JP2023035181A - Transportation device, processing system, control method, and method for producing article - Google Patents

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Abstract

To provide a transportation device capable of transporting a movable element without contact while controlling attitude of the movable element without increasing a system configuration.SOLUTION: A transportation device has a stator and a movable element that is transported in a first direction along the stator. One of the stator and the movable element has a plurality of coils arranged along the first direction. The other of the stator and the movable element is a magnet array including a plurality of magnets arranged in the first direction so as to be able to face the plurality of coils. magnetic poles of the magnets adjacent to each other in the first direction have different magnet arrays each other. The plurality of coils include a first coil group that applies first force in the first direction to the movable element by interaction with the magnet array and a second coil group that applies second force in a second direction intersecting with the first direction to the movable element by interaction with the magnet array by application of an electric current.SELECTED DRAWING: Figure 1A

Description

本発明は、本発明は搬送装置、加工システム、制御方法及び物品の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a conveying device, a processing system, a control method, and an article manufacturing method.

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。 In general, transport systems are used in production lines for assembling industrial products, semiconductor exposure apparatuses, and the like. In particular, a transport system in a production line transports workpieces such as parts between multiple stations within or between factory-automated production lines. It may also be used as a transport device in process equipment. As a transport system, a transport system using a moving magnet type linear motor has already been proposed.

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。 In a transport system using a moving magnet type linear motor, a transport system is constructed using a guide device that involves mechanical contact, such as a linear guide. However, in a transfer system that uses a guide device such as a linear guide, contaminants generated from the sliding part of the linear guide, such as worn pieces of rails and bearings, lubricating oil, and volatilized products, reduce productivity. I had a problem making it worse. In addition, there is a problem that the life of the linear guide is shortened due to increased friction of the sliding portion during high-speed transportation.

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。 Therefore, Patent Documents 1 and 2 describe a non-contact magnetic levitation moving device or conveying device that does not have a sliding portion as a guide. In the moving device described in Patent Document 1, a total of seven rows of linear motors are installed to control the transportation and attitude of the mover. Also in the transport device described in Patent Document 2, a total of six rows of levitation electromagnets, guide electromagnets, and propelling electromagnets are installed.

特開2015-230927号公報JP 2015-230927 A 特表2016-532308号公報Japanese translation of PCT publication No. 2016-532308

しかしながら、例えば特許文献2記載の搬送装置の場合、搬送方向及び浮上方向に駆動可能な永久磁石と、搬送方向及び浮上方向に直交するガイド方向に駆動可能な永久磁石とは同じ配置にすることができない。互いに駆動方向が異なる永久磁石については、磁気干渉を回避するため、互いの距離を離す、互いにまたがったコイルには通電しない等の工夫が必要であり、その結果、システム構成が大型化するという問題があった。 However, for example, in the case of the transport device described in Patent Document 2, the permanent magnets drivable in the transport direction and the levitation direction and the permanent magnets drivable in the guide direction orthogonal to the transport direction and the levitation direction can be arranged in the same arrangement. Can not. In order to avoid magnetic interference between permanent magnets driven in different directions, it is necessary to separate them from each other and not to energize the coils straddling each other. was there.

本発明は、システム構成の大型化を伴うことなく、可動子の姿勢を制御しつつ、可動子を非接触で搬送することができる搬送装置、加工システム、制御方法及び物品の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention provides a conveying apparatus, a processing system, a control method, and an article manufacturing method that can convey a mover in a non-contact manner while controlling the attitude of the mover without enlarging the system configuration. It is intended to

本発明の一観点によれば、固定子と、前記固定子に沿って第1の方向に搬送される可動子とを有し、前記固定子及び前記可動子のうちの一方は、前記第1の方向に沿って配置された複数のコイルを有し、前記固定子及び前記可動子のうちの他方は、前記複数のコイルに対向可能に前記第1の方向に沿って配置された複数の磁石を含む磁石列であって、前記第1の方向に隣接する前記磁石の磁極が互いに異なる磁石列を有し、前記複数のコイルは、電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第1の方向に第1の力を与える第1のコイル群と、電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第1の方向と交差する第2の方向に第2の力を与える第2のコイル群とを含むことを特徴とする搬送装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, it has a stator and a mover conveyed along the stator in a first direction, one of the stator and the mover being the first and the other of the stator and the mover has a plurality of magnets arranged along the first direction so as to be able to face the plurality of coils. wherein the magnetic poles of the magnets adjacent in the first direction have different magnet rows, and the plurality of coils interact with the magnet row by applying a current A first coil group that applies a first force to the mover in the first direction by applying a current to the mover, thereby exerting the first force on the mover by interaction with the magnet array. and a second group of coils for applying a second force in a second direction transverse to the one direction.

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。 According to the present invention, the mover can be transported in a non-contact manner while controlling the posture of the mover without enlarging the system configuration.

本発明の第1実施形態による搬送装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a transport device according to a first embodiment of the invention; FIG. 本発明の第1実施形態による搬送装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a transport device according to a first embodiment of the invention; FIG. 本発明の第1実施形態による搬送装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a transport device according to a first embodiment of the invention; FIG. 本発明の第1実施形態による搬送装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a transport device according to a first embodiment of the invention; FIG. 本発明の第1実施形態による搬送装置における可動子を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a mover in the conveying device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における可動子を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a mover in the conveying device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a thrust generation method of a conveying device by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a thrust generation method of a conveying device by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a thrust generation method of a conveying device by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a thrust generation method of a conveying device by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a thrust generation method of a conveying device by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置の推力発生方法を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a thrust generation method of a conveying device by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における搬送位置による推力定数を示すグラフである。5 is a graph showing thrust constants depending on the transport position in the transport apparatus according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態による搬送装置における搬送位置による推力定数を示すグラフである。5 is a graph showing thrust constants depending on the transport position in the transport apparatus according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態による搬送装置における搬送位置による推力定数を示すグラフである。5 is a graph showing thrust constants depending on the transport position in the transport apparatus according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態による搬送装置における6自由度の推力計算方法を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a thrust calculation method with 6 degrees of freedom in the conveying device according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態による搬送装置の搬送工程毎のコイルユニットの配置例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an arrangement example of coil units for each transport process of the transport apparatus according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態による搬送装置の搬送工程毎のコイルユニットの配置例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing an arrangement example of coil units for each transport process of the transport apparatus according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態による搬送装置の真空装置への適用例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing an application example of the conveying device according to the first embodiment of the present invention to a vacuum device. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第1のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the first coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第1のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the first coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第1のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the first coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第1のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the first coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第1のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the first coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第1のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the first coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第1のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the first coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第1のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the first coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第1のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the first coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第1のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the first coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による搬送装置における第2のコイルユニットのその他の構成を示す概略図である。It is a schematic diagram showing other configurations of the second coil unit in the conveying apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による搬送装置を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a conveying device according to a second embodiment of the invention; 本発明の第2実施形態による搬送装置を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a conveying device according to a second embodiment of the invention; 本発明の第2実施形態による搬送装置を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a conveying device according to a second embodiment of the invention; 本発明の第2実施形態による搬送装置を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a conveying device according to a second embodiment of the invention; 本発明の第2実施形態による搬送装置を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a conveying device according to a second embodiment of the invention; 本発明の第2実施形態による搬送装置を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a conveying device according to a second embodiment of the invention; 本発明の第3実施形態による搬送装置を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a conveying device according to a third embodiment of the invention; 本発明の第3実施形態による搬送装置を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a conveying device according to a third embodiment of the invention; 本発明の第3実施形態による搬送装置を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a conveying device according to a third embodiment of the invention;

以下に本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態及び実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定されない。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments and examples merely exemplify preferred configurations of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to those configurations.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による搬送装置について図1A乃至図9Lを用いて説明する。
[First embodiment]
A conveying apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 9L.

はじめに、本実施形態による搬送装置1の概略構成について図1A乃至図2Bを用いて説明する。図1A乃至図1Dは、本実施形態による搬送装置1を示す概略図である。図1Aは、搬送装置1を後述のZ方向から見た上面図である。図1Bは、搬送装置1を後述のY方向から見た側面図である。図1C及び図1Dは、後述のX方向の一方の向き及び他方の向きから見た側面図である。図2A及び図2Bは、本実施形態による搬送装置1における可動子10を示す概略図である。図2Aは、可動子10をZ方向から見た上面図である。図2Bは、可動子10をY方向から見た側面図である。以後、複数存在しうる構成要素について、特に区別する必要がない場合には共通の数字のみの符号を用い、必要に応じて数字の符号の後に小文字又は大文字のアルファベットを付して個々を区別する。 First, a schematic configuration of a conveying device 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1A to 2B. 1A to 1D are schematic diagrams showing a conveying device 1 according to this embodiment. FIG. 1A is a top view of the conveying device 1 viewed from the Z direction, which will be described later. FIG. 1B is a side view of the conveying device 1 viewed from the Y direction, which will be described later. 1C and 1D are side views seen from one direction and the other direction of the X direction, which will be described later. 2A and 2B are schematic diagrams showing the mover 10 in the transport device 1 according to this embodiment. FIG. 2A is a top view of the mover 10 as seen from the Z direction. FIG. 2B is a side view of the mover 10 viewed from the Y direction. Hereinafter, when there is no particular need to distinguish between constituent elements that may exist in multiple numbers, a common number-only code is used, and if necessary, a lower-case or upper-case alphabet is added after the number code to distinguish between them. .

図1A乃至図1Dに示すように、本実施形態による搬送装置1は、ワーク123を保持して搬送する可動子10と、可動子10が走行する搬送路を構成する固定子20とを有している。本実施形態による搬送装置1は、磁力により重力に抗して浮上させた磁気浮上状態の可動子10を走行させて搬送する磁気浮上搬送型の搬送装置である。なお、本実施形態では、搬送装置1の一例として、可動磁石型リニアモータ(ムービング永久磁石型リニアモータ、可動界磁型リニアモータ)による搬送装置を示すが、搬送装置1は可動コイル型リニアモータによる搬送装置であってもよい。本実施形態による搬送装置1は、可動子10により搬送されたワーク123に対して加工を施す加工装置30をも有する加工システムの一部を構成している。加工システムは、加工装置30によりワーク123に対して加工を施すことにより物品を製造することができる。 As shown in FIGS. 1A to 1D, the conveying apparatus 1 according to this embodiment has a mover 10 that holds and conveys a work 123, and a stator 20 that forms a conveying path along which the mover 10 travels. ing. The conveying apparatus 1 according to the present embodiment is a magnetic levitation conveying type conveying apparatus that conveys a magnetically levitated mover 10 that is levitated by magnetic force against gravity. In the present embodiment, a moving magnet type linear motor (moving permanent magnet type linear motor, movable field type linear motor) is shown as an example of the conveying apparatus 1, but the conveying apparatus 1 is a moving coil type linear motor. It may be a conveying device by The conveying device 1 according to this embodiment constitutes part of a processing system that also includes a processing device 30 that processes the workpiece 123 conveyed by the mover 10 . The processing system can manufacture an article by processing the workpiece 123 using the processing device 30 .

搬送装置1は、例えば、固定子20に沿って可動子10を搬送することにより、可動子10に保持されたワーク123を、ワーク123に対して加工を施す加工装置30に搬送する。加工装置30は、特に限定されるものではないが、例えば、ワーク123であるガラス基板等の基板上に成膜を行う蒸着装置、スパッタ装置等の成膜装置である。 For example, the transport device 1 transports the work 123 held by the mover 10 to the processing device 30 that processes the work 123 by transporting the mover 10 along the stator 20 . The processing apparatus 30 is not particularly limited, but may be, for example, a deposition apparatus, a sputtering apparatus, or the like for forming a film on a substrate such as a glass substrate that is the workpiece 123 .

ここで、以下の説明において用いる座標軸及び方向を定義する。水平方向に沿った可動子10の搬送方向、すなわち可動子10の走行する方向に沿ってX軸をとり、可動子10の搬送方向をX方向とする。図1中の矢印Mは、X方向に沿った可動子10の搬送方向を示している。また、X方向と直交する方向である鉛直方向に沿ってZ軸をとり、鉛直方向をZ方向とする。また、X方向及びZ方向に直交する方向に沿ってY軸をとり、X方向及びZ方向に直交する方向をY方向とする。さらに、X軸周りの回転方向をWx方向、Y軸周りの回転方向をWy方向、Z軸周りの回転方向をWz方向とする。また、乗算の記号として“*”を使用する。また、可動子10のY-側をR側、Y+側をL側として記載する。なお、可動子10の搬送方向は必ずしも水平方向である必要はないが、その場合も搬送方向をX方向として同様にY方向及びZ方向を定めることができる。なお、X方向、Y方向及びZ方向は、必ずしも互いに直交する方向に限定されるものではなく、互いに交差する方向として定義することもできる。 Here, coordinate axes and directions used in the following description are defined. The moving direction of the mover 10 along the horizontal direction, that is, the traveling direction of the mover 10 is defined as the X-axis, and the moving direction of the mover 10 is defined as the X direction. An arrow M in FIG. 1 indicates the transport direction of the mover 10 along the X direction. Also, the Z-axis is taken along the vertical direction that is perpendicular to the X-direction, and the vertical direction is defined as the Z-direction. Also, the Y-axis is taken along the direction perpendicular to the X-direction and the Z-direction, and the direction perpendicular to the X-direction and the Z-direction is the Y-direction. Further, the direction of rotation about the X axis is the Wx direction, the direction of rotation about the Y axis is the Wy direction, and the direction of rotation about the Z axis is the Wz direction. Also, "*" is used as a symbol for multiplication. Also, the Y− side of the mover 10 is described as the R side, and the Y+ side is described as the L side. It should be noted that the transport direction of the mover 10 does not necessarily have to be the horizontal direction, but even in that case, the Y direction and the Z direction can be similarly defined with the transport direction being the X direction. The X-direction, Y-direction, and Z-direction are not necessarily limited to directions orthogonal to each other, and can also be defined as directions that intersect each other.

固定子20は、互いに異なる2種類以上の複数のコイルユニットを有している。図1A乃至図1Dには、複数のコイルユニットとして、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110を固定子20が有する場合を例示している。第1のコイルユニット100は、コイルコア101と、コイルコア101に巻かれたコイル102とを有している。第2のコイルユニット110は、コイルコア111と、コイルコア111に巻かれたコイル112とを有している。以下、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110を固定子20が有する場合について説明する。 The stator 20 has a plurality of coil units of two or more different types. 1A to 1D illustrate a case where the stator 20 has a first coil unit 100 and a second coil unit 110 as a plurality of coil units. The first coil unit 100 has a coil core 101 and a coil 102 wound around the coil core 101 . The second coil unit 110 has a coil core 111 and a coil 112 wound around the coil core 111 . A case where the stator 20 has the first coil unit 100 and the second coil unit 110 will be described below.

第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110は、可動子10の搬送方向(X方向)に沿って並ぶように設置されている。図1A乃至図1Dには、24個の第1のコイルユニット100と、8個の第2のコイルユニット110とが設置され、R側及びL側それぞれに3個の第1のコイルユニット100と、1個の第2のコイルユニット110が交互に配置された場合を例示している。この場合、第2のコイルユニット110の2個のコイル112の間に、第1のコイルユニット100の3個のコイル102が設置されている。なお、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110の数は、特に限定されるものではなく、可動子10を搬送すべき搬送路長等に応じてそれぞれ適宜変更することができる。 The first coil unit 100 and the second coil unit 110 are arranged side by side along the moving direction (X direction) of the mover 10 . In FIGS. 1A to 1D, 24 first coil units 100 and 8 second coil units 110 are installed, and 3 first coil units 100 and 3 on each of the R side and the L side. , a case where one second coil unit 110 is alternately arranged. In this case, three coils 102 of the first coil unit 100 are installed between two coils 112 of the second coil unit 110 . The numbers of the first coil units 100 and the number of the second coil units 110 are not particularly limited, and can be appropriately changed according to the length of the transport path along which the mover 10 is to be transported.

また、第1のコイルユニット100と第2のコイルユニット110とが連続的に並ぶ数及び順番も、特に限定されるものではない。第2のコイルユニット110を連続的に設置してもよいし、第1のコイルユニット100と、第2のコイルユニット110を1個毎に交互に設置してもよい。第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110がX方向に並ぶ列数も、図1A乃至図1Dに示す2列に限定されるものではなく、1列であってもよいし、3列以上の複数列であってもよい。 Also, the number and order in which the first coil units 100 and the second coil units 110 are arranged in succession are not particularly limited. The second coil units 110 may be installed continuously, or the first coil units 100 and the second coil units 110 may be installed alternately one by one. The number of rows in which the first coil units 100 and the second coil units 110 are arranged in the X direction is not limited to the two rows shown in FIGS. 1A to 1D, and may be one row or three rows. A plurality of columns as described above may be used.

図2A及び図2Bに示すように、可動子10は、複数の永久磁石121からなる磁石群と、可動子ヨーク120と、保持部122とを有している。可動子ヨーク120は、可動子10のX方向に沿ってR側及びL側の両側に配置されて取り付けられている。複数の永久磁石121は、可動子ヨーク120の長手方向であるX方向に沿って2列に並んで磁石列を構成するように可動子ヨーク120の上に設置されている。保持部122は、可動子10の底面に取り付けられて設置されている。可動子10は、固定子20に沿ってX方向に搬送される。 As shown in FIGS. 2A and 2B, the mover 10 has a magnet group made up of a plurality of permanent magnets 121, a mover yoke 120, and a holding portion 122. As shown in FIGS. The mover yokes 120 are arranged and attached to both the R side and the L side of the mover 10 along the X direction. A plurality of permanent magnets 121 are arranged on the mover yoke 120 so as to form a magnet row in two rows along the X direction, which is the longitudinal direction of the mover yoke 120 . The holding part 122 is attached to the bottom surface of the mover 10 . The mover 10 is transported along the stator 20 in the X direction.

具体的には、R側の複数の永久磁石121Rは、可動子ヨーク120Rの長手方向であるX方向に沿って2列に並んで磁石列を構成するように可動子ヨーク120Rの上に設置されている。複数の永久磁石121Rは、X方向及びY方向ともに互いに隣り合う表面の極性が互いに異なってN極とS極とが交互に並び、X方向の磁極の1周期がPmとなる間隔で配置されている。R側と同様に、L側の複数の永久磁石121Lは、可動子ヨーク120Lの長手方向であるX方向に沿って2列に並んで磁石列を構成するように可動子ヨーク120Lの上に設置されている。複数の永久磁石121Lは、X方向及びY方向ともに互いに隣り合う表面の極性が互いに異なってN極とS極とが交互に並び、X方向の磁極の1周期がPmとなる間隔で配置されている。なお、以下では、特に区別する必要がないかぎり、可動子10に取り付けられた永久磁石を単に「永久磁石121」、可動子ヨークを単に「可動子ヨーク120」と表記する。 Specifically, the plurality of R-side permanent magnets 121R are arranged on the mover yoke 120R so as to form a magnet row in two rows along the X direction, which is the longitudinal direction of the mover yoke 120R. ing. The plurality of permanent magnets 121R have different polarities on surfaces adjacent to each other in both the X direction and the Y direction, and N poles and S poles are arranged alternately. there is Similar to the R side, the plurality of permanent magnets 121L on the L side are arranged on the mover yoke 120L so as to form a magnet row in two rows along the X direction, which is the longitudinal direction of the mover yoke 120L. It is The plurality of permanent magnets 121L have different polarities on surfaces adjacent to each other in both the X direction and the Y direction, and N poles and S poles are arranged alternately. there is In the following description, the permanent magnet attached to the mover 10 is simply referred to as "permanent magnet 121" and the mover yoke is simply referred to as "mover yoke 120" unless there is a particular need to distinguish them.

このように、複数の永久磁石121は、X方向及びY方向に隣接する永久磁石121の磁極が互いに異なる複数の磁石列を構成している。なお、X方向に沿った永久磁石121の磁石列は、Y方向に複数列配置されていてもよいし、1列だけ配置されていてもよい。 Thus, the plurality of permanent magnets 121 form a plurality of magnet rows in which the magnetic poles of the permanent magnets 121 adjacent in the X direction and the Y direction are different from each other. The permanent magnets 121 arranged in the X direction may be arranged in a plurality of rows in the Y direction, or may be arranged in a single row.

複数の永久磁石121は、Z方向において固定子20の第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110の両方又は一方に対向可能なように配置されている。なお、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110は、それらのX方向に並んだ3個が永久磁石121の磁極の周期Pmの間に配置されるように設置されている。 The plurality of permanent magnets 121 are arranged so as to be able to face both or one of the first coil unit 100 and the second coil unit 110 of the stator 20 in the Z direction. The first coil unit 100 and the second coil unit 110 are installed such that three of them arranged in the X direction are arranged between the magnetic pole periods Pm of the permanent magnets 121 .

保持部122は、例えば可動子10の下側において被搬送物であるワーク123を保持するように構成されている。なお、保持部122は、可動子10においてワーク123を保持することができればよく、保持部122がワーク123を保持する場所及び保持機構は特に限定されるものではない。ワーク123は、可動子10において保持部122により保持された状態で、可動子10の搬送に伴ってX方向に搬送される。可動子10は、不図示のリニアガイド等によりX方向に沿って走行可能に案内されてもよい。 The holding part 122 is configured to hold a workpiece 123, which is an object to be transferred, on the lower side of the mover 10, for example. Note that the holding part 122 only needs to be able to hold the work 123 on the mover 10, and the place and holding mechanism where the holding part 122 holds the work 123 are not particularly limited. The work 123 is transported in the X direction as the mover 10 is transported while being held by the holding portion 122 of the mover 10 . The mover 10 may be guided by a linear guide or the like (not shown) so as to be able to travel along the X direction.

また、本実施形態による搬送装置1は、固定子20に沿ったX方向への可動子10の搬送を制御する制御部40を有している。制御部40は、不図示のリニアエンコーダ、レーザー測長器等の位置検出手段を用いて可動子10の並進方向の位置(X軸、Y軸、Z軸)及び回転方向の姿勢(Wx軸、Wy軸,Wz軸)を検出する。また、制御部40は、検出した可動子10の位置に応じて固定子20の各コイル102に流す電流量を演算して各コイル102、112に通電する。後述するように、制御部40は、U相、V相及びW相の三相交流をコイル102、112に通電することができる。これにより、制御部40は、各コイル102と可動子10の永久磁石121との間に、Z方向に可動子10を浮上させる推力、及び、X方向に可動子10を駆動して走行させる推力となる磁気力を発生させることができる。また、各コイル112と可動子10の永久磁石121との間に、Y方向に可動子10を案内させる推力となる磁気力を発生させることができる。 Further, the conveying device 1 according to this embodiment has a control unit 40 that controls the conveying of the mover 10 in the X direction along the stator 20 . The control unit 40 uses position detection means such as a linear encoder and a laser length measuring device (not shown) to determine the translational position (X-axis, Y-axis, Z-axis) and rotational orientation (Wx-axis, Z-axis) of the mover 10 . Wy axis, Wz axis) are detected. The control unit 40 also calculates the amount of current to be supplied to each coil 102 of the stator 20 according to the detected position of the mover 10 and energizes each coil 102 , 112 . As will be described later, the control unit 40 can energize the coils 102 and 112 with three-phase alternating current of U-phase, V-phase and W-phase. As a result, the control unit 40 generates a thrust to levitate the mover 10 in the Z direction and a thrust to drive the mover 10 in the X direction between the coils 102 and the permanent magnet 121 of the mover 10 . It is possible to generate a magnetic force that becomes In addition, a magnetic force acting as a thrust for guiding the mover 10 in the Y direction can be generated between each coil 112 and the permanent magnet 121 of the mover 10 .

なお、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110の両方又は一方と永久磁石121との間には、それぞれ吸引力となる磁気力が浮上力の一部として働く。コイル102及びコイル112により発生させる推力を組み合わせることで、制御部40は、可動子10のX軸、Y軸、Z軸、Wx軸、Wy軸及びWz軸の6自由度を制御しながら、X方向に沿って可動子10を搬送してワーク123を搬送することができる。本実施形態では、可動子10の6自由度を制御して搬送する場合を示しているが、これに限定されるものではない。可動子10を一又は複数の軸の方向に案内する軸の案内機構を設置して、案内機構が案内する軸以外の軸の自由度を制御することもできる。例えば、可動子10のX軸及びY軸の2自由度を制御するなど、6自由度よりも少ない自由度を制御しながら可動子10を搬送してもよい。 A magnetic force acting as an attractive force acts as part of the levitation force between both or one of the first coil unit 100 and the second coil unit 110 and the permanent magnet 121 . By combining the thrust generated by the coil 102 and the coil 112, the control unit 40 controls six degrees of freedom of the X-axis, Y-axis, Z-axis, Wx-axis, Wy-axis, and Wz-axis of the mover 10, while controlling the X-axis. The workpiece 123 can be transported by transporting the mover 10 along the direction. In this embodiment, a case is shown in which the mover 10 is conveyed by controlling the six degrees of freedom, but it is not limited to this. It is also possible to install a guide mechanism for an axis that guides the mover 10 in the direction of one or more axes, and to control the degree of freedom of an axis other than the axis guided by the guide mechanism. For example, the mover 10 may be transported while controlling degrees of freedom less than six degrees of freedom, such as controlling two degrees of freedom of the mover 10 on the X axis and the Y axis.

なお、本実施形態では、固定子20が第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110を有し、可動子10が複数の永久磁石121を有する可動磁石型リニアモータによる搬送装置を示すが、これに限定されるものではない。搬送装置1は、可動コイル型リニアモータによる搬送装置であってもよい。この場合、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110が可動子10に設置され、複数の永久磁石121が固定子20に設置される。 In this embodiment, the stator 20 has the first coil unit 100 and the second coil unit 110, and the mover 10 has a plurality of permanent magnets 121. Although the moving magnet type linear motor conveying device is shown, , but not limited to. The conveying device 1 may be a conveying device using a moving coil type linear motor. In this case, the first coil unit 100 and the second coil unit 110 are installed on the mover 10 and the plurality of permanent magnets 121 are installed on the stator 20 .

次に、本実施形態による第1及び第2のコイルユニット100、110の詳細及び推力発生原理について図3A乃至図4Cを用いて説明する。図3A乃至図3Fは、本実施形態による搬送装置1の推力発生方法を示す概略図である。図3A及び図3Bは、第1のコイルユニット100によりX方向の推力を発生させるときの通電方法を示している。図3C及び図3Dは、第1のコイルユニット100によりZ方向の推力を発生させるときの通電方法を示している。図3E及び図3Fは、第2のコイルユニット110によりY方向の推力を発生させるときの通電方法を示している。なお、図3A、図3C及び図3Eは、それぞれ可動子10の永久磁石121及び固定子20の第1のコイルユニット100又は第2のコイルユニット110をY方向から見た図である。図3B、図3D及び図3Fは、それぞれ対応する図3A、図3C及び図3Eに示す永久磁石121及び第1のコイルユニット100又は第2のコイルユニット110をX方向から見た図である。 Next, the details of the first and second coil units 100 and 110 and the principle of thrust generation according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 3A to 4C. 3A to 3F are schematic diagrams showing a thrust generating method for the conveying device 1 according to this embodiment. 3A and 3B show an energization method when the first coil unit 100 generates thrust in the X direction. 3C and 3D show an energization method when the first coil unit 100 generates thrust in the Z direction. 3E and 3F show an energization method when the second coil unit 110 generates thrust in the Y direction. 3A, 3C, and 3E are views of the permanent magnet 121 of the mover 10 and the first coil unit 100 or the second coil unit 110 of the stator 20, respectively, viewed from the Y direction. 3B, 3D and 3F are views of the permanent magnet 121 and the first coil unit 100 or the second coil unit 110 shown in FIGS. 3A, 3C and 3E, respectively, viewed from the X direction.

第1のコイルユニット100は、コイルコア101とコイル102とで構成されている。コイルコア101は、バックヨーク部103と、2つのティース部104a、104bからなる。バックヨーク部103は、Y方向に沿って配置されている。ティース部104a、104bは、Y方向に並び、バックヨーク部103のY方向における一端及び他端から可動子10が走行する側に向かってZ方向下側に突出している。コイル102は、Y方向に沿った軸を巻回軸としてバックヨーク部103に巻かれている。 A first coil unit 100 is composed of a coil core 101 and a coil 102 . The coil core 101 is composed of a back yoke portion 103 and two tooth portions 104a and 104b. The back yoke portion 103 is arranged along the Y direction. The tooth portions 104a and 104b are aligned in the Y direction and protrude downward in the Z direction from one end and the other end of the back yoke portion 103 in the Y direction toward the side along which the mover 10 travels. The coil 102 is wound around the back yoke portion 103 with the axis along the Y direction as the winding axis.

複数の第1のコイルユニット100の複数のコイル102は、後述するように電流が印加されることにより、永久磁石121からなる磁石列との相互作用により可動子10に対してX方向及びZ方向に電磁力を与えるコイル群を構成する。 The plurality of coils 102 of the plurality of first coil units 100 are applied with a current as will be described later, and interact with the magnet array made up of the permanent magnets 121 so as to move toward the mover 10 in the X and Z directions. constitute a group of coils that apply electromagnetic force to

第2のコイルユニット110は、コイルコア111とコイル112とで構成されている。コイルコア111は、バックヨーク部113と、3つのティース部114a、114b、114cからなる。バックヨーク部113は、Y方向に沿って配置されている。ティース部114a、114b、114cは、Y方向に並び、それぞれバックヨーク部113のY方向における一端、中央及び他端から可動子10が走行する側に向かってZ方向下側に突出している。コイル112は、Z方向に沿った軸を巻回軸として中央のティース部114bに巻かれている。 A second coil unit 110 is composed of a coil core 111 and a coil 112 . The coil core 111 is composed of a back yoke portion 113 and three tooth portions 114a, 114b and 114c. The back yoke portion 113 is arranged along the Y direction. The tooth portions 114a, 114b, and 114c are aligned in the Y direction and protrude downward in the Z direction from one end, the center, and the other end of the back yoke portion 113 in the Y direction toward the side on which the mover 10 travels. The coil 112 is wound around the center tooth portion 114b with the axis along the Z direction as the winding axis.

複数の第2のコイルユニット110の複数のコイル112は、後述するように電流が印加されることにより、永久磁石121からなる磁石列との相互作用により可動子10に対してY方向に電磁力を与えるコイル群を構成する。 When a current is applied to the plurality of coils 112 of the plurality of second coil units 110 as will be described later, an electromagnetic force is exerted on the mover 10 in the Y direction due to interaction with the magnet array composed of the permanent magnets 121 . Construct a coil group that provides

なお、図3A乃至図3F中、可動子ヨーク120の下部に示している矢印Fx、Fz、Fyは、それぞれ発生する推力の方向を示している。また、コイル102、112中に示している矢印は、それぞれコイル102、112に流れる電流の方向を示している。また、永久磁石121に表記しているN及びSは、永久磁石121の上面の磁極を示している。また、ティース部104a、104b、114a、114b、114cに表記しているN及びSは、コイル102、112に所定の電流を通電することによる各ティース部104a、104b、114a、114b、114cの下面の磁極を示している。図3A乃至図3Fは推力発生原理の説明のために第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110を配置した例を示し、推力発生のために第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110の配置がこれらの配置に限定されるものではない。 In FIGS. 3A to 3F, arrows Fx, Fz, and Fy indicated below the mover yoke 120 indicate the direction of the generated thrust. Arrows shown in the coils 102 and 112 indicate directions of currents flowing through the coils 102 and 112, respectively. Also, N and S written on the permanent magnet 121 indicate magnetic poles on the upper surface of the permanent magnet 121 . N and S written on the teeth 104a, 104b, 114a, 114b, and 114c are the lower surfaces of the teeth 104a, 104b, 114a, 114b, and 114c obtained by applying a predetermined current to the coils 102 and 112. shows the magnetic poles of 3A to 3F show an example in which the first coil unit 100 and the second coil unit 110 are arranged for explaining the principle of thrust generation, and the first coil unit 100 and the second coil for thrust generation. The arrangement of the units 110 is not limited to these arrangements.

永久磁石121の磁極のX方向の周期をPm、永久磁石121及び可動子ヨーク120を含む可動子10のX方向の位置をx、X方向において任意のU相のコイル102又はコイル112の中心と永久磁石のN極の中心とが一致する位置xの座標を原点とする。制御部40は、第1のコイルユニット100のコイル102又は第2のコイルユニット110のコイル112に通電する電流値を以下のように制御することにより、可動子10に対してX方向、Z方向又はY方向に推力を発生させることができる。 Pm is the period of the magnetic poles of the permanent magnet 121 in the X direction, x is the position in the X direction of the mover 10 including the permanent magnet 121 and the mover yoke 120, and the center of an arbitrary U-phase coil 102 or coil 112 is in the X direction. Let the coordinate of the position x where the center of the north pole of the permanent magnet coincides be the origin. The control unit 40 controls the current value to be applied to the coil 102 of the first coil unit 100 or the coil 112 of the second coil unit 110 as follows, so that the mover 10 is Alternatively, thrust can be generated in the Y direction.

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

Figure 2023035181000002
When generating thrust in the X direction, the controller 40 energizes the coil 102 of the first coil unit 100 as shown in FIGS. 3A and 3B. As a result, the control unit 40 sets the current command to Ix0, the U-phase coil 102 by Equation (1), the V-phase coil 102 by Equation (2), and the W-phase coil 102 by Equation (3). Apply the indicated current value. By energizing the coil 102 of the first coil unit 100, thrust in the X and Z directions is generated. However, by energizing the current values shown in equations (1) to (3), the Z-direction thrust forces generated by the U-phase coil 102, the V-phase coil 102, and the W-phase coil 102 are canceled out, and the X A force with a constant thrust constant acts in the direction. In this way, a thrust force can be generated in the X direction with respect to the mover 10 .
Figure 2023035181000002

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

Figure 2023035181000003
When generating thrust in the Z direction, the controller 40 energizes the coil 102 of the first coil unit 100 as shown in FIGS. 3C and 3D. As a result, the control unit 40 sets the current command to Iz0, the U-phase coil 102 by Equation (4), the V-phase coil 102 by Equation (5), and the W-phase coil 102 by Equation (6). Apply the indicated current value. As described above, energizing the coil 102 of the first coil unit 100 generates thrust in the X and Z directions. However, by energizing according to equations (4) to (6), the thrust in the X direction generated by the U-phase coil 102, the V-phase coil 102, and the W-phase coil 102 cancel each other out, and the thrust in the Z direction is is a force with a constant thrust constant. In this way, a thrust force can be generated in the Z direction with respect to the mover 10 .
Figure 2023035181000003

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

Figure 2023035181000004
When generating thrust in the Y direction, the controller 40 energizes the coil 112 of the second coil unit 110 as shown in FIGS. 3E and 3F. As a result, the control unit 40 sets the current command to Iy0, the U-phase coil 112 by Equation (7), the V-phase coil 112 by Equation (8), and the W-phase coil 112 by Equation (9). Apply the indicated current value. By energizing the coil 112 of the second coil unit 110, a thrust force is generated in the Y direction. force works. In this way, a thrust force can be generated in the Y direction with respect to the mover 10 .
Figure 2023035181000004

図4A乃至図4Cは、それぞれ本実施形態による搬送装置1における搬送位置による推力定数を示すグラフである。推力定数は、前述した式(1)乃至(9)において、電流指令として単位電流指令を与えた時に発生する推力である。具体的には、図4Aは、式(1)乃至(3)において電流指令Ix0として単位電流指令を与えた時に発生するX方向の推力であるX方向の推力定数を示している。図4Bは、式(7)乃至(9)において電流指令Iy0として単位電流指令を与えた時に発生するY方向の推力であるY方向の推力定数を示している。図4Cは、式(4)乃至(6)において電流指令Iz0として単位電流指令を与えた時に発生するZ方向の推力であるZ方向の推力定数を示している。図4A乃至図4Cからは、X方向、Y方向及びZ方向のどの方向においても、推力定数は、可動子10のX方向の位置によらず一定の値を示していることがわかる。 4A to 4C are graphs showing the thrust force constant depending on the transport position in the transport apparatus 1 according to this embodiment. The thrust constant is the thrust generated when a unit current command is given as the current command in the above-described equations (1) to (9). Specifically, FIG. 4A shows an X-direction thrust constant, which is the X-direction thrust generated when a unit current command is given as the current command Ix0 in equations (1) to (3). FIG. 4B shows the Y-direction thrust constant, which is the Y-direction thrust generated when a unit current command is given as the current command Iy0 in equations (7) to (9). FIG. 4C shows the Z-direction thrust constant, which is the Z-direction thrust generated when a unit current command is given as the current command Iz0 in equations (4) to (6). From FIGS. 4A to 4C, it can be seen that the thrust constant shows a constant value regardless of the position of the mover 10 in the X direction in any of the X, Y and Z directions.

X方向及びZ方向においては、同じ第1のコイルユニット100を使って推力を発生させる。このため、式(1)乃至(3)で示される電流と式(4)乃至(6)で示される電流を重畳してコイル102に流すことで、X方向及びZ方向のそれぞれの方向に独立した推力を発生させることができる。 In the X and Z directions, the same first coil unit 100 is used to generate thrust. For this reason, by superimposing the currents represented by the formulas (1) to (3) and the currents represented by the formulas (4) to (6) and causing them to flow through the coil 102, independent currents in the X direction and the Z direction can be obtained. It is possible to generate a thrust force that

また、複数の第1のコイルユニット100のコイル102への三相交流の通電に際して、通電するU相のコイル102の数と、通電するV相のコイル102の数と、通電するW相のコイル102の数と、を互いに同じにすることができる。これにより、可動子10のX方向の位置によらず、X方向及びZ方向の推力定数を一定にすることができる。 Further, when energizing the three-phase alternating current to the coils 102 of the plurality of first coil units 100, the number of the U-phase coils 102 to be energized, the number of the V-phase coils 102 to be energized, and the number of the W-phase coils to be energized 102 can be the same as each other. As a result, the thrust constants in the X and Z directions can be made constant regardless of the position of the mover 10 in the X direction.

また、複数の第2のコイルユニット110のコイル112への三相交流の通電に際しても、同様に、通電するU相のコイル112の数と、通電するV相のコイル112の数と、通電するW相のコイル112の数と、を互いに同じすることができる。これにより、可動子10のX方向の位置によらず、Y方向の推力定数を一定にすることができる。 Similarly, when energizing the three-phase alternating current to the coils 112 of the plurality of second coil units 110, the number of U-phase coils 112 to be energized, the number of V-phase coils 112 to be energized, and and the number of W-phase coils 112 can be the same. As a result, the thrust force constant in the Y direction can be made constant regardless of the position of the mover 10 in the X direction.

なお、制御部40は、複数のコイル102からなるコイル群及び複数のコイル112からなるコイル群の少なくとも一方において、上述のように各相のコイル数が互いに同じになるように三相交流の電流を通電することができる。 In at least one of the coil group consisting of the plurality of coils 102 and the coil group consisting of the plurality of coils 112, the control unit 40 controls the three-phase alternating current so that the number of coils in each phase is the same as described above. can be energized.

制御部40は、上述のようにして第1のコイルユニット100のコイル102及び第2のコイルユニット110のコイル112に三相交流の電流を通電して、可動子10に対してX方向、Y方向及びZ方向に推力を発生させて可動子10を制御することができる。 The control unit 40 energizes the coil 102 of the first coil unit 100 and the coil 112 of the second coil unit 110 with three-phase alternating current as described above, and moves the mover 10 in the X direction and the Y direction. The mover 10 can be controlled by generating thrust in the direction and the Z direction.

次に、本実施形態による搬送装置1における6自由度の推力計算方法について図5を用いて説明する。図5に、本実施形態による搬送装置1における6自由度の推力計算方法を示す概略図であり、可動子10及び固定子20を示す上面図である。 Next, a thrust force calculation method with six degrees of freedom in the conveying apparatus 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing a thrust calculation method with six degrees of freedom in the conveying apparatus 1 according to the present embodiment, and is a top view showing the mover 10 and the stator 20. As shown in FIG.

磁気浮上状態の可動子10を走行させて搬送する場合、図5に示すように可動子10の重心Gとすると、重心Gの並進3自由度(X軸、Y軸、Z軸)と、回転3自由度(Wx軸、Wy軸、Wz軸)の6自由度を制御する必要がある。ここで、可動子10の重心Gを原点とし、XY平面上の任意のコイルユニット(図5の例の場合は第2のコイルユニット110)の座標を(Lx,Ly)とする。また、可動子10の並進方向のX方向に働く推力をFx、Y方向に働く推力をFy、Z方向に働く推力をFzとする。また、可動子10の回転方向のWx方向に働くモーメント力をTx、Wy方向に働くモーメント力をTy、Wz方向に働くモーメント力をTzとする。すると、それぞれの力は次の式(10)乃至(15)のように表される。
Fx = Σ (Kx * Ix) (10)
Fy = Σ (Ky * Iy) (11)
Fz = Σ (Kz * Iz) (12)
Tx = Σ (Kz * Iz * Ly) (13)
Ty =-Σ (Kz * Iz * Lx) (14)
Tz =-Σ (Kx * Ix * Ly) + Σ (Ky * Iy ・Lx) (15)
When the mover 10 in the magnetically levitated state is transported by traveling, assuming that the center of gravity of the mover 10 is G as shown in FIG. It is necessary to control 6 degrees of freedom of 3 degrees of freedom (Wx axis, Wy axis, Wz axis). Let the center of gravity G of the mover 10 be the origin, and the coordinates of an arbitrary coil unit (the second coil unit 110 in the example of FIG. 5) on the XY plane be (Lx, Ly). Let Fx be the thrust acting in the X direction of the translational direction of the mover 10, Fy be the thrust acting in the Y direction, and Fz be the thrust acting in the Z direction. Let Tx be the moment force acting in the Wx direction of the rotation direction of the mover 10, Ty be the moment force acting in the Wy direction, and Tz be the moment force acting in the Wz direction. Then, each force is represented by the following equations (10) to (15).
Fx = Σ(Kx * Ix) (10)
Fy = Σ(Ky*Iy) (11)
Fz = Σ(Kz*Iz) (12)
Tx = Σ(Kz*Iz*Ly) (13)
Ty=-Σ(Kz*Iz*Lx) (14)
Tz=-Σ(Kx*Ix*Ly)+Σ(Ky*Iy・Lx) (15)

ここで、Kxは、第1のコイルユニット100に対して単位電流指令を与えたときにX方向へ発生する推力である。Kyは、第2のコイルユニット110に対して単位電流指令を与えたときにY方向へ発生する推力である。Kzは、第1のコイルユニット100に対して単位電流指令を与えたときにZ方向へ発生する推力である。Kx、Ky、Kzは、可動子10のX方向の位置xによって周期的に変化し、Kx0、Ky0、Kz0を定数として、式(16)乃至(24)のように表される。 Here, Kx is the thrust force generated in the X direction when a unit current command is given to the first coil unit 100 . Ky is the thrust generated in the Y direction when a unit current command is given to the second coil unit 110 . Kz is the thrust generated in the Z direction when a unit current command is given to the first coil unit 100 . Kx, Ky, and Kz change periodically depending on the position x of the mover 10 in the X direction, and are represented by equations (16) to (24) with Kx0, Ky0, and Kz0 as constants.

Figure 2023035181000005
Figure 2023035181000005
Figure 2023035181000006
Figure 2023035181000006
Figure 2023035181000007
Figure 2023035181000007

式(10)乃至(12)に示すように、可動子10に働く並進方向の推力Fx、Fy、Fzは、それぞれ各コイルユニットから各軸方向に働く力の和となる。また、式(13)乃至(15)に示すように、可動子10に働く回転方向のモーメント力Tx、Ty、Tzは、可動子10の重心Gから回転軸と直交する成分の各コイルユニットまでの距離Lx,Lyと、各コイルユニットから回転方向に働く力との積の和となる。 As shown in equations (10) to (12), the translational thrusts Fx, Fy, and Fz acting on the mover 10 are the sums of the forces acting in the respective axial directions from the respective coil units. Further, as shown in equations (13) to (15), the moment forces Tx, Ty, and Tz in the rotational direction acting on the mover 10 are from the center of gravity G of the mover 10 to each coil unit of the component perpendicular to the rotation axis. is the sum of products of the distances Lx and Ly and the force acting in the rotational direction from each coil unit.

図1に示す制御部40は、可動子10の6自由度の位置及び姿勢の検出値をフィードバックし、目標の位置及び姿勢になるように6自由度の推力を可動子10に与えて制御することで、可動子10の6自由度の浮上制御搬送を実現する。このとき、制御部40は、6自由度の各推力を発生する電流を重畳して各コイル102、112に通電するため、例えば同じU相のコイルでも個々に流す電流は異なる。 The control unit 40 shown in FIG. 1 feeds back detected values of the position and orientation of the mover 10 with 6 degrees of freedom, and controls the mover 10 by applying a thrust force with 6 degrees of freedom so that the mover 10 attains the target position and orientation. As a result, levitation control transportation of the mover 10 with six degrees of freedom is realized. At this time, the control unit 40 superimposes the currents that generate the respective thrusts of the six degrees of freedom and energizes the coils 102 and 112. Therefore, even for the same U-phase coil, for example, different currents are supplied to the individual coils.

次に、本実施形態による搬送装置1の搬送工程毎の第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110の配置例について図6A及び図6Bを用いて説明する。図6A及び図6Bは、本実施形態による搬送装置1の搬送工程毎の第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110の配置例を示す概略図である。 Next, an arrangement example of the first coil unit 100 and the second coil unit 110 for each transport process of the transport apparatus 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 6A and 6B. 6A and 6B are schematic diagrams showing examples of arrangement of the first coil unit 100 and the second coil unit 110 for each transfer process of the transfer device 1 according to this embodiment.

前述したとおり、本実施形態による搬送装置1は、可動子10により搬送されたワーク123に対して加工を施す加工システムの一部を構成しており、搬送区間に複数の工程を有している。例えば、複数のワーク123を複数の可動子10により連続して搬送する場合、効率的に搬送するために、可動子10を加速・減速して前にいるワーク123を搬送中の可動子10との距離を縮めるための「加減速追付き工程」がある。その他にも、ワーク123を所定の位置にアライメントして加工する「加工工程」等がある。このような場合、それぞれの工程に適したコイルユニットの配置をすることができる。 As described above, the transport device 1 according to this embodiment constitutes a part of a processing system that processes the work 123 transported by the mover 10, and has a plurality of processes in the transport section. . For example, when a plurality of workpieces 123 are continuously transported by a plurality of movers 10, the mover 10 is accelerated/decelerated to move the workpiece 123 in front of the mover 10 to be transported efficiently. There is a "process with additional acceleration/deceleration" to shorten the distance between In addition, there is a "processing step" for aligning and processing the work 123 at a predetermined position. In such a case, it is possible to arrange coil units suitable for each process.

図6Aは、加減速追付き工程の第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110の配置例を示している。可動子10を加速・減速して前にいる可動子10との距離を縮める場合、ワーク123の搬送位置についての精度よりもワーク123を搬送する可動子10の加速度及び減速度が優先されることが多い。そのため、加減速追付き工程が行われる区間では、Y方向の推力を発生可能な第2のコイルユニット110よりも、X方向及びZ方向に推力を発生可能な第1のコイルユニット100が数多く配置されている。図6Aに示す例の場合、U相の第2のコイルユニット110dと、W相の第2のコイルユニット110cと、V相の第2のコイルユニット110bとが各1個ずつ永久磁石121と対向するように配置されている。それ以外は全て第1のコイルユニット100a、100b、100c、100dになっている。第1のコイルユニット100a、100b、100c、100dは、それぞれ第2のコイルユニット110の間にU相、V相及びW相のものがX方向に互いに異なる相になるように配置されている。このように配置することによって、可動子10の6自由度の制御をしつつ、可動子10に対して大きな加速度及び減速度を与えることができる。 FIG. 6A shows an arrangement example of the first coil unit 100 and the second coil unit 110 in the acceleration/deceleration addition step. When the mover 10 is accelerated/decelerated to shorten the distance from the mover 10 in front, the acceleration and deceleration of the mover 10 that transports the work 123 are prioritized over the accuracy of the transport position of the work 123. There are many. Therefore, in the section where the additional acceleration/deceleration process is performed, more first coil units 100 capable of generating thrust in the X and Z directions are arranged than the second coil units 110 capable of generating thrust in the Y direction. It is In the example shown in FIG. 6A , a U-phase second coil unit 110 d , a W-phase second coil unit 110 c , and a V-phase second coil unit 110 b each face the permanent magnet 121 . are arranged to All others are first coil units 100a, 100b, 100c, and 100d. The first coil units 100a, 100b, 100c, and 100d are arranged between the second coil units 110 such that the U-phase, V-phase, and W-phase are mutually different in the X direction. By arranging in this way, it is possible to give large acceleration and deceleration to the mover 10 while controlling the mover 10 with six degrees of freedom.

このように、固定子20の可動子10に対向する領域において、複数のコイル102は、U相のコイル102、V相のコイル102及びW相のコイル102を少なくとも各1個以上有するように配置することができる。また、固定子20の可動子10に対向する領域において、複数のコイル112も、U相のコイル112、V相のコイル112及びW相のコイル112を少なくとも各1個以上有するように配置することができる。この場合、固定子20の可動子10に対向する領域において、複数のコイル102は及び複数のコイル112は、コイル数が互いに異なるように配置することができる。両コイル数を適宜設定することにより、可動子に与えうる加速度及び減速度を適宜設定することができる。 Thus, in the region of the stator 20 facing the mover 10, the plurality of coils 102 are arranged to have at least one U-phase coil 102, one V-phase coil 102, and one or more W-phase coils 102. can do. Also, in the region of the stator 20 facing the mover 10, the plurality of coils 112 are arranged so as to have at least one U-phase coil 112, at least one V-phase coil 112, and at least one W-phase coil 112. can be done. In this case, the plurality of coils 102 and the plurality of coils 112 can be arranged so that the number of coils differs from each other in the region of the stator 20 facing the mover 10 . By appropriately setting the number of both coils, the acceleration and deceleration that can be applied to the mover can be appropriately set.

図6Bは、加工工程の第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110の配置例を示している。可動子10によりワーク123を加工工程まで搬送した後、ワーク123を所定の位置にアライメントして加工する場合、ワーク123について高精度の位置だし及び保持を実現するため、可動子10の6自由度それぞれに高い推力が求められる場合がある。図6Bに示す例の場合、第1のコイルユニット100a、100b、100c、100d、100e、及び第2のコイルユニット110a、110b、110c、110dが、可動子10の重心Gの回りの6自由度に対して対称になるように配置されている。このように配置することによって、加工工程では、可動子10の6自由度の制御性能を高め、高いアライメントエリア精度で位置だし及び保持をしながら、加工装置30を図6B中の矢印D(X方向)に移動しながらワーク123に加工を行うことができる。 FIG. 6B shows an arrangement example of the first coil unit 100 and the second coil unit 110 in the manufacturing process. After conveying the work 123 to the machining process by the mover 10, when the work 123 is aligned at a predetermined position and processed, the mover 10 has six degrees of freedom in order to achieve highly accurate positioning and holding of the work 123. High thrust may be required for each of them. In the example shown in FIG. 6B, the first coil units 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e and the second coil units 110a, 110b, 110c, and 110d have six degrees of freedom around the center of gravity G of the mover 10. arranged symmetrically with respect to By arranging in this way, in the processing process, the control performance of the six degrees of freedom of the mover 10 is enhanced, and the processing device 30 is moved to the position indicated by the arrow D (X direction), the workpiece 123 can be machined.

第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110は、固定子20においてそれぞれ脱着及び交換可能になっている。これにより、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110は、搬送工程を組み換えた場合にその工程に適するように配置に変更することができる。また、コイルユニット故障が故障したときに、故障したコイルユニットのみを交換することができる。 The first coil unit 100 and the second coil unit 110 are detachable and replaceable in the stator 20, respectively. Thereby, when the transfer process is rearranged, the arrangement of the first coil unit 100 and the second coil unit 110 can be changed so as to be suitable for the process. Also, when a coil unit fails, only the failed coil unit can be replaced.

次に、上記実施形態において説明した搬送装置1を真空装置へ適用して真空磁気浮上搬送装置を構成した例について図7を用いて説明する。図7は、搬送装置1の真空装置への適用例を示す概略図である。 Next, an example in which a vacuum magnetic levitation transfer apparatus is configured by applying the transfer apparatus 1 described in the above embodiment to a vacuum apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic diagram showing an application example of the transfer device 1 to a vacuum device.

真空磁気浮上搬送装置の場合、真空チャンバ内にコイルユニットを配置し、可動子と固定子との間に生じる吸引力を浮上力として、可動子を磁気浮上状態で搬送する。かかる真空磁気浮上搬送装置においては、互いに隣接する真空チャンバの境界でゲートを開閉するゲートバルブ等が配置されていることがある。ゲートバルブ等が配置されていると、固定子においてコイルユニットを隙間なく連続的に配置することができない。 In the case of a vacuum magnetic levitation transport apparatus, a coil unit is arranged in a vacuum chamber, and the mover is transported in a state of magnetic levitation using the attractive force generated between the mover and the stator as levitation force. In such a vacuum magnetic levitation transfer apparatus, a gate valve or the like may be arranged for opening and closing a gate at the boundary between the vacuum chambers adjacent to each other. If a gate valve or the like is arranged, the coil units cannot be arranged continuously without gaps in the stator.

本実施形態では、コイルユニットを隙間なく連続的に配置することができない以下に説明するゲートバルブ300が設置されたスペース304においても、可動子10の安定した搬送制御を実現するものである。 In the present embodiment, stable transport control of the mover 10 is realized even in the space 304 in which the gate valve 300 described below is installed, in which the coil units cannot be arranged continuously without gaps.

本実施形態による真空磁気浮上搬送装置2は、図7に示すように、第1実施形態の構成に加えて、真空チャンバ301a、301bと、ゲートバルブ300とが追加された構成を有している。 As shown in FIG. 7, the vacuum magnetic levitation transfer apparatus 2 according to this embodiment has a configuration in which vacuum chambers 301a and 301b and a gate valve 300 are added to the configuration of the first embodiment. .

搬送装置1は、真空チャンバ301a、301bの内部に設置されている。すなわち、固定子20は、真空チャンバ301a、301bの内部に設置されている。可動子10は、真空チャンバ301a、301bの内部において固定子20により搬送される。真空チャンバ301a、301bは、搬送装置1が設置された内部空間を、ゲートバルブ300を介して互いに接続又は分離可能に連結されている。真空チャンバ301a、301bは、図示しない真空ポンプが接続されて適切な真空度に維持可能に構成されている。 The transfer device 1 is installed inside the vacuum chambers 301a and 301b. That is, the stator 20 is installed inside the vacuum chambers 301a and 301b. The mover 10 is carried by the stator 20 inside the vacuum chambers 301a and 301b. The vacuum chambers 301a and 301b are connected to each other through the gate valve 300 so that the internal space in which the transfer device 1 is installed can be connected or separated. Vacuum chambers 301a and 301b are connected to vacuum pumps (not shown) so that they can be maintained at an appropriate degree of vacuum.

ゲートバルブ300は、真空チャンバ301aと真空チャンバ301bとの連結部であるスペース304に設けられている。ゲートバルブ300は、Z方向に沿って昇降して、真空チャンバ301a、301bの連結部において真空チャンバ301a、301bを開閉する弁部として機能する。すなわち、図7に示すように、ゲートバルブ300は、上昇することにより両側の真空チャンバ301a、301bをそれぞれ開いて両者を互いに接続する。また、ゲートバルブ300は、ゲートバルブ昇降部303により下降することにより両側の真空チャンバ301a、301bをそれぞれ閉じて両者を互いに分離する。 The gate valve 300 is provided in a space 304 that is a connecting portion between the vacuum chambers 301a and 301b. The gate valve 300 moves up and down along the Z direction and functions as a valve portion that opens and closes the vacuum chambers 301a and 301b at the connecting portion of the vacuum chambers 301a and 301b. That is, as shown in FIG. 7, the gate valve 300 is raised to open the vacuum chambers 301a and 301b on both sides and connect them to each other. Further, the gate valve 300 is lowered by the gate valve elevating unit 303 to close the vacuum chambers 301a and 301b on both sides and separate them from each other.

このように、真空磁気浮上搬送装置2は、真空チャンバ301a、301bが設置された領域と、ゲートバルブ300が設置された領域であるスペース304とを含んでいる。真空チャンバ301a、301bが設置された領域は、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110が設置された領域である。真空チャンバ301a、301bが設置された領域に挟まれてそれぞれに隣接するスペース304は、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110のいずれも設置されていない領域である。 As described above, the vacuum magnetic levitation transfer apparatus 2 includes the area where the vacuum chambers 301a and 301b are installed and the space 304 which is the area where the gate valve 300 is installed. The area where the vacuum chambers 301a and 301b are installed is the area where the first coil unit 100 and the second coil unit 110 are installed. A space 304 sandwiched between and adjacent to the areas where the vacuum chambers 301a and 301b are installed is an area where neither the first coil unit 100 nor the second coil unit 110 is installed.

ゲートバルブ300が設置されたスペース304には、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110を隙間なく連続的に配置することができない。そのため、図7に示すように、可動子10の搬送方向Mの先端部分がスペース304の中に入っている位置のとき、可動子10の先端部分における永久磁石121とコイルユニットとの間に働く吸引力、及びコイル電流による推力が低下する場合がある。かかる吸引力や推力が低下すると、特にWy方向の姿勢制御性が低下することがある。 In the space 304 where the gate valve 300 is installed, the first coil unit 100 and the second coil unit 110 cannot be arranged continuously without gaps. Therefore, as shown in FIG. 7, when the tip of the mover 10 in the conveying direction M is in the space 304, the magnet 121 acts between the permanent magnet 121 at the tip of the mover 10 and the coil unit. Attractive force and thrust due to coil current may decrease. If the attraction force and the thrust force decrease, the posture controllability especially in the Wy direction may decrease.

これに対して、図7に示す構成では、真空チャンバ301aの内部に第1のコイルユニット100a、100b及び第2のコイルユニット110aが配置され、真空チャンバ301bの内部に第1のコイルユニット100cが配置されている。 On the other hand, in the configuration shown in FIG. 7, the first coil units 100a and 100b and the second coil unit 110a are arranged inside the vacuum chamber 301a, and the first coil unit 100c is arranged inside the vacuum chamber 301b. are placed.

Y方向の推力を発生する第2のコイルユニット110aは、先端部分がスペース304の中に位置する図示する搬送位置に可動子10があるときに可動子10の重心Gを通るWy方向の回転軸上又はその付近に位置するように配置されている。重心Gを通るWy方向の回転軸は、Y方向に沿った軸である。また、X方向及びZ方向の推力を発生する第1のコイルユニット100a及び第1のコイルユニット100bは、第2のコイルユニット110aのX方向における前後に配置されている。同じくX方向及びZ方向の推力を発生する第1のコイルユニット100cは、真空チャンバ301bの内部においてスペース304に隣接して配置されている。 The second coil unit 110a that generates thrust in the Y direction has a rotation axis in the Wy direction that passes through the center of gravity G of the mover 10 when the mover 10 is in the transport position shown in the drawing, where the tip portion is located in the space 304. It is arranged to be positioned on or near it. A rotation axis in the Wy direction passing through the center of gravity G is an axis along the Y direction. Also, the first coil unit 100a and the first coil unit 100b that generate thrust in the X direction and the Z direction are arranged in front of and behind the second coil unit 110a in the X direction. The first coil unit 100c, which also generates thrust in the X and Z directions, is arranged adjacent to the space 304 inside the vacuum chamber 301b.

上記のようにコイルユニットが配置されていることで、Wy方向に働くモーメント力Tyをより大きく発生することが可能になり、Wy方向の姿勢制御性を向上することができる。すなわち、可動子10の搬送方向Mの先端部分がスペース304を通り過ぎたとき、第2のコイルユニット110aは、可動子10の重心Gを通るWy方向の回転軸上又はその付近からずれた位置になる。このとき、可動子10の搬送方向Mの後端部分に働くWy方向のモーメント力Tyが減少する。しかしながら、スペース304を通り過ぎると、可動子10の搬送方向Mの先端部分における永久磁石121が第1のコイルユニット100cと対抗する位置になるため、可動子10全体に働くWy方向のモーメント力Tyは大きくなる。そのため、コイルユニットを隙間なく連続的に配置することができないスペース304を安定して乗り継いで可動子10を搬送することができる。 By arranging the coil units as described above, it becomes possible to generate a larger moment force Ty acting in the Wy direction, and the attitude controllability in the Wy direction can be improved. That is, when the leading end portion of the mover 10 in the conveying direction M passes through the space 304, the second coil unit 110a is shifted from the rotation axis in the Wy direction passing through the center of gravity G of the mover 10 or its vicinity. Become. At this time, the moment force Ty in the Wy direction acting on the rear end portion of the mover 10 in the conveying direction M decreases. However, after passing through the space 304, the permanent magnet 121 at the tip of the mover 10 in the conveying direction M comes to a position facing the first coil unit 100c. growing. Therefore, the mover 10 can be transported stably through the space 304 in which the coil units cannot be arranged continuously without gaps.

次に、本実施形態による搬送装置1における第1のコイルユニット100のその他の構成について図8A乃至図8Jを用いて説明する。図8A乃至図8Jは、本実施形態による搬送装置1における第1のコイルユニット100のその他の構成を示している。図8A、図8C、図8E、図8G及び図8Iは、それぞれ互いに異なる構成の第1のコイルユニット100をY方向から見た側面図である。図8B、図8D、図8F、図8H及び図8Jは、それぞれ対応する図8A、図8C、図8E、図8G及び図8Iに示す第1のコイルユニット100をX方向から見た側面図である。図8A、図8C、図8E、図8G及び図8Iには、固定子20のU相のコイル102、V相のコイル102及びW相のコイル102の1セット分、並びに可動子10の搬送方向の永久磁石121の1セット分を簡略化して示している。なお、コイル102中に示している矢印は流れる電流の方向を示している。また、永久磁石121に表記しているN及びSは永久磁石121の上面の磁極を示している。また、ティース部104に表記しているN及びSは、コイル102に所定の電流を通電することによる各ティース部104の下面の磁極を示している。 Next, another configuration of the first coil unit 100 in the conveying device 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 8A to 8J. 8A to 8J show other configurations of the first coil unit 100 in the conveying device 1 according to this embodiment. 8A, 8C, 8E, 8G, and 8I are side views of the first coil units 100 having different configurations as seen from the Y direction. 8B, 8D, 8F, 8H and 8J are side views of the first coil unit 100 shown in FIGS. 8A, 8C, 8E, 8G and 8I, respectively, viewed from the X direction. be. 8A, 8C, 8E, 8G, and 8I show one set of the U-phase coil 102, the V-phase coil 102, and the W-phase coil 102 of the stator 20, and the conveying direction of the mover 10. 1 shows one set of permanent magnets 121 in a simplified manner. An arrow shown in the coil 102 indicates the direction of current flow. Also, N and S written on the permanent magnet 121 indicate magnetic poles on the upper surface of the permanent magnet 121 . N and S written on the teeth 104 indicate the magnetic poles of the lower surfaces of the teeth 104 when a predetermined current is applied to the coil 102 .

図8A及び図8Bは、図1で説明した第1のコイルユニット100の構成例を示している。図8C及び図8Dは、バックヨーク部103にコイル102が巻かれたことに代えて、ティース部104a、104bにコイル102a、102bが巻かれた構成例を示している。 8A and 8B show a configuration example of the first coil unit 100 explained in FIG. 8C and 8D show a configuration example in which coils 102a and 102b are wound around tooth portions 104a and 104b instead of coil 102 being wound around back yoke portion 103. FIG.

図8E及び図8F、並びに図8G及び図8Hは、それぞれ永久磁石121のX方向に沿って並ぶ磁石列がY方向に3列に隣接して配置された場合の構成例を示している。これらの場合、コイルコア101は、Y方向に沿って配置されたバックヨーク部103と、Y方向に並び、バックヨーク部103のY方向における一端、中央及び他端からZ方向下側に突出した3つのティース部104a、104b、104cとを有している。図8E及び図8Fは、バックヨーク部103においてティース部104a、104bの間の部分及びティース部104b、104cの間の部分にコイル102a、102bが巻かれた構成例を示している。図8G及び図8Hは、ティース部104a、104b、104cにコイル102a、102b、102cが巻かれた構成例を示している。 FIGS. 8E and 8F, and FIGS. 8G and 8H respectively show configuration examples in which the magnet rows of the permanent magnets 121 arranged along the X direction are arranged adjacent to each other in three rows in the Y direction. In these cases, the coil core 101 includes a back yoke portion 103 arranged along the Y direction and three coil cores arranged in the Y direction and projecting downward in the Z direction from one end, center, and other end of the back yoke portion 103 in the Y direction. It has three tooth portions 104a, 104b and 104c. 8E and 8F show a configuration example in which coils 102a and 102b are wound on a portion between teeth 104a and 104b and a portion between teeth 104b and 104c in back yoke portion 103. FIG. FIGS. 8G and 8H show configuration examples in which coils 102a, 102b, and 102c are wound around teeth 104a, 104b, and 104c.

図8I及び図8Jは、永久磁石121のX方向に沿って並ぶ磁石列がY方向に1列だけ配置された場合の構成例を示している。この場合、コイルコア101はバックヨーク部103からZ方向下側に突出した1つのティース部104を有し、ティース部104にコイル102が巻かれている。なお、このようにY方向のティース部104の数が1つの場合は、磁気抵抗を小さくするためX方向に並ぶティース部104をバックヨーク部103でつながれていてもよい。 FIGS. 8I and 8J show configuration examples in which only one row of permanent magnets 121 arranged in the X direction is arranged in the Y direction. In this case, the coil core 101 has one tooth portion 104 protruding downward in the Z direction from the back yoke portion 103 , and the coil 102 is wound around the tooth portion 104 . When the number of teeth portions 104 in the Y direction is one, the teeth portions 104 aligned in the X direction may be connected by the back yoke portion 103 in order to reduce the magnetic resistance.

図8A及び図8B並びに図8C及び図8Dに示すように、永久磁石121のY方向の列数が偶数の場合、第1のコイルユニット100は、Y方向のティース部104の数が偶数であるものとして構成することができる。一方、図8E及び図8F、図8G及び図8H並びに図8I及び図8Jに示すように、永久磁石121のY方向の列数が奇数の場合、第1のコイルユニット100は、Y方向のティース部104の数が奇数であるものとして構成することができる。また、同等の磁束を発生できるのでれば、コイル102はバックヨーク部103に巻かれていてもティース部104に巻かれていてもよい。 As shown in FIGS. 8A and 8B, 8C and 8D, when the number of rows of the permanent magnets 121 in the Y direction is even, the first coil unit 100 has an even number of teeth 104 in the Y direction. can be configured as On the other hand, as shown in FIGS. 8E and 8F, FIGS. 8G and 8H, and FIGS. 8I and 8J, when the number of rows of the permanent magnets 121 in the Y direction is odd, the first coil unit 100 has teeth in the Y direction. The number of units 104 can be configured to be an odd number. Further, the coil 102 may be wound around the back yoke portion 103 or around the teeth portion 104 as long as the same magnetic flux can be generated.

次に、本実施形態による搬送装置1における第2のコイルユニット110のその他の構成について図9A乃至図9Lを用いて説明する。図9A乃至図9Lは、本実施形態による搬送装置1における第2のコイルユニット110のその他の構成例を示す。図9A、図9C、図9E、図9G、図9I及び図9Kは、それぞれ互いに異なる構成の第2のコイルユニット110をY方向から見た側面図である。図9B、図9D、図9F、図9H、図9J及び図9Lは、それぞれ対応する図9A、図9C、図9E、図9G、図9I及び図9Kに示す第2のコイルユニット110をX方向から見た側面図である。図9A、図9C、図9E、図9G、図9I及び図9Kは、固定子20のU相のコイル112、V相のコイル112及びW相のコイル112の1セット分、並びに可動子10の搬送方向の永久磁石121の1セット分を簡略化して示している。なお、コイル112中に示している矢印は流れる電流の方向を示している。また、永久磁石121に表記しているN及びSは永久磁石121の上面の磁極を示している。また、ティース部114に表記しているN及びSは、コイル112に所定の電流を通電することによる各ティース部114の下面の磁極を示している。 Next, another configuration of the second coil unit 110 in the conveying device 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 9A to 9L. 9A to 9L show other configuration examples of the second coil unit 110 in the conveying device 1 according to this embodiment. 9A, 9C, 9E, 9G, 9I, and 9K are side views of second coil units 110 having different configurations as seen from the Y direction. Figures 9B, 9D, 9F, 9H, 9J and 9L illustrate the second coil unit 110 shown in corresponding Figures 9A, 9C, 9E, 9G, 9I and 9K respectively in the X direction. is a side view seen from . 9A, 9C, 9E, 9G, 9I, and 9K show one set of the U-phase coil 112, the V-phase coil 112, and the W-phase coil 112 of the stator 20, and one set of the mover 10. One set of permanent magnets 121 in the transport direction is shown in a simplified manner. An arrow shown in the coil 112 indicates the direction of current flow. Also, N and S written on the permanent magnet 121 indicate magnetic poles on the upper surface of the permanent magnet 121 . Also, N and S written on the teeth 114 indicate the magnetic poles of the lower surfaces of the teeth 114 when a predetermined current is applied to the coil 112 .

図9A及び図9Bは、図1で説明した第2のコイルユニットの構成例を示している。図9C及び図9D、並びに図9E及び図9Fは、ティース部114bにコイル112が巻かれたことに代わる構成例を示している。図9C及び図9Dは、バックヨーク部113のティース部114aとティース部114bとの間の部分にコイル112aが、バックヨーク部113のティース部114bとティース部114cとの間の部分にコイル112bが巻かれた構成例を示している。図9E及び図9Fは、ティース部114a、114b、114cにコイル112a、112b、112cが巻かれた構成例を示している。 9A and 9B show configuration examples of the second coil unit described in FIG. FIGS. 9C and 9D, and FIGS. 9E and 9F show configuration examples in which the coil 112 is wound around the teeth 114b. 9C and 9D, the coil 112a is located between the teeth 114a and 114b of the back yoke 113, and the coil 112b is located between the teeth 114b and 114c of the back yoke 113. 4 shows an example of a rolled configuration. 9E and 9F show configuration examples in which coils 112a, 112b, and 112c are wound around teeth 114a, 114b, and 114c.

図9G及び図9H、並びに図9I及び図9Jは、それぞれ永久磁石121のX方向に沿って並ぶ磁石列がY方向に3列に隣接して配置された場合の構成例を示している。 FIGS. 9G and 9H, and FIGS. 9I and 9J respectively show configuration examples in which the magnet rows of the permanent magnets 121 arranged along the X direction are arranged adjacent to each other in three rows in the Y direction.

図9G及び図9Hに示す場合、コイルコア111は、Y方向に沿って配置されたバックヨーク部113と、Y方向に並び、バックヨーク部113のY方向における一端及び他端からZ方向下側に突出した2つのティース部114a、114bとを有している。図9G及び図9Hは、バックヨーク部113にコイル112が巻かれた構成例を示している。 9G and 9H, the coil core 111 is aligned in the Y direction with the back yoke portion 113 arranged along the Y direction, and extends downward in the Z direction from one end and the other end of the back yoke portion 113 in the Y direction. It has two protruding tooth portions 114a and 114b. 9G and 9H show configuration examples in which the coil 112 is wound around the back yoke portion 113. FIG.

また、図9I及び図9Jに示す場合、コイルコア111は、Y方向に沿って配置されたバックヨーク部113と、Y方向に並び、バックヨーク部113からZ方向下側に突出した4つのティース部114a、114b、114c、114dとを有している。この場合、4つのティース部114a、114b、114c、114dは、バックヨーク部113のY方向における一端から他端までの間に間隔をあけて設けられている。図9I及び図9Jは、バックヨーク部113においてティース部114a、114bの間の部分、ティース部114b、114cの間の部分及びティース部114c、114dの間の部分にコイル102a、102b、102cが巻かれた構成例を示している。 9I and 9J, the coil core 111 includes a back yoke portion 113 arranged along the Y direction and four teeth arranged in the Y direction and projecting downward in the Z direction from the back yoke portion 113. 114a, 114b, 114c and 114d. In this case, the four teeth portions 114a, 114b, 114c, and 114d are spaced apart from one end to the other end of the back yoke portion 113 in the Y direction. FIGS. 9I and 9J show that coils 102a, 102b, and 102c are wound on a portion between teeth 114a and 114b, a portion between teeth 114b and 114c, and a portion between teeth 114c and 114d in back yoke portion 113. FIG. It shows an example configuration.

図9K及び図9Lは、永久磁石121のX方向に沿って並ぶ磁石列がY方向に1列だけ配置された場合の構成例を示している。この場合、コイルコア111は、Y方向に沿って配置されたバックヨーク部113と、Y方向に並び、バックヨーク部113のY方向における一端及び他端からZ方向下側に突出した2つのティース部114a、114bとを有している。図9K及び図9Lは、バックヨーク部113にコイル112が巻かれた構成例を示している。 FIGS. 9K and 9L show configuration examples in which only one row of permanent magnets 121 arranged in the X direction is arranged in the Y direction. In this case, the coil core 111 includes a back yoke portion 113 arranged along the Y direction and two tooth portions aligned in the Y direction and projecting downward in the Z direction from one end and the other end of the back yoke portion 113 in the Y direction. 114a and 114b. 9K and 9L show configuration examples in which the coil 112 is wound around the back yoke portion 113. FIG.

図9A及び図9B、図9C及び図9D並びに図9E及び図9Fに示すように、永久磁石121のY方向の列数が偶数の場合、第2のコイルユニット110は、Y方向のティース部114の数が奇数であるものとして構成することができる。一方、図9G及び図9H、図9I及び図9J並びに図9K及び図9Lに示すように、永久磁石121のY方向の列数が奇数の場合、第2のコイルユニット110は、Y方向のティース部114の数が偶数であるものとして構成することができる。また、同等の磁束を発生できるのでれば、コイル112はバックヨーク部113に巻いても、ティース部114に巻かれていてもよい。 As shown in FIGS. 9A and 9B, FIGS. 9C and 9D, and FIGS. 9E and 9F, when the number of rows of the permanent magnets 121 in the Y direction is an even number, the second coil unit 110 has teeth portions 114 in the Y direction. can be configured as being an odd number. On the other hand, as shown in FIGS. 9G and 9H, FIGS. 9I and 9J, 9K and 9L, when the number of rows of the permanent magnets 121 in the Y direction is odd, the second coil unit 110 has teeth in the Y direction. The number of sections 114 can be configured to be an even number. Further, the coil 112 may be wound around the back yoke portion 113 or around the teeth portion 114 as long as the same magnetic flux can be generated.

このように、本実施形態によれば、第1のコイルユニット100により可動子10に対してX方向及びZ方向に力を与え、第2のコイルユニット110により可動子10に対してX方向及びZ方向に力を与えることができる。したがって、本実施形態によれば、システム構成の大型化を伴うことなく、可動子10の姿勢を制御しつつ、可動子10を非接触で搬送することができる。 As described above, according to this embodiment, the first coil unit 100 applies force to the mover 10 in the X direction and the Z direction, and the second coil unit 110 applies force to the mover 10 in the X direction and the Z direction. A force can be applied in the Z direction. Therefore, according to the present embodiment, the mover 10 can be transported in a non-contact manner while controlling the posture of the mover 10 without enlarging the system configuration.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態による搬送装置について図10A乃至図11Cを用いて説明する。なお、上記第1実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
[Second embodiment]
Next, a conveying device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10A to 11C. The same reference numerals are given to the same components as in the first embodiment, and the description thereof is omitted or simplified.

第1実施形態では、コイルに通電し、磁気随伴エネルギーの勾配を作ることによって、推力を発生させている例について説明した。これに対し、本実施形態では、磁界中に通過する電荷が力を受けるローレンツ力によって推力を発生させている例について説明する。 In the first embodiment, an example in which thrust is generated by energizing the coil and creating a gradient of magnetically accompanied energy has been described. In contrast, in the present embodiment, an example will be described in which thrust is generated by the Lorentz force, which is a force applied to electric charges passing through a magnetic field.

図10A、図10B及び図10Cは、本実施形態による搬送装置のコアレス型の例を示している。また、図11A、図11B及び図11Cは、本実施形態による搬送装置のコアレス型の別の例を示している。図10A、図10B及び図10Cは、それぞれ本実施形態による搬送装置の例のY方向から見た正面図、Z方向から見た上面図及びX方向から見た側面図である。また、図11A、図11B及び図11Cは、それぞれ本実施形態による搬送装置の別の例のY方向から見た正面図、Z方向から見た上面図及びX方向から見た側面図である。図10A乃至図11Cでは、図1に示す搬送装置1における可動子10及び固定子20に相当する構成のR側又はL側片側における第1及び第2のコイルユニット100、110、永久磁石221及び可動子ヨーク220のみを示しており、その他を省略している。また、図10A及び図11Aの上面図では、バックヨーク203を省略している。 10A, 10B, and 10C show an example of a coreless type transport device according to this embodiment. Also, FIGS. 11A, 11B, and 11C show another example of a coreless type transport device according to this embodiment. 10A, 10B, and 10C are a front view, a top view, and a side view of an example of the conveying apparatus according to the present embodiment as seen from the Y direction, Z direction, and X direction, respectively. 11A, 11B, and 11C are a front view, a top view, and a side view, respectively, of another example of the conveying apparatus according to the present embodiment as seen from the Y direction, the top view, and the X direction, respectively. 10A to 11C show first and second coil units 100, 110, permanent magnets 221, and one side of the R side or L side of the configuration corresponding to the mover 10 and the stator 20 in the conveying apparatus 1 shown in FIG. Only the mover yoke 220 is shown and others are omitted. Further, the back yoke 203 is omitted in the top views of FIGS. 10A and 11A.

本実施形態による搬送装置3は、可動子10と、固定子20とを有している。本実施形態による搬送装置3の構成は、固定子20における第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110を除き、第1実施形態による搬送装置1の構成と同様である。 The conveying device 3 according to this embodiment has a mover 10 and a stator 20 . The configuration of the carrier device 3 according to this embodiment is the same as the configuration of the carrier device 1 according to the first embodiment, except for the first coil unit 100 and the second coil unit 110 in the stator 20 .

図10A乃至図11Cに示すように、可動子10は、複数の永久磁石221と、可動子ヨーク220とを有している。永久磁石221は、第1実施形態と同様に可動子ヨーク220の長手方向であるX方向に沿って2列に並んで磁石列を構成するように可動子ヨーク220の上に設置されている。複数の永久磁石221は、X方向及びY方向ともに互いに隣り合う表面の極性が互いに異なってN極とS極とが交互に並ぶように配置されている。 As shown in FIGS. 10A to 11C, the mover 10 has multiple permanent magnets 221 and a mover yoke 220 . The permanent magnets 221 are arranged on the mover yoke 220 so as to form a magnet row in two rows along the X direction, which is the longitudinal direction of the mover yoke 220, as in the first embodiment. The plurality of permanent magnets 221 are arranged so that the N poles and the S poles are alternately arranged so that the polarities of the surfaces adjacent to each other in both the X direction and the Y direction are different from each other.

固定子20は、第1実施形態とは異なる構成の第1及び第2のコイルユニット100、110を有している。図10A、図10B及び図10Cに示す例と図11A、図11B及び図11Cに示す別の例とは、第1及び第2のコイルユニット100、110の構成が互いに異なっている。 The stator 20 has first and second coil units 100 and 110 that are different in configuration from the first embodiment. The example shown in FIGS. 10A, 10B and 10C and another example shown in FIGS. 11A, 11B and 11C differ from each other in the configuration of the first and second coil units 100 and 110 .

図10A、図10B及び図10Cに示す例の場合、X方向及びZ方向の推力を発生させる第1のコイルユニット100は、コイル202とバックヨーク203aとからなる。Y方向の推力を発生させる第2のコイルユニット110は、コイル212とバックヨーク203bとからなる。コイル202、212は、それぞれZ方向に沿った軸を巻回軸として巻かれたコアレスコイルである。第1のコイルユニット100は、Y方向に沿って並ぶように配置された2個のコイル202を有している。第2のコイルユニット110は、1個のコイル212を有している。バックヨーク203a及びバックヨーク203bは、一体の磁性体であってもよいし、それぞれの間に隙間があってもよい。コギングトルクが小さいというコアレス型の利点を活かすには、それぞれのバックヨークは一体であることが望ましい。ただし、バックヨーク203a及びバックヨーク203bのうちの隣接する2つの間に隙間を空けてその間に磁性体を入れて、コギングトルクを小さくもよい。Y方向に沿って2つ並んでいるコイル202は、それぞれ8の字になるように結線してもよい。 In the example shown in FIGS. 10A, 10B and 10C, the first coil unit 100 that generates thrust in the X and Z directions consists of a coil 202 and a back yoke 203a. A second coil unit 110 that generates thrust in the Y direction is composed of a coil 212 and a back yoke 203b. Each of the coils 202 and 212 is a coreless coil wound around an axis along the Z direction. The first coil unit 100 has two coils 202 arranged side by side along the Y direction. The second coil unit 110 has one coil 212 . The back yoke 203a and the back yoke 203b may be integral magnetic bodies, or may have a gap between them. In order to take advantage of the coreless type that the cogging torque is small, it is desirable that each back yoke be integrated. However, the cogging torque may be reduced by leaving a gap between adjacent two of the back yoke 203a and the back yoke 203b and inserting a magnetic material in the gap. The two coils 202 arranged in the Y direction may be connected in a figure-of-eight shape.

図11A、図11B及び図11Cに示す別の例の場合、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110に代えて、第1のコイルユニット100及び第2のコイルユニット110を兼ねるコイルユニット210が設置されている。コイルユニット210は、バックヨーク203とコイル202、212とからなる。コイル202はX方向及びZ方向の推力を発生させるものである。コイル212は、Y方向の推力を発生させるものである。コイル202とコイル212とは、Z方向に重なるように設置されている。なお、コイル202及びコイル212は、コイル202が可動子10の側に位置するように重ねられていてもよいし、コイル212が可動子10の側に位置するように重ねられていてもよい。 In the case of another example shown in FIGS. 11A, 11B, and 11C, instead of the first coil unit 100 and the second coil unit 110, a coil unit that also serves as the first coil unit 100 and the second coil unit 110 210 is installed. The coil unit 210 consists of a back yoke 203 and coils 202 and 212 . The coil 202 is for generating thrust in the X and Z directions. The coil 212 is for generating thrust in the Y direction. The coils 202 and 212 are installed so as to overlap in the Z direction. The coil 202 and the coil 212 may be stacked such that the coil 202 is positioned on the mover 10 side, or may be stacked such that the coil 212 is positioned on the mover 10 side.

なお、図10A、図10B及び図10C、並びに図11A、図11B及び図11Cに示す各例では、バックヨーク203と永久磁石221との間にそれぞれ吸引力となる磁気力が浮上力の一部として働く。 10A, 10B and 10C, and 11A, 11B and 11C, the magnetic force acting as the attractive force between the back yoke 203 and the permanent magnet 221 is part of the levitation force. work as

コアレスモータは、高い応答性が求められる精密位置決めに使用されることが多い。かかるコアレス型の本実施形態による搬送装置3は、第1実施形態による搬送装置1と可動子10を共通化することができるように構成されている。すなわち、共通の可動子10は、第1実施形態による固定子20と、第2実施形態による固定子20とがX方向に並ぶように配置されて構成された搬送路を走行することができる。このため、コア付きの第1実施形態による搬送装置1にコアレス型の本実施形態による搬送装置3を組み込むことができる。これにより、第1実施形態による搬送装置1により実行される複数の搬送工程の間に、コアレス型の本実施形態による搬送装置3により実行される精密位置決め工程を設ける。 Coreless motors are often used for precision positioning that requires high responsiveness. The coreless type conveying device 3 according to the present embodiment is configured so that the conveying device 1 according to the first embodiment and the mover 10 can be shared. That is, the common mover 10 can travel on a conveying path configured by arranging the stator 20 according to the first embodiment and the stator 20 according to the second embodiment so as to line up in the X direction. Therefore, the coreless-type carrier device 3 according to the present embodiment can be incorporated into the core-equipped carrier device 1 according to the first embodiment. As a result, a fine positioning process performed by the coreless-type transport apparatus 3 according to the present embodiment is provided between a plurality of transport processes performed by the transport apparatus 1 according to the first embodiment.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態による搬送装置4について図12A乃至図12Cを用いて説明する。なお、上記第1及び第2実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
[Third Embodiment]
Next, a conveying device 4 according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12A to 12C. Components similar to those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted or simplified.

本実施形態では、第2実施形態と同様、ローレンツ力によって推力を発生させている例で、コイルの両側に永久磁石を配置した可動コイル型コアレスリニアモータによる搬送装置の例について説明する。 In this embodiment, as in the second embodiment, thrust is generated by the Lorentz force, and an example of a conveying apparatus using a moving-coil coreless linear motor in which permanent magnets are arranged on both sides of the coil will be described.

図12A乃至図12Cは、本実施形態による搬送装置4を示している。図12Aは、本実施形態による搬送装置4をX方向から見た図である。図12Bは、図12AのA-A′線に沿った断面図である。図12Cは、図12AのB-B′線に沿った断面図である。 Figures 12A to 12C show a transport device 4 according to this embodiment. FIG. 12A is a view of the conveying device 4 according to this embodiment viewed from the X direction. FIG. 12B is a cross-sectional view along line AA' of FIG. 12A. FIG. 12C is a cross-sectional view taken along line BB' of FIG. 12A.

図12A乃至図12Cに示すように、本実施形態による搬送装置4において、可動子10は、コイル302、312と、可動子ハウジング330とを有している。また、固定子20は、永久磁石321と、固定子ヨーク320とを有している。 As shown in FIGS. 12A to 12C, in the transport device 4 according to this embodiment, the mover 10 has coils 302 and 312 and a mover housing 330 . The stator 20 also has a permanent magnet 321 and a stator yoke 320 .

コイル302は、第2実施形態による第1のコイルユニット100のコイル202に相当し、X方向及びZ方向の推力を発生させるコアレスコイルである。コイル312は、第2実施形態による第2のコイルユニット110のコイル212に相当し、Y方向の推力を発生させるコアレスコイルである、コイル302、312は、非磁性の可動子ハウジング330に設置されている。図12A乃至図12Cでは、図10A及び乃至図10Cに示すコイル202、212と同様にコイル302、312が配置された例を示している。なお、図11A乃至図11Cのコイル202、212と同様にコイル302、312を配置することも可能である。 The coil 302 corresponds to the coil 202 of the first coil unit 100 according to the second embodiment, and is a coreless coil that generates thrust in the X and Z directions. A coil 312 corresponds to the coil 212 of the second coil unit 110 according to the second embodiment. ing. 12A to 12C show examples in which coils 302 and 312 are arranged in the same manner as the coils 202 and 212 shown in FIGS. 10A and 10C. It should be noted that the coils 302, 312 can be arranged similarly to the coils 202, 212 of FIGS. 11A to 11C.

コイル302、312は、制御部40に接続されている。制御部40は、不図示のリニアエンコーダ、レーザー測長器等の位置検出手段を用いて可動子10の位置(X軸、Y軸、Z軸)及び回転方向の姿勢(Wx軸、Wy軸、Wz軸)を検出し、それらの検出結果に応じてコイル302、312への通電を制御する。 Coils 302 and 312 are connected to control unit 40 . The control unit 40 detects the position (X-axis, Y-axis, Z-axis) and orientation in the rotational direction (Wx-axis, Wy-axis, Wz axis) is detected, and energization to the coils 302 and 312 is controlled according to the detection results.

永久磁石321は、Z方向の上側及び下側から可動子10のコイル302、312に対向可能なように固定子ヨーク320に複数設置されている。複数の永久磁石321は、可動子10に対してZ方向の上側及び下側のそれぞれにおいて、第1実施形態による永久磁石121と同様に、固定子ヨーク320の長手方向であるX方向に沿って2列に並んで磁石列を構成するように配置されている。 A plurality of permanent magnets 321 are installed on the stator yoke 320 so as to be able to face the coils 302 and 312 of the mover 10 from above and below in the Z direction. A plurality of permanent magnets 321 are arranged above and below the mover 10 in the Z direction along the X direction, which is the longitudinal direction of the stator yoke 320, like the permanent magnets 121 according to the first embodiment. They are arranged in two rows to form a magnet row.

複数の永久磁石321は、X方向、Y方向及びZ方向ともに互いに隣り合う表面の極性が互いに異なってN極とS極とが交互に並ぶように配置されている。固定子ヨーク320及び永久磁石321は、固定子ハウジング331に保持されている。 The plurality of permanent magnets 321 are arranged so that the N poles and S poles are alternately arranged with mutually adjacent surfaces having different polarities in the X direction, the Y direction, and the Z direction. A stator yoke 320 and permanent magnets 321 are held in a stator housing 331 .

本実施形態のように、可動子10にコイル302、312を設置し、固定子20に永久磁石321を設置して可動コイル型コアレスリニアモータによる搬送装置4を構成することもできる。 As in the present embodiment, the coils 302 and 312 can be installed in the mover 10 and the permanent magnet 321 can be installed in the stator 20 to configure the conveying device 4 by a moving coil type coreless linear motor.

1 搬送装置
2 真空磁気浮上搬送装置
3 搬送装置
4 搬送装置
10 可動子
20 固定子
30 加工装置
40 制御部
100 第1のコイルユニット
101 コイルコア
102 コイル
103 バックヨーク部
104 ティース部
110 第2のコイルユニット
111 コイルコア
112 コイル
113 バックヨーク部
114 ティース部
120 可動子ヨーク
121 永久磁石
122 保持部
123 ワーク
202 コイル
203 バックヨーク
210 コイルユニット
212 コイル
220 可動子ヨーク
221 永久磁石
300 ゲートバルブ
301 真空チャンバ
302 コイル
303 ゲートバルブ昇降部
304 スペース
312 コイル
320 固定子ヨーク
321 永久磁石
330 可動子ハウジング
331 固定子ハウジング
1 Transfer Device 2 Vacuum Magnetic Levitation Transfer Device 3 Transfer Device 4 Transfer Device 10 Mover 20 Stator 30 Processing Device 40 Control Section 100 First Coil Unit 101 Coil Core 102 Coil 103 Back Yoke Section 104 Teeth Section 110 Second Coil Unit 111 Coil core 112 Coil 113 Back yoke 114 Teeth 120 Mover yoke 121 Permanent magnet 122 Holding part 123 Work 202 Coil 203 Back yoke 210 Coil unit 212 Coil 220 Mover yoke 221 Permanent magnet 300 Gate valve 301 Vacuum chamber 302 Coil 303 Gate Valve lifting section 304 Space 312 Coil 320 Stator yoke 321 Permanent magnet 330 Mover housing 331 Stator housing

Claims (14)

固定子と、
前記固定子に沿って第1の方向に搬送される可動子と
を有し、
前記固定子及び前記可動子のうちの一方は、前記第1の方向に沿って配置された複数のコイルを有し、
前記固定子及び前記可動子のうちの他方は、前記複数のコイルに対向可能に前記第1の方向に沿って配置された複数の磁石を含む磁石列であって、前記第1の方向に隣接する前記磁石の磁極が互いに異なる磁石列を有し、
前記複数のコイルは、
電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第1の方向に第1の力を与える第1のコイル群と、
電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第1の方向と交差する第2の方向に第2の力を与える第2のコイル群と
を含む
ことを特徴とする搬送装置。
a stator;
a mover conveyed in a first direction along the stator,
one of the stator and the mover has a plurality of coils arranged along the first direction;
The other of the stator and the mover is a magnet row including a plurality of magnets arranged along the first direction so as to be able to face the plurality of coils, and is adjacent in the first direction. The magnetic poles of the magnets have different magnet rows,
The plurality of coils are
a first coil group that interacts with the magnet array to apply a first force in the first direction to the mover when a current is applied;
a second coil group that, when a current is applied, exerts a second force on the mover in a second direction that intersects with the first direction by interacting with the magnet array. A conveying device characterized by:
前記第1のコイル群は、電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第1の方向及び前記第2の方向のそれぞれと交差する第3の方向に力を与える
ことを特徴とする請求項1に記載の搬送装置。
When a current is applied to the first coil group, the first coil group moves in a third direction that intersects with each of the first direction and the second direction with respect to the mover due to interaction with the magnet array. 2. The conveying device according to claim 1, wherein the force is applied to the .
前記磁石列は、前記第2の方向に複数列配置され、
前記第2の方向に隣接する前記磁石の磁極が互いに異なる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の搬送装置。
the magnet rows are arranged in a plurality of rows in the second direction,
The conveying apparatus according to claim 1 or 2, wherein magnetic poles of said magnets adjacent in said second direction are different from each other.
前記第1のコイル群及び前記第2のコイル群に三相交流を通電する制御部を有し、
前記制御部は、前記第1のコイル群及び前記第2のコイル群の少なくとも一方において、U相の前記コイルの数と、V相の前記コイルの数と、W相の前記コイルの数とが互いに同じになるように前記三相交流を通電する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の搬送装置。
A control unit that energizes the first coil group and the second coil group with a three-phase alternating current,
The control unit controls the number of the U-phase coils, the number of the V-phase coils, and the number of the W-phase coils in at least one of the first coil group and the second coil group. The conveying apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the three-phase alternating currents are energized so as to be the same.
前記搬送装置は、前記第1のコイル群及び前記第2のコイル群が設置された第1の領域と、前記第1のコイル群及び前記第2のコイル群のいずれも設置されていない第2の領域とを含み、
前記可動子の先端部分が前記第2の領域の中に位置するときに、前記第1の領域において、前記可動子の重心を通る前記第2の方向に沿った軸の上に前記第2のコイル群の前記コイルが位置し、前記第1の方向における前後に前記第1のコイル群の前記コイルが位置するように、前記第1のコイル群及び前記第2のコイル群が配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の搬送装置。
The conveying device includes a first region in which the first coil group and the second coil group are installed, and a second coil group in which neither the first coil group nor the second coil group is installed. and the area of
When the tip portion of the mover is located in the second region, the second tip is positioned on the second direction axis passing through the center of gravity of the mover in the first region. The first coil group and the second coil group are arranged such that the coils of the coil group are positioned and the coils of the first coil group are positioned before and after in the first direction. 5. The conveying apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
前記固定子の前記可動子に対向する第3の領域において、前記第1のコイル群は、U相の前記コイル、V相の前記コイル及びW相の前記コイルを少なくとも各1個以上有し、
前記第3の領域において、前記第2のコイル群は、U相の前記コイル、V相の前記コイル及びW相の前記コイルを少なくとも各1個以上有し、
前記第3の領域において、前記第1のコイル群及び前記第2のコイル群は、コイル数が互いに異なる
ことを特徴とする請求項4に記載の搬送装置。
In a third region of the stator facing the mover, the first coil group includes at least one U-phase coil, one V-phase coil, and one W-phase coil,
In the third region, the second coil group has at least one each of the U-phase coil, the V-phase coil, and the W-phase coil,
The conveying apparatus according to claim 4, wherein in the third area, the first coil group and the second coil group have different numbers of coils.
前記第1のコイル群及び前記第2のコイル群は、前記可動子の重心の回りの6自由度に対して対称になるように配置されている
ことを特徴とする請求項4に記載の搬送装置。
5. The transport according to claim 4, wherein the first coil group and the second coil group are arranged symmetrically with respect to six degrees of freedom around the center of gravity of the mover. Device.
前記第2のコイル群の2個の前記コイルの間に、前記第1のコイル群の少なくとも3個の前記コイルが設置されている
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の搬送装置。
5. The coil according to any one of claims 1 to 4, wherein at least three of said coils of said first coil group are installed between two of said coils of said second coil group. A conveying device as described.
前記第1のコイル群の前記コイルは、1つ又は複数の第1のティース部を有する第1のコアに巻かれ、
前記磁石列の前記第2の方向の列数が偶数であり、かつ前記第1のティース部の前記第2の方向の数が偶数であり、又は前記磁石列の前記第2の方向の列数が奇数であり、かつ前記第1のティース部の前記第2の方向の数が奇数である
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の搬送装置。
The coils of the first coil group are wound on a first core having one or more first teeth,
The number of rows of the magnet rows in the second direction is an even number and the number of the first tooth portions in the second direction is an even number, or the number of rows of the magnet rows in the second direction is an even number. is an odd number, and the number of the first teeth in the second direction is an odd number.
前記第2のコイル群の前記コイルは、1つ又は複数の第2のティース部を有する第2のコアに巻かれて、
前記磁石列の前記第2の方向の列数が偶数であり、かつ前記第2のティース部の前記第2の方向の数が奇数であり、又は前記磁石列の前記第2の方向の列数が奇数であり、かつ前記第2のティース部の前記第2の方向の数が偶数である
ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の搬送装置。
The coils of the second coil group are wound around a second core having one or more second teeth,
The number of rows of the magnet rows in the second direction is an even number and the number of the second tooth portions in the second direction is an odd number, or the number of rows of the magnet rows in the second direction is an odd number. is an odd number, and the number of the second teeth in the second direction is an even number.
前記固定子は、前記複数のコイルを有し、
前記可動子は、前記磁石列を有する
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の搬送装置。
The stator has the plurality of coils,
The conveying apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein the mover has the magnet row.
請求項1乃至11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。
a conveying device according to any one of claims 1 to 11;
and a processing device that processes the workpiece conveyed by the mover.
請求項12に記載の加工システムを用いて物品を製造する物品の製造方法であって、
前記可動子により前記ワークを搬送する工程と、
前記可動子により搬送された前記ワークに対して、前記加工装置により前記加工を施す工程と
を有することを特徴とする物品の製造方法。
An article manufacturing method for manufacturing an article using the processing system according to claim 12,
a step of conveying the work by the mover;
and a step of subjecting the workpiece transported by the mover to the processing by the processing device.
固定子と、
前記固定子に沿って第1の方向に搬送される可動子と
を有し、
前記固定子及び前記可動子のうちの一方は、前記第1の方向に沿って配置された複数のコイルを有し、
前記固定子及び前記可動子のうちの他方は、前記複数のコイルに対向可能に前記第1の方向に沿って配置された複数の磁石を含む磁石列であって、前記第1の方向に隣接する前記磁石の磁極が互いに異なる磁石列を有し、
前記複数のコイルは、
電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第1の方向に第1の力を与える第1のコイル群と、
電流が印加されることにより、前記磁石列との相互作用により前記可動子に対して前記第1の方向と交差する第2の方向に第2の力を与える第2のコイル群と
を含む搬送装置の制御方法であって、
前記第1のコイル群に電流を印加することにより、前記可動子に対して前記第1の方向に前記第1の力を与え、
前記第2のコイル群に電流を印加することにより、前記可動子に対して前記第2の方向に前記第2の力を与える
ことを特徴とする制御方法。
a stator;
a mover conveyed in a first direction along the stator,
one of the stator and the mover has a plurality of coils arranged along the first direction;
The other of the stator and the mover is a magnet row including a plurality of magnets arranged along the first direction so as to be able to face the plurality of coils, and is adjacent in the first direction. The magnetic poles of the magnets have different magnet rows,
The plurality of coils are
a first coil group that interacts with the magnet array to apply a first force in the first direction to the mover when a current is applied;
a second coil group that, when current is applied, exerts a second force on the mover in a second direction that intersects with the first direction by interacting with the magnet array. A device control method comprising:
applying the first force in the first direction to the mover by applying a current to the first coil group;
A control method, wherein the second force is applied to the mover in the second direction by applying a current to the second coil group.
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