JP2022072439A - 搬送装置、真空装置、加工システム及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可動子を固定子と非接触の状態で安定して搬送することができる搬送装置、真空装置、加工システム及び物品の製造方法を提供する。【解決手段】搬送装置は、第１の方向に沿って配置された複数のコイルからなるコイル群と、第１の方向に沿って配置され一方向に着磁された複数の第１の磁石からなる第１の磁石群とを有する固定子と、複数のコイルに対向可能に配置された複数の第２の磁石からなる第２の磁石群と、前記第１の磁石群と対向可能に配置され、第１の磁石群と反発する方向に着磁された複数の第３の磁石からなる第３の磁石群とを有する可動子と、を有し、固定子は、コイル群と第１の磁石群とが対向するように配置された第１の部分と、第１の磁石群が配置されていない第２の部分と、を有し、第２の部分において、第１の磁石群と第３の磁石群との間に生じる反発力を補う反発力補償ユニットが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、搬送装置、真空装置、加工システム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、搬送装置が用いられている。特に、生産ラインにおける搬送装置は、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。搬送装置としては、可動磁石型リニアモータによる搬送装置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装置では、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装置を構成する。しかしながら、リニアガイド等の案内装置を使った搬送装置では、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。特許文献１で記載されているような磁気浮上搬送装置は、搬送トレイの搬送方向に沿って、チャンバの上部には浮上用電磁石を、チャンバの側面には固定子コイルを一定間隔で並べることで非接触での搬送を実現させている。

特表２０１６－５３２３０８号公報

しかしながら、浮上用電磁石または固定子コイルを一定間隔に並べることができない領域が存在すると、可動子を固定子と非接触の状態で安定して搬送することは困難であった。

本発明は、可動子を固定子と非接触の状態で安定して搬送することができる搬送装置、真空装置、加工システム及び物品の製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための搬送装置は第１の方向に沿って配置された複数のコイルからなるコイル群と、前記第１の方向に沿って配置され一方向に着磁された複数の第１の磁石からなる第１の磁石群と、を有する固定子と、前記複数のコイルに対向可能に配置された複数の第２の磁石からなる第２の磁石群と、前記第１の磁石群と対向可能に配置され、前記第１の磁石群と反発する方向に着磁された複数の第３の磁石からなる第３の磁石群と、を有する可動子と、を有し、前記固定子は、前記コイル群と前記第１の磁石群とが対向するように配置された第１の部分と、前記第１の磁石群が配置されていない第２の部分と、を有し、前記第２の部分において、前記第１の磁石群と前記第３の磁石群との間に生じる反発力を補う反発力補償ユニットが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、可動子を固定子と非接触の状態で安定して搬送することができる。

本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 固定子と可動子の状態を説明する図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を示す概略図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態を説明する概略図である。 本発明の第２実施形態を示す概略図である。 本発明の第２実施形態を説明する概略図である。 本発明の第２実施形態を示す概略図である。 本発明の第２実施形態を説明する概略図である。 本発明の第２実施形態を示す概略図である。 本発明の第２実施形態を説明する概略図である。 本発明の第３実施形態を示す概略図である。

［第１実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態について図１乃至図１９Ｃを用いて説明する。

まず、本実施形態による搬送装置の全体構成について図１及び図２を用いて説明する。
図１及び図２は、本実施形態による可動子１０１及び固定子２０１を含む搬送装置１の全体構成を示す概略図である。図１は、搬送装置１を後述のＹ方向から見た図である。図２は、搬送装置１を後述のＸ方向から見た図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態による搬送装置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。搬送装置１は、固定子２０１に対して非接触で可動子１０１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。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。

搬送装置１は、ワーク１０２に対して加工作業を施す加工装置とともに、ワーク１０２を加工して物品を製造する加工システムを構成することができる。この場合、加工システムにおいて、搬送装置１は、例えば、固定子２０１に対して可動子１０１を搬送することにより、可動子１０１とともに移動するワーク１０２に対して加工作業を施す加工装置に搬送する。加工装置は、ワーク１０２に加工作業を施して物品を製造する。本実施形態においては、加工装置の一例として蒸着装置を示す。図２に示すように、固定子２０１内の底部には、蒸着源１４０が設置されている。固定子２０１は、蒸着装置のチャンバとなっている。つまり、蒸着装置に、蒸着源１４０に対して可動子１０１とともにワーク１０２を搬送する搬送装置１が備えられている。蒸着装置は、可動子１０１の下面に保持された基板等のワーク１０２の表面に蒸着源１４０により金属、酸化物等の蒸着材料の薄膜を形成することができる。なお、図１及び図２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。搬送装置１においては、複数台の可動子１０１が固定子２０１に対して搬送されうる。

ここで、以下の説明において用いる座標軸、方向等を定義する。まず、可動子１０１の搬送方向である水平方向に沿ってＸ軸をとり、可動子１０１の搬送方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向と直交する方向である鉛直方向に沿ってＺ軸をとり、鉛直方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向に沿ってＹ軸をとり、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。さらに、Ｘ軸周りの回転をＷｘ、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転を各々Ｗｙ，Ｗｚとする。また、乗算の記号として“＊”を使用する。また、可動子１０１の中心を原点Ｏとし、Ｙ＋側をＲ側、Ｙ－側をＬ側として記載する。なお、可動子１０１の搬送方向は必ずしも水平方向である必要はないが、その場合も搬送方向をＸ方向として同様にＹ方向及びＺ方向を定めることができる。また、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。

次に、本実施形態による搬送装置１おける搬送対象である可動子１０１について図２及び図３を用いて説明する。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。図３Ａは、可動子１０１をＺ方向上から下に向かって見た図である。図３Ｂは、可動子１０１をＺ方向下から上に向かって見た図である。図２の左半分は、図３Ａの（Ｂ）－（Ｂ）線に沿った断面を示している。また、図２の右半分は、図３Ａの（Ａ）－（Ａ）線に沿った断面を示している。

図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、可動子１０１は、上面において永久磁石１０３を有し、下面において永久磁石１０８を有している。

永久磁石１０３Ｌ、１０３Ｒは、可動子１０１のＸ方向に沿った上面のＬ側及びＲ側の端部にそれぞれ配置されて取り付けられている。具体的には、可動子１０１の上面のＲ側に、永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲが取り付けられている。また、可動子１０１の上面のＬ側に、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬが取り付けられている。なお、以下では、特に区別する必要がない限り、可動子１０１の上面の永久磁石を単に「永久磁石１０３」と表記する。また、Ｒ側とＬ側とを区別する必要まではないが、各永久磁石１０３を個別に特定する必要がある場合、各永久磁石１０３に対する符号の末尾からＲ又はＬを除いた識別子としての小文字のアルファベットまでの符号を用いて各永久磁石１０３を個別に特定する。この場合、「永久磁石１０３ａ」、「永久磁石１０３ｂ」、「永久磁石１０３ｃ」又は「永久磁石１０３ｄ」と表記して、各永久磁石１０３を個別に特定する。なお、他の構成要素についても、符号を同様に表記して、数字のみの符号、又は数字の符号にＲ、Ｌ、小文字のアルファベットを付した符号を用いることがある。

永久磁石１０３ａＲ、１０３ｄＲは、可動子１０１のＸ方向に沿った上面のＲ側におけるＸ方向の一方の端部及び他方の端部に取り付けられている。永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲは、可動子１０１の上面のＲ側の永久磁石１０３ａＲ、１０３ｄＲ間に取り付けられている。永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲは、例えば、Ｘ方向に等ピッチに配置されている。また、永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲは、それぞれの中心が、例えば可動子１０１の上面の中心からＲ側に所定距離ｒｘ３離れたＸ方向に沿った直線上に並ぶように配置されている。

永久磁石１０３ａＬ、１０３ｄＬは、可動子１０１のＸ方向に沿った上面のＬ側におけるＸ方向の一方の端部及び他方の端部に取り付けられている。永久磁石１０３ｂＬ、１０３ｃＬは、可動子１０１の上面のＬ側の永久磁石１０３ａＬ、１０３ｄＬ間に取り付けられている。永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬは、例えば、Ｘ方向に等ピッチに配置されている。また、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬは、それぞれの中心が、例えば可動子１０１の上面の中心からＬ側に所定距離ｒｘ３離れたＸ方向に沿った直線上に並ぶように配置されている。さらに、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬは、Ｘ方向においてそれぞれ永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲと同位置に配置されている。

永久磁石１０３ａ、１０３ｄは、それぞれ可動子１０１の中心である原点ＯからＸ方向の一方及び他方の側に距離ｒｚ３だけ離れた位置に取り付けられている。永久磁石１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄは、それぞれ原点ＯからＹ方向に距離ｒｘ３だけ離れた位置に取り付けられている。永久磁石１０３ｃ、１０３ｂは、それぞれ原点ＯからＸ方向の一方及び他方の側に距離ｒｙ３だけ離れた位置に取り付けられている。

永久磁石１０３ａＲ、１０３ｄＲ、１０３ａＬ、１０３ｄＬは、それぞれＹ方向に沿って配置された２個の永久磁石のセットである。永久磁石１０３ａ、１０３ｄは、それぞれ、固定子２０１側を向く外側の磁極の極性が交互に異なるように２個の永久磁石がＹ方向に沿って並べられて構成されたものである。なお、永久磁石１０３ａ、１０３ｄを構成するＹ方向に沿って配置された永久磁石の数は、２個に限定されるものではなく、複数個であればよい。また、永久磁石１０３ａ、１０３ｄを構成する永久磁石が配置される方向は、必ずしも搬送方向であるＸ方向と直交するＹ方向である必要はなく、Ｘ方向と交差する方向であればよい。すなわち、永久磁石１０３ａ、１０３ｄは、それぞれ磁極の極性が交互になるようにＸ方向と交差する方向に沿って配置された複数の永久磁石からなる磁石群であればよい。

一方、永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬは、それぞれＸ方向に沿って配置された３個の永久磁石のセットである。永久磁石１０３ｂ、１０３ｃは、それぞれ、固定子２０１側を向く外側の磁極の極性が交互に異なるように３個の永久磁石がＸ方向に沿って並べられて構成されている。なお、永久磁石１０３ｂ、１０３ｃを構成するＸ方向に沿って配置された永久磁石の数は、３個に限定されるものではなく、複数個であればよい。すなわち、永久磁石１０３ｂ、１０３ｃは、磁極の極性が交互になるようにＸ方向に沿って配置された複数の永久磁石からなる磁石群であればよい。

各永久磁石１０３は、可動子１０１の上面のＲ側及びＬ側に設けられたヨーク１０７Ｒ、１０７Ｌに取り付けられている。ヨーク１０７Ｒ、１０７Ｌは、透磁率の大きな物質、例えば鉄で構成されている。

こうして、可動子１０１には、可動子１０１のＸ軸に沿った中心軸を対称軸として、複数の永久磁石１０３が、可動子１０１の上面のＲ側及びＬ側に対称に配置されている。永久磁石１０３が配置された可動子１０１は、後述するように、固定子２０１の複数のコイル２０２に電流を流すことにより永久磁石１０３が受ける力（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。また、永久磁石１０３は第２の磁石群と称することがある。第２の磁石群を構成する複数の永久磁石１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄを第２の磁石と称することがある。第２の磁石は永久磁石に限られず、電磁石等であっても構わない。

また、可動子１０１のＸ方向に沿った下面のＬ側およびＲ側の端部に、複数の永久磁石１０８が２列配置されて取り付けられている。具体的には、可動子１０１の下面のＲ側に、複数の永久磁石１０８Ｒが取り付けられている。また、可動子１０１の下面のＬ側に、複数の永久磁石１０８Ｌが取り付けられている。なお、以下では、特に区別する必要がない限り、可動子１０１の下面の永久磁石を単に「永久磁石１０８」と表記する。

それぞれの永久磁石１０８は、可動子１０１の下面のＲ側及びＬ側に設けられたヨーク１０６Ｒ、１０６Ｌに取り付けられている。ヨーク１０６Ｒ、１０６Ｌは、透磁率の大きな物質、例えば鉄で構成されている。

この永久磁石１０８と、後述する固定子２０１に設けられた永久磁石１２７との間に生じる反発力より、電源がＯＦＦにされた場合など電磁力による制御が行われていない場合であっても可動子１０１の位置を保つことが可能になる。つまり、永久磁石１０８と、固定子２０１に設けられた永久磁石１２７との間に、重力の方向と平行な方向に反発しあう力を生じさせることができる。つまり、複数の永久磁石１２７を、一方向に着磁させ、複数の永久磁石１２７と対向する複数の永久磁石１０８を、前記一方向に着磁された複数の永久磁石１２７と反発する方向に着磁させることにより反発しあう力を生じさせることができる。また、永久磁石１０８は第３の磁石群と称することがある。第３の磁石群を構成する複数の永久磁石１０８Ｒ、１０８Ｌは第３の磁石と称することがある。第３の磁石は、永久磁石に限られず、電磁石等であっても構わない。

可動子１０１は、その上面又は下面に搬送すべきワーク１０２を載置あるいは装着した状態で搬送される。可動子１０１は、例えば、ワークホルダ等のワーク１０２を可動子１０１上に保持する保持機構を有していてもよい。

また、可動子１０１は、可動子アダプタ１０５（１０５Ｌ、１０５Ｒ）に取り付けられていてもよい。この場合、永久磁石１０３Ｌ、１０８Ｌは、可動子アダプタ１０５Ｌに取り付けられ、永久磁石１０３Ｒ、１０８Ｒは、可動子アダプタ１０５Ｒに取り付けられる。

可動子１０１が可動子アダプタ１０５を有していると、可動子１０１の形状が変化しても可動子アダプタ１０５に取り付け可能であれば可動子１０１の設計を変更することなく搬送が可能である。可動子１０１は、保持機構を含んでいてもよく、可動子アダプタ１０５を含んでいてもよい。

可動子アダプタ１０５Ｌ、１０５Ｒは、それぞれ、上面１０５ａＬ、１０５ａＲ、下面１０５ｂＬ、１０５ｂＲ及び側面１０５ｃＬ、１０５ｃＲを有している。本実施形態においては、側面１０５ｃＬ、１０５ｃＲのそれぞれに、側面１０５ｃＬ、１０５ｃＲから突出する凸部１０５ｄＬ、１０５ｄＲを備えている。凸部１０５ｄは、固定子２０１に取り付けられたストッパ１２４の、上側突出部１２４ａと下側突出部１２４ｂとの間に突き出すように設けられている。これにより、可動子１０１の浮上状態が変化してもストッパ１２４によって凸部１０５ｄの可動範囲が上側突出部１２４ａと下側突出部１２４ｂとの間に規制されるため、可動子１０１のＺ方向の可動範囲を規制することができる。

次に、本実施形態による搬送装置１における固定子２０１について図２、図４及び図５を用いて説明する。

固定子２０１は、コイル群を構成する複数のコイル２０２を有している。図４は、固定子２０１のコイル２０２を示す概略図である。なお、図４は、コイル２０２をＺ方向下から上に向かって見た図である。

図４は、固定子２０１において、可動子１０１の搬送方向であるＸ方向に沿って、複数のコイル２０２がそれぞれ配置されている例を示している。固定子２０１には、複数のコイル２０２が可動子１０１の上面のＬ側及びＲ側に配置された永久磁石１０３Ｌ、１０３Ｒと対向するように取り付けられている。Ｌ側の永久磁石１０３Ｌに対向して配置されるコイルを２０２Ｌ、Ｒ側の永久磁石１０３Ｒに対向して配置されるコイルを２０２Ｒ、と表記する。なお、以下では、特に区別する必要がない限り、コイルを単に「コイル２０２」と表記する。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。

図２に示すように、固定子２０１に沿って搬送される可動子１０１は、Ｌ側に、リニアスケール１１１Ｌと、Ｙターゲット１１０Ｌと、Ｚターゲット１０９Ｌとを有している。同様に、可動子１０１は、Ｒ側に、Ｚターゲット１０９Ｒを有している。なお、以下では、特に区別する必要がない限り、リニアスケールを単にリニアスケール１１１、Ｙターゲットを単にＹターゲット１１０及びＺターゲットを単にＺターゲット１０９と表記する。リニアスケール１１１、Ｙターゲット１１０及びＺターゲット１０９は、それぞれ例えば可動子１０１の側面にＸ方向に沿って取り付けられている。本明細書においてＹターゲットとは、Ｙセンサの目標となる突起であり、ＹセンサとＹターゲットとの距離を検知することにより、Ｙ方向の位置を求めることができる。同様にＺターゲットとは、Ｚセンサの目標となる突起であり、ＺセンサとＺターゲットとの距離を検知することにより、Ｚ方向の位置を求めることができる。

図２に示すように、固定子２０１は、Ｌ側に、複数のコイル２０２Ｌと、複数のリニアエンコーダ２０４Ｌと、複数のＹセンサ１２２Ｌと、複数のＺセンサ１２１Ｌとを有している。同様に、固定子２０１は、Ｒ側に、複数のコイル２０２Ｒと、複数のＺセンサ１２１Ｒとを有している。なお、以下では、特に区別する必要がない限り、コイルを単にコイル２０２、リニアエンコーダを単にリニアエンコーダ２０４、Ｙセンサを単にＹセンサ１２２及びＺセンサを単にＺセンサ１２１と表記する。

複数のコイル２０２は、可動子１０１の上面のＲ側及びＬ側の永久磁石１０３と対向可能なように、Ｘ方向に沿って２列に配置されて固定子２０１に取り付けられている。Ｒ側において１列に配置された複数のコイル２０２Ｒは、可動子１０１のＲ側の永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲと対向可能にＸ方向に沿って配置されている。また、Ｌ側において１列に配置された複数のコイル２０２Ｌは、可動子１０１のＬ側の永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬと対向可能にＸ方向に沿って配置されている。こうして、固定子２０１のＲ側及びＬ側のそれぞれにおいて、Ｘ方向に沿って配置された複数のコイル２０２からなるコイル群が設置されている。

本実施形態では、可動子１０１のＲ側及びＬ側のコイル２０２の列が、それぞれ、互いに構成する複数の永久磁石の配置方向が異なる永久磁石１０３ａ、１０３ｄ及び永久磁石１０３ｂ、１０３ｃに対向可能に配置されている。このため、少ない列数のコイル２０２で、後述するように可動子１０１に対して搬送方向の力及び搬送方向とは異なる方向の力を印加することができ、よって可動子１０１の搬送制御及び姿勢制御を実現することができる。

こうして、複数のコイル２０２は、可動子１０１が搬送される方向に沿って取り付けられている。複数のコイル２０２は、Ｘ方向に所定の間隔で並べられている。また、各コイル２０２は、その中心軸がＺ方向を向くように取り付けられている。なお、コイル２０２は、コアにコイルが巻かれており、本実施形態において、コイルの位置とは、コアの位置を示す。

複数のコイル２０２は、例えば３個ずつの単位で電流制御されるようになっている。そのコイル２０２の通電制御される単位を「コイルユニット２０３」と記載する。コイル２０２は、通電されることにより、可動子１０１の永久磁石１０３との間で電磁力を発生して可動子１０１に対して力を印加することができる。

図２及び図３Ａに示すように、永久磁石１０３ａ、１０３ｄは、それぞれＹ方向に２個の永久磁石が並べられた磁石群により構成されていている。これに対して、各コイル２０２は、永久磁石１０３ａ、１０３ｄの２個の永久磁石のＹ方向の中心がコイル２０２のＹ方向の中心と合致するように配置されている。永久磁石１０３ａ、１０３ｄに対向するコイル２０２に通電することで、永久磁石１０３ａ、１０３ｄに対してＹ方向に働く力が発生する。

また、永久磁石１０３ｂ、１０３ｃは、Ｘ方向に３個の永久磁石が並べられた磁石群により構成されている。これに対して、永久磁石１０３ｂ、１０３ｃに対向するコイル２０２に通電することで、永久磁石１０３ｂ、１０３ｃに対してＸ方向及びＺ方向に働く力が発生する。

複数のリニアエンコーダ２０４は、それぞれ可動子１０１のリニアスケール１１１と対向可能なようにＸ方向に沿って固定子２０１に取り付けられている。各リニアエンコーダ２０４は、可動子１０１に取り付けられたリニアスケール１１１を読み取ることで、可動子１０１のリニアエンコーダ２０４に対する相対的な位置を検出して出力することができる。

複数のＹセンサ１２２は、それぞれ可動子１０１のＹターゲット１１０と対向可能なようにＸ方向に沿って固定子２０１に取り付けられている。各Ｙセンサ１２２は、可動子１０１に取り付けられたＹターゲット１１０との間のＹ方向の相対距離を検出して出力することができる。

複数のＺセンサ１２１は、それぞれ可動子１０１のＺターゲット１０９と対向可能なようにＸ方向に沿って固定子２０１に２列に取り付けられている。各Ｚセンサ１２１は、可動子１０１に取り付けられたＺターゲット１０９との間のＺ方向の相対距離を検出して出力することができる。

また、固定子２０１は、複数の永久磁石１２７Ｌ、１２７Ｒを有している。図５は、固定子２０１の永久磁石１２７Ｌ、１２７Ｒを示す概略図である。なお、図５は、永久磁石１２７Ｌ、１２７ＲをＺ方向上から下に向かって見た図である。

図５に示すように、固定子２０１には、複数の永久磁石１２７が、可動子１０１の下面のＬ側及びＲ側に配置された永久磁石１０８Ｌ、１０８Ｒと対向するように取り付けられている。Ｌ側の永久磁石１０８Ｌに対向して配置される永久磁石を１２７Ｌ、Ｒ側の永久磁石１０８Ｒに対向して配置される永久磁石を１２７Ｒ、と表記する。永久磁石１２７Ｌは、固定子２０１に設けられたヨーク１２６Ｌに取り付けられていてもよい。永久磁石１２７Ｒは、固定子２０１に設けられたヨーク１２６Ｒに取り付けられていてもよい。ヨーク１２６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１２７Ｌはブラケット１２５Ｌを介して固定子に取り付けられていてもよく、永久磁石１２７Ｒはブラケット１２５Ｒを介して固定子に取り付けられていてもよい。
なお、以下では、特に区別する必要がない限り、永久磁石を単に「永久磁石１２７」と表記する場合がある。

こうして、本実施形態では、永久磁石１２７及び永久磁石１０８が、可動子１０１の下側において永久磁石１０８が永久磁石１２７に上側から対向可能なように配置されている。

図２において、永久磁石１０８Ｌ、１０８Ｒと永久磁石１２７Ｌ、１２７Ｒの内部の矢印は、各々の永久磁石の着磁方向を示している。例えば、矢印の先がＮ極、矢印の根本がＳ極である。図２に示すように、永久磁石１０８Ｌと永久磁石１２７Ｌは、着磁方向がＺ方向に互いに逆方向を向いている。したがって、永久磁石１０８Ｌと永久磁石１２７Ｌは、近づくと互いに反発する方向に力が大きくなる。同様に、永久磁石１０８Ｒと永久磁石１２７Ｒは、着磁方向がＺ方向に互いに逆方向を向いている。したがって、永久磁石１０８Ｒと永久磁石１２７Ｒは、近づくと互いに反発する方向に力が大きくなる。また、永久磁石１２７は第１の磁石群と称することがある。第１の磁石群を構成する複数の永久磁石１２７Ｒ、１２７Ｌは第１の磁石と称することがある。第１の磁石は、永久磁石に限られず、電磁石等であっても構わない。こうして、本実施形態では、永久磁石１２７及び永久磁石１０８が、永久磁石１０３に発生する吸引力の向きと永久磁石１０８に発生する反発力の向きとが同方向になるように配置されている。

永久磁石１２７Ｌは、固定子２０１において永久磁石１０８Ｌと対向する位置であってストッパ１２４による永久磁石１０８ＬのＺ方向の可動範囲より離れた位置に取り付けられている。同様に、永久磁石１２７Ｒは、固定子２０１において永久磁石１０８Ｒと対向する位置であってストッパ１２４による永久磁石１０８Ｒの可動範囲より離れた位置に取り付けられている。

さらに、永久磁石１０８Ｌと永久磁石１２７Ｌ、永久磁石１０８Ｒと永久磁石１２７Ｒは、その中心位置がＹ方向に予めずらされて配置されている。図２では、永久磁石１２７Ｌが永久磁石１０８Ｌより外側に配置されている。同様に永久磁石１２７Ｒが永久磁石１０８Ｒより外側に配置されている。このように配置することで、後述するようにＹ方向にもポテンシャルエネルギーが極小になる位置があり、その位置の周りにおいてコイル２０２が通電されていない状態においても可動子１０１の位置がＹ方向に安定した位置を維持できる。

この可動子１０１と固定子２０１の状態について図６を用いて説明する。図６は、永久磁石間に働く力の大きさについての実験結果の一例を示すグラフである。図６において、横軸は可動子１０１のＺ方向の位置、縦軸は可動子１０１がＺ方向に受ける力の大きさを示している。

図６に示すグラフにおいて、曲線１５０１は、コイル２０２と永久磁石１０３との間に働く吸引力の大きさを示す。曲線１５０２は、永久磁石１０８と永久磁石１２７との間に働く反発力の大きさを示す。両者とも可動子１０１が上方向に受ける力である。曲線１５０３は、吸引力と反発力との合力の大きさを示す。例えば可動子１０１の質量が１５００ｋｇであった場合、曲線１５０３上の合力が１５０００ＮであるＺ＝Ｚｔ及びＺ＝Ｚｂ近傍で可動子１０１がＺ方向に受ける力がつり合う。

特にＺ＝Ｚｂ近傍では、ＺがＺｂより小さくなると、曲線１５０３上の合力は可動子１０１が受ける重力より大きくなるため、可動子１０１には上方向に加速度が発生する。逆にＺがＺｂより大きくなると曲線１５０３上の合力は可動子１０１が受ける重力よりも小さくなるため、可動子１０１には下方向に加速度が発生する。これらのため、Ｚ＝Ｚｂ近傍では、可動子１０１のＺ方向の位置が安定する。

また、実験の結果によれば、曲線１５０１上の吸引力は、ＺがＺ＋方向に向かうほどそのグラフの勾配が大きくなることが分かった。また、曲線１５０２上の永久磁石同士の反発力１５０２は、ＺがＺ－方向に向かうほどグラフの勾配が大きくなることが分かった。

これらの実験結果から次のことが分かる。すなわち、コイル２０２及びそれと対向する永久磁石１０３、並びに永久磁石１０８及びそれと対向する永久磁石１２７について、位置及び大きさを適切に選択することにより、コイル２０２に通電しない状態でも可動子１０１の位置を安定させることができる。

以上の点について図７を用いてポテンシャルエネルギーの考え方に基づいて詳細に説明する。

図７は、可動子１０１がＺ方向に受ける力の大きさを模式的に示す図である。図７では、横軸にＺ＋、縦軸に可動子１０１がＺ方向に受ける力の大きさＦｚ及び可動子１０１のポテンシャルエネルギーΦｚをとる。

以下、コイル２０２には通電しない状態において可動子１０１がＺ方向に受ける力について説明する。

可動子１０１がＺ方向に受ける力の大きさ（Ｆｚ）は、永久磁石１０３がコイル２０２に吸引される力の大きさ（Ｆａ）、永久磁石１０８が永久磁石１２７に押し上げられる力の大きさ（Ｆｂ）及び重力の大きさ（－ｍｇ）の合計である。コイル２０２はコアを有するので、コイル２０２に電流を印加しない状態でも吸引力（Ｆａ）が働く。Ｆｚ、Ｆａ、Ｆｂ及び－ｍｇの関係は、次式で表される。
Ｆｚ＝Ｆａ＋Ｆｂ－ｍｇ

図７では、簡単のためＦｂの符号を反転した－Ｆｂを曲線１１０２ａで示している。また、Ｆａ－ｍｇを曲線１１０１ａで示している。とすると、Ｆｚは次式のように書き換えられるため、Ｆｚは図７中に示す矢印１１０６ａの大きさになる。すなわち、可動子１０１は、Ｚ＝ＺｂからＺ＝Ｚｔの区間では下向き、それ以外の区間では上向きの力を受けることになる。
Ｆｚ＝Ｆａ＋Ｆｂ－ｍｇ
＝（Ｆａ－ｍｇ）－（－Ｆｂ）

これを可動子１０１が有するポテンシャルエネルギーΦｚで説明する。
可動子１０１が有するポテンシャルエネルギーΦｚは、可動子１０１が受ける力（Ｆｚ）に対抗して移動させる力の積分で定義されるので、∫を積分記号として次式で定義される。
Φｚ＝－∫（Ｆａ＋Ｆｂ－ｍｇ）ｄｚ＋定数

定数を適当にとるとポテンシャルエネルギーΦｚを示す曲線１１０３ａは、図７のようになり、Ｚ＝Ｚｂで極小値、Ｚ＝Ｚｔで極大値をとる。物体はポテンシャルエネルギーが極小となる位置で安定化するので、Ｚ＝Ｚｂで可動子１０１は安定化する。

ここで、ストッパ１２４の位置を調整して可動子１０１のＺ方向の可動範囲を位置１１０７ａから位置１１０８ａの範囲に限定すれば、可動子１０１はコイル２０２による電気的な制御が停止された場合でもＺ＝Ｚｂの位置で安定する。

同様に、可動子１０１がＹ方向に受ける力の大きさについて図８を用いて説明する。図８は、可動子１０１がＹ方向に受ける力の大きさを模式的に示す図である。図８では、横軸にＹ、縦軸に可動子１０１がＹ方向に受ける力の大きさＦｙ及び可動子１０１のポテンシャルエネルギーΦｙをとる。

ここで、可動子１０１の有するポテンシャルエネルギーΦｙを次式で定義する。
Φｙ＝－∫（ＦｙＬ＋ＦｙＲ）ｄｙ＋定数

ＦｙＬは、Ｌ側の永久磁石（永久磁石１２７Ｌと永久磁石１０８Ｌ）から受けるＹ方向の力の大きさである。ＦｙＲは、Ｒ側の永久磁石（永久磁石１２７Ｒと永久磁石１０８Ｒ）から受けるＹ方向の力の大きさである。

図８において、曲線１２０１で示すＦｙＬは正方向にとり、曲線１２０２で示すＦｙＲは符号を反転して記載する。これらの点に注意すれば、ポテンシャルエネルギーΦｙは、次式に書き換えられるため、矢印１２０５を積分したものになり、曲線１２０３のような形状になる。
Φｙ＝－∫（ＦｙＬ－（－ＦｙＲ））ｄｙ＋定数

曲線１２０３で示されるポテンシャルエネルギーΦｙはＹ＝Ｙｃで極小値をとるので、Ｚ方向と同様、可動子１０１はＹ方向においてＹ＝Ｙｃの位置で安定する。

以上の構成を取れば、可動子１０１は、コイル２０２に通電しない状態においてもＺ＝Ｚｂ、Ｙ＝Ｙｃの位置で安定する。

本実施形態では、永久磁石１２７の中心と永久磁石１０８の中心は、搬送方向（Ｘ方向）と交差する方向（Ｙ方向）において位置がずらされて配置されている。これにより、可動子１０１をＹ方向に制御可能であり、安定させることができる。つまり、永久磁石１２７及び永久磁石１０８について、搬送方向（Ｘ方向）と交差する方向（Ｙ方向）の位置を所定距離シフトさせて配置することで、可動子１０１をＹ方向に制御可能であり安定させることができる。なお、これに限らず、例えばＹ方向にも別途永久磁石を設置して互いに反発するように構成することで可動子１０１の位置を安定させることもできる。

本実施形態では、図７に示すように、ポテンシャルエネルギーΦｚの極大値をとる位置Ｚｔと極小値を取る位置Ｚｂとは次の関係にある。
Ｚｂ＜Ｚｔ
この場合、反発用の永久磁石である永久磁石１２７、１０８がない場合にＦｚ－ｍｇ＝０となる位置、すなわちコイル２０２と永久磁石１０３との間の吸引力が可動子１０１の重力とつり合う位置Ｚ０よりも可動子１０１はコイル２０２から離れた位置にある。

この構成ではコイル２０２と永久磁石１０３との間に働く推力定数はＺ＝Ｚ０にある時よりも小さくなるので、その分だけ可動子１０１を搬送する際の電流はＺ＝Ｚ０にある時よりも大きくなる場合がある。

次に、図１及び図９を用いて、第１の磁石群を有しない方式と、第１の磁石群を有する方式との接続方法について説明する。第１の磁石群は、本実施形態では前述のとおり永久磁石１２７のことである。図１は、搬送方向であるＸ方向と、重力方向であるＺ方向とを可視化した図である。固定子２０１には、第１の磁石群を有する部分である第１の部分５００と、第１の磁石群を有しない第２の部分５０１とがある。第２の部分５０１は、第１の磁石群を有しない方式による部分である。第１の部分５００では、第１の磁石群（永久磁石１２７）と複数のコイル２０２からなるコイル群とがＺ方向に対向するように配置されている。一方、第２の部分５０１では、複数のコイル２０２からなるコイル群が配置されているのに対して、第１の磁石群（永久磁石１２７）が配置されていない。

ここで、反発力を発生する固定子２０１の永久磁石１２７と、その永久磁石１２７に対向して可動子１０１に取り付けられた永久磁石１０８との間の距離を距離５０４と定義する。また、第１の部分５００において、コイル２０２のコアと、コイル２０２に対向して可動子１０１に取り付けられた永久磁石１０３との間の距離を、第１の距離５０２と定義する。また、第２の部分５０１において、コイル２０２のコアと永久磁石１０３との間の距離を第２の距離５０３と定義する。

本実施形態による第１の部分５００においては、可動子１０１の永久磁石１０８は、永久磁石１２７よって、重力に逆らう方向に反発力を受ける。また、可動子１０１の永久磁石１０３は、コイル２０２のコアとの間で吸引力が働くため、重力に逆らう方向に吸引力を受ける。他方、第２の部分５０１においては、固定子２０１側に永久磁石１２７が存在しないため、可動子１０１の永久磁石１０８は反発力を受けることができない。したがって、第２の部分５０１においては、コイル２０２と永久磁石１０３との間の第２の距離５０３を近づけて、反発力に相当する力を永久磁石１０３が受ける吸引力で補う必要がある。したがって、第１の距離５０２に比べて第２の距離５０３が短い必要がある。

第１の部分５００における複数のコイル２０２に隣接する第２の部分５０１における複数のコイル２０２のそれぞれは、第２の距離５０３が第１の距離５０２と異なるように配置することができる。具体的には、第２の部分５０１における複数のコイル２０２のそれぞれは、第１の距離５０２に比べて第２の距離５０３が短くなるように配置することができる。これにより、第２の部分５０１における各コイル２０２は、第１の部分５００において第１の磁石群（永久磁石１２７）と第３の磁石群（永久磁石１０８）との間に生じる磁気反発力を補う反発力補償ユニットとして機能することができる。第２の部分５０１における各コイル２０２は、第２の磁石群（永久磁石１０３）との間で吸引力を発生して磁気反発力を補う。

なお、第２の部分５０１における各コイル２０２は、第１の部分５００における各コイル２０２とＸ方向、Ｙ方向等のＺ方向と交差する方向のコア幅が異なるものであっても反発力補償ユニットとして機能することができる。

図９は、本実施形態でのＺ方向における力のつり合いを示すグラフである。図９の横軸は可動子１０１のＺ方向の位置を示しており、右側に行くほど可動子１０１が上昇することを示す。また、縦軸は力を示しており、値が大きいほど上昇する方向に力が加わること示す。また横軸の原点は可動子１０１の位置を基準としている。

まず、第１の磁石群を有する部分である第１の部分５００のみに可動子１０１が存在する状態を考える。曲線５１３は、可動子１０１が永久磁石１０８によって受ける反発力を示している。曲線５１１は、可動子１０１が永久磁石１０３によって受ける吸引力を示している。曲線５１４は、曲線５１３と曲線５１１との合計であり、可動子１０１が永久磁石１０８と永久磁石１０３とによって受ける合力を示している。例えば可動子１０１の質量が１５００ｋｇであった場合、合力が１５０００Ｎであるときに力がつり合う。この１５０００Ｎを直線５１０で示している。直線５１０と曲線５１４との交点は２点存在する。交点のＺ位置は、Ｚ０及びＺ１である。第１の部分５００においては、Ｚ０は安定平衡点であり、Ｚ＜Ｚ１の範囲で復元力が働く。本グラフでは、安定平衡であるＺ０をＺの原点としている。それに対しＺ１は、不安定平衡点である。したがって、Ｚ１では、コイル２０２を通電し力を発生させることによって少ない力で安定化させることはできるものの、コイル２０２の通電をやめると不安定になる。Ｚ０でつり合うか、コイル２０２のコアに向かって移動してストッパ１２４等で可動子１０１が止まるまでコイル２０２のコアに近づくことになる。したがって、第１の部分５００のみに可動子１０１が存在する場合、安定平衡点であるＺ０を使用することによりコイル２０２への通電をやめた後も可動子を安定化させることができる。

次に、第１の磁石群を有しない部分である第２の部分５０１のみに可動子１０１が存在する状態を考える。第２の部分５０１においては、固定子２０１側の永久磁石１２７が存在しないため、反発力を得ることができない。したがって、吸引力のみでつり合いをとることになる。吸引力を大きくするには、コイル２０２と永久磁石１０３との間の距離を近づければよい。第２の距離５０３まで、コイル２０２と永久磁石１０３との間の距離を近づけたときの吸引力を曲線５１２で示している。曲線５１２は直線５１０と１点で交差する。このときの交点をＺ０に合わせるように第２の距離５０３を決定する。第２の部分５０１においては、Ｚ０は不安定平衡点となる。この場合、Ｚ０では、コイル２０２を通電し力を発生させることによって少ない力で安定化させることはできるものの、コイル２０２の通電をやめてしまうと不安定になる。すなわち、重力に従って落下するか、コイル２０２のコアに向かって移動してストッパ１２４等で止まるまでコイル２０２のコアに近づくことになる。

まとめると、第１の部分５００の吸引力と反発力の合力である曲線５１４と、第２の部分５０１の吸引力である曲線５１２と、つり合いの目標値である直線５１０とが１点で交差するように第１の距離５０２及び第２の距離５０３を決定すればよい。これにより、可動子１０１が、第１の部分５００と第２の部分５０１との両方を含む位置にいるときでも、つり合いが取れることになる。こうして、本実施形態では、第１の磁石群を有しない方式と、第１の磁石群を有する方式とを接続して両者の間においても可動子１０１を円滑に安定して搬送することができる。

図１０は、本実施形態において、なんらかの機構的な制約のため、固定子２０１において永久磁石１２７とコイル２０２とが設置されていない区間が存在し、その区間が比較的短い例を示す図である。図１０に示す場合、第１の部分５００の第２の部分５０１側の端部では、コイル２０２が設置されていない。第１の部分５００の当該端部に隣接する第２の部分５０１では、永久磁石１２７とコイル２０２とが設置されていない。コイル２０２と永久磁石１０３との間の吸引力は、コイル２０２のコアと永久磁石１０３が吸引することによって発生するものである。したがって、コイル２０２のコアに代えて強磁性体５０５を設置しても、吸引力を発生させることができる。図１０は、コイル２０２が設置されていない第１の部分５００と第２の部分５０１とにわたる区間において、コイル２０２のコアに代えて強磁性体５０５ａ、５０５ｂが設置されている場合を示している。第１の部分５００には強磁性体５０５ａが設置され、第２の部分５０１には強磁性体５０５ｂが設置されている。

なお、図１に示す構成においても、図１０に示す構成と同様に、第１の部分５００に強磁性体５０５ａを設置し、第２の部分５０１に強磁性体５０５ｂを設置することができる。ただし、可動子１０１に対向するコイル２０２が存在しないと搬送が困難となるので、姿勢制御及び搬送のための推力が充足する範囲でコイル２０２を残す必要がある。したがって、コイル２０２と強磁性体５０５ａを混合して設置することになる。

前述の考えを用いれば、第１の部分５００おける強磁性体５０５ａと、可動子１０１の永久磁石１０３との間の第１の距離５０２は、コイル２０２のコアと永久磁石１０３との間の第１の距離５０２と同じにすればよい。また、第２の部分５０１における強磁性体５０５ｂと永久磁石１０３との間の第２の距離５０３は、図１に示す第２の部分５０１におけるコイル２０２のコアと永久磁石１０３との間の第２の距離５０３と同じにすればよい。これにより、コイル２０２のコアに代えて、強磁性体５０５ａ、５０５ｂを用いた場合においても、可動子１０１が、第１の部分５００と第２の部分５０１との両方を含む位置にいるときにおいても、つり合いが取れることになる。

こうして、第２の部分５０１において、強磁性体５０５ｂは、第１の部分５００において第１の磁石群（永久磁石１２７）と第３の磁石群（永久磁石１０８）との間に生じる磁気反発力を補う反発力補償ユニットとして機能することができる。強磁性体５０５ｂは、第２の磁石群（永久磁石１０３）との間で吸引力を発生して磁気反発力を補う。

なお、本実施形態では、曲線５１４と、曲線５１２と、直線５１０とを１点で交差させるために第１の距離５０２及び第２の距離５０３を決定する例を示した。しかし、コイル２０２のコアと永久磁石１０３の吸引力を調整する手段は、コイル２０２のコアと永久磁石１０３の距離のほか、コイル２０２のコアのＸ方向の幅、Ｙ方向幅を変更することでもできる。永久磁石１０３と対向するコイル２０２のコアの底面積が増えれば、吸引力が増加するからである。したがって、コイル２０２のコアと永久磁石１０３の距離、コイル２０２のコアのＸ方向の幅、Ｙ方向の幅のいずれか１つ以上を変更しても良い。同様に、強磁性体５０５と永久磁石１０３の吸引力を調整する手段は、強磁性体５０５と永久磁石１０３の間の距離、強磁性体５０５のＸ方向の幅、Ｙ方向の幅のいずれか１つ以上を変更してもよい。

図１１は、固定子２０１において永久磁石１２７が存在する第１の部分５００と永久磁石１２７が存在しない第２の部分５０１とが細かく交互に配置された例を示す図である。可動子１０１に占める第１の部分５００と第２の部分５０１との比率を変更すると、可動子１０１の推力定数及び復元力を調整することができる。可動子１０１に占める第１の部分５００と第２の部分５０１との比率とは、可動子１０１に対向する第１の部分５００と第２の部分５０１との比率のことである。

図１２は、本実施形態において、可動子１０１に占める第１の部分５００と第２の部分５０１との比率によって可動子１０１の推力定数及び復元力がどのように変化するかの概略を示すグラフである。図１２に示すグラフにおいて、横軸は比率を示し、縦軸は推力定数及び復元力を示している。比率０％とは、可動子１０１に第１の部分５００のみが対向して可動子１０１が第１の部分５００のみで占められていることを示す。比率１００％とは、可動子１０１に第２の部分５０１のみが対向して可動子１０１が第２の部分５０１のみで占められていることを示す。第２の部分５０１が占める比率が大きくなると、コイル２０２と永久磁石１０３との間の平均距離が近づくため、推力定数５２１は大きくなる。復元力５２２は、比率０％では正であるが、比率１００％では負となる。第１の部分５００のみで占められている場合は、Ｚ０において安定平衡点を持つのに対し、第２の部分５０１のみで構成された場合は、Ｚ０において安定平衡点とならず不安定平衡点を持つからである。これは、比率が大きくなるにつれて、図９において、曲線５１４が曲線５１２に無段階的に変化することを意味している。

図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃ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。図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃは、図１０に示す構成に加えて、真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂ、ゲートバルブ昇降部５３１及びゲートバルブ５３２が追加された構成を示している。

搬送装置１は、真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂの内部に設置されている。すなわち、固定子２０１は、真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂの内部に設置されている。可動子１０１は、真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂの内部において固定子２０１により搬送される。内部に搬送装置１が設置された真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂは、互いに接続又は分離可能に連結されている。また、真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂ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。

ゲートバルブ昇降部５３１及びゲートバルブ５３２は、真空チャンバ５３０ａと真空チャンバ５３０ｂとの連結部に設けられている。ゲートバルブ昇降部５３１は、真空チャンバ５３０ａと真空チャンバ５３０ｂとの連結部においてゲートバルブ５３２を動かして昇降させる。ゲートバルブ５３２は、ゲートバルブ昇降部５３１により昇降して、真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂの連結部において真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂを開閉する弁部として機能する。すなわち、ゲートバルブ５３２は、ゲートバルブ昇降部５３１により上昇することにより両側の真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂ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５３２は、ゲートバルブ昇降部５３１により下降することにより両側の真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂをそれぞれ閉じて両者を互いに分離する。

図１３Ａは、ゲートバルブ５３２が設置された真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂの連結部を可動子１０１が通過中の様子を示している。この場合、真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂを開閉する弁部として機能するゲートバルブ５３２は、上昇して真空チャンバ５３０ａ、５３０ｂをそれぞれ開放している。上昇したゲートバルブ５３２の下端部には、強磁性体５０５ｈが取り付けられて設置されている。図１３Ａにおいて、ゲートバルブ５３２が設置してある区間は、永久磁石１２７を有しない第２の部分５０１である。したがって、強磁性体５０５ｈと可動子１０１の永久磁石１０３との間の距離は、第２の距離５０３となる。強磁性体５０５ｈは、強磁性体５０５ｂと同様に反発力補償ユニットとして機能することができる。

図１３Ｂは、ゲートバルブ５３２が下降した状態を示している。ゲートバルブ５３２が下降することで、真空チャンバ５３０ａの雰囲気と真空チャンバ５３０ｂの雰囲気とが互いに分離される。

図１３Ｃは、ゲートバルブ５３２に、永久磁石１２７ｇ及び強磁性体５０５ｇを取り付けた例を示している。この場合、ゲートバルブ５３２は、永久磁石１２７を有する第１の部分５００となる。したがって、強磁性体５０５ｇと永久磁石１０３との間の距離は、第１の距離５０２となる。

次に、本実施形態による搬送装置１を制御する制御システムについてさらに図１４を用いて説明する。図１４は、本実施形態による搬送装置１を制御する制御システムを示す概略図である。

図１４に示すように、制御システムは、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、センサコントローラ３０４とを有し、可動子１０１と固定子２０１とを含む搬送装置１を制御する制御装置として機能する。統合コントローラ３０１には、コイルコントローラ３０２が通信可能に接続されている。また、統合コントローラ３０１には、センサコントローラ３０４が通信可能に接続されている。

コイルコントローラ３０２には、複数の電流コントローラ３０３が通信可能に接続されている。コイルコントローラ３０２及びこれに接続された複数の電流コントローラ３０３は、２列のコイル２０２（図２参照）のそれぞれの列に対応して設けられている。各電流コントローラ３０３には、複数のコイル２０２によるコイルユニット２０３が接続されている。電流コントローラ３０３は、接続されたコイルユニット２０３の各々のコイル２０２の電流の大きさを制御することができる。

コイルコントローラ３０２は、接続された各々の電流コントローラ３０３に対して目標となる電流値を指令する。電流コントローラ３０３は接続されたコイル２０２の電流量を制御する。

コイル２０２は、可動子１０１が搬送されるＸ方向の可動子１０１の上面の両側に取り付けられている。

センサコントローラ３０４には、複数のリニアエンコーダ２０４、複数のＹセンサ１２２及び複数のＺセンサ１２１が通信可能に接続されている。

複数のリニアエンコーダ２０４は、可動子１０１が搬送中もそのうちの１つが１台の可動子１０１の位置を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＹセンサ１２２は、そのうちの２つが１台の可動子１０１のＹターゲット１１０を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＺセンサ１２１は、その２列のうちの３つが１台の可動子１０１のＺターゲット１０９を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。

統合コントローラ３０１は、リニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ１２２及びＺセンサ１２１からの出力に基づき、複数のコイル２０２に印加する電流指令値を決定して、コイルコントローラ３０２に送信する。コイルコントローラ３０２は、統合コントローラ３０１からの電流指令値に基づき、上述のように電流コントローラ３０３に対して電流値を指令する。これにより、統合コントローラ３０１は、制御装置として機能し、固定子２０１に沿って可動子１０１を非接触で搬送するとともに、搬送する可動子１０１の姿勢を６軸で制御する。

以下、統合コントローラ３０１により実行される可動子１０１の姿勢制御方法について図１５を用いて説明する。図１５は、本実施形態による搬送装置１における可動子１０１の姿勢制御方法を示す概略図である。図１５は、可動子１０１の姿勢制御方法の概略について主にそのデータの流れに着目して示している。統合コントローラ３０１（図１４参照）は、以下に説明するように、可動子位置算出関数４０１、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行する。これにより、統合コントローラ３０１は、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御する。なお、統合コントローラ３０１に代えて、コイルコントローラ３０２が統合コントローラ３０１と同様の処理を実行するように構成することもできる。

まず、可動子位置算出関数４０１は、複数のリニアエンコーダ２０４からの測定値及びその取り付け位置の情報から、搬送路を構成する固定子２０１上にある可動子１０１の台数及び位置を計算する。これにより、可動子位置算出関数４０１は、可動子１０１に関する情報である可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）及び台数情報を更新する。可動子位置情報（Ｘ）は、固定子２０１上の可動子１０１の搬送方向であるＸ方向における位置を示している。可動子情報４０６は、例えば図１５中にＰＯＳ－１、ＰＯＳ－２、…と示すように固定子２０１上の可動子１０１ごとに用意される。

次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、可動子位置算出関数４０１により更新された可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）から、各々の可動子１０１を測定可能なＹセンサ１２２及びＺセンサ１２１を特定する。次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、特定されたＹセンサ１２２及びＺセンサ１２１から出力される値に基づき、各々の可動子１０１の姿勢に関する情報である姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を算出して可動子情報４０６を更新する。可動子姿勢算出関数４０２により更新された可動子情報４０６は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を含んでいる。

次いで、可動子姿勢制御関数４０３は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を含む現在の可動子情報４０６及び姿勢目標値から、各々の可動子１０１について印加力情報４０８を算出する。印加力情報４０８は、各々の可動子１０１に印加すべき力の大きさに関する情報である。印加力情報４０８は、後述する印加すべき力Ｔの力の３軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）及びトルクの３軸成分（Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）に関する情報を含んでいる。印加力情報４０８は、例えば図１５中にＴＲＱ－１、ＴＲＱ－２、…と示すように固定子２０１上の可動子１０１ごとに用意される。

次いで、コイル電流算出関数４０４は、印加力情報４０８及び可動子情報４０６に基づき、各コイル２０２に印加する電流指令値４０９を決定する。

こうして、統合コントローラ３０１は、可動子位置算出関数４０１、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行することにより、電流指令値４０９を決定する。統合コントローラ３０１は、決定した電流指令値４０９をコイルコントローラ３０２に送信する。

ここで、可動子位置算出関数４０１による処理について図１６を用いて説明する。図１６は、可動子位置算出関数による処理を説明する概略図である。

図１６において、第１基準点Ｏｅは、リニアエンコーダ２０４が取り付けられている固定子２０１の位置基準である。また、第２基準点Ｏｓは、可動子１０１に取り付けられているリニアスケール１１１の位置基準である。図１６では、可動子１０１として２台の可動子１０１ａ、１０１ｂが搬送され、リニアエンコーダ２０４として３つのリニアエンコーダ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃが配置されている場合を示している。なお、リニアスケール１１１は、各可動子１０１ａ、１０１ｂの同じ位置にＸ方向に沿って取り付けられている。

例えば、図１６に示す可動子１０１ｂのリニアスケール１１１には、１つのリニアエンコーダ２０４ｃが対向している。リニアエンコーダ２０４ｃは、可動子１０１ｂのリニアスケール１１１を読み取って距離Ｐｃを出力する。また、リニアエンコーダ２０４ｃの第１基準点Ｏｅを原点とするＸ軸上の位置はＳｃである。したがって、可動子１０１ｂの位置Ｐｏｓ（１０１ｂ）は次式（１）により算出することができる。
Ｐｏｓ（１０１ｂ）＝Ｓｃ－Ｐｃ …式（１）

例えば、図１６に示す可動子１０１ａのリニアスケール１１１には、２つのリニアエンコーダ２０４ａ、２０４ｂが対向している。リニアエンコーダ２０４ａは、可動子１０１ａのリニアスケール１１１を読み取って距離Ｐａを出力する。また、リニアエンコーダ２０４ａの第１基準点Ｏｅを原点とするＸ軸上の位置はＳａである。したがって、リニアエンコーダ２０４ａの出力に基づく可動子１０１ａのＸ軸上の位置Ｐｏｓ（１０１ａ）は、次式（２）で算出することができる。
Ｐｏｓ（１０１ａ）＝Ｓａ＋Ｐａ …式（２）

また、リニアエンコーダ２０４ｂは、可動子１０１ａのリニアスケール１１１を読み取って距離Ｐｂを出力する。また、リニアエンコーダ２０４ｂの第１基準点Ｏｅを原点とするＸ軸上の位置はＳｂである。したがって、リニアエンコーダ２０４ｂの出力に基づく可動子１０１ａのＸ軸上の位置Ｐｏｓ（１０１ａ）′は、次式（３）により算出することができる。
Ｐｏｓ（１０１ａ）′＝Ｓｂ－Ｐｂ …式（３）

ここで、各々のリニアエンコーダ２０４ａ、２０４ｂの位置は予め正確に測定されているため、２つの値Ｐｏｓ（１０１ａ）、Ｐｏｓ（１０１ａ）′の差は十分に小さい。このように２つのリニアエンコーダ２０４の出力に基づく可動子１０１のＸ軸上の位置の差が十分小さい場合は、それら２つのリニアエンコーダ２０４は、同一の可動子１０１のリニアスケール１１１を観測していると判定することができる。

なお、複数のリニアエンコーダ２０４が同一の可動子１０１と対向する場合は、複数のリニアエンコーダ２０４の出力に基づく位置の平均値を算出する等して、観測された可動子１０１の位置を一意に決定することができる。

可動子位置算出関数４０１は、上述のようにしてリニアエンコーダ２０４の出力に基づき、可動子位置情報として可動子１０１のＸ方向における位置Ｘを算出して決定する。

次に、可動子姿勢算出関数４０２による処理について図１７、図１８Ａ及び図１８Ｂを用いて説明する。

図１７では、可動子１０１として可動子１０１ｃが搬送され、Ｙセンサ１２２としてＹセンサ１２２ａ、１２２ｂが配置されている場合を示している。図１７に示す可動子１０１ｃのＹターゲット１１０には、２つのＹセンサ１２２ａ、１２２ｂが対向している。２つのＹセンサ１２２ａ、１２２ｂが出力する相対距離の値をそれぞれＹａ、Ｙｂとし、Ｙセンサ１２２ａ、１２２ｂ間の間隔がＬｙの場合、可動子１０１ｃのＺ軸周りの回転量Ｗｚは、次式（４）により算出される。
Ｗｚ＝（Ｙａ－Ｙｂ）／Ｌｙ …式（４）

なお、可動子１０１の位置によっては３つ以上のＹセンサ１２２が対向する場合もありうる。その場合、最小二乗法等を使ってＹターゲット１１０の傾き、すなわちＺ軸周りの回転量Ｗｚを算出することができる。

また、図１８Ａ及び図１８Ｂでは、可動子１０１として可動子１０１ｄが搬送され、Ｚセンサ１２１としてＺセンサ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが配置されている場合を示している。図１８Ａ及び図１８Ｂに示す可動子１０１ｄのＺターゲット１０９には、３つのＺセンサ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが対向している。ここで、３つのＺセンサ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃが出力する相対距離の値をそれぞれＺａ、Ｚｂ、Ｚｃとする。また、Ｘ方向のセンサ間距離、すなわちＺセンサ１２１ａ、１２１ｂ間の距離をＬｚ１とする。また、Ｙ方向のセンサ間距離、すなわちＺセンサ１２１ａ、１２１ｃ間の距離をＬｚ２とする。すると、Ｙ軸周りの回転量Ｗｙ及びＸ軸周りの回転量Ｗｘは、それぞれ次式（５ａ）及び（５ｂ）により算出することができる。
Ｗｙ＝（Ｚｂ－Ｚａ）／Ｌｚ１ …式（５ａ）
Ｗｘ＝（Ｚｃ－Ｚａ）／Ｌｚ２ …式（５ｂ）

可動子姿勢算出関数４０２は、上述のようにして、可動子１０１の姿勢情報として各軸周りの回転量Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚを算出することができる。

また、可動子姿勢算出関数４０２は、次のようにして可動子１０１の姿勢情報として可動子１０１のＹ方向の位置Ｙ及びＺ方向の位置Ｚを算出することができる。

まず、可動子１０１のＹ方向の位置Ｙの算出について図１７を用いて説明する。図１７において、可動子１０１ｃがかかる２つのＹセンサ１２２をそれぞれＹセンサ１２２ａ、１２２ｂとする。また、Ｙセンサ１２２ａ、１２２ｂの測定値をそれぞれＹａ、Ｙｂとする。また、Ｙセンサ１２２ａの位置とＹセンサ１２２ｂの位置との中点をＯｅ′とする。さらに、式（１）～（３）で得られた可動子１０１ｃの位置をＯｓ′とし、Ｏｅ′からＯｓ′までの距離をｄＸ′とする。このとき、可動子１０１ｃのＹ方向の位置Ｙは、次式により近似的に計算して算出することができる。
Ｙ＝（Ｙａ＋Ｙｂ）／２－Ｗｚ＊ｄＸ′

次に、可動子１０１のＺ方向の位置Ｚの算出について図１８Ａ及び図１８Ｂを用いて説明する。可動子１０１ｄがかかる３つのＺセンサ１２１をそれぞれＺセンサ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃとする。また、Ｚセンサ１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃの測定値をそれぞれＺａ、Ｚｂ、Ｚｃとする。また、Ｚセンサ１２１ａのＸ座標とＺセンサ１２１ｃのＸ座標とは同一である。また、リニアエンコーダ２０４は、Ｚセンサ１２１ａとＺセンサ１２１ｃとの中間の位置にあるものとする。また、Ｚセンサ１２１ａ及びＺセンサ１２１ｃの位置ＸをＯｅ″とする。さらに、Ｏｅ″から可動子１０１の中心Ｏｓ″までの距離をｄＸ″とする。このとき、可動子１０１のＺ方向の位置Ｚは、次式により近似的に計算して算出することができる。
Ｚ＝（Ｚａ＋Ｚｂ）／２＋Ｗｙ＊ｄＸ″

なお、位置Ｙ及び位置ＺともにそれぞれＷｚ、Ｗｙの回転量が大きい場合には、さらに近似の精度を高めて算出することができる。

次に、コイル電流算出関数４０４による処理について図２及び図３Ａを用いて説明する。なお、以下で用いる力の表記において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の力が働く方向をそれぞれｘ、ｙ、ｚで示し、図２及び図３ＡにおけるＹ＋側であるＲ側をＲ、Ｙ－側であるＬ側をＬ、Ｘ＋側をｆ、Ｘ－側をｂで示す。

図３ＡにおいてＲ側及びＬ側の各永久磁石１０３に働く力をそれぞれ次のように表記する。各永久磁石１０３に働く力は、電流が印加された複数のコイル２０２により永久磁石１０３が受ける電磁力である。永久磁石１０３は、電流が印加された複数のコイル２０２により、可動子１０１の搬送方向であるＸ方向の電磁力のほか、Ｘ方向とは異なる方向であるＹ方向及びＺ方向の電磁力を受ける。

Ｒ側の永久磁石１０３に働く力の表記は、それぞれ次のとおりである。
ＦｚｆＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｂＲのＺ方向に働く力
ＦｘｆＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｂＲのＸ方向に働く力
ＦｙｆＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ａＲのＹ方向に働く力
ＦｘｂＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｃＲのＸ方向に働く力
ＦｙｂＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｄＲのＹ方向に働く力
ＦｚｂＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｃＲのＺ方向に働く力

Ｌ側の永久磁石１０３に働く力の表記は、それぞれ次のとおりである。
ＦｚｆＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｂＬのＺ方向に働く力
ＦｘｆＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｂＬのＸ方向に働く力
ＦｙｆＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ａＬのＹ方向に働く力
ＦｘｂＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｃＬのＸ方向に働く力
ＦｙｂＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｄＬのＹ方向に働く力
ＦｚｂＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｃＬのＺ方向に働く力

また、可動子１０１に対して印加される力Ｔを次式（６）により表記する。なお、Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚは、力の３軸成分であり、それぞれ力のＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分である。また、Ｔｗｘ，Ｔｗｙ、Ｔｗｚは、モーメントの３軸成分であり、それぞれモーメントのＸ軸周り成分、Ｙ軸周り成分及びＺ軸周り成分である。本実施形態による搬送装置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）

すると、Ｔｘ、Ｔｙ、Ｔｚ、Ｔｗｘ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚは、それぞれ次式（７ａ）、（７ｂ）、（７ｃ）、（７ｄ）、（７ｅ）及び（７ｆ）により算出される。
Ｔｘ＝ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ＋ＦｘｆＬ＋ＦｘｂＬ …式（７ａ）
Ｔｙ＝ＦｙｆＬ＋ＦｙｆＲ＋ＦｙｂＬ＋ＦｙｂＲ …式（７ｂ）
Ｔｚ＝ＦｚｂＲ＋ＦｚｂＬ＋ＦｚｆＲ＋ＦｚｆＬ …式（７ｃ）
Ｔｗｘ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｂＬ）－（ＦｚｆＲ＋ＦｚｂＲ）｝＊ｒｘ３ …式（７ｄ）
Ｔｗｙ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｆＲ）－（ＦｚｂＬ＋ＦｚｂＲ）｝＊ｒｙ３ …式（７ｅ）
Ｔｗｚ＝｛－（ＦｙｆＬ＋ＦｙｆＲ）＋（ＦｙｂＬ＋ＦｙｂＲ）｝＊ｒｚ３ …式（７ｆ）

このとき、永久磁石１０３に働く力については、次式（７ｇ）、（７ｈ）、（７ｉ）及び（７ｊ）により表される制限を導入することができる。これらの制限を導入することにより、所定の６軸成分を有する力Ｔを得るための各永久磁石１０３に働く力の組み合わせを一意に決定することができる。
ＦｘｆＲ＝ＦｘｂＲ＝ＦｘｆＬ＝ＦｘｂＬ …式（７ｇ）
ＦｙｆＬ＝ＦｙｆＲ …式（７ｈ）
ＦｙｂＬ＝ＦｙｂＲ …式（７ｉ）
ＦｚｂＲ＝ＦｚｂＬ …式（７ｊ）

次に、コイル電流算出関数４０４が、各永久磁石１０３に働く力から各コイル２０２に印加する電流量を決定する方法について説明する。

まず、Ｎ極及びＳ極の極性がＺ方向に交互に並んだ永久磁石１０３ａ、１０３ｄにＺ方向の力を印加する場合について説明する。なお、コイル２０２は、そのＺ方向の中心が永久磁石１０３ａ、１０３ｄのＹ方向の中心に位置するように配置されている。これにより、永久磁石１０３ａ、１０３ｄに対してＸ方向及びＹ方向に働く力は、殆ど発生しないようになっている。

Ｘを可動子１０１の位置、ｊを列に並んだコイル２０２の番号として、単位電流当たりのコイル２０２（ｊ）のＺ方向に働く力の大きさをＦｚ（ｊ、Ｘ）とし、コイル２０２（ｊ）に印加する電流をｉ（ｊ）とする。なお、コイル２０２（ｊ）は、ｊ番目のコイル２０２である。この場合、電流ｉ（ｊ）は、次式（８）を満足するように決定することができる。なお、次式（８）は、永久磁石１０３ｄＲについての式である。他の永久磁石１０３ａＲ、１０３ａＬ、１０３ｄＬについても同様にしてコイル２０２に印加する電流を決定することができる。

ここで、各コイル２０２に印加する電流とコイル２０２に働く力の線形性について説明する。図２において永久磁石１０３はコイル２０２に対向していて永久磁石１０３から出た磁束の多くはコイル２０２内を通過して再び永久磁石１０３に戻る。

仮に永久磁石１０３の起磁力を９００ｋＡ／ｍ、厚み０．０１ｍとした場合、永久磁石の起磁力は、次のように算出されて９０００Ａとなる。
９００ｋＡ／ｍ＊０．０１ｍ＝９０００Ａ

一方、コイル２０２の巻き数を９００回とし電流として１Ａを印加した場合の起磁力は次のように算出されて９００Ａとなり、これよりも永久磁石１０３が形成する起磁力が十分大きい。
９００＊１Ａ＝９００Ａ

このように永久磁石１０３が形成する起磁力が十分大きい場合、コイル２０２に印加する電流量と新たに発生する力の関係は十分線形であることが一般的に知られている。そのため、この場合、次式（８）が成立する。
ΣＦｚ（ｊ、Ｘ）＊ｉ（ｊ）＝ＦｚｂＲ …式（８）

コイル電流算出関数４０４は、上述のようにしてコイル２０２（ｊ）に印加する電流指令値を決定することができる。こうして決定される電流指令値により可動子１０１に印加されるＺ方向の力により、可動子１０１は、Ｚ方向に浮上する浮上力を得るとともに、その姿勢が制御される。

なお、複数のコイル２０２が永久磁石１０３に力を及ぼす場合には、各コイル２０２が及ぼす力に応じて単位電流当たりの力の大きさで電流を按分することにより、永久磁石１０３に働く力を一意に決定することができる。

また、図２及び図３Ａに示すように、永久磁石１０３は、可動子１０１のＬ側及びＲ側に対称に配置されている。このような永久磁石１０３の対称配置により、永久磁石１０３に働く多成分の力、例えば永久磁石１０３ａ、１０３ｄに働くＷｘの力、すなわちＸ軸周りのモーメント成分をＬ側及びＲ側の力で相殺することが可能になる。この結果、より高精度な可動子１０１の姿勢の制御が可能になる。

次に、Ｎ極、Ｓ極及びＮ極の極性がＸ方向に交互に並んだ永久磁石１０３ｂに対してＸ方向及びＹ方向に対して独立に力を印加する方法について図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃを用いて説明する。図１９Ａ、図１９Ｂ及び図１９Ｃは、永久磁石１０３ｂに対してＸ方向及びＹ方向に独立に力を印加する方法を説明する概略図である。コイル電流算出関数４０４は、以下に従って、永久磁石１０３ｂに対してＸ方向及びＹ方向に対して独立に力を印加するためにコイル２０２に印加する電流指令値を決定する。なお、永久磁石１０３ｃについても、永久磁石１０３ｂと同様にＸ方向及びＹ方向に対して独立に力を印加することができる。

Ｘを可動子１０１の位置、ｊを列に並んだコイル２０２の番号として、単位電流当たりのコイル２０２（ｊ）のＸ方向及びＹ方向に働く力の大きさを、それぞれＦｘ（ｊ、Ｘ）及びＦｙ（ｊ、Ｘ）とする。また、コイル２０２（ｊ）の電流の大きさをｉ（ｊ）とする。なおコイル２０２（ｊ）は、ｊ番目のコイル２０２である。

図１９Ａは、横にＸ軸、縦にＹ軸を取り、永久磁石１０３ｂＲに対向する６個のコイル２０２を抜き出して示す図である。図１９Ｂは、図１９ＡをＹ方向から見た図である。コイル２０２には、Ｘ方向に並んだ順に１から６までの番号ｊを付与し、以下では例えばコイル２０２（１）のように表記して各コイル２０２を特定する。

図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、コイル２０２は、距離Ｌのピッチでされている。一方、可動子１０１の永久磁石１０３は、距離３／２＊Ｌのピッチで配置されている。

図１９Ｃのグラフは、図１９Ａ及び図１９Ｂに示す各々のコイル２０２に対して単位電流を印加した際に発生するＸ方向の力Ｆｘ及びＺ方向の力Ｆｚの大きさを模式的に示したグラフである。

簡単のため、図１９Ａ及び図１９Ｂでは、コイル２０２のＸ方向の位置の原点Ｏｃをコイル２０２（３）とコイル２０２（４）の中間とし、永久磁石１０３ｂＲのＸ方向の中心Ｏｍを原点としている。このため、図１９Ａ及び図１９Ｂは、ＯｃとＯｍとが合致した場合、すなわちＸ＝０の場合を示している。

このとき、例えばコイル２０２（４）に対して働く単位電流当たりの力は、Ｘ方向にＦｘ（４，０）、Ｚ方向にＦｚ（４，０）の大きさである。また、コイル２０２（５）に対して働く単位電流当たりの力は、Ｘ方向にＦｘ（５，０）、Ｚ方向にＦｚ（５，０）の大きさである。

ここで、コイル２０２（１）～２０２（６）に印加する電流値をそれぞれｉ（１）～ｉ（６）とする。すると、永久磁石１０３ｂＲに対して、Ｘ方向に働く力の大きさＦｘｆＲ及びＹ方向に働く力の大きさＦｚｆＲは、それぞれ一般的に次式（９）及び（１０）で表される。
ＦｘｆＲ＝Ｆｘ（１，Ｘ）＊ｉ（１）＋Ｆｘ（２，Ｘ）＊ｉ（２）＋Ｆｘ（３，Ｘ）＊ｉ（３）＋Ｆｘ（４，Ｘ）＊ｉ（４）＋Ｆｘ（５，Ｘ）＊ｉ（５）＋Ｆｘ（６，Ｘ）＊ｉ（６） …式（９）
ＦｚｆＲ＝Ｆｚ（１，Ｘ）＊ｉ（１）＋Ｆｚ（２，Ｘ）＊ｉ（２）＋Ｆｚ（３，Ｘ）＊ｉ（３）＋Ｆｚ（４，Ｘ）＊ｉ（４）＋Ｆｚ（５，Ｘ）＊ｉ（５）＋Ｆｚ（６，Ｘ）＊ｉ（６） …式（１０）

上記式（９）及び（１０）を満足する電流値ｉ（１）～ｉ（６）をそれぞれコイル２０２（１）～２０２（６）に印加されるように電流指令値を決定することにより、永久磁石１０３ｂＲに対してＸ方向及びＺ方向に独立に力を印加することができる。コイル電流算出関数４０４は、永久磁石１０３に対してＸ方向及びＺ方向に独立に力を印加するために、上述のようにしてコイル２０２（ｊ）に印加する電流指令値を決定することができる。

より簡単のため、図１９Ａ及び図１９Ｂに示す場合において、永久磁石１０３ｂＲに対してコイル２０２（１）～２０２（６）のうちのコイル２０２（３）、２０２（４）、２０２（５）だけを使う場合を例に考える。この場合、さらにこれら３つの電流値の総和が０となるように制御する。この例の場合、永久磁石１０３ｂＲに対してＸ方向に働く力ＦｘｆＲ及びＺ方向に働く力ＦｚｆＲは、それぞれ次式（１１）及び（１２）により表される。
ＦｘｆＲ＝Ｆｘ（３，Ｘ）＊ｉ（３）＋Ｆｘ（４，Ｘ）＊ｉ（４）＋Ｆｘ（５，Ｘ）＊ｉ（５） …式（１１）
ＦｚｆＲ＝Ｆｚ（３，Ｘ）＊ｉ（３）＋Ｆｚ（４，Ｘ）＊ｉ（４）＋Ｆｚ（５，Ｘ）＊ｉ（５） …式（１２）

また、コイル２０２（１）～２０２（６）の電流値は、次式（１３）及び（１４）を満足するように設定することができる。
ｉ（３）＋ｉ（４）＋ｉ（５）＝０ …式（１３）
ｉ（１）＝ｉ（２）＝ｉ（６）＝０ …式（１４）

したがって、永久磁石１０３ｂＲに対して必要な力の大きさ（ＦｘｆＲ、ＦｚｆＲ）が決定された場合、電流値ｉ（１）、ｉ（２）、ｉ（３）、ｉ（４）、ｉ（５）及びｉ（６）を一意に決定することができる。こうして決定される電流指令値により可動子１０１にＸ方向及びＺ方向に力が印加される。可動子１０１に印加されるＸ方向の力により、可動子１０１は、Ｘ方向に移動する推進力を得てＸ方向に移動する。また、こうして決定される電流指令値により可動子１０１に印加されるＸ方向及びＺ方向の力により、可動子１０１はその姿勢が制御される。

こうして、統合コントローラ３０１は、複数のコイル２０２に印加する電流を制御することにより、可動子１０１に印加する力の６軸成分のそれぞれを制御する。

なお、可動子１０１の搬送により永久磁石１０３ｂＲの中心Ｏｍに対してコイル２０２の中心Ｏｃが移動した場合、すなわちＸ≠０の場合は、移動した位置に応じたコイル２０２を選択することができる。さらに、コイル２０２に発生する単位電流当たりの力に基づいて、上記と同様の計算を実行することができる。

上述のようにして、統合コントローラ３０１は、複数のコイル２０２に印加する電流の電流指令値を決定して制御することにより、固定子２０１上での可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の非接触での固定子２０１上の搬送を制御する。すなわち、統合コントローラ３０１は、可動子１０１の搬送を制御する搬送制御手段として機能し、複数のコイル２０２により永久磁石１０３が受ける電磁力を制御することにより、固定子２０１上における可動子１０１の非接触での搬送を制御する。また、統合コントローラ３０１は、可動子１０１の姿勢を制御する姿勢制御手段として機能し、固定子２０１上における可動子１０１の姿勢を６軸で制御する。なお、制御装置としての統合コントローラ３０１の機能の全部又は一部は、コイルコントローラ３０２その他の制御装置により代替されうる。

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２０２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２０２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。

したがって、本実施形態によれば、コイル２０２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２０２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装置を構成することができる。

また、本実施形態によれば、可動子１０１に占める第１の部分５００と第２の部分５０１との比率を変更することによって、復元力と推力定数とがトレードオフの関係にあるものの無段階的に必要な性能を得ることができる。例えば、加減速が必要な区間は、復元力を犠牲にして推力定数を向上させることができる。コイル２０２への通電をやめても、安定な平衡点が欲しい場合は、推力定数を犠牲にして復元力を得ることができる。また、安定な平衡点が必要な個所のみ永久磁石１２７を配置し、安定な平衡点が不要な個所は、永久磁石１２７を除去して簡素な構成にすることもできる。こうして、本実施形態によれば、可動子１０１を固定子２０１と非接触の状態で安定して搬送することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について図２０乃至図２５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、可動子１０１のＸ方向に沿った下面のＬ側及びＲ側の端部に、永久磁石１０８が２列配置されて取り付けられている例を示した。それに対し、本実施形態においては、永久磁石１３０１Ｌが、可動子１０１の上面に取り付けられている例を示す。

本実施形態では、図２０に示すように、Ｌ側において、永久磁石１３０１Ｌが可動子１０１の上面に取り付けられている。また、Ｌ側において、上側から永久磁石１３０１Ｌに対向するように永久磁石１３０３Ｌが固定子２０１に取り付けられている。永久磁石１３０１Ｌは、ヨーク１３０２Ｌを介して可動子１０１の上面に取り付けられている。永久磁石１３０３Ｌは、ヨーク１３０４Ｌを介して、固定子２０１に取り付けられたブラケット１３０５Ｌに取り付けられている。なお、Ｒ側については、図２０中の図示及び説明を省略するが、Ｌ側と同様である。

こうして、本実施形態では、永久磁石１３０３及び永久磁石１３０１が、可動子１０１の上側において永久磁石１３０１が永久磁石１３０３に下側から対向可能なように配置されている。

可動子１０１側の永久磁石１３０１Ｌと固定子２０１側の永久磁石１３０３Ｌとは、互いに反発する方向に着磁されている。つまり、可動子１０１側の永久磁石１３０１Ｌと固定子側の永久磁石１３０３Ｌとは互いに反発しあう。

これにより、本実施形態では、可動子１０１が上昇すると固定子２０１に取り付けられた永久磁石１３０３Ｌから反発力を受ける構成となっている。すなわち、本実施形態では、永久磁石１３０３及び永久磁石１３０１が、永久磁石１０３に発生する吸引力の向きと永久磁石１３０１に発生する反発力の向きとが逆方向になるように配置されている。

なお、永久磁石１３０１は第３の磁石群と称することがある。第３の磁石群を構成する複数の永久磁石１３０１Ｒ、１３０１Ｌは第３の磁石と称することがある。第３の磁石は、永久磁石に限られず、電磁石等であっても構わない。

また、永久磁石１３０３は第１の磁石群と称することがある。第１の磁石群を構成する複数の永久磁石１３０３Ｒ、１３０３Ｌは第１の磁石と称することがある。第１の磁石は、永久磁石に限られず、電磁石等であっても構わない。

本実施形態について図２１を用いてさらに詳細に説明する。図２１は、第１実施形態で説明した図７に対応する図であり、本実施形態において可動子１０１がＺ方向に受ける力を模式的に表した図である。

図７と異なり、図２１では、ＦｂがＺ＋方向に行くに従ってその絶対値が大きくなっている。また、反発力は下向きの力であるので、曲線１１０２ｂで示されるＦｂは図７と異なり図２１では第二象限（Ｆｚ＞０）にある。

図２１に示す場合、コイル２０２と永久磁石１０３との関係を変えないとすると、Ｆａ－ｍｇ（曲線１１０１ｂ）のプロファイルは図７の場合のＦａ－ｍｇ（曲線１１０１ａ）と同じである。一方、Ｆｂの大きさは、Ｆａ－ｍｇ（曲線１１０１ｂ）よりその勾配の変化が大きくなるように構成されている（曲線１１０２ｂ）。

以上のように互いに反発しあう永久磁石１３０１、１３０３を構成すれば、図２１に示すように、Ｚ＝ＺｂでそのポテンシャルエネルギーΦＺは極小値をとり、Ｚ＝Ｚｔで極大値ととる。したがって、Ｚ＝Ｚｂ近傍で可動子１０１の位置は安定する。

第２実施形態の場合、第１実施形態と比較してＦａ－ｍｇの勾配が大きい領域で安定化させる必要があるのでＦｂの勾配はそれよりさらに大きくなる必要があるため互いに反発しあう永久磁石１３０１、１３０３は第１実施形態と比べて大型化しやすい。

しかしながら、本実施形態では、Ｚ＝Ｚ０の位置に比べてコイル２０２に近い側で可動子１０１の位置が安定するのでＺ＝Ｚ０又は第１実施形態と比較して推力定数が大きくなる場合がある。したがって、本実施形態では、同じ推力を発生させる場合でも、第１実施形態と比較してより小さな電流をコイル２０２に流すことで足りる。

一方、本実施形態では、第１実施形態と比較してポテンシャルエネルギーの深さ（矢印１１０５ｂ）が第１実施形態のポテンシャルエネルギーの深さ（矢印１１０５ａ）と比較して小さくなる傾向にあるので、安定化の度合いが小さい。

次に、図２２及び図２３を用いて、第２実施形態における第１の磁石群を有しない方式と、第１の磁石群を有する方式との接続方法について説明する。第１の磁石群は、本実施形態では前述のとおり永久磁石１３０３のことである。図２２は、搬送方向であるＸ方向と、重力方向であるＺ方向とを可視化した図である。図２２には、図２０における可動子１０１の永久磁石１０３の断面を含む（Ｃ）－（Ｃ）線に沿った断面図と、同図における可動子１０１の永久磁石１３０１の中央の断面を含む（Ｄ）－（Ｄ）線に沿った断面図とを示している。固定子２０１には、第１の磁石群を有する部分である第１の部分５００と、第１の磁石群を有しない第２の部分５０１とがある。第２の部分５０１は、第１の磁石群を有しない方式による部分である。

ここで、本実施形態では、反発力を発生する固定子２０１の永久磁石１３０３と、その永久磁石１３０３に対向して可動子１０１に取り付けられた永久磁石１３０１との間の距離を距離５０４と定義する。また、第１の部分５００において、コイル２０２のコアと、コイル２０２に対向して可動子１０１に取り付けられた永久磁石１０３との間の距離を第１の距離５０２と定義する。また、第２の部分５０１において、コイル２０２のコアと永久磁石１０３との間の距離を第２の距離５０３と定義する。

本実施形態による第１の部分５００においては、永久磁石１３０１は、永久磁石１３０３よって重力と同方向に反発力を受ける。また、永久磁石１０３は、コイル２０２のコアと吸引力が働くため、重力に逆らう方向に吸引力を受ける。他方、第２の部分５０１においては、固定子側の永久磁石１３０３が存在しないため、可動子１０１の永久磁石１３０１は反発力を受けない。したがって、第２の部分５０１においては、コイル２０２と永久磁石１０３の第２の距離５０３を遠ざけて、反発力に相当する力の量だけ、永久磁石１０３が受ける吸引力を少なくする必要がある。したがって、第１の距離５０２に比べて第２の距離５０３が長い必要がある。

第１の部分５００における複数のコイル２０２に隣接する第２の部分５０１における複数のコイル２０２のそれぞれは、第２の距離５０３が第１の距離５０２と異なるように配置することができる。具体的には、第２の部分５０１における複数のコイル２０２のそれぞれは、第１の距離５０２に比べて第２の距離５０３が長くなるように配置することができる。これにより、第２の部分５０１における各コイル２０２は、第１の部分５００において第１の磁石群（永久磁石１２７）と第３の磁石群（永久磁石１０８）との間に生じる磁気反発力を補う反発力補償ユニットとして機能することができる。第２の部分５０１における各コイル２０２は、第２の磁石群（永久磁石１０３）との間で吸引力を発生して磁気反発力を補う。

なお、第２の部分５０１における各コイル２０２は、第１の部分５００における各コイル２０２とＸ方向、Ｙ方向等のＺ方向と交差する方向のコア幅が異なるものであっても反発力補償ユニットとして機能することができる。

図２３は、本実施形態でのＺ方向における力のつり合いを示すグラフである。図２３の横軸は可動子１０１のＺ方向の位置を示しており、右側に行くほど、可動子１０１が上昇することを示す。また、縦軸は力を示しており、値が大きいほど、上昇する方向に力が加わること示す。また横軸の原点は可動子１０１の位置を基準としている。

本実施形態でも、図９に示す第１実施形態の場合と同様に、まず、第１の磁石群を有する部分である第１の部分５００のみに可動子１０１が存在する状態を考える。曲線５１３は、可動子１０１が永久磁石１３０１によって受ける反発力を示している。曲線５１１は、可動子１０１が永久磁石１０３によって受ける吸引力を示している。曲線５１４は、曲線５１３と曲線５１１との合計であり、可動子１０１が永久磁石１３０１と永久磁石１０３とによって受ける合力を示している。つり合いの目標値を示す直線５１０と曲線５１４との交点は、Ｚ０及びＺ２の２点存在する。Ｚ０は安定平衡点であり、Ｚ＞Ｚ２の範囲で復元力が働く。本グラフでは、安定平衡であるＺ０をＺの原点としている。それに対しＺ２は、不安定平衡点である。したがって、Ｚ２では、コイル２０２を通電し力を発生させることによって少ない力で安定化させることはできるものの、コイル２０２の通電をやめると不安定になる。Ｚ０でつり合うか、重力に従って落下することになる。したがって、第１の部分５００のみに可動子１０１が存在する場合、安定平衡点であるＺ０を使用することによりコイル２０２への通電をやめた後も可動子を安定化させることができる。

次に、本実施形態において、第１の磁石群を有しない部分である第２の部分５０１のみに可動子１０１が存在する状態を考える。第２の部分５０１においては、固定子２０１側の永久磁石１３０３が存在しないため、反発力が発生しない。したがって、吸引力のみでつり合いをとることになる。反発力の量だけ吸引力を小さくするには、コイル２０２と永久磁石１０３の距離を遠ざければ良い。第２の距離５０３まで、コイル２０２と永久磁石１０３との間の距離を遠ざけたとき吸引力を曲線５１２で示している。曲線５１２は直線５１０と１点で交差する。このときの交点をＺ０に合わせるように第２の距離５０３を決定する。第２の部分５０１においては、Ｚ０は不安定平衡点となる。この場合、Ｚ０では、コイル２０２を通電し力を発生させることによって少ない力で安定化させることはできるものの、コイル２０２の通電をやめてしまうと不安定になる。重力に従って落下するか、コイル２０２のコアに向かって移動しストッパ等止まるまでコイル２０２のコアに近づくことになる。

まとめると、第１の部分５００の吸引力と反発力の合力である曲線５１４と、第２の部分５０１の吸引力である曲線５１２と、つり合いの目標値である直線５１０とが１点で交差するように第１の距離５０２及び第２の距離５０３を決定すればよい。これにより、可動子１０１が、第１の部分５００と第の２部分５０１との両方を含む位置にいるときでもつり合いが取れることになる。こうして、本実施形態では、第１の磁石群を有しない方式と、第１の磁石群を有する方式とを接続して両者の間においても可動子１０１を円滑に安定して搬送することができる。

図２４は、第２実施形態において、なんらかの機構的な制約のため、固定子２０１において永久磁石１３０３とコイル２０２とが設置されていない区間が存在し、その区間が比較的短い例を示す図である。図２４に示す場合、第１の部分５００の第２の部分５０１側の端部では、コイル２０２が設置されていない。第１の部分５００の当該端部に隣接する第２の部分５０１では、永久磁石１２７とコイル２０２とが設置されていない。コイル２０２と永久磁石１０３との間の吸引力は、コイル２０２のコアと永久磁石１０３が吸引することによって発生するものである。したがって、コイル２０２のコアに代えて強磁性体５０５を設置しても、吸引力を発生させることができる。図２４は、コイル２０２が設置されていない第１の部分５００と第２の部分５０１とにわたる区間において、コイル２０２のコアに代えて強磁性体５０５ａ、５０５ｂが設置されている場合を示している。なお、図２４の上段は図２０の（Ｃ）－（Ｃ）線に沿った断面図に対応し、下段は（Ｄ）－（Ｄ）線に沿った断面図に対応する。第１の部分５００には強磁性体５０５ａが設置され、第２の部分５０１には強磁性体５０５ｂが設置されている。

前述の考えを用いれば、第１の部分５００おける強磁性体５０５ａと、可動子１０１の永久磁石１０３との第１の距離５０２は、コイル２０２と永久磁石１０３との第１の距離５０２と同じにすればよい。また、第２の部分５０１における強磁性体５０５ｂと永久磁石１０３との間の第２の距離５０３は、図２２に示す第２の部分５０１におけるコイル２０２と永久磁石１０３との間の第２の距離５０３と同じにすればよい。これにより、コイル２０２のコアに代えて、強磁性体５０５ａ、５０５ｂを用いた場合においても、可動子１０１が、第１の部分５００と第２の部分５０１との両方を含む位置にいるときにおいても、つり合いが取れることになる。

こうして、第２の部分５０１において、強磁性体５０５ｂは、第１の部分５００において第１の磁石群（永久磁石１２７）と第３の磁石群（永久磁石１０８）との間に生じる磁気反発力を補う反発力補償ユニットとして機能することができる。強磁性体５０５ｂは、第２の磁石群（永久磁石１０３）との間で吸引力を発生して磁気反発力を補う。

なお、本実施形態では、曲線５１４と、曲線５１２と、直線５１０とを１点で交差させるために第１の距離５０２及び第２の距離５０３を決定する例を示した。しかし、コイル２０２のコアと永久磁石１０３の吸引力を調整する手段は、コイル２０２のコアと永久磁石１０３の距離のほか、コイル２０２のコアのＸ方向の幅、Ｙ方向の幅を変更することでもできる。永久磁石１０３と対向するコイル２０２のコアの底面積が増えれば、吸引力が増加するからである。したがって、コイル２０２のコアと永久磁石１０３の距離、コイル２０２のコアのＸ方向の幅、Ｙ方向の幅のいずれか１つ以上を変更してもよい。同様に、強磁性体５０５と永久磁石１０３の吸引力を調整する手段は、強磁性体５０５と永久磁石１０３の間の距離、強磁性体５０５のＸ方向の幅、Ｙ方向の幅のいずれか１つ以上を変更してもよい。

図２５は、本実施形態において、可動子１０１に占める第１の部分５００と第２の部分５０１との比率によって可動子１０１の推力定数及び復元力がどのように変化するかの概略を示すグラフである。図２５に示すグラフにおいて、横軸は比率を示し、縦軸は推力定数及び復元力を示している。比率０％とは、可動子１０１に第１の部分５００のみが対向して可動子１０１が第１の部分５００のみで占められていることを示す。比率１００％とは、可動子１０１に第２の部分５０１のみが対向して可動子１０１が第２の部分５０１のみで占められていることを示す。第２の部分５０１が占める比率が大きくなると、コイル２０２と永久磁石１０３との間の平均距離が離れるため、推力定数５２１は小さくなる。復元力５２２は、比率０％では正であるが、比率１００％では負となる。第１の部分５００のみで占められている場合は、Ｚ０において安定平衡を持つのに対し、第２の部分５０１のみで構成された場合は、Ｚ０において安定平衡点とならず不安定平衡点を持つからである。これは、比率が大きくなるにつれて、図２３において、曲線５１４が曲線５１２に無段階的に変化することを意味している。
本実施形態の場合、コイル２０２と反発用の永久磁石１３０１、１３０３とを互いに近接して配置することが可能であるため、第１実施形態の場合と比較して装置構成をよりコンパクトにすることができる。

また、加工のためのプロセス装置が可動子１０１の下側に設置された蒸着源１４０（図２参照）であるような場合、反発しあう永久磁石１３０１、１３０３が可動子１０１の下方に設置されていたのでは、蒸着源１４０の邪魔になりかねない。これに対して、本実施形態では、可動子１０１の下側にプロセス装置が設置されているような場合であっても、永久磁石１３０１、１３０３を蒸着源１４０等のプロセス装置の反対側に位置することができるため、より自由度の高い装置設計に有効である。

また、本実施形態によれば、可動子１０１に占める第１の部分５００と第２の部分５０１との比率を変更することによって無段階的に必要な性能を得ることができる。第２実施形態の場合、第１の磁石群を有する部分である第１の部分５００のみに可動子１０１が存在する場合の方が、第２の部分５０１のみに可動子１０１が存在する場合よりも推力定数、復元力ともに大きく有利である。本実施形態では、推力定数及び復元力が不要な区間を、第１の磁石群を有しない部分である第２の部分５０１とすることで、固定子２０１側の永久磁石１３０３を省略することができ、搬送装置１をより簡素な構成にすることができる。

なお、本実施形態においても、図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示す第１実施形態の場合と同様に真空装置を構成することができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について図２６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。

第１実施形態では、可動子１０１のＸ方向に沿った下面のＬ側及びＲ側の端部に、永久磁石１０８が２列配置されて取り付けられている例を示した。また、第２実施形態では、可動子１０１に取り付けられた永久磁石１３０１Ｌが下側、固定子２０１に取り付けられた永久磁石１３０３Ｌが上側になるように配置された例を示した。第２実施形態に示した例では、可動子１０１が上昇すると、可動子１０１は反発力を受けた。これらに対し、本実施形態では、可動子１０１に取り付けられた永久磁石１４０１Ｌが上側、固定子２０１に取り付けられた永久磁石１４０３Ｌが下側になるように配置された例を示す。本実施形態に示す例では、可動子１０１が下降すると、可動子１０１は反発力を受ける。

本実施形態では、図２６に示すように、Ｌ側において、可動子１０１の上面に取り付けられた可動子アダプタ１０５Ｌに永久磁石１４０１Ｌが取り付けられている。また、Ｌ側において、固定子２０１に取り付けられたブラケット１４０５Ｌに、下側から永久磁石１４０１Ｌに対向するように永久磁石１４０３Ｌが取り付けられている。永久磁石１４０１Ｌは、ヨーク１４０２Ｌを介して可動子アダプタ１０５Ｌに取り付けられている。永久磁石１４０３Ｌは、ヨーク１４０４Ｌを介してブラケット１４０５Ｌに取り付けられている。なお、Ｒ側については、図２６中の図示及び説明を省略するが、Ｌ側と同様である。

こうして、本実施形態では、永久磁石１４０３及び永久磁石１４０１が、可動子１０１の上側において永久磁石１４０１が永久磁石１４０３に上側から対向可能なように配置されている。

可動子１０１側の永久磁石１４０１Ｌと固定子２０１側の永久磁石１４０３Ｌとは、互いに反発する方向に着磁されている。つまり、可動子１０１側の永久磁石１４０１Ｌと固定子２０１側の永久磁石１４０３Ｌとは互いに反発しあう。

これにより、本実施形態では、可動子１０１が下降すると固定子２０１に取り付けられた永久磁石１４０３Ｌから反発力を受ける構成となっている。すなわち、本実施形態では、永久磁石１４０３及び永久磁石１４０１が、永久磁石１０３に発生する吸引力の向きと永久磁石１４０１に発生する反発力の向きとが同方向になるように配置されている。

なお、永久磁石１４０１は第３の磁石群と称することがある。第３の磁石群を構成する複数の永久磁石１４０１Ｒ、１４０１Ｌは第３の磁石と称することがある。第３の磁石は、永久磁石に限られず、電磁石等であっても構わない。

また、永久磁石１４０３は第１の磁石群と称することがある。第１の磁石群を構成する複数の永久磁石１４０３Ｒ、１４０３Ｌは第１の磁石と称することがある。第１の磁石は、永久磁石に限られず、電磁石等であっても構わない。

可動子アダプタ１０５及び固定子２０１のブラケット１４０５Ｌは、それぞれ永久磁石１４０１を上側に及び永久磁石１４０３を下側に配置するためのスペースを要するために大型化しやすい。しかしながら、本実施形態では、可動子１０１が下降すると固定子側の永久磁石１４０３Ｌから反発する力を受けるので、第１実施形態のようにポテンシャルエネルギーΦｚを深くすることが容易で可動子１０１を安定化させやすい。

本実施形態におけるポテンシャルエネルギーΦｚは、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。同様に、本実施形態における、第１の磁石群を有しない方式と、第１の磁石群を有する方式との接続方法についても、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。これらは、本実施形態において可動子１０１が永久磁石１４０１によって受ける反発力の方向が、重力に逆らう方向であり、第１実施形態と同様なためである。

なお、本実施形態においても、図１０に示す第１実施形態の場合と同様に、強磁性体５０５ａ、５０５ｂを設置することができる。また、本実施形態においても、図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示す第１実施形態の場合と同様に真空装置を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。
例えば、上記実施形態では、可動子１０１においてＲ側及びＬ側に複数の永久磁石１０３が配置され、固定子２０１においてＲ側及びＬ側に複数のコイル２０２が配置された場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。複数のコイル２０２及び複数の永久磁石１０３の配置場所は、互いに対向可能な場所であれば適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、可動子１０１においてＲ側及びＬ側に複数の永久磁石１０８が配置され、固定子２０１においてＲ側及びＬ側に複数の永久磁石１２７が配置された場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。複数の永久磁石１０８及び複数の永久磁石１２７の配置場所は、互いに対向可能な場所であれば適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、可動子１０１においてＲ側及びＬ側に複数の永久磁石１３０１が配置され、固定子２０１においてＲ側及びＬ側に複数の永久磁石１３０３が配置された場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。複数の永久磁石１３０１及び複数の永久磁石１３０３の配置場所は、互いに対向可能な場所であれば適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、可動子１０１においてＲ側及びＬ側に複数の永久磁石１４０１が配置され、固定子２０１においてＲ側及びＬ側に複数の永久磁石１４０３が配置された場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。複数の永久磁石１４０１及び複数の永久磁石１４０３の配置場所は、互いに対向可能な場所であれば適宜変更することができる。

また、本発明による搬送装置は、電子機器等の物品を製造する製造システムにおいて、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キャリアとともに搬送する搬送装置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、ワークに対して薄膜を成膜する成膜装置、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、本発明による搬送装置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。

１ 搬送装置
１０１ 可動子
１０２ ワーク
１０３ 永久磁石
１０８ 永久磁石
１２７ 永久磁石
２０１ 固定子
２０２ コイル
５００ 第１の部分
５０１ 第２の部分
５３０ａ 真空チャンバ
５３０ｂ 真空チャンバ
５３１ ゲートバルブ昇降部
５３２ ゲートバルブ
１３０１ 永久磁石
１３０３ 永久磁石
１４０１ 永久磁石
１４０３ 永久磁石

Claims (12)

1. 第１の方向に沿って配置された複数のコイルからなるコイル群と、前記第１の方向に沿って配置され一方向に着磁された複数の第１の磁石からなる第１の磁石群と、を有する固定子と、
   前記複数のコイルに対向可能に配置された複数の第２の磁石からなる第２の磁石群と、前記第１の磁石群と対向可能に配置され、前記第１の磁石群と反発する方向に着磁された複数の第３の磁石からなる第３の磁石群と、を有する可動子と、を有し、
   前記固定子は、前記コイル群と前記第１の磁石群とが対向するように配置された第１の部分と、前記第１の磁石群が配置されていない第２の部分と、を有し、
   前記第２の部分において、前記第１の磁石群と前記第３の磁石群との間に生じる反発力を補う反発力補償ユニットが設けられていることを特徴とする搬送装置。
2. 前記反発力補償ユニットは、前記第２の磁石群との間で吸引力を発生することを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記複数のコイルは、前記第１の部分に配置された複数の第１のコイルと、前記第２の部分に配置された複数の第２のコイルと、を含み、
   前記第１のコイルは第１のコアを有し、
   前記第２のコイルは第２のコアを有し、
   前記反発力補償ユニットは、前記複数の第２のコイルを有し、
   前記複数の第２のコイルは、前記第１のコアと前記第２の磁石群との間の第１の距離と、前記第２のコアと前記第２の磁石群との間の第２の距離とが異なるように配置されてい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. 前記コイルはコアを有し、
   前記反発力補償ユニットは、強磁性体を有し、
   前記複数の強磁性体は、前記コアと前記第２の磁石群との間の第１の距離と、前記強磁性体と前記第２の磁石群との間の第２の距離とが異なるように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送装置。
5. 前記第１の磁石群及び前記第３の磁石群は、前記第２の磁石群に発生する吸引力の向きと前記第３の磁石群に発生する反発力の向きとが同方向になるように配置され、
   前記第１の距離に比べて前記第２の距離が短いことを特徴とする請求項３又は４に記載の搬送装置。
6. 前記第１の磁石群及び前記第３の磁石群は、前記可動子の下側において前記第３の磁石群が前記第１の磁石群に上側から対向可能なように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の搬送装置。
7. 前記第１の磁石群及び前記第３の磁石群は、前記可動子の上側において前記第３の磁石群が前記第１の磁石群に上側から対向可能なように配置されていることを特徴とする請求項５に記載の搬送装置。
8. 前記第１の磁石群及び前記第３の磁石群は、前記第２の磁石群に発生する吸引力の向きと前記第３の磁石群に発生する反発力の向きとが逆方向になるように配置され、
   前記第１の距離に比べて前記第２の距離が長いことを特徴とする請求項３又は４に記載の搬送装置。
9. 前記第１の磁石群及び前記第３の磁石群は、前記可動子の上側において前記第３の磁石群が前記第１の磁石群に下側から対向可能なように配置されていることを特徴とする請求項８に記載の搬送装置。
10. 真空チャンバと、
    前記真空チャンバを開閉する弁部と、
    前記真空チャンバの内部に設置された搬送装置と、を有し、
    前記搬送装置は、
    第１の方向に沿って配置された複数のコイルからなるコイル群と、前記第１の方向に沿って配置され一方向に着磁された複数の第１の磁石からなる第１の磁石群と、を有する固定子と、
    前記複数のコイルに対向可能に配置された複数の第２の磁石からなる第２の磁石群と、前記第１の磁石群と対向可能に配置され、前記第１の磁石群と反発する方向に着磁された複数の第３の磁石からなる第３の磁石群と、を有する可動子と、
    を有し、
    前記固定子は、前記コイル群と前記第１の磁石群とが対向するように配置された第１部分と、前記第１の磁石群が配置されていない第２部分と、を有し、
    前記第２部分において、前記第１の磁石群と前記第３の磁石群との間に生じる反発力を補う反発力補償ユニットが設けられ、
    前記反発力補償ユニットは、前記第２の磁石群と対向可能に前記弁部に設置されていることを特徴とする真空装置。
11. 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。
12. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の搬送装置によりワークを搬送し、
    搬送された前記ワークに加工を施して物品を製造する
    ことを特徴とする物品の製造方法。

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