JP7733552B2 - 搬送システム、加工システム及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、搬送システム、加工システム及び物品の製造方法に関する。

一般に、工業製品を組み立てるための生産ラインや半導体露光装置等では、搬送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、複数の可動子が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、リニアモータによる搬送システムや磁気浮上型の搬送システムが既に提案されている。

これらの搬送システムでは、複数の可動子が部品等のワークを搬送するが、センサの読み取り面の加工誤差や組立誤差により、各可動子はそれぞれ移動の際の位置誤差である移動機差を有する。

そこで、特許文献１には、リニアモータによる搬送システムにおいて、各搬送台車の位置補正用データを用いて、目標停止位置で搬送台車を停止させるべく電磁石の通電制御を行う方法が記載されている。特許文献１に記載の方法では、共通の測定治具を用いて予め測定された各搬送台車の移動誤差に基づき各搬送台車の位置補正用データがそれぞれ定められる。

特許第５７５３０６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、レールに接触する台車の進行方向の１軸であるＸ軸における停止位置を補正するものである。磁気浮上型の搬送システムにおいて、そのような補正のみでは浮上状態の可動子を精度良く搬送することが困難であった。

本発明は、複数の可動子をより高い精度で搬送することができる浮上型の搬送システム、加工システム及び物品の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の一観点によれば、第１の方向に沿って移動可能な可動子と、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、電流が印加された前記複数のコイルにより、前記第１の方向と交差する第２の方向に浮上させつつ前記第１の方向に前記可動子を搬送する力を前記可動子に力を印加する固定子と、前記複数のコイルに印加する電流を制御して前記可動子の動作を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記可動子の機差情報を用いて前記複数のコイルに印加する電流を制御することにより前記可動子の浮上状態の姿勢を制御することを特徴とする搬送システムが提供される。

本発明によれば、浮上型の搬送システムにおいて、複数の可動子をより高い精度で搬送することができる。

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実施形態による搬送システムを制御する制御システムを示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおいて可動子の移動機差を補正するための補正値の取得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移動機差を補正するための補正値の取得方法を示す概略図である。 本発明の第１実施形態搬送システムにおいて可動子の移動機差を補正するための補正値の取得方法において取得されるデータの例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。 本発明の第１実施形態よる搬送システムにおける可動子位置算出関数による処理を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態よる搬送システムにおける可動子位置算出関数による処理を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子姿勢算出関数による処理を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態よる搬送システムにおける可動子姿勢算出関数による処理を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態よる搬送システムにおける可動子姿勢算出関数による処理を説明する概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける可動子に取り付けられたヨーク板に働く力と可動子１０１に働く力成分及びトルク成分との関係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Ｚ方向の推力定数プロファイルを模式的に示すグラフである。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける固定子のコイルを示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおける固定子のコイルを示す概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおいて、コイルに印加する電流量と、コイルとヨーク板との間に働く吸引力の大きさとの関係を模式的に示すグラフである。 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をＺ方向に沿って上から下に見た概略図である。 本発明の第１実施形態による搬送システムにおけるＹ方向の吸引力プロファイルを模式的に示すグラフである。 本発明の第２実施形態による搬送システムにおいて可動子のＸ方向の位置の機差をリニアスケール全域で取得する方法を示す概略図である。 本発明の第２実施形態による搬送システムにおいて可動子のＸ方向の位置の機差をリニアスケール全域で取得する方法を示す概略図である。 本発明の第２実施形態による搬送システムにおいて複数のＺ軸用ローラーの上において、可動子を摺動させてＸ方向に動かしたときのレーザー干渉計の測定値とリニアエンコーダの測定値との差分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。 本発明の第４実施形態による搬送システムにおいて可動子の重さを測定する方法を示す概略図である。 本発明の第４実施形態による搬送システムにおいて可動子の重さを測定する方法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１７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３を用いて説明する。図１及び図２は、本実施形態による可動子１０１及び固定子２０１を含む搬送システム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、搬送システム１におけるコイル２０２、２０７、２０８及びコイル２０２、２０７、２０８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３つの可動子１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、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。また、可動子１０１のＲ側の構成要素とＬ側の構成要素とを区別する場合には、小文字のアルファベットの後にＲ側を示すＲ又はＬ側を示すＬを付す。

本実施形態による搬送システム１は、固定子２０１のコイル２０７と可動子１０１の導電板１０７との間で電磁力を発生させＸ方向の推力を可動子１０１に印加する誘導型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１０２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。

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１０２を、ワーク１０２に対して加工作業を施す工程装置に搬送する。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１０２であるガラス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。なお、図１では、２台の固定子２０１に対して３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。なお、Ｘ方向、Ｙ方向及びＸ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。また、搬送方向の変位を位置とし、それ以外の方向の変位を姿勢、位置と姿勢とを合わせて状態と定義する。

また、以下の説明において用いる記号は、次のとおりである。なお、記号は、コイル２０２、２０７、２０８の各場合について重複して用いられる。

Ｏｃ：可動子１０１の原点
Ｏｓ：リニアスケール１０４の原点
Ｏｅ：固定子２０１の原点

ｊ：コイルを特定するための指標
（ただし、ｊは、Ｎを２以上の整数として１≦ｊ≦Ｎを満たす整数である。）
Ｎ：コイルの設置数
Ｉｊ：ｊ番目のコイルに印加される電流量

Ｐ：可動子１０１の位置及び姿勢を含む状態（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ，Ｗｙ，Ｗｚ）
Ｘ（ｊ，Ｐ）：状態Ｐの可動子１０１の中心から見たｊ番目のコイルのＸ座標
Ｙ（ｊ，Ｐ）：状態Ｐの可動子１０１の中心から見たｊ番目のコイルのＹ座標
Ｚ（ｊ，Ｐ）：状態Ｐの可動子１０１の中心から見たｊ番目のコイルのＺ座標

Ｔ：可動子１０１に印加する力
Ｔｘ：力ＴのＸ方向の力成分
Ｔｙ：力ＴのＹ方向の力成分
Ｔｚ：力ＴのＺ方向の力成分
Ｔｗｘ：力ＴのＷｘ方向のトルク成分
Ｔｗｙ：力ＴのＷｙ方向のトルク成分
Ｔｗｚ：力ＴのＷｚ方向のトルク成分

Ｅｘ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイルに単位電流を印加した際に状態Ｐの可動子１０１に対して働くＸ方向の力
Ｅｙ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイルに単位電流を印加した際に状態Ｐの可動子１０１に対して働くＹ方向の力
Ｅｚ（ｊ，Ｐ）：ｊ番目のコイルに単位電流を印加した際に状態Ｐの可動子１０１に対して働くＺ方向の力

Σ：指標ｊを１からＮまで変化させた場合の合計
＊：行列、ベクトルの積
Ｍ：トルク寄与行列
Ｋ：疑電流ベクトル（列ベクトル）
Ｔｑ：トルクベクトル（列ベクトル）
Ｉｓ：コイル電流ベクトル（列ベクトル）
Ｆｓ：コイル力ベクトル（列ベクトル）
Ｍ（ａ，ｂ）：トルク寄与行列Ｍのａ行ｂ列の要素

Ｉｎｖ（）：逆行列
Ｔｒ（）：転置行列
Ｔｒ（要素１，要素２，…）：要素１、要素２、…を要素とする列ベクトル

図１中の矢印で示すように、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、ヨーク板１０３と、導電板１０７とを有している。
また、可動子１０１は、リニアスケール１０４と、Ｙターゲット１０５と、Ｚターゲット１０６とを有している。さらに、可動子１０１は、それぞれの可動子１０１を識別するための識別情報が登録された情報媒体であるＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグ５１２を有している。

ヨーク板１０３は、可動子１０１の複数箇所に複数取り付けられて設置されている。具体的には、ヨーク板１０３は、可動子１０１の上面において、Ｒ側及びＬ側それぞれの端部にＸ方向に沿って取り付けられて設置されている。また、ヨーク板１０３は、可動子１０１のＲ側及びＬ側それぞれの側面にＸ方向に沿って取り付けられて設置されている。各ヨーク板１０３は、透磁率の大きな物質、例えば鉄で構成された鉄板である。

導電板１０７は、可動子１０１の上面において中央部にＸ方向に沿って取り付けられて設置されている。導電板１０７は、導電性を有する金属板等の導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、電気抵抗の小さいアルミニウム板等が好適である。

なお、ヨーク板１０３及び導電板１０７の設置場所及び設置数は、上記の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。

ＲＦＩＤタグ５１２は、可動子１０１において、ＲＦＩＤリーダー５１３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。ＲＦＩＤリーダー５１３は、搬送システム１における可動子１０１の搬送路の特定の位置に設置されている。ＲＦＩＤタグ５１２には、当該ＲＦＩＤタグ５１２が取り付けられた可動子１０１を識別できるように識別情報である個別ＩＤ（Identification）が登録されている。なお、可動子１０１には、ＲＦＩＤタグ５１２に代えて可動子１０１の個別ＩＤを示すＱＲコード（登録商標）等の情報媒体が設けられていてもよい。この場合、ＲＦＩＤリーダー５１３に代えて、情報媒体に応じて当該情報媒体から個別ＩＤを読み取るスキャナ等のリーダーを用いることができる。

固定子２０１は、コイル２０２、２０７、２０８と、リニアエンコーダ２０４と、Ｙセンサ２０５と、Ｚセンサ２０６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ヨーク板１０３にＺ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つのヨーク板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。

コイル２０８は、可動子１０１の側面に設置されたヨーク板１０３にＹ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２０８は、可動子１０１のＲ側及びＬ側それぞれの側面に設置された２つのヨーク板１０３にＹ方向に沿って側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。

コイル２０７は、可動子１０１の上面に設置された導電板１０７にＺ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２０７は、可動子１０１の上面における中央部に設置された導電板１０７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１列に配置されて設置されている。

固定子２０１は、電流が印加された各コイル２０２、２０７、２０８により、搬送方向に沿って移動可能な可動子１０１に力を印加する。これにより、可動子１０１は、位置及び姿勢が制御されつつ搬送方向に沿って搬送される。

なお、コイル２０２、２０７、２０８の設置場所は、上記の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。また、コイル２０２、２０７、２０８の設置数は、適宜変更することができる。

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。

可動子１０１は、例えば、その上又は下にワーク１０２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では、ワーク１０２が可動子１０１の下に取り付けられた状態を示している。なお、ワーク１０２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。

なお、図２には、ワーク１０２に対して加工作業を施す工程装置の例である蒸着装置７０１のチャンバ内に可動子１０１及び固定子２０１が組み込まれている場合を示している。蒸着装置７０１は、可動子１０１に取り付けられたワーク１０２に対して蒸着を行う蒸着源７０２を有している。蒸着源７０２は、可動子１０１の下部に取り付けられたワーク１０２に対向可能なように蒸着装置７０１のチャンバ内の下部に設置されている。蒸着源７０２の設置場所に搬送された可動子１０１の下部に取り付けられたワーク１０２である基板には、蒸着源７０２による蒸着により金属、酸化物等の薄膜が成膜される。このように、可動子１０１とともにワーク１０２が搬送され、搬送されたワーク１０２に対して工程装置により加工が施されて物品が製造される。

また、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。

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Ｙセンサ２０５、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、２０７、２０８が接続されている（図３参照）。

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、２０７、２０８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、２０７、２０８の電流量を制御する。

また、統合コントローラ３０１には、ＲＦＩＤリーダー５１３が通信可能に接続されている。ＲＦＩＤリーダー５１３は、可動子１０１のＲＦＩＤタグ５１２を読み取ることにより当該可動子１０１の個別ＩＤを取得する。ＲＦＩＤリーダー５１３は、取得した個別ＩＤを統合コントローラ３０１に送信する。統合コントローラ３０１は、ＲＦＩＤリーダー５１３から送信される可動子１０１の個別ＩＤを受信して認識し、可動子１０１を識別することができる。ＲＦＩＤリーダー５１３は、固定子２０１により構成される搬送路において一又は複数の位置に設置されている。

図３に示すように、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、２０７、２０８が接続されている。コイル２０２、２０７、２０８には、各々電流センサ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、２０７、２０８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、２０７、２０８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に所望の電流量および電流を流すタイミングを指令する。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個々のコイル２０２、２０７、２０８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についてさらに図４を用いて説明する。図４は、本実施形態による搬送システム１を制御する制御システム３を示す概略図である。

図４に示すように、制御システム３は、統合コントローラ３０１と、コイルコントローラ３０２と、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。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、センサコントローラ３０４及びＲＦＩＤリーダー５１３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、２０７、２０８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、２０７、２０８が接続されている。コイルユニットコントローラ３０３は、接続されたコイル２０２、２０７、２０８の電流の大きさを制御することができる。

コイルコントローラ３０２は、接続された各々の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。コイルユニットコントローラ３０３は、接続されたコイル２０２、２０７、２０８の電流量を制御する。

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の搬送中もそのうちの１つが１台の可動子１０１の位置を測定できるような間隔で固定子２０１に取り付けられている。また、複数のＹセンサ２０５は、そのうちの２つが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に対して電流値および電流を流すタイミングを指令する。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、可動子１０１に取付けられているＲＦＩＤタグ５１２を読み取ったＲＦＩＤリーダー５１３から受信した可動子１０１の個別ＩＤにより可動子１０１を識別することができる。これにより、統合コントローラ３０１は、それぞれの可動子１０１に対して個別のパラメータを適用して可動子１０１の動作を制御することができる。

次に、本実施形態による可動子１０１の移動機差を補正するための補正値の取得方法について図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態による搬送システム１において可動子１０１の移動機差を補正するための補正値の取得方法を示す概略図であり、補正値の取得に際して複数の可動子１０１に共通して用いる共通の測定治具５００を示している。図５Ａは、－Ｘ方向に見た共通の測定治具５００を示している。図５Ｂは、－Ｚ方向に見た共通の測定治具５００を示している。

共通の測定治具５００は、固定子２０１と同様のリニアエンコーダ２０４と、測距手段としてのレーザー変位計５０２とを有している。リニアエンコーダ２０４は、共通の測定治具５００に設置された可動子１０１のリニアスケール１０４を読み取り可能に共通の測定治具５００に取り付けられて設置されている。レーザー変位計５０２は、共通の測定治具５００に設置された可動子１０１のＸ方向の位置を検出可能に共通の測定治具５００に取り付けられて設置されている。共通の測定治具５００は、複数の可動子１０１のそれぞれについて、可動子１０１の移動機差に関する情報である機差情報を取得するために用いられる。機差情報を取得する可動子１０１の移動機差は、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の各方向に関する機差である。

共通の測定治具５００においては、リニアエンコーダ２０４により可動子１０１のリニアスケール１０４を読み取ることにより、共通の測定治具５００に設置された可動子１０１のＸ方向の位置が検出可能になっている。また、レーザー変位計５０２による測定により、同じく共通の測定治具５００に設置された可動子１０１のＸ方向の位置が検出可能になっている。

また、ＲＦＩＤリーダー５１３を用いて、共通の測定治具５００に設置された可動子１０１のＲＦＩＤタグ５１２を読み取ることにより、当該可動子１０１を識別することができる。

共通の測定治具５００には、可動子１０１の浮上状態を模擬するように可動子１０１が設置される。この場合、ベッセル点５０１で可動子１０１を支持してもよいし、突き当て（不図示）を基準にしてもよい。共通の測定治具５００において、複数の可動子１０１に対して再現の良い共通の設置を行うことが重要である。

ここで、可動子１０１のＺターゲット１０６のうち、進行方向である＋Ｘ方向に向かって右側である＋Ｙ方向側に配置されるＺターゲット１０６をＺターゲット１０６Ｒとする。また、可動子１０１のＺターゲット１０６のうち、進行方向である＋Ｘ方向に向かって左側である－Ｙ方向側に配置されるＺターゲット１０６をＺターゲット１０６Ｌとする。

移動機差を補正するための補正値の取得する際には、共通の測定治具５００に設置された可動子１０１について、三次元測定機５０３及びレーザー変位計５０２による測定を実行する。具体的には、三次元測定機５０３により、Ｙターゲット１０５のＹ方向の位置、Ｚターゲット１０６ＲのＺ方向の位置及びＺターゲット１０６ＬのＺ方向の位置を、Ｘ方向に沿って測定する。測定する際には、補正データ量を少なくするために、Ｘ方向に例えば１ｍｍ刻みの測定を行ってもよい。また、レーザー変位計５０２により可動子１０１のＸ方向の位置を測定する。

同様に、複数の可動子１０１について、三次元測定機５０３により、Ｙターゲット１０５のＹ方向の位置、Ｚターゲット１０６ＲのＺ方向の位置及びＺターゲット１０６ＬのＺ方向の位置をＸ方向に沿って測定する。また、同様に、複数の可動子１０１について、レーザー変位計５０２により可動子１０１のＸ方向の位置を測定する。

図６は、可動子１０１のＹターゲット１０５、Ｚターゲット１０６Ｒ及びＺターゲット１０６Ｌについて上述のように測定したデータの例を示している。

図６中、上段に測定対象のＹターゲット１０５、Ｚターゲット１０６Ｒ及びＺターゲット１０６Ｌを示し、下段に測定したデータのグラフを示す。下段に示すグラフにおいて、横軸は測定箇所のＸ軸の位置を示している。縦軸は、共通の測定治具５００に可動子１０１を設置したときの設計値から測定した値を引いた値を誤差Ｅｒｒとして示している。グラフ中、Ｅｒｒ１０５はＹターゲット１０５についての誤差Ｅｒｒを、Ｅｒｒ１０６ＲはＺターゲット１０６Ｒについての誤差Ｅｒｒを、Ｅｒｒ１０６ＬはＺターゲット１０６Ｌについての誤差Ｅｒｒを示している。

誤差Ｅｒｒは、各ターゲットのセンサにより読み取られるターゲット面の設計値からのずれである。すなわち、Ｅｒｒ１０５は、Ｙセンサ２０５がＹターゲット１０５を読み取るときにおいて、各可動子１０１に固有の読み取り誤差になる。Ｅｒｒ１０６Ｒは、Ｚセンサ２０６がＺターゲット１０６Ｒを読み取るときにおいて、各可動子１０１に固有の読み取り誤差になる。Ｅｒｒ１０６Ｌは、Ｚセンサ２０６がＺターゲット１０６Ｌを読み取るときにおいて、各可動子１０１に固有の読み取り誤差になる。

これらのＹセンサ２０５の読み取り誤差及びＺセンサ２０６の読み取り誤差は、各可動子１０１の浮上時の姿勢の移動機差となる。以降、Ｙセンサ２０５の読み取り誤差をＣｙ、Ｚセンサ２０６の読み取り誤差をＣｚと表記する。読み取り誤差Ｃｙは、可動子１０１のＹ方向に関する移動機差である。読み取り誤差Ｃｚは、可動子１０１のＺ方向に関する移動機差である。読み取り誤差Ｃｙ、Ｃｚは、可動子１０１の搬送制御において、可動子１０１の移動機差を補正するための補正値として使用される。

なお、測定したデータを補正値として使用する際には、複数の測定点から、ラグランジュ補間等の方法を利用して測定点の間のデータを補間することができる。

これらの読み取り誤差Ｃｙ、Ｃｚは、統合コントローラ３０１にて、ＲＦＩＤタグ５１２に登録されている可動子１０１の個別ＩＤと関連付けられて、センサの機差情報５２１（図７参照）として半導体記憶装置、磁気記憶装置等の記憶部に記憶される。なお、読み取り誤差Ｃｙ、Ｃｚは、統合コントローラ３０１が参照可能な外部の記憶装置に記憶されてもよい。

一方、可動子１０１のＸ方向の位置の移動機差である機差Ｃｘは、レーザー変位計５０２による測定結果に基づき、次式（Ｘ１）により計算することができる。
Ｃｘ＝（Ｒｅｆ＿Ｌｘ－Ｌｘ）－（Ｒｅｆ＿Ｅｘ－Ｅｘ） …式（Ｘ１）

ここで、Ｅｘ、Ｌｘ、Ｒｅｆ＿Ｌｘ、Ｒｅｆ＿Ｅｘは、それぞれ以下を表している。
Ｅｘ：共通の測定治具５００に取付けられたリニアエンコーダ２０４の測定値
Ｌｘ：レーザー変位計５０２の測定値
Ｒｅｆ＿Ｌｘ：レーザー変位計５０２から可動子１０１までのＸ方向の位置の設計値
Ｒｅｆ＿Ｅｘ：リニアエンコーダ２０４の取り付け位置の設計値

こうして、可動子１０１のＸ方向に関する機差である移動機差Ｃｘが取得される。このＸ方向の位置の機差Ｃｘは、統合コントローラ３０１にて、ＲＦＩＤタグ５１２に登録されている可動子１０１の個別ＩＤと関連付けられて、Ｘ方向の機差情報５２０（図７参照）として半導体記憶装置、磁気記憶装置等の記憶部に記憶される。なお、機差Ｃｘは、統合コントローラ３０１が参照可能な外部の記憶装置に記憶されてもよい。

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７を用いて説明する。図７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７は、可動子１０１の姿勢制御方法の概略について主にそのデータの流れに着目して示している。統合コントローラ３０１は、以下に説明するように、可動子位置算出関数４０１、可動子姿勢算出関数４０２、可動子姿勢制御関数４０３及びコイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行する。これにより、統合コントローラ３０１は、可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の搬送を制御する。なお、統合コントローラ３０１に代えて、コイルコントローラ３０２が統合コントローラ３０１と同様の処理を実行するように構成することもできる。

まず、可動子位置算出関数４０１は、複数のリニアエンコーダ２０４からの測定値、その取り付け位置の情報及び可動子１０１のＸ方向の機差情報５２０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。このとき、可動子位置算出関数４０１は、可動子１０１のＲＦＩＤタグ５１２に登録されている個別ＩＤと関連付けられて記憶されたＸ方向の機差情報５２０を使用することにより、可動子１０１個別の移動機差を補正することができる。

上記の計算により、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７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、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から出力される値並びにＹターゲット１０５、Ｚターゲット１０６Ｒ及びＺターゲット１０６Ｌのセンサの機差情報５２１に基づき、姿勢（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を算出する。このとき、可動子姿勢算出関数４０２は、可動子１０１のＲＦＩＤタグ５１２に登録されている個別ＩＤと関連付けられて記憶されたセンサの機差情報５２１を使用することにより、可動子１０１個別の移動機差を補正することができる。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、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７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、２０７、２０８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８を用いて詳細に説明する。図８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８において、Ｐは、可動子１０１の位置及び姿勢（位置姿勢又は状態ともいう）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の積算値等に基づき、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、２０７、２０８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、２０７、２０８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。

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。

ここで、可動子位置算出関数４０１による処理について図９Ａ及び図９Ｂを用いて説明する。図９Ａ及び図９Ｂは、可動子位置算出関数による処理を説明する概略図である。

図９Ａにおいて、基準点Ｏｅは、リニアエンコーダ２０４が取り付けられている固定子２０１の位置基準である。また、基準点Ｏｓは、可動子１０１に取り付けられているリニアスケール１０４の位置基準である。図９Ａでは、可動子１０１として２台の可動子１０１ａ、１０１ｂが搬送され、リニアエンコーダ２０４として３つのリニアエンコーダ２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃが配置されている場合を示している。なお、リニアスケール１０４は、各可動子１０１ａ、１０１ｂの同じ位置にＸ方向に沿って取り付けられている。

例えば、図９Ａに示す可動子１０１ｂのリニアスケール１０４には、１つのリニアエンコーダ２０４ｃが対向している。リニアエンコーダ２０４ｃは、可動子１０１ｂのリニアスケール１０４を読み取って距離Ｐｃを出力する。また、リニアエンコーダ２０４ｃの基準点Ｏｅを原点とするＸ軸上の位置はＳｃである。したがって、可動子１０１ｂの位置Ｐｏｓ（１０１ｂ）は次式（１）により算出することができる。
Ｐｏｓ（１０１ｂ）＝Ｓｃ－Ｐｃ …式（１）

例えば、図９Ａに示す可動子１０１ａのリニアスケール１０４には、２つのリニアエンコーダ２０４ａ、２０４ｂが対向している。リニアエンコーダ２０４ａは、可動子１０１ａのリニアスケール１０４を読み取って距離Ｐａを出力する。また、リニアエンコーダ２０４ａの基準点Ｏｅを原点とするＸ軸上の位置はＳａである。したがって、リニアエンコーダ２０４ａの出力に基づく可動子１０１ａのＸ軸上の位置Ｐｏｓ（１０１ａ）は、次式（２）で算出することができる。
Ｐｏｓ（１０１ａ）＝Ｓａ－Ｐａ …式（２）

また、リニアエンコーダ２０４ｂは、可動子１０１ａのリニアスケール１０４を読み取って距離Ｐｂを出力する。また、リニアエンコーダ２０４ｂの基準点Ｏｅを原点とするＸ軸上の位置はＳｂである。したがって、リニアエンコーダ２０４ｂの出力に基づく可動子１０１ａのＸ軸上の位置Ｐｏｓ（１０１ａ）′は、次式（３）により算出することができる。
Ｐｏｓ（１０１ａ）′＝Ｓｂ－Ｐｂ …式（３）

ここで、各々のリニアエンコーダ２０４ａ、２０４ｂの位置は予め正確に測定されているため、２つの値Ｐｏｓ（１０１ａ）、Ｐｏｓ（１０１ａ）′の差は十分に小さい。このように２つのリニアエンコーダ２０４の出力に基づく可動子１０１のＸ軸上の位置の差が十分小さい場合は、それら２つのリニアエンコーダ２０４は、同一の可動子１０１のリニアスケール１０４を観測していると判定することができる。

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

また、可動子１０１は、Ｚ軸周りに回転量Ｗｚで回転しうる。この回転量Ｗｚの変位による可動子１０１の位置の補正が必要な場合について図９Ｂで説明する。図９Ｂは、可動子１０１ｂのＹ方向の側面における一方の側面にリニアスケール１０４が取り付けられている場合について説明している。Ｏｓはリニアスケール１０４の原点、Ｏｃは可動子１０１ｂの原点である。可動子１０１ｂの中心Ｏｃからリニアスケール１０４までの距離をＤとすれば、可動子１０１ｂの位置Ｐｏｓ（１０１ｂ）は、次式（１ｂ）を用いて計算することにより、より正確な可動子１０１ｂの位置を得ることができる。
Ｐｏｓ（１０１ｂ）＝Ｓｃ－Ｐｃ－Ｗｚ＊Ｄ …式（１ｂ）

また、可動子１０１ｂのＸ方向の位置の移動機差である機差Ｃｘ（１０１ｂ）を考慮すると、可動子１０１ｂの位置Ｐｏｓ（１０１ｂ）は、次式（１ｃ）を用いて計算することにより、より正確な可動子１０１ｂの位置を得ることができる。
Ｐｏｓ（１０１ｂ）＝Ｓｃ－Ｐｃ－Ｗｚ＊Ｄ＋Ｃｘ（１０１ｂ） …式（１ｃ）

可動子位置算出関数４０１は、上述のようにしてリニアエンコーダ２０４の出力に基づき、可動子位置情報として可動子１０１のＸ方向における位置Ｘを算出して決定する。位置Ｘを算出するに際して、可動子位置算出関数４０１は、可動子１０１のＸ方向の位置の機差Ｃｘを考慮することにより、可動子１０１個別の移動機差を補正することができる。

次に、可動子姿勢算出関数４０２による処理について図１０、図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて説明する。

図１０では、可動子１０１として可動子１０１ｃが搬送され、Ｙセンサ２０５としてＹセンサ２０５ａ、２０５ｂが配置されている場合を示している。図１０に示す可動子１０１ｃのＹターゲット１０５には、２つのＹセンサ２０５ａ、２０５ｂが対向している。２つのＹセンサ２０５ａ、２０５ｂが出力する相対距離の値をそれぞれＹａ、Ｙｂとし、Ｙセンサ２０５ａ、２０５ｂ間の間隔がＬｙの場合、可動子１０１ｃのＺ軸周りの回転量Ｗｚは、次式（４）により算出される。
Ｗｚ＝（Ｙａ－Ｙｂ）／Ｌｙ …式（４）

ここで、Ｙセンサ２０５ａ、２０５ｂの読み取り誤差Ｃｙをそれぞれ読み取り誤差Ｃｙ（２０５ａ、１０１ｃ）、Ｃｙ（２０５ｂ、１０１ｃ）とする。すると、Ｙセンサ２０５ａ、２０５ｂの出力の値Ｙａ、Ｙｂは、それぞれ読み取り誤差Ｃｙ（２０５ａ、１０１ｃ）、Ｃｙ（２０５ｂ、１０１ｃ）を考慮して補正することができる。それぞれ読み取り誤差Ｃｙ（２０５ａ、１０１ｃ）、Ｃｙ（２０５ｂ、１０１ｃ）を考慮した補正後のＹセンサ２０５ａ、２０５ｂの出力の値Ｙａ′、Ｙｂ′は、それぞれ次式（４ａ）及び（４ｂ）で表される。
Ｙａ′＝Ｙａ＋Ｃｙ（２０５a、１０１ｃ） …式（４ａ）
Ｙｂ′＝Ｙｂ＋Ｃｙ（２０５ｂ、１０１ｃ） …式（４ｂ）

また、Ｙセンサ２０５ａ、２０５ｂの読み取り誤差Ｃｙ（２０５ａ、１０１ｃ）、Ｃｙ（２０５ｂ、１０１ｃ）を考慮した補正後の可動子１０１ｃのＺ軸周りの回転量Ｗｚ′は、次式（４ｃ）により算出される。
Ｗｚ′＝（Ｙａ′－Ｙｂ′）／Ｌｙ …式（４ｃ）

なお、可動子１０１の位置によっては３つ以上のＹセンサ２０５が対向する場合もありうる。その場合、最小二乗法等を使ってＹターゲット１０５の傾き、すなわちＺ軸周りの回転量Ｗｚ′を算出することができる。

また、図１１Ａ及び図１１Ｂでは、可動子１０１として可動子１０１ｄが搬送され、Ｚセンサ２０６としてＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが配置されている場合を示している。図１１Ａ及び図１１Ｂに示す可動子１０１ｄのＺターゲット１０６には、３つのＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが対向している。ここで、３つのＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃが出力する相対距離の値をそれぞれＺａ、Ｚｂ、Ｚｃとする。また、Ｘ方向のセンサ間距離、すなわちＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ間の距離をＬｚ１とする。また、Ｙ方向のセンサ間距離、すなわちＺセンサ２０６ａ、２０６ｃ間の距離をＬｚ２とする。すると、Ｙ軸周りの回転量Ｗｙ及びＸ軸周りの回転量Ｗｘは、それぞれ次式（５ａ）及び（５ｂ）により算出することができる。
Ｗｙ＝（Ｚｂ－Ｚａ）／Ｌｚ１ …式（５ａ）
Ｗｘ＝（Ｚｃ－Ｚａ）／Ｌｚ２ …式（５ｂ）

ここで、Ｚセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃの読み取り誤差ＣｚをそれぞれＣｚ（２０６ａ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｂ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｃ、１０１ｄ）とする。すると、Ｚセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃの出力の値Ｚａ、Ｚｂ、Ｚｃは、それぞれ読み取り誤差Ｃｚ（２０６ａ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｂ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｃ、１０１ｄ）を考慮して補正することができる。読み取り誤差Ｃｚ（２０６ａ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｂ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｃ、１０１ｄ）を考慮した補正後のＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃの出力の値Ｚａ′、Ｚｂ′、Ｚｃ′は、それぞれ次式（５ｃ）、（５ｄ）及び（５ｅ）で表される。
Ｚａ′＝Ｚａ＋Ｃｚ（２０６ａ、１０１ｄ） …式（５ｃ）
Ｚｂ′＝Ｚｂ＋Ｃｚ（２０６ｂ、１０１ｄ） …式（５ｄ）
Ｚｃ′＝Ｚｃ＋Ｃｚ（２０６ｃ、１０１ｄ） …式（５ｅ）

また、Ｚセンサ２０６ａ、２０６ｂの読み取り誤差Ｃｚ（２０６ａ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｂ、１０１ｄ）を考慮した補正後の可動子１０１ｄのＹ軸周りの回転量Ｗｙ′は、次式（５ｆ）により算出することができる。
Ｗｙ′＝（Ｚｂ′－Ｚａ′）／Ｌｚ１ …式（５ｆ）

また、Ｚセンサ２０６ａ、２０６ｃの読み取り誤差Ｃｚ（２０６ａ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｃ、１０１ｄ）を考慮した補正後の可動子１０１ｄのＸ軸周りの回転量Ｗｘ′は、次式（５ｇ）により算出することができる。
Ｗｘ′＝（Ｚｃ′－Ｚａ′）／Ｌｚ２ …式（５ｇ）

可動子姿勢算出関数４０２は、上述のようにしてＹセンサ２０５の読み取り誤差Ｃｙ及びＺセンサ２０６の読み取り誤差Ｃｚを考慮した補正を行って、可動子１０１の姿勢情報として各軸周りの回転量Ｗｘ′、Ｗｙ′，Ｗｚ′を算出することができる。

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

まず、可動子１０１のＹ方向の位置Ｙの算出について図１０を用いて説明する。図１０において、可動子１０１ｃがかかる２つのＹセンサ２０５をそれぞれＹセンサ２０５ａ、２０５ｂとする。また、Ｙセンサ２０５ａ、２０５ｂの測定値をそれぞれＹａ、Ｙｂとする。また、Ｙセンサ２０５ａの位置とＹセンサ２０５ｂの位置との中点をＯｅ′とする。
さらに、式（１）～（３）で得られた可動子１０１ｃの位置をＯｓ′とし、Ｏｅ′からＯｓ′までの距離をｄＸ′とする。このとき、可動子１０１ｃのＹ方向の位置Ｙは、次式により近似的に計算して算出することができる。
Ｙ＝（Ｙａ＋Ｙｂ）／２－Ｗｚ＊ｄＸ′ …式（６）

可動子１０１ｃのＹ方向の位置Ｙは、Ｙセンサ２０５ａ、２０５ｂの読み取り誤差Ｃｙ（２０５ａ、１０１ｃ）、Ｃｙ（２０５ｂ、１０１ｃ）を考慮して補正することができる。読み取り誤差Ｃｙ（２０５ａ、１０１ｃ）、Ｃｙ（２０５ｂ、１０１ｃ）を考慮して補正した可動子１０１ｃのＹ方向の位置Ｙ′は、次式（６ａ）により近似的に計算して算出することができる。
Ｙ′＝（Ｙａ′＋Ｙｂ′）／２－Ｗｚ′＊ｄＸ′ …式（６ａ）

次に、可動子１０１のＺ方向の位置Ｚの算出について図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて説明する。可動子１０１ｄがかかる３つのＺセンサ２０６をそれぞれＺセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃとする。また、Ｚセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃの測定値をそれぞれＺａ、Ｚｂ、Ｚｃとする。また、Ｚセンサ２０６ａのＸ座標とＺセンサ２０６ｃのＸ座標とは同一である。また、リニアエンコーダ２０４は、Ｚセンサ２０６ａとＺセンサ２０６ｃとの中間の位置にあるものとする。また、Ｚセンサ２０６ａ及びＺセンサ２０６ｃの位置ＸをＯｅ″とする。さらに、Ｏｅ″から可動子１０１ｄの中心Ｏｓ″までの距離をｄＸ″とする。このとき、可動子１０１ｄのＺ方向の位置Ｚは、次式により近似的に計算して算出することができる。
Ｚ＝（Ｚａ＋Ｚｂ）／２＋Ｗｙ＊ｄＸ″ …式（７）

可動子１０１ｄのＺ方向の位置Ｚは、Ｚセンサ２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃの読み取り誤差Ｃｚ（２０６ａ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｂ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｃ、１０１ｄ）を考慮して補正することができる。読み取り誤差Ｃｚ（２０６ａ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｂ、１０１ｄ）、Ｃｚ（２０６ｃ、１０１ｄ）を考慮して補正した可動子１０１ｄのＺ方向の位置Ｚ′は、次式（７ａ）により近似的に計算して算出することができる。
Ｚ′＝（Ｚａ′＋Ｚｂ′）／２＋Ｗｙ′＊ｄＸ″ …式（７ａ）

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

こうして、統合コントローラ３０１は、可動子位置算出関数４０１及び可動子姿勢算出関数４０２を用いた処理を実行することにより、可動子１０１の位置及び姿勢を取得する取得部として機能する。可動子１０１の位置及び姿勢を取得する際、統合コントローラ３０１は、可動子１０１のＸ方向の位置の機差Ｃｘ、並びにＹセンサ２０５の読み取り誤差Ｃｙ及びＺセンサ２０６の読み取り誤差Ｃｚを考慮して可動子１０１の位置及び姿勢を補正することができる。

次に、可動子１０１に所望の力Ｔを印加するためのコイル２０２、２０７、２０８に印加する電流値の決定方法について説明する。可動子１０１に印加する力Ｔは、上述のように、力の３軸成分であるＴｘ、Ｔｙ、Ｔｚ及びトルクの３軸成分であるＴｗｘ、Ｔｗｙ、Ｔｗｚを有するものである。コイル電流算出関数４０４を用いた処理を実行する統合コントローラ３０１は、以下に説明する電流値の決定方法に従ってコイル２０２、２０７、２０８に印加する電流値を決定することができる。

なお、コイル２０２、２０７、２０８が印加する力及びトルクのうち、１つの力又はトルクが他の力又はトルクに与える影響を十分無視できる場合がある。コイル２０２、２０７、２０８が印加する力及びトルクは、具体的には、コイル２０７が印加するＸ方向の力、コイル２０８が印加するＹ方向の力及びＷｚ方向のトルク、並びにコイル２０２が印加するＺ方向の力、Ｗｘ方向のトルク及びＷｙ方向のトルクである。コイル２０８が印加するＹ方向の力及びＷｚ方向のトルクは、水平方向において作用するものである。コイル２０２が印加するＺ方向の力、Ｗｘ方向のトルク及びＷｙ方向のトルクは、浮上方向において作用するものである。影響を十分無視できる場合、コイル２０７についてはＸ方向の力だけを、コイル２０８についてはＹ方向の力及びＷｚ方向のトルクだけを、コイル２０２についてはＺ方向の力、Ｗｘ方向のトルク及びＷｙ方向のトルクだけを考慮して電流値を計算すればよい。以下、影響を十分に無視できる場合について説明する。

まず、Ｚ方向の力成分Ｔｚ、Ｗｘ方向のトルク成分Ｔｗｘ及びＷｙ方向のトルク成分Ｔｗｙを可動子１０１に印加するために各コイル２０２に印加する電流について図１２乃至図１４Ｂを用いて説明する。

図１２は、可動子１０１上に取り付けられたヨーク板１０３に働く力と可動子１０１に働く力成分Ｔｚ及びトルク成分Ｔｗｘ、Ｔｗｙとの関係を示す概略図である。

図１２において、Ｆｚｊは、ｊ番目のコイルがヨーク板１０３に印加する力である。ただし、コイル２０２の設置数Ｎを２以上の整数として、ｊは１≦ｊ≦Ｎを満たす整数である。各力Ｆｚｊが印加するトルクは、トルク成分Ｔｗｘ、Ｔｗｙに寄与する。各力Ｆｚｊが印加するトルクは、その力Ｆｚｊ及びその作用点と可動子１０１の中心Ｏｃとの距離に応じて決定される。

図１３は、Ｚ方向の推力定数プロファイル６０１を模式的に示すグラフである。推力定数プロファイル６０１は、ヨーク板１０３に対向する浮上用のコイル２０２に単位電流を印加した際にヨーク板１０３に働く吸引力を模式的に示している。その吸引力の大きさは、Ｘ方向の移動に対して連続的に変化する。

ここで、コイル２０２の構成の例について図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂは、コイル２０２を示す概略図である。図１４Ａはコイル２０２をＺ方向から見た図、図１４Ｂはコイル２０２をＸ方向から見た図である。

図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、コイル２０２は、巻き線２１０とコア２１１とを有している。巻き線２１０には、電流コントローラ３１３により電流が印加される。巻き線２１０に電流が印加されると、磁束の経路である磁路２１２が形成される。こうして形成された磁路２１２中の磁束により、コイル２０２とヨーク板１０３の間に吸引力が働く。

コイル２０２に印加する電流とコイル２０２と、ヨーク板１０３との間に働く力の大きさとの関係について図１４Ａ乃至図１５を用いてさらに詳しく説明する。図１５は、コイル２０２に印加する電流と、コイル２０２とヨーク板１０３との間に働く吸引力の大きさとの関係を模式的に示すグラフである。図１５に示すグラフにおいて、横軸はコイル２０２に印加する電流量Ｉ、縦軸はコイル２０２とヨーク板１０３との間に働く吸引力の大きさＦｚを示している。図１５に示すグラフには、電流量Ｉに対する吸引力の大きさＦｚを示す吸引力プロファイル６０４が示されている。

コイル２０２とヨーク板１０３との間のＺ方向の間隔が一定の場合、吸引力Ｆｚは、電流量Ｉの二乗に概ね比例する。ここで、図１５に示すグラフ中、Ｆ０は、可動子１０１に働く重力ｍｇを補償するために必要な各コイルに平均的に働く力の大きさである。

ここで、次のように数値及び記号を設定する。
１個のコイル２０２のコア２１１の底面積：Ｓ＝０．０１［ｍ^２］
１個のコイル２０２が補償する可動子１０１の質量の一部：Ｆ０＝１００［Ｎ］（約１０［ｋｇ］）
真空の透磁率：μ０＝４π×１０^－７
空気ギャップ：ｇａｐ［ｍ］
コイル巻き数：ｎ［回］
コイル電流：Ｉ［Ａ］
コア２１１とヨーク板１０３との間の磁束密度：Ｂ［Ｔ］

コア２１１及びヨーク板１０３の透磁率が真空の透磁率に対して十分大きいとすると、Ｆｚ及びＢは、それぞれ次式（８ａ）及び（８ｂ）により近似的に計算することができる。
Ｆｚ＝Ｓ＊Ｂ^２／（２＊μ０） …式（８ａ）
Ｂ＝ｎ＊Ｉ＊μ０／（２＊ｇａｐ） …式（８ｂ）

ここで、巻き数Ｎが５００［回］、コイル電流Ｉ０が１．０［Ａ］のとき、空気ギャップｇａｐは、式（８ａ）及び（８ｂ）により０．００６２６６［ｍ］と計算することができる。

ここで、吸引力プロファイル６０４において、Ｆｚ＝Ｆ０となるＩ＝Ｉ０の点をＱとする。この点Ｑの周りについて説明する。

仮に、ｇａｐが０．００６２６６［ｍ］から０．２５ｍｍだけ大きい方向に変化した場合、拡大するｇａｐを補償するため、コイル２０２にはより大きな起磁力を発生させる必要がある。ｇａｐを０．００６５１６［ｍ］として式（８ａ）及び（８ｂ）を同じＦｚを発生するようにして計算すれば、コイル電流Ｉは、１．０３９９［Ａ］と計算される。この程度の電流値であるから、可動子１０１の搬送中におけるコイル電流の電流値の変動は、基準となるコイル電流Ｉ０に比べて十分小さい。

したがって、点Ｑの周りでは、電流Ｉ０に対して追加で印加する電流ｄＩと、電流ｄＩの印加によりＺ軸方向に追加して発生する力の大きさｄＦとの間には、次式（８ｃ）で示される関係が成り立つ。なお、原点Ｏの周りでは、式（８ｃ）で示される関係は成立しない。
ｄＦ ∝ ｄＩ …式（８ｃ）

ここでｄＦとｄＩの比を次式（８ｄ）により定義する。
ｄＦ／ｄＩ＝Ｅｚ …式（８ｄ）

図１３に示す推力定数プロファイル６０１において、Ｅｚ（ｊ，Ｐ）が示されている。
Ｅｚ（ｊ，Ｐ）は、式（８ｄ）に示す比になっている。すなわち、Ｅｚ（ｊ，Ｐ）は、可動子１０１が位置姿勢Ｐにあるときにｊ番目のコイル２０２に平均的に印加している電流Ｉ０に対して追加で電流ｄＩを印加した際における、電流ｄＩに対するＺ軸方向に追加して発生する力の大きさｄＦの比である。

ｊをコイル２０２を特定する指標として上記表記方法に従って図１２を参照して説明する。以下、簡単のため、Ｚ方向の追加の力ｄＦｚｊを単にＦｚｊと表記し、追加の電流ｄＩｊをＩｊと表記する。

ｊ番目のコイル２０２が発生するＺ方向の追加の力Ｆｚｊは、Ｉｊをｊ番目のコイル２０２に印加する追加の電流とすれば、次式（９ａ）により表される。
Ｆｚｊ＝Ｅｚ（ｊ，Ｐ）＊Ｉｊ …式（９ａ）

さらにＸ（ｊ，Ｐ）をｊ番目のコイル２０２の可動子１０１の中心Ｏｃから見たＸ方向の相対位置、Ｙ（ｊ，Ｐ）をｊ番目のコイル２０２の可動子１０１の中心Ｏｃから見たＹ方向の相対位置とする。すると、Ｚ方向の力成分Ｔｚ、Ｗｘ方向のトルク成分Ｔｗｘ及びＷｙ方向のトルク成分Ｔｗｙは、それぞれ次式（９ｂ）、（９ｃ）及び（９ｄ）により表される。
Ｔｚ＝Σ（Ｅｚ（ｊ，Ｐ）＊Ｉｊ） …式（９ｂ）
Ｔｗｘ＝Σ（－Ｅｚ（ｊ，Ｐ）＊Ｙ（ｊ，Ｐ）＊Ｉｊ） …式（９ｃ）
Ｔｗｙ＝Σ（Ｅｚ（ｊ，Ｐ）＊Ｘ（ｊ，Ｐ）＊Ｉｊ） …式（９ｄ）

上式（９ｂ）、（９ｃ）及び（９ｄ）を満足する電流Ｉｊを各コイル２０２に印加すれば、所望の力成分及びトルク成分（Ｔｚ、Ｔｗｘ、Ｔｗｙ）を得ることができる。

ここで、トルク寄与行列Ｍを定義する。トルク寄与行列Ｍは、可動子１０１が位置姿勢Ｐにある場合に１～ｊ番目のコイル２０２の各々に対して単位電流を印加した場合の各力成分及びトルク成分（Ｔｚ、Ｔｗｘ、Ｔｗｙ）への寄与の大きさを示す行列である。このように、トルク寄与行列Ｍを用いて、各コイル２０２に印加される単位電流による力成分及びトルク成分（Ｔｚ、Ｔｗｘ、Ｔｗｙ）の各成分に対する寄与に関する情報を用いて、各コイル２０２に印加される電流値を決定する。

トルク寄与行列Ｍでは、その１行目をＺ方向、２行目をＷｘ方向、３行目をＷｙ方向に対応させる。すると、トルク寄与行列Ｍの１行ｊ列、２行ｊ列及び３行ｊ列の各要素Ｍ（１，ｊ）、Ｍ（２，ｊ）及びＭ（３，ｊ）は、それぞれ次式（１０ａ）、（１０ｂ）及び（１０ｃ）により表される。トルク寄与行列Ｍは、３行Ｎ列の行列である。なお、トルク寄与行列Ｍの各行は、互いに線形独立である。
Ｍ（１，ｊ）＝Ｅｚ（ｊ，Ｐ） …式（１０ａ）
Ｍ（２，ｊ）＝－Ｅｚ（ｊ，Ｐ）＊Ｙ（ｊ，Ｐ） …式（１０ｂ）
Ｍ（３，ｊ）＝Ｅｚ（ｊ，Ｐ）＊Ｘ（ｊ，Ｐ） …式（１０ｃ）

一方、コイル電流ベクトルＩｓとして、１～Ｎ番目のコイル２０２に印加する電流量Ｉ１～ＩＮを要素とする列ベクトルを導入する。コイル電流ベクトルＩｓは、次式（１０ｄ）により表されるＮ行１列の列ベクトルである。
Ｉｓ＝Ｔｒ（Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｊ，…，ＩＮ） …式（１０ｄ）

ここでトルクベクトルＴｑを次式（１１）により定義する。
Ｔｑ＝Ｔｒ（Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ） …式（１１）

すると、式（９ｂ）～（９ｄ）、（１０ａ）～（１０ｄ）及び（１１）から次式（１２）が得られる。
Ｔｑ＝Ｍ＊Ｉｓ …式（１２）

ここで、疑電流ベクトルＫを導入する。疑電流ベクトルＫは、３行１列の列ベクトルであり、Ｔｒ（Ｍ）をトルク寄与行列Ｍの転置行列とすれば、次式（１３）を満足するベクトルである。
Ｔｒ（Ｍ）＊Ｋ＝Ｉｓ …式（１３）

コイル電流ベクトルＩｓを式（１３）により表されるものとすることで、Ｔｚ、Ｔｗｘ、Ｔｗｙへの寄与の大きいコイル２０２により多くの電流値を印加することができるため、効率的に電流を印加することができる。

式（１２）は、式（１３）を用いて次式（１４）に変形することができる。
Ｔｑ＝Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ）＊Ｋ …式（１４）

式（１４）において、Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ）は、３行Ｎ列の行列とＮ行３列の行列との積であるから３行３列の正方行列である。また、トルク寄与行列Ｍの各行は、互いに線形独立である。したがって、Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ）は、逆行列を常に得ることができる。そのため、式（１４）は、次式（１５）に変形することができる。
Ｋ＝Ｉｎｖ（Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ））＊Ｔｑ …式（１５）

式（１３）及び（１５）から、最終的には次式（１６）で表されるコイル電流ベクトルＩｓを得る。こうして、コイル電流ベクトルＩｓを一意に求めることができる。
Ｔｒ（Ｍ）＊Ｉｎｖ（Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ））＊Ｔｑ＝Ｉｓ …式（１６）

以上のようにしてコイル電流ベクトルＩｓを計算することにより、各コイル２０２に印加する電流を決定することができる。これにより、可動子１０１に対してＺ方向の力成分Ｔｚ、Ｗｘ方向のトルク成分Ｔｗｘ及びＷｙ方向のトルク成分Ｔｗｙを独立して印加することができるので、Ｚ方向、Ｗｘ方向及びＷｙ方向において可動子１０１の姿勢を安定させることができる。

次に、Ｙ方向の力成分Ｔｙ及びＷｚ方向のトルク成分Ｔｗｚを可動子１０１に印加するためにコイル２０８に印加する電流について図１６及び図１７を用いて説明する。力成分Ｔｙ及びトルク成分Ｔｗｚは、それぞれ水平方向において作用するものである。図１６は可動子１０１をＺ方向に沿って上から下に見た概略図である。図１７は、Ｙ方向の吸引力プロファイル６０５を模式的に示すグラフである。図１７に示すグラフにおいて、横軸はコイル２０８に印加する電流、縦軸は可動子１０１に働く力を示している。

なお、簡単のため、図１６には、固定子２０１に設置されたコイル２０８として、４個のコイル２０８ａＲ、２０８ｂＲ、２０８ａＬ、２０８ｂＬが可動子１０１に対向している場合を示している。また、コイル２０８ａＬとコイル２０８ａＲとは、一対となって１個のコイル２０８ａとして動作する。また、コイル２０８ｂＬとコイル２０８ｂＲとは、一対となって１個のコイル２０８ｂとして動作する。このように、ｊ番目の対のコイル２０８ｊＲとコイル２０８ｊＬとは、一対となって１個のコイル２０８ｊとして動作するものとする。

図１７において、吸引力プロファイル６０５は、ｊ番目の１対のコイル２０８ｊに印加する電流の大きさＩＬ、ＩＲと可動子１０１に働く力Ｆｙの大きさとの関係を示している。コイル２０８とヨーク板１０３の間には、反発力は働かず吸引力のみが働く。このため、可動子１０１に対してＹ＋方向に力を印加する場合には、吸引力プロファイル６０５の範囲６０５ａにおいて、Ｒ側のコイル２０８ｊＲに電流を印加する。また、可動子１０１に対してＹ－方向に力を印加する場合には、吸引力プロファイル６０５の範囲６０５ｂにおいて、Ｌ側のコイル２０８ｊＬに電流を印加する。

例えば、Ｙ＋方向の力Ｆａを印加する場合には、Ｒ側のコイル２０８ｊＲに電流Ｉａを印加することができる。また、例えば、Ｙ－方向の力Ｆｂを印加する場合には、Ｌ側のコイル２０８ｊＬに電流Ｉｂを印加することができる。

ｊを一対のコイル２０８を特定する指標とする。また、Ｘ（ｊ，Ｐ）をｊ番目の一対のコイル２０８の可動子１０１の中心Ｏｃから見たＸ方向の相対位置とする。また、ｊ番目の一対のコイル２０８が印加するＹ方向の力をＦｙｊとする。すると、水平方向のＹ方向の力成分Ｔｙ及びＷｚ方向のトルク成分Ｔｗｚは、それぞれ次式（１７ａ）及び（１７ｂ）により表される。
Ｔｙ＝ΣＦｙｊ …式（１７ａ）
Ｔｗｚ＝Σ（－Ｆｙｊ＊Ｘ（ｊ，Ｐ）） …式（１７ｂ）

ここで、１～Ｎ番目のコイル２０８が印加するＹ方向の力Ｆｙ１、Ｆｙ２、…、ＦｙＮを要素とするＹ方向力ベクトルＦｙｓを次式（１７ｃ）により定義する。
Ｆｙｓ＝Ｔｒ（Ｆｙ１，Ｆｙ２，…，Ｆｙｊ，…，ＦｙＮ） …式（１７ｃ）

さらに、トルクベクトルＴｑを次式（１７ｄ）により定義する。
Ｔｑ＝Ｔｒ（Ｔｙ，Ｔｗｚ） …式（１７ｄ）

トルク寄与行列Ｍでは、１行目をＹ方向、２行目をＷｚ方向に対応させる。すると、トルク寄与行列Ｍの１行ｊ列及び２行ｊ列の各要素Ｍ（１，ｊ）及びＭ（２，ｊ）は、それぞれ次式（１７ｅ）及び（１７ｆ）により表される。
Ｍ（１，ｊ）＝１ …式（１７ｅ）
Ｍ（２，ｊ）＝Ｘ（ｊ，Ｐ） …式（１７ｆ）

コイル２０８に印加する電流を算出するため、まず、次式（１７ｇ）を満足するＹ方向力ベクトルＦｙｓを決定する。
Ｔｑ＝Ｍ＊Ｆｙｓ …式（１７ｇ）

Ｔｑは２行１列のベクトル、Ｍは２行Ｎ列の行列であるから、式（１７ｇ）を満足するＹ方向力ベクトルＦｙｓの要素の組み合わせは無数にあるが、以下の方法に従って一意に計算することができる。

ここで、２行１列の疑電流ベクトルＫを導入する。疑電流ベクトルＫは、Ｔｒ（Ｍ）をトルク寄与行列Ｍの転置行列とすれば、次式（１７ｈ）を満足するベクトルである。
Ｔｒ（Ｍ）＊Ｋ＝Ｆｙｓ …式（１７ｈ）

式（１７ｇ）は、式（１７ｈ）を用いて次式（１７ｉ）に変形することができる。
Ｔｑ＝Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ）＊Ｋ …式（１７ｉ）

Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ）は、２行Ｎ列の行列とＮ行２列の行列との積であるから２行２列の正方行列である。また、トルク寄与行列Ｍの各行は、互いに線形独立である。したがって、Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ）は、逆行列を常に得ることができる。そのため、式（１７ｉ）は、次式（１７ｊ）に変形することができる。
Ｋ＝Ｉｎｖ（Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ））＊Ｔｑ …式（１７ｊ）

式（１７ｈ）及び（１７ｊ）から、最終的に次式（１７ｋ）で表されるＹ方向力ベクトルＦｙｓを得る。これにより、Ｙ方向力ベクトルＦｙｓを一意に計算することができる。
Ｔｒ（Ｍ）＊Ｉｎｖ（Ｍ＊Ｔｒ（Ｍ））＊Ｔｑ＝Ｆｙｓ …式（１７ｋ）

Ｙ方向力ベクトルＦｙｓが得られた後は、予め計算又は測定されている吸引力プロファイル６０５から逆算して各コイル２０８に印加する電流を算出することができる。

以上のようにして、各コイル２０８に印加する電流を決定することができる。これにより、可動子１０１に対してＹ方向の力成分Ｔｙ及びＷｚ方向のトルク成分Ｔｗｚを独立して印加することができるので、Ｙ方向及びＷｚ方向において可動子１０１の姿勢を安定させることができる。例えば、コイル２０８に対しては、Ｗｚ方向のトルクが常に０となるように電流を印加することができる。

このように、本実施形態では、可動子１０１のＺ方向に関する移動機差及びＹ方向に関する移動機差を補正して、複数のコイル２０２、２０８に印加する電流を制御する。これにより、目標の姿勢（Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）になるように可動子１０１の動作を制御する。したがって、複数の可動子１０１のそれぞれの姿勢をより高い精度で制御することができる。例えば、可動子１０１のＺ方向に関する移動機差を補正して、複数のコイル２０２に印加する電流値を制御することにより、Ｚ方向において目標の位置になるように可動子１０１の動作を制御する。これにより、可動子１０１の浮上中の姿勢を制御する。したがって、複数の可動子１０１のそれぞれの浮上時の位置をより高い精度で制御することができる。

次に、搬送方向であるＸ方向の推力を可動子１０１に印加するコイル２０７の制御方法について説明する。本実施形態による搬送システム１は、誘導型リニアモータによる搬送システムである。コイル２０７は、可動子１０１の導電板１０７との間で電磁力を発生させてＸ方向の推力、すなわちＸ方向の力成分Ｔｘを可動子１０１に印加する。導電板１０７としては、特に限定されるものではないが、電気抵抗が比較的小さい例えばアルミニウム製の板が用いられている。

各コイル２０７は、電流が印加されることにより搬送方向であるＸ方向に移動磁界を発生させてコイル２０７と導電板１０７との間に電磁力を発生させる。これにより、各コイル２０７は、可動子１０１に搬送方向であるＸ方向の推力として力成分Ｔｘを発生させる。可動子１０１の速度が不足する場合は、各コイル２０７に印加する電流を増加したり、移動磁界が移動する速度が大きくなるように各コイル２０７に印加する電流のタイミングを変更したりすることができる。

本実施形態では、可動子１０１のＸ方向に関する移動機差を補正して、複数のコイル２０７に印加する電流値及び／又はタイミングを制御することにより、目標の搬送速度になるように可動子１０１の動作を制御する。したがって、複数の可動子１０１のそれぞれの搬送速度をより高い精度で制御することができる。

上述のようにして、統合コントローラ３０１は、各コイル２０２、２０７、２０８に印加する電流の電流指令値を決定して制御する。これにより、統合コントローラ３０１は、固定子２０１により搬送される可動子１０１の姿勢を６軸で制御しつつ、可動子１０１の非接触での固定子２０１上の搬送を制御する。なお、制御装置としての統合コントローラ３０１の機能の全部又は一部は、コイルコントローラ３０２その他の制御装置により代替されうる。

なお、本実施形態では、コイル２０７もコイル２０２、コイル２０８と同様に電流が制御される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、より簡単に、誘導モーターコントローラを統合コントローラ３０１に接続して、誘導モーターコントローラにより一定の移動磁界が発生するように各コイル２０７の電流を制御するように構成することもできる。

以上のとおり、本実施形態によれば、可動子１０１に対して６軸の力成分及びトルク成分（Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ，Ｔｗｘ，Ｔｗｙ，Ｔｗｚ）を独立して印加することができる。このため、本実施形態によれば、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｗｘ方向、Ｗｙ方向及びＷｚ方向において可動子１０１の姿勢を安定させつつＸ方向に安定して可動子１０１を非接触状態で搬送することができる。

さらに、本実施形態によれば、可動子１０１のＸ方向の位置の機差Ｃｘ、並びにＹセンサ２０５の読み取り誤差Ｃｙ及びＺセンサ２０６の読み取り誤差Ｃｚを考慮して可動子１０１の位置及び姿勢を制御することができる。これにより、複数の可動子１０１毎に存在しうる機差の影響を低減又は回避することができる。したがって、本実施形態によれば、磁気浮上型の搬送システム１において、複数の可動子１０１をより高い精度で搬送することができる。

なお、上記では可動子１０１のＸ方向に関する移動機差、Ｙ方向に関する移動機差及びＺ方向に関する移動機差を補正する場合について説明したが、これらのうちのいずれか１つ又は２つを補正することもできる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態について図１８Ａ乃至図１９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。なお、本実施形態による移動機差の補正は、第１実施形態による移動機差の補正と組み合わせて実行することができる。

本実施形態では、可動子１０１の移動機差を補正するための補正値の取得に際して、可動子１０１のＸ方向の位置の機差をリニアスケール１０４全域で取得する。以下、可動子１０１のＸ方向の位置の機差をリニアスケール１０４全域で取得する方法について図１８Ａ及び図１８Ｂを用いて説明する。図１８Ａ及び図１８Ｂは、可動子１０１のＸ方向の位置の機差をリニアスケール１０４全域で取得する方法を示す概略図であり、補正値の取得に際して複数の可動子１０１に共通して用いる共通の測定治具５１０を示している。図１８Ａは、－Ｘ方向に見た共通の測定治具５１０を示している。図１８Ｂは、－Ｚ方向に見た共通の測定治具５１０を示している。

共通の測定治具５１０は、固定子２０１と同様のリニアエンコーダ２０４と、測距手段としてのレーザー干渉計５０４とを有している。リニアエンコーダ２０４は、共通の測定治具５１０においてＸ方向に摺動される可動子１０１のリニアスケール１０４を読み取り可能に共通の測定治具５１０に取り付けられて設置されている。レーザー干渉計５０４は、共通の測定治具５１０においてＸ方向に摺動される可動子１０１のＸ方向の位置を検出可能に共通の測定治具５００に取り付けられて設置されている。

共通の測定治具５１０は、複数のＺ軸用ローラー５０５を有している。複数のＺ軸用ローラー５０５は、Ｘ方向に沿って２列以上の複数列に配置されている。Ｚ軸用ローラー５０５は、例えばボールローラーである。複数列のＺ軸用ローラー５０５の上には、可動子１０１が載せられて置かれる。Ｚ軸用ローラー５０５は、置かれた可動子１０１をＸ方向に摺動させることが可能となっている。なお、共通の測定治具５１０には、可動子１０１をＸ方向に摺動させる際のＹ方向の規制としてＹ軸用ローラー（不図示）が設置されていてもよい。

共通の測定治具５１０においては、リニアエンコーダ２０４により可動子１０１のリニアスケール１０４を読み取ることにより、共通の測定治具５１０においてＸ方向に摺動する可動子１０１のＸ方向の位置が検出可能になっている。また、レーザー干渉計５０４による測定により、同じく共通の測定治具５００においてＸ方向に摺動する可動子１０１のＸ方向の位置が検出可能になっている。

図１９は、複数のＺ軸用ローラー５０５の上において、可動子１０１を摺動させてＸ方向に動かしたときのレーザー干渉計５０４の測定値とリニアエンコーダ２０４の測定値との差分をＥｒｒとして示すグラフである。なお、レーザー干渉計５０４により測定する際には、補正データ量を少なくするために、例えばＸ方向に１ｍｍ刻みの測定を行ってもよい。また、測定したデータを補正値として使用する際には、複数の測定点から、ラグランジュ補間等の方法を利用して測定点の間のデータを補間することができる。

可動子１０１のＸ方向の位置の移動機差である機差Ｃｘ′は、次式（Ｘ１）′により計算することができる。
Ｃｘ′＝（Ｒｅｆ＿Ｌｘ′－Ｌｘ′）－（Ｒｅｆ＿Ｅｘ′－Ｅｘ′） …式（Ｘ１）′

ここで、Ｅｘ′、Ｌｘ′、Ｒｅｆ＿Ｌｘ′、Ｒｅｆ＿Ｅｘ′は、それぞれ以下を表している。
Ｅｘ′：共通の測定治具５１０に取付けられたリニアエンコーダ２０４の測定値
Ｌｘ′：レーザー干渉計５０４の測定値
Ｒｅｆ＿Ｌｘ′：レーザー干渉計５０４から可動子１０１までのＸ方向の位置の設計値
Ｒｅｆ＿Ｅｘ′：リニアエンコーダ２０４の取り付け位置の設計値

機差Ｃｘ′は、Ｚ軸用ローラー５０５により可動子１０１を摺動させてＸ方向に動かしたときの測定結果に基づきリニアスケール１０４全域で取得することができる。なお、機差Ｃｘ′は、必ずしもリニアスケール１０４全域で取得する必要はなく、リニアスケール１０４の一部の区間で取得してもよい。

Ｘ方向の位置の機差Ｃｘ′は、統合コントローラ３０１にて、ＲＦＩＤタグ５１２に登録されている可動子１０１の個別ＩＤと関連付けられて、Ｘ方向の機差情報５２０として記憶される。可動子１０１のＸ方向における位置Ｘの算出に際して、当該可動子１０１の個別ＩＤに関連付けられた機差Ｃｘ′が考慮される。

可動子位置算出関数４０１において、可動子１０１ｂのＸ方向の位置の機差Ｃｘ′である機差Ｃｘ（１０１ｂ）′を考慮すると、式（１ｃ）の代わりに次式（１ｃ）′により可動子１０１ｂの位置Ｐｏｓ（１０１ｂ）′を計算することができる。なお、機差Ｃｘ（１０１ｂ）′は、リニアスケール１０４全域で取得された値のうち、リニアエンコーダ２０４ｃにより読み取られたリニアスケール１０４の位置に対応する値を用いることができる。
Ｐｏｓ（１０１ｂ）′＝Ｓｃ－Ｐｃ－Ｗｚ＊Ｄ＋Ｃｘ（１０１ｂ）′ …式（１ｃ）′
機差Ｃｘ′を考慮した式（１ｃ）′を用いて計算することにより、より正確な可動子１０１ｂの位置を得ることができる。

このように、本実施形態では、可動子位置算出関数４０１において可動子１０１のＸ方向における位置Ｘを算出する際に、リニアスケール１０４全域で取得された可動子１０１のＸ方向の位置の機差Ｃｘ′を考慮する。機差Ｃｘ′は、可動子１０１のＲＦＩＤタグ５１２に登録されている個別ＩＤと関連付けられている。これにより、可動子１０１個別の移動機差を補正することができる。したがって、本実施形態では、可動子１０１がどの位置に移動していても、より正確な現在位置を取得することができる。

統合コントローラ３０１は、上述のようにして取得される可動子１０１の位置に基づき、可動子１０１の搬送速度について定速維持、減速又は加速を行って制御することができる。

本実施形態では、可動子１０１がどの位置に移動していても、より正確な現在位置を取得することができるので、可動子１０１を目標搬送速度で搬送させる場合に可動子１０１をより正確に目標搬送速度に追従させることができる。そのため、可動子１０１の目標搬送速度に対しての速度むらである速度リップルを小さく抑えることができる。したがって、本実施形態によれば、磁気浮上型の搬送システム１において、複数の可動子１０１をより高い精度で搬送することができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態について図５Ａ、図５Ｂ及び図２０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。

本実施形態では、可動子１０１の固有振動数の機差情報を用いて可動子１０１の位置及び姿勢を制御する方法について説明する。
なお、本実施形態による移動機差の補正は、第１又は第２実施形態による移動機差の補正と組み合わせて実行することができる。

まず、各可動子１０１の固有振動数を測定する。固有振動数の測定では、前述の図５Ａ及び図５Ｂに示すように、固有振動数を測定すべき可動子１０１を、そのベッセル点５０１で支持する。このように可動子１０１を支持した状態で、可動子１０１に加速度センサ（不図示）を取り付けて例えばハンマリングを用いたインパクト加振を行い、そのときの加速度センサの測定結果から可動子１０１の固有振動数を測定する。

次いで、測定された可動子１０１の固有振動数から、固有振動除去フィルタの係数を決定する。固有振動除去フィルタとしては、例えば、ノッチフィルタのような阻止帯域が狭いバンドストップフィルタを使用することができる。

この固有振動数の機差は、統合コントローラ３０１にて、ＲＦＩＤタグ５１２に登録されている可動子１０１の個別ＩＤと関連付けられて、固有振動数の機差情報５２２（図２０参照）として記憶装置に記憶される。なお、固有振動数の機差は、統合コントローラ３０１が参照可能な外部の記憶装置に記憶されてもよい。

上述のようにして測定された固有振動数の機差情報を用いた動作補正についてさらに図２０で詳細に説明する。図２０は、固有振動数の機差情報を用いて動作補正する場合の可動子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２０において、Ｐは（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）を成分とする可動子１０１の位置及び姿勢、ｒｅｆは（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗｘ、Ｗｙ，Ｗｚ）の目標値、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、図８に示す場合と同様、偏差ｅｒｒの大きさ、偏差ｅｒｒの変化、偏差ｅｒｒの積算値等に基づき、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。本実施形態において、統合コントローラ３０１は、フィルタ関数５１４を用いた処理を実行する。フィルタ関数５１４は、力Ｔに固有振動除去フィルタをかけて、フィルタ後の力Ｔ′を算出する。固有振動除去フィルタをかける際、統合コントローラ３０１は、可動子１０１のＲＦＩＤタグ５１２に登録された個別ＩＤと関連付けられて記憶された固有振動数の機差情報５２２から、フィルタ関数５１４による固有振動除去フィルタのフィルタ係数を決定する。

コイル電流算出関数４０４は、フィルタ後の力Ｔ′並びに位置及び姿勢Ｐに基づき、可動子１０１にフィルタ後の力Ｔ′を印加するためにコイル２０２、２０７、２０８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、２０７、２０８に印加されることにより、フィルタ後の力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。

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の固有振動数の機差情報を用いて、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。

このように、本実施形態では、フィルタ関数５１４において、可動子１０１に印加すべき力Ｔに固有振動除去フィルタをかけてフィルタ後の力Ｔ′を算出する。固有振動除去フィルタのフィルタ係数は、可動子１０１のＲＦＩＤタグ５１２に登録されている個別ＩＤと関連付けられて記憶された固有振動数の機差情報から決定される。これにより、可動子１０１個別の位置及び姿勢を制御することができる。したがって、本実施形態によれば、複数の可動子１０１を高い精度で搬送することができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態について図２１Ａ及び図２１Ｂを用いて説明する。なお、上記第１乃至第３実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付し説明を省略し又は簡略にする。

本実施形態では、可動子１０１の重さを測定する場合について図２１Ａ及び図２１Ｂを用いて説明する。図２１Ａ及び図１２Ｂは、可動子１０１の重さを測定する方法を示す概略図である。図２１Ａは、－Ｘ方向に見た共通の測定治具５００を示している。図２１Ｂは、－Ｚ方向に見た共通の測定治具５００を示している。

可動子１０１の重さを測定する場合、第１実施形態と同様に、共通の測定治具５００において、可動子１０１のベッセル点５０１で可動子１０１を支持する。本実施形態では、共通の測定治具５００の可動子１０１を支持する支持部に、可動子１０１の重さを測定する重さセンサ５１１が設置されている。

複数の可動子１０１のそれぞれについて、共通の測定治具５００に可動子１０１を設置して、重さセンサ５１１により重さを測定することができる。重さセンサ５１１としては、可動子１０１の重さを測定できるものであれば特に限定されるものではないが、ロードセル等を利用することができる。

複数の可動子１０１を製作すると、部品の製作誤差や組立誤差により、複数の可動子１０１について重さのばらつきが発生しうる。複数の可動子１０１を高い精度で搬送する観点からは、重さのばらつきが小さいこと又はないことが好ましい。

可動子１０１の重さのばらつきを補正するためには、まず、上述のようにして重さセンサ５１１で複数の可動子１０１のそれぞれの重さを測定する。次いで、重さの測定結果に基づき、例えば、複数の可動子１０１の一部又は全部に重りを設置する、構成部品を変更する等の方法により、複数の可動子１０１の重さが同じになるように可動子１０１の重さを調整する。これにより、複数の可動子１０１の重さのばらつきを小さく又はなくして補正することができる。こうして重さのばらつきを補正することにより、複数の可動子１０１を高い精度で搬送することができる。

また、複数の可動子１０１の重さにばらつきがある場合であっても、上述した第１乃至第３実施形態のように可動子１０１の機差を補正することにより、複数の可動子１０１を高い精度で搬送することができる。

［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、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｗｘ方向、Ｗｙ方向及びＷｚ方向において可動子１０１の位置及び姿勢する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、Ｗｘ方向、Ｗｙ方向及びＷｚ方向の少なくともいずれかの方向において変位を取得して位置及び姿勢を制御すればよい。

また、上記実施形態では、可動子１０１を浮上させる浮上力として、コイル２０２によりヨーク板１０３が受ける電磁力を利用する場合を例に説明したが、これに限定されるものでなない。例えば、可動子１０１の質量又は可動子１０１上に置かれるワーク１０２の質量が大きく鉛直方向へ印加すべき浮上力が大きい場合には、別途、空気等の流体による静圧を浮上用に使って浮上力を補助してもよい。また、搬送システム１は、浮上力として電磁力に代えて流体による静圧等を利用して可動子１０１を浮上させる浮上型の搬送システムとして構成することもできる。

また、上記実施形態では、複数のコイル２０２、２０７、２０８が所定の列数で配置されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。可動子１０１に配置されたヨーク板１０３、導電板１０７に応じて、各コイルを所定の列数で配置することができる。

また、上記実施形態では、可動子１０１にヨーク板１０３及び導電板１０７が設けられている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。可動子１０１は、ヨーク板１０３及び導電板１０７に代えて、複数の永久磁石を含む磁石群を有していてもよい。
磁石群は、例えば、Ｘ方向に沿って配置された複数の永久磁石を含むものとすることができる。

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

このように、本発明による搬送システムを用いてワークを作業領域に搬送し、作業領域に搬送されたワークに対して作業工程を実施して物品を製造することができる。また、本発明による搬送システムの搬送対象は、ワーク以外のものであっても構わない。例えば、ワーク以外の物品、人、動物といった生体でも構わない。

１ 搬送システム
３ 制御システム
１０１ 可動子
１０２ ワーク
１０３ ヨーク板
１０４ リニアスケール
１０５ Ｙターゲット
１０６ Ｚターゲット
１０７ 導電板
２０１ 固定子
２０２ コイル
２０４ Ｘセンサ
２０６ Ｚセンサ
２０７ コイル
２０８ コイル
２１０ 巻き線
２１１ コア
３０１ 統合コントローラ
３０３ コイルコントローラ
３０４ センサコントローラ
３０２ コイルコントローラ
３１２ 電流センサ
３１３ 電流コントローラ
５００ 測定治具
５０２ レーザー変位計
５０３ ３次元測定器
５０４ レーザー干渉計
５０５ Ｚ軸用ローラー
５１０ 測定治具
５１２ ＲＦＩＤタグ
５１３ ＲＦＩＤリーダー

Claims (12)

1. 第１の方向に沿って移動可能な可動子と、
   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、電流が印加された前記複数のコイルにより、前記第１の方向と交差する第２の方向に浮上させつつ前記第１の方向に前記可動子を搬送する力を前記可動子に力を印加する固定子と、
   前記複数のコイルに印加する電流を制御して前記可動子の動作を制御する制御部と
   を有し、
   前記制御部は、前記可動子の機差情報を用いて前記複数のコイルに印加する電流を制御することにより前記可動子の浮上中の姿勢を制御する
   ことを特徴とする搬送システム。
2. 前記機差情報は、前記可動子の前記第１の方向に関する第１の機差、前記第２の方向に関する第２の機差、前記第１の方向及び前記第２の方向と交差する第３の方向に関する第３の機差、固有振動数に関する第４の機差および前記可動子の重さに関する第５の機差の少なくとも１つを含む
   ことを特徴とする請求項１記載の搬送システム。
3. 前記機差情報は、前記第１の機差、前記第２の機差、前記第３の機差、前記第４の機差及び前記第５の機差の少なくとも２つと、を含む
   ことを特徴とする請求項２記載の搬送システム。
4. 前記制御部は、前記第１の機差を用いて前記複数のコイルに印加する電流を制御することにより、目標の搬送速度になるように前記可動子を制御する
   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. 前記制御部は、前記第２の機差及び前記第３の機差を用いて前記複数のコイルに印加する電流を制御することにより、目標の前記姿勢になるように前記可動子を制御する
   ことを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の搬送システム。
6. 前記制御部は、前記第２の機差を用いて前記複数のコイルに印加する電流を制御することにより、前記第２の方向において目標の位置になるように前記可動子を制御する
   ことを特徴とする請求項５記載の搬送システム。
7. 前記可動子ごとの前記機差情報が記憶された記憶部を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の搬送システム。
8. 前記可動子は、識別情報が登録された情報媒体を有し、
   前記機差情報は、前記可動子を識別する前記識別情報と関連付けられており、
   前記制御部は、前記情報媒体から読み取られた前記機差情報を用いて前記複数のコイルに印加する電流を制御する
   ことを特徴とする請求項７記載の搬送システム。
9. 前記第２の方向は、鉛直方向である
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の搬送システム。
10. 前記機差情報は、複数の前記可動子について共通の測定治具を用いて測定されたものである ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の搬送システム。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載された搬送システムと、
    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工程装置と
    を有することを特徴とする加工システム。
12. 請求項１１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、前記工程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。