特許 7467093 搬送システムおよび物品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-05

(45)【発行日】2024-04-15

(54)【発明の名称】搬送システムおよび物品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 41/03 20060101AFI20240408BHJP

   B65G 54/02 20060101ALI20240408BHJP

【ＦＩ】

H02K41/03 A

B65G54/02

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019221444

(22)【出願日】2019-12-06

(65)【公開番号】P2021093781

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2022-11-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000001007

【氏名又は名称】キヤノン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126240

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 琢磨

(74)【代理人】

【識別番号】100223941

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 佳子

(74)【代理人】

【識別番号】100159695

【弁理士】

【氏名又は名称】中辻 七朗

(74)【代理人】

【識別番号】100172476

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 一史

(74)【代理人】

【識別番号】100126974

【弁理士】

【氏名又は名称】大朋 靖尚

(72)【発明者】

【氏名】山本 武

【審査官】島倉 理

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－３４３１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０１２６５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２１２５０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０５１１９４６３（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ４１／０３

Ｂ６５Ｇ ５４／０２

(57)【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第１のコイルよりなる第１のコイル群と、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複数の第２のコイルよりなる第２のコイル群とを有する可動子と、
前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群に対向可能に前記第１の方向に沿って１列に配置された隣り合う磁極が異なる複数の磁性体と、を有し、
前記可動子は、前記第１のコイル群又は前記第２のコイル群に電流が流されることによって、前記１列に配置された隣り合う磁極が異なる複数の磁性体との間に発生する力により姿勢が制御されつつ、前記第１の方向に移動可能であり、
前記第１のコイル群は、電流が流されることにより、前記１列に配置された隣り合う磁極が異なる複数の磁性体との間に、前記第１の方向および前記第１の方向に交差する鉛直方向に印加される力を発生し、
前記第２のコイル群は、電流が流されることにより、前記１列に配置された隣り合う磁極が異なる複数の磁性体との間に、前記第１の方向および前記鉛直方向に交差する前記第２の方向に印加される力を発生する
ことを特徴とする搬送システム。

【請求項2】

前記第１のコイル群又は前記第２のコイル群は、前記磁性体との間に前記第１の方向とは異なる方向に力を発生させる
ことを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。

【請求項3】

前記可動子は、前記第１の方向に沿った上面を有し、
前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群は、前記上面に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の搬送システム。

【請求項4】

前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群は、前記上面に配置され、
前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群は、
前記磁性体の間に引力が働きうるコアを有し、
前記コアは、前記１列に配置された隣り合う磁極が異なる複数の磁性体と対向可能に配置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の搬送システム。

【請求項5】

前記第２のコイル群のうち、隣り合う２つのコイルは、前記１列に配置された隣り合う磁極が異なる複数の磁性体と対向可能な位置に配置されており、
前記第２のコイル群のうちの隣り合う２つのコイルに流れる電流は、互いに方向が異なる
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の搬送システム。

【請求項6】

前記第２の方向は、前記第１の方向と直交する水平方向である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の搬送システム。

【請求項7】

請求項１乃至６のいずれか１項に記載の搬送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、
前記可動子によりワークを搬送する工程と、
前記ワークに対して加工作業を施す工程と、を含む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、搬送システム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】

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には、搬送トレイの搬送方向に沿って、チャンバ下部に搬送方向用（以下、Ｘ方向）および浮上方向用（以下、Ｚ方向）の制御用に永久磁石が２列配置され、さらに搬送方向と直交する水平方向用（以下、Ｙ方向）に永久磁石が１列配置されている。搬送トレイ上にはその永久磁石に対応するようにコイルが３セット配置されて永久磁石と対応するように置かれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００５－０７９３６８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、特許文献１の装置では、コイル列が最低３列必要で構造が大型化かつ複雑になる。また構造を小さくするためにＸ用のコイルとＹ用のコイルを近接して配置した場合、たとえは可動子がＹ側に変位すると本来Ｙ用の永久磁石に対抗すべきＹ用コイルがＸ用のコイルと対向するようになり可動子の姿勢制御が困難になる。

【0007】

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システム、可動子、制御装置、制御方法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】

本発明の搬送システムは、第１の方向に沿って配置された複数の第１のコイルよりなる第１のコイル群と、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複数の第２のコイルよりなる第２のコイル群とを有する可動子と、前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群に対向可能に前記第１の方向に沿って１列に配置された隣り合う磁極が異なる複数の磁性体と、を有し、前記可動子は、前記第１のコイル群又は前記第２のコイル群に電流が流されることによって、前記１列に配置された隣り合う磁極が異なる複数の磁性体との間に発生する力により姿勢が制御されつつ、前記第１の方向に移動可能であり、前記第１のコイル群は、電流が流されることにより、前記１列に配置された隣り合う磁極が異なる複数の磁性体との間に、前記第１の方向および前記第１の方向に交差する鉛直方向に印加される力を発生し、前記第２のコイル群は、電流が流されることにより、前記１列に配置された隣り合う磁極が異なる複数の磁性体との間に、前記第１の方向および前記鉛直方向に交差する前記第２の方向に印加される力を発生することを特徴とする。

【0009】

本発明の可動子は、上面、側面、および下面を有し、前記上面には、第１の方向に沿って配置された第１のコイル群と、前記第１の方向と交差する方向に沿って配置された第２のコイル群とを備えることを特徴とする。

【0010】

本発明の制御装置は、第１の方向に沿って配置された第１のコイル群と、前記第１の方向と交差する方向に沿って配置された第２のコイル群とを有する可動子を、前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群に対向可能に前記第１の方向に沿って配置された磁性体に沿って移動させる制御装置であって、前記第一のコイル群に印加する電流を制御することにより、前記第１の方向への前記可動子の搬送を制御する搬送制御手段と、前記第１のコイル群又は前記第２のコイル群に印加する電流を制御することにより、前記可動子の姿勢を制御する姿勢制御手段とを有することを特徴とする。

【0011】

本発明の制御方法は、第１の方向に沿って配置された第１のコイル群と、前記第１の方向と交差する方向に沿って配置された第２のコイル群とを有する可動子を、前記第１のコイル群及び前記第２のコイル群に対向可能に前記第１の方向に沿って配置された磁性体に沿って移動させる制御方法であって、前記第１のコイル群に印加する電流を制御することにより、前記第１の方向への前記可動子の搬送を制御し、前記第１のコイル群又は前記第２のコイル群に印加する電流を制御することにより、前記可動子の姿勢を制御することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

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、可動子を簡単な構造によって非接触で搬送あるいは回転させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1A】本発明の第一の実施形態による搬送システムの可動子を示す概略図である。

【図1B】本発明の第一の実施形態による搬送システムの固定子を示す概略図である。

【図2】本発明の第一の実施形態による搬送システムの全体構成を示す概略図である。

【図3A】本発明の第一の実施形態による搬送システムにおけるコイル群を示す概略図である。

【図3B】本発明の第一の実施形態による搬送システムにおけるコイル群を示す概略図である。

【図3C】本発明の第一の実施形態による搬送システムにおけるコイル群に電流を印加した際に発生する力の大きさを示す図である。

【図4A】本発明の第一の実施形態による搬送システムを制御する制御システムを示す概略図である。

【図4B】本発明の第二の実施形態による搬送システムを制御する制御システムを示す概略図である。

【図5】本発明の第一の実施形態による搬送システムにおける可動子コントローラを説明する図である。

【図6】本発明の第一の実施形態による搬送システムにおけるコイルの作用を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［第一の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第一の実施形態について図１Ａ乃至図６を用いて説明する。

【0015】

まず、本実施形態によ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。図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態による可動子１０１及び固定子２０１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２０１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Ｚ方向から見た図、図１Ｂは固定子２０１を後述のＹ方向から見た図である。

【0016】

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態による搬送システム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、可動コイル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。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。本明細書において、Ｘ方向を第一の方向と称する場合がある。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における全体構成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及び図２に示すように、可動子１０１は、上面１０１ａ、側面１０１ｂ、下面１０１ｃを有している。また、可動子１０１は、複数のコイルからなるコイル列１０３Ｒ、１０３Ｌを有している。本実施形態では可動子の上面のＬ側とＲ側に１列ずつ２列のコイル列を有す可動子１０１について説明するがこれに限るものではなく、１列のコイル列でもよいし３列以上のコイル列を有していてもよい。本明細書において可動子１０１の上面１０１ａは、搬送方向であるＸ方向と平行方向であって、Ｘ方向と直交する方向である鉛直方向（Ｚ方向）とは直交する面のうち、上を向いている面（Ｚ＋方向を向いている面）とする。可動子１０１の下面１０１ｃは、搬送方向であるＸ方向と平行方向であって、Ｘ方向と直交する方向である鉛直方向（Ｚ方向）とは直交する面のうち、下を向いている面（Ｚ－方向を向いている面）とする。可動子１０１の側面１０１ｂは、搬送方向であるＸ方向と平行方向であってＸ方向と直交する方向である鉛直方向（Ｚ方向）と平行な面のうち、固定子と対向する面とする。

【0021】

図１Ａに示すように、コイル１０３ａ１Ｒ～１０３ａ３Ｒ、１０３ｂ１Ｒ～１０３ｂ６Ｒ、１０３ｃ１Ｒ～１０３ｃ２Ｒは、可動子１０１の上面におけるＲ側の部分に配置されている。コイル１０３ａ１Ｒ～１０３ａ３Ｒ、１０３ｃ１Ｒ～１０３ｃ２Ｒは、それぞれの中心が可動子１０１の中心である原点ＯからＹ方向のＲ側に距離ｒｘ３だけ離れた位置に配置されている。また、コイル１０３ｂ１Ｒとコイル１０３ｂ４Ｒの間、コイル１０３ｂ２Ｒとコイルｂ５Ｒの間、コイル１０３ｂ３Ｒとコイルｂ６Ｒの間が可動子１０１の中心である原点ＯからＹ方向のＲ側に距離ｒｘ３だけ離れた位置に配置されている。

【0022】

また、コイル１０３ａ１Ｌ～１０３ａ３Ｌ、１０３ｂ１Ｌ～１０３ｂ６Ｌ、１０３ｃ１Ｌ～１０３ｃ２Ｌは、可動子１０１の上面におけるＬ側の部分に配置されている。コイル１０３ａ１Ｌ～１０３ａ３Ｌ、１０３ｃ１Ｌ～１０３ｃ２Ｌは、それぞれの中心が可動子１０１の中心である原点ＯからＹ方向のＬ側に距離ｒｘ３だけ離れた位置に配置されている。また、コイル１０３ｂ１Ｌとコイル１０３ｂ４Ｌの間、コイル１０３ｂ２Ｌとコイルｂ５Ｌの間、コイル１０３ｂ３Ｌとコイルｂ６Ｌの間が可動子１０１の中心である原点ＯからＹ方向のＬ側に距離ｒｘ３だけ離れた位置に配置されている。

【0023】

可動子１０１の上面において、上述のようにコイル１０３が配置されたＲ側の部分とＬ側の部分との間の中央部分は、搬送すべきワーク１０２が載せられる部分になっている。

【0024】

コイル列１０３Ｒ、１０３Ｌは、可動子１０１のＸ方向に沿った上面に配置されて取り付けられている。具体的には、可動子１０１のＲ側の上面に、コイル列１０３Ｒが取り付けられている。また、可動子１０１のＬ側の上面に、コイル列Ｌ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１０１のコイルを単に「コイル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、各コイル１０３を個別に特定する必要がある場合、各コイル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および数字までの符号を用いて各コイル１０３を個別に特定する。図１Ａの場合、「コイル１０３ａ１～１０３ａ３」、「コイル１０３ｂ１～１０３ｂ６」、又は「コイル１０３ｃ１～１０３ｃ３」と表記して、各コイル１０３を個別に特定する。

【0025】

コイル１０３ａ１Ｒ、１０３ｃ３Ｒは、可動子１０１のＸ方向に沿ったＲ側の上面における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。コイル１０３ｂ１Ｒ～１０３ｂ６Ｒは、可動子１０１のＲ側の上面のコイル１０３ａ３Ｒ、１０３ｃ１Ｒ間に取り付けられている。コイル１０３ａ１Ｒ～１０３ａ３Ｒは、例えば、Ｘ方向に等ピッチにＸ方向に沿った直線Ｒ－Ｒ上に並ぶように配置されている。また、１０３ｃ１Ｒ～１０３ｃ３Ｒも、例えば、Ｘ方向に等ピッチにＸ方向に沿った直線Ｒ－Ｒ上に並ぶように配置されている。コイル１０３ｂ１Ｒ～１０３ｂ３Ｒおよびコイル１０３ｂ４Ｒ～１０３ｂ６Ｒは、直線Ｒ－Ｒを挟んでＸ方向に沿って２列に等ピッチで配置されている。

【0026】

コイル１０３ａ１Ｌ、１０３ｃ３Ｌは、可動子１０１のＸ方向に沿ったＬ側の上面における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。コイル１０３ｂ１Ｌ～１０３ｂ６Ｌは、可動子１０１のＬ側の上面のコイル１０３ａ３Ｌ、１０３ｃ１Ｌ間に取り付けられている。コイル１０３ａ１Ｌ～１０３ａ３Ｌは、例えば、Ｘ方向に等ピッチにＸ方向に沿った直線Ｌ－Ｌ上に並ぶように配置されている。また、１０３ｃ１Ｌ～１０３ｃ３Ｌも、例えば、Ｘ方向に等ピッチにＸ方向に沿った直線Ｌ－Ｌ上に並ぶように配置されている。コイル１０３ｂ１Ｌ～１０３ｂ３Ｌおよびコイル１０３ｂ４Ｌ～１０３ｂ６Ｌは、直線Ｌ－Ｌを挟んでＸ方向に沿って２列に等ピッチに配置されている。

【0027】

さらに、コイル１０３ａ１Ｌ～１０３ａ３Ｌ、１０３ｃ１Ｌ～１０３ｃ３Ｌは、Ｘ方向においてそれぞれコイル１０３ａ１Ｒ～１０３ａ３Ｒ、１０３ｃ１Ｒ～１０３ｃ３Ｒ１と同位置に配置されている。また、コイル１０３ｂ１Ｒ、コイル１０３ｂ４Ｒ、コイル１０３ｂ１Ｌ、コイル１０３ｂ４Ｌは、Ｘ方向においてそれぞれ同一に配置されている。また、コイル１０３ｂ２Ｒ、コイル１０３ｂ５Ｒ、コイル１０３ｂ２Ｌ、コイル１０３ｂ５Ｌは、Ｘ方向においてそれぞれ同一に配置されている。また、コイル１０３ｂ３Ｒ、コイル１０３ｂ６Ｒ、コイル１０３ｂ３Ｌ、コイル１０３ｂ６Ｌは、Ｘ方向においてそれぞれ同一に配置されている。

【0028】

コイル１０３ａ２Ｒ、１０３ｃ２Ｒは、その中心が、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ｒｙ３だけ離れた位置に取り付けられている。コイル１０３ａ２Ｌ、１０３ｃ２Ｌ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ｒｙ３だけ離れた位置に取り付けられている。コイル１０３ａ１～１０３ａ３、１０３ｃ１～１０３ｃ３は、その中心が、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。コイル１０３ｂは、コイル１０３ｂ１～１０３ｂ３の中心を結ぶ線と、コイル１０３ｂ４～１０３ｂ６の中心を結ぶ線との間の中間線が、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例を示したがこれに限るものではない。

【0029】

コイル１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒ、１０３ｂ２Ｒと１０３ｂ５Ｒ、１０３ｂ３Ｒと１０３ｂ６Ｒは、それぞれＹ方向に沿って配置された２個のコイルのセットである。また、コイル１０３ｂ１Ｌと１０３ｂ４Ｌ、１０３ｂ２Ｌと１０３ｂ５Ｌ、１０３ｂ３Ｌと１０３ｂ６Ｌは、それぞれＹ方向に沿って配置された２個のコイルのセットが３セットで構成されるコイル群である。なお、コイル１０３ｂを構成するＹ方向に沿って配置されたコイルの数は、２個に限定されるものではない。また、コイル１０３ｂを構成するコイル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。

【0030】

一方、コイル１０３ａＲ、１０３ｃＲ、１０３ａＬ、１０３ｃＬは、それぞれＸ方向に沿って配置された３個のコイル群である。なお、コイル１０３ａ、１０３ｃを構成するＸ方向に沿って配置されたコイルの数は、３個に限定されるものではなく、複数個であればよい。

【0031】

本実施形態において、それぞれＸ方向に沿って配置されたコイル群を、第一のコイル群と称する場合がある。また、Ｘ方向と交差する方向に配置された２個のコイルのセットが複数セット配置されたコイル群を、第二のコイル群と称する場合がある。具体的に、本実施形態における第二のコイル群は、（１０３ｂ１Ｌと１０３ｂ４Ｌ、１０３ｂ２Ｌと１０３ｂ５Ｌ、１０３ｂ３Ｌと１０３ｂ６Ｌ）（１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒ、１０３ｂ２Ｒと１０３ｂ５Ｒ、１０３ｂ３Ｒと１０３ｂ６Ｒ）である。本実施形態において、１０３ｂ１Ｌと１０３ｂ４Ｌを１０３ｂ１・４Ｌ、１０３ｂ２Ｌと１０３ｂ５Ｌを１０３ｂ２・５Ｌ、１０３ｂ３Ｌと１０３ｂ６Ｌを１０３ｂ３・６Ｌと示す場合がある。また、１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒを１０３ｂ１・４Ｒ、１０３ｂ２Ｒと１０３ｂ５Ｒを１０３ｂ２・５Ｒ、１０３ｂ３Ｒと１０３ｂ６Ｒを１０３ｂ３・６Ｒと示す場合がある。

【0032】

コイル１０３は、コア有のコイルでもよいし、コアレス型のコイルでもよいが、本実施形態においては、磁気回路に磁性の鉄芯（コア）を使っているコア有のコイル１０３で構成することができる。これにより、コイル１０３のコアと永久磁石２０３との間には強い吸引力が働くため、可動子１０１を浮上させるのに寄与する。特に、コア有のコイル１０３は、可動子１０１の質量又は可動子１０１に置かれるワーク１０２の質量が大きい場合に好適である。なお、コイル１０３のコアは、永久磁石２０３の少なくともいずれかとの間で引力が働きうるものであればよい。前記コアは、前記複数の永久磁石と対向可能に配置されていることが好ましい。

【0033】

可動子１０１には、可動子１０１の上面のＸ軸に沿った中心軸を対称軸として、複数のコイル１０３がＲ側及びＬ側に対称に配置されている。複数のコイル１０３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１０３の通電制御される単位を「コイルユニット１０３１」と記載する。複数のコイル１０３は、通電されることにより、後述する固定子２０１の永久磁石２０３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。複数のコイル１０３が配置された可動子１０１は、固定子２０１の複数の永久磁石２０３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。

【0034】

可動子１０１は、Ｘ方向に沿って２列に配置された複数の永久磁石２０３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を保持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を保持する保持機構を有していてもよい。

【0035】

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１Ｂ、図２を用いて説明する。図１Ｂは、永久磁石２０３をＺ方向から見た図である。

【0036】

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永久磁石２０３を有している。固定子２０１には、複数の永久磁石２０３がそれぞれ可動子の上面のコイルに対向するように取り付けられている。固定子２０１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。永久磁石２０３は固定子２０１の下側にヨーク２２１を介して取り付けられている。ヨーク２２１は、透磁率の大きな物質、例えば鉄で構成されている。永久磁石２０３は搬送方向に沿って所定の間隔で配置されていて交互に着磁されている。Ｏｆは固定子２０１のＸ方向の基準位置を示している。

【0037】

固定子２０１上を搬送される可動子１０１は、Ｘエンコーダ１１１、Ｙセンサ１１２、Ｚセンサ１１３、可動子コントローラ３０２およびケーブルベア（登録商標）１３０を有している。固定子２０１は、スケール２１１、Ｙターゲット２１２及びＺターゲット２１３を有している。Ｘエンコーダ１１１は、例えば可動子１０１の底部に取り付けられている。固定子には、可動子のＸエンコーダ１１１と対向する位置にスケール２１１がＸ方向に沿って取り付けられている。Ｘエンコーダ１１１は、スケール２１１のパターンを検出してスケール２１１の基準位置に対する可動子１０１のＸ方向の距離を検出することが出来る。Ｙターゲット２１２は、例えば可動子の側面に取り付けられたＹセンサ１１２と対向する位置にＸ方向に沿って取り付けられている。Ｙセンサ１１２はＹターゲット２１２との間のＹ方向の距離を測定することが出来る。Ｚターゲット２１３は、例えば可動子の底部に取り付けられたＺセンサ１１３と対向する位置にＸ方向に沿って取り付けられている。Ｚセンサ１１３は、Ｚターゲット２１３との間のＺ方向の距離を測定することが出来る。Ｚセンサ１１３はＬ側に２か所、Ｒ側に１か所の合計３個（１１３ｂＬ、１１３ｆＬ、１１３ｃＲ）取り付けられていることが好ましい。可動子コントローラ３０２にはＸエンコーダ１１１、Ｙセンサ１１２、Ｚセンサ１１３、コイルユニット１０３１、およびケーブル１３０が接続されている。ケーブル１３０は、後述する、例えば固定子に設けられる統合コントローラ３０１と繋がれている。また、ケーブル１３０によって可動子に負荷がかからないように、ケーブル１３０はケーブルベア等によって案内されていることが好ましい。

【0038】

複数の永久磁石２０３は、可動子１０１のＲ側及びＬ側の上面のコイル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永久磁石２０３は、可動子１０１のＲ側のコイル１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ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永久磁石２０３は、可動子１０１のＬ側のコイル１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬと対向可能にＸ方向に沿って配置されている。

【0039】

案内部材１０８が、可動子１０１に取り付けられていてもよい。案内部材１０８は、可動子１０１のＸ方向に沿った側面に取り付けられていることが好ましい。そして、固定子２０１にＺローラー２６２およびＹローラー２６１が取り付けられていてもよい。案内部材１０８は、Ｃ型が好ましく、Ｃ型であると、Ｚローラー２６２およびＹローラー２６１を内部に抱え込むように配置することができる。

【0040】

Ｚローラー２６２およびＹローラー２６１は固定子２０１の搬送方向（第１の方向（Ｘ方向））に複数取り付けられている。図２においてはＲ側にＺローラー２６２が、Ｌ側にＹローラー２６１が取り付けられている例を記載したが、Ｒ側およびＬ側の両方にＺローラー２６２およびＹローラー２６１が取り付けられていてもよい。

【0041】

案内部材１０８は、例えば断面がＣ型あるいはコの字型を有していることが好ましい。Ｃ型あるいはコの字型であると、Ｚローラー２６２およびＹローラー２６１を内部に抱え込むように配置することができる。

【0042】

案内部材１０８によって、一定量以上可動子１０１がＺ方向に移動するとＺローラー２６２が案内部材１０８の内側に当接してそれ以上移動しないように動作量を規制することができる。同様に案内部材１０８によって、一定量以上可動子がＹ方向に移動するとＹローラー２６１が案内部材１０８の内側に当接してそれ以上移動しないように動作を規制することができる。

【0043】

本実施形態においては、案内部材１０８が、可動子１０１に取り付けられ、Ｚローラー２６２およびＹローラー２６１が固定子２０１に取り付けられている例を示したが、案内部材１０８が、固定子２０１に取り付けられていてもよい。その場合、Ｚローラー２６２およびＹローラー２６１は可動子１０１の側面のＸ方向（第１の方向）に沿って取り付けられる。

【0044】

次に、コイルユニット１０３１について図３を用いて説明する。

【0045】

本実施形態においては、コイルユニット１０３１は、第１の方向に沿って配置された６つのコイルからなる第１のコイル群を有している。また、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る２つのコイルを１組とするコイルが３組配置された第２のコイル群を有している。つまり、第１のコイル群６個と第二のコイル群６個から構成される例を示すがこれに限るものではない。図３Ａはコイルユニット１０３１ＲをＺ＋方向から見た図である。コイルユニット１０３１Ｒは１２個のコイル１０３ａ１Ｒ～１０３ａ３Ｒ、１０３ｂ１Ｒ～１０３ｂ６Ｒ、１０３ｃ１Ｒ～１０３ｃ３Ｒからなる。２０３は固定子の永久磁石である。

【0046】

コイルはそれぞれ可動子コントローラ３０２に接続され、１０３ａ１Ｒ～１０３ａ３Ｒと１０３ｃ１Ｒ～１０３ｃ３Ｒの６つのコイルは各々独立に電流量を制御することが出来る。

【0047】

また、コイル１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒには、同じ大きさの電流が逆方向に印加される。コイル１０３ｂ２Ｒと１０３ｂ５Ｒとの組みあわせ、コイル１０３ｂ３Ｒと１０３ｂ６Ｒとの組み合わせも同様に、同じ大きさの電流が逆方向に印加される。

【0048】

図６を用いてコイル１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒの作用について説明する。

【0049】

図６においてコイル１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒは巻き線されたコイルであり、コイル１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒは永久磁石側に現れる磁極が反対になるように巻き線がなされていることが好ましい。しかし、これに限らず、それぞれ同じ大きさの電流が逆方向に印加されるようにそれぞれのコイルを制御してもよい。

【0050】

例えば図６の様に、コイル１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒに、１０３ｂ４Ｒの永久磁石２０３側の面がＳ極に、コイル１０３ｂ１Ｒの永久磁石２０３側の面がＮ極となるように電流を印加する。永久磁石２０３のコイル側の面がＳ極になるように着磁されている場合、コイル１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒには両方ともＹ＋側に力（ＦｙｎとＦｙｐ）力が働くため、Ｙ＋方向に可動子１０１は移動する。

【0051】

一方、Ｚ方向に働く力、ＦｚｎとＦｚｐは互いに打ち消しあうように働く。

【0052】

このように、コイルユニット１０３１Ｒおよび１０３１Ｌはそれぞれ独立した電流制御が可能な６つのコイルと、同じ大きさの電流が逆方向に印加される２つのコイルを１組とする３組のコイルから構成される。それぞれ独立した電流制御が可能な６つのコイルは、１０３ａ１～１０３ａ３と１０３ｃ１～１０３ｃ３である。同じ大きさの電流が逆方向に印加される２つのコイルを１組とする３組のコイルは、１０３ｂ１と１０３ｂ４、１０３ｂ２と１０３ｂ５、１０３ｂ３と１０３ｂ６である。

【0053】

図３Ｂはコイルユニット１０３１ＲをＹ＋方向から見た図である。永久磁石２０３内の矢印はそれぞれの永久磁石の着磁方向を模式的に表している。

【0054】

図３Ｃはコイルユニット１０３１Ｒのそれぞれのコイル１０３に単位電流を印加した際に発生するＸ方向の力（Ｆｘ）、Ｙ方向の力（Ｆｙ）、Ｚ方向の力（Ｆｚ）の大きさを模式的に表した推力定数プロファイルである。

【0055】

固定子２０１の基準位置Ｏｆから見た可動子１０１の基準位置Ｏｍまで距離を（Ｘ）とする。

【0056】

コイル１０３ａ１Ｒ～１０３ａ３Ｒ、１０３ｃ１Ｒ～１０３ｃ３Ｒは電流を印加すると、Ｘ方向およびＺ方向に力が主に発生する。Ｙ方向に発生する力は無視できる程度に小さい。

【0057】

コイル１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒ、１０３ｂ２Ｒと１０３ｂ５Ｒ、１０３ｂ３Ｒと１０３ｂ６Ｒは図６で説明した通り電流を印加するとＹ方向に主に力が発生する。Ｘ，Ｚ方向にもわずかに力を発生するが無視できる程度に小さい。

【0058】

図３Ａおよび図３Ｃにおいて、例えばＦｘ（ａ１Ｒ，ｘ）は可動子１０１のＸ方向の位置が（Ｘ）である場合、コイル１０３ａ１Ｒに単位電流を印加した際に発生するＸ方向の力の大きさを模式的に表している。Ｆｘの括弧の最初の引数はコイルの指標を、二番目は可動子１０１のＸ方向の位置を表している。

【0059】

同様に、図３Ｂおよび図３Ｃ例えばＦｚ（ａ３Ｒ，ｘ）はコイル１０３ａ３Ｒに単位電流を印加した際に発生するＺ方向の力の大きさを表している。

【0060】

同様に、図３Ａおよび図３Ｃにおいて、Ｆｙ（ｂ１Ｒ・ｂ４Ｒ、Ｘ）はコイル１０３ｂ１Ｒおよび１０３ｂ４Ｒに単位電流を印加した際に発生するＹ方向の力の大きさを表している。

【0061】

永久磁石２０３とコイル１０３の大きさはコイル１０３が３個分で永久磁石２０３の２個分の大きさになるように構成されていることが好ましい。これらの関係は、コイルユニット１０３１Ｌについても同様である。

【0062】

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４Ａを用いて説明する。図４Ａ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を示す概略図である。

【0063】

図４Ａに示すように、制御システムは統合コントローラ３０１と、可動子コントローラ３０２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。

【0064】

可動子コントローラ３０２にはコイルユニット１０３およびエンコーダ１１１、Ｙセンサ１１２およびＺセンサ１１３が通信可能に接続されている。また可動子コントローラ３０２は統合コントローラ３０１とはケーブル１３０で繋がれていて統合コントローラ３０１から搬送の指令や電源の供給を受けることが出来る。可動子コントローラ３０２は接続されたコイル１０３の電流の大きさを個々に制御することが出来る。

【0065】

可動子コントローラ３０２は、エンコーダ１１１、Ｙセンサ１１２およびＺセンサ１１３からの出力に基づき、可動子１０１の位置および姿勢を算出することが出来る。

【0066】

また、可動子コントローラ３０２は可動子１０１の位置およびその推移を元に複数のコイル１０３に印加する電流指令値を決定することが出来る。

【0067】

これにより、統合コントローラ３０１および可動子コントローラ３０２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軸で制御することが出来る。

【0068】

可動子１０１の位置のＸ座標の検出方法について図２で説明する。

【0069】

図２において可動子１０１に取り付けられたエンコーダ１１１は固定子２０１に取り付けられたスケール２１１のパターンを読み取って可動子１の搬送方向Ｘの座標を取得することが出来る。

【0070】

エンコーダ１１１およびスケール２１１は絶対位置検出型でもよいし、インクリメンタル型エンコーダと適切なリセット信号の組み合わせでもよい。

【0071】

可動子１０１のＹ位置の検出方法について図１および図２で説明する。

【0072】

Ｙセンサ１１２はＹターゲット２１２の間の距離を検出するセンサである。Ｙターゲット２１２は搬送路に連続して延在している。

【0073】

Ｙセンサ１１２ｂＲおよび１１２ｆＲで検出される可動子１０１の検出値がそれぞれＹ１１２ｂＲとＹ１１２ｆＲであるとする。

【0074】

Ｙセンサ１１２ｂＲおよび１１２ｆＲの座標が（ａ２，ｂ），（－ａ２，ｂ）で表される場合、可動子１０１のＹ位置（Ｙ）およびＺ軸周りの回転量（Ｗｚ）はそれぞれ次式（５ａ）及び（５ｂ）により
Ｙ＝（Ｙ１１２ｂＲ＋ Ｙ１１２ｆＲ）／２ －－－式（５ａ）
Ｗｚ＝（Ｙ１１２ｂＲ － Ｙ１１２ｆＲ）／（２＊ａ２） －－－式（５ｂ）
と計算することが出来る。

【0075】

可動子１０１のＺ位置の検出方法について図１および図２で説明する。

【0076】

Ｚセンサ１１３はＺターゲット２１３の間の距離を検出するセンサである。Ｚターゲット２１３は搬送路に連続して延在している。

【0077】

Ｚセンサ１１３は可動子１０１上に３か所以上設ける必要がある。

【0078】

例えば図１に示すように３か所のＺセンサの位置（１１３ｂＬ，１１３ｆＬ，１１３ｃＲ）のＸＹ座標が（－ａ，－ｂ）、（ａ，－ｂ）、（０，ｂ）で表される。そして、Ｚセンサ１１３の検出値をそれぞれ（Ｚ１１３ｂＬ，Ｚ１１３ｆＬ，Ｚ１１３ｃＲ）とするとき可動子１０１の姿勢、Ｚの位置（Ｚ）Ｙ軸周りの回転量（Ｗｙ）及びＸ軸周りの回転量（Ｗｘ）は、次式（５ｃ）、（５ｄ）及び（５ｅ）により算出できる。
Ｚ＝（Ｚ１１３ｂＬ ＋ Ｚ１１３ｆＬ ＋ Ｚ１１３ｃＲ）／３ －－－式（５ｃ）
Ｗｘ＝（Ｚ１１３ｃＲ －（Ｚ１１３ｂＬ ＋ Ｚ１１３ｆＬ）／２）／（２＊ｂ） －－－式（５ｄ）
Ｗｙ＝（Ｚ１１３ｂＬ － Ｚ１１３ｆＬ）／（２＊ａ） －－－式（５ｅ）
で計算することが出来る。

【0079】

次に図５で可動子コントローラ３０２による姿勢制御方法について説明する。図５は可動子１０１に印加する力の大きさを算出するための制御ループを模式的に表したものである。

【0080】

ｒｅｆは統合コントローラ３０１から指令される可動子１０１の姿勢の目標値、ｐｏｓはセンサ群から得られる可動子１０１の姿勢情報である。姿勢コントローラ５０１は目標値ｒｅｆと現在位置ｐｏｓとの差分ｅｒｒから可動子１０１に印加するトルクＴを算出する。

【0081】

算出されたトルクＴの大きさからコイルユニット１０３に印加する電流Ｉが決定され所望の電流が出力されるとそれが可動子１０１に力Ｆとなって作用し最終的に姿勢ｐｏｓとして検出される。

【0082】

姿勢コントローラ５０１は例えばＰＩＤ制御コントローラでもよいし、可動子１０１の特性に応じて適宜フィルタを入れるなどして可動子１０１の姿勢を安定させることが出来る。

【0083】

また、可動子１０１に対して印加される力ベクトル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）
まず、所望の力Ｔが満足すべき一般式を示す。

【0084】

可動子の右側に配置された６個のコイルと２つのコイルを１組とした３組のコイル番号の指標を（ｊ）で表す。コイル番号の指標とは、例えば、（１０３ａ１Ｒ，１０３ａ２Ｒ，１０３ａ３Ｒ，１０３ｂ１・４Ｒ，１０３ｂ２・５Ｒ，１０３ｂ３・６Ｒ，１０３ｃ１Ｒ，１０３ｃ２Ｒ，１０３ｃ３Ｒ）である。

【0085】

また、左側に配置された６個のコイルと２つのコイルを１組とした３組のコイル番号の指標（１０３ａ１Ｌ，１０３ａ２Ｌ，１０３ａ３Ｌ，１０３ｂ１・４Ｌ，１０３ｂ２・５Ｌ，１０３ｂ３・６Ｌ，１０３ｃ１Ｌ，１０３ｃ２Ｌ，１０３ｃ３Ｌ）も（ｊ）で表す。
ｊ番目のコイルに印加する電流の大きさをＩｊで表す。
ｊ番目のコイルの座標を（Ｘｊ，Ｙｊ）とする。
ｊを１から１８まで変化させた場合の総和をΣで表すと、
ＴＸ＝ΣＩｊ＊Ｆｘ（ｊ，ｘ） －－－式（７ａ）
Ｔｙ＝ΣＩｊ＊Ｆｙ（ｊ，ｘ） －－－式（７ｂ）
Ｔｚ＝ΣＩｊ＊Ｆｚ（ｊ，ｘ） －－－式（７ｃ）
ＴｗＸ＝－ΣＩｊ＊Ｆｚ（ｊ，ｘ）＊Ｙｊ －－－式（７ｄ）
Ｔｗｙ＝ΣＩｊ＊Ｆｚ（ｊ，ｘ）＊Ｘｊ －－－式（７ｅ）
Ｔｗｚ＝ΣＩｊ＊Ｆｘ（ｊ，ｘ）＊Ｙｊ－ΣＩｊ＊Ｆｙ（ｊ，ｘ）＊Ｘｊ －－－式（７ｆ）
で表すことが出来る。

【0086】

従って、式７ａ－７ｆを満足する電流値（Ｉｊ）を決定することが出来れば所望のトルクＴを印加することが出来る。

【0087】

上記の電流値は１８の自由度（６つのコイルと、２つのコイルを１組とした３組のコイルを２セット（Ｒ側とＬ側））であるのに対して力Ｔは６自由度であるから電流値の解は無数にあるので、適切な制約条件を設けて電流値の解を得ればよい。

【0088】

次にコイル電流値Ｉｊを一意に決定する方法を説明する。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＋であるＲ側をＲ，Ｙ－側をＬ、Ｘ＋側をＦ、Ｘ－側をｂ、中心をｃで示す。

【0089】

図１においてＲ側及びＬ側の各コイルユニット１０３１に働く力ベクトルＦをそれぞれ次のように表記する。各コイルユニット１０３１に働く力は、電流が印加された複数のコイル１０３と永久磁石２０３との間に生じる電磁力である。永久磁石２０３と電流が印加された複数のコイル１０４とにより、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方向の電磁力を発生す。

【0090】

図１Ａおよび図３Ａにおいてコイル１０３から生成される力Ｆは以下の通りである。
ＦｘｂＬ：コイル１０３ａ１Ｌ、１０３ａ２Ｌ、１０３ａ３Ｌから生成されるＸ方向の力
ＦｚｂＬ：コイル１０３ａ１Ｌ、１０３ａ２Ｌ、１０３ａ３Ｌから生成されるＺ方向の力
ＦｙｃＬ：コイル１０３ｂ１・４Ｌ（コイル１０３ｂ１Ｌと・１０３ｂ４Ｌ）、１０３ｂ２・５Ｌ（コイル１０３ｂ２Ｌと・１０３ｂ５Ｌ）、１０３ｂ３・６Ｌ（コイル１０３ｂ３Ｌと・１０３ｂ３Ｌ）から生成されるＹ方向の力
ＦｘｆＬ：コイル１０３ｃ１Ｌ、１０３ｃ２Ｌ、１０３ｃ３Ｌから生成されるＸ方向の力
ＦｚｆＬ：コイル１０３ｃ１Ｌ、１０３ｃ２Ｌ、１０３ｃ３Ｌから生成されるＺ方向の力
ＦｘｂＲ：コイル１０３ａ１Ｒ、１０３ａ２Ｒ、１０３ａ３Ｒから生成されるＸ方向の力
ＦｚｂＲ：コイル１０３ａ１Ｒ、１０３ａ２Ｒ、１０３ａ３Ｒから生成されるＺ方向の力
ＦｙｃＲ：コイル１０３ｂ１・４Ｒ（コイル１０３ｂ１Ｒと１０３ｂ４Ｒ）、１０３ｂ２・５（Ｒ１０３ｂ２Ｒと１０３ｂ５Ｒ）、１０３ｂ３・６Ｒ（１０３ｂ３Ｒと１０３ｂ６Ｒ）から生成されるＹ方向の力
ＦｘｆＲ：コイル１０３ｃ１Ｒ、１０３ｃ２Ｒ、１０３ｃ３Ｒから生成されるＸ方向の力
ＦｚｆＲ：コイル１０３ｃ１Ｒ、１０３ｃ２Ｒ、１０３ｃ３Ｒから生成されるＺ方向の力
力ベクトルＦを
Ｆ＝（ＦｘｂＬ、ＦｚｂＬ、ＦｙｃＬ、ＦｘｆＬ、ＦｚｆＬ、ＦｘｂＲ、ＦｚｂＲ、ＦｙｃＲ、ＦｘｆＲ、ＦｚｆＲ）で定義する。
力Ｔ（ＴＸ、Ｔｙ、Ｔｚ、ＴｗＸ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚ）
は、それぞれ次式（８ａ）、（８ｂ）、（８ｃ）、（８ｄ）、（８ｅ）及び（８ｆ）により算出される。
ＴＸ＝ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ＋ＦｘｆＬ＋ＦｘｂＬ …式（８ａ）
Ｔｙ＝ＦｙｃＬ＋ＦｙｃＲ …式（８ｂ）
Ｔｚ＝ＦｚｂＲ＋ＦｚｂＬ＋ＦｚｆＲ＋ＦｚｆＬ …式（８ｃ）
ＴｗＸ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｂＬ）－（ＦｚｆＲ＋ＦｚｂＲ）｝＊２＊ｒｘ３ …式（８ｄ）
Ｔｗｙ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｆＲ）－（ＦｚｂＬ＋ＦｚｂＲ）｝＊２＊ｒｙ３ …式（８ｅ）
Ｔｗｚ＝｛（ＦｘｆＬ＋ＦｘｂＬ）－（ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ）｝＊２＊ｒｘ３ …式（８ｆ）
力ベクトルＦには１０個の自由度があるので、６自由度の力Ｔから算出するにはさらに４個の制限を導入すればよい。

【0091】

同じ軸上に働く力を均等に配分するため以下の３式の制限を導入する。
ＦｘｆＲ＝ＦｘｂＲ …式（８ｇ）
ＦｘｆＬ＝ＦｘｂＬ …式（８ｈ）
ＦｙｃＬ＝ＦｙｃＲ …式（８ｉ）
また、Ｙ軸周りの回転力をＬ側、Ｒ側に均等に配分するように以下の制限を導入する。
ＦｚｆＲ－ＦｚｂＲ＝ＦｚｆＬ－ＦｚｂＬ …式（８ｊ）
ここまでで式８ａ～８ｊまでの１０式により力ベクトルＴが決定されれば力ベクトルＦを決定することが出来る。

【0092】

ここまでで、１０個の力ベクトルＦを一意に決定することが出来る。

【0093】

さらにここから各コイル１０３に対する電流値を一意に決定する方法を説明する。

【0094】

ＦｘｂＬおよびＦｚｂＬは各コイル１０３ａ１Ｌ、１０３ａ２Ｌ、１０３ａ３Ｌの電流値（Ｉａ１Ｌ，Ｉａ２Ｌ，Ｉａ３Ｌ）および推力定数プロファイルの大きさを使って以下の様に記述できる
ＦｘｂＬ＝Ｆｘ（ａ１Ｌ，ｘ）＊ＩＬ１＋Ｆｘ（ａ２Ｌ，ｘ）＊Ｉａ１Ｌ＋Ｆｘ（ａ３Ｌ，ｘ）＊Ｉａ３Ｌ …式（９ａ）
ＦｚｂＬ＝Ｆｚ（ａ１Ｌ，ｘ）＊Ｉａ１Ｌ＋Ｆｚ（ａ２Ｌ，ｘ）＊Ｉａ２Ｌ＋Ｆｚ（ａ３Ｌ，ｘ）＊Ｉａ３Ｌ …式（９ｂ）
ここで、
Ｉａ１Ｌ＋Ｉａ２Ｌ＋Ｉａ３Ｌ＝０ …式（９ｃ）
の制限を導入すればＩａ１Ｌ，Ｉａ２Ｌ，Ｉａ３Ｌの未知数に対して３個の独立した条件が得られるので各電流値（Ｉａ１Ｌ，Ｉａ２Ｌ，Ｉａ３Ｌ）を一意に決定できる。

【0095】

同様の手法で、ＦｘｆＬ、ＦｚｆＬから各電流値（Ｉｃ１Ｌ，Ｉｃ２Ｌ，Ｉｃ３Ｌ）を決定できる。
ＦｘｆＬ＝Ｆｘ（ｃ１Ｌ，ｘ）＊Ｉｃ１Ｌ＋Ｆｘ（ｃ２Ｌ，ｘ）＊Ｉｃ２Ｌ＋Ｆｘ（ｃ３Ｌ，ｘ）＊Ｉｃ３Ｌ …式（１０ａ）
ＦｚｂＬ＝Ｆｚ（ｃ１Ｌ，ｘ）＊Ｉｃ１Ｌ＋Ｆｚ（ｃ２Ｌ，ｘ）＊Ｉｃ２Ｌ＋Ｆｚ（ｃ３Ｌ，ｘ）＊Ｉｃ３Ｌ …式（１０ｂ）
Ｉｃ１Ｌ＋Ｉｃ２Ｌ＋Ｉｃ３Ｌ＝０ －－－式１０ｃ

【0096】

同様の手法で、ＦｘｂＲ、ＦｚｂＲから各電流値（Ｉａ１Ｒ，Ｉａ２Ｒ，Ｉａ３Ｒ）を決定できる。
Ｆｘｂｒ＝Ｆｘ（ａ１Ｒ，ｘ）＊Ｉａ１Ｒ＋Ｆｘ（ａ２Ｒ，ｘ）＊Ｉａ２Ｒ＋Ｆｘ（ａ３Ｒ，ｘ）＊Ｉａ３Ｒ …式（１１ａ）
Ｆｚｂｒ＝Ｆｚ（ａ１Ｒ，ｘ）＊Ｉａ１Ｒ＋Ｆｚ（ａ２Ｒ，ｘ）＊Ｉａ２Ｒ＋Ｆｚ（ａ３Ｒ，ｘ）＊Ｉａ３Ｒ …式（１１ｂ）
Ｉａ１Ｒ＋Ｉａ２Ｒ＋Ｉａ３Ｒ＝０ －－－式１１ｃ

【0097】

同様の手法で、ＦｘｆＲ、ＦｚｆＲから各電流値（Ｉｃ１Ｒ，Ｉｃ２Ｒ，Ｉｃ３Ｒ）を決定できる。
ＦｘｆＲ＝Ｆｘ（ｃ１Ｒ，ｘ）＊Ｉｃ１Ｒ＋Ｆｘ（ｃ２Ｒ，ｘ）＊Ｉｃ２Ｒ＋Ｆｘ（ｃ３Ｒ，ｘ）＊Ｉｃ３Ｒ …式（１２ａ）
ＦｚｂＲ＝Ｆｚ（ｃ１Ｒ，ｘ）＊Ｉｃ１Ｒ＋Ｆｚ（ｃ２Ｒ，ｘ）＊Ｉｃ２Ｒ＋Ｆｚ（ｃ３Ｒ，ｘ）＊Ｉｃ３Ｒ …式（１２ｂ）
Ｉｃ１Ｒ＋Ｉｃ２Ｒ＋Ｉｃ３Ｒ＝０ －－－式１２ｃ

【0098】

次にＦｙｃＬ，ＦｙｃＲから各電流値（Ｉ（ｂ１・４Ｌ），Ｉ（ｂ２・５Ｌ），Ｉ（ｂ３・６Ｌ），Ｉ（ｂ１・４Ｒ），Ｉ（ｂ２・５Ｒ），Ｉ（ｂ３・６Ｒ））を決定する方法を説明する。
ＦｙｃＬ＝ Ｆｙ（（ｂ１・４Ｌ），ｘ）＊Ｉ（ｂ１・４Ｌ）＋Ｆｙ（（ｂ２・５Ｌ），ｘ）＊Ｉ（ｂ２・５Ｌ）＋Ｆｙ（（ｂ３・６Ｌ），ｘ）＊Ｉ（ｂ３・６Ｌ） …式（１３ａ）
に追加して
Ｉ（ｂ１・４Ｌ）＋Ｉ（ｂ２・５Ｌ）＋Ｉ（ｂ３・６Ｌ）＝０ －－－式１３ｂ
Ｉ（ｂ１・４Ｌ）：Ｉ（ｂ２・５Ｌ）：Ｉ（ｂ３・６Ｌ）＝Ｆｙ（（ｂ１・３Ｌ），ｘ）：Ｆｙ（（ｂ２・５Ｌ），ｘ）：Ｆｙ（（ｂ３・６Ｌ），ｘ）
すなわち、
Ｉ（ｂ３・６Ｌ）＊Ｆｙ（（ｂ１・４Ｌ），ｘ）＝ Ｉ（ｂ２・５Ｌ）＊ Ｆｙ（（ｂ２・５Ｌ），ｘ）＝ Ｉ（ｂ１・４Ｌ）＊ Ｆｙ（（ｂ３・６Ｌ），ｘ） －－－式１３ｃ
により各電流値（Ｉ（ｂ１・４Ｌ），Ｉ（ｂ２・５Ｌ），Ｉ（ｂ３・６Ｌ））を一意に決定できる。

【0099】

同様に
ＦｙｃＲ＝ Ｆｙ（（ｂ１・４Ｒ），ｘ）＊Ｉ（ｂ１・４Ｒ）＋Ｆｙ（（ｂ２・５Ｒ），ｘ）＊Ｉ（ｂ２・５Ｒ）＋Ｆｙ（（ｂ３・６Ｒ），ｘ）＊Ｉ（ｂ３・６Ｒ） …式１３ｄ
に追加して
Ｉ（ｂ１・４Ｒ）＋Ｉ（ｂ２・５Ｒ）＋Ｉ（ｂ３・６Ｒ）＝０ －－－式１３ｅ
Ｉ（ｂ１・４Ｒ）：Ｉ（ｂ２・５Ｒ）：Ｉ（ｂ３・６Ｒ）＝Ｆｙ（（ｂ１・４Ｒ），ｘ）：Ｆｙ（（ｂ２・５Ｒ），ｘ）：Ｆｙ（（ｂ３・６Ｒ），ｘ）
すなわち、
Ｉ（ｂ３・６Ｒ）＊Ｆｙ（（ｂ１・４Ｒ），ｘ）＝ Ｉ（ｂ２・５Ｒ）＊ Ｆｙ（（ｂ２・５Ｒ），ｘ）＝ Ｉ（ｂ１・４Ｒ）＊ Ｆｙ（（ｂ３・６Ｒ），ｘ） －－－式１３ｆ
により各電流値（Ｉ（ｂ１・４Ｒ），Ｉ（ｂ２・５Ｒ），Ｉ（ｂ３・６Ｒ））を一意に決定できる。

【0100】

こうして、可動子コントローラ２１２は、複数のコイル１０４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。

【0101】

上述のようにして、可動子コントローラ２１２は、複数のコイル１０４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、可動子コントローラ２１２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１０４により永久磁石２０３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。また可動子コントローラ２１２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。

【0102】

このように、本実施形態によれば、２列に配置された複数のコイル１０４により、可動子１０１に対して、３軸の力成分（ＴＸ，Ｔｙ，Ｔｚ）及び３軸のモーメント成分（ＴｗＸ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）の６軸の力を印加することができる。これにより、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御することができる。本実施形態によれば、制御すべき変数である力の６軸成分の数よりも少ない列数である２列のコイルユニット１０３により、可動子１０１の姿勢の６軸制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御することができる。

【0103】

したがって、本実施形態によれば、コイル１０４の列数を少なく構成することができるため、システムの大型化や複雑化を伴うことなく、可動子１０１の姿勢を制御しつつ、可動子１０１を非接触で搬送することができる。さらに、本実施形態によれば、コイル１０４の列数を少なく構成することができるため、安価に小型の磁気浮上型の搬送システムを構成することができる。

【0104】

本実施形態では、固定子に永久磁石を備える例を示したが、永久磁石でなくとも軟磁性体であっても、可動子のコイルに電流を流すことで固定子に備えた軟磁性体と可動子に備えたコイルとの間に力を発生させることができる。これにより、可動子の姿勢を制御しつつ、可動子を簡単な構造によって非接触で搬送あるいは回転させることができる。本明細書において、永久磁石等の硬磁性体または軟磁性体を単に磁性体と称する。

【0105】

［第二の実施形態］
第二の実施形態について、図４Ｂを用いて説明する。図４Ｂ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を示す概略図である。なお、上記第一の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。

【0106】

本実施形態による可動子１０１の基本的構成は、第一の実施形態による構成とほぼ同様である。第一の実施形態においては、可動子コントローラ３０２と統合コントローラ３０１とはケーブル１３０で繋がれている例を示した。しかし、本実施形態における可動子コントローラ３０２は、無線によって統合コントローラ３０１から搬送の指令等を受ける例を示す。

【0107】

図４Ｂにおいては、図４Ａのケーブル１３０に代わって固定子側無線ユニット６０１および可動子側無線ユニット６０２、バッテリー６０３が追加されている。固定子側無線ユニット６０１および可動子側無線ユニット６０２は例えば５Ｇ無線ユニットが低レイテンシであり好適である。

【0108】

このような実施形態をとれば可動子はケーブルを伴わないため、より完全な非接触状態を実現出来るので例えば高真空中を移動するような蒸着装置などに好適である。

【0109】

［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。

【0110】

例えば、真空環境や水中環境で利用する場合に、コイル１０３の周りや芯材に用いられるプラスチックなどの部材から、有機物などが飛散、流出してしまうおそれがある。また、絶縁用の接着剤も、同様に一部成分の流出や劣化が進んでしまうおそれがある。

【0111】

そのため、特に真空環境や水中環境、またはクリーンルームのようなごみの少ない環境では、コイルやコイル周りの部品を何らかの部品で覆い、周囲環境と絶縁することが好ましい。

【0112】

絶縁の仕方はいくつか方法があるが、例えば金属のボックスで１又は複数のコイルを覆い、その中に、気体を入れておくことが好ましい。

【0113】

さらに、コイルから発生する熱を外部に発散、放出させるためには、その気体としては熱伝導率の大きい気体が好ましく、たとえばヘリウムガスが好ましく、水素ガスでもよい。

【0114】

しかしながら、窒素や二酸化炭素ガス、大気でも、コイル周りの部品保護性能は十分高い。

【0115】

さらに、１又は複数のコイルをまとめて並べてボックス状に囲ったものを、コイルボックスユニットとして構成し、複数のコイルボックスユニットを並べてコイル列を構成するようにしてもよい。

【0116】

また、上記実施形態では、可動子１０１を浮上させる浮上力として、コイル１０３が永久磁石２０３から受ける電磁力のみを利用する場合を例に説明したが、これに限定されるものでなない。例えば、可動子１０１の質量又は可動子１０１の上面または下面に保持されるワーク１０２の質量が大きく鉛直方向へ印加すべき浮上力が大きい場合には、別途、空気等の流体による静圧を浮上用に使って浮上力を補助してもよい。

【0117】

また、上記実施形態では、第一のコイル群１０３が２列に配置されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば３列、４列及び５列のいずれかに配置することもできる。本発明によれば、可動子１０１の姿勢の６軸制御における変数の数６よりも少ない列数のコイル１０３の列で、可動子１０１の姿勢の６軸制御を実現することができる。

【0118】

また、本発明による搬送システムは、電子機器等の物品を製造する製造システムにおいて、可物品となるワークに対して各作業工程を実施する工作機械等の各工程装置の作業領域にワークを可動子とともに搬送する搬送システムとして利用することができる。作業工程を実施する工程装置は、ワークに対して部品の組み付けを実施する装置、塗装を実施する装置、蒸着装置等、あらゆる装置であってよい。また、製造される物品も特定のものに限定されるものではなく、あらゆる部品であってよい。

【0119】

このように、本発明による搬送システムを用いてワークを作業領域に搬送し、作業領域に搬送されたワークに対して作業工程を実施して物品を製造することができる。上述のように、本発明による搬送システムでは、システムの大型化や複雑化を伴うことない。したがって、本発明による搬送システムをワークの搬送に採用した物品の製造システムも、システムの大型化や複雑化を伴うことがなく、各作業工程を実施する装置のレイアウトを高い自由度で行うことができる。

【符号の説明】

【0120】

１０１ 可動子
１０２ ワーク
１０３ コイル
２０１ 固定子
２０３ 永久磁石

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】