JP6938457B2 - 搬送システム、可動子、制御装置及び制御方法 - Google Patents
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Description
以下、図面を参照して本発明の第1実施形態について図1A乃至図9を用いて説明する。
Pos(101b)=Sc−Pc …式(1)
Pos(101a)=Sa−Pa …式(2)
Pos(101a)′=Sb−Pb …式(3)
Wz=(Ya−Yb)/Ly …式(4)
Wy=(Zb−Za)/Lz1 …式(5a)
Wx=(Zc−Za)/Lz2 …式(5b)
Y=(Ya+Yb)/2−Wz*dX′
Z=(Za+Zb)/2+Wy*dX″
FzfR:R側の永久磁石103aRのZ方向に働く力
FxfR:R側の永久磁石103bRのX方向に働く力
FyfR:R側の永久磁石103bRのY方向に働く力
FxbR:R側の永久磁石103cRのX方向に働く力
FybR:R側の永久磁石103cRのY方向に働く力
FzbR:R側の永久磁石103dRのZ方向に働く力
FzfL:L側の永久磁石103aLのZ方向に働く力
FxfL:L側の永久磁石103bLのX方向に働く力
FyfL:L側の永久磁石103bLのY方向に働く力
FxbL:L側の永久磁石103cLのX方向に働く力
FybL:L側の永久磁石103cLのY方向に働く力
FzbL:L側の永久磁石103dLのZ方向に働く力
T=(Tx,Ty,Tz,Twx,Twy,Twz) …式(6)
Tx=FxfR+FxbR+FxfL+FxbL …式(7a)
Ty=FyfL+FyfR+FybL+FybR …式(7b)
Tz=FzbR+FzbL+FzfR+FzfL …式(7c)
Twx={(FzfL+FzbL)−(FzfR+FzbR)}*rx …式(7d)
Twy={(FzfL+FzfR)−(FzbL+FzbR)}*ry …式(7e)
Twz={(FyfL+FyfR)−(FybL+FybR)}*rz …式(7f)
FxfR=FxbR=FxfL=FxbL …式(7g)
FyfL=FyfR …式(7h)
FybL=FybR …式(7i)
FzbR=FzbL …式(7j)
ΣFz(j、X)*i(j)=FzbR …式(8)
FxfR=Fx(3,X)*i(3)+Fx(4,X)*i(4)+Fx(5,X)*i(5) …式(11)
FyfR=Fy(3,X)*i(3)+Fy(4,X)*i(4)+Fy(5,X)*i(5) …式(12)
i(3)+i(4)+i(5)=0 …式(13)
i(1)=i(2)=i(6)=0 …式(14)
本発明の第2実施形態について図10及び図11を用いて説明する。図10は、本実施形態による可動子101を示す概略図である。図11は、本実施形態による可動子101及び固定子201を示す概略図である。なお、上記第1実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
Tx=FxfR+FxbR …式(15a)
Ty=FyfR+FybR …式(15b)
Tz=FzbR+FzfR …式(15c)
Twx=(FybR−FyfR)*rx2 …式(15d)
Twy=(FzfR−FzbR)*ry …式(15e)
Twz=(FyfR−FybR)*rz …式(15f)
本発明の第3実施形態について図12及び図13を用いて説明する。図12は、本実施形態による可動子101及び固定子201を示す概略図である。図13は、本実施形態による可動子101を示す概略図である。なお、上記第1及び第2実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
Tx=FxfR+FxbR+FxfL+FxbL …式(16a)
Ty=FyfL+FyfR+FybL+FybR …式(16b)
Tz=FzbR+FzbL+FzfR+FzfL …式(16c)
Twx={(FzfL+FzbL)−(FzfR+FzbR)}*rx3 …式(16d)
Twy={(FzfL+FzfR)−(FzbL+FzbR)}*ry3 …式(16e)
Twz={(FybL+FybR)−(FyfL+FyfR)}*rz3 …式(16f)
FxfR=FxbR=FxfL=FxbL …式(16g)
FyfL=FyfR …式(16h)
FybL=FybR …式(16i)
FzbR=FzbL …式(16j)
第1変形例による可動子101について図14Aを用いて説明する。図14Aは、本変形例による可動子101を示す概略図である。
Tx=FxfL+FxbL+FxfR+FxbR …式(17a)
Ty=FycL+FycR …(式17b)
Tz=FzfL+FzbL+FzfR+FzbR …式(17c)
Twx={(FzfL+FzbL)−(FzfR+FzbR)}*rx3 …式(17d)
Twy={(FzfL+FzfR)−(FzbL+FzbR)}*ry3 …式(17e)
Twz={(FxfR+FxbR)−(FxfL+FxbL)}*rx3 …式(17f)
第2変形例による可動子101について図14Bを用いて説明する。図14Bは、本変形例による可動子101を示す概略図である。
Ty=FycL …式(18b)
第3変形例による可動子101について図14Cを用いて説明する。図14Cは、本変形例による可動子101を示す概略図である。
Ty=FyfL …式(19b−1)
Twz={(FxfR+FxbR)−(FxfL+FxbL)}*rx3−FyfL*rz3 …式(19f−1)
Ty=FybR …式(19b−2)
Twz={(FxfR+FxbR)−(FxfL+FxbL)}*rx3+FybR*rz3 …式(19f−2)
Ty=FyfL+FybR …式(19b−3)
Twz={(FxfR+FxbR)−(FxfL+FxbL)}*rx3+(FybR−FyfL)*rz3 …式(19f−3)
第4変形例による可動子101について図14Dを用いて説明する。図14Dは、本変形例による可動子101を示す概略図である。
Ty=ΣFyiR+ΣFyiL …式(20b)
上記第3実施形態による可動子101は、さらに他の変形例が可能である。例えば、さらにX軸方向の搬送力を高めるために、永久磁石103bR、103cR、103bL、103cL、の4組の磁石よりも永久磁石の数を増やすことができる。具体的には、可動子101の上面におけるR側の部分に永久磁石103bRと同様の永久磁石を多数、横一列又は複数列に並べるようにすることができる。同様に、可動子101の上面におけるL側の部分に永久磁石103bLと同様の永久磁石を多数、横一列又は複数列に並べるようにすることができる。
本発明の第4実施形態について図15及び図16を用いて説明する。図15及び図16は、本実施形態による可動子101及び固定子201を示す概略図である。なお、上記第1乃至第3実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。
Tx=FxbR+FxfL …式(21a)
Ty=FyfL+FybR …式(21b)
Tz=FzbR+FzfL …式(21c)
Twx=(FzfL−FzbR)*ry1+(FybR−FyFL)*rz1 …式(21d)
Twy=(FzfL−FzbR)*rx1 …式(21e)
Twz=(FybR−FyfL)*rx2 …式(21f)
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。
絶縁の仕方はいくつか方法があるが、例えば金属のボックスで1又は複数のコイルを覆い、その中に、気体を入れておくことが好ましい。
しかしながら、窒素や二酸化炭素ガス、大気でも、コイル周りの部品保護性能は十分高い。
102 ワーク
103 永久磁石
104 リニアスケール
105 Yターゲット
106 Zターゲット
107 ヨーク
201 固定子
202 コイル
203 コイルユニット
204 リニアエンコーダ
205 Yセンサ
206 Zセンサ
301 統合コントローラ
302 コイルコントローラ
303 コイルユニットコントローラ
304 センサユニットコントローラ
Claims (31)
- 第1の方向に沿って配置された複数の第1磁石よりなる第1の磁石群と、前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って配置された複数の第2磁石よりなる第2の磁石群とを有する可動子と、
前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群に対向可能に前記第1の方向に沿って配置された複数のコイルから形成されるコイル列とを有し、
前記可動子は、前記コイル列と前記第1の磁石群及び/又は前記第2の磁石群との間で発生する電磁力により姿勢が制御されつつ、前記コイル列と前記第1の磁石群との間で発生する電磁力により前記第1の方向に移動可能である
ことを特徴とする搬送システム。 - 前記可動子は、前記第1の方向とは異なる方向に、前記コイル列と前記第1の磁石群又は前記第2の磁石群との間で発生する電磁力を受ける
ことを特徴とする請求項1に記載の搬送システム。 - 前記可動子は、前記第1の方向に沿った側面又は上面を有し、
前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群は、前記側面又は前記上面に配置されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の搬送システム。 - 前記可動子は、前記第1の方向に沿った一方の前記側面及び他方の前記側面を有し、
前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群は、前記一方の側面及び前記他方の側面のそれぞれに配置されている
ことを特徴とする請求項3に記載の搬送システム。 - 前記一方の側面に配置された前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群と、前記他方の側面に配置された前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群とは、前記第1の方向に沿った軸を対称軸として対称に配置されている
ことを特徴とする請求項4に記載の搬送システム。 - 前記一方の側面に配置された前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群と、前記他方の側面に配置された前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群とは、非対称に配置されている
ことを特徴とする請求項4記載の搬送システム。 - 前記可動子は、前記第1の方向に沿った一方の前記側面及び他方の前記側面を有し、
前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群は、前記一方の側面及び前記他方の側面のうちの前記一方の側面に配置されている
ことを特徴とする請求項3記載の搬送システム。 - 前記第1の磁石群は、前記第2の方向に互いにずれて配置された一の前記第1の磁石群と他の前記第1の磁石群とを含む
ことを特徴とする請求項7に記載の搬送システム。 - 前記コイル列は複数のコイル列であり、前記複数のコイル列の各々が前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群に対向可能に前記第1の方向に沿って配置されている
ことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記コイル列は1列である
ことを特徴とする請求項3,7及び8のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群は、前記上面に配置され、
前記コイル列を形成する前記複数のコイルの少なくとも1つは、
前記第1の磁石群又は前記第2の磁石群との間に引力が働きうる鉄心を有し、
前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群と上方から対向可能に配置されている
ことを特徴とする請求項3に記載の搬送システム。 - 前記コイル列を形成する前記複数のコイルは、前記複数のコイルのうちの1又は複数のコイルがボックス状に囲われてコイルボックスユニットを構成し、
複数の前記コイルボックスユニットが並べられている
ことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記可動子は、
前記第1の磁石群が取り付けられた第1のヨークと、
前記第2の磁石群が取り付けられた第2のヨークとを有し、
前記第1のヨークと前記第2のヨークとが互いに分離されている
ことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記複数の第1磁石は前記コイル列と対向可能な位置において、前記第1の方向において隣り合う第1磁石の極性が互いに異なり、
前記複数の第2磁石は前記コイル列と対向可能な位置において、前記第2の方向において隣り合う第2磁石の極性が互いに異なる
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記搬送システムは、固定子をさらに有し、
前記固定子は底面と、前記底面と交差する側面と、を有し、
前記コイル列は、前記固定子の前記側面に配置されている
ことを特徴とする請求項4乃至8のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記搬送システムは、固定子をさらに有し、
前記固定子は底面と、前記底面と対向する天面と、を有し、
前記コイル列は、前記固定子の前記天面に配置されている
ことを特徴とする請求項11に記載の搬送システム。 - 前記可動子の前記上面の反対側の面である下面には第1のターゲット及び第2のターゲットが設けられており、
前記固定子の前記底面は、前記第1のターゲットを測定して、前記可動子の前記第2の方向の位置を検出する複数の第1のセンサを有し、
前記複数の第1のセンサは、前記第1の方向において間隔を空けて配置されており、
前記固定子の前記底面は、前記第2のターゲットを測定して、前記可動子の前記第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の方向の位置を検出する複数の第2のセンサを有し、
前記複数の第2のセンサは、前記第1の方向において間隔を空けて配置されている
ことを特徴とする請求項15又は16に記載の搬送システム。 - 前記可動子は、前記固定子と接触せずに前記第1の方向に移動可能である
ことを特徴とする請求項15乃至17のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記複数の第2磁石が3つ以上である
ことを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記第2の磁石群は、前記第1の方向において前記第1の磁石群よりも前記可動子の先端側に配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記第2の磁石群は複数であり、
前記複数の第2の磁石群の少なくとも1つは前記第1の方向において前記第1の磁石群よりも前記可動子の先端側に配置されており、
前記複数の第2の磁石群の少なくとも1つは前記第1の方向において前記第1の磁石群よりも前記可動子の終端側に配置されている
ことを特徴とする請求項20に記載の搬送システム。 - 前記第1の磁石群は複数であり、
前記第2の磁石群は前記第1の方向において2つの前記第1の磁石群に挟まれて配置されている
ことを特徴とする請求項1乃至21のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記第2の磁石群を挟んだ2つの前記第1の磁石群の第1磁石のうち、前記第2の磁石群に最も近い位置に配置された第1磁石の磁極は同じである
ことを特徴とする請求項22に記載の搬送システム。 - 前記コイル列を形成する前記複数のコイルの少なくとも1つのコイルの前記第2の方向における長さは、前記第2の磁石群の前記第2の方向における長さよりも短い
ことを特徴とする請求項1乃至23のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 前記コイル列を形成する前記複数のコイルの少なくとも1つのコイルの前記第2の方向における長さは、前記第1の磁石群の前記第2の方向における長さよりも長い
ことを特徴とする請求項1乃至24のいずれか1項に記載の搬送システム。 - 第1の方向に沿って配置された複数の第1磁石よりなる第1の磁石群と、前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って配置された複数の第2磁石よりなる第2の磁石群とを有する可動子と、
前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群に対向可能に前記第1の方向に沿って配置された複数のコイルとを有し、
前記第1の磁石群は複数であり、
前記第2の磁石群は前記第1の方向において2つの前記第1の磁石群に挟まれて配置されており、
前記可動子は、前記複数のコイルと前記第1の磁石群及び/又は前記第2の磁石群との間で発生する電磁力により姿勢が制御されつつ、前記複数のコイルと前記第1の磁石群との間で発生する電磁力により前記第1の方向に移動可能である
ことを特徴とする搬送システム。 - 前記第2の磁石群を挟んだ2つの前記第1の磁石群の第1磁石のうち、前記第2の磁石群に最も近い位置に配置された第1磁石の磁極は同じである
ことを特徴とする請求項26に記載の搬送システム。 - 第1の方向に沿って配置された複数の第1磁石よりなる第1の磁石群と、
前記第1の方向と交差する方向に沿って配置された複数の第2磁石よりなる第2の磁石群とを有し、
前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群に対向可能に前記第1の方向に沿って配置された複数のコイルから形成されるコイル列と前記第1の磁石群及び/又は前記第2の磁石群との間で発生する電磁力により姿勢が制御されつつ、前記コイル列と前記第1の磁石群との間で発生する電磁力により前記第1の方向に移動可能である
ことを特徴とする可動子。 - 第1の方向に沿って配置された複数の第1磁石よりなる第1の磁石群と、前記第1の方向と交差する方向に沿って配置された複数の第2磁石よりなる第2の磁石群とを有し、前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群に対向可能に前記第1の方向に沿って配置された複数のコイルから形成されるコイル列と前記第1の磁石群又は前記第2の磁石群との間で発生する電磁力により姿勢が制御されつつ、前記コイル列と前記第1の磁石群との間で発生する電磁力により前記第1の方向に移動可能である可動子を制御する制御装置であって、
前記コイル列に流す電流を制御することにより前記コイル列と前記第1の磁石群との間で発生する電磁力を制御することにより、前記第1の方向への前記可動子の搬送を制御する搬送制御手段と、
前記コイル列に流す電流を制御することにより前記コイル列と前記第1の磁石群及び/又は前記第2の磁石群との間で発生する電磁力を制御することにより、前記可動子の姿勢を制御する姿勢制御手段と
を有することを特徴とする制御装置。 - 第1の方向に沿って配置された複数の第1磁石よりなる第1の磁石群と、前記第1の方向と交差する方向に沿って配置された複数の第2磁石よりなる第2の磁石群とを有し、前記第1の磁石群及び前記第2の磁石群に対向可能に前記第1の方向に沿って配置された複数のコイルから形成されるコイル列と前記第1の磁石群及び/又は前記第2の磁石群との間で発生する電磁力により姿勢が制御されつつ、前記コイル列と前記第1の磁石群との間で発生する電磁力により前記第1の方向に移動可能である可動子を制御する制御方法であって、
前記コイル列に流す電流を制御することにより前記コイル列と前記第1の磁石群との間で発生する電磁力を制御することにより、前記第1の方向への前記可動子の搬送を制御し、
前記コイル列に流す電流を制御することにより前記コイル列と前記第1の磁石群及び/又は前記第2の磁石群との間で発生する電磁力を制御することにより、前記可動子の姿勢を制御する
ことを特徴とする制御方法。 - 請求項1乃至27のいずれか1項に記載の搬送システムを用いてワークを搬送する工程と、
工程装置を用いて前記ワークに作業を実施する工程と、を有することを特徴とする物品の製造方法。
Priority Applications (10)
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---|---|---|---|
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