする請求項２１に記載の輸送システム。
【請求項３１】
前記搬送体の１つまたは複数は、前記軌道上で転がり動作するように車輪上に配設されることを特徴とする請求項２１に記載の輸送システム。
【請求項３２】
前記合流領域および分岐領域の少なくとも１つは、通過する搬送体の進路が変更される領域に沿って配設された複数のコアレス推進コイルを備えることを特徴とする請求項２１に記載の輸送システム。
【請求項３３】
前記合流領域および分岐領域の少なくとも１つは、前記合流または分岐をそれぞれ画定するコーナ、カーブ、および／または分岐路に沿って配設され、前記搬送体を通すように推進する、複数のコアレス推進コイルを備えることを特徴とする請求項２１に記載の輸送システム。
【請求項３４】
搬送体を誘導する１つまたは複数のレールを備える軌道と、
誘導のために前記軌道レールと相互作用するための機構を備え、推進のために使用することができる１つまたは複数の磁石配列を含む、搬送体と、
通過する搬送体の前記磁石に非常に接近して装着され、励起して前記搬送体の磁石上に力をもたらすことができる多数のコイルと、
前記コイルと、切り替え装置および１つまたは複数のマイクロプロセッサを含む電子動力制御回路とを相互連結するための手段と、
前記軌道上で移動する搬送体の位置を監視する位置センサと、
前記搬送体の前記動作に対する命令および同期化に応答して前記コイル電流を制御するマイクロプロセッサを制御するためのソフトウエアと、
前記搬送体の前記推進のために動力を供給するエネルギー源と
を備えることを特徴とする輸送システム。
【請求項３５】
搬送体を少なくとも二次元で誘導する１つまたは複数のレールを備える軌道と、
誘導のために前記軌道レールと相互作用するための機構を備え、推進のために使用することができる１つまたは複数の磁石配列を含む、搬送体と、
前記軌道上の表面上で摺動する前記搬送体の下側の表面であって、それによって表面の組合せが低い摩擦係数を有する、表面と、
通過する搬送体の前記磁石に非常に接近して装着され、励起して前記搬送体の磁石上に力をもたらすことができる多数のコイルと、
前記コイルと、切り替え装置および１つまたは複数のマイクロプロセッサを含む電子動力制御回路とを相互連結するための手段と、
前記軌道上で移動する搬送体の位置を監視する位置センサと、
前記搬送体の前記動作に対する命令および同期化に応答して前記コイル電流を制御するマイクロプロセッサを制御するためのソフトウエアと、
前記搬送体の前記推進のために動力を供給するエネルギー源と
を備えることを特徴とする輸送システム。
【請求項３６】
搬送体を少なくとも二次元で誘導する１つまたは複数のレールを備える軌道と、
誘導のために前記軌道レールと相互作用するための機構を備え、推進のために使用することができる１つまたは複数の磁石配列を含む、約５０ｍｍ平方の搬送体と、
前記軌道上の表面上で摺動する前記搬送体の下側の表面であって、それによって表面の組合せが、０．２未満の摩擦係数を有する、表面と、
通過する搬送体の前記磁石の数ｍｍ内に装着され、励起して前記搬送体の磁石上に力をもたらすことができる多数のコイルであって、少なくとも３つのコイルが、単一の搬送体上に推進力を生じさせることができる、多数のコイルと、
前記コイルと、切り替え装置および１つまたは複数のマイクロプロセッサを含む電子動力制御回路とを相互連結するための手段と、
前記軌道上で移動する搬送体の位置を監視する位置センサと、
前記搬送体の前記動作に対する命令および同期化に応答して前記コイル電流を制御するマイクロプロセッサを制御するためのソフトウエアと、
前記搬送体の前記推進のために動力を供給するエネルギー源と
を備えることを特徴とする輸送システム。
【請求項３７】
輸送システムにおいて使用するための軌道モジュールであって、
Ａ．磁束源を含む１つまたは複数の搬送体が推進される領域に沿って配設された１つまたは複数のコアレス推進コイルと、
Ｂ．前記１つまたは複数の推進コイルを、
（ａ）前記軌道モジュール、および
（ｂ）前記軌道モジュールが組み込まれた軌道
のいずれかの中の１つまたは複数の他の推進コイルから独立的に励起して、
前記軌道モジュールを通り過ぎる１つまたは複数の搬送体の移動を制御する、電子動力制御回路と
を備えることを特徴とする軌道モジュール。
【請求項３８】
前記軌道モジュール上での前記１つまたは複数の搬送体の摺動動作に適合されることを特徴とする請求項３７に記載の軌道モジュール。
【請求項３９】
搬送体が前記軌道を外れて動作することを防止する誘導構造を備えることを特徴とする請求項３７に記載の軌道モジュール。
【請求項４０】
前記誘導構造は、１つまたは複数のレールを備えることを特徴とする請求項３９に記載の軌道モジュール。
【請求項４１】
前記１つまたは複数の推進コイルは、前記モジュールを通り過ぎる前記１つまたは複数の搬送体上の磁束源を画定する前記１つまたは複数の磁石に非常に接近するように配設されることを特徴とする請求項４０に記載の軌道モジュール。
【請求項４２】
前記推進コイルは、１つまたは複数の印刷回路基板上に装着されることを特徴とする請求項３７に記載の軌道モジュール。
【請求項４３】
１つまたは複数のそのようなモジュールとの結合を相互係止するように構成されることを特徴とする請求項３７に記載の軌道モジュール。
【請求項４４】
電子動力制御回路の一部を形成し、前記推進コイルの１つまたは複数に選択的に電気的に結合された１つまたは複数の電力制御装置を備えることを特徴とする請求項４０に記載の軌道モジュール。
【請求項４５】
前記１つまたは複数の電力制御装置は、前記関連付けられたモジュールの前記推進コイルにその独立した制御のために選択的に電気的に結合されることを特徴とする請求項４４に記載の軌道モジュール。
【請求項４６】
前記軌道モジュール上で移動する搬送体の位置を監視する１つまたは複数の位置センサを備えることを特徴とする請求項３７に記載の軌道モジュール。
【請求項４７】
輸送システムにおいて使用するための合流および分岐のいずれかを画定する軌道モジュールであって、前記軌道モジュールを通り過ぎる搬送体の進路を変更し、
Ａ．磁束源を含む１つまたは複数の搬送体が推進される領域に沿って配設された１つまたは複数のコアレス推進コイルと、
Ｂ．前記１つまたは複数の推進コイルを、
（ａ）前記軌道モジュール、および
（ｂ）前記軌道モジュールが組み込まれた軌道
のいずれかの中の１つまたは複数の他の推進コイルから独立的に励起して、
前記軌道モジュールを通り過ぎる１つまたは複数の搬送体を独立的に推進する電子動力制御回路と
を備えることを特徴とする軌道モジュール。
【請求項４８】
前記軌道モジュール上を通過する搬送体の進路を変更する機械的に作動するスイッチを備えることを特徴とする請求項４７に記載の軌道モジュール。
【請求項４９】
前記軌道モジュール上を通過する搬送体の進路を変更する磁気的に作動するスイッチを備えることを特徴とする請求項４７に記載の軌道モジュール。
【請求項５０】
通過する搬送体の前記進路が変更される領域に沿って配設された複数のコアレス推進コイルを備えることを特徴とする請求項４７に記載の軌道モジュール。
【請求項５１】
前記合流または分岐をそれぞれ画定するコーナ、カーブ、および／または分岐路に沿って配設され、前記搬送体を通すように推進する、複数のコアレス推進コイルを備えることを特徴とする請求項４７に記載の軌道モジュール。
【請求項５２】
前記分岐領域は、前記切り替え領域に隣接して配設され、前記搬送体上に作用する磁気力を、前記軌道に沿った前記搬送体の動作の方向に対して直角に変更するために前記軌道に対して選択的に移動可能である切り替え部材を備えることを特徴とする請求項４７に記載の輸送システム。
【請求項５３】
Ａ．前記切り替え領域は、（ｉ）進入部と、（ｉｉ）第１の退出領域と、（ｉｉｉ）第２の退出領域とを含み、
Ｂ．前記切り替え部材は、（ｉ）前記搬送体の、前記進入領域から前記第１の退出領域への動作に関連付けられた第１の形状と、（ｉｉ）前記搬送体の、前記進入領域から前記第２の退出領域への動作に関連付けられた第２の形状とを有し、
Ｃ．前記切り替え部材は、前記第１の形状から前記第２の形状に選択的に移動可能であることを特徴とする請求項４７に記載の輸送システム。
【請求項５４】
輸送システムにおいて使用する軌道であって、１つまたは複数の結合可能なモジュールを備え、その各々は、
Ａ．磁束源を含む１つまたは複数の搬送体が推進される領域に沿って配設された１つまたは複数のコアレス推進コイルと、
Ｂ．１つまたは複数の推進コイルを、
（ａ）前記軌道モジュール、および
（ｂ）前記軌道モジュールが組み込まれた軌道
のいずれかの中の１つまたは複数の他の推進コイルから独立的に励起して、
前記軌道モジュールを通り過ぎる１つまたは複数の搬送体を推進する、電子動力制御回路と
を備えることを特徴とする軌道。
【請求項５５】
輸送システムにおいて使用する搬送体であって、磁束源を備え、
Ａ．磁束源を含む１つまたは複数の搬送体が推進される領域に沿って配設された１つまたは複数のコアレス推進コイルと、
Ｂ．前記１つまたは複数の推進コイルを１つまたは複数の他の推進コイルから独立的に励起して前記搬送体を推進する電子動力制御回路と
を備える軌道に沿って推進されるように適合されることを特徴とする搬送体。
【請求項５６】
前記軌道の摺動動作に適合された走行面を含む、レール、レッジ、くぼみ、またはフランジのいずれかを備えることを特徴とする請求項５５に記載の搬送体。
【請求項５７】
前記軌道のレール上に摺動動作に適合されたくぼみを備えることを特徴とする請求項５６に記載の搬送体。
【請求項５８】
Ａ．１つまたは複数の搬送体が推進される領域に沿って配設された複数のコアレス推進コイルを含む軌道と、
Ｂ．前記軌道上に配設された１つまたは複数の搬送体であって、各々が磁束源を含む、搬送体と、
Ｃ．前記推進コイルを独立的に励起して前記１つまたは複数の搬送体を前記軌道に沿って推進する、電子動力制御回路と
を備える輸送システムであって、
Ｄ．前記１つまたは複数の搬送体は、前記軌道のレール、レッジ、くぼみ、またはフランジのいずれかに摺動式に配設されることを特徴とする輸送システム。
【請求項５９】
前記１つまたは複数の搬送体が前記軌道を外れて移動することを防止する誘導構造を前記軌道および前記１つまたは複数の搬送体のいずれかに備えることを特徴とする請求項５８に記載の輸送システム。
【請求項６０】
前記誘導構造は、前記軌道上に配設された１つまたは複数のレールを備えることを特徴とする請求項５９に記載の輸送システム。
【請求項６１】
前記１つまたは複数の搬送体は、前記誘導構造上に摺動式に配設されることを特徴とする請求項６０に記載の輸送システム。
【請求項６２】
輸送システムにおいて使用するための軌道モジュールであって、
Ａ．磁束源を含む１つまたは複数の搬送体が推進される領域に沿って配設された１つまたは複数のコアレス推進コイルと、
Ｂ．前記１つまたは複数の推進コイルを、
（ａ）前記軌道モジュール、および
（ｂ）前記軌道モジュールが組み込まれた軌道
のいずれかの中の１つまたは複数の他の推進コイルから独立的に励起して、
前記軌道モジュールを通り過ぎる１つまたは複数の搬送体の移動を制御する、電子動力制御回路と
Ｃ．前記１つまたは複数の搬送体の摺動動作に適合されたレール、レッジ、くぼみ、またはフランジのいずれかと
を備えることを特徴とする軌道モジュール。
【請求項６３】
搬送体が前記軌道を外れて動作することを防止する誘導構造を備えることを特徴とする請求項６２に記載の軌道モジュール。
【請求項６４】
前記誘導構造は、前記１つまたは複数の搬送体が摺動式に配設されるように適合された１つまたは複数のレールを備えることを特徴とする請求項６３に記載の軌道モジュール。
【請求項６５】
Ａ．切り替え領域を含む軌道と、
Ｂ．前記軌道に沿って移動し、磁束源を含む搬送体と、
Ｃ．前記切り替え領域に隣接して配設され、前記搬送体上に作用する磁気力を、前記軌道に沿った前記搬送体の動作の方向に対して直角に変更するために前記軌道に対して選択的に移動可能である切り替え部材と
を備えることを特徴とする輸送システム。
【請求項６６】
Ａ．前記切り替え領域は、（ｉ）進入部と、（ｉｉ）第１の退出領域と、（ｉｉｉ）第２の退出領域とを含み、
Ｂ．前記切り替え部材は、（ｉ）前記搬送体の、前記進入領域から前記第１の退出領域への動作に関連付けられた第１の形状と、（ｉｉ）前記搬送体の、前記進入領域から前記第２の退出領域への動作に関連付けられた第２の形状とを有し、
Ｃ．前記切り替え部材は、前記第１の形状から前記第２の形状に選択的に移動可能であることを特徴とする請求項６５に記載の輸送システム。
【請求項６７】
前記切り替え部材は、強磁性材料を含むことを特徴とする請求項６５に記載の輸送システム。
【請求項６８】
前記切り替え部材は、枢動すること、並進すること、および曲がることのうち少なくとも１つによって移動するように形作られることを特徴とする請求項６５に記載の輸送システム。
【請求項６９】
搬送体を切り替える方法であって、
磁束源を含む搬送体を提供するステップと、
軌道によって画定された経路に沿って前記搬送体を移動させるステップと、
切り替え部材を提供するステップと、
前記切り替え部材を作動させて、前記切り替え部材と前記搬送体上に配設された前記磁束源との間の磁気力を変更し、それによって前記搬送体の進路を変更するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項７０】
前記切り替え部材は、前記軌道の分岐領域および合流領域の少なくとも１つに配設されることを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記切り替え部材は、フリッパを備えることを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
前記切り替え部材は、強磁性材料を含むことを特徴とする請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
前記切り替え部材を作動させるステップは、枢動すること、並進すること、および曲がることのうち少なくとも１つによって前記切り替え部材を移動させるステップを含むことを特徴とする請求項７０に記載の方法。
【請求項７４】
輸送システムにおいて使用するための軌道モジュールであって、前記軌道モジュール上で移動する搬送体上に作用する磁気力を変更するために選択的に移動可能である切り替え部材を備え、前記磁気力が、前記軌道に沿った前記搬送体の動作の方向に対して直角であることを特徴とする軌道モジュール。
【請求項７５】
Ａ．進入部と、第１の退出領域と、第２の退出領域とを含み、
Ｂ．切り替え部材は、（ｉ）前記搬送体の、前記進入領域から前記第１の退出領域への動作に関連付けられた第１の形状と、（ｉｉ）前記搬送体の、前記進入領域から前記第２の退出領域への動作に関連付けられた第２の形状とを有し、
Ｃ．前記切り替え部材は、前記第１の形状から前記第２の形状に選択的に移動可能であることを特徴とする請求項７４に記載の軌道モジュール。
【請求項７６】
前記スイッチ部材は、枢動すること、並進すること、および曲がることのうち少なくとも１つによって移動するように形作られることを特徴とする請求項７４に記載の軌道モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００９年１月２３日出願の、名称「Transport System Powered by Short Block Linear Synchronous Motors」の米国特許出願第１２／３５９，０２２号明細書の利益を主張するものであり、さらに、２００９年６月５日出願の、名称「Improved Transport System Powered By Short Block Linear Synchronous Motors」の米国特許仮出願第６１／１８４，５７０号明細書の利益を主張するものである。上述の出願の教示は、参照によって本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本発明は、輸送システム、より詳細には、例として、短ブロックのリニア同期モータを備えた軌道ベースの輸送システムに関する。本発明は、非限定的な例として、製造ライン、研究所、ならびに複雑な軌道、急カーブ、合流および分岐の切り替え、および／または逆作動を必要とする他の用途において適用される。
【背景技術】
【０００３】
軌道上で物体を移動させることができる輸送システムには多くのタイプが存在している。例としては、回転式または線形モータによって推進される車輪懸架式の搬送体（vehicle）、リニアモータまたはケーブルによって推進される磁気浮上式またはエアクッション懸架式の搬送体、空気圧によって推進される、チューブ内で移動する搬送体、ベアリングによって支持されまたは誘導される搬送体、コンベヤベルト上で移動される搬送体が挙げられる。既存の輸送システムは、多くの有用な用途を有するが、たとえば複雑な軌道上で比較的小さい、密集した物体を正確に移動させることにおいては、かなりの改良の機会が存在している。
【０００４】
小から中サイズの物体は、コンベヤベルト上で輸送されることが多いが、その理由は、これにより物体を懸架し、誘導し、推進する車輪または他の機構の必要性が解消されるためである。ベルト輸送システムは、比較的安価なものであるが、これらは、しばしば必要とされる正確な制御に欠けており、可動部分が多くあるためにかなりの保守を必要とする。低コスト輸送に対する他の方法としては、チューブ内で移動する空気推進される搬送体、および重力を使用して物体を斜めに下げて移動させることが挙げられるが、これらの方法の制御は、さらに正確性に欠けている。
【０００５】
リニア同期モータ（ＬＳＭ）の推進を使用する利点は、よく知られており、他の特許（非限定的な例として、本明細書の譲受人にすべて譲渡され、そのすべての教示が参照によって本明細書に組み込まれる、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、および特許文献９）に記載されているが、多くの場合、特にたとえば小さい、密集した物体を移動させる場合、ＬＳＭは、競合する推進システムに比べてより高価なものになり、かつより小さい処理能力をもたらす恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，４５８，４５４号明細書
【特許文献２】米国特許第７，４４８，３２７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，９８３，７０１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，９１７，１３６号明細書
【特許文献５】米国特許第６，７８１，５２４号明細書
【特許文献６】米国特許第６，５７８，４９５号明細書
【特許文献７】米国特許第６，４９９，７０１号明細書
【特許文献８】米国特許第６，１０１，９５２号明細書
【特許文献９】米国特許第６，０１１，５０８号明細書
【特許文献１０】米国特許出願第２００７／００４４６７６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述を鑑みて、本発明の目的は、改良された輸送システム、機器、および方法を提供することである。
【０００８】
本発明の関連する目的は、ＬＳＭ技術を利用するそのようなシステム、機器、および方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の関連する目的は、小さい物体および／または中サイズの物体の輸送に適合されたそのようなシステム、機器、および方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の関連する目的は、密集した物体で使用するように適合されたそのようなシステム、機器、および方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、製造ライン、研究所、および複雑な軌道、急カーブ、合流および分岐の切り替え、および／または逆作動を必要とする他の用途において使用するように適合されたそのようなシステム、機器、および方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述は、本発明によって達成される目的の一部であり、一部の態様では、軌道上に配設された１つまたは複数の搬送体が推進される領域に沿って配設された複数のコアレス推進コイルを備えた軌道、ならびに推進コイルを独立的に励起して搬送体を軌道に沿って推進する電子動力制御回路を含むＬＳＭベースの輸送システムを提供する。本発明のこれらの態様による搬送体は各々、磁束源、たとえば１つまたは複数のハルバッハ配列または他の磁石配列を含む。
【００１３】
上述の態様によるシステムは、他の理由の中でもとりわけ、軌道上の搬送体を互いに独立的に制御された方法で、たとえば衝突または無制御動作のリスクを有することなく、搬送体が軌道上の他の搬送体に近接しているか否かにかかわらず移動させる（推進する）ことができるために有利である。
【００１４】
本発明の関連する態様は、搬送体が、軌道に沿って摺動動作するように配設された、上記で説明したような輸送システムを提供する。これらの態様では、搬送体は、軌道との低い摩擦係数、たとえば実質的に０．２未満の摩擦係数を有することができる。
【００１５】
本発明の関連する態様による軌道は、搬送体を軌道上に保つ（または別の言い方では搬送体が軌道から外れて移動することを防ぐ）レールなどの誘導構造を含むことができる。
【００１６】
本発明の関連する態様では、上記で説明したタイプの輸送システムの軌道は、複数の結合された（たとえば相互係止された）モジュールから構成される。推進コイルは、これらのモジュール内に、より具体的には本発明の一部の態様によれば、モジュールを構成する印刷回路基板上に装着され得る。コイルは、モジュールを通り過ぎる搬送体の磁石配列（または他の磁束源）に非常に接近するようにモジュール内に配設される。
【００１７】
さらに他の関連する態様では、本発明は、モジュールが、電力動力制御回路の一部を形成し、たとえばそれぞれのモジュールの推進コイルの１つまたは複数に選択的に電気的に結合された電力制御装置を備える、上記で説明したような輸送システムを提供する。マイクロプロセッサ（複数可）および／またはスイッチもまた、電子動力制御回路と推進コイルの間の電気的結合をもたらすために設けることができる。
【００１８】
本発明のさらに他の態様は、軌道が、合流および／または分岐領域を含み、その各々が、通過する搬送体の進路を変更するための機械的および／または磁気的に作動するスイッチを含むことができる、上記で説明したような輸送システムを提供する。軌道を構成するこれらの合流および分岐領域、ならびに直線領域は、上記で述べた結合されたモジュールの１つまたは複数を備えることができる。
【００１９】
本発明のさらに関連する態様は、分岐領域の少なくとも１つが、搬送体を、分岐を通るように推進するために、通過する搬送体の進路が変更される領域に沿って離間して置かれた、すなわちコーナ、カーブ、および／または分岐路に沿って離間して置かれた複数のコアレス推進コイルを備える、上記で説明したような輸送システムを提供する。本発明の関連する態様によれば、合流領域にも同様に、複数のそのようなコイルが装備され得る。
【００２０】
本発明の他の態様は、軌道の分岐（または切り替え）領域に隣接して配設され、搬送体上に作用する磁気力を、軌道に沿った搬送体の動作の方向に対して直角に変更するために軌道に対して選択的に移動可能である、切り替え部材を含む、たとえば上記で説明したような輸送システムを提供する。
【００２１】
本発明の関連する態様によれば、たとえば上記で説明したような輸送システムの切り替え部材は、（ｉ）搬送体の、分岐または切り替え領域の進入経路からその領域の第１の退出経路までの動作に関連付けられる第１の形状と、（ｉｉ）搬送体の、進入経路からその領域の第２の退出経路までの動作に関連付けられる第２の形状とを有する。
【００２２】
本発明のさらに関連する態様によれば、たとえば上記で説明した輸送システムの切り替え部材は、たとえばアクチュエータの制御下で、枢動すること、並進すること、および曲がることのうち少なくとも１つによって移動するように形作られた強磁性材料を含む。
【００２３】
本発明のさらに関連する態様によれば、たとえば上記で説明した輸送システムの切り替え領域は、切り替えまたは分岐領域に隣接して、たとえば上記で述べた切り替え部材の反対側に配設され、搬送体上に作用する磁気力を、軌道に沿った搬送体の動作の方向に対して直角に変更するために、切り替え部材と共働して選択的に移動可能である、他の移動可能な切り替え部材を含むことができる。
【００２４】
本発明のさらに関連する態様によれば、たとえば上記で説明した輸送システムの切り替え領域は、移動可能ではなく固定された他の切り替え部材を含むことができる。この固定された部材は、たとえば切り替え部材が、別の退出部へのルーティングを行うように配置されていないとき、通過する搬送体を退出部の１つに向かって偏向させるのに十分な磁気引き付け力を、通過する搬送体上にもたらす。
【００２５】
本発明のその他の態様は、上記で論じたように構築されおよび／または作動される、軌道、軌道モジュールおよびそれら上で使用する搬送体を提供する。本発明のさらに他の態様は、上述と並行して、輸送システム、軌道、軌道モジュールおよびそれら上で使用する搬送体を作動させる方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明のより完璧な理解は、図を参照することによって得ることができる。
【００２７】
【図１】直線軌道と、その上でＬＳＭによって非常に接近した状態で推進されながら、低い摩擦軌道表面上で摺動し、軌道の側部のレールによって誘導される搬送体とを含む、本発明によるシステムを示す図である。
【図２】物体を図１の軌道上で移動させるように保持するために使用される本発明の１つの実施による搬送体の詳細図である。
【図３】本発明の１つの実施によるシステム内の搬送体誘導機構および磁石配列を示す図である。
【図４】図３に類似しているが、磁石用のハルバッハ配列を備えた図である。
【図５】図３に類似しているが、推進に使用される単一の磁石を備えた図である。
【図６】推進コイルが装着され、軌道面に非常に接近しており、回路基板上の電力制御回路に連結された状態の印刷回路基板を含む、本発明の１つの実施による軌道を示す図である。
【図７】本発明の１つの実施によるシステム内で、搬送体がそれによって移動するコイル内の電流の一般的な波形を示す図である。
【図８】本発明の１つの実施によるシステム内で急な９０°の水平ターンを通り抜ける搬送体を示す図である。
【図９】本発明の１つの実施によるシステム内の急な１８０°の垂直ターンを通り抜ける搬送体を示す図である。
【図１０】搬送体方向が、小さいフリッパの位置によって決定される、本発明の１つの実施によるシステム内の右分岐を示す図である。
【図１１】本発明の１つの実施によるシステム内で、分岐および合流作動を行うためにカーブ代わりに使用することができる回転台を示す図である。
【図１２】本発明によるシステムの右分岐モジュール上で移動する搬送体上に連続力を与える推進コイルを示す図である。
【図１３】本発明の１つの実施によるシステム内の垂直遷移部を示す図である。
【図１４】本発明によるシステムの例を示す図である。
【図１５】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道および搬送体を示す図である。
【図１６】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道および搬送体を示す図である。
【図１７】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道の直線セクションの斜視図である。
【図１８】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道の右分岐セクションの斜視図である。
【図１９Ａ】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道のセクションの代替形状を示す図である。
【図１９Ｂ】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道のセクションの代替形状を示す図である。
【図１９Ｃ】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道のセクションの代替形状を示す図である。
【図１９Ｄ】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道のセクションの代替形状を示す図である。
【図２０Ａ】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道の右分岐セクションの上面図である。
【図２０Ｂ】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道の右分岐セクションの上面図である。
【図２１】本発明の１つの実施によるシステム内の軌道の右分岐セクションの断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
序論
本明細書で説明されるものは、搬送体を複雑になり得る軌道上で移動させることを可能にし、かつ急な水平および垂直ターン、合流および分岐の切り替え、ならびに逆作動を含むことができるＬＳＭベースの輸送システムである。用途の例としては、組立ライン上でボトルを移動させながら充填しキャップをかぶせること、分析のために研究所内でバイアルを移動させること、ロボットが構成要素を挿入することができるように製造ラインに沿って電子装置を移動させること、および多数の源から到達し、適切な場所に送出されなければならない物体を選別することが挙げられる。一部の場合では、車輪、ベアリング、または他の回転要素を使用して、懸架および誘導を助けることが可能であるが、本発明はまた、車輪（または他の回転要素）が存在せず、搬送体が軌道の走行面上を摺動する場合でも使用可能である。移動させる物体がそれほど大きくないとき、車輪のない搬送体は小型かつ安価になり得る。より重量がある搬送体に関しては、同じ短ブロック設計は、車輪ベースまたはベアリングベースの懸架および誘導に適している。
【００２９】
その結果が、ＬＳＭの推進を使用して、密集した小から中サイズの搬送体を軌道上で推進し制御する、経済的に実行可能な手段を提供する輸送システムである。
【００３０】
システムの態様の中でもとりわけ、輸送システムトラック（または「軌道」（guideway））の構成部分としても機能するＬＳＭモータモジュールを、本明細書において説明する。一揃えの標準的なトラックビルディングブロックが、プラグアンドプレイの様式で互いに嵌合されて、ほとんど無限のさまざまな配置オプションを形成する。モータモジュール（または短く「モータ」）は、推進要素および知的ルーティング要素だけでなく、迅速な組立ておよびトラック構成を可能にする誘導および構造的支持の特徴を含むこともできる。システムは、非限定的な例として、クリーン作動および／または洗い流し能力を必要とする環境に最適に適合される。これはまた、システム全体を通じて各搬送体を一意的に識別し、常に追跡することができるので、「トラックアンドトレース」要件に対応することもできる。
【００３１】
有益には、摺動動作によって得られる摩擦係数を有する懸架システムを、ごくわずかな引き付け力を有するＬＳＭと共に使用することができる。これは、図示する実施形態では、たとえば搬送体磁石に非常に接近して装着された推進コイルを備えたコアレスモータを使用することによって達成される。
【００３２】
以下の本文は、本発明の実施形態の構成要素および作動を説明している。この設計における多くの変形形態が可能であり、本発明によって企図されるが、この説明は、合理的なコストで製造することができる簡単なシステムを用いて前述および他の目的をどのようにして達成するかを示すことが理解される。
【００３３】
軌道
図１は、非常に接近した状態で移動する搬送体１３を有する軌道の直線セクションを示している。軌道の構造は、側部のレール１２によって１次元またはそれ以上の次元における誘導を提供することができる。搬送体が車輪を有さない用途に関して、搬送体は、軌道の走行面上を摺動し、（以下で論じる）特殊材料が、摩擦を最低限に抑えるために使用される。軌道ハウジング１１は、位置感知手段、推進コイル、動力電子構成要素、およびマイクロプロセッサを含む電子装置のすべてを含む。
【００３４】
これらの図に示す設計は、約５０ｍｍの幅および５０ｍｍから６０ｍｍの長さである搬送体に基づいている。それ以上の物体に関しては、軌道および搬送体の寸法は、鉄道模型がさまざまな倍率で構築されているのと同じように拡大することができる。
【００３５】
搬送体
図２および３は、提案された輸送システムの一部分として使用することができる搬送体２１を示している。これは、比較的小型の、約５０ｍｍ平方および２０ｍｍの高さのものであり、軌道の走行（または「摺動」）面上で摺動する走行（または「摺動」）面を備えた（ここでは搬送体２１の下面上に配設された）構成要素３２を有する。搬送体の上部内の穴２２は、移動される物体に対する支持機構を装着するために使用される。
【００３６】
搬送体は、短い半径の水平ターンを可能にするために、湾曲した軌道の側部と合致する湾曲した側部２３を有する。搬送体は、軌道によって誘導され、物体を輸送するときは正常な直立位置で移動すると共に、物体を運搬しないときは逆位置で移動することができる。これはまた、垂直ターンを通り抜けることもできる。搬送体のコーナ内のピン２４、３１が、動作の方向を制御するために、分岐およびモジュール内の機構と相互作用する。
【００３７】
図３は、搬送体の下面図であり、搬送体の底部近くに装着され、ＬＳＭ推進のための手段を提供する永久磁石３３、３４を示している。
【００３８】
図４は、所与の重量に対してより大きい力を生じさせるために、ハルバッハ配列４４が磁石構造に対して使用されている図３の変形形態を示している。図５は、それほど力が必要とされない用途に適する単一の磁石構造５１を示している。
【００３９】
より大きい物体は、従来のＬＳＭ設計（たとえば、いずれの教示も参照によって本明細書に組み込まれる、２００８年１２月２日発行の名称「Three-dimensional Motion Using Single-Pathway Based Actuators」の特許文献１および２００７年３月１日公開の名称「Guideway Activated Magnetic Switching of Vehicles」の特許文献１０を参照）で使用されているようなダブルボギー（double-bogey）設計を用いることによって、または軌道および搬送体の寸法を増大させることによってこの同じ軌道で移動させることができる。
【００４０】
低摩擦摺動面
必要とされる推進力および摩擦からの加熱を低減するために、図示する実施形態の搬送体および軌道は、搬送体を移動させるのに必要とされる推進力と、軌道上の搬送体の重力との比率である摩擦係数ｃfを最小限に抑えるように設計される。一部の場合、この力を低減する方法として車輪を使用することができるが、本発明は、車輪のない搬送体の使用を可能にする。図６は、搬送体を推進コイル６４に非常に接近させて支持する低摩擦走行（または「摺動」）面６３を備えた軌道を示している。
【００４１】
車輪のない用途に対する低摩擦の例としては、テフロン（登録商標）上のテフロン（登録商標）摺動およびステンレス鋼上のテフロン（登録商標）摺動が挙げられる。表面を薄膜によって潤滑できる場合はより低い摩擦が可能であるが、多くの用途に関してはこれは許容可能でないため、本設計は潤滑を前提としない。また、表面が良好な摩耗特性を有することも好ましく、そのため、鋼にはわずかな摩耗しか存在しないが、搬送体は、最終的にはその摺動面を取り換えること、すなわち軌道を取り換えるよりも安価である作業を必要とする可能性があることを見込んで、たとえば軌道においてステンレス鋼を、搬送体においてテフロン（登録商標）を使用することができる。図３の摺動部３２は、低摩擦構成要素をどのように装着することができるかの例である。摺動部３２は、搬送体が耐用年数の終わりに到達する前に摺動部が摩耗することが予想される場合に、取り換え可能であるように設計され得る。
【００４２】
一部の設計では、ｃfは、０．１ほどの低さになることができるが、より実用的な値は、０．１５から０．２の範囲内である。これは比較的高い値であるため、推進力が搬送体上に大きな下向きの力を生じさせないことが好ましい。強磁性材料を使用する一般的なＬＳＭは、推進力の４から６倍である引き付け力を及ぼし、この非常に大きな引き付け力によって搬送体は移動することができず、またはこれが移動した場合は、かなりの加熱および動力が無駄にされることになるが、そのような場合、車輪、ベアリング、または他の回転要素を、搬送体の懸架のために組み込むことができる。
【００４３】
磁石配列
使用可能である磁石配列には多くのタイプが存在しており、その１つを図３に示している。この設計では、下面上にＳ極を有する１つの中間磁石３３と、下面上にＮ極を有する、両端の２つの半分の磁石３４とが存在している。通常、磁石は、高磁場を達成するためにＮｄＦｅＢを使用するが、コストまたは外部場を低くしなければならないときはセラミック、または作動温度が高いときはサマリウムコバルトなどの他の材料を使用することができる。
【００４４】
１つの設計の考慮事項は、隣接する搬送体上の磁石間の相互作用である。強磁性片３５は、隣り合う搬送体からの磁場が互いに干渉することを大きく防止する。
【００４５】
図４は、より大きい力が必要とされ、追加コストが容認される場合に使用することができるハルバッハ配列を示している。この設計では、磁場は、磁石から磁石へと回転し、その結果、推進力は、図３の磁石設計で可能になるものより大きくなる。強磁性シールド４３は、隣り合う搬送体の場の間の相互作用を最小限に抑える。
【００４６】
図５は、帰還路を提供するために使用される端部上の強磁性材料と共に磁束のすべてを与える単一の磁石を示している。これは、それほど大きい力を生成することはできないが、複数磁石設計よりも安価になり得る。
【００４７】
リニアモータ推進
図６は、軌道走行面６３に非常に接近して装着されたコイル６４を示している。これらのコイル内の電流は、搬送体が隣の搬送体と接触していても各搬送体を個々に制御できるように、動力電子構成要素およびマイクロプロセッサを介して個々に制御される。
【００４８】
図示する実施形態の特徴は、ＬＳＭをより効率的にするためにＬＳＭに一般的に使用されている強磁性材料を有さないことである。強磁性材料を有さないことにより、大きい力を達成することはできないが、引き付け力を推進力のほんの一部に限定することができ、それによって、摩擦係数が約０．２以上であるときに強い加速力および制動力によって搬送体を移動させることが可能になる。
【００４９】
車輪ベースの搬送体を使用する実施形態では、摩擦力は、より大きい推進力を達成するためにステータ内でいくらかの強磁性材料を使用できるほど小さくなり得る。
【００５０】
マイクロプロセッサを制御するためのソフトウエアは、いくつかのコイル長さであるブロックによるＬＳＭ設計において使用される制御ソフトウエアに類似し得る。しかし、ここでは、位置感知構成要素は、搬送体が接触しているときであっても個々の搬送体を識別することができるほど互いに近くに位置している。そのような感知は、搬送体の移動を軌道上で互いに独立的に制御することを容易にする。局所的に整流されたＬＳＭの事前デモでは、このソフトウエアは、特別な特徴を必要としないことが示された。
【００５１】
ＰＣ基板に装着されたコイルおよび制御回路
図示する実施形態は、従来の設計に関連付けられるコストを有することなく、各々のコイルを個々に制御することを可能にする。図６を参照すれば、コイル６２が、印刷回路基板（ＰＣＢ）６４上に直接装着されている実施形態が示されている。この基板は、コイルを支持し、コイルと、電流を制御する動力電子モジュールとの間の連結をもたらす。通常、各コイルは、各コイル内の電流の量および方向を制御するために使用されるＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ装置を備えた「Ｈブリッジ」の出力に連結される。これらの構成要素は、同じＰＣＢ上に装着される。ＰＣＢはまた、搬送体によって生成された磁場を感知し、マイクロプロセッサが所望の力を生じさせることを可能にするホール効果装置（Hall Effect devices）も保持する。図７は、搬送体がコイルによって移動するときに搬送体を推進する推進コイル内の電流の一般的な波形を示している。波形の適正な選択により、複数の推進コイルが、一体的に作用してコイル内の動力損失を最小限にして搬送体上に一定力を生じさせる。制動するには、電流の符号が逆転される。
【００５２】
コイルをＰＣ基板上に直接装着することにより、また一体化された電力制御装置を使用することにより、コイルおよび電子装置に関するコストを低減することが可能になる。１つのマイクロプロセッサは、多数のＨブリッジを制御することができるが、１６ｍｍ程度間隔をあけているコイルでは、モータ１メートルあたり１２を上回るマイクロプロセッサが存在する可能性があり、これらのモータ制御装置の作動は、より高レベルの「ノード」制御装置によって調整されなければならない。現代の半導体技術により、また小から中程度の電力レベルに関しては、これらの構成要素のすべてを、モータハウジング内に含まれた１つだけのＰＣＢまたは２つのＰＣＢ上に装着することができる。
【００５３】
軌道モジュール
軌道は、模型の列車配置がモジュールから構築されるのとほとんど同じようにモジュールから作られる。図６、８〜１１および１３は、直線セクション、９０°の水平カーブ、１８０°の垂直カーブ、右分岐スイッチ、回転台および垂直遷移部の例を示している。これらの構成要素は、多くのさまざまな用途の要求事項を満たすためにさまざまな方法で相互連結され得る。
【００５４】
図９の１８０°の垂直カーブは、主に、空の搬送体を開始点に戻す手段として使用され、このカーブを通り抜ける搬送体は、ＬＳＭ以外の他の手段によって制御および推進され得る。たとえば、下方に下る搬送体は、重力によって推進されてよく、上方に上る搬送体は、機械的機構との相互作用によって推進されてよく、いずれの場合も、カーブ遷移中は正確な制御は存在しなくてよい。搬送体がこのカーブを通り抜けた時点で、正確な制御が戻ることが好ましい。一部の場合において、水平軌道と傾斜した軌道の間の遷移部として使用されるものなどのかなり大きいカーブ半径を備えた垂直カーブが存在する（たとえば図１３を参照）。この場合、ＬＳＭ推進を垂直カーブに使用し、それによってカーブ内で正確な制御を保持することができる。
【００５５】
図１０は、移動する搬送体を前方に直進または右に分岐させるように方向付ける小さい機械式または磁気式のフリッパ１０１を用いる右分岐を示している。フリッパは、線形または回転式アクチュエータによって制御され、このアクチュエータは、搬送体上のピン１０２と相互作用して搬送体を正しい方向に進ませる。同じ装置を、搬送体の２つの流れを合流させるために使用することができる。フリッパは、小さい軽量のものであるため、ほんの一瞬で位置から位置へと移動することができ、それによって隣り合う搬送体を独立的に切り替えることができるという高い処理能力を可能にする。左分岐は、右分岐の鏡像として構築され得る。
【００５６】
図１１は、フリッパに対する代替策としての回転台１１１を示している。回転台上の誘導レール１１２および図示しない推進コイルが、搬送体を誘導し推進する。図１１の回転台は、９０°単位で回転することができるが、他の設計は、さまざまな角度に対する動作を支持することができる。回転台は、質量が増すためにフリッパより遅くなる傾向があるが、一部の用途ではより安価であり、また回転台は、カーブの代わりに使用できるだけでなく、搬送体方向を逆転させ、多数のトラック間で切り替えることもできるため、より大きな多用途性を有する。
【００５７】
図１３は、垂直遷移部１３０を表している。図示する実施形態では、これは、図示するように結合された、凹状遷移構成部１３２、直線セクション１３４および凸状遷移構成部１３６を含む。図示する遷移部は、垂直軸に沿って１０°であるが、他の実施形態ではそれより大きいまたは小さい角度を使用することができる。ここで図示する垂直遷移部の角度は、遷移要素１３２、１３６によって確立されているが、他の実施形態では、遷移部は、（たとえば分岐、直線セクション、およびそのようなものに組み込まれる）他の要素によって画定されてよい。
【００５８】
切り替え機能もまた、搬送体上に作用する磁気力によって提供され得る。たとえば軌道上およびその近くのコイルを、切り替え機能を実行する横方向の力を生じさせるように制御することができる。この切り替え方法は、その教示が参照によって本明細書に組み込まれる名称「Guideway Activated Magnetic Switching of Vehicles」の特許文献１０に記載されている。
【００５９】
図１２は、搬送体を２つの経路上のいずれかで推進するための推進コイルを示す軌道分岐モジュールの断面図である。分岐または合流を通じたこの連続的推進は、常に正確な位置制御をもたらすために必要なものである。
【００６０】
線形モータおよび軌道モジュールの他のモジュール構成要素をパッケージ化するための技術のさらなる理解は、本明細書の譲受人に譲渡され、その教示が参照によって本明細書に組み込まれる、名称「Modular Linear Motor Tracks and Methods of Fabricating Same」の特許文献６を参照することによって得ることができる。
【００６１】
用途例
可能な用途は多く存在するが、図１４の簡単な配置は、どのようにして軌道モジュールを相互連結できるかを示している。搬送体は、メインループ周りを移動するが、所望の場合はバイパスを通って移動することができる。一般的な用途は、この簡単な例よりさらに多くの軌道モジュールを使用することになる。
【００６２】
追加の実施形態
図１から１４で明白であるように、一部の実施形態では、軌道の走行面または摺動面は、たとえば図６の表面６３およびコイル６４で示され上記で論じたように、推進コイルに直接隣接した軌道の上面を含む。他の実施形態では、そのような走行面または摺動面は、軌道の別の上側を向く（または搬送体に接触する）面、たとえばレールの表面、軌道のレッジ、くぼみまたはフランジでよい。この表面は、コイル６４に直接隣接してよく、またはそこからずれていてよい。
【００６３】
これは、たとえば図１５に示されており、この場合、コイルから距離Δだけずれた表面６３Ａが、搬送体１３を支持する低摩擦走行（または「摺動」）面を提供している。図では、２つの表面６３Ａが示されているが、他の実施形態は、図１６の表面６３などの他の表面と組み合わせて（または組み合わせずに）より少ないまたはより多いそのような表面を組み込むことができる。これは、たとえば図１６に示されている。図１５および１６の実施形態では、軌道の走行面６３Ａは、誘導レール１２の一部を形成しているが、他の実施形態では、これらは、軌道の別個の構造（または別の形）を含むことができる。
【００６４】
同様に、やはり図１〜１４で明白であるように、一部の実施形態では、搬送体１３の走行面または摺動面は、たとえば図３で示され上記で論じたように搬送体の摺動部３２または他の構成要素によって提供され得る。他の実施形態では、そのような走行または「摺動」面は、搬送体の他の下方向を向く（または軌道に接触する）面、たとえばレールの表面、搬送体のレッジ、くぼみまたはフランジでよい。これもまた、たとえば図１５に示されており、この場合、表面３２Ａは、軌道の走行面または摺動面、ここでは表面６３Ａ上を摺動する低摩擦走行（または「摺動」）面を提供している。
【００６５】
図１５に示すものなどの実施形態ならびに本発明の他の実施形態では、摺動面３２Ａ、６３Ａ、およびそのようなものは、上記で論じたように摩擦係数ｃfを最小限に抑えると共に予想された作動条件下で搬送体１３に対して十分な支持を与えるように寸法設計され、別の形で設計される。
【００６６】
図１５〜１６に示す実施形態のさらなる理解は、そのような実施形態の軌道の直線セクションの斜視図である図１７、そのような実施形態の軌道の右分岐セクションの斜視図である図１８、そのような実施形態の軌道の直線、左分岐、垂直回転、およびカーブセクションの斜視図である図１９Ａ〜１９Ｄを参照することによって得ることができる。
【００６７】
図１８および合流または分岐機能を支持する他のセクションに関しては、レール１２の走行面６３Ａは、より優れた誘導またはチャネリング機能をもたらすために、たとえば図に示すように広げるおよび／または狭くすることができる。
【００６８】
上記および図に示した論議で明白なように、切り替えは、回転台を介して、ならびに軌道の合流または分岐領域においてまたはその近くで作用する機械式フリッパまたは磁気式切り替え部材を使用することによって行うことができる。後者を使用する軌道の形状を、図２０Ａ〜２０Ｂおよび２１でより完全に詳述し、以下で論じる。これらの図では分岐セクションしか示していないが、本明細書において示されるフリッパおよびスイッチ配置を、他の軌道モジュールおよび／または形状と共に使用することもできることが理解される。
【００６９】
図２０Ａおよび２０Ｂを参照すると、本発明の１つの実施による軌道の分岐または切り替え領域を示している。（本明細書で論じたように形作られ作動されるが）上記で説明したタイプの１つまたは複数のモジュールを含むことができる図示する分岐領域２００は、図示するように、進入経路２５０および２つ以上の退出経路、本明細書では２６０Ｌおよび２６０Ｒを含む。切り替え部材、たとえばフリッパ２０１が、軌道領域２００の横方向（または外側）部分２７０に沿って配設され、実際には図示するように軌道の横方向（または側部）レール２７０内に配設され得る。他の実施形態では、切り替え部材２０１は、軌道２７５の中央部分上に、たとえば軌道２７５上を移動する搬送体の進行の中央線２８０のところにもしくはそのより近くに、または別の形で配設されてよい。いずれにせよ、フリッパ２０１（または他の切り替え部材）は、好ましくは、退出部が互いから分岐する地点（たとえば分岐の分岐路点またはクロッチ）におけるまたはその近くの場所に軌道に沿って配設される。
【００７０】
切り替え部材２０１は、部材２０１と通過する搬送体、すなわち部材２０１の近傍（たとえば分岐の分岐路点の近く）の軌道上を移動する搬送体との間に、たとえば軌道に沿った搬送体の動作の方向に対して直角の方向に磁力を引き起こし、それによって通過する搬送体の進路を選択的に変更するのに適した強磁性材料を含む。図示する実施形態では、そのような引き付け力は、特に部材２０１と、そのような搬送体上に配設された永久磁石との間に引き起こされるが、他の実施形態では、引き付け力は、搬送体上の他の磁気要素に対してでよい。図示する切り替え部材（ここではフリッパ２０１）は、平坦な直線状部材として成形されるが、他の実施形態では、別の形で成形されてよい。
【００７１】
図２０Ａおよび２０Ｂを参照すると、アクチュエータ３００が、（たとえばロッド３０１を介してまたは別の形で）切り替え部材２０１に結合され、その目的は、
・切り替え部材を、第１の位置（より全体的には第１の形状）に置き、それにより、切り替え部材が、より大きい横方向の磁気引き付け力を、通過する搬送体上に及ぼし、それによってその搬送体を退出部の１つを介して分岐領域２００から出すため、
・切り替え部材を、第２の位置（より全体的には第２の形状）に置き、それにより、切り替え部材が、より小さい横方向の磁気引き付け力を、通過する搬送体上に及ぼし、それによってその搬送体を退出部の他方を介して分岐領域２００から出すため、
・切り替え部材２０１を、第１の位置と第２の位置（または形状）の間で移動させるためである。
【００７２】
アクチュエータは、切り替え部材をそのように配置し、移動するのに適した当技術分野で知られているタイプのサーボ、ソレノイド、レバー、ばね、モータまたは他の機構（またはその組合せ）を備えることができる。アクチュエータは、通過する搬送体を分岐領域を通過するようにルーティングするための当技術分野で知られている（その教示にしたがって適合された）従来タイプのマイクロプロセッサまたは他の制御デバイス（図示せず）の制御下で作動することができる。
【００７３】
図２０Ａを参照すれば、（ここでは矢印２２０によって示す）退出部２６０Ｒへの搬送体の通過をもたらすために、フリッパ２０１を第１の形状に配置するアクチュエータ３００が示されており、ここでは、フリッパ２０１は、固定された端部２０１Ａ（たとえばピンまたは他の枢動部材）上で枢動され、それによって自由端部２０１Ｂが第１の回転位置に回転されている。図２０Ｂを参照すれば、アクチュエータ３００は、（ここでは矢印２２１によって示す）退出部２６０Ｌへの搬送体の通過をもたらすために、フリッパ２０１を第２の形状に配置しており、ここでは、フリッパ２０１は、固定された端部２０１上で枢動され、それによって自由端部２０１Ｂが第２の回転位置に回転されている。
【００７４】
これらの図で明らかなように、図示する実施形態の第１および第２の形状は、自由端部２０１Ｂを、通過する搬送体のより近く（図２０Ａの場合）およびより遠く（図２０Ｂの場合）に置き、それによって搬送体上に異なる引き付け力をもたらす、フリッパ２０１の異なる回転位置を示している。他の実施形態では、その代わりにまたはそれに加えて他の形状を利用することができる。例として、フリッパ２０１の自由端部および固定された端部は、（たとえば図に示すものから）逆転してよい。他の例として、アクチュエータを、フリッパ（または他の切り替え部材）と結合させてよく、それにより、（自由端部だけとは対照的に）部材２０１全体が、第１の形状では搬送体のより近くに、第２の形状ではより遠くに配設されるようになる。さらに他の例として、フリッパまたは他の部材は、可撓性のものでよく、アクチュエータは、フリッパまたは他の部材を、その一部分が第１の形状で搬送体のより近くになるように曲げ、第２の形状で搬送体から遠くになるように曲げるように配設されてよい。これらおよび他の代替策は、本明細書の教示に鑑みて当業者に明らかになる。
【００７５】
１つだけの移動可能な切り替え部材２０１を図に示し上記で説明してきたが、別のそのような部材もまた設けられてよいことが理解される。これは、たとえば部材２０１のようなものであるが、軌道領域２００の横方向部分に沿って、部材２０１の反対側（軌道に沿って分岐の分岐路点またはクロッチにおけるまたはその近くの場所）に配設され、図示する部材２０１と共働して移動して、通過する搬送体を第１または第２の退出部にルーティングすることを容易にする移動可能な切り替え部材でよい。
【００７６】
あるいは、他の部材は、永久磁石または他の強磁性要素などの移動不能な（または固定された）部材でよく、この部材は、通過する搬送体上に、それを退出部の１つに向かって偏向させるのに十分な磁気引き付け力を及ぼし、それにより、切り替え部材２０１が、別の退出部へのルーティングをもたらすように（アクチュエータ３００によって）配置されていないとき、搬送体をその退出部にルーティングすることを確実にする。そのような固定された要素は、軌道領域２００の横方向部分に沿って、図示する切り替え部材２０１の反対側にまたは別の形で（たとえば軌道の中央部分上に）配設されてよい。移動可能な部材２０１と同様に、移動不能な部材は、軌道に沿って分岐の分岐路点またはクロッチにおけるまたはその近くの場所に配設され、平坦な直線状部材または他の形として成形されてよい。
【００７７】
上記で論じた例示的な切り替えの実施形態のさらなる理解は、図１８に示したものに類似する軌道の右分岐セクション２００の断面斜視図である図２１を参照することによって得ることができる。フリッパ２０１および上記で論じたタイプの固定されたプレートの移動不能な部材２０２を見ることができるように、誘導レール１２および表面６３Ａの一部分は、図２１では示していない。図示するように、フリッパ２０１は、誘導レール１２の対向する部分間の空隙２１０内に配設される。
【００７８】
上記で論じた実施形態のさらなる理解は、以下の見解によって得ることができる。
・図示する分岐領域２００の作動は、搬送体上の永久磁石と軌道の側部の強磁性プレートとの間の引き付け力によって決まる。搬送体上の磁石は、推進のために搬送体の下方に場を生み出すために主に使用されるが、搬送体の側部には、搬送体方向を制御するのに十分な力を生じさせる十分な強さの場が存在している。所望であれば、切り替えを容易にするためだけに追加の磁石を加えることができる。
・上記で論じたように、図２１は、分岐２００の直線側の側部の小さい固定されたプレート２０２と、分岐側の移動可能なプレート２０１とを示している。搬送体が直進することが望まれる場合、移動可能なプレート２０１を軌道の縁から数ミリメートルのところに配置することができ、そのため搬送体を分岐へと引っ張る傾向がある強い力は存在しなくなる。この場合、直線側のプレート２０２は、搬送体が直進することを確保する。搬送体が分岐することが望まれる場合、移動可能なプレート２０１を軌道の縁に非常に接近して配置することができ、さらに、移動可能なプレート２０１は固定されたプレート２０２より大きいため、搬送体を分岐経路へと引っ張る正味力が存在する。搬送体が分岐し始めるにつれて、差動力が増大し、方向を変える搬送体の遠心力に対抗するのに十分な大きさになっていく。
・移動可能なプレート２０１を制御することができるいくつかの方法が存在する。たとえば、移動可能なプレート２０１をピボットに取り付けて回転式モータによって駆動することができ、またはこれを磁気ベースの力によって横方向に移動させることができる。
・一部の実施形態では、切り替え機能は、軌道上で進行する搬送体にかけられた磁気力によってもたらされる。磁気力を使用して、軌道の分岐領域においてまたは軌道の合流領域において搬送体の方向を制御することができる。たとえば、１つまたは複数の切り替え部材、たとえばフリッパを軌道上に配設することができる。１つまたは複数の切り替え部材は、１つまたは複数の切り替え部材の少なくとも１つが、たとえば移動させることによって作動されたとき、１つまたは複数の切り替え部材の少なくとも１つと搬送体上の磁束源との間の磁束が変更されるように形作られ得る。たとえば切り替え部材は、枢動する、並進する、曲がる、または任意のその組合せによって移動することができる。
・搬送体上の磁束源は、永久磁石または電磁石を含むことができる。切り替えに使用される磁束源はまた、ＬＳＭ推進のための手段を提供するためにも使用することができる。しかし、搬送体はまた、推進に使用される磁束源とは全く別個の磁束源を提供するように構成された、追加のおよび別個の永久磁石または電磁石を含むこともできる。
【００７９】
上記で論じたものは、軌道の合流または分岐領域においてまたはその近くで作用する磁気式切り替え部材を利用する分岐領域である。図示する実施形態は、そのような領域を提供する輸送システムおよびモジュールの単なる一例であることが理解されるであろう。したがって、たとえば本明細書で参照される移動可能な切り替え部材および固定された切り替え部材は、軌道上でその近傍の搬送体と共に磁力を生じさせるが、他の実施形態では、切り替え部材の１つまたは複数は、その代わりに磁力の反発を使用することができる。また、図示する分岐領域は、直線の退出部および分岐路の退出部を有することができるが、他の実施形態の分岐領域は、異なる形状のものでよい。たとえば、分岐領域はＹ字形でよい。さらに、分岐領域は（その代わりにまたはそれに加えて）追加の退出部を有することができる。
【００８０】
とりわけ、上述の目的を満たすシステム、機器、および方法を上記で説明してきた。本明細書で図示し、論じた実施形態は、単に本発明の例であり、それに対する変更を組み込む他の実施形態が、本発明の範囲に含まれることが理解されるであろう。したがって、非限定的な例として、本発明は、特許請求する、たとえば上記で論じた車輪のない設計、車輪付きの設計、および他のローラベースの設計に加えて、エアクッションおよび流体クッションによって懸架がもたらされる実施形態で実施することができる。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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