JP2023174388A - 搬送システム、成膜装置、搬送システムの制御方法及び物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】可動子の浮上中に動力が遮断した場合であっても可動子の落下を防止することができる搬送システムを提供する。【解決手段】搬送システムは、上面と、上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、第１の部材と相対的に第１の方向へ移動可能な複数の磁石と対向可能に第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有する第２の部材と、複数の磁石と複数のコイルとの間に働く磁気吸引力と、第１の部材及び第２の部材の一に働く重力とが釣り合う平衡位置よりも高い高さ位置で、第１の方向と交差する第２の方向に重力が働く第１の部材及び第２の部材の一方を浮上させつつ可動子を第１の方向へ移動させる制御部と、を有する。【選択図】図１１Ａ

Description

本発明は、搬送システム、成膜装置、搬送システムの制御方法及び物品の製造方法に関する。

特許文献１には、磁気的な支持方式による浮上式搬送装置が記載されている。特許文献１に記載の浮上式搬送装置は、ガイドレールと空隙を介して対向するように配置された電磁石と、電磁石、ガイドレール及び空隙で構成される磁気回路中に介在し、搬送車に搭載される永久磁石とを有する。永久磁石は、磁気回路とともに磁気支持ユニットを形成する。

一般的に、磁気的な支持方式による浮上式搬送装置において、浮上搬送時の消費電力を小さくするために、コイル電流値を零付近に収束するように制御するゼロパワー制御が知られている。特許文献１に記載の浮上式搬送装置は、ガイドレールと磁気支持ユニットとの間の所定のギャップ長を検出するギャップセンサを有し、そのギャップ長を、搬送物の重量と永久磁石による吸引力とが丁度釣り合ように維持すべく電磁石の電流制御を行う。すなわち、特許文献１では、電磁石の励磁電流が零となるように前記のギャップ長を設定して搬送物を浮上搬送している。

特公平６－１０１８８４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のゼロパワー制御では、何らかの異常で装置動力が遮断した場合、可動子としての搬送車が上側に張り付くか下側に落下するか特定できない。すなわち、特許文献１に記載のゼロパワー制御では、装置動力が遮断した際、可動子の落下が発生するおそれがある。可動子の落下は、可動子や落下した可動子が衝突した部材等の損傷を引き起こしうる。

本発明は、可動子の浮上中に動力が遮断した場合であっても可動子の落下を防止することができる搬送システムを提供することを目的とする。

本発明の一観点によれば、上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有する第２の部材と、前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く磁気吸引力と、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に働く重力とが釣り合う平衡位置よりも高い高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記重力が働く前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させる制御部と、を有することを特徴とする搬送システムが提供される。

本発明の他の観点によれば、上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置され、前記複数の磁石との間に磁気吸引力が働く複数のコイルを有する第２の部材と、コギングトルクに基づいて前記第１の部材及び前記第２の部材の一方の高さ位置を決定し、前記高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記高さ位置を決定した前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させる制御部と、を有することを特徴とする搬送システムが提供される。

本発明の他の観点によれば、上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有する第２の部材と、を有する搬送システムの制御方法であって、前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く磁気吸引力と、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に働く重力とが釣り合う平衡位置よりも高い高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記重力が働く前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させることを特徴とする搬送システムの制御方法が提供される。

本発明の他の観点によれば、上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置され、前記複数の磁石との間に磁気吸引力が働く複数のコイルを有する第２の部材と、を有する搬送システムの制御方法であって、コギングトルクに基づいて前記１の部材及び前記第２の部材の一方の高さ位置を決定し、前記高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記高さ位置を決定した前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させることを特徴とする搬送システムの制御方法が提供される。

本発明によれば、可動子の浮上中に動力が遮断した場合であっても可動子の落下を防止することができる。

本発明の第１実施形態による搬送システムの構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムの構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムの構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおけるコイル及びコイルに関連する構成を示す概略図である。 本発明の第１実施形態よる搬送システムを制御する制御システムを示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子の姿勢制御方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおいて可動子の位置及び姿勢を制御するための制御ブロックの一例を示す概略図である。 可動子に働くＺ方向の力と可動子のＺ方向における位置との関係を示す概略図である。 可動子に働くＺ方向の力と可動子のＺ方向における位置との関係を示す概略図である。 可動子に働くＺ方向の力と可動子のＺ方向における位置との関係を示す概略図である。 可動子に働くＺ方向の力と可動子のＺ方向における位置との関係を示すグラフである。 可動子に働く吸引力を示す概略図である。 可動子に働くコギングトルクについて説明する説明図である。 Ｚ方向のコギングトルク及びＷｙ方向のコギングトルクを示すグラフである。 平衡位置から搬送高さをＺ方向に上げた搬送位置に位置する可動子に働く力を示す側面図である。 平衡位置から搬送高さをＺ方向に上げた搬送位置に位置する可動子に働く力を示す斜視図である。 平衡位置に対する搬送位置のＺ方向へのオフセット量を決定する基準となる値の変動を示すグラフである。 本発明の第３実施形態による搬送システムにおいて可動子の位置及び姿勢を制御するための制御ブロックの一例を示す概略図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図１乃至図１２を用いて説明する。

まず、本実施形態による搬送システム１の構成について図１乃至図４を用いて説明する。図１乃至図３は、本実施形態による第１の部材である可動子１０１及び第２の部材である固定子２０１を含む搬送システム１の構成を示す概略図である。なお、図１及び図２は、それぞれ可動子１０１及び固定子２０１の主要部分を抜き出して示したものである。また、図１は可動子１０１を斜め上方から見た図、図２は可動子１０１及び固定子２０１を後述のＸ方向から見た図である。図３は、図２中の破線で囲まれた矩形状の部分を拡大して示す図である。図４は、搬送システム１におけるコイル２０２及びコイル２０２に関連する構成を示す概略図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態による搬送システム１は、キャリア、台車又はスライダを構成する可動子１０１と、搬送路を構成する固定子２０１とを有している。また、搬送システム１は、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、コイルユニットコントローラ３０３と、センサコントローラ３０４とを有している。なお、図１では、可動子１０１として２つの可動子１０１ａ、１０１ｂ、固定子２０１として２つの固定子２０１ａ、２０１ｂを示している。以後、可動子１０１、固定子２０１等の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のアルファベットを付して個々を区別する。

本実施形態による搬送システム１は、固定子２０１のコイル２０２と可動子１０１の永久磁石１０３との間で電磁力を発生させて可動子１０１を搬送するリニアモータによる搬送システムである。また、本実施形態による搬送システム１は、可動子１０１を浮上させて非接触で搬送する磁気浮上型の搬送システムである。

本実施形態による搬送システム１は、可動子１０１により搬送されたワークに対して加工を施す工程装置をも有する加工システムの一部を構成している。一般に、工業製品を組み立てるための生産ライン、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システムとして使われる場合もある。本実施形態による搬送システム１は、かかる用途に用いられうるものである。

搬送システム１は、例えば、固定子２０１により可動子１０１を搬送することにより、可動子１０１に保持されたワークを、ワークに対して加工作業を施す工程装置に搬送する。工程装置は、特に限定されるものではないが、例えば、ワークである後述のガラス基板１０２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。なお、図１では、２台の固定子２０１に対して２台の可動子１０１を示しているが、これらに限定されるものではない。搬送システム１においては、１台又は複数台の可動子１０１が１台又は複数台の固定子２０１上を搬送されうる。

ここで、以下の説明において用いる座標軸、方向等を定義する。まず、可動子１０１の搬送方向である水平方向に沿ってＸ軸をとり、可動子１０１の搬送方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向と直交する方向である鉛直方向に沿ってＺ軸をとり、鉛直方向をＺ方向とする。鉛直方向は、重力の方向（ｍｇ方向）である。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１０１の中心を原点Ｏｃとし、Ｙ＋側をＲ側、Ｙ－側をＬ側として記載する。なお、可動子１０１の搬送方向は必ずしも水平方向である必要はないが、その場合も搬送方向をＸ方向として同様にＹ方向及びＺ方向を定めることができる。また、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、必ずしも互いに直交する方向に限定されるものではなく、互いに交差する方向として定義することもできる。

図１中の矢印に示すように、可動子１０１は、搬送方向であるＸ方向に沿って移動可能に構成されている。可動子１０１は、永久磁石１０３と、リニアスケール１０４と、Ｙターゲット１０５と、Ｚターゲット１０６と、ストッパー１０７とを有している。可動子１０１は、上面と、上面の反対側に位置する下面とを有している。

永久磁石１０３は、可動子１０１の上面において、Ｒ側及びＬ側のそれぞれの端部にＸ方向に沿って複数取り付けられて設置されている。Ｒ側及びＬ側のそれぞれにおいて磁石群を構成する複数の永久磁石１０３は、Ｘ方向において互いに隣り合うＺ方向を向く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。なお、永久磁石１０３の設置場所及び設置数は、図１及び図２に示す場合に限定されるものではなく、適宜変更することができる。

リニアスケール１０４、Ｙターゲット１０５及びＺターゲット１０６は、可動子１０１において、それぞれ固定子２０１に設置されたリニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６により読み取り可能な位置に取り付けられて設置されている。

ストッパー１０７は、可動子１０１のＹ方向を向く両側面からＹ方向外側に突出するように取り付けられて設置されている。ストッパー１０７に対しては、後述の衝突防止ローラー２０７、２０８がＺ方向に上側及び下側から対向するように設置されている。

固定子２０１は、コイル２０２と、リニアエンコーダ２０４と、Ｙセンサ２０５と、Ｚセンサ２０６、衝突防止ローラー２０７、２０８とを有している。

コイル２０２は、可動子１０１の上面に設置された永久磁石１０３にＸ方向に沿って対向可能なように固定子２０１にＸ方向に沿って複数取り付けられて設置されている。具体的には、複数のコイル２０２は、可動子１０１の上面におけるＲ側及びＬ側それぞれの端部に設置された２つの永久磁石１０３にＺ方向に沿って上方から対向可能なようにＸ方向に沿って２列に配置されて設置されている。なお、コイル２０２の設置場所及び設置数は、図１及び図２に示す場合に限定されるものではなく、適宜変更することができる。コイル２０２は、鉄心等のコア２０２１と、コア２０２１に巻かれた巻線２０２２とを有している。

固定子２０１は、電流が印加された各コイル２０２によりコイル２０２と永久磁石１０３との間に電磁力を発生させる。これにより、可動子１０１は、Ｚ方向に沿って浮上しつつ、Ｘ方向に沿って移動する。

リニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６は、搬送方向に沿って移動する可動子１０１の位置及び姿勢を検出する検出部として機能する。

リニアエンコーダ２０４は、可動子１０１に設置されたリニアスケール１０４を読み取り可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。リニアエンコーダ２０４は、リニアスケール１０４を読み取ることにより可動子１０１のリニアエンコーダ２０４に対する相対的な位置を検出する。

Ｙセンサ２０５は、可動子１０１に設置されたＹターゲット１０５との間のＹ方向の距離を検出可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。Ｚセンサ２０６は、可動子１０１に設置されたＺターゲット１０６との間のＺ方向の距離を検出可能なように固定子２０１に取り付けられて設置されている。

衝突防止ローラー２０７、２０８は、可動子１０１の各ストッパー１０７に対してＺ方向に上側及び下側から対向するように，Ｘ方向に沿って固定子２０１に取り付けられ設置されている。衝突防止ローラー２０７は、ストッパー１０７に上側から対向するよう設置されている。衝突防止ローラー２０８は、ストッパー１０７に下側から対向するよう設置されている。衝突防止ローラー２０７、２０８は、可動子１０１のＺ方向に位置に応じてストッパー１０７に接触して可動子１０１のＺ方向の可動範囲を規制する。衝突防止ローラー２０７、２０８は、ストッパー１０７が接触した場合にストッパー１０７がＸ方向に転がるように回転可能に構成されている。

可動子１０１は、例えば、その上又は下にワークが取り付けられ又は保持されて搬送されるようになっている。なお、図２及び図３では、ワークとしてのガラス基板１０２が、可動子１０１の下面に設けられた保持機構１０８により保持された状態を示している。なお、ワークを可動子１０１に取り付け又は保持するための機構は、特に限定されるものではないが、機械的なフック、静電チャック等の一般的な取り付け機構、保持機構等を用いることができる。

図１及び図２には、可動子１０１に保持されたワークに対して加工を施す工程装置の例として、可動子１０１に保持された基板であるガラス基板１０２に対して蒸着を行う蒸着装置７が示されている。蒸着装置７は、固定子２０１に組み込まれて設置されている。

蒸着装置７は、可動子１０１の下に保持されたガラス基板１０２に対向可能に設置されたパターンマスク５０１と、パターンマスク５０１の下側にパターンマスク５０１を介してガラス基板１０２に対向可能に設置された蒸着源７０１とを有している。蒸着源７０１は、ガラス基板１０２に膜を形成するための成膜源である。可動子１０１がＸ方向に搬送されることにより、可動子１０１に保持されたガラス基板１０２がパターンマスク５０１の上空を通過する。ガラス基板１０２がパターンマスク５０１の上空を通過する間、パターンマスク５０１の下側に配置された蒸着源７０１から蒸着物が放出される。放出される蒸着物は、パターンマスク５０１越しにガラス基板１０２に蒸着される。ガラス基板１０２の蒸着源７０１の側を向いた面には、蒸着源７０１による蒸着により金属、酸化物等の蒸着物の薄膜が成膜される。薄膜には、パターンマスク５０１によるパターンが形成される。なお、蒸着の間、ガラス基板１０２がパターンマスク５０１の上空を通過するように可動子１０１が搬送されるほか、ガラス基板１０２がパターンマスク５０１の上空で停止するように可動子１０１も浮上した状態で停止してもよい。このように、可動子１０１とともにワークが搬送され、搬送されたワークに対して工程装置により加工が施されてワークから物品が製造される。

図１は、固定子２０１ａと固定子２０１ｂとの間に、例えばゲートバルブ等の構造物１００が存在している場所を含む領域を示している。構造物１００が存在する場所は、生産ライン内又は生産ラインの間の複数のステーションの間で、連続して電磁石やコイルを配置することができない場所になっている。

また、図３には、搬送システム１における部材間のＺ方向の隙間（距離）ａ、ｂ、ｃ、ｄを示している。隙間ａは、コイル２０２と永久磁石１０３の隙間である。隙間ｂは、衝突防止ローラー２０７、２０８とストッパー１０７との隙間であり、上側の衝突防止ローラー２０７とストッパー１０７との間の隙間及び下側の衝突防止ローラー２０８とストッパー１０７との間の隙間の合計である。隙間ｃは、Ｚセンサ２０６とＺターゲット１０６との間の隙間である。隙間ｄは、ガラス基板１０２とパターンマスク５０１との間の隙間である。

各隙間の大きさの間には、ａ≧ｃ＞ｂ＞ｄの関係が成立している。このため、コイル２０２と永久磁石１０３とが接触する前に、衝突防止ローラー２０７がストッパー１０７に接触するようになっている。また、Ｚセンサ２０６とＺターゲット１０６とが接触する前に、衝突防止ローラー２０８がストッパー１０７に接触するようになっている。一方、ガラス基板１０２とパターンマスク５０１との間の隙間ｄは、蒸着性能を高めるために非常に狭くなるように、理想的には０になるように設計されている。

搬送システム１に対しては、これを制御する制御システム３が設けられている。なお、制御システム３は、搬送システム１の一部を構成しうる。制御システム３は、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、コイルユニットコントローラ３０３と、センサコントローラ３０４とを有している。統合コントローラ３０１、コイルコントローラ３０２、コイルユニットコントローラ３０３及びセンサコントローラ３０４は、それぞれの処理に応じた制御プログラムを実行して各種の計算を実行することによりそれぞれの処理を実行する。統合コントローラ３０１には、コイルコントローラ３０２及びセンサコントローラ３０４が通信可能に接続されている。コイルコントローラ３０２には、複数のコイルユニットコントローラ３０３が通信可能に接続されている。センサコントローラ３０４には、複数のリニアエンコーダ２０４、複数のＺセンサ２０６、複数のＹセンサ２０５及び複数のＺセンサ２０６が通信可能に接続されている。各コイルユニットコントローラ３０３には、コイル２０２が接続されている。

統合コントローラ３０１は、センサコントローラ３０４から送信されるリニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６からの出力に基づき、複数のコイル２０２に印加する電流指令値を決定する。統合コントローラ３０１は、決定した電流指令値をコイルコントローラ３０２に送信する。コイルコントローラ３０２は、統合コントローラ３０１から受信した電流指令値を各コイルユニットコントローラ３０３に送信する。コイルユニットコントローラ３０３は、コイルコントローラ３０２から受信した電流指令値に基づき、接続されたコイル２０２の電流量を制御する。

図４に示すように、各コイルユニットコントローラ３０３には、１個又は複数個のコイル２０２が接続されている。

コイル２０２には、電流センサ３１２及び電流コントローラ３１３が接続されている。電流センサ３１２は、接続されたコイル２０２に流れる電流値を検出する。電流コントローラ３１３は、接続されたコイル２０２に流れる電流量を制御する。

コイルユニットコントローラ３０３は、コイルコントローラ３０２から受信した電流指令値に基づき、電流コントローラ３１３に所望の電流量を指令する。電流コントローラ３１３は、電流センサ３１２により検出された電流値を検出してコイル２０２に対して所望の電流量の電流が流れるように電流量を制御する。

次に、本実施形態による搬送システム１を制御する制御システム３についてさらに図５を用いて説明する。図５は、本実施形態による搬送システム１を制御する制御システム３を示す概略図である。

図５に示すように、制御システム３は、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、センサコントローラ３０４とを有している。制御システム３は、可動子１０１と固定子２０１とを含む搬送システム１を制御する制御部として機能する。統合コントローラ３０１には、コイルコントローラ３０２及びセンサコントローラ３０４が通信可能に接続されている。

コイルコントローラ３０２には、複数のコイルユニットコントローラ３０３が通信可能に接続されている。コイルコントローラ３０２及びこれに接続された複数のコイルユニットコントローラ３０３は、コイル２０２のそれぞれの列に対応して設けられている。各コイルユニットコントローラ３０３には、コイル２０２が接続されている。

コイルコントローラ３０２は、接続された各々のコイルユニットコントローラ３０３に対して目標となる電流値を指令することができる。コイルユニットコントローラ３０３は、接続されたコイル２０２の電流の大きさを制御することができる。

センサコントローラ３０４には、複数のリニアエンコーダ２０４、複数のＹセンサ２０５及び複数のＺセンサ２０６が通信可能に接続されている。

複数のリニアエンコーダ２０４は、可動子１０１が搬送中もそのうちの１つが必ず１台の可動子１０１の位置を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＹセンサ２０５は、そのうちの２つが必ず１台の可動子１０１のＹターゲット１０５を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＺセンサ２０６は、その２列のうちの３つが必ず１台の可動子１０１のＺターゲット１０６を測定できるような間隔でかつ面をなすように固定子２０１に取り付けられている。

統合コントローラ３０１は、リニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６からの出力に基づき、複数のコイル２０２に印加する電流指令値を決定して、コイルコントローラ３０２に送信する。コイルコントローラ３０２は、統合コントローラ３０１からの電流指令値に基づき、上述のようにコイルユニットコントローラ３０３に対して電流値を指令する。これにより、統合コントローラ３０１は、制御部として機能し、固定子２０１に沿って可動子１０１を非接触で搬送するとともに、搬送する可動子１０１の姿勢を６軸で制御する。

統合コントローラ３０１は、リニアエンコーダ２０４、Ｙセンサ２０５及びＺセンサ２０６により取得された可動子１０１の位置及び姿勢に基づき、複数のコイル２０２に印加する電流を制御する。以下、統合コントローラ３０１により実行される可動子１０１の姿勢制御方法について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態による搬送システム１における可動子１０１の姿勢制御方法を示す概略図である。図６は、可動子１０１の姿勢制御方法の概略について主にそのデータの流れに着目して示している。統合コントローラ３０１は、以下に説明するように、可動子位置算出関数４０１、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行する制御部として機能する。これにより、統合コントローラ３０１は、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御する。なお、統合コントローラ３０１に代えて、コイルコントローラ３０２が統合コントローラ３０１と同様の処理を実行するように構成することもできる。

まず、可動子位置算出関数４０１は、複数のリニアエンコーダ２０４からの測定値及びその取り付け位置の情報から、搬送路を構成する固定子２０１上にある可動子１０１の台数及び位置を計算する。これにより、可動子位置算出関数４０１は、可動子１０１に関する情報である可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）及び台数情報を更新する。可動子位置情報（Ｘ）は、固定子２０１上の可動子１０１の搬送方向であるＸ方向における位置を示している。可動子情報４０６は、例えば図６中にＰＯＳ－１、ＰＯＳ－２、…と示すように固定子２０１上の可動子１０１ごとに用意される。

次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、可動子位置算出関数４０１により更新された可動子情報４０６の可動子位置情報（Ｘ）から、各々の可動子１０１を測定可能なＹセンサ２０５及びＺセンサ２０６を特定する。次いで、可動子姿勢算出関数４０２は、特定されたＹセンサ２０５及びＺセンサ２０６から出力される値に基づき、各々の可動子１０１の姿勢に関する情報である姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を算出して可動子情報４０６を更新する。可動子姿勢算出関数４０２により更新された可動子情報４０６は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を含んでいる。

次いで、可動子姿勢制御関数４０３は、可動子位置情報（Ｘ）及び姿勢情報（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を含む現在の可動子情報４０６及び姿勢目標値から、各々の可動子１０１について印加力情報４０８を算出する。印加力情報４０８は、各々の可動子１０１に印加すべき力の大きさに関する情報である。印加力情報４０８は、後述する印加すべき力Ｔの力の３軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ）及びトルクの３軸成分（Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）に関する情報を含んでいる。印加力情報４０８は、例えば図６中にＴＲＱ－１、ＴＲＱ－２、…と示すように固定子２０１上の可動子１０１ごとに用意される。

ここで、力の３軸成分であるＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚは、それぞれ力のＸ方向成分、Ｙ方向成分及びＺ方向成分である。また、トルクの３軸成分であるＴｗｘ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚは、それぞれトルクのＸ軸周り成分、Ｙ軸周り成分及びＺ軸周り成分である。本実施形態による搬送システム１は、これら力Ｔの６軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）を制御することにより、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御する。

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

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

可動子１０１の位置及び姿勢の制御についてさらに図７を用いて詳細に説明する。図７は、可動子１０１の位置及び姿勢を制御するための制御ブロックの一例を示す概略図である。

図７において、Ｐは、可動子１０１の位置および姿勢であり、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を成分とする。ｒｅｆは、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）の目標値である。ｅｒｒは、目標値ｒｅｆと位置及び姿勢Ｐとの間の偏差である。

可動子姿勢制御関数４０３は、偏差ｅｒｒの大きさ、偏差ｅｒｒの変化、偏差ｅｒｒの積算値等から目標値ｒｅｆを実現するために可動子１０１に印加すべき力Ｔを算出する。コイル電流算出関数４０４は、印加すべき力Ｔ並びに位置及び姿勢Ｐに基づき、可動子１０１に力Ｔを印加するためにコイル２０２に印加すべきコイル電流Ｉを算出する。こうして算出されたコイル電流Ｉがコイル２０２に印加されることにより、力Ｔが可動子１０１に作用して位置及び姿勢Ｐが目標値ｒｅｆに変化する。

また、統合コントローラ３０１は、さらに力制御関数６０５を用いた処理を実行することにより、可動子１０１に印加される力Ｔを制御することができる。力制御関数６０５は、可動子１０１に印加される力Ｔと力の指令値Ｔｒｅｆの差分から目標値ｒｅｆへの操作量Ｄを算出する。力の指令値Ｔｒｅｆは、力Ｔの６軸成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）に対して、Ｔｘ′、Ｔｙ′、Ｔｚ′、Ｔｗｘ′、Ｔｗｙ′、Ｔｗｚ′を成分とする。Ｔｘ′はＴｘの指令値、Ｔｙ′はＴｙの指令値、Ｔｚ′はＴｚの指令値、Ｔｗｘ′はＴｗｘの指令値、Ｔｗｙ′はＴｗｙの指令値、Ｔｗｚ′はＴｗｚの指令値である。可動子姿勢制御関数４０３は、操作量Ｄを考慮して可動子１０１に印加すべき力Ｔを算出することができる。ここで、力の指令値Ｔｒｅｆの成分のうち、Ｔｚ′、Ｔｗｙ′及びＴｗｚ′をゼロに設定することによりいわゆるゼロパワー制御を実行することができる。いわゆるゼロパワー制御により、可動子１０１に働く重力と吸引力が釣り合う位置及び姿勢で可動子１０１を浮上制御することができる。

このように制御ブロックを構成することにより、可動子１０１の位置及び姿勢Ｐを所望の目標値ｒｅｆに制御することが可能になる。

次に、搬送システム１において可動子１０１の浮上搬送中に動力遮断が起きても必ず可動子１０１が上方へ移動する制御方法について図８Ａ乃至図１２を用いて説明する。動力遮断は、コイル２０２への電流印加の停止を含む。

まず、搬送システム１における可動子１０１の平衡位置について図８Ａ乃至図８Ｄを用いて説明する。図８Ａ乃至図８Ｃは、可動子１０１に働くＺ方向の力と可動子１０１のＺ方向における位置との関係を示す概略図である。図８Ａ乃至図８Ｃは、可動子１０１及び固定子２０１のコイル２０２をＸ方向から見た図である。図８Ｄは、可動子１０１に働くＺ方向の力と可動子１０１のＺ方向における位置との関係を示すグラフである。

図８Ａは、可動子１０１に働く重力Ｆｇと可動子１０１に働く磁気吸引力である吸引力Ｆｍとが釣り合う可動子１０１のＺ方向における位置である平衡位置Ｐ０を示している。可動子１０１においては、Ｒ側の永久磁石１０３とこれに対向するコイル２０２との間に磁気吸引力である吸引力ＦｍＲが働き、Ｌ側の永久磁石１０３とこれに対向するコイル２０２との間に磁気吸引力である吸引力ＦｍＬが働く。吸引力Ｆｍは、吸引力ＦｍＲと吸引力ＦｍＬとの合力である。平衡位置Ｐ０では、重力Ｆｇの大きさと吸引力Ｆｍの大きさとが等しい関係が成立する。

図８Ｂは、平衡位置Ｐ０よりも永久磁石１０３とコイル２０２と間の隙間が小さい可動子１０１のＺ方向における位置Ｐ１を示している。位置Ｐ１では、重力Ｆｇの大きさよりも吸引力Ｆｍの大きさが大きい関係が成立する。

図８Ｃは、平衡位置Ｐ０よりも永久磁石１０３とコイル２０２との間の隙間が大きい可動子１０１のＺ方向における位置Ｐ２を示している。位置Ｐ２では、重力Ｆｇの大きさよりも吸引力Ｆｍの大きさが小さい関係が成立する。

図８Ｄのグラフは、可動子１０１に働くＺ方向の力と可動子１０１の位置との関係を横軸をＺ方向における位置、縦軸をＺ方向の力として示している。横軸では、右側ほど永久磁石１０３とコイル２０２との間の隙間がより小さい位置となっている。図８Ｄに示すように、横軸で表すＺ方向における位置が変わっても重力Ｆｇは一定であるのに対し、吸引力Ｆｍは一般的には永久磁石１０３とコイル２０２間の距離の二乗の逆数に比例する。

本実施形態による可動子１０１は、上記の比例関係が十分に成り立つ領域で動作することができる。このため、可動子１０１のＺ方向における位置と吸引力Ｆｍとの関係は、図８Ｄ中に一点鎖線で示すような近似直線として扱うことができる。このときのＺ方向における位置の変化に対する吸引力Ｆｍの変化の割合を示す近似直線の傾きを磁気バネＫｍａｇと呼ぶ。磁気バネＫｍａｇは、実際の可動子１０１の浮上高さと力ＴのＺ方向成分の指令値Ｔｚ′との関係から求めることもできるし、事前に磁気回路シミュレーションで算出することもできる。

また、Ｗｘ方向においては、図８Ａに示すＲ側の吸引力ＦｍＲとＬ側の吸引力ＦｍＬとが釣り合っている位置が平衡位置となる。また、Ｗｙ方向においても、同様に可動子１０１の重心位置である原点Ｏｃの前後の吸引力が釣り合う位置が平衡位置となる。

浮上搬送中に動力遮断が起きても吸引力Ｆｍにより必ず可動子１０１が上方へ移動するためには、図８Ｂに示すように、重力Ｆｇの大きさよりも吸引力Ｆｍの大きさが大きくなる関係が成立する搬送高さとなるＺ方向における位置Ｐｚで搬送する必要がある。浮上搬送時において、位置Ｐｚと平衡位置Ｐ０との差が大きいほど、可動子１０１の位置及び姿勢の維持に必要なコイル電流Ｉが増加し、その結果消費電力が大きくなる。一方、位置Ｐｚと平衡位置Ｐ０との差が小さすぎると、後述するコギングトルクの影響から、動力遮断時に可動子１０１の上方への移動を保証することが困難になる。

次に、浮上搬送時に可動子１０１に働くコギングトルクについて図９Ａ及び図９Ｂを用いて説明する。後述するように、コギングトルクは、Ｚ方向、Ｙ軸に沿った軸を回転軸とする回転方向であるＷｙ方向及びＺ軸に沿った軸を回転軸とする回転方向であるＷｚ方向の少なくとも一方向においてコギングを引き起こす力又はトルクを含むものである。図９Ａは、可動子１０１に働く吸引力を示す概略図であり、可動子１０１をＹ方向から見た図である。図９Ａでは、説明を簡単にするために、可動子１０１に設置された永久磁石１０３の数を３個としている。図９Ａ中、破線は、永久磁石１０３と図示しないコイル２０２との間に生じる磁気的な吸引力を模式的に示している。Ｘ方向において、吸引力は、永久磁石１０３の配置周期ＭａｇＰｉｔｃｈと同一の周期の波形となる。ここで、吸引力の大きさの上限値を１、下限値を０としている。

図９Ｂは、図９Ａに示す可動子１０１がＸ方向における位置Ｘ１からＸ４へ浮上搬送された場合の可動子１０１に働くコギングトルクについて説明する説明図である。図９Ｂは、可動子１０１に加えて、固定子２０１ａ、２０１ｂのコイル２０２をＹ方向から見た図である。図９Ｂにおいて、吸引力の波形、上限値及び下限値に関する表記は図９Ａの場合と同様である。図９Ｂでは、説明しやすくするため、位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４の状態における可動子１０１をＺ方向にずらして図示しているが、実際には同じＺ方向における位置で可動子１０１が搬送された場合を示している。また、図９Ｂ中、Ｚ方向に沿った一点鎖線はコイル２０２のコアの中心座標を示している。また、固定子２０１ａと固定子２０１ｂとの間のゲートバルブ等の構造物１００が配置されている箇所は、コイル２０２を配置できないものとしている。

ここで、コイル２０２の番号を１～Ｎ（Ｎは２以上の整数である）として、ｉ番目のコイルの吸引力をＦｉとすると、可動子１０１に働く吸引力Ｆｍは、Ｆｉの総和としてＦｍ＝ΣＦｉとなる。

図９Ｂにおいて、Ｘ方向における各位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４における吸引力Ｆｍは、それぞれＦｍ１、Ｆｍ２、Ｆｍ３、Ｆｍ４として以下のようになる。
Ｘ１：Ｆｍ１＝１＋０．２５＋０．２５＋１＝２．５
Ｘ２：Ｆｍ２＝０．７５＋０．７５＋０．７５＝２．２５
Ｘ３：Ｆｍ３＝０．２５＋０．２５＋１＋０．２５＋０．２５＝２．０
Ｘ４：Ｆｍ４＝０．７５＋０．７５＋０＝１．５

位置Ｘ１から位置Ｘ３に可動子１０１が移動するにつれて吸引力Ｆｍが小さくなっている。さらに、位置Ｘ４においては、構造物１００の領域に永久磁石１０３が掛かっているため、吸引力Ｆｍがさらに小さくなっている。この吸引力Ｆｍの変動がＺ方向のコギングトルクＦｃｚである。

また、位置Ｘ２及び位置Ｘ４においては、可動子１０１の中心である原点Ｏｃからずれた位置に吸引力Ｆｍが働くため、Ｙ軸周りのモーメントＦｍｗｙが発生する。このモーメントＦｍｗｙがＷｙ方向のコギングトルクＦｃｗｙとなる。

また、図示しないが、Ｒ側とＬ側とでコイル２０２や永久磁石１０３の配置が異なる場合においては、Ｗｙ方向と同様の原理でＷｘ方向にもコギングトルクＦｃｗｘが発生する。

図１０は、Ｚ方向のコギングトルクＦｃｚ及びＷｙ方向のコギングトルクＦｃｗｙを示すグラフである。図１０に示す上段及び下段のグラフにおいて、上段及び下段の横軸は可動子１０１のＸ方向における位置、上段の縦軸はＺ方向のコギングトルクＦｃｚ、下段の縦軸はＷｙ方向のコギングトルクＦｃｗｙを示す。

図１０に示すように、Ｘ方向において、コギングトルクのＦｃｚ、Ｆｃｗｙの周期は、それぞれ永久磁石１０３の配置周期ＭａｇＰｉｔｃｈにより決定される。また、ゲートバルブ等の構造物１００が存在する場所のようにコイル２０２や磁性体が配置できない場所があると、その場所では、乗り継ぎ領域ＴｒａｎｓｉｔＡｒｅａで示すように他の場所と比較して大きなコギングトルクＦｃｚ、Ｆｃｗｙが生じる。なお、乗り継ぎ領域ＴｒａｎｓｉｔＡｒｅａの間隔は、可動子１０１が構造物１００を通過する間隔であるため、可動子１０１の搬送方向の長さとなる。

次に、上述した平衡位置Ｐ０及びコギングトルクＦｃｚ、Ｆｃｗｙ、Ｆｃｗｘを考慮した搬送高さの決定方法について図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて説明する。搬送高さは、可動子１０１を浮上させつつＸ方向に移動させる際の可動子１０１のＺ方向の高さである。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、平衡位置Ｐ０から搬送高さをＺ方向にオフセット量Ｏｆｆｓｅｔだけ上げた搬送位置Ｐ１に位置する可動子１０１に働く力を示す概略図である。搬送位置Ｐ１は、Ｚ方向における可動子１０１の高さ位置である。図１１Ａは搬送方向の側面からＹ方向に可動子１０１を見た側面図、図１１Ｂは可動子１０１を斜め上方から見た斜視図である。

まず、図１１Ａに示すように、可動子１０１の重心位置である原点Ｏｃに対して図中実線の矢印で示す重力Ｆｇ及び吸引力Ｆｍが働く。ここで、搬送位置Ｐ１では、平衡位置Ｐ０よりも永久磁石１０３とコイル２０２との間の隙間が小さいため、Ｆｍ＞Ｆｇの関係となっている。吸引力Ｆｍの大きさは上述した磁気バネＫｍａｇに比例するため、この時の吸引力Ｆｍと重力Ｆｇとの関係によって発生するＺ方向上向きの力Ｆｚは、図１１Ｂに示すように次式（１）で表される。
Ｆｚ＝Ｋｍａｇ＊Ｏｆｆｓｅｔ ・・・式（１）

一方、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、可動子１０１には、図中破線の矢印で示すＺ方向のコギングトルクＦｃｚ、Ｗｙ方向のコギングトルクＦｃｗｙ、及びＷｘ方向のコギングトルクＦｃｗｘが働く。これらのコギングトルクの大きさは、コイル２０２の配置、永久磁石１０３の配置及び可動子１０１の質量によって決まる。これらのコギングトルクの大きさは、実際に可動子１０１を浮上搬送した際の可動子１０１に印加する力Ｔの指令値データにより算出され又は事前に磁気回路シミュレーションによって算出される。

可動子１０１が必ずＺ方向上方へ移動する条件は、図１１Ｂの点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの位置が全て上方へ変位する必要がある。つまり、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの加速度がＺ方向上向きであればよい。点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、１組の対辺がＸ方向に平行な矩形の平面形状に近似した可動子１０１の４つの頂点である。

ここで、重力加速度をｇ［ｍ／ｓ^２］、可動子１０１の質量をＭ［ｋｇ］、Ｘ方向の長さをＬ［ｍ］、Ｙ方向の幅をＷ［ｍ］とする。また、可動子１０１に働くＸ軸周りの慣性モーメントをＩｘ［ｋｇｍ^２］、Ｙ軸周りの慣性モーメントをＩｙ［ｋｇｍ^２］とする。すると、点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの加速度がＺ方向上向きになる条件は次式（２）から（５）で表される。なお、コギングトルクＦｃｚ、Ｆｃｗｘ、Ｆｃｗｙは、可動子１０１のＸ方向における位置Ｘによって大きさが変化するため、それぞれＸの関数としている。また、コギングトルクＦｃｚの単位は［Ｎ］、コギングトルクＦｃｗｘ、Ｆｃｗｙの単位は［Ｎｍ］である。
｛（Ｆｚ／Ｍ＋ｇ）＋（Ｆｃｚ（Ｘ）／Ｍ）＋（Ｆｃｗｘ（Ｘ）／Ｉｘ）＊Ｗ／２＋（Ｆｃｗｙ（Ｘ）／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＞０ ・・・式（２）
｛（Ｆｚ／Ｍ＋ｇ）＋（Ｆｃｚ（Ｘ）／Ｍ）＋（Ｆｃｗｘ（Ｘ）／Ｉｘ）＊Ｗ／２－（Ｆｃｗｙ（Ｘ）／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＞０ ・・・式（３）
｛（Ｆｚ／Ｍ＋ｇ）＋（Ｆｃｚ（Ｘ）／Ｍ）－（Ｆｃｗｘ（Ｘ）／Ｉｘ）＊Ｗ／２－（Ｆｃｗｙ（Ｘ）／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＞０ ・・・式（４）
｛（Ｆｚ／Ｍ＋ｇ）＋（Ｆｃｚ（Ｘ）／Ｍ）－（Ｆｃｗｘ（Ｘ）／Ｉｘ）＊Ｗ／２＋（Ｆｃｗｙ（Ｘ）／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＞０ ・・・式（５）

式（２）から（５）のそれぞれに対して式（１）を代入して、平衡位置Ｐ０に対する搬送位置Ｐ１のＯｆｆｓｅｔについて解くと、次式（６）から（９）が導出される。
Ｏｆｆｓｅｔ＞－｛ｇ＋（Ｆｃｚ（Ｘ）／Ｍ）＋（Ｆｃｗｘ（Ｘ）／Ｉｘ）＊Ｗ／２＋（Ｆｃｗｙ（Ｘ）／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＊Ｍ／Ｋｍａｇ ・・・式（６）
Ｏｆｆｓｅｔ＞－｛ｇ＋（Ｆｃｚ（Ｘ）／Ｍ）＋（Ｆｃｗｘ（Ｘ）／Ｉｘ）＊Ｗ／２－（Ｆｃｗｙ（Ｘ）／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＊Ｍ／Ｋｍａｇ ・・・式（７）
Ｏｆｆｓｅｔ＞－｛ｇ＋（Ｆｃｚ（Ｘ）／Ｍ）－（Ｆｃｗｘ（Ｘ）／Ｉｘ）＊Ｗ／２－（Ｆｃｗｙ（Ｘ）／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＊Ｍ／Ｋｍａｇ ・・・式（８）
Ｏｆｆｓｅｔ＞－｛ｇ＋（Ｆｃｚ（Ｘ）／Ｍ）－（Ｆｃｗｘ（Ｘ）／Ｉｘ）＊Ｗ／２＋（Ｆｃｗｙ（Ｘ）／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＊Ｍ／Ｋｍａｇ ・・・式（９）

上記式（６）から（９）によれば、Ｏｆｆｓｅｔは、コギングトルクＦｃｚ、Ｆｃｗｘ、Ｆｃｗｙに基づいて決定することができる。固定子２０１により構成される搬送路内の全領域で式（６）から（９）の条件を満たすことができるオフセット量Ｏｆｆｓｅｔを決定することにより、動力が遮断された場合であっても可動子１０１が必ずＺ方向の上方へ移動する。つまり、搬送路内の全領域における式（６）から（９）の右辺の最大値よりも大きな値にＯｆｆｓｅｔを設定することにより、動力が遮断された場合であっても可動子１０１が必ずＺ方向の上方へ移動する。

図１２は、平衡位置Ｐ０に対する搬送位置Ｐ１のＺ方向へのオフセット量Ｏｆｆｓｅｔを決定する基準となる値である式（６）から（９）の右辺の値の変動を示すグラフである。図１２の横軸は可動子１０１のＸ方向における位置、縦軸は式（６）から（９）の右辺の値を示す。図１２中、実線は式（６）の右辺の値、破線は式（７）及び式（９）の右辺の値、一点鎖線は式（８）の右辺の値である。

図１２に示す場合、式（６）から（９）の右辺の値のうち、式（６）の右辺の値が搬送路内の全領域において最大値を取る。この場合、オフセット量Ｏｆｆｓｅｔは、式（６）の右辺の値の最大値よりも大きい値に決定する。なお、式（６）から（９）のいずれの右辺の値が最大値となるかは、コギングトルクＦｃｚ（Ｘ）、Ｆｃｗｘ（Ｘ）、Ｆｃｗｙ（Ｘ）の関係で決まる。

搬送位置Ｐ１は、上記方法で算出したオフセット量Ｏｆｆｓｅｔを平衡位置Ｐ０に加えることにより決定される。統合コントローラ３０１は、こうしてコギングトルクＦｃｚ、Ｆｃｗｘ、Ｆｃｗｙに基づいて、可動子１０１を搬送する際に可動子１０１を浮上させる高さ位置である搬送位置Ｐ１を決定する。統合コントローラ３０１は、決定した搬送位置Ｐ１を、前述した図７のブロック図に示す目標値ｒｅｆにおけるＺ方向における位置Ｚに入力して、可動子１０１が搬送位置Ｐ１に位置するように可動子１０１の浮上搬送を制御する。

こうして、統合コントローラ３０１は、複数の永久磁石１０３と複数のコイル２０２との間に働く磁気吸引力と可動子１０１に働く重力とが釣り合う平衡位置よりも高い搬送位置Ｐ１で、Ｚ方向に可動子１０１を浮上させつつ可動子１０１をＸ方向へ移動させる。これにより、可動子１０１の浮上搬送中に動力遮断が起きても永久磁石１０３とコイル２０２との間の磁気吸引力により、必ず可動子１０１が上方へ移動することができ、可動子１０１の落下を防止することができる。なお、上方へ移動した可動子１０１は、ストッパー１０７が上側の衝突防止ローラー２０７に当接した状態で停止する。

例えば、有機ＥＬパネルの真空成膜装置のように画素パターンが形成されたパターンマスク５０１上部に可動子１０１で基板を搬送して成膜を行う装置においては、浮上搬送中に何らかの異常で動力が遮断した場合でも、可動子１０１の落下を防止することができる。これにより、可動子１０１のパターンマスク５０１への衝突を防止することができ、装置の稼働率を高く維持することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による搬送システムについて説明する。なお、上記第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

上記第１実施形態では、可動子１０１に働くコギングトルクを考慮した搬送高さとなる搬送位置Ｐ１をＺ方向における位置の目標値として可動子１０１の浮上搬送を制御する方法を説明したが、これに限定されるものではない。本実施形態では、搬送位置ではなく、Ｚ方向の力の指令値を用いて可動子１０１の浮上搬送を制御する方法について説明する。

まず、式（２）から（５）をＺ方向の力Ｆｚについて解き、次式（１０）から（１３）を導出する。
Ｆｚ＞－｛ｇ＋（Ｆｃｚ／Ｍ）＋（Ｆｃｗｘ／Ｉｘ）＊Ｗ／２＋（Ｆｃｗｙ／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＊Ｍ ・・・式（１０）
Ｆｚ＞－｛ｇ＋（Ｆｃｚ／Ｍ）＋（Ｆｃｗｘ／Ｉｘ）＊Ｗ／２－（Ｆｃｗｙ／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＊Ｍ ・・・式（１１）
Ｆｚ＞－｛ｇ＋（Ｆｃｚ／Ｍ）－（Ｆｃｗｘ／Ｉｘ）＊Ｗ／２－（Ｆｃｗｙ／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＊Ｍ ・・・式（１２）
Ｆｚ＞－｛ｇ＋（Ｆｃｚ／Ｍ）－（Ｆｃｗｘ／Ｉｘ）＊Ｗ／２＋（Ｆｃｗｙ／Ｉｙ）＊Ｌ／２｝＊Ｍ ・・・式（１３）

本実施形態では、搬送路内の全領域における式（１０）から（１３）の右辺の最大値よりも大きな値にＺ方向の力Ｆｚを設定する。これにより、動力が遮断された場合であっても可動子１０１が必ずＺ方向の上方へ移動する。

統合コントローラ３０１は、上記方法で算出したＦｚを、前述した図７のブロック図に示す力の指令値ＴｒｅｆにおけるＺ方向の力の指令値Ｔｚ′（以下、Ｔｒｅｆ（Ｚ）と適宜表記する。）に符号を反転して入力して、可動子１０１の浮上搬送を制御する。

こうして、統合コントローラ３０１は、複数の永久磁石１０３と複数のコイル２０２との間に働く磁気吸引力が、コギングトルクＦｃｚ、Ｆｃｗｘ、Ｆｃｗｙに基づく所定値よりも大きくなるように複数のコイル２０２に流れる電流を制御する。これにより、可動子１０１の浮上搬送中に動力遮断が起きても永久磁石１０３とコイル２０２との間の磁気吸引力により、必ず可動子１０１が上方へ移動することができ、可動子１０１の落下を防止することができる。

すなわち、本実施形態おいて、図７に示す力制御関数６０５は、可動子１０１に印加される力Ｔと力の指令値Ｔｒｅｆとの偏差が０になるように目標値ｒｅｆを操作する。このため、力の指令値Ｔｒｅｆ（Ｚ）に－Ｆｚを入力することにより、目標値ｒｅｆにおける位置Ｚ（以下、ｒｅｆ（Ｚ）と適宜表記する。）が第１実施形態で説明した搬送位置Ｐ１に操作される。その結果、本実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による搬送システムについて図１３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。

上記第１及び第２実施形態は、目標値ｒｅｆにおけるｒｅｆ（Ｚ）や指令値ＴｒｅｆにおけるＴｒｅｆ（Ｚ）を固定値で入力しているが、これに限定されるものではない。目標値ｒｅｆ（Ｚ）及び指令値Ｔｒｅｆ（Ｚ）は、それぞれ可動子１０１のＸ方向における位置Ｘに応じて異なりうる可変値で入力することもできる。特に、コギングトルクが大きく変動する乗り継ぎ領域Ｔｒａｎｓｉｔ Ａｒｅａとそれ以外で目標値及び指令値として異なりうる可変値を入力することにより、固定値で入力する場合よりも浮上搬送時の消費電力を小さく抑えることができる。

図１３は、目標値ｒｅｆ（Ｚ）及び指令値Ｔｒｅｆ（Ｚ）を可動子１０１の位置Ｘに応じて異なる可変値で入力する場合の制御ブロックの一例を示す概略図である。統合コントローラ３０１は、指令値テーブル関数６０６及び目標値テーブル関数６０７を用いた処理を実行する。

指令値テーブル関数６０６は、事前にコイルユニットコントローラ３０３の記憶装置に記憶された指令値テーブル（Ｚ）を基に、可動子１０１の位置Ｘに応じたＺ方向の力の指令値Ｔｒｅｆ（Ｚ）を算出する。指令値テーブル（Ｚ）には、位置ＸとＺ方向の力の指令値Ｔｒｅｆ（Ｚ）との対応関係が記録されている。なお、指令値テーブル（Ｚ）は、必ずしもコイルユニットコントローラ３０３の記憶装置に記憶されている必要はなく、統合コントローラ３０１の記憶装置、外部装置の記憶装置等に記憶されていてもよい。

また、目標値テーブル関数６０７は、事前にコイルユニットコントローラ３０３の記憶装置に記憶された目標値テーブル（Ｚ）を基に、可動子１０１の位置Ｘに応じたＺ方向の位置の目標値ｒｅｆ（Ｚ）を算出する。目標値テーブル（Ｚ）には、位置ＸとＺ方向の位置の目標値ｒｅｆ（Ｚ）との対応関係が記録されている。なお、目標値テーブル（Ｚ）は、必ずしもコイルユニットコントローラ３０３の記憶装置に記憶されている必要はなく、統合コントローラ３０１の記憶装置、外部装置の記憶装置等に記憶されていてもよい。

事前に記憶される指令値テーブル（Ｚ）及び目標値テーブル（Ｚ）は、実際に可動子１０１を浮上搬送した際の力の指令値データ又は磁気回路シミュレーションから決定される。

本実施形態では、Ｘ方向において、乗り継ぎ領域Ｔｒａｎｓｉｔ Ａｒｅａとそれ以外の領域とで指令値Ｔｒｅｆ（Ｚ）及び目標値ｒｅｆ（Ｚ）のそれぞれについて異なる値を用いる。すなわち、指令値Ｔｒｅｆ（Ｚ）としては、乗り継ぎ領域Ｔｒａｎｓｉｔ ＡｒｅａにおいてＦｚ１、乗り継ぎ領域Ｔｒａｎｓｉｔ Ａｒｅａ以外の領域でＦｚ２を指令値テーブル（Ｚ）から決定して用いる。Ｆｚ１、Ｆｚ２は、Ｆｚ１＞Ｆｚ２の大小関係にある。また、目標値ｒｅｆ（Ｚ）としては、乗り継ぎ領域Ｔｒａｎｓｉｔ ＡｒｅａにおいてＰ１、乗り継ぎ領域Ｔｒａｎｓｉｔ Ａｒｅａ以外の領域においてＰ２を目標値テーブル（Ｚ）から決定して用いる。Ｐ１、Ｐ２は、Ｐ１＞Ｐ２の大小関係にある。

こうして、本実施形態において、統合コントローラ３０１は、可動子１０１のＸ方向における位置に応じて可動子１０１の高さ位置を異ならせて可動子１０１をＸ方向に移動させることができる。

ここで、乗り継ぎ領域Ｔｒａｎｓｉｔ Ａｒｅａで用いられるトルクテーブル（Ｚ）のＦｚ１は、第２実施形態で算出した指令値Ｔｒｅｆ（Ｚ）のＦｚと同等の大きさである。これに対して、乗り継ぎ領域ＴｒａｎｓｉｔＡｒｅａ以外の領域において指令値Ｔｒｅｆ（Ｚ）をＦｚ１よりも小さいＦｚ２に変更することにより、可動子１０１に印加する力をより小さく抑えることができる。その結果、第２実施形態の指令値Ｔｒｅｆ（Ｚ）として固定値を入力する方法に比べて、図１３中の斜線部分に相当する電力消費削減の効果を実現することができる。

一方、乗り継ぎ領域Ｔｒａｎｓｉｔ Ａｒｅａで用いられる目標値テーブル（Ｚ）のＰ１は第１実施形態で算出した搬送位置Ｐ１と同じ搬送高さである。これに対して、乗り継ぎ領域ＴｒａｎｓｉｔＡｒｅａ以外の領域において目標値ｒｅｆ（Ｚ）をＰ１よりも小さいＰ２に変更することにより、平衡位置Ｐ０との差分が小さい搬送位置で可動子１０１を搬送することができる。その結果、第１実施形態の目標値ｒｅｆ（Ｚ）として固定値を入力する方法に比べて、図１３中の斜線部分に相当する電力消費削減の効果を実現することができる。

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、可動子１０１に永久磁石１０３、固定子２０１にコイル２０２を配置したムービングマグネット型のリニアモータにより搬送システム１を構成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。搬送システム１は、第２の部材である固定子２０１に永久磁石１０３、第１の部材である可動子１０１にコイル２０２を配置したムービングコイル型のリニアモータにより構成することもできる。いずれの場合においても、第２の部材は、第１の部材と相対的にＸ方向へ移動可能になっている。

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

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

本実施形態の開示は、以下の構成及び方法を含む。
（構成１）
上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、
前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有する第２の部材と、
前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く磁気吸引力と、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に働く重力とが釣り合う平衡位置よりも高い高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記重力が働く前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させる制御部と、
を有することを特徴とする搬送システム。
（構成２）
前記制御部は、コギングトルクに基づいて前記重力が働く前記第１の部材及び前記第２の部材の一方の前記高さ位置を決定する
ことを特徴とする構成１に記載の搬送システム。
（構成３）
上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、
前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置され、前記複数の磁石との間に磁気吸引力が働く複数のコイルを有する第２の部材と、
コギングトルクに基づいて前記第１の部材及び前記第２の部材の一方の高さ位置を決定し、前記高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記高さ位置を決定した前記１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させる制御部と、
を有することを特徴とする搬送システム。
（構成４）
前記制御部は、前記磁気吸引力が前記コギングトルクに基づく所定値よりも大きくなるように前記コイルに流れる電流を制御する
ことを特徴とする構成２又は３に記載の搬送システム。
（構成５）
前記コギングトルクは、前記第２の方向においてコギングを引き起こす力又はトルクを含む
ことを特徴とする構成４に記載の搬送システム。
（構成６）
前記コギングトルクは、前記第２の方向に沿った軸を回転軸とする第１の回転方向、及び前記第１の方向及び前記第２の方向と交差する前記第３の方向に沿った軸を回転軸とする第２の回転方向の少なくとも一方向においてコギングを引き起こす力又はトルクを含む
ことを特徴とする構成５に記載の搬送システム。
（構成７）
前記制御部は、前記第１の方向における位置に応じて前記重力が働く前記第１の部材及び前記第２の部材の一方の前記高さ位置を異ならせる
ことを特徴とする構成１乃至６のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成８）
前記第１の部材は可動子であり、前記第２の部材は固定子である
ことを特徴とする構成１乃至７のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成９）
前記第１の部材は、前記上面の反対側に位置する下面と、前記下面に設けられ、ワークを保持する保持機構と、を有する
ことを特徴とする構成１乃至８のいずれか１項に記載の搬送システム。
（構成１０）
前記ワークは基板である
ことを特徴とする構成９に記載の搬送システム。
（構成１１）
前記コイルは、コアと、前記コアに巻かれた巻線と、を有する
ことを特徴とする構成１乃至１０のいずれか１項に記載の搬送システム。
（方法１２）
上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、
前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有する第２の部材と、を有する搬送システムの制御方法であって、
前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く磁気吸引力と、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に働く重力とが釣り合う平衡位置よりも高い高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記重力が働く前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させる
ことを特徴とする搬送システムの制御方法。
（方法１３）
上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、
前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置され、前記複数の磁石との間に磁気吸引力が働く複数のコイルを有する第２の部材と、を有する搬送システムの制御方法であって、
コギングトルクに基づいて前記第１の部材及び前記第２の部材の一方の高さ位置を決定し、前記高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記高さ位置を決定した前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させる
ことを特徴とする搬送システムの制御方法。
（構成１４）
構成１乃至１１のいずれか１項に記載され、前記第１の部材及び前記第２の部材によりワークを搬送する搬送システムと、
前記ワークに膜を形成するための成膜源と、
を有する成膜装置。
（方法１５）
ワークから物品を製造する物品の製造方法であって、
構成１乃至３のいずれか１項に記載された搬送システムを用いて前記可動子により前記ワークを搬送し、
前記可動子により搬送された前記ワークに対して加工を施す
ことを特徴とする物品の製造方法。

１ 搬送システム
３ 制御システム
７ 蒸着装置
１００ 構造物
１０１ 可動子
１０２ ガラス基板
１０３ 永久磁石
１０４ リニアスケール
１０５ Ｙターゲット
１０６ Ｚターゲット
１０７ ストッパー
２０１ 固定子
２０２ コイル
２０４ リニアエンコーダ
２０５ Ｙセンサ
２０６ Ｚセンサ
２０７ 上側衝突防止ローラー
２０８ 下側衝突防止ローラー
３０１ 統合コントローラ
３０２ コイルコントローラ
３０３ コイルユニットコントローラ
３０４ センサコントローラ
５０１ パターンマスク
７０１ 蒸着源

Claims (15)

1. 上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、
   前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有する第２の部材と、
   前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く磁気吸引力と、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に働く重力とが釣り合う平衡位置よりも高い高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記重力が働く前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させる制御部と、
   を有することを特徴とする搬送システム。
2. 前記制御部は、コギングトルクに基づいて前記重力が働く前記第１の部材及び前記第２の部材の一方の前記高さ位置を決定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送システム。
3. 上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、
   前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置され、前記複数の磁石との間に磁気吸引力が働く複数のコイルを有する第２の部材と、
   コギングトルクに基づいて前記第１の部材及び前記第２の部材の一方の高さ位置を決定し、前記高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記高さ位置を決定した前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させる制御部と、
   を有することを特徴とする搬送システム。
4. 前記制御部は、前記磁気吸引力が前記コギングトルクに基づく所定値よりも大きくなるように前記コイルに流れる電流を制御する
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の搬送システム。
5. 前記コギングトルクは、前記第２の方向においてコギングを引き起こす力又はトルクを含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の搬送システム。
6. 前記コギングトルクは、前記第２の方向に沿った軸を回転軸とする第１の回転方向、及び前記第１の方向及び前記第２の方向と交差する前記第３の方向に沿った軸を回転軸とする第２の回転方向の少なくとも一方向においてコギングを引き起こす力又はトルクを含む
   ことを特徴とする請求項５に記載の搬送システム。
7. 前記制御部は、前記第１の方向における位置に応じて前記重力が働く前記第１の部材及び前記第２の部材の一方の前記高さ位置を異ならせる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送システム。
8. 前記第１の部材は可動子であり、前記第２の部材は固定子である
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送システム。
9. 前記第１の部材は、前記上面の反対側に位置する下面と、前記下面に設けられ、ワークを保持する保持機構と、を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送システム。
10. 前記ワークは基板である
    ことを特徴とする請求項９に記載の搬送システム。
11. 前記コイルは、コアと、前記コアに巻かれた巻線と、を有する
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の搬送システム。
12. 上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、
    前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置された複数のコイルを有する第２の部材と、を有する搬送システムの制御方法であって、
    前記複数の磁石と前記複数のコイルとの間に働く磁気吸引力と、前記第１の部材及び前記第２の部材の一方に働く重力とが釣り合う平衡位置よりも高い高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記重力が働く前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させる
    ことを特徴とする搬送システムの制御方法。
13. 上面と、前記上面に第１の方向に沿って配置された複数の磁石と、を有する第１の部材と、
    前記第１の部材と相対的に前記第１の方向へ移動可能な前記複数の磁石と対向可能に前記第１の方向に沿って配置され、前記複数の磁石との間に磁気吸引力が働く複数のコイルを有する第２の部材と、を有する搬送システムの制御方法であって、
    コギングトルクに基づいて前記第１の部材及び前記第２の部材の一方の高さ位置を決定し、前記高さ位置で、前記第１の方向と交差する第２の方向に前記高さ位置を決定した前記第１の部材及び前記第２の部材の一方を浮上させつつ前記第１の方向へ移動させる
    ことを特徴とする搬送システムの制御方法。
14. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載され、前記第１の部材及び前記第２の部材によりワークを搬送する搬送システムと、
    前記ワークに膜を形成するための成膜源と、
    を有する成膜装置。
15. ワークから物品を製造する物品の製造方法であって、
    請求項１乃至３のいずれか１項に記載された搬送システムを用いて前記可動子により前記ワークを搬送し、
    前記可動子により搬送された前記ワークに対して加工を施す
    ことを特徴とする物品の製造方法。

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