JP7786807B2 - 搬送装置、加工システム、制御方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は搬送装置、加工システム、制御方法及び物品の製造方法に関する。

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。

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。

そこで、特許文献１及び２には、案内として摺動部を持たない非接触の磁気浮上型の移動装置又は搬送装置が記載されている。特許文献１に記載の移動装置には、可動子の搬送及び姿勢を制御するために合計７列のリニアモータが設置されている。また、特許文献２に記載の搬送装置においても、浮上用電磁石、ガイド用電磁石及び推進用電磁石が合計６列設置されている。

特開２０１５－２３０９２７号公報 特表２０１６－５３２３０８号公報

しかしながら、例えば特許文献２記載の搬送装置の場合、搬送方向及び浮上方向に駆動可能な永久磁石と、搬送方向及び浮上方向に直交するガイド方向に駆動可能な永久磁石とは同じ配置にすることができない。互いに駆動方向が異なる永久磁石については、磁気干渉を回避するため、互いの距離を離す、互いにまたがったコイルには通電しない等の工夫が必要であり、その結果、システム構成が大型化するという問題があった。

本発明は、システム構成の大型化を伴うことなく、可動子の姿勢を制御しつつ、可動子を非接触で搬送することができる搬送装置、加工システム、制御方法及び物品の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の一観点によれば、固定子と、前記固定子に沿って第１の方向に搬送される可動子とを有し、前記固定子及び前記可動子のうちの一方は、前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有し、前記固定子及び前記可動子のうちの他方は、前記複数のコイルに対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数の磁石を含む磁石列であって、前記第１の方向に隣接する前記磁石の磁極が互いに異なる磁石列を有し、前記複数のコイルは、電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第１の方向に第１の力を与える第１のコイル群と、電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第１の方向と交差する第２の方向に第２の力を与える第２のコイル群とを含むことを特徴とする搬送装置が提供される。

本発明によれば、システム構成の大型化を伴うことなく、可動子の姿勢を制御しつつ、可動子を非接触で搬送することができる。

本発明の第１実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における可動子を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における可動子を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における搬送位置による推力定数を示すグラフである。 本発明の第１実施形態による搬送装置における搬送位置による推力定数を示すグラフである。 本発明の第１実施形態による搬送装置における搬送位置による推力定数を示すグラフである。 本発明の第１実施形態による搬送装置における６自由度の推力計算方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置の搬送工程毎のコイルユニットの配置例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置の搬送工程毎のコイルユニットの配置例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置の真空装置への適用例を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第１のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第１のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第１のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第１のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第１のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第１のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第１のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第１のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第１のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第１のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置における第２のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。 本発明の第２実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第２実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第２実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第２実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第２実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第２実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第３実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第３実施形態による搬送装置を示す概略図である。 本発明の第３実施形態による搬送装置を示す概略図である。

以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定されない。

［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乃至図９Ｌを用いて説明する。

はじめに、本実施形態による搬送装置１の概略構成について図１Ａ乃至図２Ｂを用いて説明する。図１Ａ乃至図１Ｄは、本実施形態による搬送装置１を示す概略図である。図１Ａは、搬送装置１を後述のＺ方向から見た上面図である。図１Ｂは、搬送装置１を後述のＹ方向から見た側面図である。図１Ｃ及び図１Ｄは、後述のＸ方向の一方の向き及び他方の向きから見た側面図である。図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態による搬送装置１における可動子１０を示す概略図である。図２Ａは、可動子１０をＺ方向から見た上面図である。図２Ｂは、可動子１０をＹ方向から見た側面図である。以後、複数存在しうる構成要素について、特に区別する必要がない場合には共通の数字のみの符号を用い、必要に応じて数字の符号の後に小文字又は大文字のアルファベットを付して個々を区別する。

図１Ａ乃至図１Ｄに示すように、本実施形態による搬送装置１は、ワーク１２３を保持して搬送する可動子１０と、可動子１０が走行する搬送路を構成する固定子２０とを有している。本実施形態による搬送装置１は、磁力により重力に抗して浮上させた磁気浮上状態の可動子１０を走行させて搬送する磁気浮上搬送型の搬送装置である。なお、本実施形態では、搬送装置１の一例として、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）による搬送装置を示すが、搬送装置１は可動コイル型リニアモータによる搬送装置であってもよい。本実施形態による搬送装置１は、可動子１０により搬送されたワーク１２３に対して加工を施す加工装置３０をも有する加工システムの一部を構成している。加工システムは、加工装置３０によりワーク１２３に対して加工を施すことにより物品を製造することができる。

搬送装置１は、例えば、固定子２０に沿って可動子１０を搬送することにより、可動子１０に保持されたワーク１２３を、ワーク１２３に対して加工を施す加工装置３０に搬送する。加工装置３０は、特に限定されるものではないが、例えば、ワーク１２３であるガラス基板等の基板上に成膜を行う蒸着装置、スパッタ装置等の成膜装置である。

ここで、以下の説明において用いる座標軸及び方向を定義する。水平方向に沿った可動子１０の搬送方向、すなわち可動子１０の走行する方向に沿ってＸ軸をとり、可動子１０の搬送方向をＸ方向とする。図１中の矢印Ｍは、Ｘ方向に沿った可動子１０の搬送方向を示している。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軸周りの回転方向をＷｘ方向、Ｙ軸周りの回転方向をＷｙ方向、Ｚ軸周りの回転方向をＷｚ方向とする。また、乗算の記号として“＊”を使用する。また、可動子１０のＹ－側をＲ側、Ｙ＋側をＬ側として記載する。なお、可動子１０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。なお、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、必ずしも互いに直交する方向に限定されるものではなく、互いに交差する方向として定義することもできる。

固定子２０は、互いに異なる２種類以上の複数のコイルユニットを有している。図１Ａ乃至図１Ｄには、複数のコイルユニットとして、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０を固定子２０が有する場合を例示している。第１のコイルユニット１００は、コイルコア１０１と、コイルコア１０１に巻かれたコイル１０２とを有している。第２のコイルユニット１１０は、コイルコア１１１と、コイルコア１１１に巻かれたコイル１１２とを有している。以下、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０を固定子２０が有する場合について説明する。

第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０は、可動子１０の搬送方向（Ｘ方向）に沿って並ぶように設置されている。図１Ａ乃至図１Ｄには、２４個の第１のコイルユニット１００と、８個の第２のコイルユニット１１０とが設置され、Ｒ側及びＬ側それぞれに３個の第１のコイルユニット１００と、１個の第２のコイルユニット１１０が交互に配置された場合を例示している。この場合、第２のコイルユニット１１０の２個のコイル１１２の間に、第１のコイルユニット１００の３個のコイル１０２が設置されている。なお、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０の数は、特に限定されるものではなく、可動子１０を搬送すべき搬送路長等に応じてそれぞれ適宜変更することができる。

また、第１のコイルユニット１００と第２のコイルユニット１１０とが連続的に並ぶ数及び順番も、特に限定されるものではない。第２のコイルユニット１１０を連続的に設置してもよいし、第１のコイルユニット１００と、第２のコイルユニット１１０を１個毎に交互に設置してもよい。第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０がＸ方向に並ぶ列数も、図１Ａ乃至図１Ｄに示す２列に限定されるものではなく、１列であってもよいし、３列以上の複数列であってもよい。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、可動子１０は、複数の永久磁石１２１からなる磁石群と、可動子ヨーク１２０と、保持部１２２とを有している。可動子ヨーク１２０は、可動子１０のＸ方向に沿ってＲ側及びＬ側の両側に配置されて取り付けられている。複数の永久磁石１２１は、可動子ヨーク１２０の長手方向であるＸ方向に沿って２列に並んで磁石列を構成するように可動子ヨーク１２０の上に設置されている。保持部１２２は、可動子１０の底面に取り付けられて設置されている。可動子１０は、固定子２０に沿ってＸ方向に搬送される。

具体的には、Ｒ側の複数の永久磁石１２１Ｒは、可動子ヨーク１２０Ｒの長手方向であるＸ方向に沿って２列に並んで磁石列を構成するように可動子ヨーク１２０Ｒの上に設置されている。複数の永久磁石１２１Ｒは、Ｘ方向及びＹ方向ともに互いに隣り合う表面の極性が互いに異なってＮ極とＳ極とが交互に並び、Ｘ方向の磁極の１周期がＰｍとなる間隔で配置されている。Ｒ側と同様に、Ｌ側の複数の永久磁石１２１Ｌは、可動子ヨーク１２０Ｌの長手方向であるＸ方向に沿って２列に並んで磁石列を構成するように可動子ヨーク１２０Ｌの上に設置されている。複数の永久磁石１２１Ｌは、Ｘ方向及びＹ方向ともに互いに隣り合う表面の極性が互いに異なってＮ極とＳ極とが交互に並び、Ｘ方向の磁極の１周期がＰｍとなる間隔で配置されている。なお、以下では、特に区別する必要がないかぎり、可動子１０に取り付けられた永久磁石を単に「永久磁石１２１」、可動子ヨークを単に「可動子ヨーク１２０」と表記する。

このように、複数の永久磁石１２１は、Ｘ方向及びＹ方向に隣接する永久磁石１２１の磁極が互いに異なる複数の磁石列を構成している。なお、Ｘ方向に沿った永久磁石１２１の磁石列は、Ｙ方向に複数列配置されていてもよいし、１列だけ配置されていてもよい。

複数の永久磁石１２１は、Ｚ方向において固定子２０の第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０の両方又は一方に対向可能なように配置されている。なお、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０は、それらのＸ方向に並んだ３個が永久磁石１２１の磁極の周期Ｐｍの間に配置されるように設置されている。

保持部１２２は、例えば可動子１０の下側において被搬送物であるワーク１２３を保持するように構成されている。なお、保持部１２２は、可動子１０においてワーク１２３を保持することができればよく、保持部１２２がワーク１２３を保持する場所及び保持機構は特に限定されるものではない。ワーク１２３は、可動子１０において保持部１２２により保持された状態で、可動子１０の搬送に伴ってＸ方向に搬送される。可動子１０は、不図示のリニアガイド等によりＸ方向に沿って走行可能に案内されてもよい。

また、本実施形態による搬送装置１は、固定子２０に沿ったＸ方向への可動子１０の搬送を制御する制御部４０を有している。制御部４０は、不図示のリニアエンコーダ、レーザー測長器等の位置検出手段を用いて可動子１０の並進方向の位置（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）及び回転方向の姿勢（Ｗｘ軸、Ｗｙ軸，Ｗｚ軸）を検出する。また、制御部４０は、検出した可動子１０の位置に応じて固定子２０の各コイル１０２に流す電流量を演算して各コイル１０２、１１２に通電する。後述するように、制御部４０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の三相交流をコイル１０２、１１２に通電することができる。これにより、制御部４０は、各コイル１０２と可動子１０の永久磁石１２１との間に、Ｚ方向に可動子１０を浮上させる推力、及び、Ｘ方向に可動子１０を駆動して走行させる推力となる磁気力を発生させることができる。また、各コイル１１２と可動子１０の永久磁石１２１との間に、Ｙ方向に可動子１０を案内させる推力となる磁気力を発生させることができる。

なお、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０の両方又は一方と永久磁石１２１との間には、それぞれ吸引力となる磁気力が浮上力の一部として働く。コイル１０２及びコイル１１２により発生させる推力を組み合わせることで、制御部４０は、可動子１０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ｗｘ軸、Ｗｙ軸及びＷｚ軸の６自由度を制御しながら、Ｘ方向に沿って可動子１０を搬送してワーク１２３を搬送することができる。本実施形態では、可動子１０の６自由度を制御して搬送する場合を示しているが、これに限定されるものではない。可動子１０を一又は複数の軸の方向に案内する軸の案内機構を設置して、案内機構が案内する軸以外の軸の自由度を制御することもできる。例えば、可動子１０のＸ軸及びＹ軸の２自由度を制御するなど、６自由度よりも少ない自由度を制御しながら可動子１０を搬送してもよい。

なお、本実施形態では、固定子２０が第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０を有し、可動子１０が複数の永久磁石１２１を有する可動磁石型リニアモータによる搬送装置を示すが、これに限定されるものではない。搬送装置１は、可動コイル型リニアモータによる搬送装置であってもよい。この場合、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０が可動子１０に設置され、複数の永久磁石１２１が固定子２０に設置される。

次に、本実施形態による第１及び第２のコイルユニット１００、１１０の詳細及び推力発生原理について図３Ａ乃至図４Ｃを用いて説明する。図３Ａ乃至図３Ｆは、本実施形態による搬送装置１の推力発生方法を示す概略図である。図３Ａ及び図３Ｂは、第１のコイルユニット１００によりＸ方向の推力を発生させるときの通電方法を示している。図３Ｃ及び図３Ｄは、第１のコイルユニット１００によりＺ方向の推力を発生させるときの通電方法を示している。図３Ｅ及び図３Ｆは、第２のコイルユニット１１０によりＹ方向の推力を発生させるときの通電方法を示している。なお、図３Ａ、図３Ｃ及び図３Ｅは、それぞれ可動子１０の永久磁石１２１及び固定子２０の第１のコイルユニット１００又は第２のコイルユニット１１０をＹ方向から見た図である。図３Ｂ、図３Ｄ及び図３Ｆは、それぞれ対応する図３Ａ、図３Ｃ及び図３Ｅに示す永久磁石１２１及び第１のコイルユニット１００又は第２のコイルユニット１１０をＸ方向から見た図である。

第１のコイルユニット１００は、コイルコア１０１とコイル１０２とで構成されている。コイルコア１０１は、バックヨーク部１０３と、２つのティース部１０４ａ、１０４ｂからなる。バックヨーク部１０３は、Ｙ方向に沿って配置されている。ティース部１０４ａ、１０４ｂは、Ｙ方向に並び、バックヨーク部１０３のＹ方向における一端及び他端から可動子１０が走行する側に向かってＺ方向下側に突出している。コイル１０２は、Ｙ方向に沿った軸を巻回軸としてバックヨーク部１０３に巻かれている。

複数の第１のコイルユニット１００の複数のコイル１０２は、後述するように電流が印加されることにより、永久磁石１２１からなる磁石列との相互作用により可動子１０に対してＸ方向及びＺ方向に電磁力を与えるコイル群を構成する。

第２のコイルユニット１１０は、コイルコア１１１とコイル１１２とで構成されている。コイルコア１１１は、バックヨーク部１１３と、３つのティース部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃからなる。バックヨーク部１１３は、Ｙ方向に沿って配置されている。ティース部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃは、Ｙ方向に並び、それぞれバックヨーク部１１３のＹ方向における一端、中央及び他端から可動子１０が走行する側に向かってＺ方向下側に突出している。コイル１１２は、Ｚ方向に沿った軸を巻回軸として中央のティース部１１４ｂに巻かれている。

複数の第２のコイルユニット１１０の複数のコイル１１２は、後述するように電流が印加されることにより、永久磁石１２１からなる磁石列との相互作用により可動子１０に対してＹ方向に電磁力を与えるコイル群を構成する。

なお、図３Ａ乃至図３Ｆ中、可動子ヨーク１２０の下部に示している矢印Ｆｘ、Ｆｚ、Ｆｙは、それぞれ発生する推力の方向を示している。また、コイル１０２、１１２中に示している矢印は、それぞれコイル１０２、１１２に流れる電流の方向を示している。また、永久磁石１２１に表記しているＮ及びＳは、永久磁石１２１の上面の磁極を示している。また、ティース部１０４ａ、１０４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃに表記しているＮ及びＳは、コイル１０２、１１２に所定の電流を通電することによる各ティース部１０４ａ、１０４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃの下面の磁極を示している。図３Ａ乃至図３Ｆは推力発生原理の説明のために第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０を配置した例を示し、推力発生のために第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０の配置がこれらの配置に限定されるものではない。

永久磁石１２１の磁極のＸ方向の周期をＰｍ、永久磁石１２１及び可動子ヨーク１２０を含む可動子１０のＸ方向の位置をｘ、Ｘ方向において任意のＵ相のコイル１０２又はコイル１１２の中心と永久磁石のＮ極の中心とが一致する位置ｘの座標を原点とする。制御部４０は、第１のコイルユニット１００のコイル１０２又は第２のコイルユニット１１０のコイル１１２に通電する電流値を以下のように制御することにより、可動子１０に対してＸ方向、Ｚ方向又はＹ方向に推力を発生させることができる。

Ｘ方向に推力を発生させる場合、制御部４０は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように第１のコイルユニット１００のコイル１０２に通電する。これにより、制御部４０は、電流指令をＩｘ０として、Ｕ相のコイル１０２には式（１）、Ｖ相のコイル１０２には式（２）、Ｗ相のコイル１０２には式（３）で示す電流値を通電する。第１のコイルユニット１００のコイル１０２に通電することによって、Ｘ方向及びＺ方向の推力が発生する。しかし、式（１）乃至（３）に示す電流値を通電することによって、Ｕ相のコイル１０２、Ｖ相のコイル１０２及びＷ相のコイル１０２により発生するＺ方向の推力は互いに相殺され、Ｘ方向には一定の推力定数の力が働く。こうして、可動子１０に対してＸ方向に推力を発生させることができる。

また、Ｚ方向に推力を発生させる場合、制御部４０は、図３Ｃ及び図３Ｄに示すように第１のコイルユニット１００のコイル１０２に通電する。これにより、制御部４０は、電流指令をＩｚ０として、Ｕ相のコイル１０２には式（４）、Ｖ相のコイル１０２には式（５）、Ｗ相のコイル１０２には式（６）で示す電流値を通電する。前述したように、第１のコイルユニット１００のコイル１０２に通電することによって、Ｘ方向及びＺ方向の推力が発生する。しかし、式（４）乃至（６）のように通電することによって、Ｕ相のコイル１０２、Ｖ相のコイル１０２及びＷ相のコイル１０２により発生するＸ方向の推力は互いに相殺され、Ｚ方向には一定の推力定数の力が働く。こうして、可動子１０に対してＺ方向に推力を発生させることができる。

また、Ｙ方向に推力を発生させる場合、制御部４０は、図３Ｅ及び図３Ｆに示すように第２のコイルユニット１１０のコイル１１２に通電する。これにより、制御部４０は、電流指令をＩｙ０として、Ｕ相のコイル１１２には式（７）、Ｖ相のコイル１１２には式（８）、Ｗ相のコイル１１２には式（９）で示す電流値を通電する。第２のコイルユニット１１０のコイル１１２に通電することによって、Ｙ方向の推力が発生し、式（７）乃至（９）に示す電流値を通電することによって、Ｙ方向には一定の推力定数の力が働く。こうして、可動子１０に対してＹ方向に推力を発生させることができる。

図４Ａ乃至図４Ｃは、それぞれ本実施形態による搬送装置１における搬送位置による推力定数を示すグラフである。推力定数は、前述した式（１）乃至（９）において、電流指令として単位電流指令を与えた時に発生する推力である。具体的には、図４Ａは、式（１）乃至（３）において電流指令Ｉｘ０として単位電流指令を与えた時に発生するＸ方向の推力であるＸ方向の推力定数を示している。図４Ｂは、式（７）乃至（９）において電流指令Ｉｙ０として単位電流指令を与えた時に発生するＹ方向の推力であるＹ方向の推力定数を示している。図４Ｃは、式（４）乃至（６）において電流指令Ｉｚ０として単位電流指令を与えた時に発生するＺ方向の推力であるＺ方向の推力定数を示している。図４Ａ乃至図４Ｃからは、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のどの方向においても、推力定数は、可動子１０のＸ方向の位置によらず一定の値を示していることがわかる。

Ｘ方向及びＺ方向においては、同じ第１のコイルユニット１００を使って推力を発生させる。このため、式（１）乃至（３）で示される電流と式（４）乃至（６）で示される電流を重畳してコイル１０２に流すことで、Ｘ方向及びＺ方向のそれぞれの方向に独立した推力を発生させることができる。

また、複数の第１のコイルユニット１００のコイル１０２への三相交流の通電に際して、通電するＵ相のコイル１０２の数と、通電するＶ相のコイル１０２の数と、通電するＷ相のコイル１０２の数と、を互いに同じにすることができる。これにより、可動子１０のＸ方向の位置によらず、Ｘ方向及びＺ方向の推力定数を一定にすることができる。

また、複数の第２のコイルユニット１１０のコイル１１２への三相交流の通電に際しても、同様に、通電するＵ相のコイル１１２の数と、通電するＶ相のコイル１１２の数と、通電するＷ相のコイル１１２の数と、を互いに同じすることができる。これにより、可動子１０のＸ方向の位置によらず、Ｙ方向の推力定数を一定にすることができる。

なお、制御部４０は、複数のコイル１０２からなるコイル群及び複数のコイル１１２からなるコイル群の少なくとも一方において、上述のように各相のコイル数が互いに同じになるように三相交流の電流を通電することができる。

制御部４０は、上述のようにして第１のコイルユニット１００のコイル１０２及び第２のコイルユニット１１０のコイル１１２に三相交流の電流を通電して、可動子１０に対してＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に推力を発生させて可動子１０を制御することができる。

次に、本実施形態による搬送装置１における６自由度の推力計算方法について図５を用いて説明する。図５に、本実施形態による搬送装置１における６自由度の推力計算方法を示す概略図であり、可動子１０及び固定子２０を示す上面図である。

磁気浮上状態の可動子１０を走行させて搬送する場合、図５に示すように可動子１０の重心Ｇとすると、重心Ｇの並進３自由度（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）と、回転３自由度（Ｗｘ軸、Ｗｙ軸、Ｗｚ軸）の６自由度を制御する必要がある。ここで、可動子１０の重心Ｇを原点とし、ＸＹ平面上の任意のコイルユニット（図５の例の場合は第２のコイルユニット１１０）の座標を（Ｌｘ，Ｌｙ）とする。また、可動子１０の並進方向のＸ方向に働く推力をＦｘ、Ｙ方向に働く推力をＦｙ、Ｚ方向に働く推力をＦｚとする。また、可動子１０の回転方向のＷｘ方向に働くモーメント力をＴｘ、Ｗｙ方向に働くモーメント力をＴｙ、Ｗｚ方向に働くモーメント力をＴｚとする。すると、それぞれの力は次の式（１０）乃至（１５）のように表される。
Fx = Σ (Kx * Ix) （１０）
Fy = Σ (Ky * Iy) （１１）
Fz = Σ (Kz * Iz) （１２）
Tx = Σ (Kz * Iz * Ly) （１３）
Ty =-Σ (Kz * Iz * Lx) （１４）
Tz =-Σ (Kx * Ix * Ly) + Σ (Ky * Iy ・Lx) （１５）

ここで、Ｋｘは、第１のコイルユニット１００に対して単位電流指令を与えたときにＸ方向へ発生する推力である。Ｋｙは、第２のコイルユニット１１０に対して単位電流指令を与えたときにＹ方向へ発生する推力である。Ｋｚは、第１のコイルユニット１００に対して単位電流指令を与えたときにＺ方向へ発生する推力である。Ｋｘ、Ｋｙ、Ｋｚは、可動子１０のＸ方向の位置ｘによって周期的に変化し、Ｋｘ０、Ｋｙ０、Ｋｚ０を定数として、式（１６）乃至（２４）のように表される。

式（１０）乃至（１２）に示すように、可動子１０に働く並進方向の推力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚは、それぞれ各コイルユニットから各軸方向に働く力の和となる。また、式（１３）乃至（１５）に示すように、可動子１０に働く回転方向のモーメント力Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚは、可動子１０の重心Ｇから回転軸と直交する成分の各コイルユニットまでの距離Ｌｘ，Ｌｙと、各コイルユニットから回転方向に働く力との積の和となる。

図１に示す制御部４０は、可動子１０の６自由度の位置及び姿勢の検出値をフィードバックし、目標の位置及び姿勢になるように６自由度の推力を可動子１０に与えて制御することで、可動子１０の６自由度の浮上制御搬送を実現する。このとき、制御部４０は、６自由度の各推力を発生する電流を重畳して各コイル１０２、１１２に通電するため、例えば同じＵ相のコイルでも個々に流す電流は異なる。

次に、本実施形態による搬送装置１の搬送工程毎の第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０の配置例について図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態による搬送装置１の搬送工程毎の第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０の配置例を示す概略図である。

前述したとおり、本実施形態による搬送装置１は、可動子１０により搬送されたワーク１２３に対して加工を施す加工システムの一部を構成しており、搬送区間に複数の工程を有している。例えば、複数のワーク１２３を複数の可動子１０により連続して搬送する場合、効率的に搬送するために、可動子１０を加速・減速して前にいるワーク１２３を搬送中の可動子１０との距離を縮めるための「加減速追付き工程」がある。その他にも、ワーク１２３を所定の位置にアライメントして加工する「加工工程」等がある。このような場合、それぞれの工程に適したコイルユニットの配置をすることができる。

図６Ａは、加減速追付き工程の第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０の配置例を示している。可動子１０を加速・減速して前にいる可動子１０との距離を縮める場合、ワーク１２３の搬送位置についての精度よりもワーク１２３を搬送する可動子１０の加速度及び減速度が優先されることが多い。そのため、加減速追付き工程が行われる区間では、Ｙ方向の推力を発生可能な第２のコイルユニット１１０よりも、Ｘ方向及びＺ方向に推力を発生可能な第１のコイルユニット１００が数多く配置されている。図６Ａに示す例の場合、Ｕ相の第２のコイルユニット１１０ｄと、Ｗ相の第２のコイルユニット１１０ｃと、Ｖ相の第２のコイルユニット１１０ｂとが各１個ずつ永久磁石１２１と対向するように配置されている。それ以外は全て第１のコイルユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄになっている。第１のコイルユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、それぞれ第２のコイルユニット１１０の間にＵ相、Ｖ相及びＷ相のものがＸ方向に互いに異なる相になるように配置されている。このように配置することによって、可動子１０の６自由度の制御をしつつ、可動子１０に対して大きな加速度及び減速度を与えることができる。

このように、固定子２０の可動子１０に対向する領域において、複数のコイル１０２は、Ｕ相のコイル１０２、Ｖ相のコイル１０２及びＷ相のコイル１０２を少なくとも各１個以上有するように配置することができる。また、固定子２０の可動子１０に対向する領域において、複数のコイル１１２も、Ｕ相のコイル１１２、Ｖ相のコイル１１２及びＷ相のコイル１１２を少なくとも各１個以上有するように配置することができる。この場合、固定子２０の可動子１０に対向する領域において、複数のコイル１０２は及び複数のコイル１１２は、コイル数が互いに異なるように配置することができる。両コイル数を適宜設定することにより、可動子に与えうる加速度及び減速度を適宜設定することができる。

図６Ｂは、加工工程の第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０の配置例を示している。可動子１０によりワーク１２３を加工工程まで搬送した後、ワーク１２３を所定の位置にアライメントして加工する場合、ワーク１２３について高精度の位置だし及び保持を実現するため、可動子１０の６自由度それぞれに高い推力が求められる場合がある。図６Ｂに示す例の場合、第１のコイルユニット１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅ、及び第２のコイルユニット１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄが、可動子１０の重心Ｇの回りの６自由度に対して対称になるように配置されている。このように配置することによって、加工工程では、可動子１０の６自由度の制御性能を高め、高いアライメントエリア精度で位置だし及び保持をしながら、加工装置３０を図６Ｂ中の矢印Ｄ（Ｘ方向）に移動しながらワーク１２３に加工を行うことができる。

第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０は、固定子２０においてそれぞれ脱着及び交換可能になっている。これにより、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０は、搬送工程を組み換えた場合にその工程に適するように配置に変更することができる。また、コイルユニット故障が故障したときに、故障したコイルユニットのみを交換することができる。

次に、上記実施形態において説明した搬送装置１を真空装置へ適用して真空磁気浮上搬送装置を構成した例について図７を用いて説明する。図７は、搬送装置１の真空装置への適用例を示す概略図である。

真空磁気浮上搬送装置の場合、真空チャンバ内にコイルユニットを配置し、可動子と固定子との間に生じる吸引力を浮上力として、可動子を磁気浮上状態で搬送する。かかる真空磁気浮上搬送装置においては、互いに隣接する真空チャンバの境界でゲートを開閉するゲートバルブ等が配置されていることがある。ゲートバルブ等が配置されていると、固定子においてコイルユニットを隙間なく連続的に配置することができない。

本実施形態では、コイルユニットを隙間なく連続的に配置することができない以下に説明するゲートバルブ３００が設置されたスペース３０４においても、可動子１０の安定した搬送制御を実現するものである。

本実施形態による真空磁気浮上搬送装置２は、図７に示すように、第１実施形態の構成に加えて、真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂと、ゲートバルブ３００とが追加された構成を有している。

搬送装置１は、真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂの内部に設置されている。すなわち、固定子２０は、真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂの内部に設置されている。可動子１０は、真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂの内部において固定子２０により搬送される。真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂは、搬送装置１が設置された内部空間を、ゲートバルブ３００を介して互いに接続又は分離可能に連結されている。真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂは、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可能に構成されている。

ゲートバルブ３００は、真空チャンバ３０１ａと真空チャンバ３０１ｂとの連結部であるスペース３０４に設けられている。ゲートバルブ３００は、Ｚ方向に沿って昇降して、真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂの連結部において真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂを開閉する弁部として機能する。すなわち、図７に示すように、ゲートバルブ３００は、上昇することにより両側の真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂをそれぞれ開いて両者を互いに接続する。また、ゲートバルブ３００は、ゲートバルブ昇降部３０３により下降することにより両側の真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂをそれぞれ閉じて両者を互いに分離する。

このように、真空磁気浮上搬送装置２は、真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂが設置された領域と、ゲートバルブ３００が設置された領域であるスペース３０４とを含んでいる。真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂが設置された領域は、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０が設置された領域である。真空チャンバ３０１ａ、３０１ｂが設置された領域に挟まれてそれぞれに隣接するスペース３０４は、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０のいずれも設置されていない領域である。

ゲートバルブ３００が設置されたスペース３０４には、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０を隙間なく連続的に配置することができない。そのため、図７に示すように、可動子１０の搬送方向Ｍの先端部分がスペース３０４の中に入っている位置のとき、可動子１０の先端部分における永久磁石１２１とコイルユニットとの間に働く吸引力、及びコイル電流による推力が低下する場合がある。かかる吸引力や推力が低下すると、特にＷｙ方向の姿勢制御性が低下することがある。

これに対して、図７に示す構成では、真空チャンバ３０１ａの内部に第１のコイルユニット１００ａ、１００ｂ及び第２のコイルユニット１１０ａが配置され、真空チャンバ３０１ｂの内部に第１のコイルユニット１００ｃが配置されている。

Ｙ方向の推力を発生する第２のコイルユニット１１０ａは、先端部分がスペース３０４の中に位置する図示する搬送位置に可動子１０があるときに可動子１０の重心Ｇを通るＷｙ方向の回転軸上又はその付近に位置するように配置されている。重心Ｇを通るＷｙ方向の回転軸は、Ｙ方向に沿った軸である。また、Ｘ方向及びＺ方向の推力を発生する第１のコイルユニット１００ａ及び第１のコイルユニット１００ｂは、第２のコイルユニット１１０ａのＸ方向における前後に配置されている。同じくＸ方向及びＺ方向の推力を発生する第１のコイルユニット１００ｃは、真空チャンバ３０１ｂの内部においてスペース３０４に隣接して配置されている。

上記のようにコイルユニットが配置されていることで、Ｗｙ方向に働くモーメント力Ｔｙをより大きく発生することが可能になり、Ｗｙ方向の姿勢制御性を向上することができる。すなわち、可動子１０の搬送方向Ｍの先端部分がスペース３０４を通り過ぎたとき、第２のコイルユニット１１０ａは、可動子１０の重心Ｇを通るＷｙ方向の回転軸上又はその付近からずれた位置になる。このとき、可動子１０の搬送方向Ｍの後端部分に働くＷｙ方向のモーメント力Ｔｙが減少する。しかしながら、スペース３０４を通り過ぎると、可動子１０の搬送方向Ｍの先端部分における永久磁石１２１が第１のコイルユニット１００ｃと対抗する位置になるため、可動子１０全体に働くＷｙ方向のモーメント力Ｔｙは大きくなる。そのため、コイルユニットを隙間なく連続的に配置することができないスペース３０４を安定して乗り継いで可動子１０を搬送することができる。

次に、本実施形態による搬送装置１における第１のコイルユニット１００のその他の構成について図８Ａ乃至図８Ｊを用いて説明する。図８Ａ乃至図８Ｊは、本実施形態による搬送装置１における第１のコイルユニット１００のその他の構成を示している。図８Ａ、図８Ｃ、図８Ｅ、図８Ｇ及び図８Ｉは、それぞれ互いに異なる構成の第１のコイルユニット１００をＹ方向から見た側面図である。図８Ｂ、図８Ｄ、図８Ｆ、図８Ｈ及び図８Ｊは、それぞれ対応する図８Ａ、図８Ｃ、図８Ｅ、図８Ｇ及び図８Ｉに示す第１のコイルユニット１００をＸ方向から見た側面図である。図８Ａ、図８Ｃ、図８Ｅ、図８Ｇ及び図８Ｉには、固定子２０のＵ相のコイル１０２、Ｖ相のコイル１０２及びＷ相のコイル１０２の１セット分、並びに可動子１０の搬送方向の永久磁石１２１の１セット分を簡略化して示している。なお、コイル１０２中に示している矢印は流れる電流の方向を示している。また、永久磁石１２１に表記しているＮ及びＳは永久磁石１２１の上面の磁極を示している。また、ティース部１０４に表記しているＮ及びＳは、コイル１０２に所定の電流を通電することによる各ティース部１０４の下面の磁極を示している。

図８Ａ及び図８Ｂは、図１で説明した第１のコイルユニット１００の構成例を示している。図８Ｃ及び図８Ｄは、バックヨーク部１０３にコイル１０２が巻かれたことに代えて、ティース部１０４ａ、１０４ｂにコイル１０２ａ、１０２ｂが巻かれた構成例を示している。

図８Ｅ及び図８Ｆ、並びに図８Ｇ及び図８Ｈは、それぞれ永久磁石１２１のＸ方向に沿って並ぶ磁石列がＹ方向に３列に隣接して配置された場合の構成例を示している。これらの場合、コイルコア１０１は、Ｙ方向に沿って配置されたバックヨーク部１０３と、Ｙ方向に並び、バックヨーク部１０３のＹ方向における一端、中央及び他端からＺ方向下側に突出した３つのティース部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃとを有している。図８Ｅ及び図８Ｆは、バックヨーク部１０３においてティース部１０４ａ、１０４ｂの間の部分及びティース部１０４ｂ、１０４ｃの間の部分にコイル１０２ａ、１０２ｂが巻かれた構成例を示している。図８Ｇ及び図８Ｈは、ティース部１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃにコイル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが巻かれた構成例を示している。

図８Ｉ及び図８Ｊは、永久磁石１２１のＸ方向に沿って並ぶ磁石列がＹ方向に１列だけ配置された場合の構成例を示している。この場合、コイルコア１０１はバックヨーク部１０３からＺ方向下側に突出した１つのティース部１０４を有し、ティース部１０４にコイル１０２が巻かれている。なお、このようにＹ方向のティース部１０４の数が１つの場合は、磁気抵抗を小さくするためＸ方向に並ぶティース部１０４をバックヨーク部１０３でつながれていてもよい。

図８Ａ及び図８Ｂ並びに図８Ｃ及び図８Ｄに示すように、永久磁石１２１のＹ方向の列数が偶数の場合、第１のコイルユニット１００は、Ｙ方向のティース部１０４の数が偶数であるものとして構成することができる。一方、図８Ｅ及び図８Ｆ、図８Ｇ及び図８Ｈ並びに図８Ｉ及び図８Ｊに示すように、永久磁石１２１のＹ方向の列数が奇数の場合、第１のコイルユニット１００は、Ｙ方向のティース部１０４の数が奇数であるものとして構成することができる。また、同等の磁束を発生できるのでれば、コイル１０２はバックヨーク部１０３に巻かれていてもティース部１０４に巻かれていてもよい。

次に、本実施形態による搬送装置１における第２のコイルユニット１１０のその他の構成について図９Ａ乃至図９Ｌを用いて説明する。図９Ａ乃至図９Ｌは、本実施形態による搬送装置１における第２のコイルユニット１１０のその他の構成例を示す。図９Ａ、図９Ｃ、図９Ｅ、図９Ｇ、図９Ｉ及び図９Ｋは、それぞれ互いに異なる構成の第２のコイルユニット１１０をＹ方向から見た側面図である。図９Ｂ、図９Ｄ、図９Ｆ、図９Ｈ、図９Ｊ及び図９Ｌは、それぞれ対応する図９Ａ、図９Ｃ、図９Ｅ、図９Ｇ、図９Ｉ及び図９Ｋに示す第２のコイルユニット１１０をＸ方向から見た側面図である。図９Ａ、図９Ｃ、図９Ｅ、図９Ｇ、図９Ｉ及び図９Ｋは、固定子２０のＵ相のコイル１１２、Ｖ相のコイル１１２及びＷ相のコイル１１２の１セット分、並びに可動子１０の搬送方向の永久磁石１２１の１セット分を簡略化して示している。なお、コイル１１２中に示している矢印は流れる電流の方向を示している。また、永久磁石１２１に表記しているＮ及びＳは永久磁石１２１の上面の磁極を示している。また、ティース部１１４に表記しているＮ及びＳは、コイル１１２に所定の電流を通電することによる各ティース部１１４の下面の磁極を示している。

図９Ａ及び図９Ｂは、図１で説明した第２のコイルユニットの構成例を示している。図９Ｃ及び図９Ｄ、並びに図９Ｅ及び図９Ｆは、ティース部１１４ｂにコイル１１２が巻かれたことに代わる構成例を示している。図９Ｃ及び図９Ｄは、バックヨーク部１１３のティース部１１４ａとティース部１１４ｂとの間の部分にコイル１１２ａが、バックヨーク部１１３のティース部１１４ｂとティース部１１４ｃとの間の部分にコイル１１２ｂが巻かれた構成例を示している。図９Ｅ及び図９Ｆは、ティース部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃにコイル１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが巻かれた構成例を示している。

図９Ｇ及び図９Ｈ、並びに図９Ｉ及び図９Ｊは、それぞれ永久磁石１２１のＸ方向に沿って並ぶ磁石列がＹ方向に３列に隣接して配置された場合の構成例を示している。

図９Ｇ及び図９Ｈに示す場合、コイルコア１１１は、Ｙ方向に沿って配置されたバックヨーク部１１３と、Ｙ方向に並び、バックヨーク部１１３のＹ方向における一端及び他端からＺ方向下側に突出した２つのティース部１１４ａ、１１４ｂとを有している。図９Ｇ及び図９Ｈは、バックヨーク部１１３にコイル１１２が巻かれた構成例を示している。

また、図９Ｉ及び図９Ｊに示す場合、コイルコア１１１は、Ｙ方向に沿って配置されたバックヨーク部１１３と、Ｙ方向に並び、バックヨーク部１１３からＺ方向下側に突出した４つのティース部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄとを有している。この場合、４つのティース部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄは、バックヨーク部１１３のＹ方向における一端から他端までの間に間隔をあけて設けられている。図９Ｉ及び図９Ｊは、バックヨーク部１１３においてティース部１１４ａ、１１４ｂの間の部分、ティース部１１４ｂ、１１４ｃの間の部分及びティース部１１４ｃ、１１４ｄの間の部分にコイル１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃが巻かれた構成例を示している。

図９Ｋ及び図９Ｌは、永久磁石１２１のＸ方向に沿って並ぶ磁石列がＹ方向に１列だけ配置された場合の構成例を示している。この場合、コイルコア１１１は、Ｙ方向に沿って配置されたバックヨーク部１１３と、Ｙ方向に並び、バックヨーク部１１３のＹ方向における一端及び他端からＺ方向下側に突出した２つのティース部１１４ａ、１１４ｂとを有している。図９Ｋ及び図９Ｌは、バックヨーク部１１３にコイル１１２が巻かれた構成例を示している。

図９Ａ及び図９Ｂ、図９Ｃ及び図９Ｄ並びに図９Ｅ及び図９Ｆに示すように、永久磁石１２１のＹ方向の列数が偶数の場合、第２のコイルユニット１１０は、Ｙ方向のティース部１１４の数が奇数であるものとして構成することができる。一方、図９Ｇ及び図９Ｈ、図９Ｉ及び図９Ｊ並びに図９Ｋ及び図９Ｌに示すように、永久磁石１２１のＹ方向の列数が奇数の場合、第２のコイルユニット１１０は、Ｙ方向のティース部１１４の数が偶数であるものとして構成することができる。また、同等の磁束を発生できるのでれば、コイル１１２はバックヨーク部１１３に巻いても、ティース部１１４に巻かれていてもよい。

このように、本実施形態によれば、第１のコイルユニット１００により可動子１０に対してＸ方向及びＺ方向に力を与え、第２のコイルユニット１１０により可動子１０に対してＸ方向及びＺ方向に力を与えることができる。したがって、本実施形態によれば、システム構成の大型化を伴うことなく、可動子１０の姿勢を制御しつつ、可動子１０を非接触で搬送することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による搬送装置について図１０Ａ乃至図１１Ｃを用いて説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

第１実施形態では、コイルに通電し、磁気随伴エネルギーの勾配を作ることによって、推力を発生させている例について説明した。これに対し、本実施形態では、磁界中に通過する電荷が力を受けるローレンツ力によって推力を発生させている例について説明する。

図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃは、本実施形態による搬送装置のコアレス型の例を示している。また、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、本実施形態による搬送装置のコアレス型の別の例を示している。図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃは、それぞれ本実施形態による搬送装置の例のＹ方向から見た正面図、Ｚ方向から見た上面図及びＸ方向から見た側面図である。また、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、それぞれ本実施形態による搬送装置の別の例のＹ方向から見た正面図、Ｚ方向から見た上面図及びＸ方向から見た側面図である。図１０Ａ乃至図１１Ｃでは、図１に示す搬送装置１における可動子１０及び固定子２０に相当する構成のＲ側又はＬ側片側における第１及び第２のコイルユニット１００、１１０、永久磁石２２１及び可動子ヨーク２２０のみを示しており、その他を省略している。また、図１０Ａ及び図１１Ａの上面図では、バックヨーク２０３を省略している。

本実施形態による搬送装置３は、可動子１０と、固定子２０とを有している。本実施形態による搬送装置３の構成は、固定子２０における第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０を除き、第１実施形態による搬送装置１の構成と同様である。

図１０Ａ乃至図１１Ｃに示すように、可動子１０は、複数の永久磁石２２１と、可動子ヨーク２２０とを有している。永久磁石２２１は、第１実施形態と同様に可動子ヨーク２２０の長手方向であるＸ方向に沿って２列に並んで磁石列を構成するように可動子ヨーク２２０の上に設置されている。複数の永久磁石２２１は、Ｘ方向及びＹ方向ともに互いに隣り合う表面の極性が互いに異なってＮ極とＳ極とが交互に並ぶように配置されている。

固定子２０は、第１実施形態とは異なる構成の第１及び第２のコイルユニット１００、１１０を有している。図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示す例と図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃに示す別の例とは、第１及び第２のコイルユニット１００、１１０の構成が互いに異なっている。

図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示す例の場合、Ｘ方向及びＺ方向の推力を発生させる第１のコイルユニット１００は、コイル２０２とバックヨーク２０３ａとからなる。Ｙ方向の推力を発生させる第２のコイルユニット１１０は、コイル２１２とバックヨーク２０３ｂとからなる。コイル２０２、２１２は、それぞれＺ方向に沿った軸を巻回軸として巻かれたコアレスコイルである。第１のコイルユニット１００は、Ｙ方向に沿って並ぶように配置された２個のコイル２０２を有している。第２のコイルユニット１１０は、１個のコイル２１２を有している。バックヨーク２０３ａ及びバックヨーク２０３ｂは、一体の磁性体であってもよいし、それぞれの間に隙間があってもよい。コギングトルクが小さいというコアレス型の利点を活かすには、それぞれのバックヨークは一体であることが望ましい。ただし、バックヨーク２０３ａ及びバックヨーク２０３ｂのうちの隣接する２つの間に隙間を空けてその間に磁性体を入れて、コギングトルクを小さくもよい。Ｙ方向に沿って２つ並んでいるコイル２０２は、それぞれ８の字になるように結線してもよい。

図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃに示す別の例の場合、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０に代えて、第１のコイルユニット１００及び第２のコイルユニット１１０を兼ねるコイルユニット２１０が設置されている。コイルユニット２１０は、バックヨーク２０３とコイル２０２、２１２とからなる。コイル２０２はＸ方向及びＺ方向の推力を発生させるものである。コイル２１２は、Ｙ方向の推力を発生させるものである。コイル２０２とコイル２１２とは、Ｚ方向に重なるように設置されている。なお、コイル２０２及びコイル２１２は、コイル２０２が可動子１０の側に位置するように重ねられていてもよいし、コイル２１２が可動子１０の側に位置するように重ねられていてもよい。

なお、図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃ、並びに図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃに示す各例では、バックヨーク２０３と永久磁石２２１との間にそれぞれ吸引力となる磁気力が浮上力の一部として働く。

コアレスモータは、高い応答性が求められる精密位置決めに使用されることが多い。かかるコアレス型の本実施形態による搬送装置３は、第１実施形態による搬送装置１と可動子１０を共通化することができるように構成されている。すなわち、共通の可動子１０は、第１実施形態による固定子２０と、第２実施形態による固定子２０とがＸ方向に並ぶように配置されて構成された搬送路を走行することができる。このため、コア付きの第１実施形態による搬送装置１にコアレス型の本実施形態による搬送装置３を組み込むことができる。これにより、第１実施形態による搬送装置１により実行される複数の搬送工程の間に、コアレス型の本実施形態による搬送装置３により実行される精密位置決め工程を設ける。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態による搬送装置４について図１２Ａ乃至図１２Ｃを用いて説明する。なお、上記第１及び第２実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

本実施形態では、第２実施形態と同様、ローレンツ力によって推力を発生させている例で、コイルの両側に永久磁石を配置した可動コイル型コアレスリニアモータによる搬送装置の例について説明する。

図１２Ａ乃至図１２Ｃは、本実施形態による搬送装置４を示している。図１２Ａは、本実施形態による搬送装置４をＸ方向から見た図である。図１２Ｂは、図１２ＡのＡ－Ａ′線に沿った断面図である。図１２Ｃは、図１２ＡのＢ－Ｂ′線に沿った断面図である。

図１２Ａ乃至図１２Ｃに示すように、本実施形態による搬送装置４において、可動子１０は、コイル３０２、３１２と、可動子ハウジング３３０とを有している。また、固定子２０は、永久磁石３２１と、固定子ヨーク３２０とを有している。

コイル３０２は、第２実施形態による第１のコイルユニット１００のコイル２０２に相当し、Ｘ方向及びＺ方向の推力を発生させるコアレスコイルである。コイル３１２は、第２実施形態による第２のコイルユニット１１０のコイル２１２に相当し、Ｙ方向の推力を発生させるコアレスコイルである、コイル３０２、３１２は、非磁性の可動子ハウジング３３０に設置されている。図１２Ａ乃至図１２Ｃでは、図１０Ａ及び乃至図１０Ｃに示すコイル２０２、２１２と同様にコイル３０２、３１２が配置された例を示している。なお、図１１Ａ乃至図１１Ｃのコイル２０２、２１２と同様にコイル３０２、３１２を配置することも可能である。

コイル３０２、３１２は、制御部４０に接続されている。制御部４０は、不図示のリニアエンコーダ、レーザー測長器等の位置検出手段を用いて可動子１０の位置（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）及び回転方向の姿勢（Ｗｘ軸、Ｗｙ軸、Ｗｚ軸）を検出し、それらの検出結果に応じてコイル３０２、３１２への通電を制御する。

永久磁石３２１は、Ｚ方向の上側及び下側から可動子１０のコイル３０２、３１２に対向可能なように固定子ヨーク３２０に複数設置されている。複数の永久磁石３２１は、可動子１０に対してＺ方向の上側及び下側のそれぞれにおいて、第１実施形態による永久磁石１２１と同様に、固定子ヨーク３２０の長手方向であるＸ方向に沿って２列に並んで磁石列を構成するように配置されている。

複数の永久磁石３２１は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向ともに互いに隣り合う表面の極性が互いに異なってＮ極とＳ極とが交互に並ぶように配置されている。固定子ヨーク３２０及び永久磁石３２１は、固定子ハウジング３３１に保持されている。

本実施形態のように、可動子１０にコイル３０２、３１２を設置し、固定子２０に永久磁石３２１を設置して可動コイル型コアレスリニアモータによる搬送装置４を構成することもできる。

１ 搬送装置
２ 真空磁気浮上搬送装置
３ 搬送装置
４ 搬送装置
１０ 可動子
２０ 固定子
３０ 加工装置
４０ 制御部
１００ 第１のコイルユニット
１０１ コイルコア
１０２ コイル
１０３ バックヨーク部
１０４ ティース部
１１０ 第２のコイルユニット
１１１ コイルコア
１１２ コイル
１１３ バックヨーク部
１１４ ティース部
１２０ 可動子ヨーク
１２１ 永久磁石
１２２ 保持部
１２３ ワーク
２０２ コイル
２０３ バックヨーク
２１０ コイルユニット
２１２ コイル
２２０ 可動子ヨーク
２２１ 永久磁石
３００ ゲートバルブ
３０１ 真空チャンバ
３０２ コイル
３０３ ゲートバルブ昇降部
３０４ スペース
３１２ コイル
３２０ 固定子ヨーク
３２１ 永久磁石
３３０ 可動子ハウジング
３３１ 固定子ハウジング

Claims (12)

1. 固定子と、
   前記固定子に沿って第１の方向に搬送される可動子と
   を有し、
   前記固定子は、前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有し、
   前記可動子は、前記複数のコイルに対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数の磁石を含む磁石列であって、前記第１の方向に隣接する前記磁石の磁極が互いに異なる磁石列を有し、
   前記複数のコイルは、
   電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第１の方向に第１の力を与える第１のコイル群と、
   電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第１の方向と交差する第２の方向に第２の力を与える第２のコイル群と、を含み、
   前記第２のコイル群の２個の前記コイルの間に、前記第１のコイル群の少なくとも３個の前記コイルが設置されている
   ことを特徴とする搬送装置。
2. 前記第１のコイル群は、電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第１の方向及び前記第２の方向のそれぞれと交差する第３の方向に力を与える
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記磁石列は、前記第２の方向に複数列配置され、
   前記第２の方向に隣接する前記磁石の磁極が互いに異なる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送装置。
4. 前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群に三相交流を通電する制御部を有し、
   前記制御部は、前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群の少なくとも一方において、Ｕ相の前記コイルの数と、Ｖ相の前記コイルの数と、Ｗ相の前記コイルの数とが互いに同じになるように前記三相交流を通電する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送装置。
5. 前記搬送装置は、前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群が設置された第１の領域と、前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群のいずれも設置されていない第２の領域とを含み、
   前記可動子の先端部分が前記第２の領域の中に位置するときに、前記第１の領域において、前記可動子の重心を通る前記第２の方向に沿った軸の上に前記第２のコイル群の前記コイルが位置し、前記第１の方向における前後に前記第１のコイル群の前記コイルが位置するように、前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群が配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の搬送装置。
6. 前記固定子の前記可動子に対向する第３の領域において、前記第１のコイル群は、Ｕ相の前記コイル、Ｖ相の前記コイル及びＷ相の前記コイルを少なくとも各１個以上有し、
   前記第３の領域において、前記第２のコイル群は、Ｕ相の前記コイル、Ｖ相の前記コイル及びＷ相の前記コイルを少なくとも各１個以上有し、
   前記第３の領域において、前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群は、コイル数が互いに異なる
   ことを特徴とする請求項４に記載の搬送装置。
7. 前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群は、前記可動子の重心の回りの６自由度に対して対称になるように配置されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の搬送装置。
8. 前記第１のコイル群の前記コイルは、１つ又は複数の第１のティース部を有する第１のコアに巻かれ、
   前記磁石列の前記第２の方向の列数が偶数であり、かつ前記第１のティース部の前記第２の方向の数が偶数であり、又は前記磁石列の前記第２の方向の列数が奇数であり、かつ前記第１のティース部の前記第２の方向の数が奇数である
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の搬送装置。
9. 前記第２のコイル群の前記コイルは、１つ又は複数の第２のティース部を有する第２のコアに巻かれて、
   前記磁石列の前記第２の方向の列数が偶数であり、かつ前記第２のティース部の前記第２の方向の数が奇数であり、又は前記磁石列の前記第２の方向の列数が奇数であり、かつ前記第２のティース部の前記第２の方向の数が偶数である
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の搬送装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載された搬送装置と、
    前記可動子により搬送されるワークに対して加工を施す加工装置と
    を有することを特徴とする加工システム。
11. 請求項１０に記載の加工システムを用いて物品を製造する物品の製造方法であって、
    前記可動子により前記ワークを搬送する工程と、
    前記可動子により搬送された前記ワークに対して、前記加工装置により前記加工を施す工程と
    を有することを特徴とする物品の製造方法。
12. 固定子と、
    前記固定子に沿って第１の方向に搬送される可動子と
    を有し、
    前記固定子は、前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有し、
    前記可動子は、前記複数のコイルに対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数の磁石を含む磁石列であって、前記第１の方向に隣接する前記磁石の磁極が互いに異なる磁石列を有し、
    前記複数のコイルは、
    電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第１の方向に第１の力を与える第１のコイル群と、
    電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第１の方向と交差する第２の方向に第２の力を与える第２のコイル群と
    を含み、前記第２のコイル群の２個の前記コイルの間に、前記第１のコイル群の少なくとも３個の前記コイルが設置されている搬送装置の制御方法であって、
    前記第１のコイル群に電流を印加することにより、前記可動子に対して前記第１の方向に前記第１の力を与え、
    前記第２のコイル群に電流を印加することにより、前記可動子に対して前記第２の方向に前記第２の力を与える
    ことを特徴とする制御方法。