(57)【要約】【課題】  可動子を安定してスムーズに非接触で搬送することができる搬送装置および物品の製造方法を提供する。【解決手段】  第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、前記複数のコイルに沿って移動する可動子と、を有し、前記複数のコイルは、所定の間隔で配置されたコイルと、前記所定の間隔をあけて配置されたコイルより広い間隔で配置された２つのコイルを有し、前記広い間隔で配置された２つのコイルは、前記所定の間隔で配置されたコイルの可動子と対向する面の、可動子が通過する時の、前記可動子との間の距離に比べて、前記可動子との間の距離が狭くなる位置に配置されている。【選択図】  図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに沿って移動する可動子と、を有し、
前記複数のコイルは、両隣のコイルとの間の間隔が所定の間隔で配置されたコイルと、両隣のコイルとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔より広い間隔で配置されたコイルを有し、
前記可動子が、前記広い間隔で配置されたコイルと対向する領域を通過する際の、前記広い間隔で配置されたコイルと前記可動子との間の距離は、前記可動子が、両隣のコイルとの間の間隔が前記所定の間隔で配置されたコイルと対向する領域を通過する際の、前記所定の間隔で配置されたコイルと前記可動子との間の距離に比べて、狭くなる位置に配置されていることを特徴とする搬送装置。
【請求項２】
前記広い間隔で配置されたコイルの間には、強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料の部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【請求項３】
前記強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料は、前記コイルから前記広い間隔によるスペースに向かって配置されていることを特徴とする請求項２に記載の搬送装置。
【請求項４】
前記広い間隔で配置されたコイルの、前記可動子が通過する時の前記可動子との間の距離は、前記所定の間隔で配置されたコイルの可動子と対向する面の、前記可動子が通過する時の前記可動子との間の距離よりも、前記所定の間隔と前記広い間隔の差の３％以上１５％以下の距離だけ狭いことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【請求項５】
前記可動子は、第１の方向に沿って配置された第１の磁石群と、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って配置された第２の磁石群とを有することを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【請求項６】
前記第１の磁石群及び前記第２の磁石群は、前記可動子の上面に配置されている
ことを特徴とする請求項５に記載の搬送装置。
【請求項７】
前記両隣のコイルとの間の間隔が所定の間隔で配置されたコイルのコアは、前記両隣のコイルとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔より広い間隔で配置されたコイルのコアより小さいことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【請求項８】
第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに沿って移動する可動子と、を有し、
前記複数のコイルは、両隣のコイルとの間の間隔が所定の間隔で配置されたコイルと、両隣のコイルとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔より広い間隔で配置されたコイルを有し、
前記両隣のコイルとの間の間隔が所定の間隔で配置されたコイルのコアは、前記両隣のコイルとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔より広い間隔で配置されたコイルのコアより小さいことを特徴とする特徴とする搬送装置。
【請求項９】
前記広い間隔で配置されたコイルの間には、前記コイルから前記広い間隔によるスペースに向かって強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料の部材が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の搬送装置。
【請求項１０】
前記可動子は、第１の方向に沿って配置された第１の磁石群と、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って配置された第２の磁石群とを有することを特徴とする請求項８または９に記載の搬送装置。
【請求項１１】
前記第１の磁石群及び前記第２の磁石群は、前記可動子の上面に配置されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の搬送装置。
【請求項１２】
第１の方向に沿って配置された複数のコイルが収容された複数のコイルボックスと、
前記複数のコイルボックスに沿って移動する可動子と、を有し、
前記複数のコイルボックスは、両隣のコイルボックスとの間の間隔が所定の間隔で配置されたコイルボックスと、両隣のコイルボックスとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔より広い間隔で配置されたコイルボックスを有し、
前記可動子が、前記広い間隔で配置されたコイルボックスと対向する領域を通過する際の、前記広い間隔で配置されたコイルボックスと前記可動子との間の距離は、前記可動子が、両隣のコイルボックスとの間の間隔が前記所定の間隔で配置されたコイルボックスと対向する領域を通過する際の、前記所定の間隔で配置されたコイルボックスと前記可動子との間の距離に比べて、狭くなる位置に配置されている
ことを特徴とする搬送装置。
【請求項１３】
前記広い間隔で配置されたコイルボックスの間には、強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料の部材が配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の搬送装置。
【請求項１４】
前記強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料は、部材前記コイルボックスから前記広い間隔によるスペースに向かって配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の搬送装置。
【請求項１５】
前記２つのコイルボックスの、前記可動子が通過する時の前記可動子との間の距離は、前記所定の間隔で配置されたコイルボックスの可動子と対向する面の、前記可動子が通過する時の前記可動子との間の距離よりも、前記所定の間隔と前記広い間隔の差の３％以上１５％以下の距離だけ狭いことを特徴とする請求項１２に記載の搬送装置。
【請求項１６】
前記可動子は、第１の方向に沿って配置された第１の磁石群と、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って配置された第２の磁石群とを有することを特徴とする請求項１２に記載の搬送装置。
【請求項１７】
前記第１の磁石群及び前記第２の磁石群は、前記可動子の上面に配置されている
ことを特徴とする請求項１６に記載の搬送装置。
【請求項１８】
第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、
前記複数のコイルに沿って移動する可動子と、を有し、
前記複数のコイルは、両隣のコイルとの間の間隔が所定の間隔で配置されたコイルと、両隣のコイルとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔より広い間隔で配置されたコイルを有し、
前記広い間隔で配置されたコイルは、前記広い間隔によるスペースに向かって、強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料の部材が配置されていることを特徴とする搬送装置。
【請求項１９】
第１の方向に沿って配置された複数のコイルボックスと、
前記複数のコイルボックスに沿って移動する可動子と、を有し、
前記複数のコイルボックスは、両隣のコイルとの間の間隔が所定の間隔で配置されたコイルボックスと、両隣のコイルボックスとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔より広い間隔で配置されたコイルボックスを有し、
前記広い間隔で配置されたコイルボックスは、前記広い間隔によるスペースに向かって、強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料の部材が配置されていることを特徴とする搬送装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の搬送装置により搬送されたワークに加工を行ない、物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送装置および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工業製品を組み立てるための生産ラインや半導体露光装置等では、搬送システムが用いられている。特に、生産ラインにおける搬送システムは、ファクトリーオートメーション化された生産ライン内又は生産ラインの間の複数のステーションの間で、部品等のワークを搬送する。また、プロセス装置中の搬送装置として使われる場合もある。搬送システムとしては、可動磁石型リニアモータによる搬送システムが既に提案されている。
【０００３】
可動磁石型リニアモータによる搬送システムでは、リニアガイド等の機械的な接触を伴う案内装置を使って搬送システムを構成する。しかしながら、リニアガイド等の案内装置を使った搬送システムでは、リニアガイドの摺動部から発生する汚染物質、例えば、レールやベアリングの摩耗片や潤滑油、あるいはそれが揮発したもの等が生産性を悪化させるという問題があった。また、高速搬送時には摺動部の摩擦が大きくなってリニアガイドの寿命を小さくするという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１には、搬送トレイを非接触で搬送可能な磁気浮上搬送装置が記載されている。文献１で記載されているような磁気浮上搬送装置は、搬送トレイの搬送方向に沿って、チャンバの上部には浮上用電磁石を、チャンバの側面には固定子コイルを一定間隔で並べることで安定して非接触での搬送を実現させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１６−５３２３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、生産ライン内又は生産ラインの間の複数のステーションの間でワーク等の可動子を搬送する場合、どうしても電磁石やコイルを配置することができない場所がある。例えば、真空チャンバにおいては、メンテナンス、雰囲気制御を行なう目的のために途中にゲートバルブを設けて仕切る必要がある。このような場合、一定間隔で電磁石やコイルを配置することができない。そのため、吸引力の変化により搬送中の部品やワークが傾いてしまったり、落下してしまったりする可能性がある。
【０００７】
本発明は、可動子を安定してスムーズに非接触で搬送することができる搬送装置および物品の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の搬送装置は、第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、前記複数のコイルに沿って移動する可動子と、を有し、前記複数のコイルは、両隣のコイルとの間の間隔が所定の間隔で配置されたコイルと、両隣のコイルとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔より広い間隔で配置されたコイルを有し、前記可動子が、前記広い間隔で配置されたコイルと対向する領域を通過する際の、前記広い間隔で配置されたコイルと前記可動子との間の距離は、前記可動子が、両隣のコイルとの間の間隔が前記所定の間隔で配置されたコイルと対向する領域を通過する際の、前記所定の間隔で配置されたコイルと前記可動子との間の距離に比べて、狭くなる位置に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の搬送装置は、第１の方向に沿って配置された複数のコイルが収容された複数のコイルボックスと、前記複数のコイルボックスに沿って移動する可動子と、を有し、前記複数のコイルボックスは、両隣のコイルボックスとの間の間隔が所定の間隔で配置されたコイルボックスと、両隣のコイルボックスとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔より広い間隔で配置されたコイルボックスを有し、前記可動子が、前記広い間隔で配置されたコイルボックスと対向する領域を通過する際の、前記広い間隔で配置されたコイルボックスと前記可動子との間の距離は、前記可動子が、両隣のコイルボックスとの間の間隔が前記所定の間隔で配置されたコイルボックスと対向する領域を通過する際の、前記所定の間隔で配置されたコイルボックスと前記可動子との間の距離に比べて、狭くなる位置に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の物品の製造方法は、上記の搬送装置により搬送されたワークに加工を行ない、物品を製造することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、可動子を安定してスムーズに非接触で搬送することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態を示す概略図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示す概略図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示す概略図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示す概略図である。
【図６】本発明の第１実施形態を説明する概略図である。
【図７】本発明の第１実施形態を説明する概略図である。
【図８Ａ】本発明の第１実施形態を説明する概略図である。
【図８Ｂ】本発明の第１実施形態を説明する概略図である。
【図９】本発明の第１実施形態を説明する概略図である。
【図１０】本発明の第１実施形態を説明する概略図である。
【図１１】本発明の第１実施形態を説明する概略図である。
【図１２】本発明の第２実施形態を説明する概略図である。
【図１３】本発明の第３実施形態を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について図１Ａ乃至図９を用いて説明する。
【００１４】
図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態による可動子１０１及び固定子２０１ａ、２０１ｂを含む搬送システムの全体構成を示す概略図である。なお、図１Ａ及び図１Ｂは、可動子１０１及び固定子２０１ａ、２０１ｂの主要部分を抜き出して示したものである。また、図１Ａは可動子１０１を後述のＹ方向から見た図、図１Ｂは可動子１０１を後述のＺ方向から見た図である。図１Ａは、固定子２０１ａと固定子２０１ｂの間に例えばバルブゲートなどの構造物（１００）が存在している場所を示している。つまり、生産ライン内又は生産ラインの間の複数のステーションの間で、連続して電磁石やコイルを配置することができない場所を示している。本実施形態においては、構造物を挟んで２つの固定子を配置する場合を記載したが、これに限らず、固定子が１つであってコイルとコイルの間にスペース（隙間）がある場合であってもよい。本実施形態は、連続して電磁石やコイルを配置することができない場所に隣接するコイルの位置（コアの位置）を、その他のコイル（コア）よりも低い位置（可動子と近接する位置）に配置することで、可動子の傾きや落下を抑制するものである。本実施形態においては、特に区別する必要がない限り、固定子を単に「固定子２０１」と表記する。各固定子２０１個別に特定する必要がある場合、「固定子２０１ａ」、「固定子２０１ｂ」と表記して各固定子２０１を個別に特定する。
【００１５】
まず、本実施形態による搬送装置を有する搬送システムの全体構成について図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。
【００１６】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態による搬送装置を有する搬送システム１は、台車、スライダ又はキャリッジを構成する可動子１０１と、搬送路を構成する固定子２０１とを有している。搬送システム１は、可動磁石型リニアモータ（ムービング永久磁石型リニアモータ、可動界磁型リニアモータ）による搬送システムである。さらに、搬送システム１は、リニアガイド等の案内装置を持たず、固定子２０１上において非接触で可動子１０１を搬送する磁気浮上型の搬送システムとして構成されている。
【００１７】
搬送システム１は、例えば、固定子２０１により可動子１０１を搬送することにより、可動子１０１上のワーク１０２を、ワーク１０２に対して加工作業を施す工程装置に搬送する。ワークに加工作業を施すことにより、高精度な物品を製造することができる。なお、図１Ａ及び図１Ｂでは、固定子２０１に対して１台の可動子１０１を示しているが、これに限定されるものではない。搬送システム１においては、複数台の可動子１０が固定子２０１上を搬送されうる。
【００１８】
ここで、以下の説明において用いる座標軸、方向等を定義する。まず、可動子１０１の搬送方向である水平方向に沿ってＸ軸をとり、可動子１０１の搬送方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向と直交する方向である鉛直方向に沿ってＺ軸をとり、鉛直方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向に沿ってＹ軸をとり、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。さらに、Ｘ軸周りの回転をＷｘ、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転を各々Ｗｙ，Ｗｚとする。また、乗算の記号として“＊”を使用する。また、可動子１０１の中心を原点Ｏとし、Ｙ＋側をＲ側、Ｙ−側をＬ側として記載する。なお、可動子１０１の搬送方向は必ずしも水平方向である必要はないが、その場合も搬送方向をＸ方向として同様にＹ方向及びＺ方向を定めることができる。
【００１９】
次に、本実施形態による搬送システム１おける搬送対象である可動子１０１について図１Ａ、図１Ｂ及び図２を用いて説明する。図２は、本実施形態による搬送システム１における可動子１０１及び固定子２０１を示す概略図である。なお、図２は、可動子１０１及び固定子２０１をＸ方向から見た図である。また、図２の左半分は、図１Ｂの（Ａ）−（Ａ）線に沿った断面（Ａ）を示している。また、図２の右半分は、図１Ｂの（Ｂ）−（Ｂ）線に沿った断面（Ｂ）を示している。
【００２０】
図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示すように、可動子１０１は、永久磁石１０３として、永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲ、１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬを有している。
【００２１】
永久磁石１０３は、可動子１０１のＸ方向に沿った上面のＬ側Ｒ側端部に２列配置されて取り付けられている。具体的には、可動子１０１の上面のＲ側に、永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲが取り付けられている。また、可動子１０１の上面のＬ側に、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬが取り付けられている。なお、以下では、特に区別する必要がない限り、可動子１０１の永久磁石を単に「永久磁石１０３」と表記する。また、Ｒ側とＬ側とを区別する必要まではないが、各永久磁石１０３を個別に特定する必要がある場合、各永久磁石１０３に対する符号の末尾からＲ又はＬを除いた識別子としての小文字のアルファベットまでの符号を用いて各永久磁石１０３を個別に特定する。この場合、「永久磁石１０３ａ」、「永久磁石１０３ｂ」、「永久磁石１０３ｃ」又は「永久磁石１０３ｄ」と表記して、各永久磁石１０３を個別に特定する。
【００２２】
永久磁石１０３ａＲ、１０３ｄＲは、可動子１０１のＸ方向に沿った上面のＲ側におけるＸ方向の一方の端部及び他方の端部に取り付けられている。永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲは、可動子１０１の上面のＲ側の永久磁石１０３ａＲ、１０３ｄＲ間に取り付けられている。永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲは、例えば、Ｘ方向に等ピッチに配置されている。また、永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲは、それぞれの中心が、例えば可動子１０１の上面の中心からＲ側に所定距離ｒｘ３離れたＸ方向に沿った直線上に並ぶように配置されている。
【００２３】
永久磁石１０３ａＬ、１０３ｄＬは、可動子１０１のＸ方向に沿った上面のＬ側におけるＸ方向の一方の端部及び他方の端部に取り付けられている。永久磁石１０３ｂＬ、１０３ｃＬは、可動子１０１の上面のＬ側の永久磁石１０３ａＬ、１０３ｄＬ間に取り付けられている。永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬは、例えば、Ｘ方向に等ピッチに配置されている。また、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬは、それぞれの中心が、例えば可動子１０１の上面の中心からＬ側に所定距離ｒｘ３離れたＸ方向に沿った直線上に並ぶように配置されている。さらに、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬは、Ｘ方向においてそれぞれ永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲと同位置に配置されている。
【００２４】
永久磁石１０３ａ、１０３ｄは、それぞれ可動子１０１の中心である原点ＯからＸ方向の一方及び他方の側に距離ｒｚ３だけ離れた位置に取り付けられている。永久磁石１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄは、それぞれ原点ＯからＹ方向に距離ｒｘ３だけ離れた位置に取り付けられている。永久磁石１０３ｃ、１０３ｂは、それぞれ原点ＯからＸ方向の一方及び他方の側に距離ｒｙ３だけ離れた位置に取り付けられている。
【００２５】
永久磁石１０３ａＲ、１０３ｄＲ、１０３ａＬ、１０３ｄＬは、それぞれＹ方向に沿って配置された２個の永久磁石のセットである。永久磁石１０３ａ、１０３ｄは、それぞれ、固定子２０１側を向く外側の磁極の極性が交互に異なるように２個の永久磁石がＹ方向に沿って並べられて構成されたものである。なお、永久磁石１０３ａ、１０３ｄを構成するＹ方向に沿って配置された永久磁石の数は、２個に限定されるものではなく、複数個であればよい。また、永久磁石１０３ａ、１０３ｄを構成する永久磁石が配置される方向は、必ずしも搬送方向であるＸ方向と直交するＹ方向である必要はなく、Ｘ方向と交差する方向であればよい。すなわち、永久磁石１０３ａ、１０３ｄは、それぞれ磁極の極性が交互になるようにＸ方向と交差する方向に沿って配置された複数の永久磁石からなる磁石群であればよい。
【００２６】
一方、永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬは、それぞれＹ方向に沿って配置された３個の永久磁石のセットである。永久磁石１０３ｂ、１０３ｃは、それぞれ、固定子２０１側を向く外側の磁極の極性が交互に異なるように３個の永久磁石がＸ方向に沿って並べられて構成されている。なお、永久磁石１０３ｂ、１０３ｃを構成するＸ方向に沿って配置された永久磁石の数は、３個に限定されるものではなく、複数個であればよい。すなわち、永久磁石１０３ｂ、１０３ｃは、磁極の極性が交互になるようにＸ方向に沿って配置された複数の永久磁石からなる磁石群であればよい。
【００２７】
各永久磁石１０３は、可動子１０１の上面のＲ側及びＬ側に設けられたヨーク１０７に取り付けられている。ヨーク１０７は、透磁率の大きな物質、例えば鉄で構成されている。
【００２８】
こうして、可動子１０１には、可動子１０１のＸ軸に沿った中心軸を対称軸として、複数の永久磁石１０３上面のＲ側及びＬ側に対称に配置されている。永久磁石１０３が配置された可動子１０１は、固定子２０１の複数のコイル２０２により後述するように永久磁石１０３が受ける電磁力により姿勢が６軸制御されつつ移動可能に構成されている。
【００２９】
可動子１０１は、Ｘ方向に沿って２列に配置された複数のコイル２０２に沿ってＸ方向に移動可能である。可動子１０１は、その上面あるいは下面に搬送すべきワーク１０２を載置あるいは装着した状態で搬送される。可動子１０１は、例えば、ワークホルダ等のワーク１０２を可動子１０１上に保持する保持機構を有していてもよい。
【００３０】
次に、本実施形態による搬送システム１における固定子２０１について図１Ａ、図２及び図３を用いて説明する。
【００３１】
図３は、固定子２０１のコイル２０２を示す概略図である。なお、図３は、コイル２０２をＹ方向から見た図である。
【００３２】
固定子２０１は、可動子１０１の搬送方向であるＸ方向に沿って２列に配置された複数のコイル２０２を有している。固定子２０１には、複数のコイル２０２がそれぞれ上面のＲ側及びＬ側から可動子１０１に対向するように取り付けられている。固定子２０１ａ、２０１ｂは、搬送方向であるＸ方向に延在して可動子１０１の搬送路を形成する。
【００３３】
固定子２０１に沿って搬送される可動子１０１は、リニアスケール１０４と、Ｙターゲット１０５と、Ｚターゲット１０６とを有している。リニアスケール１０４、Ｙターゲット１０５及びＺターゲット１０６は、それぞれ例えば可動子１０１の底部にＸ方向に沿って取り付けられている。Ｚターゲット１０６は、リニアスケール１０４及びＹターゲット１０５の両側にそれぞれ取り付けられている。
【００３４】
図２に示すように、固定子２０１は、複数のコイル２０２と、複数のリニアエンコーダ２０４と、複数のＹセンサ２０５と、複数のＺセンサ２０６とを有している。
【００３５】
複数のコイル２０２は、可動子１０１の上面のＲ側及びＬ側の永久磁石１０３と対向可能なように、Ｘ方向に沿って２列に配置されて固定子２０１に取り付けられている。Ｒ側において１列に配置された複数のコイル２０２は、可動子１０１のＲ側の永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲと対向可能にＸ方向に沿って配置されている。また、Ｌ側において１列に配置された複数のコイル２０２の可動子と対向する面は、可動子１０１のＬ側の永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬと対向可能にＸ方向に沿って配置されている。
【００３６】
本実施形態では、可動子１０１のＲ側及びＬ側のコイル２０２の列が、それぞれ、互いに構成する複数の永久磁石の配置方向が異なる永久磁石１０３ａ、１０３ｄ及び永久磁石１０３ｂ、１０３ｃに対向可能に配置されている。このため、少ない列数のコイル２０２で、後述するように可動子１０１に対して搬送方向及び搬送方向とは異なる力を印加することができ、よって可動子１０１の搬送制御及び姿勢制御を実現することができる。
【００３７】
こうして、複数のコイル２０２は、可動子１０１が搬送される方向に沿って取り付けられている。複数のコイル２０２は、Ｘ方向に所定の間隔で並べられている。また、各コイル２０２は、その中心軸がＹ方向を向くように取り付けられている。なお、コイル２０２は、コアにコイルが巻かれており、本実施形態において、コイルの位置とは、コアの位置を示す。
【００３８】
複数のコイル２０２は、例えば３個ずつの単位で電流制御されるようになっている。そのコイル２０２の通電制御される単位を「コイルユニット２０３」と記載する。コイル２０２は、通電されることにより、可動子１０１の永久磁石１０３との間で電磁力を発生して可動子１０１に対して力を印加することができる。
【００３９】
コイルユニット２０３は、単数のコイルユニットあるいは複数のコイルユニットごとに、図１Ａに示すように、コイルボックス２０３１の中に収容され、コイルボックス２０３１ごとにＸ方向に沿って配置してもよい。その場合は、コイルボックス２０１３と隣接するコイルボックス（例えば図１Ａに示すコイルボックス２０３１ａと隣接するコイルボックス２０３１ｂ）の間は、隙間Ｓ１をあけて配置されていてもよい。本実施形態では、コイルボックスの中に収容される単数のコイルユニットあるいは複数のコイルユニットをコイル群と称する場合がある。
【００４０】
図１Ａは、固定子２０１ａと固定子２０１ｂの間に例えばバルブゲートなどの構造物（１００）が存在している場所を示している。つまり、生産ライン内又は生産ラインの間の複数のステーションの間で、連続して電磁石やコイルを配置することができない場所を示している。すなわち、真空チャンバの境界でゲートを開閉する機構等が配されていると、可動子をガイドかつ駆動する固定子、あるいはその駆動系を隙間なく連続的に配することができない。そのため、可動子がその境界を通過する際に、固定子側の駆動系より得られる浮上、位置制御、推進力に対応する駆動力に不連続点が生じ、可動子が目標軌道からはずれたり、位置ずれを生じたり、位置精度が低下する問題を生じる危険がある。
【００４１】
図１Ａには、構造物を挟んで２つの固定子の間に隙間Ｓ１より大きいスペースＳ２がある例を記載するが、固定子が１つであってコイルとコイルの間に隙間Ｓ１以上のスペースＳ２がある場合であっても本発明の効果は発揮される。連続してコイルを配置することができない場所に隣接するコイルの位置は、その他のコイルの可動子と対向する面２０２ａの、可動子が通過する時の可動子との間の距離に比べて、小さくなる位置（可動子に近接する位置）に配置する。スペースＳ２が空いてしまうことによる可動子の傾きや落下を抑制することができる。本実施形態では２つの固定子２０１ａ、２０１ｂがＸ方向にスペースＳ２をあけて配置される場合を示したが、固定子２０１ｂの固定子２０１ａとは反対側に隙間Ｓ１より大きいスペースＳ３（不図示）をあけてさらに固定子２０１ｃ（不図示）を配置してもよい。例えば、生産ラインの生産装置毎に異なる固定子を配置してもよい。
【００４２】
図１において、永久磁石１０３ａ、１０３ｄは、それぞれＹ方向に２個の永久磁石が並べられた磁石群により構成されていている。これに対して、各コイル２０２は、永久磁石１０３ａ、１０３ｄの２個の永久磁石のＹ方向の中心がコイル２０２のＹ方向の中心と合致するように配置されている。永久磁石１０３ａ、１０３ｄに対向するコイル２０２に通電することで、永久磁石１０３ａ、１０３ｄに対してＹ方向に力を発生する。
【００４３】
また、永久磁石１０３ｂ、１０３ｃは、Ｘ方向に３個の永久磁石が並べられた磁石群により構成されている。これに対して、永久磁石１０３ｂ、１０３ｃに対向するコイル２０２に通電することで、永久磁石１０３ｂ、１０３ｃに対してＸ方向及びＺ方向に力を発生する。
【００４４】
図１０は、本実施形態を説明するための概念図である。図１０Ａは、連続してコイルを配置することができる場所における固定子２０１と可動子１０１の関係を示した図である。コイルボックス２０３２ａ〜２０３２ｇは、コイルボックス）とコイルボックスとの間に所定の間隔（隙間Ｓ１）をあけて配置される。この固定子２０１と可動子１０１の関係を示した図である。図１０では、コイルボックスを、間隔をあけて配置する例を示したが、コイルボックスではなくコイルあるいはコイル群であってもよい。所定の間隔（隙間Ｓ１）をあけずコイルボックス同士を接触させて配置させてもよい。また、コイルボックスを等間隔に配置することができれば、可動子１０１に係る重力と、コイルと永久磁石１０３による吸引力とが釣り合った状態になる。
【００４５】
図１０Ｂは、図１０Ａにおけるコイルボックス２０３２ｆを配置させることができず、所定の間隔より広い間隔（スペースＳ２）が空いてしまった場合における固定子２０１と可動子１０１の関係を示した図である。つまり、両隣のコイルボックスとの間の間隔が所定の間隔Ｓ１で配置されたコイルボックスと、両隣のコイルボックスとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔Ｓ１より広い間隔Ｓ２で配置されたコイルボックスとの関係を示した図である。コイルボックス２０３２ｆに吸引力を発生させることができないため、可動子１０１に係る重力Ｇの方がコイルと永久磁石１０３による吸引力を上回ってしまう。これを解消させようと、コントローラにより、コイルには、より大きな電流が流れるように制御される。これにより、可動子には、Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３の吸引力が加えられる。しかし、電流増加による吸引力アップには限界があり、不足している重力Ｇに対応する吸引力を発生させることは難しい。４×Ｇ＞３×Ｇ＋（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）
【００４６】
そこで、図１０Ｃに示すように、コイルボックス２０３２ｆを配置させることができず空いてしまったスペースに隣接する部分のコイルボックス２０３２ｅと２０３２ｇを可動子１０１側に引き下げて配置する（Ｈ）。（両隣のコイルボックスとの間の間隔の一方が、前記所定の間隔Ｓ１より広い間隔Ｓ２で配置されたコイルボックス２０３２ｅあるいは２０３２ｇを可動子１０１側に引き下げて配置する（Ｈ）。）つまり、前記所定の間隔で配置されたコイル１０３の可動子１０１と対向する面の、可動子１０１が通過する時の、前記可動子１０１との間の距離に比べて、前記可動子１０１との間の距離が狭くなる位置に配置する。前記可動子１０１が、前記広い間隔で配置されたコイルボックスと対向する領域を通過する際の、前記広い間隔で配置されたコイルボックスと前記可動子１０１との間の距離をＡとする。前記可動子１０１が、両隣のコイルボックスとの間の間隔が前記所定の間隔で配置されたコイルボックスと対向する領域を通過する際の、前記所定の間隔で配置されたコイルボックスと前記可動子１０１との間の距離をＢとする。Ｂに比べて、Ａが狭くなるように配置する。これにより、吸引力を格段に向上させることができる。図１０Ｃの、２０３２ｅの吸引力は、Ｇと、電流増加による吸引力増加分Ｔ３と、コイルボックス２０３２を引き下げた分の吸引力増加分Ｋ１の合計となる。これにより、重力と吸引力が釣り合うように制御することが可能となる。４×Ｇ＝３×Ｇ＋（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）＋Ｋ１
【００４７】
これにより、可動子１０１を傾かせることなく、スムーズに搬送させることができる。
【００４８】
より具体的に、図１１を使ってコイル（あるいはコイルボックス）間にスペースがある場合とそのスペースの両端のコイルをキャリアに近接した場合に可動子１０１に働く力の大きさを説明する。
【００４９】
図１１Ａはコイルのスペース３４０１がある場合を示している。ＴＺプロファイル３４０２は可動子１０１の姿勢を維持するために必要なＺ方向へのトルクの大きさを模式的に示している。可動子１０１はＸ＋方向に搬送されている。
【００５０】
このとき、可動子１０１の先端がスペース３４０１の３０４１のＸ−端（Ａ）に入るとスペース３４０１の分だけ可動子１０１には吸引力が働かないのでそれを補償するためコイル２０２には鉛直上向きの力（Ｔｚ）が働く。その最大値をＴｚ１とする。
【００５１】
次に、可動子１０１の後端がスペース３０４１のＸ−端（Ａ）に差し掛かると吸引力が印加されるのでＴｚプロファイル３４０２は０に近づく。
【００５２】
また、Ｔｗｙプロファイル３４０３は可動子１０１に働くＷｙ方向のトルクの大きさを模式的に表した図である。ＴＷｙプロファイル３４０３は可動子１０１の先端（Ｘ＋側）がスペース３４０１に差し掛かると、スペース３４０１に掛かる部分の吸引力が働かないためそれを補償するためにＷＹ＋方向のトルクを印加する必要がある。そのた最大値をＴｗｙ１とする。
【００５３】
Ｔｗｙはスペース３４０１の可動子１０１の上での位置が中央に近づくと０に近づく。逆に可動子１０１の後端がＡの位置に差し掛かると今度はＴＷｙ＋の方向に力が働くのでそれを補償するためキャリアにはＷＹ−方向の力を印加する必要がある。
【００５４】
図１１Ｂはスペース３４０１の両側のコイル２０２と可動子１０１の距離を一定量近づけた場合を模式的に示した図である。
【００５５】
この場合、ＴＺプロファイル３４０４は可動子１０１の先端（Ｘ＋側）がコイル３５０１に差し掛かると、可動子１０１とコイル３５０１が他のコイルと比較して近い分コイル３５０１側に強い吸引力を受ける。したがってそれを補償するためにＺ−側のトルクを印加する必要がある。
【００５６】
以降は図１１Ａで説明したのと同様である。このＴＺプロファイル３４０４のＺ方向のトルクの最大値ＴＺ２はコイル３５０１および３５０２のＸ方向の幅と可動子１０１と近接させる量を適当に設定すれば、Ｔｚ１の絶対値よりＴｚ２の絶対値を小さくすることが出来る。
【００５７】
このようにすれば、可動子１０１の姿勢を維持するためのＺ方向のトルクの最大値を小さくすることが出来るのでより安定して可動子１０１の姿勢を所望の値に維持することが出来る。またＺ方向のトルクの最大値を小さく出来るのでコイルの大きさを小さく出来、印加する電流の大きさやそれに伴う発熱量を小さくするといった効果が得られる。
【００５８】
Ｗｙ方向のトルクについてもＺ方向のトルクと同様に、コイル３５０１および３５０２を可動子１０１に近接させることで可動子１０１に印加するＷｙ方向の最大値を抑制することが可能になる。
【００５９】
前記可動子との間の距離が狭くなる位置に配置する方法はどのような方法を用いてもよいが、固定子とコイルボックスの間にスペーサを間に挟み高さを調節して配置することがより好ましい。高さＨは、所定の間隔Ｓ１とスペースＳ２との差の３％以上１５％以下であることが好ましい。３％より小さいと引き下げる効果が少なく、１５％より大きいと他のコイルボックスと可動子との間隔が広くなりすぎてしまい効率が悪い。
【００６０】
コイルボックスを引き下げる代わりに、コイルボックスからスペースＳ２に向かって強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料からなる部材１００１、１００２を配置してもよい。これにより吸引力を増加させることが可能になる。つまり、前記広い間隔で配置された２つのコイルの間には、前記コイルから広い間隔Ｓ２によるスペースに向かって磁性体の板を配置することが好ましい。
【００６１】
コイルボックスを引き下げ、さらに強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料からなる部材１００１、１００２を配置するとさらに吸引力を増加させることができるためより好ましい。
【００６２】
本実施形態では、コイルボックスを引き下げる例を示したが、コイル群をコイルボックスに収容していなくてもよい。つまり、コイルボックスに収容していないコイル群を可動子側に引き下げて配置することも、コイル群ではなくコイルを引き下げてもよい。
【００６３】
本実施形態ではコイルボックスとコイルボックスの間にスペースＳ２がある場合を説明したがコイルとコイルの間にスペースＳ２がある場合であっても同じである。また、コイル群とコイル群の間にスペースＳ２がある場合であっても同じである。
【００６４】
また、本実施形態では、スペースＳ２に隣接する、スペースＳ２を挟んで両側の部分のコイルボックス２０３２ｅと２０３２ｇあるいはコイルを可動子側に引き下げて配置する例を示した。しかし、これに限るものではない。スペースＳ２に、可動子の進行方向の端部の磁石が対面した時、可動子の中心から、可動子の進行方向の端部の磁石までの間に配置された磁石に対面するコイルボックスのいずれかをひき下げることでも本発明の効果を得ることができる。あるいは、スペースＳ２に、可動子の進行方向の端部の磁石が対面した時、可動子の中心から、可動子の進行方向の端部の磁石までの間に配置された磁石に対面するコイルのいずれかをひき下げることでも本発明の効果を得ることができる。
【００６５】
複数のリニアエンコーダ２０４は、それぞれ可動子１０１のリニアスケール１０４と対向可能なようにＸ方向に沿って固定子２０１に取り付けられている。各リニアエンコーダ２０４は、可動子１０１に取り付けられたリニアスケール１０４を読み取ることで、可動子１０１のリニアエンコーダ２０４に対する相対的な位置を検出して出力することができる。
【００６６】
複数のＹセンサ２０５は、それぞれ可動子１０１のＹターゲット１０５と対向可能なようにＸ方向に沿って固定子２０１に取り付けられている。各Ｙセンサ２０５は、可動子１０１に取り付けられたＹターゲット１０５との間のＹ方向の相対距離を検出して出力することができる。
【００６７】
複数のＺセンサ２０６は、それぞれ可動子１０１のＺターゲット１０６と対向可能なようにＸ方向に沿って固定子２０１に２列に取り付けられている。各Ｚセンサ２０６は、可動子１０１に取り付けられたＺターゲット１０６との間のＺ方向の相対距離を検出して出力することができる。
【００６８】
次に、本実施形態による搬送システム１を制御する制御システムについてさらに図４を用いて説明する。図４は、本実施形態による搬送システム１を制御する制御システム３を示す概略図である。
【００６９】
図４に示すように、制御システム３は、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、センサコントローラ３０４とを有し、可動子１０１と固定子２０１とを含む搬送システム１を制御する制御装置として機能する。統合コントローラ３０１には、コイルコントローラ３０２が通信可能に接続されている。また、統合コントローラ３０１には、センサコントローラ３０４が通信可能に接続されている。
【００７０】
コイルコントローラ３０２には、複数の電流コントローラ３０３が通信可能に接続されている。コイルコントローラ３０２及びこれに接続された複数の電流コントローラ３０３は、２列のコイル２０２のそれぞれの列に対応して設けられている。各電流コントローラ３０３には、コイルユニット２０３が接続されている。電流コントローラ３０３は、接続されたコイルユニット２０３の各々のコイル２０２の電流の大きさを制御することができる。
【００７１】
コイルコントローラ３０２は、接続された各々の電流コントローラ３０３に対して目標となる電流値を指令する。電流コントローラ３０３は接続されたコイル２０２の電流量を制御する。
【００７２】
コイル２０２及び電流コントローラ３０３は、可動子１０１が搬送されるＸ方向の可動子１０１の上面の両側に取り付けられている。
【００７３】
センサコントローラ３０４には、複数のリニアエンコーダ２０４、複数のＹセンサ２０５及び複数のＺセンサ２０６が通信可能に接続されている。
【００７４】
複数のリニアエンコーダ２０４は、可動子１０１が搬送中もそのうちの１つが必ず１台の可動子１０１の位置を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＹセンサ２０５は、そのうちの２つが必ず１台の可動子１０１のＹターゲット１０５を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＺセンサ２０６は、その２列のうちの３つが必ず１台の可動子１０１のＺターゲット１０６を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。
【００７５】
統合コントローラ３０１は、リニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６からの出力に基づき、複数のコイル２０２に印加する電流指令値を決定して、コイルコントローラ３０２に送信する。コイルコントローラ３０２は、統合コントローラ３０１からの電流指令値に基づき、上述のように電流コントローラ３０３に対して電流値を指令する。これにより、統合コントローラ３０１は、制御装置として機能し、固定子２０１に沿って可動子１０１を非接触で搬送するとともに、搬送する可動子１０１の姿勢を６軸で制御する。
【００７６】
以下、統合コントローラ３０１により実行される可動子１０１の姿勢制御方法について図５を用いて説明する。図５は、本実施形態による搬送システム１における可動子１０１の姿勢制御方法を示す概略図である。図５は、可動子１０１の姿勢制御方法の概略について主にそのデータの流れに着目して示している。統合コントローラ３０１は、以下に説明するように、可動子位置算出関数４０１、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行する。これにより、統合コントローラ３０１は、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御する。なお、統合コントローラ３０１に代えて、コイルコントローラ３０２が統合コントローラ３０１と同様の処理を実行するように構成することもできる。
【００７７】
まず、可動子位置算出関数４０１は、複数のリニアエンコーダ２０４からの測定値及びその取り付け位置の情報から、搬送路を構成する固定子２０１上にある可動子１０１の台数及び位置を計算する。これにより、可動子位置算出関数４０１は、可動子１０１に関する情報である可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）及び台数情報を更新する。可動子位置情報（Ｘ）は、固定子２０１上の可動子１０１の搬送方向であるＸ方向における位置を示している。可動子情報４０６は、例えば図５中にＰＯＳ−１、ＰＯＳ−２、…と示すように固定子２０１上の可動子１０１ごとに用意される。
【００７８】
次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、可動子位置算出関数４０１により更新された可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）から、各々の可動子１０１を測定可能なＹセンサ２０５及びＺセンサ２０６を特定する。次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、特定されたＹセンサ２０５及びＺセンサ２０６から出力される値に基づき、各々の可動子１０１の姿勢に関する情報である姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を算出して可動子情報４０６を更新する。可動子姿勢算出関数４０２により更新された可動子情報４０６は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を含んでいる。
【００７９】
次いで、可動子姿勢制御関数４０３は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を含む現在の可動子情報４０６及び姿勢目標値から、各々の可動子１０１について印加力情報４０８を算出する。印加力情報４０８は、各々の可動子１０１に印加すべき力の大きさに関する情報である。印加力情報４０８は、後述する印加すべき力Ｔの力の３軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）及びトルクの３軸成分（Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）に関する情報を含んでいる。印加力情報４０８は、例えば図５中にＴＲＱ−１、ＴＲＱ−２、…と示すように固定子２０１上の可動子１０１ごとに用意される。
【００８０】
次いで、コイル電流算出関数４０４は、印加力情報４０８及び可動子情報４０６に基づき、各コイル２０２に印加する電流指令値４０９を決定する。
【００８１】
こうして、統合コントローラ３０１は、可動子位置算出関数４０１、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行することにより、電流指令値４０９を決定する。統合コントローラ３０１は、決定した電流指令値４０９をコイルコントローラ３０２に送信する。
【００８２】
ここで、可動子位置算出関数４０１による処理について図６を用いて説明する。図６は、可動子位置算出関数による処理を説明する概略図である。
【００８３】
図６において、基準点Ｏｅは、リニアエンコーダ２０４が取り付けられている固定子２０１の位置基準である。また、基準点Ｏｓは、可動子１０１に取り付けられているリニアスケール１０４の位置基準である。図６では、可動子１０１として２台の可動子１０１ａ、１０１ｂが搬送され、リニアエンコーダ２０４として２つのリニアエンコーダ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃが配置されている場合を示している。なお、リニアスケール１０４は、各可動子１０１ａ、１０１ｂの同じ位置にＸ方向に沿って取り付けられている。
【００８４】
例えば、図６に示す可動子１０１ｂのリニアスケール１０４には、１つのリニアエンコーダ２０４ｃが対向している。リニアエンコーダ２０４ｃは、可動子１０１ｂのリニアスケール１０４を読み取って距離Ｐｃを出力する。また、リニアエンコーダ２０４ｃの基準点Ｏｅを原点とするＸ軸上の位置はＳｃである。したがって、可動子１０１ｂの位置Ｐｏｓ（１０１ｂ）は次式（１）により算出することができる。
Ｐｏｓ（１０１ｂ）＝Ｓｃ−Ｐｃ  …式（１）
【００８５】
例えば、図６に示す可動子１０１ａのリニアスケール１０４には、２つのリニアエンコーダ２０４ａ、２０４ｂが対向している。リニアエンコーダ２０４ａは、可動子１０１ａのリニアスケール１０４を読み取って距離Ｐａを出力する。また、リニアエンコーダ２０４ａの基準点Ｏｅを原点とするＸ軸上の位置はＳａである。したがって、リニアエンコーダ２０４ａの出力に基づく可動子１０１ａのＸ軸上の位置Ｐｏｓ（１０１ａ）は、次式（２）で算出することができる。
Ｐｏｓ（１０１ａ）＝Ｓａ−Ｐａ  …式（２）
【００８６】
また、リニアエンコーダ２０４ｂは、可動子１０１ｂのリニアスケール１０４を読み取って距離Ｐｂを出力する。また、リニアエンコーダ２０４ｂの基準点Ｏｅを原点とするＸ軸上の位置はＳｂである。したがって、リニアエンコーダ２０４ｂの出力に基づく可動子１０１ａのＸ軸上の位置Ｐｏｓ（１０１ａ）′は、次式（３）により算出することができる。
Ｐｏｓ（１０１ａ）′＝Ｓｂ−Ｐｂ  …式（３）
【００８７】
ここで、各々のリニアエンコーダ２０４ａ、２０４ｂの位置は予め正確に測定されているため、２つの値Ｐｏｓ（１０１ａ）、Ｐｏｓ（１０１ａ）′の差は十分に小さい。このように２つのリニアエンコーダ２０４の出力に基づく可動子１０１のＸ軸上の位置の差が十分小さい場合は、それら２つのリニアエンコーダ２０４は、同一の可動子１０１のリニアスケール１０４を観測していると判定することができる。
【００８８】
なお、複数のリニアエンコーダ２０４が同一の可動子１０１と対向する場合は、複数のリニアエンコーダ２０４の出力に基づく位置の平均値を算出する等して、観測された可動子１０１の位置を一意に決定することができる。
【００８９】
可動子位置算出関数４０１は、上述のようにしてリニアエンコーダ２０４の出力に基づき、可動子位置情報として可動子１０１のＸ方向における位置Ｘを算出して決定する。
【００９０】
次に、可動子姿勢算出関数４０２による処理について図７、図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。
【００９１】
図７では、可動子１０１として可動子１０１ｃが搬送され、Ｙセンサ２０５としてＹセンサ２０５ａ、２０５ｂが配置されている場合を示している。図７に示す可動子１０１ｃのＹターゲット１０５には、２つのＹセンサ２０５ａ、２０５ｂが対向している。２つのＹセンサ２０５ａ、２０５ｂが出力する相対距離の値をそれぞれＹａ、Ｙｂとし、Ｙセンサ２０５ａ、２０５ｂ間の間隔がＬｙの場合、可動子１０１ｃのＺ軸周りの回転量Ｗｚは、次式（４）により算出される。
Ｗｚ＝（Ｙａ−Ｙｂ）／Ｌｙ  …式（４）
【００９２】
なお、可動子１０１の位置によっては３つ以上のＹセンサ２０５が対向する場合もありうる。その場合、最小二乗法等を使ってＹターゲット１０５の傾き、すなわちＺ軸周りの回転量Ｗｚを算出することができる。
【００９３】
また、図８Ａ及び図８Ｂでは、可動子１０１として可動子１０１ｄが搬送され、Ｚセンサ２０６としてＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが配置されている場合を示している。図８Ａ及び図８Ｂに示す可動子１０１ｄのＺターゲット１０６には、３つのＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが対向している。ここで、３つのＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが出力する相対距離の値をそれぞれＺａ、Ｚｂ、Ｚｃとする。また、Ｘ方向のセンサ間距離、すなわちＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ間の距離をＬｚ１とする。また、Ｙ方向のセンサ間距離、すなわちＺセンサ２０６ａ、２０６ｃ間の距離をＬｚ２とする。すると、Ｙ軸周りの回転量Ｗｙ及びＸ軸周りの回転量Ｗｘは、それぞれ次式（５ａ）及び（５ｂ）により算出することができる。
Ｗｙ＝（Ｚｂ−Ｚａ）／Ｌｚ１  …式（５ａ）
Ｗｘ＝（Ｚｃ−Ｚａ）／Ｌｚ２  …式（５ｂ）
【００９４】
可動子姿勢算出関数４０２は、上述のようにして、可動子１０１の姿勢情報として各軸周りの回転量Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚを算出することができる。
【００９５】
また、可動子姿勢算出関数４０２は、次のようにして可動子１０１の姿勢情報として可動子１０１のＹ方向の位置Ｙ及びＺ方向の位置Ｚを算出することができる。
【００９６】
まず、可動子１０１のＹ方向の位置Ｙの算出について図７を用いて説明する。図７において、可動子１０１ｃがかかる２つのＹセンサ２０５をそれぞれＹセンサ２０５ａ、２０５ｂとする。また、Ｙセンサ２０５ａ、２０５ｂの測定値をそれぞれＹａ、Ｙｂとする。また、Ｙセンサ２０５ａの位置とＹセンサ２０５ｂの位置との中点をＯｅ′とする。さらに、式（１）〜（３）で得られた可動子１０１ｃの位置をＯｓ′とし、Ｏｅ′からＯｓ′までの距離をｄＸ′とする。このとき、可動子１０１ｃのＹ方向の位置Ｙは、次式により近似的に計算して算出することができる。
Ｙ＝（Ｙａ＋Ｙｂ）／２−Ｗｚ＊ｄＸ′
【００９７】
次に、可動子１０１のＺ方向の位置Ｚの算出について図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。可動子１０１ｄがかかる３つのＺセンサ２０６をそれぞれＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃとする。また、Ｚセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃの測定値をそれぞれＺａ、Ｚｂ、Ｚｃとする。また、Ｚセンサ２０６ａのＸ座標とＺセンサ２０６ｃのＸ座標とは同一である。また、リニアエンコーダ２０４は、Ｚセンサ２０６ａとＺセンサ２０６ｃとの中間の位置にあるものとする。また、Ｚセンサ２０６ａ及びＺセンサ２０６ｃの位置ＸをＯｅ″とする。さらに、Ｏｅ″から可動子１０１の中心Ｏｓ″までの距離をｄＸ″とする。このとき、可動子１０１のＺ方向の位置Ｚは、次式により近似的に計算して算出することができる。
Ｚ＝（Ｚａ＋Ｚｂ）／２＋Ｗｙ＊ｄＸ″
【００９８】
なお、位置Ｙ及び位置ＺともにそれぞれＷｚ、Ｗｙの回転量が大きい場合には、さらに近似の精度を高めて算出することができる。
【００９９】
次に、コイル電流算出関数４０４による処理について図１を用いて説明する。なお、以下で用いる力の表記において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の力が働く方向をそれぞれｘ、ｙ、ｚで示し、図１におけるＹ＋側であるＲ側をＲ、Ｙ−側であるＬ側をＬ、Ｘ＋側をｆ、Ｘ−方向をｂで示す。
【０１００】
図１においてＲ側及びＬ側の各永久磁石１０３に働く力をそれぞれ次のように表記する。各永久磁石１０３に働く力は、電流が印加された複数のコイル２０２により永久磁石１０３が受ける電磁力である。永久磁石１０３は、電流が印加された複数のコイル２０２により、可動子１０１の搬送方向であるＸ方向の電磁力のほか、Ｘ方向とは異なる方向であるＹ方向及びＺ方向の電磁力を受ける。
【０１０１】
Ｒ側の永久磁石１０３に働く力の表記は、それぞれ次のとおりである。
ＦｚｆＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ａＲのＺ方向に働く力
ＦｘｆＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｂＲのＸ方向に働く力
ＦｙｆＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｂＲのＹ方向に働く力
ＦｘｂＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｃＲのＸ方向に働く力
ＦｙｂＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｃＲのＹ方向に働く力
ＦｚｂＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｄＲのＺ方向に働く力
【０１０２】
Ｌ側の永久磁石１０３に働く力の表記は、それぞれ次のとおりである。
ＦｚｆＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ａＬのＺ方向に働く力
ＦｘｆＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｂＬのＸ方向に働く力
ＦｙｆＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｂＬのＹ方向に働く力
ＦｘｂＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｃＬのＸ方向に働く力
ＦｙｂＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｃＬのＹ方向に働く力
ＦｚｂＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｄＬのＺ方向に働く力
【０１０３】
また、可動子１０１に対して印加される力Ｔを次式（６）により表記する。なお、Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚは、力の３軸成分であり、それぞれ力のＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分である。また、Ｔｗｘ，Ｔｗｙ、Ｔｗｚは、モーメントの３軸成分であり、それぞれモーメントのＸ軸周り成分、Ｙ軸周り成分及びＺ軸周り成分である。本実施形態による搬送システム１は、これら力Ｔの６軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）を制御することにより、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御する。
Ｔ＝（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）  …式（６）
【０１０４】
すると、Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗｘ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚは、それぞれ次式（７ａ）、（７ｂ）、（７ｃ）、（７ｄ）、（７ｅ）及び（７ｆ）により算出される。
Ｔｘ＝ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ＋ＦｘｆＬ＋ＦｘｂＬ  …式（７ａ）
Ｔｙ＝ＦｙｆＬ＋ＦｙｆＲ＋ＦｙｂＬ＋ＦｙｂＲ  …式（７ｂ）
Ｔｚ＝ＦｚｂＲ＋ＦｚｂＬ＋ＦｚｆＲ＋ＦｚｆＬ  …式（７ｃ）
Ｔｗｘ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｂＬ）−（ＦｚｆＲ＋ＦｚｂＲ）｝＊ｒｘ３  …式（７ｄ）Ｔｗｙ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｆＲ）−（ＦｚｂＬ＋ＦｚｂＲ）｝＊ｒｙ３  …式（７ｅ）Ｔｗｚ＝｛（ＦｙｆＬ＋ＦｙｆＲ）−（ＦｙｂＬ＋ＦｙｂＲ）｝＊ｒｚ３  …式（７ｆ）
【０１０５】
このとき、永久磁石１０３に働く力については、次式（７ｇ）、（７ｈ）、（７ｉ）及び（７ｊ）により表される制限を導入することができる。これらの制限を導入することにより、所定の６軸成分を有する力Ｔを得るための各永久磁石１０３に働く力の組み合わせを一意に決定することができる。
ＦｘｆＲ＝ＦｘｂＲ＝ＦｘｆＬ＝ＦｘｂＬ  …式（７ｇ）
ＦｙｆＬ＝ＦｙｆＲ  …式（７ｈ）
ＦｙｂＬ＝ＦｙｂＲ  …式（７ｉ）
ＦｚｂＲ＝ＦｚｂＬ  …式（７ｊ）
【０１０６】
次に、コイル電流算出関数４０４が、各永久磁石１０３に働く力から各コイル２０２に印加する電流量を決定する方法について説明する。
【０１０７】
まず、Ｎ極及びＳ極の極性がＺ方向に交互に並んだ永久磁石１０３ａ、１０３ｄにＺ方向の力を印加する場合について説明する。なお、コイル２０２は、そのＺ方向の中心が永久磁石１０３ａ、１０３ｄのＺ方向の中心に位置するように配置されている。これにより、永久磁石１０３ａ、１０３ｄに対してＸ方向及びＹ方向に働く力は、殆ど発生しないようになっている。
【０１０８】
Ｘを可動子１０１の位置、ｊを列に並んだコイル２０２の番号として、単位電流当たりのコイル２０２（ｊ）のＺ方向に働く力の大きさをＦｚ（ｊ、Ｘ）とし、コイル２０２（ｊ）に印加する電流をｉ（ｊ）とする。なお、コイル２０２（ｊ）は、ｊ番目のコイル２０２である。この場合、電流ｉ（ｊ）は、次式（８）を満足するように決定することができる。なお、次式（８）は、永久磁石１０３ｄＲについての式である。他の永久磁石１０３ａＲ、１０３ａＬ、１０３ｄＬについても同様にしてコイル２０２に印加する電流を決定することができる。
ΣＦｚ（ｊ、Ｘ）＊ｉ（ｊ）＝ＦｚｂＲ  …式（８）
【０１０９】
コイル電流算出関数４０４は、上述のようにしてコイル２０２（ｊ）に印加する電流指令値を決定することができる。こうして決定される電流指令値により可動子１０１に印加されるＺ方向の力により、可動子１０１は、Ｚ方向に浮上する浮上力を得るとともに、その姿勢が制御される。
【０１１０】
なお、複数のコイル２０２が永久磁石１０３に力を及ぼす場合には、各コイル２０２が及ぼす力に応じて単位電流当たりの力の大きさで電流を按分することにより、永久磁石１０３に働く力を一意に決定することができる。
【０１１１】
また、図１に示すように、永久磁石１０３は、可動子１０１のＬ側及びＲ側に対称に配置されている。このような永久磁石１０３の対称配置により、永久磁石１０３に働く多成分の力、例えば永久磁石１０３ａ、１０３ｄに働くＷｘの力、すなわちＸ軸周りのモーメント成分をＬ側及びＲ側の力で相殺することが可能になる。この結果、より高精度な可動子１０１の姿勢の制御が可能になる。
【０１１２】
次に、Ｎ極、Ｓ極及びＮ極の極性がＸ方向に交互に並んだ永久磁石１０３ｂに対してＸ方向及びＹ方向に対して独立に力を印加する方法について説明する。図９は、永久磁石１０３ｂに対してＸ方向及びＹ方向に独立に力を印加する方法を説明する概略図である。コイル電流算出関数４０４は、以下に従って、永久磁石１０３ｂに対してＸ方向及びＹ方向に対して独立に力を印加するためにコイル２０２に印加する電流指令値を決定する。なお、永久磁石１０３ｃについても、永久磁石１０３ｂと同様にＸ方向及びＹ方向に対して独立に力を印加することができる。
【０１１３】
Ｘを可動子１０１の位置、ｊを列に並んだコイル２０２の番号として、単位電流当たりのコイル２０２（ｊ）のＸ方向及びＹ方向に働く力の大きさを、それぞれＦｘ（ｊ、Ｘ）及びＦｙ（ｊ、Ｘ）とする。また、コイル２０２（ｊ）の電流の大きさをｉ（ｊ）とする。なおコイル２０２（ｊ）は、ｊ番目のコイル２０２である。
【０１１４】
図９中の上段の図は、横にＸ軸、縦にＹ軸を取り、永久磁石１０３ｂＲに対向する６個のコイル２０２を抜き出して示す図である。図９中の中段の図は、図９中の上段の図をＹ方向から見た図である。コイル２０２には、Ｘ方向に並んだ順に１から６までの番号ｊを付与し、以下では例えばコイル２０２（１）のように表記して各コイル２０２を特定する。
【０１１５】
図９中の上段及び中段の図に示すように、コイル２０２は、距離Ｌのピッチでされている。一方、可動子１０１の永久磁石１０３は、距離３／２＊Ｌのピッチで配置されている。
【０１１６】
図９中の下段のグラフは、図９中の上段及び中段の図に示す各々のコイル２０２に対して単位電流を印加した際に発生するＸ方向の力Ｆｘ及びＺ方向の力Ｆｚの大きさを模式的に示したグラフである。
【０１１７】
簡単のため、図９では、コイル２０２のＸ方向の位置の原点Ｏｃをコイル２０２（３）とコイル２０２（４）の中間とし、永久磁石１０３ｂＲのＸ方向の中心Ｏｍを原点としている。このため、図９は、ＯｃとＯｍとが合致した場合、すなわちＸ＝０の場合を示している。
【０１１８】
このとき、例えばコイル２０２（４）に対して働く単位電流当たりの力は、Ｘ方向にＦｘ（４，０）、Ｚ方向にＦｚ（４，０）の大きさである。また、コイル２０２（５）に対して働く単位電流当たりの力は、Ｘ方向にＦｘ（５，０）、Ｚ方向にＦｚ（５，０）の大きさである。
【０１１９】
ここで、コイル２０２（１）〜２０２（６）に印加する電流値をそれぞれｉ（１）〜ｉ（６）とする。すると、永久磁石１０３ｂＲに対して、Ｘ方向に働く力の大きさＦｘｆＲ及びＹ方向に働く力の大きさＦｚｆＲは、それぞれ一般的に次式（９）及び（１０）で表される。
ＦｘｆＲ＝Ｆｘ（１，Ｘ）＊ｉ（１）＋Ｆｘ（２，Ｘ）＊ｉ（２）＋Ｆｘ（３，Ｘ）＊ｉ（３）＋Ｆｘ（４，Ｘ）＊ｉ（４）＋Ｆｘ（５，Ｘ）＊ｉ（５）＋Ｆｘ（６，Ｘ）＊ｉ（６）  …式（９）
ＦｚｆＲ＝Ｆｚ（１，Ｘ）＊ｉ（１）＋Ｆｚ（２，Ｘ）＊ｉ（２）＋Ｆｚ（３，Ｘ）＊ｉ（３）＋Ｆｚ（４，Ｘ）＊ｉ（４）＋Ｆｚ（５，Ｘ）＊ｉ（５）＋Ｆｚ（６，Ｘ）＊ｉ（６）  …式（１０）
【０１２０】
上記式（９）及び（１０）を満足する電流値ｉ（１）〜ｉ（６）をそれぞれコイル２０２（１）〜２０２（６）に印加されるように電流指令値を決定することにより、永久磁石１０３ｂＲに対してＸ方向及びＺ方向に独立に力を印加することができる。コイル電流算出関数４０４は、永久磁石１０３に対してＸ方向及びＺ方向に独立に力を印加するために、上述のようにしてコイル２０２（ｊ）に印加する電流指令値を決定することができる。
【０１２１】
より簡単のため、図９に示す場合において、永久磁石１０３ｂＲに対してコイル２０２（１）〜２０２（６）のうちのコイル２０２（３）、２０２（４）、２０２（５）だけを使い、さらにこれら３つの電流値の総和が０となるように制御する場合を例に考える。この例の場合、永久磁石１０３ｂＲに対してＸ方向に働く力ＦｘｆＲ及びＺ方向に働く力ＦｚｆＲは、それぞれ次式（１１）及び（１２）により表される。
ＦｘｆＲ＝Ｆｘ（３，Ｘ）＊ｉ（３）＋Ｆｘ（４，Ｘ）＊ｉ（４）＋Ｆｘ（５，Ｘ）＊ｉ（５）  …式（１１）
ＦｚｆＲ＝Ｆｚ（３，Ｘ）＊ｉ（３）＋Ｆｚ（４，Ｘ）＊ｉ（４）＋Ｆｚ（５，Ｘ）＊ｉ（５）  …式（１２）
【０１２２】
また、コイル２０２（１）〜２０２（６）の電流値は、次式（１３）及び（１４）を満足するように設定することができる。
ｉ（３）＋ｉ（４）＋ｉ（５）＝０  …式（１３）
ｉ（１）＝ｉ（２）＝ｉ（６）＝０  …式（１４）
【０１２３】
したがって、永久磁石１０３ｂＲに対して必要な力の大きさ（ＦｘｆＲ、ＦｚｆＲ）が決定された場合、電流値ｉ（１）、ｉ（２）、ｉ（３）、ｉ（４）、ｉ（５）及びｉ（６）を一意に決定することができる。こうして決定される電流指令値により可動子１０１にＸ方向及びＺ方向に力が印加される。可動子１０１に印加されるＸ方向の力により、可動子１０１は、Ｘ方向に移動する推進力を得てＸ方向に移動する。また、こうして決定される電流指令値により可動子１０１に印加されるＸ方向及びＺ方向の力により、可動子１０１はその姿勢が制御される。
【０１２４】
こうして、統合コントローラ３０１は、複数のコイル２０２に印加する電流を制御することにより、可動子１０１に印加する力の６軸成分のそれぞれを制御する。
【０１２５】
なお、可動子１０１の搬送により永久磁石１０３ｂＲの中心Ｏｍに対してコイル２０２の中心Ｏｃが移動した場合、すなわちＸ≠０の場合は、移動した位置に応じたコイル２０２を選択することができる。さらに、コイル２０２に発生する単位電流当たりの力に基づいて、上記と同様の計算を実行することができる。
【０１２６】
上述のようにして、統合コントローラ３０１は、複数のコイル２０２に印加する電流の電流指令値を決定して制御することにより、固定子２０１上での可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の非接触での固定子２０１上の搬送を制御する。すなわち、統合コントローラ３０１は、可動子１０１の搬送を制御する搬送制御手段として機能し、複数のコイル２０２により永久磁石１０３が受ける電磁力を制御することにより、固定子２０１上における可動子１０１の非接触での搬送を制御する。また、統合コントローラ３０１は、可動子１０１の姿勢を制御する姿勢制御手段として機能し、固定子２０１上における可動子１０１の姿勢を６軸で制御する。なお、制御装置としての統合コントローラ３０１の機能の全部又は一部は、コイルコントローラ３０２その他の制御装置により代替されうる。
【０１２７】
［第２実施形態］
第１実施形態では、コイルあるいはコイルボックスを引き下げる例を示したが、第２実施形態では二つのステーション３００１ａおよび３００１ｂの間に強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料からなる部材１００１ｂを配置する例を示す。コイル、コイル群、あるいはコイルボックスを引き下げる代わりにステーション間に部材１００１ｂを配置してもよいし、引き下げおよび部材１００１ｂの配置を両方備えていてもよい。そのほかの構成は第１の実施形態と同様であり詳細な説明は省略する。本実施形態ではステーションがチャンバである例を示す。図１２において、二つのチャンバ３００１ａおよび３００１ｂはそれぞれ真空チャンバで図示しない真空ポンプが接続されて適切な真空度に維持されている。
【０１２８】
二つのチャンバ３００１ａおよび３００１ｂの間にはゲートバルブ３００２とそれを動かすためにゲートバルブ昇降部３００３があり、両側のチャンバ３００１ａおよび３００１ｂの雰囲気を分離する役割を果たしている。
【０１２９】
ゲートバルブ３００２はメンテナンスなどのタイミングでは下降しているが、可動子１０１を搬送している間は上昇している。
【０１３０】
ゲートバルブ３００２の下面に強磁性体あるいは比透磁率の大きい材料からなる部材１００１ｂが取り付けられ、可動子１０１の上の永久磁石１０３との間に吸引力が働く位置に固定されている。
【０１３１】
このように構成することで可動子１０１には、スペース３００４において吸引力が印加されるのでより安定して可動子１０１を搬送することが可能になる。
【０１３２】
［第３実施形態］
第１実施形態では、コイル、コイル群、あるいはコイルボックスを引き下げる例を示したが、第３実施形態ではコアの大きさを変える例を示す。コイル、コイル群、あるいはコイルボックスを引き下げる代わりにコアの大きさを変えてもよいし、引き下げおよびコアの大きさの変更を両方行なってもよい。そのほかの構成は第１の実施形態と同様であり詳細な説明は省略する。
【０１３３】
図１３Ａではコア３０１４の大きさの異なる二種類のコイル３１０１および３１０２を示す。コイル３１０１および３１０２は、コア３１０４と巻き線３０１３から構成される。コイル３１０２のコア３１０４はコイル３１０１のコア３１０４より大きく設計されている。このようにすることでコイル３１０２の磁気抵抗はコイル３１０１の磁気抵抗より小さくなるのでより大きな吸引力を得ることが出来る。
【０１３４】
図１３Ｂはコイル３１０１および３１０２で構成された搬送路である。搬送路にはスペース３１０３がある。スペース３１０３に近い側（第１の実施形態においてコイルあるいはコイルボックスを引き下げた部分）に、それ以外の部分のコイル３１０１よりコアの大きなコイル３０１２を配置する。
【０１３５】
このように構成することによりコイルあるいはコイルボックスを引き下げることで得られる効果と同様の効果を得ることが出来る。つまり、可動子を安定してスムーズに非接触で搬送することができる。
【符号の説明】
【０１３６】
１０１  可動子
１０２  ワーク
１０３  永久磁石
１０４  リニアスケール
１０５  Ｙターゲット
１０６  Ｚターゲット
１０７  ヨーク
２０１  固定子
２０２  コイル
２０３  コイルユニット
２０４  リニアエンコーダ
２０５  Ｙセンサ
２０６  Ｚセンサ
３０１  統合コントローラ
３０２  コイルコントローラ
３０３  コイルコントローラ
３０４  センサコントローラ
【図１Ａ】
2020096514.tif 000003
【図１Ｂ】
2020096514.tif 000004
【図２】
2020096514.tif 000005
【図３】
2020096514.tif 000006
【図４】
2020096514.tif 000007
【図５】
2020096514.tif 000008
【図６】
2020096514.tif 000009
【図７】
2020096514.tif 000010
【図８Ａ】
2020096514.tif 000011
【図８Ｂ】
2020096514.tif 000012
【図９】
2020096514.tif 000013
【図１０】
2020096514.tif 000014
【図１１】
2020096514.tif 000015
【図１２】
2020096514.tif 000016
【図１３】
2020096514.tif 000017