JP2022019448A - 搬送システム、制御システム及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い設計自由度を確保しつつ、可動子の速度変動を低減することができる搬送システム、制御システム及び制御方法を提供する。【解決手段】搬送システムは、所定の方向に配置された複数のコイルを有する搬送路と、所定の方向に沿って配置され、複数の磁石部を有する可動子の位置を検出する位置検出部と、複数のコイルに電流を供給することにより可動子の移動を制御する制御部と、を有し、制御部は、可動子の位置に応じて可動子の移動を制御するコイルを複数のコイルから選択し、選択されたコイルの位置及び磁石部の位置に基づき選択されたコイルの推力定数を算出し、選択されたコイルに前記可動子に対する推力を分配し、推力定数及び分配された推力に基づいて、選択されたコイルの電流値を決定する。【選択図】図３

Description

本発明は、搬送システム、制御システム及び制御方法に関する。

特許文献１には、Ｓ極とＮ極を交互に配置した移動経路と、移動経路に沿って移動する移動体とを備え、移動体が、移動方向において異なる位置に配置される複数のモータと、それらの駆動を制御する駆動制御部とを有する移動体システムが記載されている。特許文献１に記載の移動体システムでは、一のモータが磁石の磁極の配置が規則的でない不規則区間に位置したときに、一のモータ以外の少なくとも１つのモータが不規則区間でない区間に位置し、駆動制御部は、不規則区間に位置するモータの駆動を停止する。

また、特許文献２には、それぞれが独立した１台のリニアモータの一次側の電機子として機能可能な複数の個別モータが、走行体の走行領域の全域に渡りレールに沿って間隔を開けて配列された搬送システムが記載されている。特許文献２に記載の搬送システムでは、永久磁石からなる可動子が走行体に設置され、可動子の走行方向の長さが、可動子が走行方向のどの位置にあっても複数の個別モータに渡って対向する長さとされている。

特許第６３１４３７１号公報 特許第５４２３９０１号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載されるような搬送システムでは、固定子を規則的に並べて配置することが困難であった。このため、特許文献１及び２に記載されるような搬送システムでは、可動子の速度変動が生じるおそれがあった。一方、特許文献２に記載されるように、所定の規則を満足するように固定子側の個別モータを配列したのでは、高い設計自由度を確保することは困難であった。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、高い設計自由度を確保しつつ、可動子の速度変動を低減することができる搬送システム、制御システム及び制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成すべく、本発明の一態様による搬送システムは、所定の方向に配置された複数のコイルを有する搬送路と、前記所定の方向に沿って配置され、複数の磁石部を有する可動子の位置を検出する位置検出部と、前記複数のコイルに電流を供給することにより前記可動子の移動を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記可動子の位置に応じて前記可動子の移動を制御するコイルを前記複数のコイルから選択し、前記選択されたコイルの位置及び前記磁石部の位置に基づき前記選択されたコイルの推力定数を算出し、前記選択されたコイルに前記可動子に対する推力を分配し、前記推力定数及び前記分配された推力に基づいて、前記選択されたコイルの電流値を決定する。

本発明の他の態様による制御システムは、所定の方向に配置された複数のコイルを有する搬送路と、前記所定の方向に沿って配置され、複数の磁石部を有する可動子の位置を検出する位置検出部と、を有する搬送システムを制御する制御システムであって、前記可動子の位置に応じて前記可動子の移動を制御するコイルを前記複数のコイルから選択する選択手段と、前記選択されたコイルの位置及び前記磁石部の位置に基づき前記選択されたコイルの推力定数を算出する算出手段と、前記選択されたコイルに前記可動子に対する推力を分配する分配手段と、前記推力定数及び前記分配された推力に基づいて、前記選択されたコイルの電流値を決定する決定手段と、前記決定された電流値の電流を前記選択されたコイルに供給することにより前記可動子の移動を制御する制御手段と、を有する。

本発明のさらに他の態様による制御方法は、所定の方向に配置された複数のコイルを有する搬送路と、前記所定の方向に沿って配置され、複数の磁石部を有する可動子の位置を検出する位置検出部と、を有する搬送システムの制御方法であって、前記可動子の位置に応じて前記可動子の移動を制御するコイルを前記複数のコイルから選択し、前記選択されたコイルの位置及び前記磁石部の位置から推力定数を算出し、前記選択されたコイルに前記可動子に対する推力を分配し、前記推力定数及び前記分配された推力に基づいて、前記選択されたコイルの電流値を決定し、前記決定された電流値の電流を前記選択されたコイルに供給することにより前記可動子の移動を制御する。

本発明によれば、高い設計自由度を確保しつつ、可動子の速度変動を低減することができる。

本発明の第１実施形態による搬送システムにおける搬送装置を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける搬送装置を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける搬送装置を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける搬送装置を示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける制御システムを示す概略構成図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムを示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムの動作を説明する概略図である。 本発明の第３実施形態による搬送システムの動作を説明する概略図である。 本発明の第３実施形態による搬送システムの動作を説明する概略図である。 本発明の第３実施形態による搬送システムの動作を説明する概略図である。 本発明の第４実施形態による搬送システムの動作を示すフローチャート図である。 本発明の第５実施形態による搬送システムにおける搬送装置を示す概略構成図である。 本発明の第５実施形態による搬送システムの動作を説明する概略図である。 本発明の第６実施形態による搬送システムを示すブロック図である。 本発明の第６実施形態による搬送装置を示す概略構成図である。 本発明の第６実施形態による搬送装置を示す概略構成図である。 本発明の第６実施形態による搬送装置を示す概略構成図である。 本発明の第７実施形態による搬送システムにおける運行システムを示す概略構成図である。 本発明の第７実施形態による搬送システムを示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
第１実施形態による搬送システムについて図１Ａ乃至図４を用いて説明する。本実施形態による搬送システムは、可動子に永久磁石、固定子にコイルが設置されたムービングマグネット型（ＭＭ）型リニアモータによる搬送システムである。

まず、本実施形態による搬送システムの概略構成について図１Ａ乃至図３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システム１における搬送装置１２を示す概略構成図である。図１Ａは、搬送装置１２のＺ方向から見た上面図である。図１Ｂは、搬送装置１２のＸ方向から見た正面断面図である。図１Ｃは、搬送装置１２におけるコイルユニット２１のＺ方向から見た上面図である。図１Ｄは、搬送装置１２におけるコイルユニット２１のＹ方向から見た側面図である。図２は、本実施形態による搬送システム１における制御システム１３を示す概略構成図である。図３は、本実施形態による搬送システム１を示すブロック図である。なお、以下の説明では、複数存在する構成要素について、必要に応じて数字の符号の後に小文字のアルファベットを付して個々を区別し、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る。

本実施形態による搬送システム１は、図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示すように、搬送装置１２と、制御システム１３とを含んでいる。搬送装置１２は、可動子として機能するキャリア４０を有している。なお、キャリア４０の台数は、図１Ａに示す１台に限定されるものではなく、２台以上の複数台であってもよい。制御システム１３は、搬送装置１２を制御して、搬送装置１２におけるキャリア４０の搬送を制御する制御部として機能する。搬送システム１は、キャリア４０により搬送されるワークに対して加工を施す加工システムの一部を構成している。

ここで、以下の説明において用いる直交座標系であるＸＹＺ座標系の各座標軸、方向等を定義する。まず、キャリア４０の搬送方向である水平方向に沿ってＸ軸をとり、キャリア４０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。また、キャリア４０が搬送される向きをＸ方向の正の向きとする。また、鉛直上向きをＺ方向の正の向きとする。なお、キャリア４０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。

図１Ａ及び図１Ｂに示すように、搬送装置１２は、可動子として機能するキャリア４０と、固定子として機能するコイルユニット２１を含む搬送路３とを有している。

キャリア４０は、例えば、加工システムの生産ラインにおいてワークを運搬するための台車としての役割を担っている。キャリア４０は、例えば、その上面にワークを保持可能なように構成されている。生産ラインには、キャリア４０により搬送されるワークに対して加工を行う１種又は複数種の工程装置１４が設置されている。生産ラインでは、例えば、搬送装置１２によりワークスペースに搬送されたワーク又は搬送装置１２による搬送中のワークに対して、工程装置１４により加工が行われて物品が製造される。搬送装置１２に配置されるキャリア４０の数は、生産ラインにより異なる。

キャリア４０には、Ｚ方向の負側の面である下面において、搬送路３のレール６０に沿って走行可能なローラ４４が取り付けられて設置されている。また、キャリア４０には、おなじく下面において、搬送路３のコイル２２に対向可能なように複数の永久磁石４２がＸ方向に沿って取り付けられて設置されている。複数の永久磁石４２は、搬送路３側の下方を向く外側の磁極の極性が交互に異なって外側にＳ極及びＮ極の極性がＸ方向に交互に並ぶように交互に着磁されて取り付けられている。各永久磁石４２は、搬送路３の電流が印加されたコイル２２との間に力が働く磁石部を構成する。なお、複数の永久磁石４２の数は、特に限定されるものではなく、適宜変更することができる。また、キャリア４０には、エンコーダ３１により読み取り可能なようにスケール４１が取り付けられて設置されている。

キャリア４０は、磁石部である永久磁石４２と搬送路３の電流が印加されたコイル２２との間に働くＸ方向の力を推力として、例えば、ローラ４４がＹ方向に沿った回転軸を中心に回転することによりレール６０に沿ってＸ方向に移動可能に構成されている。なお、キャリア４０は、永久磁石４２と搬送路３の電流が印加されたコイル２２との間に働くＺ方向の力を浮上力としてＺ方向に浮上しつつＸ方向に移動するように構成することもできる。

搬送路３は、キャリア４０がＸ方向に沿って走行可能なレール６０と、レール支持部６１と、複数のコイルユニット２１と、複数のエンコーダ３１とを有している。なお、複数のコイルユニット２１の数及び複数のエンコーダ３１の数は、特に限定されるものではなく、それぞれ搬送路３の長さ等に応じて適宜変更することができる。レール支持部６１には、レール６０と、複数のコイルユニット２１と、複数のエンコーダ３１とが取り付けられて設置されている。レール６０は、Ｘ方向に沿って設置されている。複数のコイルユニット２１ａ～２１ｎは、Ｘ方向に沿ったレール６０に沿って配置されている。複数のエンコーダ３１ａ～３１ｃは、Ｘ方向に沿って所定の間隔で並ぶように配置されて設置されている。

各エンコーダ３１は、搬送路３上の自己の取り付け位置を内部に記憶している。エンコーダ３１は、キャリア４０のスケール４１のパターンを読み取ってエンコーダ３１とスケール４１の相対距離を算出する。また、エンコーダ３１は、算出した相対距離及び取り付け位置から搬送路３上のキャリア４０の現在位置を算出する。また、エンコーダ３１は、算出したキャリア４０の現在位置を示す位置情報をセンサコントローラ３０に送信する。こうして、各エンコーダ３１は、キャリア４０の搬送路３における位置を検出する位置検出部として機能する。

各コイルユニット２１は、複数のコイル２２を有している。図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、コイルユニット２１には、複数のコイル２２ａ～２２ｆがＸ方向に沿って取り付けられて設置されている。複数のコイル２２ａ～２２ｆは、キャリア４０の永久磁石４２に対向可能なように設置されている。なお、複数のコイル２２の数は、特に限定されるものではなく、適宜変更することができる。各々のコイル２２には、それぞれに流れる電流を制御するコイルコントローラ２０が接続されている。コイル２２は、コイルコントローラ２０により制御される電流が印加されることで励磁する。励磁したコイル２２は、キャリア４０が有する永久磁石４２との作用により発生する力によりキャリア４０を駆動してＸ方向に搬送する。

図２に示すように、制御システム１３は、搬送コントローラ１０と、複数のコイルコントローラ２０と、センサコントローラ３０とを有している。複数のコイルコントローラ２０ａ～２０ｎは、複数のコイルユニット２１ａ～２１ｎに対応して設置されている。搬送制御手段としての搬送コントローラ１０には、複数のコイルコントローラ２０が通信可能に接続されている。また、搬送コントローラ１０には、センサコントローラ３０が通信可能に接続されている。各コイルコントローラ２０には、対応するコイルユニット２１が接続されている。センサコントローラ３０には、複数のエンコーダ３１が通信可能に接続されている。制御システム１３は、搬送路３の複数のコイル２２に駆動電流を供給することにより搬送路３におけるキャリア４０の移動を制御する制御部として機能する。

搬送コントローラ１０は、センサコントローラ３０から送信されるキャリア４０の現在位置を示す位置情報に基づき、コイルユニット２１のコイル２２に印加すべき電流値を示す制御電流値を決定する。搬送コントローラ１０は、決定した制御電流値を各コイルコントローラ２０に送信する。各コイルコントローラ２０は、搬送コントローラ１０から受信した制御電流値に基づき、対応するコイルユニット２１のコイル２２に印加する電流量を制御する。センサコントローラ３０は、エンコーダ３１から送信されるキャリア４０の現在位置を示す位置情報を搬送コントローラ１０に送信する。以下、制御システム１３における各部について詳述する。

図３に示すように、センサコントローラ３０は、位置情報選択器１１０を有している。搬送コントローラ１０は、位置指令器１００と、制御偏差算出器１０１と、位置制御器１０２と、制御コイル選択器１０３と、電気角算出器１０４と、装置情報記憶器１０５と、制御情報出力器１０６と、分配量算出器１０７とを有している。

位置情報選択器１１０には、複数のエンコーダ３１が接続されている。位置情報選択器１１０は、キャリア４０の現在位置を取得するエンコーダ３１を切り替える搬送路３上の切り替え位置を記憶している。位置情報選択器１１０は、キャリア４０の現在位置が搬送路３上の切り替え位置を通過した時、現在位置を取得するエンコーダ３１を、キャリア４０が切り替え位置を通過した側のエンコーダ３１に切り替える。

位置指令器１００は、キャリア４０の位置指令情報を制御偏差算出器１０１に出力する。キャリア４０の位置指令情報は、搬送するキャリア４０を位置させるべき位置を示す情報である。

制御偏差算出器１０１は、位置指令器１００から出力された位置指令情報に示される位置と、センサコントローラ３０から出力される位置情報に示されるキャリア４０の現在位置との差を算出する。また、制御偏差算出器１０１は、算出した位置の差を制御偏差情報として位置制御器１０２へ出力する。

位置制御器１０２は、制御偏差算出器１０１から出力された制御偏差情報に基づき、キャリア４０に対して加えることが要求される推力として指令すべき推力である要求推力［Ｎ］を算出する。位置制御器１０２は、算出した要求推力を示す要求推力情報を分配量算出器１０７へ出力する。

装置情報記憶器１０５は、記憶部として機能し、搬送システム１における搬送装置１２の装置構成情報をあらかじめ記憶している。

装置情報記憶器１０５に記憶された装置構成情報は、具体的には例えば、キャリア４０の長さ、永久磁石４２のＸ方向の位置を含む取り付け位置、コイル２２の長さ、コイルユニット２１の長さ、コイルユニット２１の配置位置の座標等が記憶されている。装置情報記憶器１０５は、複数のキャリア４０についてキャリア４０ごとに永久磁石４２の取り付け位置を記憶している。

制御コイル選択器１０３は、搬送されるキャリア４０の永久磁石４２に対向しているコイル２２を選択して制御対象であるピックアップコイルとする。ピックアップコイルは、キャリア４０の移動を制御するためのコイル２２である。制御コイル選択器１０３は、キャリア４０の現在位置、コイルユニット２１の長さ及びコイルユニット２１の配置位置の座標を使用して、永久磁石４２に対向しているコイル２２を選択してピックアップコイルとする。キャリア４０の現在位置は、センサコントローラ３０から出力される位置情報に示されるものである。コイルユニット２１の長さ及びコイルユニット２１の配置位置の座標は、装置情報記憶器１０５に記憶されたものである。なお、搬送コントローラ１０は、ピックアップコイルとして選択されていないコイル２２の出力を停止するように制御を行う。制御コイル選択器１０３は、ピックアップコイルとして選択したコイル２２を特定する制御コイル情報を電気角算出器１０４へ出力する。こうして、制御コイル選択器１０３は、キャリア４０の位置に応じて、ピックアップコイルとしてのコイル２２を搬送路３に設置された複数のコイル２２から選択する。

電気角算出器１０４は、制御コイル選択器１０３から出力された制御コイル情報に基づき、ピックアップコイルとして選択された各コイル２２について印加する電流の電気角及び単位電流［Ａ］あたりの推力［Ｎ］である推力定数［Ｎ／Ａ］を算出する。

電気角算出器１０４により算出される推力定数について図４を用いて説明する。図４の上段には、キャリア４０及びこれに対向するコイルユニット２１ａ、２１ｂをＹ方向から見た図を示している。図４の下段には、上段の図に対応するＸ方向の位置における推力定数を示す推力定数プロファイル７０を示している。推力定数プロファイル７０は、横軸にＸ方向の位置、縦軸に推力定数をとったグラフである。

図４の上段に示すように、コイルユニット２１ａ、２１ｂのそれぞれにおいて、コイル２２は、Ｘ方向に距離Ｌのピッチで配置されている。一方、キャリア４０の永久磁石４２は、Ｘ方向に距離３／２×Ｌのピッチで配置されている。Ｍｃｙｃは、磁気サイクルであり、複数の永久磁石４２における同極の永久磁石４２の間のＸ方向の距離である。なお、簡単のため、図４の上段では、コイルユニット２１のＸ方向の位置の原点Ｏｃをコイルユニット２１ａ、２１ｂの間の中間点としている。また、キャリア４０のＸ方向の中心Ｏｍを、複数の永久磁石４２のうちのＸ方向の中心に位置する永久磁石４２ｂのＸ方向の中心としている。図４の上段は、原点Ｏｃと中心Ｏｍとが合致した場合、すなわちキャリア４０のＸ方向の位置ＸがＸ＝０である場合を示している。

図４の下段に示す推力定数プロファイル７０は、コイルユニット２１の各々のコイル２２に対して単位電流を印加した際に発生するキャリア４０に対するＸ方向の推力の大きさを模式的に示している。例えば、コイルユニット２１ａのコイル２２ａに対して働く単位電流当たりの推力は、Ｘ方向にＡｑ（１）の大きさを有している。また、例えば、コイルユニット２１ｂのコイル２２ｃに対して働く単位電流当たりの推力は、Ｘ方向にＡｑ（７）の大きさを有している。

電気角算出器１０４は、推力定数プロファイル７０を用いて、ピックアップコイルとして選択されたコイル２２のＸ方向の位置及びキャリア４０の永久磁石４２のＸ方向の位置に基づき、各コイル２２の推力定数を算出することができる。電気角算出器１０４は、算出した推力定数を示す推力定数情報を分配量算出器１０７へ出力する。

分配量算出器１０７は、位置制御器１０２から出力された要求推力情報を使用して、ピックアップコイルとして選択された各コイル２２に分配する推力である分配出力推力を算出する。すなわち、分配量算出器１０７は、要求推力情報に示される要求推力及びピックアップコイルとして選択されたコイル２２の数であるピックアップコイル数を使用して、次式（１）により分配出力推力を算出する。なお、以降、ｉｄｘをコイル２２を識別するための指標であるコイル指標として用いる。
分配出力推力（ｉｄｘ）［Ｎ］＝要求推力［Ｎ］／ピックアップコイル数 …式（１）

分配量算出器１０７は、式（１）に従って要求推力をピックアップコイルに対して等分して均一に分配することができる。分配量算出器１０７は、算出した分配出力推力を示す分配出力推力情報を制御情報出力器１０６へ出力する。こうして、分配量算出器１０７は、ピックアップコイル数に基づき、キャリア４０に対して加えるべき要求推力をピックアップコイルとして選択された複数のコイル２２に等分して分配する。

制御情報出力器１０６は、電気角算出器１０４から出力された推力定数情報及び分配量算出器１０７から出力された分配出力推力情報を使用して、ピックアップコイルとして選択されたコイル２２に印加する電流値である制御電流値を算出して決定する。すなわち、制御情報出力器１０６は、推力定数情報に示される推力定数及び分配出力推力情報に示される分配出力推力を使用して、ピックアップコイルとして選択されたコイル２２のそれぞれについて制御電流値を次式（２）により算出する。
制御電流値（ｉｄｘ）［Ａ］＝分配出力推力（ｉｄｘ）［Ｎ］／推力定数（ｉｄｘ）［Ｎ／Ａ］ …式（２）

こうして、制御情報出力器１０６は、推力定数及び分配出力推力に基づき、ピックアップコイルとして選択された各々のコイル２２に対する制御電流値を算出して決定する。制御情報出力器１０６は、算出した制御電流値（ｉｄｘ）を、コイル指標ｉｄｘで識別されるコイル２２を制御するコイルコントローラ２０に送信する。

コイルコントローラ２０は、制御情報出力器１０６から送信された制御電流値（ｉｄｘ）に従って、コイル指標ｉｄｘで識別されるコイル２２に流れる電流値が制御電流値（ｉｄｘ）になるように当該コイル２２に駆動電流を供給してその電流値を制御する。こうして、コイルコントローラ２０は、ピックアップコイルとして選択された各コイル２２に流れる電流値を制御する。これにより、ピックアップコイルとして選択されたコイル２２に駆動電流が印加されてコイル２２と永久磁石４２との間に力が働き、その結果、キャリア４０に要求推力が加わってキャリア４０がＸ方向に搬送される。

従来から、リニアモータを利用した搬送システムが知られている。例えば、搬送システムは、工業製品を組み立てるための生産ラインにおいて用いられる。生産ラインにおける搬送システムは、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。搬送システムとしては、可動子側にコイル、固定子側に永久磁石を使ったムービングコイル型リニアモータ搬送システムが提案されている。また、可動子側に永久磁石、固定子側にコイルを使ったムービングマグネット型リニアモータ搬送システムも既に提案されている。

搬送システムによっては長い距離の搬送路が組まれていることがあり、１つの搬送路において可動子が複数搬送されることもある。また、複数の可動子同士の間隔はタクトタイムの短縮のため、狭い間隔で搬送されている。そのため、搬送システムにおいて一部損傷、装置設計の都合や制約等によって推力に寄与しない区間が存在してしまうと、搬送を停止し、連続して稼働し続けることが困難になってしまう。さらに、複数の可動子を高密度に配置し、一定速度で搬送させ、一時的な異常が起きても速度を維持し連続稼働し続けることが要求される。

上述した特許文献１及び２には、推力に寄与しない区間においても搬送可能にする構成や方法が記載されている。特許文献１には、可動子側を永久磁石とした場合、減磁磁極を検知し対象のエリアにかかるモータを停止する駆動方法が記載されている。また、特許文献２には、コイル配置に規則性を持たせ、常に同数のコイルが可動子に対向できることで安定した移動や推力の確保行う搬送構成が記載されている。

しかしながら、上述のように、固定子を規則的に並べて配置することは設計上困難である。例えば図１Ａに示す場合では、Ｘ方向において、コイルユニット２１ｂとコイルユニット２１ｃとの間隔が、コイルユニット２１ｃとコイルユニット２１ｄとの間隔よりも広くなっている。

また、例えば、大規模な真空装置の搬送システムは、互いに連ねられた有限の長さの真空チャンバ内にキャリアが搬送される搬送路が構成される。有限のチャンバ長の場合、チャンバ内に固定子を規則的に並べて配置することは困難である。また、隔壁が存在するチャンバ間では、固定子が配置されないため、推力に寄与しない区間が存在する。

さらに、連続稼働中にコイルの損傷や断線が発生した場合、推力に寄与しない区間が稼働中に発生すると推力の変動が発生する。また、一定時間以上コイルに対して高い制御電流値を印加し続けた場合コイルは熱を生じ、指定の推力を発生できなくなる。そのため、従来のリニアモータのように、規則性を持った配置や稼働中のコイル損傷が起きた場合に速度変動を生まず搬送を続けることは困難である。

推力の変動があった場合、ＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御等により変動に対して応答することは可能であるが、応答速度は演算装置に依存する。演算装置を高速化した場合、演算装置のコストが高くなるため望ましい形態ではない。

特許文献１では、固定子の配置間隔は等ピッチを前提としている。また、特許文献１では、マグネットの減磁における位相ずれに関しては考慮されているが、コイルに対しての変化に関しては考慮されていない。このため、特許文献１では、コイルの状態によっては所望の推力に対して出力が異なりうる。

また、特許文献２では、推力に寄与しない区間をある規則に基づき配置することで、固定子のコイルを省き、安定した移動や推力確保を行いつつ搬送を行っている。しかしながら、特許文献２では、規則が適用できない区間を設けることができないため、装置設計に自由度を持たせることが困難である。

一方、本実施形態では、キャリア４０の位置に応じて制御対象のピックアップコイルとなるコイル２２を選択して切り替えながら、選択したコイル２２に要求推力を分配する。こうして要求推力を分配したうえで、本実施形態では、キャリア４０に加えるべき要求推力を実現する制御電流値を決定する。これにより、本実施形態では、コイル２２の配置によってピックアップコイル数が変化した場合であっても一定の推力を実現することができる。また、本実施形態では、ピックアップコイル数が変化した場合であっても一定の推力を実現することができるため、高い設計自由度を確保することができる。

したがって、本実施形態によれば、高い設計自由度を確保しつつ、キャリア４０の速度変動を低減した制御を行うことができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による搬送システムについて説明する。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。

本実施形態による搬送システム１の構成は、第１実施形態による搬送システム１の構成と基本的に同様である。本実施形態による搬送システム１は、分配出力推力の算出方法の点で第１実施形態による搬送システム１とは異なっている。以下、本実施形態による分配出力推力の算出方法について説明する。

分配量算出器１０７は、位置制御器１０２から出力された要求推力情報及び電気角算出器１０４から出力された推力定数情報を使用して、ピックアップコイルとして選択された各コイル２２に分配する分配出力推力を算出する。

本実施形態では、ピックアップコイルとして選択された各コイル２２の推力定数の割合に比例して、要求推力を各コイル２２に分配する。すなわち、分配量算出器１０７は、要求推力情報に示される要求推力及び推力定数情報に示される推力定数を使用して、次式（３）及び次式（４）により分配出力推力を算出する。なお、Σは、指定された整数範囲の指標のそれぞれについてのその右側の数式の値を足し合わせた総和を表す記号である。ΣＡｑ（ｉｄｘ）は、ピックアップコイルとして選択された各コイル２２の推力定数を足し合わせた総和を表している。次式（３）により表される割合係数は、ピックアップコイルとして選択されたコイル２２の推力定数の総和に対する当該コイル２２の推力定数の割合を表している。
割合係数［Ａ／Ｎ］＝１／ΣＡｑ（ｉｄｘ）［Ｎ／Ａ］ …式（３）
分配出力推力（ｉｄｘ）［Ｎ］＝割合係数［Ａ／Ｎ］×推力定数（ｉｄｘ）［Ｎ／Ａ］×要求推力［Ｎ］ …式（４）

分配量算出器１０７は、式（３）及び式（４）に従って要求推力をピックアップコイルに対して推力定数の割合に比例して分配することができる。分配量算出器１０７は、算出した分配出力推力を示す分配出力推力情報を制御情報出力器１０６へ出力する。こうして、分配量算出器１０７は、ピックアップコイルとして選択されたコイル２２の推力定数の割合に基づき、キャリア４０に対して加えるべき要求推力をピックアップコイルとして選択された複数のコイル２２に分配する。

このように、本実施形態では、制御対象のピックアップとなるコイル２２に対して推力定数の割合に比例して要求推力を分配する。これにより、本実施形態では、第１実施形態と同様、コイル２２の配置によってピックアップコイル数が変化した場合であっても一定の推力を実現することができ、高い設計自由度を確保することができる。

したがって、本実施形態によれば、高い設計自由度を確保しつつ、キャリア４０の速度変動を低減した制御を行うことができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による搬送システムについて図５Ａ乃至図５Ｃを用いて説明する。図５Ａ乃至図５Ｃは、本実施形態による搬送システムの動作を説明する概略図である。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。

本実施形態による搬送システム１の構成は、第１実施形態による搬送システム１の構成と基本的に同様である。本実施形態による搬送システム１は、推力の伝達効率を考慮してピックアップコイルとして選択された各コイル２２に要求推力を分配する点で第１実施形態による搬送システム１とは異なっている。具体的には、本実施形態による搬送システム１は、推力定数プロファイル７０に加えて推力伝達効率プロファイル７１を使う点が、第１実施形態による搬送システム１とは異なっている。

図５Ａは、図４に示す第１実施形態と同様に、キャリア４０及びこれに対向するコイルユニット２１ａ、２１ｂをＹ方向から見た図を上段に示し、上段の図に対応するＸ方向の位置における推力定数を示す推力定数プロファイル７０を下段に示している。

図５Ｂは、図５Ａの上段の図に対応するＸ方向の位置における推力の伝達効率を示す推力伝達効率プロファイル７１を示している。推力伝達効率プロファイル７１は、横軸にＸ方向の位置、縦軸に推力の伝達効率をとったグラフである。推力伝達効率プロファイル７１によれば、キャリア４０のＸ方向における前端部と後端部との間の内部において、伝達効率は、推力の損失のない伝達を示す１で一定になっている。一方、キャリア４０のＸ方向における前端部及び後端部において、伝達効率は、それぞれ前方及び後方に向かって１から漸減しており、推力の損失が漸増している。

本実施形態では、推力伝達効率プロファイル７１に示される伝達効率を用いて、推力定数プロファイル７０に示される推力定数を補正する。すなわち、本実施形態において、電気角算出器１０４は、伝達効率を用いて、ピックアップコイルとして選択された各コイル２２について算出した推力定数を補正する。

図５Ｃは、図５Ａの上段の図に対応するＸ方向の位置における補正推力定数を示す補正推力定数プロファイル７２を示している。補正推力定数は、伝達効率により補正された推力定数である。補正推力定数プロファイル７２は、横軸にＸ方向の位置、縦軸に補正推力定数をとったグラフである。補正推力定数プロファイル７２は、推力定数プロファイル７０と推力伝達効率プロファイル７１との積で表すことができる。

電気角算出器１０４は、推力の伝達効率Ｄｋを用いて推力定数Ａｑを次式（５）により補正して、補正推力定数ＡｑＤｋを算出する。補正推力定数プロファイル７２は、式（５）により算出された補正推力定数をプロットすることにより得ることができる。
ＡｑＤｋ（ｉｄｘ）［Ｎ／Ａ］＝Ａｑ（ｉｄｘ）［Ｎ／Ａ］×Ｄｋ（ｉｄｘ） …式（５）

電気角算出器１０４は、算出した補正推力定数を示す推力定数情報を分配量算出器１０７へ出力する。

搬送コントローラ１０は、推力定数に代えて補正推力定数を使用して、第１実施形態と同様に、分配量算出器１０７において分配出力推力を算出し、制御情報出力器１０６において制御電流値を算出する。これにより、搬送コントローラ１０は、キャリア４０の搬送を制御することができる。なお、搬送コントローラ１０は、推力定数に代えて補正推力定数を使用して、第２実施形態と同様に、分配量算出器１０７において分配出力推力を算出し、制御情報出力器１０６において制御電流値を算出することもできる。

このように、本実施形態では、キャリア４０の端部で低下する推力の伝達効率を考慮してキャリア４０の搬送を制御することできる。したがって、本実施形態によれば、キャリア４０の端部に起因する速度変動をも含むキャリア４０の速度変動を低減した制御を行うことができる。

なお、上記では第１実施形態において推力の伝達効率を用いて推力定数を補正する場合について説明したが、第２実施形態においても上記と同様に推力の伝達効率を用いて推力定数を補正することができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による搬送システムについて図６を用いて説明する。図６は、本実施形態による搬送システムの動作を示すフローチャート図である。なお、上記第１乃至第３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。

本実施形態による搬送システム１の構成は、第１実施形態による搬送システム１の構成と基本的に同様である。本実施形態による搬送システム１は、搬送コントローラ１０が、制御情報出力器１０６により算出された制御電流値がコイル２２に印加不可能な電流値である場合にこれに対処する対処処理を実行する点で、第１実施形態による搬送システム１とは異なっている。搬送コントローラ１０は、制御電流値を決定する処理において、制御電流値がコイル２２に印加不可能な電流値である場合にこれに対処する対処処理を実行する。以下、本実施形態による搬送システム１において制御電流値を決定する処理について説明する。図６は、本実施形態による搬送システム１において制御電流値を決定する処理を示している。

図６に示すように、分配量算出器１０７は、第１実施形態と同様にして、ピックアップコイルとして選択された各コイル２２に要求推力を分配する分配出力推力を算出する（ステップＳ３０１）。

次いで、制御情報出力器１０６は、ピックアップコイルとして選択された各コイル２２に印加する制御電流値を算出する（ステップＳ３０２）。

次いで、制御情報出力器１０６は、上記ステップＳ３０２で算出した各制御電流値のすべてが、コイルコントローラ２０により印加可能な電流値であるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。制御情報出力器１０６は、例えばコイルコントローラ２０の電流出力ＩＣ（Integrated Circuit）の出力電流範囲に基づき、コイルコントローラ２０により印加可能な電流値であるか否かを判定する。例えば電流出力ＩＣの電流出力範囲の上限値である電流出力リミットが５Ａである場合、制御情報出力器１０６は、５Ａ以下の制御電流値を印加可能な電流値であると判定する。制御情報出力器１０６は、各制御電流値のすべてが出力範囲内である場合に各制御電流値のすべてが印加可能な電流値であると判定し、制御電流値の１つでも電流出力範囲外である場合に各制御電流値のすべてが印加可能な電流値でないと判定する。

制御情報出力器１０６は、各制御電流値のすべてが印加可能な電流値であると判定すると（ステップＳ３０３、ＹＥＳ）、ステップＳ３０２で算出した各制御電流値をコイルコントローラ２０に送信する（ステップＳ３１０）。

一方、制御情報出力器１０６は、各制御電流値のすべてが印加可能な電流値でないと判定すると（ステップＳ３０３、ＮＯ）、ステップＳ３０４へ遷移する。なお、制御情報出力器１０６は、印加可能な電流値でないと制御電流値が判定されたコイル２２について、制御電流値として、コイルコントローラ２０により印加可能な上限の電流値を印加するように設定する。この判定では、ピックアップコイルとして選択されたすべてのコイル２２が対象である。

制御情報出力器１０６は、ステップＳ３０４において、ステップＳ３０３で制御電流値が印加可能な電流値でないと判定されたコイル２２以外のピックアップコイルから、制御電流値が電流出力リミットに到達していないコイル２２を探す。以下では、制御電流値が電流出力リミットに到達していないコイル２２を印加余力コイル２２と適宜称する。

印加余力コイル２２がない場合（ステップＳ３０４、ＮＯ）、制御情報出力器１０６は、外部に警報を出力する（ステップＳ３０９）。

一方、印加余力コイル２２がある場合（ステップＳ３０４、ＹＥＳ）、制御情報出力器１０６は、ステップＳ３０３で制御電流値上限を超えたために当該コイル２２で印加できないキャリア４０に対する推力である不足推力を算出する（ステップＳ３０５）。制御情報出力器１０６は、次式（６）により不足推力を算出することができる。制御情報出力器１０６は、算出した不足推力を示す不足推力情報を分配量算出器１０７へ送信する。
不足推力（ｉｄｘ）＝（制御電流値（ｉｄｘ）－電流出力リミット）×推力定数（ｉｄｘ） …式（６）

例えば、電流出力リミットが５Ａ、印加可能な電流値でないと判定された制御電流値（ｉｄｘ）が６Ａの場合、不足推力は、次式（６）′のようになる。
不足推力（ｉｄｘ）＝（６Ａ－５Ａ）×推力定数（ｉｄｘ） …式（６）′

分配量算出器１０７は、印加余力コイル２２を不足推力の再分配の対象のコイル２２として、制御情報出力器１０６から送信された不足推力情報に示される不足推力を印加余力コイル２２に分配する（ステップＳ３０６）。分配量算出器１０７は、制御情報出力器１０６から送信された不足推力情報に示される不足推力を印加余力コイル２２に分配する（ステップＳ３０６）。分配量算出器１０７は、ステップＳ３０１で要求推力から分配出力推力を分配した場合と同様に一又は複数の印加余力コイル２２に不足推力を分配する。

次いで、分配量算出器１０７は、印加余力コイル２２について、分配した不足推力とＳ３０１での算出した分配出力推力との和を再分配後の分配出力推力として更新する。分配量算出器１０７は、再分配後の分配出力推力を示す分配出力推力情報を制御情報出力器１０６へ出力する。

次いで、制御情報出力器１０６は、ステップＳ３０２と同様にして、分配量算出器１０７から送信された分配出力推力情報に示される再分配後の分配出力推力を使用して、印加余力コイル２２について制御電流値を再度算出する（ステップＳ３０７）。

次いで、制御情報出力器１０６は、ステップＳ３０３と同様にして、ステップＳ３０７で算出された制御電流値がコイルコントローラ２０により印加可能な電流値であるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。

制御情報出力器１０６は、ステップＳ３０７で算出された制御電流値が印加可能な電流値であると判定すると（ステップＳ３０８、ＹＥＳ）、ステップＳ３０７で算出した制御電流値をコイルコントローラ２０に送信する（ステップＳ３１０）。

一方、制御情報出力器１０６は、ステップＳ３０７で算出された制御電流値が印加可能な電流値でないと判定すると（ステップＳ３０８、ＮＯ）、外部に警報を出力する（ステップＳ３０９）。

このように、本実施形態では、印加不可能な推力の分配が発生した場合であっても、その他のコイル２２に推力を再分配する。したがって、本実施形態によれば、キャリア４０の速度変動を低減した制御をより確実に行うことができる。

なお、上記では第１実施形態において対処処理を実行する場合について説明したが、第２及び第３実施形態においても本実施形態と同様に対処処理を実行することができる。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態について図７及び図８を用いて説明する。図７は、本実施形態による搬送システムにおける搬送装置を示す概略構成図である。図８は、本実施形態による搬送システムの動作を説明する概略図である。なお、上記第１乃至第４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。

本実施形態による搬送システム１は、次の点で第１実施形態による搬送システム１と異なっている。

すなわち、本実施形態による搬送路３を構築するコイルユニット２１は、２列平行に配置されて２列のコイルライン２３を構築している点で、第１実施形態による構成とは異なっている。

また、本実施形態におけるキャリア４０の基本的構成は、第１実施形態による構成とほぼ同様である。本実施形態によるキャリア４０は、永久磁石４２の取り付け態様の点で、第１実施形態による構成とは異なっている。

また、本実施形態による制御コイル選択器１０３は、各々のコイルライン２３に対して制御対象のコイル２２であるピックアップコイルを選択する点で、第１実施形態とは異なっている。

さらに、本実施形態による分配量算出器１０７は、出力推力を複数のコイルライン２３に対応した分配量を算出し、コイルライン２３に対する各々の分配出力推力情報を出力する点で、第１実施形態とは異なっている。

図７は、本実施形態による搬送装置１２をＺ方向から見た図である。キャリア４０には、永久磁石４２が２列になってＸ方向に並ぶように設置されている。各列の複数の永久磁石４２は、第１実施形態と同様にＳ極及びＮ極の極性がＸ方向に交互に並ぶように交互に着磁されて取り付けられている。各列の永久磁石４２は、永久磁石ライン４３を構成している。キャリア４０には、２列の永久磁石ライン４３ａ、４３ｂが設置されている。

搬送路３には、永久磁石ライン４３に対して励磁を行う複数のコイルユニット２１により構成された列であるコイルライン２３が設置されている。コイルライン２３では、複数のコイルユニット２１がＸ方向に並ぶように設置されている。本実施形態による搬送路３には、２本のコイルライン２３ａ、２３ｂが設置されている。コイルライン２３ａは、コイルユニット２１ａ～２１ｄにより構成されている。コイルライン２３ｂは、コイルユニット２１ｅ～２１ｈにより構成されている。

図７に示すように、搬送路３を構築する複数のコイルユニット２１は、コイルライン２３ａとコイルライン２３ｂとに分かれて配置されている。コイルライン２３ａ、２３ｂは、レール６０に対して平行に配置されている。コイルライン２３ｂでは、隣接するコイルユニット２１が隙間Ｄ２を空けて配置されている。それに対して、コイルライン２３ａでは、隙間Ｄ２を空けて隣接して配置されたコイルユニット２１のほか、途中に隣接するコイルユニット２１の一部が隙間Ｄ２とは異なる隙間Ｄ１を空けて配置されている。隙間Ｄ１は、隙間Ｄ２よりも広くなっている。

キャリア４０は、コイルライン２３ａ、２３ｂにそれぞれ対応した永久磁石ライン４３ａ、４３ｂを有している。永久磁石ライン４３ａはコイルライン２３ａに対向可能に設置されている。永久磁石ライン４３ｂは、コイルライン２３ｂに対向可能に設置されている。

搬送装置１２は、特に限定されるものではないが、例えば真空のチャンバ内に設置されることがある。この場合、搬送装置１２において、メンテナンス等を行う人が出入りするための扉等の構造物を設ける必要がある。その構造物のための隙間を確保するため、必ずしもコイルライン２３ａとコイルライン２３ｂとにおいて、コイルユニット２１をＸ方向において同じ位置に設置することができないことがある。このような事情により、隙間Ｄ２よりも広い隙間Ｄ１のような広い隙間がある。

本実施形態では、上述のように２列のコイルライン２３が設置されているため、制御コイル選択器１０３は、２列のコイルライン２３のそれぞれについて、永久磁石４２に対向しているコイル２２をピックアップコイルとして選択して制御対象とする。

図８に示すように、Ｘ方向において隙間Ｄ１の中心にキャリア４０の中心が位置する場合、ピックアップコイル数は、コイルライン２３ａ、２３ｂごとに異なる。すなわち、制御コイル選択器１０３は、永久磁石ライン４３ａに対するコイルライン２３ａにおいて、コイルユニット２１ｂのコイル２２ｃ～２２ｆ及びコイルユニット２１ｃのコイル２２ａ～２２ｄをピックアップコイルとして選択する。一方、制御コイル選択器１０３は、永久磁石ライン４３ｂに対するコイルライン２３ｂにおいて、コイルユニット２１ｆのコイル２２ｂ～２２ｆ及びコイルユニット２１ｇのコイル２２ａ～２２ｅをピックアップコイルとして選択する。

なお、本実施形態では説明のため、各々のコイルライン２３においてコイル２２がＸ方向に等間隔に並べてある場合を示しているが、Ｘ方向におけるコイル２２の間隔は異なっていてもよい。

電気角算出器１０４は、各々のコイルライン２３においてピックアップコイルとして選択された制御対象のコイル２２について、第１実施形態と同様にして推力定数Ａｑを算出する。

分配量算出器１０７は、永久磁石ライン４３ａに対するコイルライン２３ａ及び永久磁石ライン４３ｂに対するコイルライン２３ｂのそれぞれについて要求推力の分配を行う。このために、分配量算出器１０７は、例えば、次式（７）の様にコイルライン２３ごとの要求推力［Ｎ］を算出する。なお、本実施形態では、コイルライン数は２である。
コイルラインごとの要求推力［Ｎ］＝出力推力［Ｎ］／コイルライン数 …式（７）

分配量算出器１０７は、算出したコイルライン２３ごとの要求推力を、第１実施形態と同様にしてコイルライン２３ごとに分配して当該コイルライン２３におけるコイル２２について分配出力推力を算出する。

本実施形態では、上述のように各々のコイルライン２３でピックアップコイルとして選択されたコイル２２の数が異なっている場合においても、コイルライン２３ごとの要求推力を算出してこれをコイルライン２３ごとに分配する。したがって、本実施形態では、複数のコイルライン２３が設置された場合にコイルライン２３同士がＸ方向に対して同じ位置に配置されておらず又はコイル２２間に異なる隙間が設けられていたときでも、キャリア４０に対する所望の推力を実現することができる。したがって、本実施形態によれば、複数のコイルライン２３が設置された場合であっても、キャリア４０の速度変動を低減した制御を行うことができる。

なお、上記では、コイルライン２３及びこれに対応する永久磁石ライン４３がそれぞれ２本設置された場合について説明したが、これに限定されるものではない。コイルライン２３及びこれに対応する永久磁石ライン４３は、それぞれ３本以上の複数本設置されていてもよい。

また、上記では第１実施形態においてコイルライン２３及び永久磁石ライン４３を複数本設置した場合について説明したが、第２乃至第４実施形態においても本実施形態と同様にコイルライン２３及び永久磁石ライン４３を複数本設置することができる。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態による搬送システムについて図９乃至図１０Ｃを用いて説明する。図９は、本実施形態による搬送システムのブロック図である。図１０Ａ乃至図１０Ｃは、本実施形態による装置の概略構成図である。なお、上記第１乃至第５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。

コイルユニット２１においては、コイル２２の一部破損、コイル２２への配線の断線、コイル２２の発熱等により、一部のコイル２２に所望の電流を流せず稼働中に当該コイル２２が使用できなくなることがある。使用できないコイル２２においては、故障の１種である出力異常が発生する。

本実施形態による搬送システム１は、搬送コントローラ１０が、コイル２２の出力異常を検知する異常検出器１０８を有する点で、第１実施形態による構成とは異なっている。また、本実施形態による搬送システム１は、装置情報記憶器１０５に電流偏差閾値、コイル破損危険温度閾値及び使用許可コイル温度閾値を保持している点でも、第１実施形態による構成とは異なっている。

本実施形態は、コイルユニット２１ｃに含まれるコイル２２におけるコイル２２ｎｇに対する指令電流値が所定の閾値以上印加できなかった場合を異常として説明する。

例えば、真空のチャンバ内にある搬送装置１２においては、コイル２２の出力異常によって指令値に対する出力が出せなかった場合でも、キャリア４０の搬送を続行することが求められる。さらに、キャリア４０の搬送速度の変動を仕様以下に低減しつつ搬送することが求められる。そのため、搬送中においてもコイル２２の出力異常を検出してキャリア４０に対する推力を維持するための推力の分配を行うことが好ましい。

図９に示すように、搬送コントローラ１０とコイルコントローラ２０との間は、第１実施形態と同様に接続されている。さらに、本実施形態では、コイルコントローラ２０に異常検出器１０８が接続されている。コイルコントローラ２０からは、出力電流値、コイル温度等を示す出力結果情報が搬送コントローラ１０へ送信されている。出力電流値は、実際にコイル２２へ印加した電流値である。コイル温度はコイルコントローラ２０にある不図示のコイル温度検出器によって検出される。コイル温度検出器は、例えば熱電対温度計である。

装置情報記憶器１０５には、電流偏差閾値、コイル破損危険温度閾値及び使用許可コイル温度閾値が記憶されている。

図１０Ａは、搬送装置１２の概略構成を示している。コイル２２ｎｇは、出力異常が発生したコイル２２を表している。図１０Ｂは、コイル２２が正常時の制御状態を示している。図１０Ｃは、コイル２２ｎｇに出力異常が発生した異常時の制御状態を示している。

異常検出器１０８は、コイルコントローラ２０から送信された出力結果情報に基づき、使用可能なコイル２２であるか否かを判定する。異常検出器１０８は、使用可能なコイル２２でないと判定した場合に当該コイル２２を特定する異常コイル情報を制御コイル選択器１０３へ出力する。異常検出器１０８は、以下の方法により使用可能なコイル２２であるか否かを判定する。こうして、異常検出器１０８は、コイル２２の出力異常を検出する異常検出部として機能する。

まず、異常検出器１０８は、コイルコントローラ２０から送信された出力結果情報に示される出力電流値と制御情報出力器１０６で算出した各コイル２２への制御電流値との差分である出力電流偏差を次式（８）により算出する。
出力電流偏差＝制御電流値－出力電流値 …式（８）

次いで、異常検出器１０８は、算出した出力電流偏差と、装置情報記憶器１０５に保持された電流偏差閾値とを絶対値で比較する。その結果、異常検出器１０８は、出力電流偏差が電流偏差閾値の値より大きい場合、当該コイル２２が使用可能なコイル２２でないと判定し、コイル２２の出力異常として当該コイル２２を特定する異常コイル情報を保持する。保持するタイミングは、例えば、稼働中の出力電流偏差を連続的に監視した時、電流偏差閾値より大きいと判定したときに行う。また、キャリア４０に対して制御を行っていないときに、診断用の電流値を流して使用可能なコイル２２であるか否かの判定を行ってもよい。

異常検出器１０８は、出力異常のコイル２２として判定されたコイル２２を特定する異常コイル情報を制御コイル選択器１０３へ出力される。

同様に、異常検出器１０８は、出力結果情報に示されるコイル温度がコイル破損危険温度閾値を超えた場合、かかる温度異常のコイル２２を出力異常のコイル２２ｎｇとして異常コイル情報に保持する。この場合、異常検出器１０８は、出力異常のコイル２２ｎｇとして異常コイル情報に保持したコイル２２ｎｇについて、使用許可コイル温度閾値以下になるまで異常コイル情報に保持し、使用許可コイル温度閾値以下になると異常コイル情報への保持を解除する。異常コイル情報への保持が解除されたコイル２２は、ピックアップコイルとして選択されたコイルとして再度取り扱われる。

例えば、コイル破損危険温度閾値が１２０度に設定され、使用許可コイル温度閾値が６０度に設定される。この場合、一度コイル温度が１２０度を超えて出力異常のコイル２２ｎｇとして異常コイル情報に保持されると、６０度にコイル温度が下がるまで異常コイル情報に保持される。

また、異常検出器１０８は、報知部として機能し、上述のようにして出力異常のコイル２２ｎｇを検出すると、故障の１種である出力異常が発生した旨をユーザーに対して報知する警報を外部に出力することもできる。

制御コイル選択器１０３は、制御対象のピックアップコイルとして選択したコイル２２と、異常コイル情報に特定されるコイル２２ｎｇとを比較する。その結果、制御コイル選択器１０３は、ピックアップコイルにコイル２２ｎｇが存在すれば、ピックアップコイルからコイル２２ｎｇから除外する。

このように、本実施形態では、その後の推力の分配処理において出力異常のコイル２２ｎｇがピックアップコイルとして選択されないため、現実のコイル２２の状態に沿った形で推力の分配を行って、制御電流値を決定することができる。

図１０Ｂは出力異常のコイル２２ｎｇがない正常な時を、図１０Ｃは出力異常のコイル２２ｎｇがある異常時の制御を表した図である。

図１０Ｂでは、制御対象のピックアップコイルとして８個のコイル２２が選択されており、推力定数Ａｑ０～Ａｑ７を使用して、第１実施形態と同様に推力分配及び制御電流値の算出を行う。

それに対して、図１０Ｃでは、コイル２２ｎｇが出力異常が発生したコイル２２として判定されている。そのため、この場合、制御対象のピックアップコイルとして７個のコイル２２が選択されており、推力定数Ａｑ０～Ａｑ７のうちコイル２２ｎｇに対応する推力定数Ａｑ５以外を使用して、第１実施形態と同様に推力分配及び制御電流値の算出を行う。

このように、本実施形態では、出力異常が発生して推力に寄与しないコイル２２を稼働中に判定して制御演算に取り込むことにより、キャリア４０に対する所望の推力を実現できる。したがって、本実施形態によれば、出力異常のコイル２２ｎｇが存在する場合であっても、キャリア４０の速度変動を抑えた制御を行うことができる。

なお、上記では出力異常コイルの判定を搬送コントローラ１０内の異常検出器１０８で行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、コイルコントローラ２０で出力異常のコイル２２の検出判定を行ってもよい。

また、上記では第１実施形態において出力異常コイルの判定を行う場合について説明したが、第２乃至第４実施形態においても本実施形態と同様に対処処理を実行することができる。

また、上記ではコイルライン２３が１つの場合について説明したが、これに限定されるものではない。第５実施形態で説明した複数のコイルライン２３の制御についても本実施形態と同様の制御を行ってもよい。

［第７実施形態］
本発明の第７実施形態による搬送システムついて図１１及び図１２を用いて説明する。図１１は、本実施形態による搬送システムにおける運行システムを示す概略構成図である。図１２は、本実施形態による搬送システムを示すブロック図である。なお、上記第１乃至第６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。

本実施形態による搬送システム１は、第１実施形態と同様の複数の制御システム１３と、それらの複数の搬送コントローラ１０に通信可能に接続された運行コントローラ１１とを含む運行システム２を有する点で、第１実施形態による構成とは異なっている。

例えば大規模な真空装置に設置された搬送システム１においては、複数の真空チャンバを連ねて搬送路３を形成する。このような場合、１つの真空チャンバの搬送路３について１つの制御システム１３で一又は複数のキャリア４０の制御を行うが、複数の制御システム１３を乗り継いで制御を行う必要がある。

本実施形態では、上述のように乗り継ぎが発生する独立した複数の制御システム１３による制御において、以下のようにしてキャリア４０の速度変動を低減する。

図１１は、本実施形態による搬送システム１における運行システム２を示す概略構成図である。図１１に示すように、運行システム２は、運行コントローラ１１と、複数の制御システム１３とを有している。各制御システム１３は、図１１の上段に示すように、第１実施形態と同様の構成要素を有している。運行コントローラ１１は、複数の制御システム１３を制御する上位制御部として機能する。

図１１の下段に示すように、運行システム２では、複数の制御システム１３ａ～１３ｎが連続的に配置されている。運行コントローラ１１は、各制御システム１３ａ～１３ｎの搬送コントローラ１０と通信可能に接続されている。

図１２は、キャリア４０が制御システム１３ａから制御システム１３ｂへ乗り継いでいる場合を示している。

制御システム１３ａから制御システム１３ｂへキャリア４０が乗り継ぐ際には、各制御システム１３ａ、１３ｂが出力する予定の推力を分配する必要がある。そのため、本実施形態では、以下の手順で要求推力の分配を行う。

運行コントローラ１１には、予めキャリア４０のＸ方向の全長、及び制御システム１３のシステム制御範囲が記憶されている。システム制御範囲は、当該制御システム１３がキャリア４０の制御を担当するＸ方向の範囲である。また、運行コントローラ１１は、各々の制御システム１３からキャリア４０の現在位置を取得している。また、運行コントローラ１１は、各制御システム１３で出力された分配出力推力情報を各制御システム１３から取得している。

図１２では、制御システム１３ａにおいてＸ方向の位置の絶対座標の原点をＳｙｓ１ｃとしている。また、原点Ｓｙｓ１ｃを絶対位置の０としており、制御システム１３ｂの側の方向へ絶対位置として正の値を取っている。また、制御システム１３ａの位置の絶対座標において、キャリア４０の制御を担当するシステム制御範囲をＳｙｓＬ１として表している。

また、図１２では、キャリア４０の中心位置をＣａＯとしている。制御システム１３ａのＸ方向の位置の絶対座標において、キャリア４０の現在位置をＣａＰｏｓとしている。また、キャリア４０のＸ方向の全長をＬｃとしている。

運行コントローラ１１は、分配推力算出器１０９を有している。分配推力算出器１０９は、制御システム１３ａと制御システム１３ｂとに対して要求推力の分配を行う。分配推力算出器１０９には、制御システム１３において算出された要求推力が制御システム１３から入力される。

分配推力算出器１０９は、キャリア４０の全長Ｌｃ、システム制御範囲ＳｙｓＬ１及びキャリア４０の現在位置から、次式（９）～（１１）により乗り継ぎ推力割合係数を算出する。乗り継ぎ推力割合係数は、制御システム１３ａと制御システム１３ｂとに要求推力を分配するための係数である。制御システム１３ａに対しての乗り継ぎ推力割合係数をｋａとし、制御システム１３ｂに対しての乗り継ぎ推力割合係数をｋｂとする。また、以下の式で使用するキャリア４０の現在位置ＣａＰｏｓは、制御システム１３ａから取得しているキャリア４０の現在位置である。

乗り継ぎ推力割合係数の算出に先立ち、分配推力算出器１０９は、次式（９）によりシステム内制御範囲長Ｌａを算出する。
システム内制御範囲長Ｌａ＝システム制御範囲ＳｙｓＬ１－現在位置ＣａＰｏｓ＋キャリア全長Ｌｃ×（１／２） …式（９）

分配推力算出器１０９は、システム内制御範囲長Ｌａを使用して、次式（１０）及び（１１）により乗り継ぎ推力割合係数ｋａ、ｋｂをそれぞれ算出する。
乗り継ぎ推力割合係数ｋａ＝システム内制御範囲長Ｌａ／キャリア全長Ｌｃ …式（１０）
乗り継ぎ推力割合係数ｋｂ＝１－乗り継ぎ推力割合係数ｋａ …式（１１）

分配推力算出器１０９は、算出した乗り継ぎ推力割合係数ｋａ、ｋｂを使用して、制御システム１３ａ、１３ｂに要求推力を分配する。分配すべき要求推力は、制御システム１３ａで算出されたものを使用する。分配推力算出器１０９は、乗り継ぎ推力割合係数ｋａと要求推力との積を第１の要求推力として制御システム１３ａに分配する。また、分配推力算出器１０９は、乗り継ぎ推力割合係数ｋｂとの積を第２の要求推力として制御システム１３ｂに分配する。

例えば、制御システム１３ａで算出された要求推力が１０００Ｎの時、乗り継ぎ推力割合係数ｋａが０．６、乗り継ぎ推力割合係数ｋｂが０．４だった場合を考える。この場合、制御システム１３ａに分配される第１の要求推力は６００Ｎ、と制御システム１３ｂに分配推力は４００Ｎとなる。

分配された第１及び第２の要求推力は、分配量算出器１０７へ入力される出力推力に対して更新され、それぞれ制御システム１３ａ、１３ｂにおいて第１実施形態と同様に制御電流値を算出すべき要求推力として取り扱われる。

こうして、本実施形態では、搬送コントローラ１０を乗り継ぐ場合であっても、各搬送コントローラ１０は、キャリア４０の対する所望の推力を実現することができる。したがって、本実施形態によれば、搬送コントローラ１０を乗り継ぐ場合であっても、キャリア４０の速度変動を低減した制御を行うことができる。

なお、上記では運行コントローラ１１が分配推力算出器１０９を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。搬送コントローラ１０が分配推力算出器１０９を有していてもよい。この場合は、搬送コントローラ１０ｂと搬送コントローラ１０ｂとを通信可能に接続し、キャリア４０が排出される側又は受入側での一方で要求推力を分配して他方に分配結果を入力することができる。

また、上記では第１実施形態において複数の制御システム１３を含む運行システム２を有する場合について説明したが、第２乃至第６実施形態においても上記と同様に複数の制御システム１３を含む運行システム２を有するように構成することができる。

［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。
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。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、コイルが等間隔に配置されていない場合であっても、キャリアの位置とコイルの出力状態の結果に応じた制御を行うことにより、速度変動を低減した制御を行うことができる。また、本発明による搬送システムでは、コイルに断線による出力異常や温度変化による出力異常が発生した場合であっても、キャリアの位置とコイルの出力状態の結果に応じた制御を行うことで、速度変動を低減した制御を行うことができる。

１ 搬送システム
２ 運行システム
３ 搬送路
１０ 搬送コントローラ
１１ 運行コントローラ
１２ 搬送装置
１３ 制御システム
１４ 工程装置
２０ コイルコントローラ
２１ コイルユニット
２２ コイル
２３ コイルライン
３０ センサコントローラ
３１ エンコーダ
４０ キャリア
４１ スケール
４２ 永久磁石
４３ 永久磁石ライン
４４ ローラ
６０ レール
６１ レール支持部
１００ 位置指令器
１０１ 制御偏差算出器
１０２ 位置制御器
１０３ 制御コイル選択器
１０４ 電気角算出器
１０５ 装置情報記憶器
１０６ 制御情報出力器
１０７ 分配量算出器
１０８ 異常検出器
１０９ 分配推力算出器
１１０ 位置情報選択器

Claims (15)

1. 所定の方向に配置された複数のコイルを有する搬送路と、
   前記所定の方向に沿って配置され、複数の磁石部を有する可動子の位置を検出する位置検出部と、
   前記複数のコイルに電流を供給することにより前記可動子の移動を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記可動子の位置に応じて前記可動子の移動を制御するコイルを前記複数のコイルから選択し、
   前記選択されたコイルの位置及び前記磁石部の位置に基づき前記選択されたコイルの推力定数を算出し、
   前記選択されたコイルに前記可動子に対する推力を分配し、
   前記推力定数及び前記分配された推力に基づいて、前記選択されたコイルの電流値を決定する
   ことを特徴とする搬送システム。
2. 前記制御部は、前記選択されたコイルの数、又は前記選択されたコイルの推力定数の割合に基づいて、前記可動子に対する推力を分配する
   ことを特徴とする請求項１記載の搬送システム。
3. 前記制御部は、推力の伝達効率により補正された前記推力定数に基づき前記選択されたコイルの前記電流値を決定する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送システム。
4. 前記制御部は、前記選択されたコイルのうちの一のコイルの電流値が印加不可能である場合に、前記選択されたコイルのうちの印加余力のある他のコイルに前記可動子に対する不足推力を分配する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送システム。
5. 前記複数のコイルは、前記所定の方向に沿って複数の列に配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の搬送システム。
6. 前記コイルの異常を検出して前記異常をユーザーに報知する報知部を有する
   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。
7. 前記制御部は、前記コイルの異常が検出された場合に前記選択されたコイルから前記異常のコイルを除外する
   ことを特徴とする請求項６記載の搬送システム。
8. 前記選択されたコイルから除外された前記異常のコイルは、温度が所定の温度閾値を超えたコイルであり、
   前記制御部は、前記異常のコイルの前記温度が前記所定の温度閾値以下になると、当該コイルを前記選択されたコイルとして取り扱う
   ことを特徴とする請求項７記載の搬送システム。
9. 前記コイルの位置及び前記磁石部の位置を記憶する記憶部を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の搬送システム。
10. 前記記憶部は、前記可動子ごとに前記磁石部の位置を記憶する
    ことを特徴とする請求項９記載の搬送システム。
11. 複数の前記制御部と、
    前記複数の制御部を制御する上位制御部と、を有し、
    前記上位制御部は、前記可動子が前記複数の制御部のうちの第１の制御部から第２の制御部に乗り継ぐ際に前記可動子に対する推力を前記第１の制御部と前記第２の制御部に分配する
    ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の搬送システム。
12. 所定の方向に配置された複数のコイルを有する搬送路と、前記所定の方向に沿って配置され、複数の磁石部を有する可動子の位置を検出する位置検出部と、を有する搬送システムを制御する制御システムであって、
    前記可動子の位置に応じて前記可動子の移動を制御するコイルを前記複数のコイルから選択する選択手段と、
    前記選択されたコイルの位置及び前記磁石部の位置に基づき前記選択されたコイルの推力定数を算出する算出手段と、
    前記選択されたコイルに前記可動子に対する推力を分配する分配手段と、
    前記推力定数及び前記分配された推力に基づいて、前記選択されたコイルの電流値を決定する決定手段と、
    前記決定された電流値の電流を前記選択されたコイルに供給することにより前記可動子の移動を制御する制御手段と、
    を有することを特徴とする制御システム。
13. 所定の方向に配置された複数のコイルを有する搬送路と、前記所定の方向に沿って配置され、複数の磁石部を有する可動子の位置を検出する位置検出部と、を有する搬送システムの制御方法であって、
    前記可動子の位置に応じて前記可動子の移動を制御するコイルを前記複数のコイルから選択し、
    前記選択されたコイルの位置及び前記磁石部の位置から推力定数を算出し、
    前記選択されたコイルに前記可動子に対する推力を分配し、
    前記推力定数及び前記分配された推力に基づいて、前記選択されたコイルの電流値を決定し、
    前記決定された電流値の電流を前記選択されたコイルに供給することにより前記可動子の移動を制御する
    ことを特徴とする制御方法。
14. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載された搬送システムと、
    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工程装置と
    を有することを特徴とする加工システム。
15. 請求項１４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、前記工程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。

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