(57)【要約】      （修正有）【課題】コイルから生じた熱による影響を抑制することができ、小型で高精度な位置決め再現が可能なリニアモータ及び搬送装置を提供する。【解決手段】リニアモータは、複数のコアと、複数のコアのそれぞれを励磁するコイル１０６と、を有する固定子と、永久磁石１１３を備え、固定子から受ける電磁力を推進力として移動する可動子と、を有し、複数のコアのそれぞれは、コイルが巻回された励磁部１０５と、励磁部に磁気的に結合するように構成され、励磁部から受けた磁束を可動子の永久磁石に作用させる作用部１０４と、を有する。励磁部と作用部との間に、エアギャップ、あるいは、励磁部と作用部とが直に接している場合よりも励磁部から作用部への熱伝導を低減する熱伝導低減部１０１と、を有する。【選択図】図１Ａ
2019216591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコアと、前記複数のコアのそれぞれを励磁するコイルと、を有する固定子と、
永久磁石を備え、前記固定子から受ける電磁力を推進力として移動する可動子と、を有し、
前記複数のコアのそれぞれは、前記コイルが巻回された励磁部と、前記励磁部に磁気的に結合するように構成され、前記励磁部から受けた磁束を前記可動子の前記永久磁石に作用させる作用部と、を有し、
前記励磁部と前記作用部との間に、エアギャップ、あるいは、前記励磁部と前記作用部とが直に接している場合よりも前記励磁部から前記作用部への熱伝導を低減する熱伝導低減部と
を有することを特徴とするリニアモータ。
【請求項２】
前記熱伝導低減部は、前記励磁部及び前記作用部の構成材料よりも熱伝導率の低い磁性体材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
【請求項３】
前記熱伝導低減部の断面積は、前記作用部の断面積よりも小さい
ことを特徴とする請求項１又は２記載のリニアモータ。
【請求項４】
固定軌道部を構成する第１の搬送モジュールと、
可動軌道部を構成する第２の搬送モジュールと、前記第２の搬送モジュールを前記第１の搬送モジュールに接続する第１の位置に移動する第１の可動機構と、を有するシフター部と、
永久磁石を有し、前記第１の搬送モジュール又は前記第２の搬送モジュールから受ける電磁力を推進力として移動する台車と、を有し、
前記第２の搬送モジュールは、前記第１の位置に位置しているときにコイルを含む励磁部に磁気的に結合されるように構成された作用部を有し、前記励磁部から受けた磁束を、前記作用部を介して前記台車の前記永久磁石に作用させるように構成されている
ことを特徴とする搬送装置。
【請求項５】
前記励磁部は、前記第２の搬送モジュールから独立して、前記第１の位置に固定されている
ことを特徴とする請求項４記載の搬送装置。
【請求項６】
前記第２の搬送モジュールは、前記作用部を構成する複数の作用側コアを有し、
前記励磁部は、前記第２の搬送モジュールが前記第１の位置に位置しているときに、前記複数の作用側コアのうちの一部に磁気的に結合される複数の励磁側コアを有する
ことを特徴とする請求項５記載の搬送装置。
【請求項７】
前記複数の励磁側コアは、前記複数の作用側コアのうち、前記第２の搬送モジュールが前記第１の位置に位置しているときに前記第１の搬送モジュールの側に位置している前記作用側コアに対応して設けられている
ことを特徴とする請求項６記載の搬送装置。
【請求項８】
前記励磁部は、前記第１の搬送モジュールに設けられている
ことを特徴とする請求項４記載の搬送装置。
【請求項９】
前記励磁部は、前記コイルが巻回された第１のコアと、前記第１のコア及び前記作用部に対して磁気的に結合可能に構成された第２のコアと、を有する
ことを特徴とする請求項６記載の搬送装置。
【請求項１０】
前記第２の搬送モジュールは、前記作用部を構成する作用側コアと、コギング低減コアと、を有する
ことを特徴とする請求項８乃至９のいずれか１項に記載の搬送装置。
【請求項１１】
前記励磁部は、前記励磁部と前記作用部との間隔を制御する第２の可動機構を有する
ことを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか１項に記載の搬送装置。
【請求項１２】
前記第１の搬送モジュールは、前記励磁部と前記作用部との間にエアギャップを有し、前記第１の搬送モジュールと前記第２の搬送モジュールは、前記励磁部から分離してチャンバ内に配置されている
ことを特徴とする請求項４乃至１１のいずれか１項に記載の搬送装置。
【請求項１３】
可動軌道部を構成する第３の搬送モジュールを更に有し、
前記シフター部の前記第１の可動機構は、前記第１の位置と、前記第２の搬送モジュールが前記第３の搬送モジュールに接続される第２の位置とに、前記第２の搬送モジュールを移動するように構成されている
ことを特徴とする請求項４乃至１２のいずれか１項に記載の搬送装置。
【請求項１４】
固定子と、
永久磁石を有する可動子と、
チャンバと、を有し、
前記固定子は、複数のコアと、前記複数のコアのそれぞれを励磁するコイルと、を有し、
前記複数のコアのそれぞれは、前記コイルが巻回された励磁部と、前記励磁部に磁気的に結合するように構成され、前記励磁部から受けた磁束を前記可動子の前記永久磁石に作用させる作用部と、を有し、
前記コイル及び前記励磁部は、前記チャンバの外側に配置され、
前記作用部は、前記チャンバの内側に配置されている
ことを特徴とする生産装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リニアモータ、搬送装置、及び生産装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
可動子側をマグネット、固定子側をコイルとするムービングマグネット型リニアモータを用いた搬送装置は、可動子側に動力配線を接続する必要がないため、長ストロークの搬送が可能である。また、ボールネジ型の搬送装置と比較して、バックラッシュがなく、高い位置決め精度及び繰返し再現性を有するため、精密機器の製造ライン用の高速搬送装置に用いられるようになってきている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４２４３９号公報
【特許文献２】特開２００９−００５５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ムービングマグネット型リニアモータは、可動子の走行を行う軌道に沿って固定子である複数のコイルを配置し、制御された駆動電流を駆動用コイルへ通電することにより磁気的に可動子を駆動させる。そのため、駆動の際に通電されたコイルはジュール熱により発熱する。ムービングマグネット型リニアモータでは、ボールネジ型の搬送装置と比較して熱源となるコイルが可動子の永久磁石に近接して配置されるため、コイルの温度変化の影響を受けやすい。そのため、精密な位置決め性能や位置決め再現性を得るためには限界があった。また、搬送速度の変動や可動子の傾きが大きくなってしまうという課題もあった。
【０００５】
さらに、ムービングマグネット型リニアモータを用いて循環型の搬送装置を構成する場合、可動軌道部を駆動するための接続ケーブルに対してケーブルベア（登録商標）が必要となるが、接続ケーブルの摺動や屈曲によって発塵やケーブル断線が生じることがあった。このため、精密機器の製造ラインに適用するにあたり発塵の抑制が課題であった。
【０００６】
本発明の目的は、コイルから生じた熱による影響を抑制することができ、小型で高精度な、位置決め性能、位置決め再現性、搬送性能を実現可能なリニアモータ及び搬送装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、精密機器の製造ラインへの適用に好適な搬送装置を提供することにある。 
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、複数のコアと、前記複数のコアのそれぞれを励磁するコイルと、を有する固定子と、永久磁石を備え、前記固定子から受ける電磁力を推進力として移動する可動子と、を有し、前記複数のコアのそれぞれは、前記コイルが巻回された励磁部と、前記励磁部に磁気的に結合するように構成され、前記励磁部から受けた磁束を前記可動子の前記永久磁石に作用させる作用部と、を有し、前記励磁部と前記作用部との間に、エアギャップ、あるいは、前記励磁部と前記作用部とが直に接している場合よりも前記励磁部から前記作用部への熱伝導を低減する熱伝導低減部と、を有するリニアモータが提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一観点によれば、固定軌道部を構成する第１の搬送モジュールと、可動軌道部を構成する第２の搬送モジュールと、前記第２の搬送モジュールを前記第１の搬送モジュールに接続する第１の位置に移動する第１の可動機構と、を有するシフター部と、永久磁石を有し、前記第１の搬送モジュール又は前記第２の搬送モジュールから受ける電磁力を推進力として移動する台車と、を有し、前記第２の搬送モジュールは、前記第１の位置に位置しているときにコイルを含む励磁部に磁気的に結合されるように構成された作用部を有し、前記励磁部から受けた磁束を、前記作用部を介して前記台車の前記永久磁石に作用させるように構成されている搬送装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一観点によれば、固定子と、永久磁石を有する可動子と、チャンバとを有し、前記固定子は、複数のコアと、前記複数のコアのそれぞれを励磁するコイルと、を有し、前記複数のコアのそれぞれは、前記コイルが巻回された励磁部と、前記励磁部に磁気的に結合するように構成され、前記励磁部から受けた磁束を前記可動子の前記永久磁石に作用させる作用部と、を有し、前記コイル及び前記励磁部は、前記チャンバの外側に配置され、前記作用部は、前記チャンバの内側に配置されているように構成されている生産装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コイルから生じた熱による影響を抑制し、小型で高精度な、位置決め性能、位置決め再現性、搬送性能を有するリニアモータ及び搬送装置を実現することができる。また、接続ケーブルの摺動等による発塵やケーブル断線を抑制し、精密機器の製造ラインへの適用に好適な搬送装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の第２実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の第３実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第３実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。
【図５Ａ】本発明の第４実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第４実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図６Ａ】本発明の第５実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図６Ｂ】本発明の第５実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。
【図８Ａ】本発明の第６実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図８Ｂ】本発明の第６実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第７実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。
【図１０】本発明の第７実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造を示す概略図である。
【図１１Ａ】本発明の第８実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造及び動作を示す概略図である。
【図１１Ｂ】本発明の第８実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造及び動作を示す概略図である。
【図１１Ｃ】本発明の第８実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造及び動作を示す概略図である。
【図１２Ａ】本発明の第９実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【図１２Ｂ】本発明の第９実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。
【図１３】本発明の第９実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による搬送装置について、図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
【００１３】
本実施形態による搬送装置１００は、可動磁石リニアモータ（ムービングマグネット型リニアモータ、可動界磁型リニアモータ）により台車を走行させることでワークを搬送する搬送装置である。搬送装置１００は、例えば図１Ａ及び図１Ｂに示すように、搬送モジュール２１０と、台車２２０と、を有する。
【００１４】
搬送モジュール２１０は、台車２２０が走行する軌道部（搬送路）を構成する。ここで、以下の説明の便宜上、搬送装置１００に対して座標軸を定義するものとする。まず、水平に移動する台車２２０の移動方向に沿ってＸ軸をとる。また、鉛直方向に沿ってＺ軸をとる。また、Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向に沿ってＹ軸をとる。座標軸の定義は、以降の実施形態においても同様である。なお、図１Ａは、図１ＢのＢ−Ｂ′線を含むＹ−Ｚ平面に平行な面における断面図である。また、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ′線を含むＸ−Ｚ平面に平行な面における断面図である。
【００１５】
搬送モジュール２１０は、リニア架台１０２と、複数のコアユニット２３０と、リニアガイドレール１０３と、を有する。コアユニット２３０及びリニアガイドレール１０３は、リニア架台１０２に固定されている。
【００１６】
複数のコアユニット２３０は、台車２２０の移動方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の間隔で並べられており、リニアモータの固定子を構成している。複数のコアユニット２３０の各々は、コア２３２と、コイル１０６と、を有する。コア２３２は、励磁側コア１０５と、励磁側コア１０５の両端部に設けられた一対の作用側コア１０４と、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間に設けられた断熱部１０１と、を有する。なお、図面の簡略化のため図１ＢにはＸ軸方向に並ぶ８個のコアユニット２３０を有する搬送モジュール２１０を示しているが、実際には搬送モジュール２１０は、任意の長さのリニアモータを構成するために必要な数のコアユニット２３０を有する。
【００１７】
一対の作用側コア１０４は、コアギャップＧの間隔を空けて対向するように配置されており、リニア架台１０２に接続・固定されている。励磁側コア１０５は、断熱部１０１を介して作用側コア１０４に接続されており、リニア架台１０２とは直接接続されないように配置されている。作用側コア１０４及び励磁側コア１０５の材質には、特に限定されるものではないが、例えば、積層型珪素鋼板等の磁性体材料を適用することができる。
【００１８】
コイル１０６は、コア２３２の励磁側コア１０５に巻回されており、コア２３２を励磁する役割を有する。作用側コア１０４は、励磁側コア１０５に磁気的に結合されるように配置されており、励磁側コア１０５で発生した磁束を受け、この磁束をコアギャップＧに配された可動子に作用させる。断熱部１０１は、励磁側コア１０５と作用側コア１０４とが直に接している場合よりも励磁側コア１０５から作用側コア１０４への熱伝導を低減する熱伝導低減部として機能する。
【００１９】
なお、本明細書においては、励磁側コア１０５、或いは、複数のコアユニット２３０を構成するコア２３２の励磁側コア１０５を一括して、励磁部と呼ぶことがある。また、作用側コア１０４、或いは、複数のコアユニット２３０を構成するコア２３２の作用側コア１０４を一括して、作用部と呼ぶことがある。
【００２０】
台車２２０は、リニアモータの可動子を構成するものであり、天板１１１と、磁石支持体１１２と、永久磁石１１３と、リニアガイドブロック１１４と、を有する。リニアガイドブロック１１４は、台車２２０を搬送モジュール２１０の上に設置したときにリニアガイドレール１０３に接続されるように、天板１１１の下部の四隅に設けられている。これにより台車２２０は、リニアガイドレール１０３に沿ってＸ軸方向に移動自在な状態で搬送モジュール２１０に支持される。磁石支持体１１２は、台車２２０を搬送モジュール２１０の上に設置したときに永久磁石１１３が作用側コア１０４のコアギャップＧの間に位置するように、天板１１１の下部の中央部に固定されている。なお、図１Ｂには、永久磁石１１３と同じ板厚の磁石支持体１１２に、任意のスキュー角（例えば２０度）を設け、隣り合う永久磁石１１３の磁極が交互に逆になるように３個の永久磁石１１３を固定した場合を例示している。
【００２１】
複数のコアユニット２３０の各々のコイル１０６には、不図示の上位コントローラによる制御のもとで所定の電流が供給される。複数のコアユニット２３０の各々のコイル１０６は、例えば図１Ｂに「Ｕ」「Ｖ」「Ｗ」と付記しているように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる三相交流で駆動することができる。コイル１０６に電流が印加されることにより、台車２２０の永久磁石１１３は、励磁側コア１０５及び作用側コア１０４を介して、コイル１０６から駆動力としての電磁力を受ける。こうして、台車２２０が推進力を得て、リニアガイドレール１０３によって構成される軌道部上を走行する。複数のコアユニット２３０の各々のコイル１０６に流す電流を適宜制御することにより、台車２２０を走行、停止させて、搬送モジュール２１０上の台車２２０の位置を制御することができる。
【００２２】
ところで、ムービングマグネット型リニアモータは、可動子の走行を行う軌道に沿って固定子である複数のコイルを配置し、制御された駆動電流を駆動用コイルへ通電することにより磁気的に可動子を駆動させる。そのため、駆動の際に通電されたコイルはジュール熱により発熱する。ムービングマグネット型リニアモータでは、ボールネジ型の搬送装置と比較して熱源となるコイルが可動子の永久磁石に近接配置されるため、コイルの温度変化の影響を受けやすい。例えば、コイルの発熱によって永久磁石の周囲の温度が変化すると、熱エネルギーにより永久磁石が減磁し、モータ推力が低下することがある。このため、コイルと可動子の永久磁石との距離を広げる必要があり、装置が大型化する。また、コイルの熱が筐体や架台に伝わって熱膨張を引き起こすと、筐体や架台に配置されているセンサの位置が変動し、位置決め精度が低下する要因となる。
【００２３】
この点、本実施形態による搬送装置においては、前述のように、リニアモータの固定子を構成するコアユニット２３０のコア２３２が、作用側コア１０４と、励磁側コア１０５と、これらの間に配された断熱部１０１と、により構成されている。このように構成することで、励磁側コア１０５と作用側コア１０４との間の熱伝導を抑制することができる。また、励磁側コア１０５は、リニア架台１０２に直接接続されていないため、励磁側コア１０５の熱がリニア架台１０２を介して作用側コア１０４に伝わることもない。これにより、コイル１０６に流す電流によって生じた熱が励磁側コア１０５を介して作用側コア１０４に伝わるのを効果的に抑制することができ、装置全体が小型でありながら高精度な位置決め再現が可能な搬送装置を実現することができる。
【００２４】
断熱部１０１の構成材料としては、作用側コア１０４及び励磁側コア１０５の構成材料よりも熱伝導率が低く、且つ、透磁率が大きい磁性体材料が望ましい。このような観点から、断熱部１０１の構成材料には、例えば、パーマロイ、スーパーマロイ、純鉄、アモルファス合金、パーメンジュール、センダンスト等を好適に用いうる。
【００２５】
断熱部１０１の作用側コア１０４側と励磁側コア１０５側との間の温度差ΔＴは、断熱部１０１の構成材料の熱伝導率をλ［Ｗ／ｍ・Ｋ］、断面積をＳ［ｍ２］、厚さをＬ［ｍ］、励磁側コア１０５の伝熱量ｗ［Ｗ］とすると、以下の式（１）のように表される。
ΔＴ＝Ｌ／Ｓ×ｗ／λ        …（１）
【００２６】
断熱部１０１がパーマロイの場合、励磁側コア１０５の伝熱量を５０Ｗ、断熱部１０１の断面積を０．０００４ｍ２、厚さを０．００５ｍ、パーマロイの熱伝導率を１４ｍ／Ｗ・Ｋとすると、励磁側コア１０５と作用側コア１０４との間の温度差は１８Ｋとなる。コア２３２の全体を積層型珪素鋼板で構成した場合、同じ効果を得るためにはコア２３２の長さを２倍にする必要がある。したがって、本実施形態を適用することにより、リニアモータのコアユニット２３０、ひいては搬送装置１００の小型化を実現することができる。
【００２７】
なお、本実施形態においては、コア２３２の断面積を一定とし、断熱部１０１における熱伝導率λと厚さＬとを変えることで励磁側コア１０５から作用側コア１０４への熱伝導を抑制している。しかしながら、コア２３２の断面積は必ずしも一定である必要はなく、断熱部１０１における断面積を選択的に小さくすることで励磁側コア１０５から作用側コア１０４への熱伝導を更に低減するようにしてもよい。
【００２８】
断熱部１０１によって生じる磁気抵抗Ｒ［Ａ／ｗｂ］は、断熱部１０１の断面積をＳ［ｍ２］、厚さをＬ［ｍ］、比透磁率をμとして、以下の式（２）のように表される。
Ｒ＝１／μ×Ｌ／Ｓ        …（２）
【００２９】
断熱部１０１をパーマロイで構成した場合、断熱部１０１の比透磁率が１４倍となるため、断熱部１０１の磁気抵抗Ｒは１／１４となり、磁気抵抗Ｒの上昇を抑制することができる。ただし、パーマロイの飽和磁束密度は作用側コア１０４及び励磁側コア１０５を構成する積層型珪素鋼板よりも小さいため、パーマロイの飽和磁束密度より小さい磁束の範囲でモータを駆動することになる。
【００３０】
なお、本実施形態では、リニアモータとして、コイルとマグネットとが２対対向しているＴ型の構造を示したが、コア部に断熱構造が配置できるコイルとマグネットが１対であるＩ型の構造においても適用可能である。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、コイル１０６で生じた熱が励磁側コア１０５を介して作用側コア１０４に伝わるのを低減することができる。これにより、コアユニット２３０を大きくすることなくコイル１０６で生じた熱の影響を抑制することが可能となり、装置全体が小型でありながら高精度な位置決め再現が可能な搬送装置を実現することができる。
【００３２】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による搬送装置について、図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。第１実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。図２Ａは、図２ＢのＢ−Ｂ′線を含むＹ−Ｚ平面に平行な面における断面図である。また、図２Ｂは、図２ＡのＡ−Ａ′線を含むＸ−Ｚ平面に平行な面における断面図である。
【００３３】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施形態による搬送装置１００は、リニアモータのコアユニット２３０のコア２３２の構成が異なるほかは、第１実施形態による搬送装置と同様である。すなわち、本実施形態による搬送装置１００は、コアユニット２３０のコア２３２が、作用側コア１０４と、励磁側コア１０５と、これらの間に配された狭小部１１５と、により構成されている。狭小部１１５は、第１実施形態の断熱部１０１と同様、励磁側コア１０５と作用側コア１０４とが直に接している場合よりも励磁側コア１０５から作用側コア１０４への熱伝導を低減する熱伝導低減部として機能する。
【００３４】
狭小部１１５は、作用側コア１０４及び励磁側コア１０５と同じ材料により構成されているが、コア２３２内を通る磁束に対して垂直な方向の断面の断面積が、作用側コア１０４よりも小さい。狭小部１１５の断面積の最小値は、例えば、コイル１０６により生じる磁束が飽和しない断面積として規定することができる。狭小部１１５は、作用側コア１０４及び励磁側コア１０５との一体構造であることが望ましいが、作用側コア１０４及び励磁側コア１０５とは別の構成部材を連結することにより構成しても構わない。
【００３５】
作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の温度差ΔＴは、式（１）に示したように、狭小部１１５の断面積Ｓを小さくすることによって大きくすることができる。例えば、励磁側コア１０５の伝熱量ｗが５０Ｗであり、珪素鋼板の熱伝導率が３０ｍ／Ｗ・Ｋであり、狭小部１１５の厚さＬが０．００５ｍであるものとする。この場合において、狭小部１１５の断面積Ｓが、例えば作用側コア１０４の断面積と同じ０．０００４ｍ２であるとすると、励磁側コア１０５と作用側コア１０４との間の温度差ΔＴは２０Ｋとなる。これに対し、狭小部１１５の断面積Ｓを０．０００３ｍ２まで小さくすると、励磁側コア１０５と作用側コア１０４との間の温度差ΔＴは、２７Ｋまで増加することができる。すなわち、狭小部１１５を設けることにより、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の熱伝導を低減することができる。
【００３６】
このように、本実施形態によれば、コイル１０６で生じた熱が励磁側コア１０５を介して作用側コア１０４に伝わるのを低減することができる。これにより、コアユニット２３０を大きくすることなくコイル１０６で生じた熱の影響を抑制することが可能となり、装置全体が小型でありながら高精度な位置決め再現が可能な搬送装置を実現することができる。
【００３７】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による搬送装置について、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。第１及び第２実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。図３Ａは、図３ＢのＢ−Ｂ′線を含むＹ−Ｚ平面に平行な面における断面図である。また、図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ′線を含むＸ−Ｚ平面に平行な面における断面図である。
【００３８】
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本実施形態による搬送装置１００は、リニアモータのコアユニット２３０のコア２３２の構成が異なるほかは、第１及び第２実施形態による搬送装置と同様である。すなわち、本実施形態による搬送装置１００は、コアユニット２３０のコア２３２が、作用側コア１０４と、励磁側コア１０５と、により構成されており、これらの間にエアギャップ１１８が設けられている。つまり磁路の途中にエアギャップ１１８を有する。エアギャップ１１８を挟んで対向する作用側コア１０４の端部（作用側コア端部１１６）及び励磁側コア１０５の端部（励磁側コア端部１１７）の断面積は、エアギャップ１１８における磁束の漏れを抑制するために、他の部分の断面積よりも大きくなっている。図３Ａ及び図３Ｂの例では、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の断熱効果を高めるために、励磁側コア１０５の両端部にエアギャップ１１８を設けている。
【００３９】
エアギャップ１１８は、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間に配された空気の層を含むため、熱伝導率は第１実施形態の断熱部１０１や第２実施形態の狭小部１１５と比較して１／１０００倍程度となる。したがって、式（１）から明らかなように、第１及び第２実施形態の場合よりも作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の熱伝導を低減することができる。つまり、エアギャップ１１８は、第１実施形態の断熱部１０１や第２実施形態の狭小部１１５と同様、励磁側コア１０５と作用側コア１０４とが直に接している場合よりも励磁側コア１０５から作用側コア１０４への熱伝導を低減する熱伝導低減部として機能する。
【００４０】
永久磁石１１３が通るコアギャップＧの磁気抵抗は、コアギャップＧの長さを０．０１ｍ、断面積を０．０００４ｍ２、比透磁率を１とすると、２５Ａ／ｗｂとなる。一方、エアギャップ１１８の磁気抵抗Ｒは、エアギャップ１１８の長さを０．００１ｍ、断面積を０．００４ｍ２、比透磁率を１とすると、０．２５Ａ／ｗｂとなる。つまり、エアギャップ１１８の磁気抵抗は、コアギャップＧの磁気抵抗の１／１００程度である。したがって、エアギャップ１１８を設けることによるコア全体の磁気抵抗の増加は１％程度であり、モータ駆動に大きな影響を与えることはない。エアギャップの長さは、コアギャップの長さの１／２０以上１／３以下であることが好ましい。
【００４１】
また、磁気抵抗の増加抑制の効果を得るために、作用側コア端部１１６及び励磁側コア端部１１７の材質としては、コア材質よりも透磁率の大きい第１実施形態に記載の材料を適用することが可能である。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、コイル１０６で生じた熱が励磁側コア１０５を介して作用側コア１０４に伝わるのを低減することができる。これにより、コアユニット２３０を大きくすることなくコイル１０６で生じた熱の影響を抑制することが可能となり、装置全体が小型でありながら高精度な位置決め再現が可能な搬送装置を実現することができる。
【００４３】
［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による搬送装置について、図４乃至図５Ｂを用いて説明する。第１乃至第３実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図４は、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。図５Ａは、図４のＢ−Ｂ′線を含むＹ−Ｚ平面に平行な面における断面図である。また、図５Ｂは、図４のＣ−Ｃ′線を含むＸ−Ｚ平面に平行な面における断面図である。
【００４４】
本実施形態では、第３実施形態のリニアモータを循環型の搬送装置に適用した構成例について説明する。循環型の搬送装置とは、往路用軌道と復路用軌道とを往来可能なように可動軌道部を平面方向に往復させるシフター構造や可動軌道部を上下方向に往復させるエレベータ構造などの可動機構を搭載した搬送装置である。
【００４５】
本実施形態による搬送装置１００は、図４乃至図５Ｂに示すように、搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂと、シフター部２４０と、台車２２０と、を有する。
【００４６】
搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂは、第３実施形態に示した搬送モジュール２１０と同様である。搬送モジュール２１０Ａは、例えば往路用の固定軌道部を構成する。搬送モジュール２１０Ｂは、例えば復路用の固定軌道部を構成する。搬送モジュール２１０Ａと搬送モジュール２１０Ｂとは、軌道部がＸ軸方向に沿って互いに平行になるように配されている。
【００４７】
シフター部２４０は、搬送モジュール２５０と、ガイドレール１２６と、ガイドブロック１２７と、を有する。搬送モジュール２５０は、ガイドレール１２６に沿って移動可能に接続されたガイドブロック１２７に固定されており、不図示の上位コントローラによる制御のもと、アクチュエータ等の動力源によりガイドレール１２６に沿って移動できるように構成されている。この意味で、搬送モジュール２５０は、可動軌道部を構成する。
【００４８】
シフター部２４０は、搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂに隣接しており、搬送モジュール２５０を、搬送モジュール２１０Ａとの間に連続する軌道部を形成する位置Ａと、搬送モジュール２１０Ｂとの間に連続する軌道部を形成する位置Ａ’とに移動する。例えば、搬送モジュール２５０が図４の位置Ａにあるとき、搬送モジュール２５０と搬送モジュール２１０Ａとは連続する１つの軌道部を形成する。また、搬送モジュール２５０が図４の位置Ａ’にあるとき、搬送モジュール２５０と搬送モジュール２１０Ｂとは連続する１つの軌道部を形成する。
【００４９】
なお、図４には、搬送モジュール２５０をＹ軸方向に沿って平行移動する構成のシフター部２４０を示しているが、シフター部２４０の構成はこれに限定されるものではない。例えば、Ｚ軸方向に沿ってガイドレール１２６を配し、搬送モジュール２５０を垂直方向に移動するエレベータ構造のシフター部としてもよい。或いは、回転機構を用いて搬送モジュールを旋回移動させる旋回構造のシフター部としてもよい。
【００５０】
台車２２０は、第１実施形態に示した台車２２０と同様である。図１Ａ乃至図３Ｂでは記載を省略しているが、台車２２０は、例えば図４乃至図５Ｂに示すように、天板１１１、磁石支持体１１２、永久磁石１１３及びリニアガイドブロック１１４に加えて、天板１１１に設けられたスケール１１９を更に有している。スケール１１９には、台車２２０の移動方向に沿って位置情報が記録されている。搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂ，２５０に設けられたエンコーダ１０８が台車２２０のスケール１１９を読み取ることで、台車２２０の位置情報を取得することができる。搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂ，２５０には複数のエンコーダ１０８がスケール１１９のスケール長よりも短い間隔で取り付けられており、いずれかのエンコーダ１０８によってスケール１１９を読み取ることができるようになっている。なお、図４においては、搬送モジュール２１０Ａ，２５０との関係を解りやすくするために、天板１１１の一部を切り欠いた状態で表している。天板１１１の実際の平面形状は、例えば図４に破線で示すような矩形形状である。
【００５１】
台車２２０は、搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂ，２５０を移動できるように構成されている。これにより、例えば、搬送モジュール２１０Ａを移動してきた台車２２０を、シフター部２４０の搬送モジュール２５０を介して搬送モジュール２１０Ｂへと移動させることができる。
【００５２】
シフター部２４０の搬送モジュール２５０は、図４乃至図５Ｂに示すように、シフター架台１１０と、リニア架台１０２と、リニアガイドレール１０３と、作用側コア１０４と、を含む。搬送モジュール２５０のＸ軸方向に沿った長さは、台車２２０のＸ軸方向の長さに対して必要十分な長さである。
【００５３】
シフター部２４０が配される領域の、搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂの軌道部の延長線上には、搬送モジュール２５０の作用側コア１０４と結合してコア２３２を構成する励磁側コア１０５と、励磁側コア１０５に設けられたコイル１０６とが配されている。すなわち、シフター部２４０の励磁側コア１０５及びコイル１０６は、搬送モジュール２５０から独立して、シフター部２４０に固定されている。これにより、搬送モジュール２５０が位置Ａにあるときには、搬送モジュール２１０Ａの延長線上にある励磁側コア１０５と搬送モジュール２５０の作用側コア１０４とが磁気的に結合される。こうして、搬送モジュール２１０Ａから搬送モジュール２５０に渡って連続するリニアモータの固定子が構成される。また、搬送モジュール２５０が位置Ａ’にあるときには、搬送モジュール２１０Ｂの延長線上にある励磁側コア１０５と搬送モジュール２５０の作用側コア１０４とが磁気的に結合される。こうして、搬送モジュール２５０から搬送モジュール２１０Ｂに渡って連続するリニアモータの固定子が構成される。
【００５４】
シフター部２４０のエンコーダ１０８は、搬送モジュール２５０のＹ軸方向への移動時に物理的に干渉しない固定方法で、搬送モジュール２５０以外の部分に固定されており、搬送モジュール２５０と同期して移動しない構成とされている。また、シフター部２４０には、搬送モジュール２５０のＹ軸方向の位置を検出するための位置検出装置１０９が設けられている。
【００５５】
このように、本実施形態の搬送装置においては、シフター部２４０の励磁側１０５及びコイル１０６を、搬送モジュール２５０から独立して装置に固定している。また、シフター部２４０のエンコーダ１０８及び位置検出装置１０９は、搬送モジュール２５０以外の部分に固定されている。したがって、シフター部２４０の周辺機器とドライバとの接続配線に対してケーブルベア（登録商標）を必要としない構成が可能となる。
【００５６】
したがって、本実施形態の搬送装置では、可動軌道部の移動に伴う接続ケーブルの揺動が生じることはなく、接続ケーブルの摺動や屈曲による発塵や接続ケーブルの断線が生じるのを防止することができる。本実施形態の搬送装置が有するこのような特徴は、例えば、発塵を抑制することが重要な精密機器の製造ラインにおいて極めて有用である。
【００５７】
作用側コア１０４と励磁側コア１０５とが対向する部分の間隔は狭いほど磁気抵抗Ｒｂａが小さくなり、モータの効率低下が少ない好ましい形態である。磁気抵抗Ｒｂａは、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との対向面の断面積をＳ、対向面の相対距離をＬ、大気の比透磁率をμとして、以下の式（３）のように表される。
Ｒｂａ＝１／μ×Ｌ／Ｓ      …（３）
【００５８】
作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間隔（相対距離Ｌ）は、搬送モジュール２５０の移動時に作用側コア１０４と励磁側コア１０５とが物理的に接触しないように適宜調整され、例えば、０．４ｍｍに設定することができる。この場合の磁気抵抗Ｒｂａは、０．００１Ａ／ｗｂとなる。
【００５９】
作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の磁気抵抗Ｒｂａは、搬送モジュール２５０上の台車２２０を駆動可能な磁束を作用側コア１０４に対して供給可能な磁気抵抗であれば、特に限定されるものではない。磁気抵抗Ｒｂａは、台車２２０の重量や加速度、摺動抵抗、コギング抵抗、台車２２０が備える永久磁石１１３の磁力や極数構成等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００６０】
図４乃至図５Ｂには台車２２０を１台のみ示しているが、実際の搬送装置においては複数台の台車２２０を軌道上へ配置して制御する。
【００６１】
このように、本実施形態によれば、シフター部２４０を含め、コイル１０６で生じた熱が励磁側コア１０５を通じて作用側コア１０４に伝わるのを抑制することができる。これにより、コアユニット２３０を大きくすることなくコイル１０６で生じた熱の影響を抑制することが可能となり、装置全体が小型でありながら高精度な位置決め再現が可能な搬送装置を実現することができる。
【００６２】
また、本実施形態によれば、シフター部２４０の周辺機器を、ケーブルベア（登録商標）を必要としない構成とすることが可能となり、ケーブルベア（登録商標）からの発塵のない循環型リニア搬送装置を実現することができる。
【００６３】
また、本実施形態の構成を用いれば、作用側コア１０４と励磁側コア１０５とを分離して別々の部屋に配置することも可能である。例えば、真空チャンバの内側に作用側コア１０４を配置し、真空チャンバの外側に励磁側コア１０５を配置するように構成することで、コイル１０６からの放出ガスが真空チャンバ内に導入されるのを防止することができる。
【００６４】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による搬送装置について、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。第１乃至４実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。図６Ａは、図４のＢ−Ｂ′線を含むＹ−Ｚ平面に平行な面における断面図に対応している。また、図６Ｂは、図４のＣ−Ｃ′線を含むＸ−Ｚ平面に平行な面における断面図に対応している。
【００６５】
第４実施形態で説明した構成においては、搬送モジュール２５０の移動時に作用側コア１０４と励磁側コア１０５とが物理的に接触しないように、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との対向面の相対距離Ｌを設定した。しかしながら、リニアモータとしての効率は、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の相対距離Ｌ、すなわち磁気抵抗Ｒｂａが小さいほど好ましく、相対距離Ｌが０ｍｍとなる状態が理想である。
【００６６】
このような観点から、本実施形態による搬送装置は、シフター部２４０が、第４実施形態の構成に加えて、励磁側コア１０５及びコイル１０６（図６Ａ及び図６Ｂにおいて破線で囲んだ部分）を垂直方向に移動する可動機構を更に有している。この可動機構は、搬送モジュール２５０が台車２２０を固定軌道部へ移動可能な所定の位置にあるときに、励磁側コア１０５と作用側コア１０４との相対距離Ｌを任意に変更可能なように、励磁側コア１０５及びコイル１０６を昇降させる機構を備える。励磁側コア１０５及びコイル１０６の昇降制御は、例えば、不図示の電動アクチュエータを用い、不図示の上位コントローラにより行うことができる。
【００６７】
上位コントローラは、搬送モジュール２５０が図４の位置Ａにあることを位置検出装置１０９により検知すると、搬送モジュール２１０Ａから搬送モジュール２５０への台車２２０の移動を開始する前の任意のタイミングにおいて、可動機構を駆動する。可動機構は、電動アクチュエータによって位置Ａに配された励磁側コア１０５及びコイル１０６を上昇させ、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との対向面の相対距離を近づける。例えば、可動機構は、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との対向面を接触させることにより、相対距離Ｌを０ｍｍに設定する。
【００６８】
次に、搬送モジュール２５０への台車２２０の移動が完了したことをエンコーダ１０８が検知することに応じて、上位コントローラによる制御のもと、可動機構は励磁側コア１０５を下降し、搬送モジュール２５０を移動可能な状態とする。
【００６９】
上位コントローラは、搬送モジュール２５０が図４の位置Ａ’に移動したことを位置検出装置１０９により検出すると、可動機構を駆動する。可動機構は、電動アクチュエータによって位置Ａに配された励磁側コア１０５及びコイル１０６を上昇させる。これにより、不図示のドライバユニットは、搬送モジュール２５０上に位置する台車２２０を駆動可能となる。
【００７０】
励磁側コア１０５の昇降距離は、搬送モジュール２５０の移動時に作用側コア１０４と励磁側コア１０５とが物理的に接触しない間隔を確保できればよく、具体的には数ミリオーダー程度で十分である。したがって、励磁側コア１０５と不図示のドライバとの接続配線に対するケーブルベア（登録商標）は不要である。
【００７１】
なお、本実施形態では、作用側コア１０４と励磁側コア１０５とが接触するように可動機構を駆動したが、作用側コア１０４と励磁側コア１０５とは必ずしも接触させる必要はない。作用側コア１０４と励磁側コア１０５との相対距離Ｌを０ｍｍより大きい任意の間隔に設定すれば、第３実施形態で説明したように、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の熱伝導を効果的に低減することができる。作用側コア１０４と励磁側コア１０５とを接触させる場合においても、これらは一体形成されていないため、ある程度の熱伝導の防止効果は期待できる。
【００７２】
このように、本実施形態によれば、可動軌道部のコイル１０６とドライバとの接続配線に対してケーブルベア（登録商標）を必要としない構成とすることが可能となり、ケーブルベア（登録商標）からの発塵のない循環型リニア搬送装置を実現することができる。
【００７３】
［第６実施形態］
本発明の第６実施形態による搬送装置について、図７乃至図８Ｂを用いて説明する。第１乃至第５実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図７は、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。図８Ａ及び図８Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。図８Ａは、図７のＢ−Ｂ′線を含むＹ−Ｚ平面に平行な面における断面図である。また、図８Ｂは、図７のＣ−Ｃ′線を含むＸ−Ｚ平面に平行な面における断面図である。
【００７４】
シフター部２４０の搬送モジュール２５０が備えるリニアガイドレール１０３の長さは、前述のように、台車２２０のＸ軸方向の長さに対して必要十分な長さとなるように決定される。第４実施形態においては、図４に示したように、搬送モジュール２５０のリニアガイドレール１０３の長さに対応するように設けられた作用側コア１０４と同じ数の励磁側コア１０５及びコイル１０６を、シフター部２４０に配置している。
【００７５】
ここで、第４実施形態の搬送装置では、搬送モジュール２５０において、台車２２０が搬送モジュール２１０Ａから乗り入れる側の端部と、台車２２０が搬送モジュール２１０Ｂへと乗り出す側の端部とは、いずれも図において右側になっている。したがって、台車２２０が出入りする右側とは反対の搬送モジュール２５０の左側においては、台車２２０を駆動するための作用側コア１０４、励磁側コア１０５及びコイル１０６は、必ずしも必要ではない。
【００７６】
そこで、本実施形態の搬送装置においては、シフター部２４０に、台車２２０の乗り入れ及び乗り出しを行うための駆動のために必要な最小限の個数の励磁側コア１０５及びコイル１０６だけを配置するように構成し、コストの削減を図っている。作用側コア１０４については、可動子のコギングが大きくならないよう、搬送モジュール２５０のリニアガイドレール１０３の長さに対応する個数を配置している。
【００７７】
このように、本実施形態によれば、可動軌道部のコイル１０６とドライバとの接続配線に対してケーブルベア（登録商標）を必要としない構成とすることが可能となり、ケーブルベア（登録商標）からの発塵のない循環型リニア搬送装置を実現することができる。また、励磁側コア１０５及びコイル１０６の点数を減らし、コストの削減を図ることができる。
【００７８】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態による搬送装置について、図９及び図１０を用いて説明する。第１乃至第６実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図９は、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。図１０は、本実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造を示す概略図である。
【００７９】
第６実施形態で説明したように、第４実施形態の搬送装置においては、台車２２０が出入りする右側とは反対の搬送モジュール２５０の左側に、台車２２０を駆動するための作用側コア１０４、励磁側コア１０５及びコイル１０６は、必ずしも必要ではない。また、搬送モジュール２５０の固定子のコアと搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂの固定子のコアとを磁気結合するように構成すれば、台車２２０が出入りする搬送モジュール２５０の右側に、必ずしもコイル１０６を配置する必要はない。
【００８０】
本実施形態では、このような観点からより簡便な構成とした搬送装置を説明する。本実施形態を適用することにより、第４実施形態と同様の効果を実現するとともに、コストの更なる削減を図ることが可能となる。
【００８１】
図９に示すように、固定軌道部を構成する搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂは、コア１０７を備えている。コア１０７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を形成する複数のコイル１０６のコアを一体形成した形状を有している。具体的には、１個のコア１０７に対して可動子の移動方向（Ｘ軸方向）に並ぶ例えば１２個のコイル１０６を設け、このコア１０７を複数並べて配置することにより、リニアモータの固定子を構成する。
【００８２】
可動軌道部を構成する搬送モジュール２５０は、作用側コア１２５と、コア１２３と、を備えている。作用側コア１２５にはコイル１０６は設けられておらず、作用側コア１２５とコア１０７とが磁気結合することにより、搬送モジュール２１０Ａ又は搬送モジュール２１０Ｂのコイル１０６が、搬送モジュール２５０のコイルを兼ねる構成となっている。
【００８３】
図１０には、搬送モジュール２５０の作用側コア１２５と搬送モジュール２１０Ａのコア１０７とが結合した部分をより詳細に示している。コア１０７と作用側コア１２５との対向面の間隔は、可動軌道部を構成する搬送モジュール２５０と固定軌道部を構成する搬送モジュール２１０Ａとが物理的に干渉しない距離とされる。この間隔は、コア１０７と作用側コア１２５との間の磁気抵抗を低減する観点から、可能な限り狭いことが望ましい。例えば、コア１０７と作用側コア１２５との対向面の断面積をコア片側あたり４００ｍｍ２、前述の間隔を０．２ｍｍに設定することができる。なお、図１０においては永久磁石１２０、１２１、１２２を３極構成としたがこれに限定されるものではない。
【００８４】
搬送モジュール２５０の作用側コア１２５と搬送モジュール２１０Ａのコア１０７とが図１０のような位置関係にある場合、作用側コア１２５とコア１０７とが磁気的に結合する。そして、作用側コア１２５は、搬送モジュール２１０Ａのコア１０７に設けられたコイル１０６によって励磁される磁束を受け、図１０に矢印で示される磁気回路を形成する。搬送モジュール２５０に位置する台車２２０は、コイル１０６が励磁する磁束をコア１０７と作用側コア１２５とを介して受けることにより、Ｘ軸方向へ移動することが可能となる。
【００８５】
搬送モジュール２５０が有するコア１２３は、可動子のコギングを低減するために設けられている。すなわち、コア１２３は、コギング低減コアとして機能する。コア１２３は、コイル１０６によって励磁される磁束が作用側コア１２５を介して永久磁石１２０へ伝わるように配置する。具体的には、作用側コア１２５とコア１２３との距離によって生じる磁気抵抗をＲｃｃ、作用側コア１２５と永久磁石１２０との距離によって生じる磁気抵抗をＲｃｍとして、磁気抵抗Ｒｃｃ，ＲｃｍがＲｃｃ＞Ｒｃｍの関係となるように、コア１２３を配置する。これら磁気抵抗がＲｃｃ＞Ｒｃｍの関係となることにより、コイル１０６によって生じる磁束が永久磁石１２０を介して形成する磁気回路が支配的となり、搬送モジュール２５０に位置する台車２２０を駆動することができる。
【００８６】
搬送モジュール２５０の作用側コア１２５をコア１０７から分離した構成とすることには、これまでの実施形態において説明したと同様、コイル１０６で生じた熱が作用側コア１２５に伝わるのを低減する効果も期待できる。
【００８７】
このように、本実施形態によれば、可動軌道部に対してコイルとドライバとの接続配線を必要としない構成とすることが可能となり、ケーブルベア（登録商標）を必要としない構成によって発塵のない循環型リニア搬送装置を実現することができる。また、励磁側コア１０５及びコイル１０６の点数を減らし、コストの削減を図ることができる。
【００８８】
［第８実施形態］
本発明の第８実施形態による搬送装置について、図１１Ａ乃至図１１Ｃを用いて説明する。第１乃至第７実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図１１Ａ乃至図１１Ｃは、本実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造及び動作を示す概略図である。
【００８９】
本実施形態による搬送装置は、図１１Ａに示すように、固定軌道部を構成する搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂの搬送モジュール２５０側の端部にコア１２４を更に有するほかは、第７実施形態の搬送装置と同様である。コア１２４は、可動子の移動方向に沿って移動可能に構成されており、コア１２４とコア１０７及び作用側コア１２５との間の間隔を任意に調整可能である。コア１２４は、コア１０７及び作用側コア１２５に対して磁気的に結合可能に構成されている。
【００９０】
作用側コア１２５とコア１２４とにより形成される磁気回路によって可動子を駆動する場合は、コア１０７とコア１２４との間の磁気抵抗が作用側コア１２５とコア１２４との間の磁気抵抗よりも大きくなる位置に、コア１２４を配置する（図１１Ｂ）。一方、コア１０７とコア１２４とにより形成される磁気回路によって可動子を駆動する場合は、作用側コア１２５とコア１２４との間の磁気抵抗がコア１０７とコア１２４との間の磁気抵抗よりも大きくなる位置に、コア１２４を配置する（図１１Ｃ）。なお、可動子を駆動する側の空隙における磁気抵抗は小さいほどよい。かかる観点から、対象のコア同士は接触している状態が望ましい。
【００９１】
コア１２４を移動するための機構は、図示しない電動アクチュエータを用い、図示しない上位コントローラによって電動アクチュエータを制御することによって実現することができる。
【００９２】
図１１Ａ乃至図１１Ｃには、第７実施形態で説明したコア１２３を示していないが、搬送モジュール２５０は、コア１２３を更に有していてもよい。搬送モジュール２５０がコア１２３を有する場合、コア１２３は、コイル１０６によって励磁される磁束が作用側コア１２５を介して永久磁石１２０へ伝わるように配置する。具体的には、作用側コア１２５とコア１２３との距離によって生じる磁気抵抗をＲｃｃ、作用側コア１２５と永久磁石１２０との距離によって生じる磁気抵抗をＲｃｍとして、磁気抵抗Ｒｃｃ，ＲｃｍがＲｃｃ＞Ｒｃｍの関係となるように、コア１２３を配置する。
【００９３】
このように、本実施形態によれば、可動軌道部に対してコイルとドライバとの接続配線を必要としない構成とすることが可能となり、ケーブルベア（登録商標）からの発塵のない循環型リニア搬送装置を実現することができる。また、励磁側コア１０５及びコイル１０６の点数を減らし、コストの削減を図ることができる。
【００９４】
［第９実施形態］
本発明の第９実施形態による搬送装置について、図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて説明する。第１乃至第８実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
【００９５】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、本実施形態による可動子１１０１及び固定子１２０１を含む搬送装置の全体構成を示す概略図である。なお、図１２Ａ及び図１２Ｂは、可動子１１０１及び固定子１２０１の主要部分を抜き出して示したものである。また、図１２Ａは可動子１１０１を後述のＹ方向から見た図、図１２Ｂは可動子１１０１を後述のＺ方向から見た図である。
【００９６】
図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、本実施形態による搬送装置は、台車、スライダ又はキャリッジを構成する可動子１１０１と、搬送路を構成する固定子１２０１とを有している。搬送装置は、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）によるものである。さらに、本実施形態における搬送装置は、リニアガイド等の案内装置を持たず、固定子１２０１上において非接触で可動子１１０１を搬送する磁気浮上型の搬送装置として構成されている。
【００９７】
搬送装置は、例えば、固定子１２０１により可動子１１０１を搬送することにより、可動子１１０１上のワーク１３０１を、ワーク１３０１に対して加工作業を施す工程装置に搬送する。本実施形態においては、可動子１１０１上にワーク１３０１を搭載する形態について示すが、これに限るものではなく、例えば可動子１１０１の下面にワーク１３０１を保持して搬送する形態であってもよい。また、可動子１１０１の側面にワーク１３０１を保持して搬送する形態であってもよい。ワーク１３０１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１２Ａ及び図１２Ｂでは、固定子１２０１に対して１台の可動子１１０１を示しているが、これに限定されるものではない。搬送装置においては、複数台の可動子１１０１が固定子１２０１上を搬送されうる。
【００９８】
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１１０１の搬送方向である水平方向に沿ってＸ軸をとり、可動子１１０１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１１０１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１１０１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。
【００９９】
次に、本実施形態による搬送装置おける搬送対象である可動子１１０１について図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態による搬送装置における可動子１１０１及び固定子１２０１を示す概略図である。なお、図１３は、可動子１１０１及び固定子１２０１をＸ方向から見た図である。また、図１３の左半分は、図１２Ｂの（Ａ）−（Ａ）線に沿った断面（Ａ）を示している。また、図１３の右半分は、図１２Ｂの（Ｂ）−（Ｂ）線に沿った断面（Ｂ）を示している。
【０１００】
図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１３に示すように、可動子１１０１は、永久磁石１１０３として、永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｄＲ、１１０３ａＬ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ、１１０３ｄＬを有している。
【０１０１】
永久磁石１１０３は、可動子１１０１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１１０１の上面のＲ側に、永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｄＲが取り付けられている。また、可動子１１０１の上面のＬ側に、永久磁石１１０３ａＬ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ、１１０３ｄＬ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かぎり、可動子１１０１の永久磁石を単に「永久磁石１１０３」と表記する。また、Ｒ側とＬ側とを区別する必要はないが、各永久磁石１１０３を個別に特定する必要がある場合、各永久磁石１１０３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１１０３を個別に特定する。この場合、「永久磁石１１０３ａ」、「永久磁石１１０３ｂ」、「永久磁石１１０３ｃ」又は「永久磁石１１０３ｄ」と表記して、各永久磁石１１０３を個別に特定する。
【０１０２】
永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｄＲは、可動子１１０１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１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲは、可動子１１０１の上面のＲ側の永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｄＲ間に取り付けられている。永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｄＲ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１１０３ａＲ、１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｄＲは、それぞれの中心が、例えば可動子１１０１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。
【０１０３】
永久磁石１１０３ａＬ、１１０３ｄＬは、可動子１１０１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１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬは、可動子１１０１の上面のＬ側の永久磁石１１０３ａＬ、１１０３ｄＬ間に取り付けられている。永久磁石１１０３ａＬ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ、１１０３ｄＬ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１１０３ａＬ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ、１１０３ｄＬは、それぞれの中心が、例えば可動子１１０１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１１０３ａＬ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ、１１０３ｄＬは、Ｘ方向においてそれぞれ永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｄＲと同位置に配置されている。
【０１０４】
永久磁石１１０３ａ、１１０３ｄは、それぞれ可動子１１０１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１１０３ａ、１１０３ｂ、１１０３ｃ、１１０３ｄ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１１０３ｃ、１１０３ｂ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。
【０１０５】
永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｄＲ、１１０３ａＬ、１１０３ｄＬ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１１０３ａ、１１０３ｄは、それぞれ、固定子１２０１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１１０３ａ、１１０３ｄ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１１０３ａ、１１０３ｄ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１１０３ａ、１１０３ｄ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。
【０１０６】
一方、永久磁石１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ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１１０３ｂ、１１０３ｃは、それぞれ、固定子１２０１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１１０３ｂ、１１０３ｃ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１１０３ｂ、１１０３ｃ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。
【０１０７】
各永久磁石１１０３は、可動子１１０１の上面のＲ側及びＬ側に設けられたヨーク１１０７に取り付けられている。ヨーク１１０７は、透磁率の大きな物質、例えば鉄で構成されている。
【０１０８】
こうして、可動子１１０１には、可動子１１０１のＸ軸に沿った中心軸を対称軸として、複数の永久磁石１１０３が上面のＲ側及びＬ側に対称に配置されている。永久磁石１１０３が配置された可動子１１０１は、固定子１２０１の複数のコイル１１０６により後述するように永久磁石１１０３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。
【０１０９】
可動子１１０１は、Ｘ方向に沿って２列に配置された複数のコイル１１０６に沿ってＸ方向に移動可能である。可動子１１０１は、その上面あるいは下面に搬送すべきワーク１３０１を載置あるいは装着した状態で搬送される。可動子１１０１は、例えば、ワークホルダ等のワーク１３０１を可動子１１０１上に保持する保持機構を有していてもよい。
【０１１０】
次に、本実施形態による搬送装置における固定子１２０１について図１２Ａ及び図１３を用いて説明する。
【０１１１】
複数のコアユニット１２３０は、可動子１１０１の移動方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の間隔で並べられており、リニアモータの固定子を構成している。複数のコアユニット１２３０の各々は、コア１２３２と、コイル１１０６と、を有する。コア１２３２は、励磁側コア１１０５と、作用側コア１１０４と、作用側コア１１０４と励磁側コア１１０５との間に設けられた断熱部１１０２と、を有する。つまり磁路の途中に断熱部を有する。なお、図面の簡略化のため図１２ＡにはＸ軸方向に並ぶ９個のコアユニット１２３０を有する搬送装置を示しているが、実際には搬送装置は、任意の長さのリニアモータを構成するために必要な数のコアユニット１２３０を有する。本実施形態において断熱部１１０２は、真空（減圧）チャンバの隔壁あるいは空気とは異なる気体と空気とを分離するためのチャンバ等の隔壁等、生産装置を構成するステーションを区切る隔壁である例を示す。しかしこれに限るものではなく、例えば、複数のコアユニットを覆うコイルボックスであってもよい。
【０１１２】
作用側コア１１０４は、本実施形態においては、断熱部１１０２（本実施形態においてはチャンバの隔壁）に接続・固定されている。しかし、これに限るものではなく、例えば、複数のコアユニットを覆うコイルボックスに接続・固定されていてもよいし、コイルボックスを部分的に透磁率の高いものにしてもよい。励磁側コア１１０５は、断熱部１１０２（本実施形態においてはチャンバの隔壁）を介して作用側コア１１０４に接続されている。作用側コア１１０４及び励磁側コア１１０５の材質には、特に限定されるものではないが、例えば、積層型珪素鋼板等の磁性体材料を適用することができる。
【０１１３】
コイル１１０６は、コア１２３２の励磁側コア１１０５に巻回されており、コア１２３２を励磁する役割を有する。作用側コア１１０４は、励磁側コア１１０５に磁気的に結合されるように配置されており、励磁側コア１１０５で発生した磁束を受け、この磁束をコアギャップＧに配された可動子１１０１に作用させる。断熱部１１０２は、励磁側コア１１０５と作用側コア１１０４とが直に接している場合よりも励磁側コア１１０５から作用側コア１１０４への熱伝導を低減する熱伝導低減部として機能する。
【０１１４】
また、コアユニット１２３０とコアユニット１２３０との間に例えばゲートバルブなどの構造物が存在している場合がある。このような場所では、連続してコアユニット１２３０を配置することができない場合がある。このような場所においては、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。このような場所においては、図１２Ａの作用側コア１１０４ａのように、コアユニットを配置できない場所に向かう方向の作用側コアの長さを、通常の作用側コアの長さよりも長くして配置することが好ましい。このようにすると吸引力を増加させることができるため、位置精度の低下を抑制することができる。
【０１１５】
［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
【０１１６】
なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
【０１１７】
本願は、２０１８年６月１２日提出の日本国特許出願特願２０１８−１１２１３５を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てをここに援用する。
【符号の説明】
【０１１８】
１０１…断熱部
１０２…リニア架台
１０４，１２５…作用側コア
１０５…励磁側コア
１０６…コイル
１０７，１２３，１２４…コア
１１０…シフター架台
１１３，１２０，１２１，１２２…永久磁石
１１５…狭小部
１１８…エアギャップ
２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ，２５０…搬送モジュール
２２０…台車
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
2019216591.tif 000020
【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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