WO2019240132A1 - リニアモータ、搬送装置、及び生産装置 - Google Patents

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WO2019240132A1
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core
unit
excitation
working
transport
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正治 中
鈴木　紀博
哲 出口
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キヤノン株式会社
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    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation

Definitions

  • the present invention relates to a linear motor, a transfer device, and a production device.
  • the transfer device using a moving magnet type linear motor having a magnet on the mover side and a coil on the stator side can carry a long stroke because it is not necessary to connect power wiring to the mover side.
  • a moving magnet type linear motor having a magnet on the mover side and a coil on the stator side can carry a long stroke because it is not necessary to connect power wiring to the mover side.
  • it since it has no backlash and high positioning accuracy and repeatability as compared with a ball screw type conveying device, it has been used in a high-speed conveying device for a production line of precision equipment.
  • the moving magnet type linear motor a plurality of coils that are stators are arranged along a track on which the mover travels, and a controlled drive current is supplied to the drive coil to magnetically move the mover. Drive. Therefore, the coil that is energized during driving generates heat due to Joule heat.
  • the moving magnet type linear motor since the coil serving as a heat source is disposed close to the permanent magnet of the mover as compared with the ball screw type conveying device, the moving magnet type linear motor is easily affected by the temperature change of the coil. For this reason, there is a limit in obtaining precise positioning performance and positioning reproducibility. In addition, there is a problem that fluctuations in the conveyance speed and the inclination of the mover increase.
  • a circulation type conveyance device is configured using a moving magnet type linear motor
  • a cable bear (registered trademark) is required for the connection cable for driving the movable track portion. Or bending could cause dust generation or cable breakage. For this reason, suppression of dust generation has been an issue when applied to a production line for precision instruments.
  • An object of the present invention is to provide a linear motor and a transport apparatus that can suppress the influence of heat generated from a coil and can realize a small, highly accurate positioning performance, positioning reproducibility, and transport performance.
  • Another object of the present invention is to provide a transfer device suitable for application to a production line for precision equipment.
  • a stator having a plurality of cores and coils for exciting each of the plurality of cores and a permanent magnet are provided, and electromagnetic force received from the stator is moved as a propulsive force.
  • Each of the plurality of cores is configured to be magnetically coupled to the exciting unit around which the coil is wound, and to receive the magnetic flux received from the exciting unit.
  • the movable part has an action part that acts on the permanent magnet, and an air gap or the excitation part and the action part are in direct contact between the excitation part and the action part.
  • a linear motor having a heat conduction reducing unit that reduces heat conduction from the excitation unit to the action unit.
  • the first transport module that constitutes the fixed track portion, the second transport module that constitutes the movable track portion, and the second transport module are the first transport module.
  • a shifter unit having a first movable mechanism that moves to a first position connected to the transfer module, and a permanent magnet, which propels electromagnetic force received from the first transfer module or the second transfer module
  • the second transport module is configured to be magnetically coupled to an excitation unit including a coil when the second transport module is located at the first position.
  • a transfer device configured to cause the magnetic flux received from the excitation unit to act on the permanent magnet of the carriage via the action unit.
  • the stator includes a stator, a mover having a permanent magnet, and a chamber, and the stator excites a plurality of cores and the plurality of cores.
  • Each of the plurality of cores is configured to be magnetically coupled to the excitation unit around which the coil is wound and to the excitation unit, and the magnetic flux received from the excitation unit is movable
  • An action part that acts on the permanent magnet of the child, wherein the coil and the excitation part are arranged outside the chamber, and the action part is arranged inside the chamber. Production equipment is provided.
  • the present invention it is possible to suppress the influence of heat generated from the coil, and to realize a small and highly accurate linear motor and transport device having positioning performance, positioning reproducibility, and transport performance. Further, it is possible to suppress dust generation and cable disconnection due to sliding of the connection cable, and to realize a transfer device suitable for application to a precision instrument manufacturing line.
  • FIGS. 1A and 1B are cross-sectional views illustrating a schematic configuration of the transport apparatus according to the present embodiment.
  • the conveyance device 100 is a conveyance device that conveys a workpiece by running a carriage with a movable magnet linear motor (moving magnet type linear motor, movable field type linear motor).
  • the conveyance apparatus 100 includes a conveyance module 210 and a carriage 220 as illustrated in FIGS. 1A and 1B, for example.
  • the conveyance module 210 constitutes a track portion (conveyance path) on which the carriage 220 travels.
  • coordinate axes are defined for the transport apparatus 100.
  • the X axis is taken along the moving direction of the carriage 220 that moves horizontally.
  • the Z axis is taken along the vertical direction.
  • the Y axis is taken along the direction orthogonal to the X axis and the Z axis.
  • the definition of the coordinate axes is the same in the following embodiments.
  • 1A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the YZ plane including the line BB ′ of FIG. 1B.
  • 1B is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the XZ plane including the line AA ′ of FIG. 1A.
  • the transport module 210 includes a linear gantry 102, a plurality of core units 230, and a linear guide rail 103.
  • the core unit 230 and the linear guide rail 103 are fixed to the linear mount 102.
  • the plurality of core units 230 are arranged at predetermined intervals along the movement direction (X-axis direction) of the carriage 220, and constitute a stator of the linear motor.
  • Each of the plurality of core units 230 includes a core 232 and a coil 106.
  • the core 232 includes an excitation side core 105, a pair of action side cores 104 provided at both ends of the excitation side core 105, a heat insulating part 101 provided between the action side core 104 and the excitation side core 105,
  • FIG. 1B shows a transfer module 210 having eight core units 230 arranged in the X-axis direction, but in actuality, the transfer module 210 has a linear motor of an arbitrary length. It has the number of core units 230 necessary to configure.
  • the pair of working side cores 104 are arranged so as to face each other with a gap of the core gap G, and are connected and fixed to the linear frame 102.
  • the exciting side core 105 is connected to the working side core 104 via the heat insulating portion 101 and is arranged so as not to be directly connected to the linear mount 102.
  • the material of the working side core 104 and the excitation side core 105 is not particularly limited, and for example, a magnetic material such as a laminated silicon steel plate can be applied.
  • the coil 106 is wound around the exciting side core 105 of the core 232 and has a role of exciting the core 232.
  • the working core 104 is disposed so as to be magnetically coupled to the exciting core 105, receives the magnetic flux generated by the exciting core 105, and causes this magnetic flux to act on the mover arranged in the core gap G.
  • the heat insulating unit 101 functions as a heat conduction reducing unit that reduces the heat conduction from the exciting side core 105 to the working side core 104 than when the exciting side core 105 and the working side core 104 are in direct contact with each other.
  • the excitation side core 105 or the excitation side core 105 of the core 232 constituting the plurality of core units 230 may be collectively referred to as an excitation unit.
  • the working side core 104 or the working side core 104 of the core 232 constituting the plurality of core units 230 may be collectively referred to as an action unit.
  • the carriage 220 constitutes a mover of the linear motor, and includes a top plate 111, a magnet support 112, a permanent magnet 113, and a linear guide block 114.
  • the linear guide blocks 114 are provided at the four lower corners of the top plate 111 so as to be connected to the linear guide rail 103 when the carriage 220 is installed on the transport module 210.
  • the carriage 220 is supported by the transport module 210 in a state of being movable in the X-axis direction along the linear guide rail 103.
  • the magnet support 112 is fixed to the central portion below the top plate 111 so that the permanent magnet 113 is located between the core gaps G of the working core 104 when the carriage 220 is installed on the transport module 210. ing.
  • FIG. 1 In FIG.
  • an arbitrary skew angle (for example, 20 degrees) is provided on a magnet support 112 having the same thickness as the permanent magnet 113, and three magnetic poles of adjacent permanent magnets 113 are alternately reversed. The case where the permanent magnet 113 of this is fixed is illustrated.
  • a predetermined current is supplied to each coil 106 of the plurality of core units 230 under the control of a host controller (not shown).
  • Each coil 106 of the plurality of core units 230 is driven by a three-phase alternating current composed of a U phase, a V phase, and a W phase, for example, as indicated by “U”, “V”, and “W” in FIG. 1B. Can do.
  • the permanent magnet 113 of the carriage 220 receives an electromagnetic force as a driving force from the coil 106 via the excitation side core 105 and the action side core 104.
  • the carriage 220 obtains a propulsive force and travels on the track portion constituted by the linear guide rail 103.
  • a moving magnet type linear motor arranges a plurality of coils which are stators along a trajectory in which a mover runs, and magnetically moves the mover by supplying a controlled drive current to the drive coil. Drive. Therefore, the coil that is energized during driving generates heat due to Joule heat.
  • the moving magnet type linear motor since the coil serving as a heat source is disposed close to the permanent magnet of the mover as compared with the ball screw type conveying device, the moving magnet type linear motor is easily affected by the temperature change of the coil. For example, when the temperature around the permanent magnet changes due to the heat generated by the coil, the permanent magnet may be demagnetized by the thermal energy, and the motor thrust may be reduced.
  • the core 232 of the core unit 230 that constitutes the stator of the linear motor is arranged between the working core 104 and the excitation core 105 and between them. And the heat insulating portion 101 formed.
  • operation side core 104 can be suppressed.
  • the excitation side core 105 is not directly connected to the linear gantry 102, the heat of the excitation side core 105 is not transmitted to the working side core 104 via the linear gantry 102.
  • a possible transfer device can be realized.
  • a magnetic material having a lower thermal conductivity and a higher magnetic permeability than the constituent materials of the working side core 104 and the excitation side core 105 is desirable.
  • permalloy, supermalloy, pure iron, amorphous alloy, permendur, and sendant can be suitably used as the constituent material of the heat insulating portion 101.
  • the temperature difference ⁇ T between the working core 104 side and the exciting core 105 side of the heat insulating part 101 is ⁇ [W / m ⁇ K] for the thermal conductivity of the constituent material of the heat insulating part 101 and S [m] for the cross-sectional area. 2 ], when the thickness is L [m], and the heat transfer amount w [W] of the exciting side core 105 is represented by the following equation (1).
  • ⁇ T L / S ⁇ w / ⁇ (1)
  • the heat transfer amount of the exciting core 105 is 50 W
  • the cross-sectional area of the heat insulating part 101 is 0.0004 m 2
  • the thickness is 0.005 m
  • the thermal conductivity of the permalloy is 14 m / W ⁇ K.
  • the temperature difference between the exciting side core 105 and the working side core 104 is 18K.
  • the heat transfer from the exciting core 105 to the working core 104 is suppressed by making the cross-sectional area of the core 232 constant and changing the thermal conductivity ⁇ and the thickness L in the heat insulating portion 101. ing.
  • the cross-sectional area of the core 232 is not necessarily constant, and the heat conduction from the exciting side core 105 to the working side core 104 is further reduced by selectively reducing the cross-sectional area of the heat insulating portion 101. Also good.
  • the relative magnetic permeability of the heat insulating part 101 is 14 times, so that the magnetic resistance R of the heat insulating part 101 is 1/14, and the increase of the magnetic resistance R can be suppressed.
  • the saturation magnetic flux density of permalloy is smaller than that of the laminated silicon steel plate constituting the working core 104 and the excitation core 105, the motor is driven in a magnetic flux range smaller than the saturation magnetic flux density of permalloy.
  • a T-type structure in which a coil and a magnet are opposed to each other as two pairs is shown as a linear motor.
  • the present embodiment it is possible to reduce the heat generated in the coil 106 from being transmitted to the working side core 104 via the exciting side core 105. As a result, it is possible to suppress the influence of heat generated in the coil 106 without increasing the size of the core unit 230, and it is possible to realize a transport device capable of highly accurate positioning reproduction while the entire device is small. .
  • FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a schematic configuration of the transport apparatus according to the present embodiment.
  • 2A is a cross-sectional view in a plane parallel to the YZ plane including the line BB ′ of FIG. 2B.
  • 2B is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the XZ plane including the line AA ′ of FIG. 2A.
  • the transport apparatus 100 according to the present embodiment is the same as the transport apparatus according to the first embodiment except that the configuration of the core 232 of the core unit 230 of the linear motor is different. That is, in the transport apparatus 100 according to the present embodiment, the core 232 of the core unit 230 is configured by the working side core 104, the excitation side core 105, and the narrow portion 115 disposed therebetween.
  • the narrow portion 115 reduces heat conduction from the excitation side core 105 to the action side core 104 as compared with the case where the excitation side core 105 and the action side core 104 are in direct contact, as in the heat insulation portion 101 of the first embodiment. It functions as a heat conduction reduction part.
  • the narrow portion 115 is made of the same material as the working side core 104 and the excitation side core 105, but has a smaller cross-sectional area in a direction perpendicular to the magnetic flux passing through the core 232 than the working side core 104. .
  • the minimum value of the cross-sectional area of the narrow portion 115 can be defined as, for example, a cross-sectional area where the magnetic flux generated by the coil 106 is not saturated.
  • the narrow portion 115 is preferably an integral structure with the working core 104 and the exciting core 105, but may be configured by connecting components other than the working core 104 and the exciting core 105. Absent.
  • the temperature difference ⁇ T between the working side core 104 and the excitation side core 105 can be increased by reducing the cross-sectional area S of the narrow portion 115 as shown in the equation (1).
  • the heat transfer amount w of the excitation side core 105 is 50 W
  • the thermal conductivity of the silicon steel plate is 30 m / W ⁇ K
  • the thickness L of the narrow portion 115 is 0.005 m.
  • the cross-sectional area S of the narrow portion 115 is, for example, 0.0004 m 2 which is the same as the cross-sectional area of the working core 104
  • the temperature difference ⁇ T between the exciting core 105 and the working core 104 is 20K. It becomes.
  • the temperature difference ⁇ T between the excitation side core 105 and the working side core 104 can be increased to 27K. That is, by providing the narrow portion 115, heat conduction between the working side core 104 and the excitation side core 105 can be reduced.
  • the present embodiment it is possible to reduce the heat generated in the coil 106 from being transmitted to the working side core 104 via the exciting side core 105. As a result, it is possible to suppress the influence of heat generated in the coil 106 without increasing the size of the core unit 230, and it is possible to realize a transport device capable of highly accurate positioning reproduction while the entire device is small. .
  • FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views illustrating a schematic configuration of the transport apparatus according to the present embodiment.
  • 3A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the YZ plane including the line BB ′ of FIG. 3B.
  • 3B is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the XZ plane including the line AA ′ of FIG. 3A.
  • the transport apparatus 100 according to the present embodiment is the same as the transport apparatus according to the first and second embodiments except that the configuration of the core 232 of the core unit 230 of the linear motor is different. That is, in the transport apparatus 100 according to the present embodiment, the core 232 of the core unit 230 includes the working side core 104 and the excitation side core 105, and an air gap 118 is provided between them. That is, the air gap 118 is provided in the middle of the magnetic path.
  • the cross-sectional areas of the end of the working core 104 (working core end 116) and the end of the exciting core 105 (exciting core end 117) facing each other across the air gap 118 are the magnetic fluxes in the air gap 118.
  • air gaps 118 are provided at both ends of the excitation side core 105 in order to enhance the heat insulation effect between the working side core 104 and the excitation side core 105.
  • the air gap 118 includes a layer of air arranged between the working side core 104 and the excitation side core 105, the thermal conductivity is the same as that of the heat insulating portion 101 of the first embodiment and the narrow portion 115 of the second embodiment. In comparison, it is about 1/1000 times. Therefore, as is clear from the equation (1), the heat conduction between the working core 104 and the exciting core 105 can be reduced as compared with the first and second embodiments. That is, the air gap 118 is similar to the heat insulating portion 101 of the first embodiment and the narrow portion 115 of the second embodiment, rather than the case where the excitation side core 105 and the working side core 104 are in direct contact with each other. Functions as a heat conduction reducing unit that reduces heat conduction from the working core 104 to the working core 104.
  • the magnetic resistance of the core gap G through which the permanent magnet 113 passes is 25 A / wb, where the length of the core gap G is 0.01 m, the cross-sectional area is 0.0004 m 2 , and the relative permeability is 1.
  • the magnetic resistance R of the air gap 118 is 0.25 A / wb, where the length of the air gap 118 is 0.001 m, the cross-sectional area is 0.004 m 2 , and the relative permeability is 1. That is, the magnetic resistance of the air gap 118 is about 1/100 of the magnetic resistance of the core gap G.
  • the increase in the magnetic resistance of the entire core due to the provision of the air gap 118 is about 1%, and does not have a great influence on the motor drive.
  • the length of the air gap is preferably 1/20 or more and 1/3 or less of the length of the core gap.
  • the material described in the first embodiment having a higher magnetic permeability than the core material is applied as the material of the working core end portion 116 and the excitation side core end portion 117. Is possible.
  • the present embodiment it is possible to reduce the heat generated in the coil 106 from being transmitted to the working side core 104 via the exciting side core 105. As a result, it is possible to suppress the influence of heat generated in the coil 106 without increasing the size of the core unit 230, and it is possible to realize a transport device capable of highly accurate positioning reproduction while the entire device is small. .
  • FIG. 4 is a top view illustrating a schematic configuration of the transport apparatus according to the present embodiment.
  • 5A and 5B are cross-sectional views illustrating a schematic configuration of the transport apparatus according to the present embodiment.
  • 5A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the YZ plane including the line BB ′ of FIG.
  • 5B is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the XZ plane including the line CC ′ of FIG.
  • the circulation type transport device is a movable mechanism such as a shifter structure that reciprocates the movable track part in the plane direction and an elevator structure that reciprocates the movable track part up and down so that the forward and return paths can be moved back and forth. It is a loaded transport device.
  • the transport apparatus 100 includes transport modules 210A and 210B, a shifter unit 240, and a carriage 220, as shown in FIGS. 4 to 5B.
  • the transport modules 210A and 210B are the same as the transport module 210 shown in the third embodiment.
  • the transport module 210A constitutes a fixed track portion for an outward path.
  • the transport module 210B constitutes a fixed track portion for returning, for example.
  • the transport module 210A and the transport module 210B are arranged so that the track portions are parallel to each other along the X-axis direction.
  • the shifter unit 240 includes a transport module 250, a guide rail 126, and a guide block 127.
  • the transport module 250 is fixed to a guide block 127 that is movably connected along the guide rail 126, and moves along the guide rail 126 by a power source such as an actuator under the control of a host controller (not shown). It is configured to be able to. In this sense, the transfer module 250 constitutes a movable track portion.
  • the shifter section 240 is adjacent to the transport modules 210A and 210B, and the track module 250B is located between the position A that forms a continuous track section with the transport module 210A and the track module 210B.
  • To position A ′ For example, when the transport module 250 is at the position A in FIG. 4, the transport module 250 and the transport module 210 ⁇ / b> A form one continuous track portion.
  • the transfer module 250 When the transfer module 250 is at the position A ′ in FIG. 4, the transfer module 250 and the transfer module 210 ⁇ / b> B form one continuous track portion.
  • the configuration of the shifter unit 240 is not limited to this.
  • a guide rail 126 may be provided along the Z-axis direction, and a shifter portion of an elevator structure that moves the transport module 250 in the vertical direction may be used.
  • the carriage 220 is the same as the carriage 220 shown in the first embodiment.
  • the carriage 220 includes, for example, a top plate 111, a magnet support 112, a permanent magnet 113, and a linear guide block 114, as shown in FIGS. 4 to 5B.
  • a scale 119 provided on the top plate 111 is further provided.
  • Position information is recorded on the scale 119 along the moving direction of the carriage 220.
  • the encoder 108 provided in the transport modules 210 ⁇ / b> A, 210 ⁇ / b> B, 250 reads the scale 119 of the carriage 220, whereby the position information of the carriage 220 can be acquired.
  • a plurality of encoders 108 are attached to the transport modules 210 ⁇ / b> A, 210 ⁇ / b> B, and 250 at intervals shorter than the scale length of the scale 119, and the scale 119 can be read by any encoder 108.
  • FIG. 4 in order to easily understand the relationship with the transport modules 210 ⁇ / b> A and 250, a part of the top plate 111 is cut out.
  • the actual planar shape of the top plate 111 is, for example, a rectangular shape as indicated by a broken line in FIG.
  • the carriage 220 is configured to be able to move the transfer modules 210A, 210B, and 250. Thereby, for example, the carriage 220 that has moved the transport module 210 ⁇ / b> A can be moved to the transport module 210 ⁇ / b> B via the transport module 250 of the shifter unit 240.
  • the transfer module 250 of the shifter unit 240 includes a shifter mount 110, a linear mount 102, a linear guide rail 103, and a working core 104, as shown in FIGS. 4 to 5B.
  • the length of the transfer module 250 along the X-axis direction is a necessary and sufficient length with respect to the length of the carriage 220 in the X-axis direction.
  • the excitation side core 105 coupled to the working core 104 of the transfer module 250 to form the core 232, and the excitation side core A coil 106 provided in 105 is arranged. That is, the exciting side core 105 and the coil 106 of the shifter unit 240 are fixed to the shifter unit 240 independently of the transport module 250. As a result, when the transport module 250 is at the position A, the excitation-side core 105 on the extension line of the transport module 210A and the working core 104 of the transport module 250 are magnetically coupled.
  • a linear motor stator that is continuous from the transport module 210 ⁇ / b> A to the transport module 250 is configured. Further, when the transport module 250 is at the position A ′, the excitation-side core 105 on the extension line of the transport module 210 ⁇ / b> B and the working core 104 of the transport module 250 are magnetically coupled. In this way, a linear motor stator that is continuous from the transfer module 250 to the transfer module 210B is configured.
  • the encoder 108 of the shifter unit 240 is fixed to a portion other than the transport module 250 by a fixing method that does not physically interfere when the transport module 250 moves in the Y-axis direction, and does not move in synchronization with the transport module 250. It is said that.
  • the shifter unit 240 is provided with a position detection device 109 for detecting the position of the transport module 250 in the Y-axis direction.
  • the excitation side 105 and the coil 106 of the shifter unit 240 are fixed to the apparatus independently of the transport module 250. Further, the encoder 108 and the position detection device 109 of the shifter unit 240 are fixed to portions other than the transport module 250. Therefore, a configuration that does not require a cable bear (registered trademark) for connection wiring between the peripheral device of the shifter unit 240 and the driver is possible.
  • a cable bear registered trademark
  • connection cable does not oscillate due to the movement of the movable track portion, and it is possible to prevent dust generation due to sliding and bending of the connection cable and disconnection of the connection cable. Can do.
  • Such a feature of the transport device of the present embodiment is extremely useful in a precision instrument manufacturing line in which it is important to suppress dust generation, for example.
  • the magnetic resistance Rba is reduced as the distance between the portions where the working core 104 and the exciting core 105 face each other is narrow, and the motor efficiency is reduced less.
  • the interval (relative distance L) between the working side core 104 and the excitation side core 105 is appropriately adjusted so that the working side core 104 and the excitation side core 105 do not come into physical contact when the transport module 250 is moved. .4 mm can be set.
  • the magnetic resistance Rba is 0.001 A / wb.
  • the magnetic resistance Rba between the working side core 104 and the exciting side core 105 is not particularly limited as long as it can supply the magnetic flux that can drive the carriage 220 on the transport module 250 to the working side core 104. It is not something.
  • the magnetic resistance Rba is desirably set as appropriate according to the weight, acceleration, sliding resistance, cogging resistance of the carriage 220, the magnetic force of the permanent magnet 113 included in the carriage 220, the number of poles, and the like.
  • 4 to 5B show only one carriage 220, but in an actual transfer device, a plurality of carriages 220 are arranged on the track and controlled.
  • the peripheral device of the shifter unit 240 can be configured so as not to require a cable bear (registered trademark), and the circulation linear without dust generation from the cable bear (registered trademark).
  • a conveying device can be realized.
  • the working core 104 and the excitation core 105 can be separated and placed in separate rooms. For example, by arranging the working core 104 inside the vacuum chamber and the exciting core 105 outside the vacuum chamber, the gas discharged from the coil 106 can be introduced into the vacuum chamber. Can be prevented.
  • FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating a schematic configuration of the transport apparatus according to the present embodiment.
  • 6A corresponds to a cross-sectional view in a plane parallel to the YZ plane including the line BB ′ of FIG. 6B corresponds to a cross-sectional view taken along a plane parallel to the XZ plane including the line CC ′ of FIG.
  • the opposing surfaces of the working core 104 and the excitation core 105 are arranged so that the working core 104 and the excitation core 105 do not come into physical contact when the transport module 250 moves.
  • a relative distance L was set.
  • the efficiency of the linear motor is preferably as the relative distance L between the working side core 104 and the excitation side core 105, that is, the magnetic resistance Rba is smaller, and ideally the state where the relative distance L is 0 mm.
  • the shifter unit 240 includes the excitation-side core 105 and the coil 106 (portions surrounded by broken lines in FIGS. 6A and 6B) in addition to the configuration of the fourth embodiment. It further has a movable mechanism that moves in the vertical direction. This movable mechanism is configured so that the relative distance L between the excitation side core 105 and the action side core 104 can be arbitrarily changed when the transport module 250 is at a predetermined position where the carriage 220 can move to the fixed track portion.
  • a mechanism for raising and lowering the excitation side core 105 and the coil 106 is provided. The raising / lowering control of the excitation side core 105 and the coil 106 can be performed by a host controller (not shown) using an electric actuator (not shown), for example.
  • the host controller moves the movable mechanism at an arbitrary timing before starting the movement of the carriage 220 from the transport module 210 ⁇ / b> A to the transport module 250.
  • the movable mechanism raises the exciting side core 105 and the coil 106 arranged at the position A by the electric actuator, and brings the relative distance between the facing surfaces of the working side core 104 and the exciting side core 105 closer.
  • the movable mechanism sets the relative distance L to 0 mm by bringing the facing surfaces of the working core 104 and the excitation core 105 into contact with each other.
  • the movable mechanism moves down the excitation side core 105 under the control of the host controller, and the transfer module 250 is moved. Make it movable.
  • the host controller drives the movable mechanism.
  • the movable mechanism raises the exciting side core 105 and the coil 106 arranged at the position A by the electric actuator.
  • a driver unit (not shown) can drive the carriage 220 located on the transport module 250.
  • the raising / lowering distance of the excitation side core 105 only needs to secure an interval at which the working side core 104 and the excitation side core 105 do not come into physical contact with each other when the transfer module 250 is moved. Therefore, a cable bear (registered trademark) for connection wiring between the excitation side core 105 and a driver (not shown) is not required.
  • the movable mechanism is driven so that the working side core 104 and the exciting side core 105 are in contact with each other, but the working side core 104 and the exciting side core 105 are not necessarily in contact with each other. If the relative distance L between the working side core 104 and the exciting side core 105 is set to an arbitrary interval larger than 0 mm, the heat between the working side core 104 and the exciting side core 105 as described in the third embodiment. Conduction can be effectively reduced. Even when the working side core 104 and the exciting side core 105 are brought into contact with each other, since they are not integrally formed, a certain degree of heat conduction preventing effect can be expected.
  • a cable bear (registered trademark) is not required for the connection wiring between the coil 106 of the movable track portion and the driver, and the cable bear (registered trademark). It is possible to realize a circulation type linear transport device that does not generate dust.
  • FIG. 7 is a top view illustrating a schematic configuration of the transport apparatus according to the present embodiment.
  • 8A and 8B are cross-sectional views illustrating a schematic configuration of the transport apparatus according to the present embodiment.
  • 8A is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the YZ plane including the line BB ′ of FIG.
  • 8B is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the XZ plane including the line CC ′ of FIG.
  • the length of the linear guide rail 103 included in the transfer module 250 of the shifter unit 240 is determined to be a necessary and sufficient length with respect to the length of the carriage 220 in the X-axis direction as described above.
  • the same number of exciting side cores 105 and coils 106 as the working side cores 104 provided so as to correspond to the length of the linear guide rail 103 of the transfer module 250 are provided.
  • the shifter unit 240 is disposed.
  • both the end on the side where the carriage 220 enters the transfer module 210A and the end on the side where the carriage 220 sets out on the transfer module 210B are both illustrated.
  • On the right side Therefore, on the left side of the transfer module 250 opposite to the right side where the carriage 220 enters and exits, the working side core 104, the excitation side core 105, and the coil 106 for driving the carriage 220 are not necessarily required.
  • the transport device of this embodiment only the minimum number of excitation-side cores 105 and coils 106 necessary for driving the carriage 220 into and out of the carriage 220 are arranged in the shifter unit 240. Configured to reduce costs.
  • the working cores 104 are arranged in a number corresponding to the length of the linear guide rail 103 of the transport module 250 so that the cogging of the mover does not increase.
  • a cable bear (registered trademark) is not required for the connection wiring between the coil 106 of the movable track portion and the driver, and the cable bear (registered trademark). It is possible to realize a circulation type linear transport device that does not generate dust. Further, the number of points on the excitation side core 105 and the coil 106 can be reduced, and the cost can be reduced.
  • FIG. 9 is a top view showing a schematic configuration of the transport apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating the structure of the core of the transport module in the transport apparatus according to the present embodiment.
  • the working core 104 for driving the carriage 220 excitation on the left side of the transfer module 250 opposite to the right side where the carriage 220 enters and exits.
  • the side core 105 and the coil 106 are not always necessary.
  • the stator core of the transport module 250 and the stator core of the transport modules 210A and 210B are configured to be magnetically coupled, the coil 106 is not necessarily disposed on the right side of the transport module 250 where the carriage 220 enters and exits. There is no need.
  • the transport modules 210 ⁇ / b> A and 210 ⁇ / b> B that constitute the fixed track portion include a core 107.
  • the core 107 has a shape in which the cores of a plurality of coils 106 that form a U phase, a V phase, and a W phase are integrally formed. Specifically, for example, twelve coils 106 arranged in the moving direction (X-axis direction) of the mover are provided for one core 107, and a plurality of the cores 107 are arranged side by side so that the stator of the linear motor is arranged. Configure.
  • the transfer module 250 that constitutes the movable track portion includes a working core 125 and a core 123.
  • the coil 106 is not provided in the working side core 125, and the coil 106 of the transport module 210A or the transport module 210B serves as the coil of the transport module 250 when the working side core 125 and the core 107 are magnetically coupled. It has become.
  • FIG. 10 shows in more detail a portion where the working core 125 of the transfer module 250 and the core 107 of the transfer module 210A are coupled.
  • the distance between the facing surfaces of the core 107 and the working core 125 is a distance that does not cause physical interference between the transport module 250 constituting the movable track portion and the transport module 210A constituting the fixed track portion. This distance is desirably as narrow as possible from the viewpoint of reducing the magnetic resistance between the core 107 and the working core 125.
  • the cross-sectional area of the facing surfaces of the core 107 and the working core 125 can be set to 400 mm 2 per one core side, and the aforementioned interval can be set to 0.2 mm.
  • the permanent magnets 120, 121, and 122 have a three-pole configuration, but the present invention is not limited to this.
  • the working core 125 of the transport module 250 and the core 107 of the transport module 210A are in a positional relationship as shown in FIG. 10, the working core 125 and the core 107 are magnetically coupled.
  • the working core 125 receives a magnetic flux excited by the coil 106 provided on the core 107 of the transfer module 210A, and forms a magnetic circuit indicated by an arrow in FIG.
  • the carriage 220 located in the transfer module 250 can move in the X-axis direction by receiving the magnetic flux excited by the coil 106 via the core 107 and the working core 125.
  • the core 123 included in the transport module 250 is provided to reduce the cogging of the mover. That is, the core 123 functions as a cogging reduction core.
  • the core 123 is arranged so that the magnetic flux excited by the coil 106 is transmitted to the permanent magnet 120 via the working core 125.
  • the magnetic resistance Rcc, Rcm is Rcc> Rcm, where Rcc is the magnetic resistance generated by the distance between the working core 125 and the core 123, and Rcm is the magnetic resistance generated by the distance between the working core 125 and the permanent magnet 120.
  • the core 123 is arranged so as to satisfy the relationship. Since these magnetic resistances have a relationship of Rcc> Rcm, the magnetic circuit formed by the magnetic flux generated by the coil 106 via the permanent magnet 120 becomes dominant, and the carriage 220 located in the transport module 250 can be driven.
  • the present embodiment it is possible to adopt a configuration that does not require the connection wiring between the coil and the driver with respect to the movable track portion, and it is possible to generate dust by a configuration that does not require a cable bear (registered trademark). It is possible to realize a circulation-type linear conveyance device without any problem. Further, the number of points on the excitation side core 105 and the coil 106 can be reduced, and the cost can be reduced.
  • FIGS. 11A to 11C are schematic views illustrating the structure and operation of the core of the transport module in the transport apparatus according to the present embodiment.
  • the transport apparatus according to the present embodiment further includes a core 124 at the end of the transport modules 210A and 210B constituting the fixed track section on the transport module 250 side, and the transport apparatus according to the seventh embodiment. It is the same.
  • the core 124 is configured to be movable along the moving direction of the mover, and the interval between the core 124 and the core 107 and the working core 125 can be arbitrarily adjusted.
  • the core 124 is configured to be magnetically coupled to the core 107 and the working core 125.
  • the magnetic resistance between the core 107 and the core 124 is larger than the magnetic resistance between the working core 125 and the core 124.
  • the core 124 is arranged at a position where it becomes larger (FIG. 11B).
  • the magnetic resistance between the working core 125 and the core 124 is larger than the magnetic resistance between the core 107 and the core 124.
  • the core 124 is disposed at a position where it becomes larger (FIG. 11C). The smaller the magnetic resistance in the gap on the side that drives the mover, the better. From such a viewpoint, it is desirable that the target cores are in contact with each other.
  • the mechanism for moving the core 124 can be realized by using an electric actuator (not shown) and controlling the electric actuator by a host controller (not shown).
  • the transport module 250 may further include the core 123.
  • the core 123 is arranged so that the magnetic flux excited by the coil 106 is transmitted to the permanent magnet 120 via the working core 125.
  • the magnetic resistance Rcc, Rcm is Rcc> Rcm, where Rcc is the magnetic resistance generated by the distance between the working core 125 and the core 123, and Rcm is the magnetic resistance generated by the distance between the working core 125 and the permanent magnet 120.
  • the core 123 is arranged so as to satisfy the relationship.
  • the present embodiment it is possible to adopt a configuration that does not require connection wiring between the coil and the driver for the movable track portion, and a circulation type that does not generate dust from the cable bear (registered trademark).
  • a linear conveyance device can be realized. Further, the number of points on the excitation side core 105 and the coil 106 can be reduced, and the cost can be reduced.
  • FIGS. 12A and 12B A transport apparatus according to a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 12A and 12B. Constituent elements similar to those of the transport apparatus according to the first to eighth embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
  • FIG. 12A and FIG. 12B are schematic views showing the overall configuration of a transport apparatus including a mover 1101 and a stator 1201 according to this embodiment.
  • 12A and 12B show the main parts of the mover 1101 and the stator 1201 in an extracted manner.
  • 12A is a view of the mover 1101 viewed from the Y direction described later
  • FIG. 12B is a view of the mover 1101 viewed from the Z direction described later.
  • the transport apparatus includes a mover 1101 that forms a carriage, a slider, or a carriage, and a stator 1201 that forms a transport path.
  • the conveying device is a movable magnet type linear motor (moving permanent magnet type linear motor, movable field type linear motor).
  • the transport device in the present embodiment does not have a guide device such as a linear guide, and is configured as a magnetic levitation transport device that transports the mover 1101 in a non-contact manner on the stator 1201.
  • the transfer device transfers the workpiece 1301 on the mover 1101 to a process device that performs a machining operation on the workpiece 1301 by transferring the mover 1101 by the stator 1201.
  • mover 1101 is shown, it is not restricted to this,
  • mover 1101 may be used.
  • mover 1101 may be sufficient.
  • 12A and 12B show one movable element 1101 with respect to the stator 1201, but the present invention is not limited to this. In the transport device, a plurality of movers 1101 can be transported on the stator 1201.
  • the coordinate axes and directions used in the following description are defined.
  • the X axis is taken along the horizontal direction, which is the transport direction of the mover 1101, and the transport direction of the mover 1101 is taken as the X direction.
  • the Z-axis is taken along the vertical direction which is a direction orthogonal to the X direction, and the vertical direction is taken as the Z direction.
  • the Y axis is taken along the direction orthogonal to the X direction and the Z direction, and the direction orthogonal to the X direction and the Z direction is defined as the Y direction.
  • the rotation around the X axis is Wx
  • the Y axis, and the rotation around the Z axis are Wy and Wz, respectively.
  • Y + side is described as the R side
  • Y ⁇ side is described as the L side.
  • mover 1101 does not necessarily need to be a horizontal direction
  • a Y direction and a Z direction can be similarly defined by making a conveyance direction into an X direction also in that case.
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing the mover 1101 and the stator 1201 in the transport apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 13 is a view of the mover 1101 and the stator 1201 as viewed from the X direction.
  • the left half of FIG. 13 shows a cross section (A) along the line (A)-(A) of FIG. 12B.
  • the right half of FIG. 13 shows a cross section (B) along the line (B)-(B) of FIG. 12B.
  • the mover 1101 has permanent magnets 1103aR, 1103bR, 1103cR, 1103dR, 1103aL, 1103bL, 1103cL, and 1103dL as the permanent magnets 1103.
  • the permanent magnets 1103 are arranged in two rows and attached to the L side R side end portion of the upper surface along the X direction of the mover 1101. Specifically, permanent magnets 1103aR, 1103bR, 1103cR, and 1103dR are attached to the R side of the upper surface of the mover 1101. Further, permanent magnets 1103aL, 1103bL, 1103cL, and 1103dL are attached to the L side of the upper surface of the mover 1101. In the following description, the permanent magnet of the mover 1101 is simply referred to as “permanent magnet 1103” unless it is necessary to distinguish between them.
  • each permanent magnet 1103 a lowercase letter as an identifier excluding R or L from the end of the code for each permanent magnet 1103
  • Each permanent magnet 1103 is individually identified using symbols up to alphabets. In this case, each permanent magnet 1103 is specified individually by expressing as “permanent magnet 1103a”, “permanent magnet 1103b”, “permanent magnet 1103c”, or “permanent magnet 1103d”.
  • the permanent magnets 1103aR and 1103dR are attached to one end and the other end in the X direction on the R side of the upper surface along the X direction of the mover 1101.
  • the permanent magnets 1103bR and 1103cR are attached between the R-side permanent magnets 1103aR and 1103dR on the upper surface of the mover 1101.
  • the permanent magnets 1103aR, 1103bR, 1103cR, and 1103dR are arranged at an equal pitch in the X direction, for example.
  • the permanent magnets 1103aR, 1103bR, 1103cR, and 1103dR are arranged so that the centers thereof are aligned on a straight line along the X direction that is a predetermined distance rx3 away from the center of the upper surface of the mover 1101 on the R side, for example. .
  • the permanent magnets 1103aL and 1103dL are attached to one end and the other end in the X direction on the L side of the upper surface along the X direction of the mover 1101.
  • the permanent magnets 1103bL and 1103cL are attached between the permanent magnets 1103aL and 1103dL on the L side of the upper surface of the mover 1101.
  • the permanent magnets 1103aL, 1103bL, 1103cL, and 1103dL are arranged at an equal pitch in the X direction, for example.
  • the permanent magnets 1103aL, 1103bL, 1103cL, and 1103dL are arranged so that their centers are aligned on a straight line along the X direction that is a predetermined distance rx3 away from the center of the upper surface of the mover 1101 to the L side, for example.
  • the permanent magnets 1103aL, 1103bL, 1103cL, and 1103dL are arranged at the same positions as the permanent magnets 1103aR, 1103bR, 1103cR, and 1103dR, respectively, in the X direction.
  • the permanent magnets 1103a and 1103d are attached at positions separated by a distance rz3 from the origin O, which is the center of the mover 1101, to one and the other side in the X direction.
  • the permanent magnets 1103a, 1103b, 1103c, and 1103d are attached at positions separated from the origin O by a distance rx3 in the Y direction.
  • Permanent magnets 1103c and 1103b are respectively attached at positions separated from the origin O by a distance ry3 on one side and the other side in the X direction.
  • Permanent magnets 1103aR, 1103dR, 1103aL, and 1103dL are sets of two permanent magnets arranged along the Y direction.
  • the permanent magnets 1103a and 1103d are configured by arranging two permanent magnets along the Y direction so that the polarities of the outer magnetic poles facing the stator 1201 are alternately different.
  • the number of permanent magnets arranged along the Y direction constituting the permanent magnets 1103a and 1103d is not limited to two, and may be any plural number.
  • the direction in which the permanent magnets constituting the permanent magnets 1103a and 1103d are arranged is not necessarily the Y direction orthogonal to the X direction that is the transport direction, and may be any direction that intersects the X direction. That is, the permanent magnets 1103a and 1103d may be a magnet group including a plurality of permanent magnets arranged along the direction intersecting the X direction so that the polarities of the magnetic poles are alternately arranged.
  • the permanent magnets 1103bR, 1103cR, 1103bL, and 1103cL are a set of three permanent magnets arranged along the Y direction.
  • the permanent magnets 1103b and 1103c are configured by arranging three permanent magnets along the X direction so that the polarities of the outer magnetic poles facing the stator 1201 are alternately different.
  • the number of permanent magnets arranged along the X direction constituting the permanent magnets 1103b and 1103c is not limited to three, and may be plural. That is, the permanent magnets 1103b and 1103c may be a magnet group including a plurality of permanent magnets arranged along the X direction so that the polarities of the magnetic poles are alternated.
  • Each permanent magnet 1103 is attached to a yoke 1107 provided on the R side and the L side of the upper surface of the mover 1101.
  • the yoke 1107 is made of a material having a high magnetic permeability, such as iron.
  • a plurality of permanent magnets 1103 are symmetrically arranged on the R side and the L side of the upper surface with the central axis along the X axis of the mover 1101 as the axis of symmetry.
  • the mover 1101 on which the permanent magnet 1103 is arranged is configured to be movable while being controlled in six axes by an electromagnetic force received by the permanent magnet 1103 by a plurality of coils 1106 of the stator 1201 as will be described later.
  • the mover 1101 is movable in the X direction along a plurality of coils 1106 arranged in two rows along the X direction.
  • the mover 1101 is transported in a state where a work 1301 to be transported is placed or mounted on the upper surface or the lower surface thereof.
  • the mover 1101 may have a holding mechanism for holding a work 1301 such as a work holder on the mover 1101, for example.
  • stator 1201 in the transport apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 12A and 13.
  • the plurality of core units 1230 are arranged at predetermined intervals along the moving direction (X-axis direction) of the mover 1101, and constitute a stator of the linear motor.
  • Each of the plurality of core units 1230 includes a core 1232 and a coil 1106.
  • the core 1232 includes an excitation side core 1105, an action side core 1104, and a heat insulating portion 1102 provided between the action side core 1104 and the excitation side core 1105. That is, it has a heat insulating part in the middle of the magnetic path.
  • FIG. 12A shows a transport apparatus having nine core units 1230 arranged in the X-axis direction, but the transport apparatus actually constitutes a linear motor having an arbitrary length.
  • the heat insulating portion 1102 is an example of a partition that separates stations constituting a production apparatus, such as a partition of a vacuum (decompression) chamber or a partition of a chamber or the like for separating gas and air different from air.
  • a production apparatus such as a partition of a vacuum (decompression) chamber or a partition of a chamber or the like for separating gas and air different from air.
  • the present invention is not limited to this.
  • a coil box that covers a plurality of core units may be used.
  • the working core 1104 is connected and fixed to a heat insulating portion 1102 (in this embodiment, a partition wall of a chamber).
  • the coil box may be connected and fixed to a coil box that covers a plurality of core units, or the coil box may be partially high in permeability.
  • the excitation side core 1105 is connected to the working side core 1104 via a heat insulating part 1102 (in this embodiment, a partition wall of a chamber).
  • the material of the working side core 1104 and the excitation side core 1105 is not particularly limited, but for example, a magnetic material such as a laminated silicon steel plate can be applied.
  • the coil 1106 is wound around the exciting side core 1105 of the core 1232 and has a role of exciting the core 1232.
  • the working side core 1104 is arranged so as to be magnetically coupled to the exciting side core 1105, receives the magnetic flux generated by the exciting side core 1105, and acts on the mover 1101 arranged in the core gap G.
  • the heat insulating unit 1102 functions as a heat conduction reducing unit that reduces heat conduction from the exciting side core 1105 to the working side core 1104 as compared with the case where the exciting side core 1105 and the working side core 1104 are in direct contact with each other.
  • the core units 1230 may not be continuously arranged.
  • the core units 1230 may not be continuously arranged.
  • the movingr passes the boundary, discontinuities occur in the driving force corresponding to the flying, position control, and propulsive force obtained from the driving system on the stator side, and the mover
  • the length of the working side core in the direction toward the place where the core unit cannot be placed is longer than the length of the normal working side core. It is preferable. In this way, the suction force can be increased, so that a decrease in position accuracy can be suppressed.

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Abstract

開示のリニアモータは、複数のコアと、複数のコアのそれぞれを励磁するコイルと、を有する固定子と、永久磁石を備え、固定子から受ける電磁力を推進力として移動する可動子と、を有し、複数のコアのそれぞれは、コイルが巻回された励磁部と、励磁部に磁気的に結合するように構成され、励磁部から受けた磁束を可動子の永久磁石に作用させる作用部と、を有し、励磁部と作用部との間に、エアギャップ、あるいは、励磁部と作用部とが直に接している場合よりも励磁部から作用部への熱伝導を低減する熱伝導低減部と、を有することを特徴とする。

Description

リニアモータ、搬送装置、及び生産装置
　本発明は、リニアモータ、搬送装置、及び生産装置に関する。
　可動子側をマグネット、固定子側をコイルとするムービングマグネット型リニアモータを用いた搬送装置は、可動子側に動力配線を接続する必要がないため、長ストロークの搬送が可能である。また、ボールネジ型の搬送装置と比較して、バックラッシュがなく、高い位置決め精度及び繰返し再現性を有するため、精密機器の製造ライン用の高速搬送装置に用いられるようになってきている。
特開２００２－１４２４３９号公報 特開２００９－００５５１６号公報
　しかしながら、ムービングマグネット型リニアモータは、可動子の走行を行う軌道に沿って固定子である複数のコイルを配置し、制御された駆動電流を駆動用コイルへ通電することにより磁気的に可動子を駆動させる。そのため、駆動の際に通電されたコイルはジュール熱により発熱する。ムービングマグネット型リニアモータでは、ボールネジ型の搬送装置と比較して熱源となるコイルが可動子の永久磁石に近接して配置されるため、コイルの温度変化の影響を受けやすい。そのため、精密な位置決め性能や位置決め再現性を得るためには限界があった。また、搬送速度の変動や可動子の傾きが大きくなってしまうという課題もあった。
　さらに、ムービングマグネット型リニアモータを用いて循環型の搬送装置を構成する場合、可動軌道部を駆動するための接続ケーブルに対してケーブルベア（登録商標）が必要となるが、接続ケーブルの摺動や屈曲によって発塵やケーブル断線が生じることがあった。このため、精密機器の製造ラインに適用するにあたり発塵の抑制が課題であった。
　本発明の目的は、コイルから生じた熱による影響を抑制することができ、小型で高精度な、位置決め性能、位置決め再現性、搬送性能を実現可能なリニアモータ及び搬送装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、精密機器の製造ラインへの適用に好適な搬送装置を提供することにある。 
　本発明の一観点によれば、複数のコアと、前記複数のコアのそれぞれを励磁するコイルと、を有する固定子と、永久磁石を備え、前記固定子から受ける電磁力を推進力として移動する可動子と、を有し、前記複数のコアのそれぞれは、前記コイルが巻回された励磁部と、前記励磁部に磁気的に結合するように構成され、前記励磁部から受けた磁束を前記可動子の前記永久磁石に作用させる作用部と、を有し、前記励磁部と前記作用部との間に、エアギャップ、あるいは、前記励磁部と前記作用部とが直に接している場合よりも前記励磁部から前記作用部への熱伝導を低減する熱伝導低減部と、を有するリニアモータが提供される。
　また、本発明の他の一観点によれば、固定軌道部を構成する第１の搬送モジュールと、可動軌道部を構成する第２の搬送モジュールと、前記第２の搬送モジュールを前記第１の搬送モジュールに接続する第１の位置に移動する第１の可動機構と、を有するシフター部と、永久磁石を有し、前記第１の搬送モジュール又は前記第２の搬送モジュールから受ける電磁力を推進力として移動する台車と、を有し、前記第２の搬送モジュールは、前記第１の位置に位置しているときにコイルを含む励磁部に磁気的に結合されるように構成された作用部を有し、前記励磁部から受けた磁束を、前記作用部を介して前記台車の前記永久磁石に作用させるように構成されている搬送装置が提供される。
　また、本発明の他の一観点によれば、固定子と、永久磁石を有する可動子と、チャンバとを有し、前記固定子は、複数のコアと、前記複数のコアのそれぞれを励磁するコイルと、を有し、前記複数のコアのそれぞれは、前記コイルが巻回された励磁部と、前記励磁部に磁気的に結合するように構成され、前記励磁部から受けた磁束を前記可動子の前記永久磁石に作用させる作用部と、を有し、前記コイル及び前記励磁部は、前記チャンバの外側に配置され、前記作用部は、前記チャンバの内側に配置されているように構成されている生産装置が提供される。
　本発明によれば、コイルから生じた熱による影響を抑制し、小型で高精度な、位置決め性能、位置決め再現性、搬送性能を有するリニアモータ及び搬送装置を実現することができる。また、接続ケーブルの摺動等による発塵やケーブル断線を抑制し、精密機器の製造ラインへの適用に好適な搬送装置を実現することができる。
本発明の第１実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第１実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第３実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。 本発明の第４実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第４実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第５実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第５実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第６実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。 本発明の第６実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第６実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第７実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。 本発明の第７実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造を示す概略図である。 本発明の第８実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造及び動作を示す概略図である。 本発明の第８実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造及び動作を示す概略図である。 本発明の第８実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造及び動作を示す概略図である。 本発明の第９実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。 本発明の第９実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。 本発明の第９実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
　［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及び図１Ｂを用いて説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。
　本実施形態による搬送装置１００は、可動磁石リニアモータ（ムービングマグネット型リニアモータ、可動界磁型リニアモータ）により台車を走行させることでワークを搬送する搬送装置である。搬送装置１００は、例えば図１Ａ及び図１Ｂに示すように、搬送モジュール２１０と、台車２２０と、を有する。
　搬送モジュール２１０は、台車２２０が走行する軌道部（搬送路）を構成する。ここで、以下の説明の便宜上、搬送装置１００に対して座標軸を定義するものとする。まず、水平に移動する台車２２０の移動方向に沿ってＸ軸をとる。また、鉛直方向に沿ってＺ軸をとる。また、Ｘ軸及びＺ軸に直交する方向に沿ってＹ軸をとる。座標軸の定義は、以降の実施形態においても同様である。なお、図１Ａは、図１ＢのＢ－Ｂ′線を含むＹ－Ｚ平面に平行な面における断面図である。また、図１Ｂは、図１ＡのＡ－Ａ′線を含むＸ－Ｚ平面に平行な面における断面図である。
　搬送モジュール２１０は、リニア架台１０２と、複数のコアユニット２３０と、リニアガイドレール１０３と、を有する。コアユニット２３０及びリニアガイドレール１０３は、リニア架台１０２に固定されている。
　複数のコアユニット２３０は、台車２２０の移動方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の間隔で並べられており、リニアモータの固定子を構成している。複数のコアユニット２３０の各々は、コア２３２と、コイル１０６と、を有する。コア２３２は、励磁側コア１０５と、励磁側コア１０５の両端部に設けられた一対の作用側コア１０４と、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間に設けられた断熱部１０１と、を有する。なお、図面の簡略化のため図１ＢにはＸ軸方向に並ぶ８個のコアユニット２３０を有する搬送モジュール２１０を示しているが、実際には搬送モジュール２１０は、任意の長さのリニアモータを構成するために必要な数のコアユニット２３０を有する。
　一対の作用側コア１０４は、コアギャップＧの間隔を空けて対向するように配置されており、リニア架台１０２に接続・固定されている。励磁側コア１０５は、断熱部１０１を介して作用側コア１０４に接続されており、リニア架台１０２とは直接接続されないように配置されている。作用側コア１０４及び励磁側コア１０５の材質には、特に限定されるものではないが、例えば、積層型珪素鋼板等の磁性体材料を適用することができる。
　コイル１０６は、コア２３２の励磁側コア１０５に巻回されており、コア２３２を励磁する役割を有する。作用側コア１０４は、励磁側コア１０５に磁気的に結合されるように配置されており、励磁側コア１０５で発生した磁束を受け、この磁束をコアギャップＧに配された可動子に作用させる。断熱部１０１は、励磁側コア１０５と作用側コア１０４とが直に接している場合よりも励磁側コア１０５から作用側コア１０４への熱伝導を低減する熱伝導低減部として機能する。
　なお、本明細書においては、励磁側コア１０５、或いは、複数のコアユニット２３０を構成するコア２３２の励磁側コア１０５を一括して、励磁部と呼ぶことがある。また、作用側コア１０４、或いは、複数のコアユニット２３０を構成するコア２３２の作用側コア１０４を一括して、作用部と呼ぶことがある。
　台車２２０は、リニアモータの可動子を構成するものであり、天板１１１と、磁石支持体１１２と、永久磁石１１３と、リニアガイドブロック１１４と、を有する。リニアガイドブロック１１４は、台車２２０を搬送モジュール２１０の上に設置したときにリニアガイドレール１０３に接続されるように、天板１１１の下部の四隅に設けられている。これにより台車２２０は、リニアガイドレール１０３に沿ってＸ軸方向に移動自在な状態で搬送モジュール２１０に支持される。磁石支持体１１２は、台車２２０を搬送モジュール２１０の上に設置したときに永久磁石１１３が作用側コア１０４のコアギャップＧの間に位置するように、天板１１１の下部の中央部に固定されている。なお、図１Ｂには、永久磁石１１３と同じ板厚の磁石支持体１１２に、任意のスキュー角（例えば２０度）を設け、隣り合う永久磁石１１３の磁極が交互に逆になるように３個の永久磁石１１３を固定した場合を例示している。
　複数のコアユニット２３０の各々のコイル１０６には、不図示の上位コントローラによる制御のもとで所定の電流が供給される。複数のコアユニット２３０の各々のコイル１０６は、例えば図１Ｂに「Ｕ」「Ｖ」「Ｗ」と付記しているように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相からなる三相交流で駆動することができる。コイル１０６に電流が印加されることにより、台車２２０の永久磁石１１３は、励磁側コア１０５及び作用側コア１０４を介して、コイル１０６から駆動力としての電磁力を受ける。こうして、台車２２０が推進力を得て、リニアガイドレール１０３によって構成される軌道部上を走行する。複数のコアユニット２３０の各々のコイル１０６に流す電流を適宜制御することにより、台車２２０を走行、停止させて、搬送モジュール２１０上の台車２２０の位置を制御することができる。
　ところで、ムービングマグネット型リニアモータは、可動子の走行を行う軌道に沿って固定子である複数のコイルを配置し、制御された駆動電流を駆動用コイルへ通電することにより磁気的に可動子を駆動させる。そのため、駆動の際に通電されたコイルはジュール熱により発熱する。ムービングマグネット型リニアモータでは、ボールネジ型の搬送装置と比較して熱源となるコイルが可動子の永久磁石に近接配置されるため、コイルの温度変化の影響を受けやすい。例えば、コイルの発熱によって永久磁石の周囲の温度が変化すると、熱エネルギーにより永久磁石が減磁し、モータ推力が低下することがある。このため、コイルと可動子の永久磁石との距離を広げる必要があり、装置が大型化する。また、コイルの熱が筐体や架台に伝わって熱膨張を引き起こすと、筐体や架台に配置されているセンサの位置が変動し、位置決め精度が低下する要因となる。
　この点、本実施形態による搬送装置においては、前述のように、リニアモータの固定子を構成するコアユニット２３０のコア２３２が、作用側コア１０４と、励磁側コア１０５と、これらの間に配された断熱部１０１と、により構成されている。このように構成することで、励磁側コア１０５と作用側コア１０４との間の熱伝導を抑制することができる。また、励磁側コア１０５は、リニア架台１０２に直接接続されていないため、励磁側コア１０５の熱がリニア架台１０２を介して作用側コア１０４に伝わることもない。これにより、コイル１０６に流す電流によって生じた熱が励磁側コア１０５を介して作用側コア１０４に伝わるのを効果的に抑制することができ、装置全体が小型でありながら高精度な位置決め再現が可能な搬送装置を実現することができる。
　断熱部１０１の構成材料としては、作用側コア１０４及び励磁側コア１０５の構成材料よりも熱伝導率が低く、且つ、透磁率が大きい磁性体材料が望ましい。このような観点から、断熱部１０１の構成材料には、例えば、パーマロイ、スーパーマロイ、純鉄、アモルファス合金、パーメンジュール、センダンスト等を好適に用いうる。
　断熱部１０１の作用側コア１０４側と励磁側コア１０５側との間の温度差ΔＴは、断熱部１０１の構成材料の熱伝導率をλ［Ｗ／ｍ・Ｋ］、断面積をＳ［ｍ２］、厚さをＬ［ｍ］、励磁側コア１０５の伝熱量ｗ［Ｗ］とすると、以下の式（１）のように表される。
　　ΔＴ＝Ｌ／Ｓ×ｗ／λ　　　　…（１）
　断熱部１０１がパーマロイの場合、励磁側コア１０５の伝熱量を５０Ｗ、断熱部１０１の断面積を０．０００４ｍ２、厚さを０．００５ｍ、パーマロイの熱伝導率を１４ｍ／Ｗ・Ｋとすると、励磁側コア１０５と作用側コア１０４との間の温度差は１８Ｋとなる。コア２３２の全体を積層型珪素鋼板で構成した場合、同じ効果を得るためにはコア２３２の長さを２倍にする必要がある。したがって、本実施形態を適用することにより、リニアモータのコアユニット２３０、ひいては搬送装置１００の小型化を実現することができる。 
　なお、本実施形態においては、コア２３２の断面積を一定とし、断熱部１０１における熱伝導率λと厚さＬとを変えることで励磁側コア１０５から作用側コア１０４への熱伝導を抑制している。しかしながら、コア２３２の断面積は必ずしも一定である必要はなく、断熱部１０１における断面積を選択的に小さくすることで励磁側コア１０５から作用側コア１０４への熱伝導を更に低減するようにしてもよい。
　断熱部１０１によって生じる磁気抵抗Ｒ［Ａ／ｗｂ］は、断熱部１０１の断面積をＳ［ｍ２］、厚さをＬ［ｍ］、比透磁率をμとして、以下の式（２）のように表される。
　　Ｒ＝１／μ×Ｌ／Ｓ　　　　…（２）
　断熱部１０１をパーマロイで構成した場合、断熱部１０１の比透磁率が１４倍となるため、断熱部１０１の磁気抵抗Ｒは１／１４となり、磁気抵抗Ｒの上昇を抑制することができる。ただし、パーマロイの飽和磁束密度は作用側コア１０４及び励磁側コア１０５を構成する積層型珪素鋼板よりも小さいため、パーマロイの飽和磁束密度より小さい磁束の範囲でモータを駆動することになる。
　なお、本実施形態では、リニアモータとして、コイルとマグネットとが２対対向しているＴ型の構造を示したが、コア部に断熱構造が配置できるコイルとマグネットが１対であるＩ型の構造においても適用可能である。
　このように、本実施形態によれば、コイル１０６で生じた熱が励磁側コア１０５を介して作用側コア１０４に伝わるのを低減することができる。これにより、コアユニット２３０を大きくすることなくコイル１０６で生じた熱の影響を抑制することが可能となり、装置全体が小型でありながら高精度な位置決め再現が可能な搬送装置を実現することができる。
　［第２実施形態］
　本発明の第２実施形態による搬送装置について、図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。第１実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図２Ａ及び図２Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。図２Ａは、図２ＢのＢ－Ｂ′線を含むＹ－Ｚ平面に平行な面における断面図である。また、図２Ｂは、図２ＡのＡ－Ａ′線を含むＸ－Ｚ平面に平行な面における断面図である。
　図２Ａ及び図２Ｂに示すように、本実施形態による搬送装置１００は、リニアモータのコアユニット２３０のコア２３２の構成が異なるほかは、第１実施形態による搬送装置と同様である。すなわち、本実施形態による搬送装置１００は、コアユニット２３０のコア２３２が、作用側コア１０４と、励磁側コア１０５と、これらの間に配された狭小部１１５と、により構成されている。狭小部１１５は、第１実施形態の断熱部１０１と同様、励磁側コア１０５と作用側コア１０４とが直に接している場合よりも励磁側コア１０５から作用側コア１０４への熱伝導を低減する熱伝導低減部として機能する。
　狭小部１１５は、作用側コア１０４及び励磁側コア１０５と同じ材料により構成されているが、コア２３２内を通る磁束に対して垂直な方向の断面の断面積が、作用側コア１０４よりも小さい。狭小部１１５の断面積の最小値は、例えば、コイル１０６により生じる磁束が飽和しない断面積として規定することができる。狭小部１１５は、作用側コア１０４及び励磁側コア１０５との一体構造であることが望ましいが、作用側コア１０４及び励磁側コア１０５とは別の構成部材を連結することにより構成しても構わない。
　作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の温度差ΔＴは、式（１）に示したように、狭小部１１５の断面積Ｓを小さくすることによって大きくすることができる。例えば、励磁側コア１０５の伝熱量ｗが５０Ｗであり、珪素鋼板の熱伝導率が３０ｍ／Ｗ・Ｋであり、狭小部１１５の厚さＬが０．００５ｍであるものとする。この場合において、狭小部１１５の断面積Ｓが、例えば作用側コア１０４の断面積と同じ０．０００４ｍ２であるとすると、励磁側コア１０５と作用側コア１０４との間の温度差ΔＴは２０Ｋとなる。これに対し、狭小部１１５の断面積Ｓを０．０００３ｍ２まで小さくすると、励磁側コア１０５と作用側コア１０４との間の温度差ΔＴは、２７Ｋまで増加することができる。すなわち、狭小部１１５を設けることにより、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の熱伝導を低減することができる。
　このように、本実施形態によれば、コイル１０６で生じた熱が励磁側コア１０５を介して作用側コア１０４に伝わるのを低減することができる。これにより、コアユニット２３０を大きくすることなくコイル１０６で生じた熱の影響を抑制することが可能となり、装置全体が小型でありながら高精度な位置決め再現が可能な搬送装置を実現することができる。
　［第３実施形態］
　本発明の第３実施形態による搬送装置について、図３Ａ及び図３Ｂを用いて説明する。第１及び第２実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図３Ａ及び図３Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。図３Ａは、図３ＢのＢ－Ｂ′線を含むＹ－Ｚ平面に平行な面における断面図である。また、図３Ｂは、図３ＡのＡ－Ａ′線を含むＸ－Ｚ平面に平行な面における断面図である。
　図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本実施形態による搬送装置１００は、リニアモータのコアユニット２３０のコア２３２の構成が異なるほかは、第１及び第２実施形態による搬送装置と同様である。すなわち、本実施形態による搬送装置１００は、コアユニット２３０のコア２３２が、作用側コア１０４と、励磁側コア１０５と、により構成されており、これらの間にエアギャップ１１８が設けられている。つまり磁路の途中にエアギャップ１１８を有する。エアギャップ１１８を挟んで対向する作用側コア１０４の端部（作用側コア端部１１６）及び励磁側コア１０５の端部（励磁側コア端部１１７）の断面積は、エアギャップ１１８における磁束の漏れを抑制するために、他の部分の断面積よりも大きくなっている。図３Ａ及び図３Ｂの例では、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の断熱効果を高めるために、励磁側コア１０５の両端部にエアギャップ１１８を設けている。
　エアギャップ１１８は、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間に配された空気の層を含むため、熱伝導率は第１実施形態の断熱部１０１や第２実施形態の狭小部１１５と比較して１／１０００倍程度となる。したがって、式（１）から明らかなように、第１及び第２実施形態の場合よりも作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の熱伝導を低減することができる。つまり、エアギャップ１１８は、第１実施形態の断熱部１０１や第２実施形態の狭小部１１５と同様、励磁側コア１０５と作用側コア１０４とが直に接している場合よりも励磁側コア１０５から作用側コア１０４への熱伝導を低減する熱伝導低減部として機能する。
　永久磁石１１３が通るコアギャップＧの磁気抵抗は、コアギャップＧの長さを０．０１ｍ、断面積を０．０００４ｍ２、比透磁率を１とすると、２５Ａ／ｗｂとなる。一方、エアギャップ１１８の磁気抵抗Ｒは、エアギャップ１１８の長さを０．００１ｍ、断面積を０．００４ｍ２、比透磁率を１とすると、０．２５Ａ／ｗｂとなる。つまり、エアギャップ１１８の磁気抵抗は、コアギャップＧの磁気抵抗の１／１００程度である。したがって、エアギャップ１１８を設けることによるコア全体の磁気抵抗の増加は１％程度であり、モータ駆動に大きな影響を与えることはない。エアギャップの長さは、コアギャップの長さの１／２０以上１／３以下であることが好ましい。
　また、磁気抵抗の増加抑制の効果を得るために、作用側コア端部１１６及び励磁側コア端部１１７の材質としては、コア材質よりも透磁率の大きい第１実施形態に記載の材料を適用することが可能である。
　このように、本実施形態によれば、コイル１０６で生じた熱が励磁側コア１０５を介して作用側コア１０４に伝わるのを低減することができる。これにより、コアユニット２３０を大きくすることなくコイル１０６で生じた熱の影響を抑制することが可能となり、装置全体が小型でありながら高精度な位置決め再現が可能な搬送装置を実現することができる。
　［第４実施形態］
　本発明の第４実施形態による搬送装置について、図４乃至図５Ｂを用いて説明する。第１乃至第３実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図４は、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。図５Ａは、図４のＢ－Ｂ′線を含むＹ－Ｚ平面に平行な面における断面図である。また、図５Ｂは、図４のＣ－Ｃ′線を含むＸ－Ｚ平面に平行な面における断面図である。
　本実施形態では、第３実施形態のリニアモータを循環型の搬送装置に適用した構成例について説明する。循環型の搬送装置とは、往路用軌道と復路用軌道とを往来可能なように可動軌道部を平面方向に往復させるシフター構造や可動軌道部を上下方向に往復させるエレベータ構造などの可動機構を搭載した搬送装置である。
　本実施形態による搬送装置１００は、図４乃至図５Ｂに示すように、搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂと、シフター部２４０と、台車２２０と、を有する。
　搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂは、第３実施形態に示した搬送モジュール２１０と同様である。搬送モジュール２１０Ａは、例えば往路用の固定軌道部を構成する。搬送モジュール２１０Ｂは、例えば復路用の固定軌道部を構成する。搬送モジュール２１０Ａと搬送モジュール２１０Ｂとは、軌道部がＸ軸方向に沿って互いに平行になるように配されている。
　シフター部２４０は、搬送モジュール２５０と、ガイドレール１２６と、ガイドブロック１２７と、を有する。搬送モジュール２５０は、ガイドレール１２６に沿って移動可能に接続されたガイドブロック１２７に固定されており、不図示の上位コントローラによる制御のもと、アクチュエータ等の動力源によりガイドレール１２６に沿って移動できるように構成されている。この意味で、搬送モジュール２５０は、可動軌道部を構成する。
　シフター部２４０は、搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂに隣接しており、搬送モジュール２５０を、搬送モジュール２１０Ａとの間に連続する軌道部を形成する位置Ａと、搬送モジュール２１０Ｂとの間に連続する軌道部を形成する位置Ａ’とに移動する。例えば、搬送モジュール２５０が図４の位置Ａにあるとき、搬送モジュール２５０と搬送モジュール２１０Ａとは連続する１つの軌道部を形成する。また、搬送モジュール２５０が図４の位置Ａ’にあるとき、搬送モジュール２５０と搬送モジュール２１０Ｂとは連続する１つの軌道部を形成する。
　なお、図４には、搬送モジュール２５０をＹ軸方向に沿って平行移動する構成のシフター部２４０を示しているが、シフター部２４０の構成はこれに限定されるものではない。例えば、Ｚ軸方向に沿ってガイドレール１２６を配し、搬送モジュール２５０を垂直方向に移動するエレベータ構造のシフター部としてもよい。或いは、回転機構を用いて搬送モジュールを旋回移動させる旋回構造のシフター部としてもよい。
　台車２２０は、第１実施形態に示した台車２２０と同様である。図１Ａ乃至図３Ｂでは記載を省略しているが、台車２２０は、例えば図４乃至図５Ｂに示すように、天板１１１、磁石支持体１１２、永久磁石１１３及びリニアガイドブロック１１４に加えて、天板１１１に設けられたスケール１１９を更に有している。スケール１１９には、台車２２０の移動方向に沿って位置情報が記録されている。搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂ，２５０に設けられたエンコーダ１０８が台車２２０のスケール１１９を読み取ることで、台車２２０の位置情報を取得することができる。搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂ，２５０には複数のエンコーダ１０８がスケール１１９のスケール長よりも短い間隔で取り付けられており、いずれかのエンコーダ１０８によってスケール１１９を読み取ることができるようになっている。なお、図４においては、搬送モジュール２１０Ａ，２５０との関係を解りやすくするために、天板１１１の一部を切り欠いた状態で表している。天板１１１の実際の平面形状は、例えば図４に破線で示すような矩形形状である。
　台車２２０は、搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂ，２５０を移動できるように構成されている。これにより、例えば、搬送モジュール２１０Ａを移動してきた台車２２０を、シフター部２４０の搬送モジュール２５０を介して搬送モジュール２１０Ｂへと移動させることができる。
　シフター部２４０の搬送モジュール２５０は、図４乃至図５Ｂに示すように、シフター架台１１０と、リニア架台１０２と、リニアガイドレール１０３と、作用側コア１０４と、を含む。搬送モジュール２５０のＸ軸方向に沿った長さは、台車２２０のＸ軸方向の長さに対して必要十分な長さである。
　シフター部２４０が配される領域の、搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂの軌道部の延長線上には、搬送モジュール２５０の作用側コア１０４と結合してコア２３２を構成する励磁側コア１０５と、励磁側コア１０５に設けられたコイル１０６とが配されている。すなわち、シフター部２４０の励磁側コア１０５及びコイル１０６は、搬送モジュール２５０から独立して、シフター部２４０に固定されている。これにより、搬送モジュール２５０が位置Ａにあるときには、搬送モジュール２１０Ａの延長線上にある励磁側コア１０５と搬送モジュール２５０の作用側コア１０４とが磁気的に結合される。こうして、搬送モジュール２１０Ａから搬送モジュール２５０に渡って連続するリニアモータの固定子が構成される。また、搬送モジュール２５０が位置Ａ’にあるときには、搬送モジュール２１０Ｂの延長線上にある励磁側コア１０５と搬送モジュール２５０の作用側コア１０４とが磁気的に結合される。こうして、搬送モジュール２５０から搬送モジュール２１０Ｂに渡って連続するリニアモータの固定子が構成される。
　シフター部２４０のエンコーダ１０８は、搬送モジュール２５０のＹ軸方向への移動時に物理的に干渉しない固定方法で、搬送モジュール２５０以外の部分に固定されており、搬送モジュール２５０と同期して移動しない構成とされている。また、シフター部２４０には、搬送モジュール２５０のＹ軸方向の位置を検出するための位置検出装置１０９が設けられている。
　このように、本実施形態の搬送装置においては、シフター部２４０の励磁側１０５及びコイル１０６を、搬送モジュール２５０から独立して装置に固定している。また、シフター部２４０のエンコーダ１０８及び位置検出装置１０９は、搬送モジュール２５０以外の部分に固定されている。したがって、シフター部２４０の周辺機器とドライバとの接続配線に対してケーブルベア（登録商標）を必要としない構成が可能となる。
　したがって、本実施形態の搬送装置では、可動軌道部の移動に伴う接続ケーブルの揺動が生じることはなく、接続ケーブルの摺動や屈曲による発塵や接続ケーブルの断線が生じるのを防止することができる。本実施形態の搬送装置が有するこのような特徴は、例えば、発塵を抑制することが重要な精密機器の製造ラインにおいて極めて有用である。
　作用側コア１０４と励磁側コア１０５とが対向する部分の間隔は狭いほど磁気抵抗Ｒｂａが小さくなり、モータの効率低下が少ない好ましい形態である。磁気抵抗Ｒｂａは、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との対向面の断面積をＳ、対向面の相対距離をＬ、大気の比透磁率をμとして、以下の式（３）のように表される。
　　Ｒｂａ＝１／μ×Ｌ／Ｓ　　　…（３）
　作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間隔（相対距離Ｌ）は、搬送モジュール２５０の移動時に作用側コア１０４と励磁側コア１０５とが物理的に接触しないように適宜調整され、例えば、０．４ｍｍに設定することができる。この場合の磁気抵抗Ｒｂａは、０．００１Ａ／ｗｂとなる。
　作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の磁気抵抗Ｒｂａは、搬送モジュール２５０上の台車２２０を駆動可能な磁束を作用側コア１０４に対して供給可能な磁気抵抗であれば、特に限定されるものではない。磁気抵抗Ｒｂａは、台車２２０の重量や加速度、摺動抵抗、コギング抵抗、台車２２０が備える永久磁石１１３の磁力や極数構成等に応じて適宜設定することが望ましい。
　図４乃至図５Ｂには台車２２０を１台のみ示しているが、実際の搬送装置においては複数台の台車２２０を軌道上へ配置して制御する。
　このように、本実施形態によれば、シフター部２４０を含め、コイル１０６で生じた熱が励磁側コア１０５を通じて作用側コア１０４に伝わるのを抑制することができる。これにより、コアユニット２３０を大きくすることなくコイル１０６で生じた熱の影響を抑制することが可能となり、装置全体が小型でありながら高精度な位置決め再現が可能な搬送装置を実現することができる。
　また、本実施形態によれば、シフター部２４０の周辺機器を、ケーブルベア（登録商標）を必要としない構成とすることが可能となり、ケーブルベア（登録商標）からの発塵のない循環型リニア搬送装置を実現することができる。
　また、本実施形態の構成を用いれば、作用側コア１０４と励磁側コア１０５とを分離して別々の部屋に配置することも可能である。例えば、真空チャンバの内側に作用側コア１０４を配置し、真空チャンバの外側に励磁側コア１０５を配置するように構成することで、コイル１０６からの放出ガスが真空チャンバ内に導入されるのを防止することができる。
　［第５実施形態］
　本発明の第５実施形態による搬送装置について、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。第１乃至４実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。図６Ａは、図４のＢ－Ｂ′線を含むＹ－Ｚ平面に平行な面における断面図に対応している。また、図６Ｂは、図４のＣ－Ｃ′線を含むＸ－Ｚ平面に平行な面における断面図に対応している。
　第４実施形態で説明した構成においては、搬送モジュール２５０の移動時に作用側コア１０４と励磁側コア１０５とが物理的に接触しないように、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との対向面の相対距離Ｌを設定した。しかしながら、リニアモータとしての効率は、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の相対距離Ｌ、すなわち磁気抵抗Ｒｂａが小さいほど好ましく、相対距離Ｌが０ｍｍとなる状態が理想である。
　このような観点から、本実施形態による搬送装置は、シフター部２４０が、第４実施形態の構成に加えて、励磁側コア１０５及びコイル１０６（図６Ａ及び図６Ｂにおいて破線で囲んだ部分）を垂直方向に移動する可動機構を更に有している。この可動機構は、搬送モジュール２５０が台車２２０を固定軌道部へ移動可能な所定の位置にあるときに、励磁側コア１０５と作用側コア１０４との相対距離Ｌを任意に変更可能なように、励磁側コア１０５及びコイル１０６を昇降させる機構を備える。励磁側コア１０５及びコイル１０６の昇降制御は、例えば、不図示の電動アクチュエータを用い、不図示の上位コントローラにより行うことができる。
　上位コントローラは、搬送モジュール２５０が図４の位置Ａにあることを位置検出装置１０９により検知すると、搬送モジュール２１０Ａから搬送モジュール２５０への台車２２０の移動を開始する前の任意のタイミングにおいて、可動機構を駆動する。可動機構は、電動アクチュエータによって位置Ａに配された励磁側コア１０５及びコイル１０６を上昇させ、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との対向面の相対距離を近づける。例えば、可動機構は、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との対向面を接触させることにより、相対距離Ｌを０ｍｍに設定する。
　次に、搬送モジュール２５０への台車２２０の移動が完了したことをエンコーダ１０８が検知することに応じて、上位コントローラによる制御のもと、可動機構は励磁側コア１０５を下降し、搬送モジュール２５０を移動可能な状態とする。
　上位コントローラは、搬送モジュール２５０が図４の位置Ａ’に移動したことを位置検出装置１０９により検出すると、可動機構を駆動する。可動機構は、電動アクチュエータによって位置Ａに配された励磁側コア１０５及びコイル１０６を上昇させる。これにより、不図示のドライバユニットは、搬送モジュール２５０上に位置する台車２２０を駆動可能となる。
　励磁側コア１０５の昇降距離は、搬送モジュール２５０の移動時に作用側コア１０４と励磁側コア１０５とが物理的に接触しない間隔を確保できればよく、具体的には数ミリオーダー程度で十分である。したがって、励磁側コア１０５と不図示のドライバとの接続配線に対するケーブルベア（登録商標）は不要である。
　なお、本実施形態では、作用側コア１０４と励磁側コア１０５とが接触するように可動機構を駆動したが、作用側コア１０４と励磁側コア１０５とは必ずしも接触させる必要はない。作用側コア１０４と励磁側コア１０５との相対距離Ｌを０ｍｍより大きい任意の間隔に設定すれば、第３実施形態で説明したように、作用側コア１０４と励磁側コア１０５との間の熱伝導を効果的に低減することができる。作用側コア１０４と励磁側コア１０５とを接触させる場合においても、これらは一体形成されていないため、ある程度の熱伝導の防止効果は期待できる。
　このように、本実施形態によれば、可動軌道部のコイル１０６とドライバとの接続配線に対してケーブルベア（登録商標）を必要としない構成とすることが可能となり、ケーブルベア（登録商標）からの発塵のない循環型リニア搬送装置を実現することができる。
　［第６実施形態］
　本発明の第６実施形態による搬送装置について、図７乃至図８Ｂを用いて説明する。第１乃至第５実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図７は、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。図８Ａ及び図８Ｂは、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す断面図である。図８Ａは、図７のＢ－Ｂ′線を含むＹ－Ｚ平面に平行な面における断面図である。また、図８Ｂは、図７のＣ－Ｃ′線を含むＸ－Ｚ平面に平行な面における断面図である。
　シフター部２４０の搬送モジュール２５０が備えるリニアガイドレール１０３の長さは、前述のように、台車２２０のＸ軸方向の長さに対して必要十分な長さとなるように決定される。第４実施形態においては、図４に示したように、搬送モジュール２５０のリニアガイドレール１０３の長さに対応するように設けられた作用側コア１０４と同じ数の励磁側コア１０５及びコイル１０６を、シフター部２４０に配置している。
　ここで、第４実施形態の搬送装置では、搬送モジュール２５０において、台車２２０が搬送モジュール２１０Ａから乗り入れる側の端部と、台車２２０が搬送モジュール２１０Ｂへと乗り出す側の端部とは、いずれも図において右側になっている。したがって、台車２２０が出入りする右側とは反対の搬送モジュール２５０の左側においては、台車２２０を駆動するための作用側コア１０４、励磁側コア１０５及びコイル１０６は、必ずしも必要ではない。
　そこで、本実施形態の搬送装置においては、シフター部２４０に、台車２２０の乗り入れ及び乗り出しを行うための駆動のために必要な最小限の個数の励磁側コア１０５及びコイル１０６だけを配置するように構成し、コストの削減を図っている。作用側コア１０４については、可動子のコギングが大きくならないよう、搬送モジュール２５０のリニアガイドレール１０３の長さに対応する個数を配置している。
　このように、本実施形態によれば、可動軌道部のコイル１０６とドライバとの接続配線に対してケーブルベア（登録商標）を必要としない構成とすることが可能となり、ケーブルベア（登録商標）からの発塵のない循環型リニア搬送装置を実現することができる。また、励磁側コア１０５及びコイル１０６の点数を減らし、コストの削減を図ることができる。
　［第７実施形態］
　本発明の第７実施形態による搬送装置について、図９及び図１０を用いて説明する。第１乃至第６実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図９は、本実施形態による搬送装置の概略構成を示す上面図である。図１０は、本実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造を示す概略図である。
　第６実施形態で説明したように、第４実施形態の搬送装置においては、台車２２０が出入りする右側とは反対の搬送モジュール２５０の左側に、台車２２０を駆動するための作用側コア１０４、励磁側コア１０５及びコイル１０６は、必ずしも必要ではない。また、搬送モジュール２５０の固定子のコアと搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂの固定子のコアとを磁気結合するように構成すれば、台車２２０が出入りする搬送モジュール２５０の右側に、必ずしもコイル１０６を配置する必要はない。
　本実施形態では、このような観点からより簡便な構成とした搬送装置を説明する。本実施形態を適用することにより、第４実施形態と同様の効果を実現するとともに、コストの更なる削減を図ることが可能となる。
　図９に示すように、固定軌道部を構成する搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂは、コア１０７を備えている。コア１０７は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相を形成する複数のコイル１０６のコアを一体形成した形状を有している。具体的には、１個のコア１０７に対して可動子の移動方向（Ｘ軸方向）に並ぶ例えば１２個のコイル１０６を設け、このコア１０７を複数並べて配置することにより、リニアモータの固定子を構成する。
　可動軌道部を構成する搬送モジュール２５０は、作用側コア１２５と、コア１２３と、を備えている。作用側コア１２５にはコイル１０６は設けられておらず、作用側コア１２５とコア１０７とが磁気結合することにより、搬送モジュール２１０Ａ又は搬送モジュール２１０Ｂのコイル１０６が、搬送モジュール２５０のコイルを兼ねる構成となっている。
　図１０には、搬送モジュール２５０の作用側コア１２５と搬送モジュール２１０Ａのコア１０７とが結合した部分をより詳細に示している。コア１０７と作用側コア１２５との対向面の間隔は、可動軌道部を構成する搬送モジュール２５０と固定軌道部を構成する搬送モジュール２１０Ａとが物理的に干渉しない距離とされる。この間隔は、コア１０７と作用側コア１２５との間の磁気抵抗を低減する観点から、可能な限り狭いことが望ましい。例えば、コア１０７と作用側コア１２５との対向面の断面積をコア片側あたり４００ｍｍ２、前述の間隔を０．２ｍｍに設定することができる。なお、図１０においては永久磁石１２０、１２１、１２２を３極構成としたがこれに限定されるものではない。
　搬送モジュール２５０の作用側コア１２５と搬送モジュール２１０Ａのコア１０７とが図１０のような位置関係にある場合、作用側コア１２５とコア１０７とが磁気的に結合する。そして、作用側コア１２５は、搬送モジュール２１０Ａのコア１０７に設けられたコイル１０６によって励磁される磁束を受け、図１０に矢印で示される磁気回路を形成する。搬送モジュール２５０に位置する台車２２０は、コイル１０６が励磁する磁束をコア１０７と作用側コア１２５とを介して受けることにより、Ｘ軸方向へ移動することが可能となる。
　搬送モジュール２５０が有するコア１２３は、可動子のコギングを低減するために設けられている。すなわち、コア１２３は、コギング低減コアとして機能する。コア１２３は、コイル１０６によって励磁される磁束が作用側コア１２５を介して永久磁石１２０へ伝わるように配置する。具体的には、作用側コア１２５とコア１２３との距離によって生じる磁気抵抗をＲｃｃ、作用側コア１２５と永久磁石１２０との距離によって生じる磁気抵抗をＲｃｍとして、磁気抵抗Ｒｃｃ，ＲｃｍがＲｃｃ＞Ｒｃｍの関係となるように、コア１２３を配置する。これら磁気抵抗がＲｃｃ＞Ｒｃｍの関係となることにより、コイル１０６によって生じる磁束が永久磁石１２０を介して形成する磁気回路が支配的となり、搬送モジュール２５０に位置する台車２２０を駆動することができる。
　搬送モジュール２５０の作用側コア１２５をコア１０７から分離した構成とすることには、これまでの実施形態において説明したと同様、コイル１０６で生じた熱が作用側コア１２５に伝わるのを低減する効果も期待できる。
　このように、本実施形態によれば、可動軌道部に対してコイルとドライバとの接続配線を必要としない構成とすることが可能となり、ケーブルベア（登録商標）を必要としない構成によって発塵のない循環型リニア搬送装置を実現することができる。また、励磁側コア１０５及びコイル１０６の点数を減らし、コストの削減を図ることができる。
　［第８実施形態］
　本発明の第８実施形態による搬送装置について、図１１Ａ乃至図１１Ｃを用いて説明する。第１乃至第７実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図１１Ａ乃至図１１Ｃは、本実施形態による搬送装置における搬送モジュールのコアの構造及び動作を示す概略図である。
　本実施形態による搬送装置は、図１１Ａに示すように、固定軌道部を構成する搬送モジュール２１０Ａ，２１０Ｂの搬送モジュール２５０側の端部にコア１２４を更に有するほかは、第７実施形態の搬送装置と同様である。コア１２４は、可動子の移動方向に沿って移動可能に構成されており、コア１２４とコア１０７及び作用側コア１２５との間の間隔を任意に調整可能である。コア１２４は、コア１０７及び作用側コア１２５に対して磁気的に結合可能に構成されている。
　作用側コア１２５とコア１２４とにより形成される磁気回路によって可動子を駆動する場合は、コア１０７とコア１２４との間の磁気抵抗が作用側コア１２５とコア１２４との間の磁気抵抗よりも大きくなる位置に、コア１２４を配置する（図１１Ｂ）。一方、コア１０７とコア１２４とにより形成される磁気回路によって可動子を駆動する場合は、作用側コア１２５とコア１２４との間の磁気抵抗がコア１０７とコア１２４との間の磁気抵抗よりも大きくなる位置に、コア１２４を配置する（図１１Ｃ）。なお、可動子を駆動する側の空隙における磁気抵抗は小さいほどよい。かかる観点から、対象のコア同士は接触している状態が望ましい。
　コア１２４を移動するための機構は、図示しない電動アクチュエータを用い、図示しない上位コントローラによって電動アクチュエータを制御することによって実現することができる。
　図１１Ａ乃至図１１Ｃには、第７実施形態で説明したコア１２３を示していないが、搬送モジュール２５０は、コア１２３を更に有していてもよい。搬送モジュール２５０がコア１２３を有する場合、コア１２３は、コイル１０６によって励磁される磁束が作用側コア１２５を介して永久磁石１２０へ伝わるように配置する。具体的には、作用側コア１２５とコア１２３との距離によって生じる磁気抵抗をＲｃｃ、作用側コア１２５と永久磁石１２０との距離によって生じる磁気抵抗をＲｃｍとして、磁気抵抗Ｒｃｃ，ＲｃｍがＲｃｃ＞Ｒｃｍの関係となるように、コア１２３を配置する。
　このように、本実施形態によれば、可動軌道部に対してコイルとドライバとの接続配線を必要としない構成とすることが可能となり、ケーブルベア（登録商標）からの発塵のない循環型リニア搬送装置を実現することができる。また、励磁側コア１０５及びコイル１０６の点数を減らし、コストの削減を図ることができる。
　［第９実施形態］
　本発明の第９実施形態による搬送装置について、図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて説明する。第１乃至第８実施形態による搬送装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
　図１２Ａ及び図１２Ｂは、本実施形態による可動子１１０１及び固定子１２０１を含む搬送装置の全体構成を示す概略図である。なお、図１２Ａ及び図１２Ｂは、可動子１１０１及び固定子１２０１の主要部分を抜き出して示したものである。また、図１２Ａは可動子１１０１を後述のＹ方向から見た図、図１２Ｂは可動子１１０１を後述のＺ方向から見た図である。
　図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、本実施形態による搬送装置は、台車、スライダ又はキャリッジを構成する可動子１１０１と、搬送路を構成する固定子１２０１とを有している。搬送装置は、可動磁石型リニアモータ（ムービング永久磁石型リニアモータ、可動界磁型リニアモータ）によるものである。さらに、本実施形態における搬送装置は、リニアガイド等の案内装置を持たず、固定子１２０１上において非接触で可動子１１０１を搬送する磁気浮上型の搬送装置として構成されている。
　搬送装置は、例えば、固定子１２０１により可動子１１０１を搬送することにより、可動子１１０１上のワーク１３０１を、ワーク１３０１に対して加工作業を施す工程装置に搬送する。本実施形態においては、可動子１１０１上にワーク１３０１を搭載する形態について示すが、これに限るものではなく、例えば可動子１１０１の下面にワーク１３０１を保持して搬送する形態であってもよい。また、可動子１１０１の側面にワーク１３０１を保持して搬送する形態であってもよい。ワーク１３０１に加工作業を施すことにより、高精度な物品を製造することができる。なお、図１２Ａ及び図１２Ｂでは、固定子１２０１に対して１台の可動子１１０１を示しているが、これに限定されるものではない。搬送装置においては、複数台の可動子１１０１が固定子１２０１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１１０１の搬送方向である水平方向に沿ってＸ軸をとり、可動子１１０１の搬送方向をＸ方向とする。また、Ｘ方向と直交する方向である鉛直方向に沿ってＺ軸をとり、鉛直方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向に沿ってＹ軸をとり、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向とする。さらに、Ｘ軸周りの回転をＷｘ、Ｙ軸、Ｚ軸周りの回転を各々Ｗｙ，Ｗｚとする。また、乗算の記号として“＊”を使用する。また、可動子１１０１の中心を原点Ｏとし、Ｙ＋側をＲ側、Ｙ－側をＬ側として記載する。なお、可動子１１０１の搬送方向は必ずしも水平方向である必要はないが、その場合も搬送方向をＸ方向として同様にＹ方向及びＺ方向を定めることができる。
　次に、本実施形態による搬送装置おける搬送対象である可動子１１０１について図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１３を用いて説明する。図１３は、本実施形態による搬送装置における可動子１１０１及び固定子１２０１を示す概略図である。なお、図１３は、可動子１１０１及び固定子１２０１をＸ方向から見た図である。また、図１３の左半分は、図１２Ｂの（Ａ）－（Ａ）線に沿った断面（Ａ）を示している。また、図１３の右半分は、図１２Ｂの（Ｂ）－（Ｂ）線に沿った断面（Ｂ）を示している。
　図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１３に示すように、可動子１１０１は、永久磁石１１０３として、永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｄＲ、１１０３ａＬ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ、１１０３ｄＬを有している。
　永久磁石１１０３は、可動子１１０１のＸ方向に沿った上面のＬ側Ｒ側端部に２列配置されて取り付けられている。具体的には、可動子１１０１の上面のＲ側に、永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｄＲが取り付けられている。また、可動子１１０１の上面のＬ側に、永久磁石１１０３ａＬ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ、１１０３ｄＬが取り付けられている。なお、以下では、特に区別する必要がないかぎり、可動子１１０１の永久磁石を単に「永久磁石１１０３」と表記する。また、Ｒ側とＬ側とを区別する必要はないが、各永久磁石１１０３を個別に特定する必要がある場合、各永久磁石１１０３に対する符号の末尾からＲ又はＬを除いた識別子としての小文字のアルファベットまでの符号を用いて各永久磁石１１０３を個別に特定する。この場合、「永久磁石１１０３ａ」、「永久磁石１１０３ｂ」、「永久磁石１１０３ｃ」又は「永久磁石１１０３ｄ」と表記して、各永久磁石１１０３を個別に特定する。
　永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｄＲは、可動子１１０１のＸ方向に沿った上面のＲ側におけるＸ方向の一方の端部及び他方の端部に取り付けられている。永久磁石１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲは、可動子１１０１の上面のＲ側の永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｄＲ間に取り付けられている。永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｄＲは、例えば、Ｘ方向に等ピッチに配置されている。また、永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｄＲは、それぞれの中心が、例えば可動子１１０１の上面の中心からＲ側に所定距離ｒｘ３離れたＸ方向に沿った直線上に並ぶように配置されている。
　永久磁石１１０３ａＬ、１１０３ｄＬは、可動子１１０１のＸ方向に沿った上面のＬ側におけるＸ方向の一方の端部及び他方の端部に取り付けられている。永久磁石１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬは、可動子１１０１の上面のＬ側の永久磁石１１０３ａＬ、１１０３ｄＬ間に取り付けられている。永久磁石１１０３ａＬ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ、１１０３ｄＬは、例えば、Ｘ方向に等ピッチに配置されている。また、永久磁石１１０３ａＬ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ、１１０３ｄＬは、それぞれの中心が、例えば可動子１１０１の上面の中心からＬ側に所定距離ｒｘ３離れたＸ方向に沿った直線上に並ぶように配置されている。さらに、永久磁石１１０３ａＬ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬ、１１０３ｄＬは、Ｘ方向においてそれぞれ永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｄＲと同位置に配置されている。
　永久磁石１１０３ａ、１１０３ｄは、それぞれ可動子１１０１の中心である原点ＯからＸ方向の一方及び他方の側に距離ｒｚ３だけ離れた位置に取り付けられている。永久磁石１１０３ａ、１１０３ｂ、１１０３ｃ、１１０３ｄは、それぞれ原点ＯからＹ方向に距離ｒｘ３だけ離れた位置に取り付けられている。永久磁石１１０３ｃ、１１０３ｂは、それぞれ原点ＯからＸ方向の一方及び他方の側に距離ｒｙ３だけ離れた位置に取り付けられている。
　永久磁石１１０３ａＲ、１１０３ｄＲ、１１０３ａＬ、１１０３ｄＬは、それぞれＹ方向に沿って配置された２個の永久磁石のセットである。永久磁石１１０３ａ、１１０３ｄは、それぞれ、固定子１２０１側を向く外側の磁極の極性が交互に異なるように２個の永久磁石がＹ方向に沿って並べられて構成されたものである。なお、永久磁石１１０３ａ、１１０３ｄを構成するＹ方向に沿って配置された永久磁石の数は、２個に限定されるものではなく、複数個であればよい。また、永久磁石１１０３ａ、１１０３ｄを構成する永久磁石が配置される方向は、必ずしも搬送方向であるＸ方向と直交するＹ方向である必要はなく、Ｘ方向と交差する方向であればよい。すなわち、永久磁石１１０３ａ、１１０３ｄは、それぞれ磁極の極性が交互になるようにＸ方向と交差する方向に沿って配置された複数の永久磁石からなる磁石群であればよい。
　一方、永久磁石１１０３ｂＲ、１１０３ｃＲ、１１０３ｂＬ、１１０３ｃＬは、それぞれＹ方向に沿って配置された３個の永久磁石のセットである。永久磁石１１０３ｂ、１１０３ｃは、それぞれ、固定子１２０１側を向く外側の磁極の極性が交互に異なるように３個の永久磁石がＸ方向に沿って並べられて構成されている。なお、永久磁石１１０３ｂ、１１０３ｃを構成するＸ方向に沿って配置された永久磁石の数は、３個に限定されるものではなく、複数個であればよい。すなわち、永久磁石１１０３ｂ、１１０３ｃは、磁極の極性が交互になるようにＸ方向に沿って配置された複数の永久磁石からなる磁石群であればよい。
　各永久磁石１１０３は、可動子１１０１の上面のＲ側及びＬ側に設けられたヨーク１１０７に取り付けられている。ヨーク１１０７は、透磁率の大きな物質、例えば鉄で構成されている。
　こうして、可動子１１０１には、可動子１１０１のＸ軸に沿った中心軸を対称軸として、複数の永久磁石１１０３が上面のＲ側及びＬ側に対称に配置されている。永久磁石１１０３が配置された可動子１１０１は、固定子１２０１の複数のコイル１１０６により後述するように永久磁石１１０３が受ける電磁力により姿勢が６軸制御されつつ移動可能に構成されている。
　可動子１１０１は、Ｘ方向に沿って２列に配置された複数のコイル１１０６に沿ってＸ方向に移動可能である。可動子１１０１は、その上面あるいは下面に搬送すべきワーク１３０１を載置あるいは装着した状態で搬送される。可動子１１０１は、例えば、ワークホルダ等のワーク１３０１を可動子１１０１上に保持する保持機構を有していてもよい。
　次に、本実施形態による搬送装置における固定子１２０１について図１２Ａ及び図１３を用いて説明する。
　複数のコアユニット１２３０は、可動子１１０１の移動方向（Ｘ軸方向）に沿って所定の間隔で並べられており、リニアモータの固定子を構成している。複数のコアユニット１２３０の各々は、コア１２３２と、コイル１１０６と、を有する。コア１２３２は、励磁側コア１１０５と、作用側コア１１０４と、作用側コア１１０４と励磁側コア１１０５との間に設けられた断熱部１１０２と、を有する。つまり磁路の途中に断熱部を有する。なお、図面の簡略化のため図１２ＡにはＸ軸方向に並ぶ９個のコアユニット１２３０を有する搬送装置を示しているが、実際には搬送装置は、任意の長さのリニアモータを構成するために必要な数のコアユニット１２３０を有する。本実施形態において断熱部１１０２は、真空（減圧）チャンバの隔壁あるいは空気とは異なる気体と空気とを分離するためのチャンバ等の隔壁等、生産装置を構成するステーションを区切る隔壁である例を示す。しかしこれに限るものではなく、例えば、複数のコアユニットを覆うコイルボックスであってもよい。
　作用側コア１１０４は、本実施形態においては、断熱部１１０２（本実施形態においてはチャンバの隔壁）に接続・固定されている。しかし、これに限るものではなく、例えば、複数のコアユニットを覆うコイルボックスに接続・固定されていてもよいし、コイルボックスを部分的に透磁率の高いものにしてもよい。励磁側コア１１０５は、断熱部１１０２（本実施形態においてはチャンバの隔壁）を介して作用側コア１１０４に接続されている。作用側コア１１０４及び励磁側コア１１０５の材質には、特に限定されるものではないが、例えば、積層型珪素鋼板等の磁性体材料を適用することができる。
　コイル１１０６は、コア１２３２の励磁側コア１１０５に巻回されており、コア１２３２を励磁する役割を有する。作用側コア１１０４は、励磁側コア１１０５に磁気的に結合されるように配置されており、励磁側コア１１０５で発生した磁束を受け、この磁束をコアギャップＧに配された可動子１１０１に作用させる。断熱部１１０２は、励磁側コア１１０５と作用側コア１１０４とが直に接している場合よりも励磁側コア１１０５から作用側コア１１０４への熱伝導を低減する熱伝導低減部として機能する。
　また、コアユニット１２３０とコアユニット１２３０との間に例えばゲートバルブなどの構造物が存在している場合がある。このような場所では、連続してコアユニット１２３０を配置することができない場合がある。このような場所においては、可動子がその境界を通過する際に、固定子側の駆動系より得られる浮上、位置制御、推進力に対応する駆動力に不連続点が生じ、可動子が目標軌道からはずれたり、位置ずれを生じたり、位置精度が低下する問題を生じる危険がある。このような場所においては、図１２Ａの作用側コア１１０４ａのように、コアユニットを配置できない場所に向かう方向の作用側コアの長さを、通常の作用側コアの長さよりも長くして配置することが好ましい。このようにすると吸引力を増加させることができるため、位置精度の低下を抑制することができる。
　［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、いずれかの実施形態の一部の構成を他の実施形態に追加した例や、他の実施形態の一部の構成と置換した例も、本発明の実施形態である。
　なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。本発明の範囲を公にするために以下の請求項を添付する。
　本願は、２０１８年６月１２日提出の日本国特許出願特願２０１８－１１２１３５及び２０１９年６月７日提出の日本国特許出願特願２０１９－１０７４１１を基礎として優先権を主張するものであり、それらの記載内容の全てをここに援用する。
１０１…断熱部
１０２…リニア架台
１０４，１２５…作用側コア
１０５…励磁側コア
１０６…コイル
１０７，１２３，１２４…コア
１１０…シフター架台
１１３，１２０，１２１，１２２…永久磁石
１１５…狭小部
１１８…エアギャップ
２１０，２１０Ａ，２１０Ｂ，２５０…搬送モジュール
２２０…台車

 

Claims (14)

  1. 　複数のコアと、前記複数のコアのそれぞれを励磁するコイルと、を有する固定子と、
    　永久磁石を備え、前記固定子から受ける電磁力を推進力として移動する可動子と、を有し、
    　前記複数のコアのそれぞれは、前記コイルが巻回された励磁部と、前記励磁部に磁気的に結合するように構成され、前記励磁部から受けた磁束を前記可動子の前記永久磁石に作用させる作用部と、を有し、
    　前記励磁部と前記作用部との間に、エアギャップ、あるいは、前記励磁部と前記作用部とが直に接している場合よりも前記励磁部から前記作用部への熱伝導を低減する熱伝導低減部と
    　を有することを特徴とするリニアモータ。
  2. 　前記熱伝導低減部は、前記励磁部及び前記作用部の構成材料よりも熱伝導率の低い磁性体材料により構成されている
    　ことを特徴とする請求項１記載のリニアモータ。
  3. 　前記熱伝導低減部の断面積は、前記作用部の断面積よりも小さい
    　ことを特徴とする請求項１又は２記載のリニアモータ。
  4. 　固定軌道部を構成する第１の搬送モジュールと、
    　可動軌道部を構成する第２の搬送モジュールと、前記第２の搬送モジュールを前記第１の搬送モジュールに接続する第１の位置に移動する第１の可動機構と、を有するシフター部と、
    　永久磁石を有し、前記第１の搬送モジュール又は前記第２の搬送モジュールから受ける電磁力を推進力として移動する台車と、を有し、
    　前記第２の搬送モジュールは、前記第１の位置に位置しているときにコイルを含む励磁部に磁気的に結合されるように構成された作用部を有し、前記励磁部から受けた磁束を、前記作用部を介して前記台車の前記永久磁石に作用させるように構成されている
    　ことを特徴とする搬送装置。
  5. 　前記励磁部は、前記第２の搬送モジュールから独立して、前記第１の位置に固定されている
    　ことを特徴とする請求項４記載の搬送装置。
  6. 　前記第２の搬送モジュールは、前記作用部を構成する複数の作用側コアを有し、
    　前記励磁部は、前記第２の搬送モジュールが前記第１の位置に位置しているときに、前記複数の作用側コアのうちの一部に磁気的に結合される複数の励磁側コアを有する
    　ことを特徴とする請求項５記載の搬送装置。
  7. 　前記複数の励磁側コアは、前記複数の作用側コアのうち、前記第２の搬送モジュールが前記第１の位置に位置しているときに前記第１の搬送モジュールの側に位置している前記作用側コアに対応して設けられている
    　ことを特徴とする請求項６記載の搬送装置。
  8. 　前記励磁部は、前記第１の搬送モジュールに設けられている
    　ことを特徴とする請求項４記載の搬送装置。
  9. 　前記励磁部は、前記コイルが巻回された第１のコアと、前記第１のコア及び前記作用部に対して磁気的に結合可能に構成された第２のコアと、を有する
    　ことを特徴とする請求項６記載の搬送装置。
  10. 　前記第２の搬送モジュールは、前記作用部を構成する作用側コアと、コギング低減コアと、を有する
    　ことを特徴とする請求項８乃至９のいずれか１項に記載の搬送装置。
  11. 　前記励磁部は、前記励磁部と前記作用部との間隔を制御する第２の可動機構を有する
    　ことを特徴とする請求項４乃至１０のいずれか１項に記載の搬送装置。
  12. 　前記第１の搬送モジュールは、前記励磁部と前記作用部との間にエアギャップを有し、前記第１の搬送モジュールと前記第２の搬送モジュールは、前記励磁部から分離してチャンバ内に配置されている
    　ことを特徴とする請求項４乃至１１のいずれか１項に記載の搬送装置。
  13. 　可動軌道部を構成する第３の搬送モジュールを更に有し、
    　前記シフター部の前記第１の可動機構は、前記第１の位置と、前記第２の搬送モジュールが前記第３の搬送モジュールに接続される第２の位置とに、前記第２の搬送モジュールを移動するように構成されている
    　ことを特徴とする請求項４乃至１２のいずれか１項に記載の搬送装置。
  14. 　固定子と、
    　永久磁石を有する可動子と、
    　チャンバと、を有し、
    　前記固定子は、複数のコアと、前記複数のコアのそれぞれを励磁するコイルと、を有し、
    　前記複数のコアのそれぞれは、前記コイルが巻回された励磁部と、前記励磁部に磁気的に結合するように構成され、前記励磁部から受けた磁束を前記可動子の前記永久磁石に作用させる作用部と、を有し、
    　前記コイル及び前記励磁部は、前記チャンバの外側に配置され、
    　前記作用部は、前記チャンバの内側に配置されている
    　ことを特徴とする生産装置。

     
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