JP2023030208A - 搬送システム、製造システム、搬送システムの制御方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】システム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、制御装置及び制御方法を提供する。【解決手段】搬送システムは、第１の方向に沿って配置された第１の磁石群と、第１の方向と交差する第２の方向に沿って配置された第２の磁石群とを有する可動子と、第１の磁石群及び第２の磁石群に対向可能に第１の方向に沿って配置された複数のコイルとを有し、可動子は、複数のコイルにより第１の磁石群又は第２の磁石群が受ける電磁力により姿勢が制御されつつ、複数のコイルにより第１の磁石群が受ける電磁力により複数のコイルに沿って第１の方向に移動可能である。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、搬送システム、可動子、制御装置及び制御方法に関する。

一般に、工業製品を組み立てるための生産ラインや半導体露光装置等では、搬送システムが用いられている。特に、生産ラインにおける搬送システムは、ファクトリーオートメーション化された生産ライン内又は生産ラインの間の複数のステーションの間で、部品等のワークを搬送する。また、プロセス装置中の搬送装置として使われる場合もある。搬送システムとしては、可動磁石型リニアモータによる搬送システムが既に提案されている。

可動磁石型リニアモータによる搬送システムでは、リニアガイド等の機械的な接触を伴う案内装置を使って搬送システムを構成する。しかしながら、リニアガイド等の案内装置を使った搬送システムでは、リニアガイドの摺動部から発生する汚染物質、例えば、レールやベアリングの摩耗片や潤滑油、あるいはそれが揮発したもの等が生産性を悪化させるという問題があった。また、高速搬送時には摺動部の摩擦が大きくなってリニアガイドの寿命を小さくするという問題があった。

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

特開２０１５－２３０９２７号公報 特表２０１６－５３２３０８号公報

しかしながら、特許文献１及び２に記載の装置では、設置されたリニアモータや電磁石の列数が多いため、システムの大型化を回避することが困難である。

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、可動子の制御方法、製造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。

本発明の一観点によれば、第１の方向に沿って配置された複数の第１磁石よりなる第１の磁石群と、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磁石よりなる第２の磁石群と、を有し、前記第１の方向に移動可能な可動子と、前記第１の磁石群及び前記第２の磁石群に対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、を有し、前記第１の方向において、前記第２の磁石群は前記第１の磁石群よりも前記可動子の先端側に設けられていることを特徴とする搬送システムが提供される。

本発明のさらに他の観点によれば、第１の方向に沿って配置された複数の第１磁石よりなる第１の磁石群と、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磁石よりなる第２の磁石群と、を有する可動子の制御方法であって、前記第１の方向において、前記第２の磁石群は前記第１の磁石群よりも前記可動子の先端側に設けられ、前記第１の磁石群及び前記第２の磁石群に対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルに流す電流を制御することにより、前記第１の方向への可動子の搬送を制御する、ことを特徴とする制御方法が提供される。

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

本発明の第１実施形態による可動子及び固定子を含む搬送システムの全体構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムの全体構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子及び固定子を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける固定子のコイルを示す概略図である。 本発明の第１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。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子の姿勢制御方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける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。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子姿勢算出関数による処理を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子姿勢算出関数による処理を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子姿勢算出関数による処理を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子の永久磁石に対して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。 本発明の第２実施形態による搬送システムにおける可動子を示す概略図である。 本発明の第２実施形態による搬送システムにおける可動子及び固定子を示す概略図である。 本発明の第３実施形態による搬送システムにおける可動子及び固定子を示す概略図である。 本発明の第３実施形態による搬送システムにおける可動子を示す概略図である。 本発明の第３実施形態の第１変形例による搬送システムにおける可動子を示す概略図である。 本発明の第３実施形態の第２変形例による搬送システムにおける可動子を示す概略図である。 本発明の第３実施形態の第３変形例による搬送システムにおける可動子を示す概略図である。 本発明の第３実施形態の第４変形例による搬送システムにおける可動子を示す概略図である。 本発明の第４実施形態による搬送システムにおける可動子及び固定子を示す概略図である。 本発明の第４実施形態による搬送システムにおける可動子及び固定子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１Ａ乃至図９を用いて説明する。

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を含む搬送システムの全体構成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は可動子１０１を後述のＹ方向から見た図である。

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。

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。

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。

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、図１Ｂ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における可動子１０１及び固定子２０１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。

図１Ａ、図１Ｂ及び図２に示すように、可動子１０１は、永久磁石１０３として、永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲ、１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬを有している。

永久磁石１０３は、可動子１０１のＸ方向に沿った両側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側の側面に、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Ｌ側の側面に、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かぎり、可動子１０１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。

永久磁石１０３ａＲ、１０３ｄＲは、可動子１０１のＸ方向に沿ったＲ側の側面における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。永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲは、可動子１０１のＲ側の側面の永久磁石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Ｒ側の側面中心を通過する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Ｌ側の側面における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。永久磁石１０３ｂＬ、１０３ｃＬは、可動子１０１のＬ側の側面の永久磁石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Ｌ側の側面中心を通過する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ｒｙ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ｒｘ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ｒｚ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Ｚ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Ｚ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Ｚ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Ｚ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Ｙ方向に沿って配置された３個の永久磁石のセットである。永久磁石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Ｒ側及びＬ側の側面に設けられたヨーク１０７に取り付けられている。ヨーク１０７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Ｒ側及びＬ側の側面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、固定子２０１の複数のコイル２０２により後述するように永久磁石１０３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。

可動子１０１は、Ｘ方向に沿って２列に配置された複数のコイル２０２に沿ってＸ方向に移動可能である。可動子１０１は、その上面に搬送すべきワーク１０２を載せ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。

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１Ａ、図２及び図３を用いて説明する。図３は、固定子２０１のコイル２０２を示す概略図である。なお、図３は、コイル２０２をＹ方向から見た図である。

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コイル２０２を有している。固定子２０１には、複数のコイル２０２がそれぞれＲ側及びＬ側から可動子１０１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。

固定子２０１上を搬送される可動子１０１は、リニアスケール１０４と、Ｙターゲット１０５と、Ｚターゲット１０６とを有している。リニアスケール１０４、Ｙターゲット１０５及びＺターゲット１０６は、それぞれ例えば可動子１０１の底部にＸ方向に沿って取り付けられている。Ｚターゲット１０６は、リニアスケール１０４及びＹターゲット１０５の両側にそれぞれ取り付けられている。

図２に示すように、固定子２０１は、複数のコイル２０２と、複数のリニアエンコーダ２０４と、複数のＹセンサ２０５と、複数のＺセンサ２０６とを有している。

複数のコイル２０２は、可動子１０１のＲ側及びＬ側の側面の永久磁石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２０２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２０２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。

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に対して搬送方向及び搬送方向とは異なる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Ｙ方向を向くように取り付けられている。なお、コイル２０２は、コア有のコイルでもよいし、コアレス型のコイルでもよい。

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１において、永久磁石１０３ａ、１０３ｄは、それぞれＺ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Ｚ方向の中心がコイル２０２のＺ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Ｚ方向に力を発生する。

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Ｙ方向に力を発生する。

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１０４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１０４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２０５は、それぞれ可動子１０１のＹターゲット１０５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２０５は、可動子１０１に取り付けられたＹターゲット１０５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２０６は、それぞれ可動子１０１のＺターゲット１０６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２０６は、可動子１０１に取り付けられたＺターゲット１０６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。

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４を用いて説明する。図４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３を示す概略図である。

図４に示すように、制御システム３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とを含む搬送システム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、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及び電流コントローラ３０３は、可動子１０１が搬送されるＸ方向の両側に取り付けらえている。

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２０５及び複数のＺセンサ２０６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つが必ず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２０５は、そのうちの２つが必ず１台の可動子１０１のＹターゲット１０５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２０６は、その２列のうちの３つが必ず１台の可動子１０１のＺターゲット１０６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２０５及びＺセンサ２０６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上で可動子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５を用いて説明する。図５は、本実施形態による搬送システム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５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５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２０５及びＺセンサ２０６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２０５及びＺセンサ２０６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５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６を用いて説明する。図６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６において、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、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１０４の位置基準である。図６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２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１０４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６に示す可動子１０１ｂのリニアスケール１０４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１０４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６に示す可動子１０１ａのリニアスケール１０４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１０４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１０１ｂのリニアスケール１０４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１０４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７、図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。

図７では、可動子１０１として可動子１０１ｃが搬送され、Ｙセンサ２０５としてＹセンサ２０５ａ、２０５ｂが配置されている場合を示している。図７に示す可動子１０１ｃのＹターゲット１０５には、２つのＹセンサ２０５ａ、２０５ｂが対向している。２つのＹセンサ２０５ａ、２０５ｂが出力する相対距離の値をそれぞれＹａ、Ｙｂとし、Ｙセンサ２０５ａ、２０５ｂ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２０５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１０５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８Ａ及び図８Ｂでは、可動子１０１として可動子１０１ｄが搬送され、Ｚセンサ２０６としてＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが配置されている場合を示している。図８Ａ及び図８Ｂに示す可動子１０１ｄのＺターゲット１０６には、３つのＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが対向している。ここで、３つのＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ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２０６ａ、２０６ｂ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２０６ａ、２０６ｃ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７を用いて説明する。図７において、可動子１０１ｃがかかる２つのＹセンサ２０５をそれぞれＹセンサ２０５ａ、２０５ｂとする。また、Ｙセンサ２０５ａ、２０５ｂの測定値をそれぞれＹａ、Ｙｂとする。また、Ｙセンサ２０５ａの位置とＹセンサ２０５ｂ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８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。可動子１０１ｄがかかる３つのＺセンサ２０６をそれぞれＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃとする。また、Ｚセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃの測定値をそれぞれＺａ、Ｚｂ、Ｚｃとする。また、Ｚセンサ２０６ａのＸ座標とＺセンサ２０６ｃ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２０６ａとＺセンサ２０６ｃとの中間の位置にあるものとする。また、Ｚセンサ２０６ａ及びＺセンサ２０６ｃ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１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１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－方向をｂで示す。

図１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１０３ａＲ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１０３ｂＲ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１０３ｃＲのＹ方向に働く力
ＦｚｂＲ：Ｒ側の永久磁石１０３ｄＲ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１０３ａＬ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１０３ｂＬ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１０３ｃＬのＹ方向に働く力
ＦｚｂＬ：Ｌ側の永久磁石１０３ｄＬ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）

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）｝＊ｒｘ …式（７ｄ）
Ｔｗｙ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｆＲ）－（ＦｚｂＬ＋ＦｚｂＲ）｝＊ｒｙ …式（７ｅ）
Ｔｗｚ＝｛（ＦｙｆＬ＋ＦｙｆＲ）－（ＦｙｂＬ＋ＦｙｂＲ）｝＊ｒｚ …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Ｚ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。
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１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説明する。図９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９中の上段の図は、横にＸ軸、縦にＺ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９中の中段の図は、図９中の上段の図をＺ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９中の上段及び中段の図に示すように、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９中の下段のグラフは、図９中の上段及び中段の図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Ｙ方向の力Ｆｙの大きさを模式的に示したグラフである。

簡単のため、図９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９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）、Ｙ方向にＦｙ（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）、Ｙ方向にＦｙ（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ＦｙｆＲ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）

ＦｙｆＲ＝Ｆｙ（１，Ｘ）＊ｉ（１）＋Ｆｙ（２，Ｘ）＊ｉ（２）＋Ｆｙ（３，Ｘ）＊ｉ（３）＋Ｆｙ（４，Ｘ）＊ｉ（４）＋Ｆｙ（５，Ｘ）＊ｉ（５）＋Ｆｙ（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Ｙ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Ｙ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９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）だけを使い、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場合を例に考える。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Ｙ方向に働く力ＦｙｆＲ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）
ＦｙｆＲ＝Ｆｙ（３，Ｘ）＊ｉ（３）＋Ｆｙ（４，Ｘ）＊ｉ（４）＋Ｆｙ（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、ＦｙｆＲ）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Ｙ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Ｙ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システム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の側面に永久磁石１０３が配置されているため、ワーク１０２に対する良好なアクセスを実現することができる。これにより、可動子１０１上のワーク１０２に対して、高い自由度で工程装置により加工作業を施すことができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は、本実施形態による可動子１０１を示す概略図である。図１１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、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。

本実施形態による可動子１０１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。本実施形態による可動子１０１は、永久磁石１０３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。

図１０は、本実施形態による可動子１０１をＹ方向から見た図である。図１０は、本実施形態による可動子１０１のＲ側の側面における永久磁石１０３の配置を示している。

図１０に示すように、本実施形態による可動子１０１には、図１Ｂに示す第１実施形態とは異なり、永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲがＺ方向に可動子１０１の中心からそれぞれ距離ｒｘ２だけ離れた位置に取り付けられている。永久磁石１０３ｂは、可動子１０１の中心から可動子１０１の底部側に距離ｒｘ２だけ離れた位置に取り付けられている。一方、永久磁石１０３ｃは、可動子１０１の中心から可動子１０１の上部側に距離ｒｘ２だけ離れた位置に取り付けられている。

図１１は、本実施形態による可動子１０１及び固定子２０１をＸ方向から見た図である。図１１の左半分は、図１０の（Ａ）－（Ａ）線に沿った断面（Ａ）を表している。図１１の右半分は、図１０の（Ｂ）－（Ｂ）線に沿った断面（Ｂ）を表している。

図１１に示すように、本実施形態による可動子１０１には、図２に示す第１実施形態の場合とは異なり、永久磁石１０３が可動子１０１の片側の側面、具体的にはＲ側の側面にのみ取り付けられている。

永久磁石１０３が可動子１０１の片側の側面にのみ取り付けられていることに対応して、複数のコイル２０２が２列に並んだ第１実施形態の場合とは異なり、本実施形態による固定子２０１には、複数のコイル２０２がＸ方向に沿って１列に並んでいる。すなわち、本実施形態による固定子２０１において、複数のコイル２０２は、可動子１０１の片側のＲ側の側面の永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲと対向可能にＸ方向に沿って１列になるように配置されて取り付けられている。

本実施形態による可動子１０１の場合、可動子１０１に対して印加される力Ｔの式（６）に示す各成分は、次式（１５ａ）、（１５ｂ）、（１５ｃ）、（１５ｄ）、（１５ｅ）及び（１５ｆ）により表される。
Ｔｘ＝ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ …式（１５ａ）
Ｔｙ＝ＦｙｆＲ＋ＦｙｂＲ …式（１５ｂ）
Ｔｚ＝ＦｚｂＲ＋ＦｚｆＲ …式（１５ｃ）
Ｔｗｘ＝（ＦｙｂＲ－ＦｙｆＲ）＊ｒｘ２ …式（１５ｄ）
Ｔｗｙ＝（ＦｚｆＲ－ＦｚｂＲ）＊ｒｙ …式（１５ｅ）
Ｔｗｚ＝（ＦｙｆＲ－ＦｙｂＲ）＊ｒｚ …式（１５ｆ）

したがって、Ｒ側の側面だけに永久磁石１０３が配置された場合でも、１列に配置された複数のコイル２０２により、可動子１０１に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。

このように、本実施形態によれば、１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１列のコイル２０２により、可動子１０１の姿勢の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。

したがって、本実施形態によれば、コイル２０２の列数をさらに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の列数をさら少なく構成することができるため、さら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。

なお、上記では、Ｒ側及びＬ側の側面のうちのＲ側の側面だけに永久磁石１０３が配置されてい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。上記の場合とは逆に、Ｒ側及びＬ側の側面のうちのＬ側の側面だけに永久磁石１０３が配置されていてもよい。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について図１２及び図１３を用いて説明する。図１２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。図１３は、本実施形態による可動子１０１を示す概略図である。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。

本実施形態による可動子１０１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。本実施形態による可動子１０１は、永久磁石１０３の取り付け態様の点で、第１及び第２実施形態による構成とは異なっている。

図１２は、本実施形態による可動子１０１及び固定子２０１をＸ方向から見た図である。図１２に示すように、本実施形態では、図２に示す第１実施形態とは異なり、可動子１０１のＸ方向に沿った上面に永久磁石１０３を配置されて取り付けられている。永久磁石１０３は、可動子１０１の上面に設けられたヨーク１０７に取り付けられている。

図１３は、本実施形態による可動子１０１をＺ方向から見た図である。図１３は、本実施形態による可動子１０１の上面における永久磁石１０３の配置を示している。

図１３に示すように、永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲ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。永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲは、それぞれ可動子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、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬ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。永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬは、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。

永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲは、可動子１０１の上面におけるＲ側の部分において、第１実施形態による可動子１０１のＲ側の側面における配置とほぼ同様に配置されている。また、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬは、可動子１０１の上面におけるＬ側の部分において、第１実施形態による可動子１０１のＬ側の側面における配置とほぼ同様に配置されている。

永久磁石１０３ａ、１０３ｄ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ｒｚ３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。

可動子１０１の上面において、上述のように永久磁石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。

一方、固定子２０１には、図１２に示すように、可動子１０１の上面の上方に位置するように複数のコイル２０２が取り付けられている。複数のコイル２０２は、可動子１０１の上面のＲ側及びＬ側の部分における永久磁石１０３のそれぞれと上方から対向可能に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側の複数のコイル２０２は、可動子１０１のＲ側の永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲと上方から対向可能にＸ方向に沿って１列に配置されている。Ｌ側の複数のコイル２０２は、可動子１０１のＬ側の永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｄＬと上方から対向可能にＸ方向に沿って１列に配置されている。

本実施形態による可動子１０１の場合、可動子１０１に対して印加される力Ｔの式（６）に示す各成分は、次式（１６ａ）、（１６ｂ）、（１６ｃ）、（１６ｄ）、（１６ｅ）及び（１６ｆ）により表される。
Ｔｘ＝ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ＋ＦｘｆＬ＋ＦｘｂＬ …式（１６ａ）
Ｔｙ＝ＦｙｆＬ＋ＦｙｆＲ＋ＦｙｂＬ＋ＦｙｂＲ …式（１６ｂ）
Ｔｚ＝ＦｚｂＲ＋ＦｚｂＬ＋ＦｚｆＲ＋ＦｚｆＬ …式（１６ｃ）
Ｔｗｘ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｂＬ）－（ＦｚｆＲ＋ＦｚｂＲ）｝＊ｒｘ３ …式（１６ｄ）
Ｔｗｙ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｆＲ）－（ＦｚｂＬ＋ＦｚｂＲ）｝＊ｒｙ３ …式（１６ｅ）
Ｔｗｚ＝｛（ＦｙｂＬ＋ＦｙｂＲ）－（ＦｙｆＬ＋ＦｙｆＲ）｝＊ｒｚ３ …式（１６ｆ）

このとき、永久磁石１０３に働く力については、次式（１６ｇ）、（１６ｈ）、（１６ｉ）及び（１６ｊ）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（１６ｇ）
ＦｙｆＬ＝ＦｙｆＲ …式（１６ｈ）
ＦｙｂＬ＝ＦｙｂＲ …式（１６ｉ）
ＦｚｂＲ＝ＦｚｂＬ …式（１６ｊ）

よって、上面に永久磁石１０３が配置された場合でも、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軸で制御しつつ、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。

また、本実施形態においては、さらに、コイル２０２を鉄心入りで構成することができる。これにより、コイル２０２の鉄心と永久磁石１０３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、鉄心入りのコイル２０２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２０２の鉄心は、永久磁石１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ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。

なお、上記第３実施形態による可動子１０１は、種々の変形例が可能である。以下、上記第３実施形態の第１乃至第４変形例による可動子１０１について説明する。

（第１変形例）
第１変形例による可動子１０１について図１４Ａを用いて説明する。図１４Ａは、本変形例による可動子１０１を示す概略図である。

本変形例による可動子１０１の基本的構成は、上記図１２及び図１３に示す第３実施形態による構成とほぼ同様である。本変形例による可動子１０１は、永久磁石１０３の取り付け態様の点で、第３実施形態による構成とは異なっている。

図１４Ａは、本変形例による可動子１０１をＺ方向から見た図である。図１４Ａは、本変形例による可動子１０１の上面における永久磁石１０３の配置を示している。

図１４Ａに示すように、永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｅＲ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。永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｅＲは、それぞれ可動子１０１の中心である原点Ｏを通るＸ方向の中心線から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、永久磁石１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｅＬ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。永久磁石１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、１０３ｅＬは、それぞれ原点Ｏを通るＸ方向の中心線から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。

永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲは、可動子１０１の上面におけるＲ側の部分において、図１３に示す第３実施形態による可動子１０１のＲ側の上面における配置とほぼ同様に配置されている。また、永久磁石１０３ｂＬ、１０３ｃＬは、可動子１０１の上面におけるＬ側の部分において、図１３に示す第３実施形態による可動子１０１のＬ側の上面における配置とほぼ同様に配置されている。

本変形例では、図１３に示される永久磁石１０３ａＲ、１０３ｄＲ、１０３ａＬ、１０３ｄＬが配置されていない代わりに、永久磁石１０３ｂＲと１０３ｃＲとの間に永久磁石１０３ｅＲが配置されている。また、本変形例では、永久磁石１０３ｂＬと１０３ｃＬとの間に永久磁石１０３ｅＬが配置されている。本変形例は、これらの点が図１３に示す第３実施形態と異なる。永久磁石１０３ｅＲ、１０３ｅＬの磁石の配置は、それぞれ永久磁石１０３ａＲ、１０３ａＬと同様である。

本変形例による可動子１０１の場合、可動子１０１に対して印加される力Ｔの式（６）に示す各成分は、次式（１７ａ）、（１７ｂ）、（１７ｃ）、（１７ｄ）、（１７ｅ）及び（１７ｆ）により表される。
Ｔｘ＝ＦｘｆＬ＋ＦｘｂＬ＋ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ …式（１７ａ）
Ｔｙ＝ＦｙｃＬ＋ＦｙｃＲ …（式１７ｂ）
Ｔｚ＝ＦｚｆＬ＋ＦｚｂＬ＋ＦｚｆＲ＋ＦｚｂＲ …式（１７ｃ）
Ｔｗｘ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｂＬ）－（ＦｚｆＲ＋ＦｚｂＲ）｝＊ｒｘ３ …式（１７ｄ）
Ｔｗｙ＝｛（ＦｚｆＬ＋ＦｚｆＲ）－（ＦｚｂＬ＋ＦｚｂＲ）｝＊ｒｙ３ …式（１７ｅ）
Ｔｗｚ＝｛（ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ）－（ＦｘｆＬ＋ＦｘｂＬ）｝＊ｒｘ３ …式（１７ｆ）

本変形例によれば、可動子１０１に配置される永久磁石１０３の個数を低減することができる。なお、図１４Ａに示す永久磁石１０３ｅＲ、１０３ｅＬではＺ方向の力を制御することができないが、Ｘ方向に並んで配置された永久磁石の数を増加することにより、Ｚ方向への制御性を向上することができる。

（第２変形例）
第２変形例による可動子１０１について図１４Ｂを用いて説明する。図１４Ｂは、本変形例による可動子１０１を示す概略図である。

本変形例による可動子１０１の基本的構成は、上記図１４Ａに示す第１変形例による可動子１０１による構成とほぼ同様である。本変形例による可動子１０１は、永久磁石１０３ｅＲ、１０３ｅＬのうちの一方が配置されていない点で、第１変形例による構成とは異なっている。

図１４Ｂは、本変形例による可動子１０１をＺ方向から見た図である。図１４Ｂは、本変形例による可動子１０１の上面における永久磁石１０３の配置を示している。

図１４Ｂに示すように、本変形例では、第１変形例と同様に、永久磁石１０３ｂＬと１０３ｃＬとの間に永久磁石１０３ｅＬが配置されている。一方、本変形例では、永久磁石１０３ｂＲと１０３ｃＲとの間には、第１変形例とは異なり、永久磁石１０３ｅＲが配置されていない。

このように、本変形例では、第１変形例による永久磁石１０３ｅＲ、１０３ｅＬのうち、永久磁石１０３ｅＬのみが配置されている。なお、図１４Ｂに示す場合とは異なり、永久磁石１０３ｅＲ、１０３ｅＬのうち、永久磁石１０３ｅＲのみが配置されていてもよい。

本変形例による可動子１０１の場合、可動子１０１に対して印加される力Ｔの式（６）に示す各成分は、力のＹ方向成分Ｔｙを除き、上記の式（１７ａ）、（１７ｃ）、（１７ｄ）、（１７ｅ）及び（１７ｆ）により表される。本変形例の場合、力のＹ方向成分Ｔｙは、次式（１８ｂ）により表される。
Ｔｙ＝ＦｙｃＬ …式（１８ｂ）

本変形例によれば、可動子１０１に配置される永久磁石１０３の個数を、第１変形例と比較してさらに低減することができる。本変形例によっても、Ｔｙ及びＴｗｚを制御することにより、Ｙ方向を含む力の６軸成分を制御することができる。

（第３変形例）
第３変形例による可動子１０１について図１４Ｃを用いて説明する。図１４Ｃは、本変形例による可動子１０１を示す概略図である。

本変形例による可動子１０１の基本的構成は、上記図１２及び図１３に示す第３実施形態による構成とほぼ同様である。本変形例による可動子１０１は、永久磁石１０３の取り付け態様の点で、第３実施形態による構成とは異なっている。

図１４Ｃは、本変形例による可動子１０１をＺ方向から見た図である。図１４Ｃは、本変形例による可動子１０１の上面における永久磁石１０３の配置を示している。

図１４Ｃに示すように、永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲ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。永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲは、それぞれ可動子１０１の中心である原点Ｏを通るＸ方向の中心線から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、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ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。永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬは、それぞれ原点Ｏを通るＸ方向の中心線から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。

永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｄＲは、可動子１０１の上面におけるＲ側の部分において、図１３に示す第３実施形態による可動子１０１のＲ側の上面における配置とほぼ同様に配置されている。本変形例では、図１３に示す第３実施形態とは異なり、永久磁石１０３ａＲが配置されていない。

また、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬは、可動子１０１の上面におけるＬ側の部分において、図１３に示す第３実施形態による可動子１０１のＬ側の上面における配置とほぼ同様に配置されている。本変形例では、図１３に示す第３実施形態とは異なり、永久磁石１０３ｄＬが配置されていない。

なお、本変形例とは逆に、永久磁石１０３ａＲ、１０３ｄＬが配置され、永久磁石１０３ｄＲ、１０３ａＬが配置されていなくてもよい。

上記第２変形例では、永久磁石１０３ｅＬに対向するようにコイル２０２を配置することができない領域を可動子１０１が通過する場合、力のＹ方向成分Ｔｙを印加することができない状況が生じうる。これに対して、本変形例では、永久磁石１０３ｄＲ、１０３ａＬの少なくともいずれかに対向するようにコイル２０２を配置することにより、力のＹ方向成分Ｔｙを印加することができる。これにより、本変形例では、第２変形例と比較してより確実にＹ方向を含む力の６軸成分を制御することができる。すなわち、本変形例は、第２変形例ではＹ方向に力を印加することができない場合にも耐性を有しうる。

本変形例による可動子１０１の場合、可動子１０１に対して印加される力Ｔの式（６）に示す各成分は、力のＹ方向成分Ｔｙ及びモーメントのＺ軸周り成分Ｔｗｚを除き、上記の式（１７ａ）、（１７ｃ）、（１７ｄ）及び（１７ｅ）により表される。本変形例の場合、力のＹ方向成分Ｔｙ及びモーメントのＺ軸周り成分Ｔｗｚは、永久磁石１０３ｄＲ、１０３ａＬのいずれがコイル２０２に対向するかに応じて、次式（１９ｂ－１）及び（１９ｆ－１）又は（１９ｂ－２）及び（１９ｆ－２）により表される。

まず、永久磁石１０３ｄＲがコイル２０２に対向せず、永久磁石１０３ａＬがコイル２０２に対向する場合、力のＹ方向成分Ｔｙ及びモーメントのＺ軸周り成分Ｔｗｚは、次式（１９ｂ－１）及び（１９ｆ－１）により表される。
Ｔｙ＝ＦｙｆＬ …式（１９ｂ－１）
Ｔｗｚ＝｛（ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ）－（ＦｘｆＬ＋ＦｘｂＬ）｝＊ｒｘ３－ＦｙｆＬ＊ｒｚ３ …式（１９ｆ－１）

一方、永久磁石１０３ａＬがコイル２０２に対向せず、永久磁石１０３ｄＲがコイル２０２に対向する場合、力のＹ方向成分Ｔｙ及びモーメントのＺ軸周り成分Ｔｗｚは、次式（１９ｂ－２）及び（１９ｆ－２）により表される。
Ｔｙ＝ＦｙｂＲ …式（１９ｂ－２）
Ｔｗｚ＝｛（ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ）－（ＦｘｆＬ＋ＦｘｂＬ）｝＊ｒｘ３＋ＦｙｂＲ＊ｒｚ３ …式（１９ｆ－２）

なお、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｄＲがコイル２０２に対向する場合、力のＹ方向成分Ｔｙ及びモーメントのＺ軸周り成分Ｔｗｚは、次式（１９ｂ－３）及び（１９ｆ－３）により表される。
Ｔｙ＝ＦｙｆＬ＋ＦｙｂＲ …式（１９ｂ－３）
Ｔｗｚ＝｛（ＦｘｆＲ＋ＦｘｂＲ）－（ＦｘｆＬ＋ＦｘｂＬ）｝＊ｒｘ３＋（ＦｙｂＲ－ＦｙｆＬ）＊ｒｚ３ …式（１９ｆ－３）

（第４変形例）
第４変形例による可動子１０１について図１４Ｄを用いて説明する。図１４Ｄは、本変形例による可動子１０１を示す概略図である。

本変形例による可動子１０１の基本的構成は、上記図１２及び図１３に示す第３実施形態による構成とほぼ同様である。本変形例による可動子１０１は、永久磁石１０３の取り付け態様の点で、第３実施形態による構成とは異なっている。

図１４Ｄは、本変形例による可動子１０１をＺ方向から見た図である。図１４Ｄは、本変形例による可動子１０１の上面における永久磁石１０３の配置を示している。

図１４Ｄに示すように、永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲ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。永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲは、それぞれ可動子１０１の中心である原点Ｏを通るＸ方向の中心線から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。

本変形例では、永久磁石１０３ａＲと同様の複数の永久磁石１０３ｇｉＲ（ただし、ｉ＝１、２、３、４、５）が、可動子１０１の上面におけるＲ側の部分において、永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲよりも外側にＸ方向に一定の間隔で並んで配置されている。複数の永久磁石１０３ｇｉＲが取り付けられたヨーク１０７は、永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲが取り付けられたヨーク１０７から分離されている。複数の永久磁石１０３ｇｉＲは、図１４Ｄに示す５つに限定されるものではなく、複数であればよい。

また、永久磁石１０３ｂＬ、１０３ｃＬ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。永久磁石１０３ｂＬ、１０３ｃＬは、それぞれ原点Ｏを通るＸ方向の中心線から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。

本変形例では、永久磁石１０３ａＬと同様の複数の永久磁石１０３ｇｉＬ（ただし、ｉ＝１、２、３、４、５）が、可動子１０１の上面におけるＬ側の部分において、永久磁石１０３ｂＬ、１０３ｃＬよりも外側にＸ方向に一定の間隔で並んで配置されている。複数の永久磁石１０３ｇｉＬが取り付けられたヨーク１０７は、永久磁石１０３ｂＬ、１０３ｃＬが取り付けられたヨーク１０７から分離されている。複数の永久磁石１０３ｇｉＬは、図１４Ｄに示す５つに限定されるものではなく、複数であればよい。

このように、Ｙ方向に永久磁石が並べられた磁石群による永久磁石１０３ａ、１０３ｄが取り付けられたヨーク１０７と、Ｘ方向に永久磁石が並べられた磁石群による永久磁石１０３ｂ、１０３ｃが取り付けられたヨーク１０７とが互いに分離されている。これにより、磁束の不要な干渉を低減又は防止して制御性を向上することができる。ただし、ヨーク１０７を分離せずに一体的に構成してもよい。この場合、ヨーク１０７を分離する場合と比較して、低コストに可動子１０１を構成することができる。

なお、図１３に示す第３実施形態による場合も、本変形例と同様に、互いに異なる方向に永久磁石が並べられた磁石群による永久磁石１０３が取り付けられたヨーク１０７が互いに分離されていてもよい。この場合、Ｙ方向に永久磁石が並べられた磁石群による永久磁石１０３ａ、１０２ｄが取り付けられたヨーク１０７と、Ｘ方向に永久磁石が並べられた磁石群による永久磁石１０３ｂ、１０３ｃが取り付けられたヨーク１０７とが互いに分離されていてもよい。

また、図１Ｂに示す第１実施形態、図１０に示す第２実施形態及び図１５に示す第４実施形態による場合も、本変形例と同様に、互いに異なる方向に永久磁石が並べられた磁石群による永久磁石１０３が取り付けられたヨーク１０７が互いに分離されていてもよい。これらの場合、Ｚ方向に永久磁石が並べられた磁石群による永久磁石１０３ａ、１０２ｄが取り付けられたヨーク１０７と、Ｘ方向に永久磁石が並べられた磁石群による永久磁石１０３ｂ、１０３ｃが取り付けられたヨーク１０７とが互いに分離されていてもよい。

本変形例では、永久磁石１０３ｇｉＲのＹ方向に働く力をＦｙｉＲ、永久磁石１０３ｇｉＬのＹ方向に働く力をＦｙｉＬと表記すると、力のＹ方向成分Ｔｙは、各永久磁石１０３ｇｉＲ、１０３ｇｉＬに働く力の総和となる。すなわち、本変形例による可動子１０１の場合、力のＹ方向成分Ｔｙは、次式（２０ｂ）により表される。
Ｔｙ＝ΣＦｙｉＲ＋ΣＦｙｉＬ …式（２０ｂ）

本変形例によれば、配置する永久磁石１０３ｇｉＲ、１０３ｇｉＬの数を調整することにより、力のＹ方向成分Ｔｙを大きく又は小さくすることできる。

（他の変形例）
上記第３実施形態による可動子１０１は、さらに他の変形例が可能である。例えば、さらにＸ軸方向の搬送力を高めるために、永久磁石１０３ｂＲ、１０３ｃＲ、１０３ｂＬ、１０３ｃＬ、の４組の磁石よりも永久磁石の数を増やすことができる。具体的には、可動子１０１の上面におけるＲ側の部分に永久磁石１０３ｂＲと同様の永久磁石を多数、横一列又は複数列に並べるようにすることができる。同様に、可動子１０１の上面におけるＬ側の部分に永久磁石１０３ｂＬと同様の永久磁石を多数、横一列又は複数列に並べるようにすることができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態について図１５及び図１６を用いて説明する。図１５及び図１６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、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。

本実施形態による可動子１０１の基本的構成は、第１実施形態による構成と同様である。本実施形態による可動子１０１は、永久磁石１０３の取り付け態様の点で、第１乃至第３実施形態による構成とは異なっている。

図１５中の上段の図は、本実施形態による可動子１０１及び固定子２０１をＺ方向のＺ＋側から見た図である。なお、簡単のため、図１５においてワーク１０２は不図示である。図１５中の中段の図は、本実施形態による可動子１０１のＲ側の側面をＹ方向のＲ側から見た図である。図１５中の下段の図は、本実施形態による可動子１０１のＬ側の側面をＹ方向のＬ側から見た図である。なお、図１５中の下段の図に示す可動子１０１のＬ側の側面は、表示の便宜上、反転して示している。

また、図１６は、本実施形態による可動子１０１及び固定子２０１をＸ方向から見た図である。図１６の左半分は、図１５中の中段の図の（Ａ）－（Ａ）線に沿った断面（Ａ）を示している。また、図１６の右半分は、図１５中の中段の図の（Ｂ）－（Ｂ）線に沿った断面（Ｂ）を示している。

図１５に示すように、可動子１０１のＲ側の側面には、第１実施形態とは異なり、永久磁石１０３ｃＲ、１０３ｄＲが取り付けられている。すなわち、本実施形態では、可動子１０１のＲ側の側面には、永久磁石１０３ａＲ、１０３ｂＲが取り付けられていない。

永久磁石１０３ｃＲ、１０３ｄＲは、それぞれ可動子１０１の中心である原点ＯからＹ方向にｒｙ１だけ離れた位置に取り付けられている。また、永久磁石１０３ｄＲは、原点ＯからＸ方向の他方の側にｒｘ１だけ離れた位置に取り付けられている。また、永久磁石１０３ｃＲは、原点ＯからＸ方向の他方の側にｒｘ２だけ離れた位置に取り付けられている。

また、可動子１０１のＬ側の側面には、第１実施形態とは異なり、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬが取り付けられている。すなわち、本実施形態では、可動子１０１のＬ側の側面には、永久磁石１０３ｃＬ、１０３ｄＬが取り付けられていない。

永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬは、それぞれ原点ＯからＹ方向にｒｙ１だけ離れた位置に取り付けられている。また、永久磁石１０３ａＬは、原点ＯからＸ方向の一方の側にｒｘ１だけ離れた位置に取り付けられている。また、永久磁石１０３ｂＬは、原点ＯからＸ方向の一方の側にｒｘ２だけ離れた位置に取り付けられている。

さらに、永久磁石１０３ｃＲ、１０３ｄＲと永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬとは、互いにＺ方向の位置が異なるようにＺ方向にずれて配置されて可動子１０１に取り付けられている。すなわち、永久磁石１０３ｃＲ、１０３ｄＲは、それぞれ原点ＯからＺ方向の可動子１０１の上部側に距離ｒｚ１だけ離れた位置に取り付けられている。一方、また、永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬは、それぞれ原点ＯからＺ方向の可動子１０１の底部側に距離ｒｚ１だけ離れた位置に取り付けられている。

こうして、本実施形態では、可動子１０１において、Ｒ側及びＬ側の側面に永久磁石１０３が非対称にＺ方向にずれて配置されて取り付けられている。

上述のように可動子１０１のＲ側及びＬ側の側面で永久磁石１０３のＺ方向の位置が互いに異なることに対応して、固定子２０１においては、図１６に示すように、Ｒ側とＬ側とでコイル２０２の列のＺ方向の位置が異なっている。すなわち、Ｒ側のコイル２０２であるコイル２０２Ｒの列は、可動子１０１のＲ側の側面における永久磁石１０３ｃＲ、１０３ｄＲと対向可能にＸ方向に沿って配置されている。一方、Ｌ側のコイル２０２であるコイル２０２Ｌの列は、可動子１０１のＬ側の側面における永久磁石１０３ａＬ、１０３ｂＬと対向可能にＸ方向に沿って配置されている。

本実施形態による可動子１０１の場合、可動子１０１に対して印加される力Ｔの式（６）に示す各成分は、次式（２１ａ）、（２１ｂ）、（２１ｃ）、（２１ｄ）、（２１ｅ）及び（２１ｆ）により表される。
Ｔｘ＝ＦｘｂＲ＋ＦｘｆＬ …式（２１ａ）
Ｔｙ＝ＦｙｆＬ＋ＦｙｂＲ …式（２１ｂ）
Ｔｚ＝ＦｚｂＲ＋ＦｚｆＬ …式（２１ｃ）
Ｔｗｘ＝（ＦｚｆＬ－ＦｚｂＲ）＊ｒｙ１＋（ＦｙｂＲ－ＦｙＦＬ）＊ｒｚ１ …式（２１ｄ）
Ｔｗｙ＝（ＦｚｆＬ－ＦｚｂＲ）＊ｒｘ１ …式（２１ｅ）
Ｔｗｚ＝（ＦｙｂＲ－ＦｙｆＬ）＊ｒｘ２ …式（２１ｆ）

よって、永久磁石１０３が非対称に配置された場合でも、２列に配置された複数のコイル２０２により、可動子１０１に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軸で制御しつつ、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。

また、本実施形態のように可動子１０１に非対称に永久磁石１０３を配置することにより、第１実施形態と比較してさらに少ない数の永久磁石１０３で、可動子１０１の姿勢の６軸制御及び可動子１０１の搬送制御を実現することができる。このため、本実施形態によれば、コイル２０２の列数のみならず、永久磁石１０３の数をも少なく構成することができるため、さらに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。

［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、真空環境や水中環境で利用する場合に、コイル２０２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。

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。
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。

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。
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。

さらに、１又は複数のコイル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。このボックスユニットを並べるために、各コイルボックスユニットの外部には、高さや位置を揃える作業をしやすいように、高さ基準器や位置基準器を備えるとよい。

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２０２により永久磁石１０３が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上に置かれるワーク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。

また、上記実施形態では、複数のコイル２０２が２列又は１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。可動子１０１に配置された複数の永久磁石１０３に応じて、複数のコイル２０２を例えば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２０２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。

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、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。

１０１ 可動子
１０２ ワーク
１０３ 永久磁石
１０４ リニアスケール
１０５ Ｙターゲット
１０６ Ｚターゲット
１０７ ヨーク
２０１ 固定子
２０２ コイル
２０３ コイルユニット
２０４ リニアエンコーダ
２０５ Ｙセンサ
２０６ Ｚセンサ
３０１ 統合コントローラ
３０２ コイルコントローラ
３０３ コイルユニットコントローラ
３０４ センサユニットコントローラ

本発明の一観点によれば、複数のコイルを有するコイル列が設けられた第１部材と、前記コイル列に対向可能に設けられた複数の磁石を有し、前記第１部材に対して第１の方向に相対的に移動可能な第２部材と、前記複数のコイルに電流を流す制御部と、を有し、前記制御部は、前記第１部材又は前記第２部材に印加する力の６軸成分のそれぞれを制御するように前記複数のコイルに電流を流すことを特徴とする搬送システムが提供される。

本発明のさらに他の観点によれば、複数のコイルを有するコイル列が設けられた第１部材と、前記コイル列に対向可能に設けられた複数の磁石を有し、前記第１部材に対して第１の方向に相対的に移動可能な第２部材と、を有する搬送システムの制御方法であって、前記複数のコイルに電流を流すことにより、前記第１部材又は前記第２部材に印加する力の６軸成分のそれぞれを制御することを特徴とする制御方法が提供される。

Claims (16)

1. 第１の方向に沿って配置された複数の第１磁石よりなる第１の磁石群と、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磁石よりなる第２の磁石群と、を有し、前記第１の方向に移動可能な可動子と、
   前記第１の磁石群及び前記第２の磁石群に対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルと、を有し、
   前記第１の方向において、前記第２の磁石群は前記第１の磁石群よりも前記可動子の先端側に設けられている
   ことを特徴とする搬送システム。
2. 前記第２の磁石群は複数であり、
   前記複数の第２の磁石群の少なくとも１つは、前記第１の方向において前記第１の磁石群よりも前記可動子の先端側に配置されており、
   前記複数の第２の磁石群の少なくとも１つは、前記第１の方向において前記第１の磁石群よりも前記可動子の終端側に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
3. 前記第１の磁石群は複数であり、
   前記第２の磁石群は、前記第１の方向において、２つの前記第１の磁石群に挟まれて配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の搬送システム。
4. 前記第２の磁石群を挟んだ２つの前記第１の磁石群の第１磁石のうち、前記第２の磁石群に最も近い位置に配置された第１磁石の磁極は同じである
   ことを特徴とする請求項３に記載の搬送システム。
5. 前記第１の磁石群と前記第２の磁石群は、互いに間隔を空けて配置されている
   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. 前記複数のコイルの少なくとも１つのコイルの前記第２の方向における長さは、前記第２の磁石群の前記第２の方向における長さよりも短い
   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. 前記複数のコイルの少なくとも１つのコイルの前記第２の方向における長さは、前記第１の磁石群の前記第２の方向における長さよりも長い
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の搬送システム。
8. 前記複数の第１磁石は前記複数のコイルと対向可能な位置において、前記第１の方向において隣り合う第１磁石の極性が互いに異なり、
   前記複数の第２磁石は前記複数のコイルと対向可能な位置において、前記第２の方向において隣り合う第２磁石の極性が互いに異なる
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の搬送システム。
9. 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の磁石群及び前記第２の磁石群は、前記上面に配置されている
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の搬送システム。
10. 前記複数のコイルの少なくとも１つは、鉄心を有し、かつ、前記第１の磁石群及び前記第２の磁石群と上方から対向可能に配置されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の搬送システム。
11. 前記搬送システムは、固定子をさらに有し、
    前記固定子は底面と、前記底面と対向する天面と、を有し、
    前記複数のコイルは、前記固定子の前記天面に配置されている
    ことを特徴とする請求項９又は１０に記載の搬送システム。
12. 前記可動子は、前記固定子と接触せずに前記第１の方向に移動可能である
    ことを特徴とする請求項１１に記載の搬送システム。
13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の搬送システムと、ワークに作業を施す工程装置と、
    を有することを特徴とする製造システム。
14. 第１の方向に沿って配置された複数の第１磁石よりなる第１の磁石群と、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磁石よりなる第２の磁石群と、を有する可動子の制御方法であって、
    前記第１の方向において、前記第２の磁石群は前記第１の磁石群よりも前記可動子の先端側に設けられ、
    前記第１の磁石群及び前記第２の磁石群に対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルに流す電流を制御することにより、前記第１の方向への可動子の搬送を制御する、
    ことを特徴とする制御方法。
15. 前記複数のコイルに流す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、
    ことを特徴とする請求項１４に記載の制御方法。
16. 請求項１４又は１５に記載の制御方法を用いて、前記可動子に載置したワークを搬送する工程と、
    工程装置を用いて前記ワークに作業を実施する工程と、を有する
    ことを特徴とする物品の製造方法。

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