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JP7625411B2 - TRANSPORTATION APPARATUS, PRODUCTION SYSTEM, AND PRODUCTION METHOD OF ARTICLE - Google Patents
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JP7625411B2 - TRANSPORTATION APPARATUS, PRODUCTION SYSTEM, AND PRODUCTION METHOD OF ARTICLE - Google Patents

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  • Control Of Linear Motors (AREA)

Description

本発明は、搬送システム及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a transport system and a control method thereof.

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、自動化された生産ライン内または生産ライン間の複数のステーションの間で、部品等のワークを搬送する。また、生産装置(プロセス装置)中の搬送装置として使われる場合もある。搬送システムとしては、可動磁石型リニアモータによる搬送システムが既に提案されている。 Transport systems are generally used in production lines for assembling industrial products, semiconductor exposure equipment, and the like. In particular, transport systems in production lines transport parts and other workpieces within an automated production line or between multiple stations in a production line. They may also be used as transport devices within production equipment (process equipment). As a transport system, a transport system using a moving magnet type linear motor has already been proposed.

可動磁石型リニアモータによる搬送システムでは、可動子に永久磁石が配置され、永久磁石に対向するようにリニアモータ固定子がフレームに設置される。さらに、前記固定子が設置されたフレームに可動子を検出するセンサを備える。このセンサの検出データに基づき可動子の位置及び姿勢を算出し、その位置及び姿勢に基づき制御されることにより、リニアモータの駆動制御が行われる。 In a conveying system using a moving magnet type linear motor, a permanent magnet is placed on the mover, and the linear motor stator is installed on the frame so as to face the permanent magnet. Furthermore, the frame on which the stator is installed is equipped with a sensor that detects the mover. The position and attitude of the mover are calculated based on the detection data from this sensor, and the linear motor is driven and controlled based on this position and attitude.

例えば、特許文献1には、可動磁石型の磁気浮上搬送装置の制御方法が開示されている。文献1に記載されている磁気浮上搬送装置は、可動子が常時3個の変位センサと6個の磁極と対向するように設置することで、変位センサにより可動子との垂直方向距離を計測し、可動子の3次元座標を特定し制御している。 For example, Patent Document 1 discloses a method for controlling a moving magnet type magnetic levitation transport device. The magnetic levitation transport device described in Document 1 is configured so that the mover is always facing three displacement sensors and six magnetic poles, and the displacement sensors measure the vertical distance to the mover, thereby identifying and controlling the three-dimensional coordinates of the mover.

特開平5-64315号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-64315

上記従来技術の搬送システムにおいて、固定子側に設置されたセンサで可動子を検出し制御する搬送システムでは、前記可動子の位置を連続的に算出しながら制御を行うには、可動子が搬送方向に移動するに従い、センサを切替えながら搬送する必要がある。 In the above-mentioned conventional conveying system, in which a sensor installed on the stator side detects and controls the mover, in order to continuously calculate and control the position of the mover, it is necessary to convey the mover while switching sensors as it moves in the conveying direction.

前記センサの切り替わりに際し、新たに可動子を検出しなくなるセンサ(排出センサ)と可動子を検出し始めるセンサ(進入センサ)は、同一の検出面を示す出力が得られることが理想的である。しかしながら、センサの取付け精度やセンサ毎の機差、あるいは検出対象である可動子の表面状態の違いなどから前記センサの出力には差が生じ、これら検出データを用いて算出される位置及び姿勢は大きく変動する。これにより、可動子の振動といった好ましくない挙動が生じるという課題があり、上記従来技術では十分に除去できないことがあった。そして、前記の振動は、可動子の安定搬送が維持できない、あるいはワークの破損といった深刻な問題の要因となることがある。 Ideally, when the sensors are switched, the sensor that no longer detects the mover (exit sensor) and the sensor that starts to detect the mover (entrance sensor) should provide outputs indicating the same detection surface. However, differences in the sensor outputs occur due to factors such as the accuracy of sensor installation, differences between sensors, or differences in the surface condition of the mover to be detected, and the position and orientation calculated using this detection data fluctuate significantly. This causes problems such as undesirable behavior of the mover, such as vibration, which could not be sufficiently eliminated using the conventional technology described above. Furthermore, the vibrations can cause serious problems such as an inability to maintain stable transport of the mover or damage to the workpiece.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、可動子を安定してスムーズに搬送することができる搬送装置及びその制御方法を提供することである。 The present invention was made in consideration of these circumstances, and its purpose is to provide a transport device and a control method thereof that can transport a mover stably and smoothly.

上記課題を解決するための第1の態様の搬送装置は、第1の方向に沿って移動する可動子と、前記第1の方向に沿って配置され、前記可動子の位置情報を検出する複数の第1のセンサを有する固定子と、前記複数の第1のセンサの検出値から求められる前記複数の第1のセンサの少なくとも1つと前記可動子との相対位置と、前記複数の第1センサが前記可動子を検出する検出時間と、の少なくとも1つに基づき、前記可動子の位置情報を補正し、前記可動子の位置および/または姿勢を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記可動子の中心部付近の位置を検出するセンサの検出値に対して、前記中心部付近よりも外側の位置を検出するセンサの検出値よりも大きな重みづけをして前記可動子の位置情報を補正することを特徴とする。 A first aspect of the conveying device for solving the above problem comprises a mover that moves along a first direction, a stator that is arranged along the first direction and has a plurality of first sensors that detect position information of the mover, and a control unit that corrects the position information of the mover and controls the position and/or attitude of the mover based on at least one of the relative position between at least one of the plurality of first sensors and the mover obtained from the detection values of the plurality of first sensors and the detection time at which the plurality of first sensors detect the mover, and is characterized in that the control unit corrects the position information of the mover by weighting the detection value of a sensor that detects a position near the center of the mover more heavily than the detection value of a sensor that detects a position outside the center .

上記課題を解決するための第2の態様の搬送装置は、第1の方向に沿って移動する可動子と、前記第1の方向に沿って配置され前記可動子の前記第1方向の位置情報を検出する複数の第1のセンサと、前記可動子の前記第1の方向に交差する第2の方向の位置情報を検出する複数の第2のセンサと、を有する固定子と、前記複数の第1のセンサの検出値を用いて前記複数の第2のセンサの少なくとも1つを選択し、選択された前記第2のセンサと前記可動子との相対位置に基づき、前記可動子の第2の方向の位置情報を補正し、前記可動子の位置および/または姿勢を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記可動子の中心部付近の位置を検出するセンサの検出値に対して、前記中心部付近よりも外側の位置を検出するセンサの検出値よりも大きな重みづけをして前記可動子の位置情報を補正することを特徴とする。 A second aspect of the conveying device for solving the above problem includes a stator having a mover moving along a first direction, a plurality of first sensors arranged along the first direction and detecting position information of the mover in the first direction, and a plurality of second sensors detecting position information of the mover in a second direction intersecting the first direction, and a control unit that selects at least one of the plurality of second sensors using detection values of the plurality of first sensors, corrects position information of the mover in the second direction based on the relative position of the selected second sensor and the mover, and controls the position and/or attitude of the mover, wherein the control unit corrects the position information of the mover by weighting the detection value of a sensor that detects a position near the center of the mover more heavily than the detection value of a sensor that detects a position outside the center .

本発明によれば、搬送時のセンサの切り替えにより生じる可動子の位置の算出結果の変動を小さく抑えることが可能となり、可動子を安定してスムーズに搬送することができる。 According to the present invention, it is possible to minimize the fluctuation in the calculation results of the position of the movable element caused by switching the sensor during transportation, and the movable element can be transported stably and smoothly.

本発明の第1実施形態による搬送装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a conveying device according to a first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態による搬送装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing a conveying device according to a first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態を示す搬送システム構成図である。1 is a configuration diagram of a transport system showing a first embodiment of the present invention; 本発明の第1実施形態のデータフローを説明する概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a data flow according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態の搬送方向位置検出を説明する概略図である。5A and 5B are schematic diagrams illustrating conveyance direction position detection according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態の搬送方向に直交した方向の可動子姿勢算出情報処理を説明する概略図である。5 is a schematic diagram illustrating a mover attitude calculation information process in a direction perpendicular to the transport direction according to the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1実施形態のセンサの設置位置情報に基づき係数を算出する関数を例示する概略図である。5 is a schematic diagram illustrating a function for calculating a coefficient based on installation position information of a sensor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1実施形態の搬送方向に直交した図7と異なる方向の可動子姿勢算出情報処理を説明する概略図である。8 is a schematic diagram illustrating a mover attitude calculation information process in a direction different from that in FIG. 7 that is orthogonal to the transport direction in the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1実施形態の搬送方向に直交した方向の可動子姿勢算出処理を説明する概略図である。6 is a schematic diagram illustrating a mover attitude calculation process in a direction perpendicular to the transport direction according to the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1実施形態の搬送方向に直交した図9と異なる方向の可動子姿勢算出処理を説明する概略図である。10 is a schematic diagram illustrating a mover attitude calculation process in a direction different from that in FIG. 9 that is orthogonal to the transport direction in the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1実施形態の効果を説明する概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an effect of the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第1実施形態における可動子姿勢算出情報処理関数の異なる構成を例示する概略図である。5A to 5C are schematic diagrams illustrating different configurations of the mover attitude calculation information processing function in the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態における永久磁石に対してX方向及びZ方向に独立に力を印加する方法を示す概略図である。4 is a schematic diagram showing a method of applying forces independently in the X direction and the Z direction to a permanent magnet in the first embodiment of the present invention. FIG. 本発明の第2実施形態による搬送システム全体を示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an entire conveying system according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態を示す搬送システム構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram of a transport system showing a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態のデータフローを説明する概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a data flow according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態の搬送方向位置検出を説明する概略図である。10A and 10B are schematic diagrams illustrating conveying direction position detection according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態の効果を説明する概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the effect of the second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態の効果を説明する概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram illustrating the effect of the second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態を説明する概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態による搬送システムを示す概略図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing a transport system according to a second embodiment of the present invention.

本実施形態による搬送装置について図面を参照して説明する。 The conveying device according to this embodiment will be described with reference to the drawings.

図1、図2(A)および図2(B)は、本実施形態による搬送装置を示す概略図である。 Figures 1, 2(A) and 2(B) are schematic diagrams showing the conveying device according to this embodiment.

図1、図2(A)および図2(B)において、201は搬送路を構成する固定子、301は台車、スライダ、又はキャリッジを構成する可動子を示す。図1は、本実施形態の固定子201及び可動子301をY方向から見た概略図である。図2(A)は、本実施形態の固定子201および可動子301を-X方向から見た概略図である。図2(B)は、可動子301の上面における永久磁石303の配置を示している。また、図2(A)の左半分は、図2Bの(A)-(A)線に沿った断面(A)を示している。また、図2(A)の右半分は、図2Bの(B)-(B)線に沿った断面(B)を示している。 In Fig. 1, Fig. 2(A) and Fig. 2(B), 201 denotes a stator constituting the transport path, and 301 denotes a mover constituting a dolly, slider or carriage. Fig. 1 is a schematic diagram of the stator 201 and mover 301 of this embodiment as viewed from the Y direction. Fig. 2(A) is a schematic diagram of the stator 201 and mover 301 of this embodiment as viewed from the -X direction. Fig. 2(B) shows the arrangement of permanent magnets 303 on the upper surface of the mover 301. The left half of Fig. 2(A) shows a cross section (A) taken along the line (A)-(A) in Fig. 2B. The right half of Fig. 2(A) shows a cross section (B) taken along the line (B)-(B) in Fig. 2B.

なお、図1、図2(A)および図2(B)では、固定子201に対して1台の可動子301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1においては、複数台の可動子301が固定子201上を搬送され得る。 Note that although one mover 301 is shown for the stator 201 in Figs. 1, 2(A) and 2(B), this is not limited to this. In the conveying device 1, multiple movers 301 can be conveyed on the stator 201.

本実施形態による搬送装置1は、固定子201により可動子301を搬送することにより、可動子301に保持されたワーク302を生産装置に搬送するために用いることが好ましい。あるいは、生産装置(プロセス装置)中の搬送装置として用いてもよい。本実施形態による搬送装置によって搬送される可動子に保持されたワークに加工作業あるいは検査作業等の作業(工程作業)を施すことにより、高精度に物品を製造することができる。 The conveying device 1 according to this embodiment is preferably used to convey the workpiece 302 held by the movable element 301 to a production device by conveying the movable element 301 with the stator 201. Alternatively, it may be used as a conveying device in a production device (process device). By performing a processing operation, an inspection operation, or other operation (process operation) on the workpiece held by the movable element conveyed by the conveying device according to this embodiment, an article can be manufactured with high precision.

なお、実施形態による搬送装置と生産装置が含まれるシステムを、本明細書において生産システムと称する場合がある。本明細書における生産装置とは、ワークに対して加工作業あるいは検査作業等の作業を施すための装置のことを言い、例えば、検査装置、組み立て装置、半導体露光装置、蒸着装置等が挙げられる。本実施形態による生産システムは、複数の生産装置を有していてもよく、複数の生産装置は、ワークに対して同じ作業を施すための生産装置であってもよいし、別の作業を施すための生産装置であってもよい。 Note that in this specification, a system including a conveying device and a production device according to the embodiment may be referred to as a production system. In this specification, a production device refers to a device for performing operations such as processing or inspection on a workpiece, and examples of such operations include an inspection device, an assembly device, a semiconductor exposure device, and a deposition device. The production system according to this embodiment may have multiple production devices, and the multiple production devices may be production devices for performing the same operation on a workpiece, or may be production devices for performing different operations.

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301の搬送方向である水平方向に沿ってX軸をとり、可動子301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、冪乗の記号として“^”を使用する。また、自然指数関数をexp()として表記する。また、可動子301のY+側をR側、Y-側をL側として記載する。なお、可動子301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。 Here, the coordinate axes, directions, etc. used in the following description are defined. First, the X-axis is taken along the horizontal direction, which is the transport direction of the mover 301, and the transport direction of the mover 301 is taken as the X-direction. The Z-axis is taken along the vertical direction, which is perpendicular to the X-direction, and the vertical direction is taken as the Z-direction. The Y-axis is taken along a direction perpendicular to the X-direction and the Z-direction, and the direction perpendicular to the X-direction and the Z-direction is taken as the Y-direction. Rotation around the X-axis is taken as Wx, and rotation around the Y-axis and Z-axis is taken as Wy and Wz, respectively. Also, "*" is used as the symbol for multiplication, and "^" is used as the symbol for exponentiation. Also, the natural exponential function is expressed as exp(). Also, the Y+ side of the mover 301 is described as the R side, and the Y- side is described as the L side. Note that the transport direction of the mover 301 does not necessarily have to be horizontal, but in that case, the transport direction can be similarly defined as the X-direction, and the Y-direction and Z-direction can be similarly defined.

搬送装置1は、リニアガイド等の案内装置を持たず、固定子201上において非接触で可動子301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。 The conveying device 1 does not have a guiding device such as a linear guide, and is configured as a magnetic levitation type conveying device that conveys the mover 301 on the stator 201 in a non-contact manner.

図2(B)に示すように、可動子301は、永久磁石303として、永久磁石303aR、303bR、303cR、303dR、303aL、303bL、303cL、303dLを有している。 As shown in FIG. 2B, the movable element 301 has permanent magnets 303aR, 303bR, 303cR, 303dR, 303aL, 303bL, 303cL, and 303dL as permanent magnets 303.

可動子301のR側の上面に、永久磁石303aR、303bR、303cR、303dRが取り付けられている。また、可動子301のL側の上面に、永久磁石303aL、303bL、303cL、303dL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301の永久磁石を単に「永久磁石303」と表記する。また、R側とL側とを区別する必要まではないが、各永久磁石303を個別に特定する必要がある場合、各永久磁石303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303を個別に特定する。この場合、「永久磁石303a」、「永久磁石303b」、「永久磁石303c」又は「永久磁石303d」と表記して、各永久磁石303を個別に特定する。 Permanent magnets 303aR, 303bR, 303cR, and 303dR are attached to the top surface of the R side of the mover 301. Permanent magnets 303aL, 303bL, 303cL, and 303dL are attached to the top surface of the L side of the mover 301. In the following, unless there is a need to distinguish between them, the permanent magnets of the mover 301 will simply be referred to as "permanent magnets 303". In addition, if there is no need to distinguish between the R side and the L side, but it is necessary to identify each permanent magnet 303 individually, each permanent magnet 303 will be identified individually using a code that ends with a lowercase alphabet as an identifier, excluding R or L, for each permanent magnet 303. In this case, each permanent magnet 303 will be identified individually by being written as "permanent magnet 303a", "permanent magnet 303b", "permanent magnet 303c", or "permanent magnet 303d".

永久磁石303aR、303dRは、可動子301のX方向に沿ったR側の上面における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303bR、303cRは、可動子301のR側の上面の永久磁石303aR、303dR間に取り付けられている。永久磁石303aR、303bR、303cR、303dR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303aR、303bR、303cR、303dRは、それぞれの中心が、例えば可動子301のR側の上面中心を通過するX方向に沿った直線上に並ぶように配置されている。 The permanent magnets 303aR, 303dR are attached to one end and the other end in the X direction on the top surface of the R side along the X direction of the mover 301. The permanent magnets 303bR, 303cR are attached between the permanent magnets 303aR, 303dR on the top surface of the R side of the mover 301. The permanent magnets 303aR, 303bR, 303cR, 303dR are arranged, for example, at equal pitch in the X direction. Furthermore, the permanent magnets 303aR, 303bR, 303cR, 303dR are arranged so that their respective centers are aligned, for example, on a straight line along the X direction that passes through the center of the top surface of the R side of the mover 301.

永久磁石303aL、303dLは、可動子301のX方向に沿ったL側の上面における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303bL、303cLは、可動子301のL側の上面の永久磁石303aL、303dL間に取り付けられている。永久磁石303aL、303bL、303cL、303dL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303aL、303bL、303cL、303dLは、それぞれの中心が、例えば可動子301のL側の上面中心を通過する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303aL、303bL、303cL、303dLは、X方向においてそれぞれ永久磁石303aR、303bR、303cR、303dRと同位置に配置されている。 The permanent magnets 303aL, 303dL are attached to one end and the other end in the X direction on the upper surface of the L side along the X direction of the mover 301. The permanent magnets 303bL, 303cL are attached between the permanent magnets 303aL, 303dL on the upper surface of the L side of the mover 301. The permanent magnets 303aL, 303bL, 303cL, 303dL are arranged, for example, at equal pitches in the X direction. Furthermore, the permanent magnets 303aL, 303bL, 303cL, 303dL are arranged so that their respective centers are aligned on a straight line along the X direction that passes through the center of the upper surface of the L side of the mover 301. Furthermore, the permanent magnets 303aL, 303bL, 303cL, 303dL are arranged in the same position in the X direction as the permanent magnets 303aR, 303bR, 303cR, 303dR, respectively.

本実施形態では可動子の上面に磁石群を有する例を示すが、可動子の側面に磁石群を有していてもよい。 In this embodiment, an example is shown in which the magnet group is on the top surface of the mover, but the magnet group may also be on the side surface of the mover.

可動子301の上面におけるR側の部分に配置されている永久磁石303aR、303bR、303cR、303dRは、それぞれ可動子301の中心である原点OからY方向のR側に距離rx3だけ離れた位置に配置されている。 Permanent magnets 303aR, 303bR, 303cR, and 303dR, which are arranged on the R side of the upper surface of the mover 301, are each located at a distance rx3 away from the origin O, which is the center of the mover 301, on the R side in the Y direction.

また、可動子301の上面におけるL側の部分に配置されている永久磁石303aL、303bL、303cL、303dLは、原点OからY方向のL側に距離rx3だけ離れた位置に配置されている。 In addition, permanent magnets 303aL, 303bL, 303cL, and 303dL arranged on the L side of the upper surface of the mover 301 are arranged at a distance rx3 away from the origin O on the L side in the Y direction.

永久磁石303a、303d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rz3だけ離れた位置に取り付けられている。永久磁石303c、303b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。 Permanent magnets 303a and 303d are attached at a distance rz3 from the origin O on one side in the X direction and the other side. Permanent magnets 303c and 303b are attached at a distance ry3 from the origin O on one side in the X direction and the other side.

可動子301の上面において、上述のように永久磁石303が配置されたR側の部分とL側の部分との間の中央部分は、搬送すべきワーク302が載せられる部分になっている。 On the top surface of the mover 301, the central portion between the R side portion where the permanent magnets 303 are arranged and the L side portion as described above is the portion on which the workpiece 302 to be transported is placed.

永久磁石303aR、303dR、303aL、303dL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303a、303dは、それぞれ、固定子201側を向く外側の磁極の極性が交互になるように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303a、303d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303a、303d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(第1の方向)と交差する方向(第2の方向)であればよい。すなわち、永久磁石303a、303d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(第2の方向)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。 The permanent magnets 303aR, 303dR, 303aL, and 303dL are each a set of two permanent magnets arranged along the Y direction. The permanent magnets 303a and 303d are each configured by arranging two permanent magnets along the Y direction so that the polarity of the outer magnetic poles facing the stator 201 side alternates. The number of permanent magnets arranged along the Y direction constituting the permanent magnets 303a and 303d is not limited to two, but may be any number. In addition, the direction in which the permanent magnets constituting the permanent magnets 303a and 303d are arranged does not necessarily have to be the Y direction perpendicular to the X direction, which is the conveying direction, but may be any direction (second direction) that intersects with the X direction (first direction). In other words, the permanent magnets 303a and 303d may be a magnet group consisting of a plurality of permanent magnets arranged along a direction (second direction) that intersects with the X direction so that the polarity of the magnetic poles alternates.

一方、永久磁石303bR、303cR、303bL、303cLは、それぞれX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303b、303cは、それぞれ、固定子201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303b、303c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303b、303c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。 On the other hand, permanent magnets 303bR, 303cR, 303bL, and 303cL are each a set of three permanent magnets arranged along the X direction. Permanent magnets 303b and 303c are each configured by arranging three permanent magnets along the X direction so that the polarity of the outer magnetic poles facing the stator 201 side alternates. Note that the number of permanent magnets arranged along the X direction constituting permanent magnets 303b and 303c is not limited to three, but may be any number. In other words, permanent magnets 303b and 303c may be a magnet group consisting of multiple permanent magnets arranged along the X direction so that the polarity of the magnetic poles alternates.

各永久磁石303は、可動子301のR側及びL側の上面に設けられたヨーク307に取り付けられている。ヨーク307は、透磁率の大きな物質、例えば鉄で構成されている。本明細書において透磁率の大きな物質とは、透磁率が5000以上の物質のことを言う。 Each permanent magnet 303 is attached to a yoke 307 provided on the upper surface of the R side and L side of the mover 301. The yoke 307 is made of a material with high magnetic permeability, such as iron. In this specification, a material with high magnetic permeability refers to a material with a magnetic permeability of 5000 or more.

こうして、永久磁石303が配置された可動子301は、固定子201の複数のコイル202により後述するように永久磁石303が受ける電磁力により姿勢が6軸制御され、かつ、X方向に移動可能に制御される。 In this way, the movable element 301 on which the permanent magnet 303 is arranged has its posture controlled in six axes by the electromagnetic forces that the permanent magnet 303 receives from the multiple coils 202 of the stator 201, as described below, and is controlled to be movable in the X direction.

一方、固定子201には、図2(A)に示すように、可動子301の上面の上方に位置するように複数のコイル202が取り付けられている。複数のコイル202は、可動子301の上面のR側及びL側の部分における永久磁石303のそれぞれと上方から対向可能にX方向に沿って2列に配置されて固定子201に取り付けられている。R側の複数のコイル202は、可動子301のR側の永久磁石303aR、303bR、303cR、303dRと上方から対向可能にX方向に沿って1列に配置されている。L側の複数のコイル202は、可動子301のL側の永久磁石303aL、303bL、303cL、303dLと上方から対向可能にX方向に沿って1列に配置されている。 On the other hand, as shown in FIG. 2A, the stator 201 is attached with multiple coils 202 so as to be located above the top surface of the mover 301. The multiple coils 202 are attached to the stator 201 and arranged in two rows along the X direction so as to be able to face from above the permanent magnets 303 in the R-side and L-side parts of the top surface of the mover 301. The multiple coils 202 on the R side are arranged in one row along the X direction so as to be able to face from above the permanent magnets 303aR, 303bR, 303cR, and 303dR on the R side of the mover 301. The multiple coils 202 on the L side are arranged in one row along the X direction so as to be able to face from above the permanent magnets 303aL, 303bL, 303cL, and 303dL on the L side of the mover 301.

可動子301は、X方向に沿って2列に配置された複数のコイル202に沿ってX方向に移動可能である。可動子301は、その上面に搬送すべきワーク102を載せた状態で搬送される。可動子301は、例えば、ワークホルダ等のワーク102を可動子301上に保持する保持機構を有していてもよい。 The mover 301 can move in the X direction along a plurality of coils 202 arranged in two rows along the X direction. The mover 301 is transported with the workpiece 102 to be transported placed on its upper surface. The mover 301 may have a holding mechanism, such as a work holder, that holds the workpiece 102 on the mover 301.

固定子201は、可動子301の搬送方向であるX方向に沿って2列に配置された複数のコイル202を有している。固定子201は、搬送方向であるX方向に延在して可動子301の搬送路を形成する。 The stator 201 has multiple coils 202 arranged in two rows along the X direction, which is the transport direction of the mover 301. The stator 201 extends in the X direction, which is the transport direction, to form a transport path for the mover 301.

複数のコイル202は、可動子301のR側及びL側の永久磁石303と対向可能なように、X方向に沿って2列に配置されて固定子201に取り付けられている。R側において1列に配置された複数のコイル202は、可動子301のR側の永久磁石303aR、303bR、303cR、303dRと対向可能にX方向に沿って配置されている。また、L側において1列に配置された複数のコイル202は、可動子301のL側の永久磁石303aL、303bL、303cL、303dLと対向可能にX方向に沿って配置されている。 The multiple coils 202 are attached to the stator 201 and arranged in two rows along the X direction so that they can face the permanent magnets 303 on the R and L sides of the mover 301. The multiple coils 202 arranged in one row on the R side are arranged along the X direction so that they can face the permanent magnets 303aR, 303bR, 303cR, and 303dR on the R side of the mover 301. The multiple coils 202 arranged in one row on the L side are arranged along the X direction so that they can face the permanent magnets 303aL, 303bL, 303cL, and 303dL on the L side of the mover 301.

本実施形態では、可動子301のR側及びL側のコイル202の列が、それぞれ、互いに構成する複数の永久磁石の配置方向が異なる永久磁石303a、303d及び永久磁石303b、303cに対向可能に配置されている。このため、少ない列数のコイル202で、後述するように可動子301に対して搬送方向及び搬送方向とは異なる力を印加することができ、よって可動子301の搬送制御及び姿勢制御を実現することができる。 In this embodiment, the rows of coils 202 on the R side and L side of the mover 301 are arranged to face permanent magnets 303a, 303d and permanent magnets 303b, 303c, which are made up of multiple permanent magnets arranged in different directions. Therefore, with a small number of rows of coils 202, it is possible to apply a force to the mover 301 in the transport direction and a force different from the transport direction, as described below, and therefore it is possible to realize transport control and posture control of the mover 301.

複数のコイル202は、X方向に所定の間隔で並べられている。また、各コイル202は、その中心軸がZ方向を向くように取り付けられている。なお、コイル202は、コア有のコイルでもよいし、コアレス型のコイルでもよい。 The multiple coils 202 are arranged at a predetermined interval in the X direction. Each coil 202 is attached so that its central axis faces the Z direction. The coils 202 may be either cored or coreless.

複数のコイル202は、例えば3個ずつの単位で電流制御されるようになっている。そのコイル202の通電制御される単位を「コイルユニット203」と記載する。コイル202は、通電されることにより、可動子301の永久磁石303との間で電磁力を発生して可動子301に対して力を印加することができる。 The coils 202 are configured to be current-controlled in groups of, for example, three coils. The unit of coils 202 for which current is controlled is referred to as a "coil unit 203." When current is passed through the coils 202, electromagnetic force is generated between the coils 202 and the permanent magnets 303 of the mover 301, and force can be applied to the mover 301.

図2(B)において、永久磁石303a、303dは、それぞれY方向に2個の永久磁石が並べられた磁石群により構成されていている。これに対して、各コイル202は、永久磁石303a、303dの2個の永久磁石のY方向の中心がコイル202のY方向の中心と合致するように配置されている。永久磁石303a、303dに対向するコイル202に通電することで、永久磁石303a、303dに対してY方向に力を発生する。 In FIG. 2B, permanent magnets 303a and 303d are each composed of a magnet group in which two permanent magnets are arranged in the Y direction. In contrast, each coil 202 is arranged so that the Y-direction centers of the two permanent magnets 303a and 303d coincide with the Y-direction center of coil 202. By passing current through coil 202 facing permanent magnets 303a and 303d, a force is generated in the Y direction on permanent magnets 303a and 303d.

また、永久磁石303b、303cは、X方向に3個の永久磁石が並べられた磁石群により構成されている。これに対して、永久磁石303b、303cに対向するコイル202に通電することで、永久磁石303b、303cに対してX方向及びZ方向に力を発生する。本実施形態では、磁石群を構成する磁石として永久磁石を用いているが、電磁石を用いても構わない。 The permanent magnets 303b and 303c are composed of a magnet group in which three permanent magnets are arranged in the X direction. By passing current through the coil 202 facing the permanent magnets 303b and 303c, forces are generated in the X and Z directions on the permanent magnets 303b and 303c. In this embodiment, permanent magnets are used as the magnets that make up the magnet group, but electromagnets may also be used.

図2(A)に示す101は、Xセンサ(第1のセンサ)であり、例えば、可動子301に取付けたリニアスケール304を検出し、可動子301の搬送方向の位置を特定するリニアエンコーダである。また、図2(A)に示す102は、Yセンサ(第2のセンサ)であり、可動子301とのY方向距離を検出する。Zセンサ103(第3のセンサ)は可動子301とのZ方向距離を検出する。YセンサやZセンサには、例えば渦電流センサなどを配置することが考えられる。なお、Xセンサについては、レーザ干渉計などリニアエンコーダ以外とする構成も可能である。 101 shown in FIG. 2(A) is an X sensor (first sensor), which is, for example, a linear encoder that detects a linear scale 304 attached to the mover 301 and identifies the position of the mover 301 in the conveying direction. Also, 102 shown in FIG. 2(A) is a Y sensor (second sensor) that detects the Y-direction distance from the mover 301. A Z sensor 103 (third sensor) detects the Z-direction distance from the mover 301. For example, an eddy current sensor or the like may be disposed as the Y sensor or Z sensor. Note that the X sensor may also be configured as something other than a linear encoder, such as a laser interferometer.

複数のXセンサ101(第1のセンサ)は、それぞれ可動子301のリニアスケール304と対向可能なようにX方向(第1の方向)に沿って固定子201に取り付けられている。各Xセンサ101は、可動子301に取り付けられたリニアスケール304を読み取ることで、可動子301のXセンサ101に対する相対的な位置を検出してその検出値を出力することができる。 The multiple X-sensors 101 (first sensors) are attached to the stator 201 along the X-direction (first direction) so that they can face the linear scale 304 of the mover 301. Each X-sensor 101 can detect the relative position of the mover 301 with respect to the X-sensor 101 by reading the linear scale 304 attached to the mover 301, and output the detection value.

複数のYセンサ102(第2のセンサ)は、それぞれ可動子301のYターゲット305と対向可能なようにX方向(第1の方向)に沿って固定子201に取り付けられている。各Yセンサ102は、可動子301に取り付けられたYターゲット305との間のY方向の相対距離を検出してその検出値を出力することができる。ここでYターゲット305とは、可動子301に取り付けられている、可動子の目標とする搬送方向と平行な面を有する凸部であり、可動子の目標とする搬送方向と平行な面を固定子に固定されたYセンサ102で測定する。これにより、可動子のY方向の位置および/または姿勢を検知することが可能となる。Yセンサ102(第2のセンサ)は、必ずしも搬送方向であるX方向と直交するY方向の相対距離を検出する必要はなく、X方向(第1の方向)と交差する方向(第2の方向)であればよい。可動子との間の相対距離を直接検出することも可能であるが、可動子自体を高精度に加工することが困難である場合があるため、そのような場合はYターゲット305を用いることができる。 The multiple Y sensors 102 (second sensors) are attached to the stator 201 along the X direction (first direction) so that they can face the Y targets 305 of the mover 301. Each Y sensor 102 can detect the relative distance in the Y direction between the Y target 305 attached to the mover 301 and output the detection value. Here, the Y target 305 is a convex part attached to the mover 301 and has a surface parallel to the target transport direction of the mover, and the surface parallel to the target transport direction of the mover is measured by the Y sensor 102 fixed to the stator. This makes it possible to detect the position and/or posture of the mover in the Y direction. The Y sensor 102 (second sensor) does not necessarily need to detect the relative distance in the Y direction perpendicular to the X direction, which is the transport direction, but only needs to be in a direction (second direction) that intersects with the X direction (first direction). It is also possible to directly detect the relative distance between the mover, but since it may be difficult to process the mover itself with high precision, in such cases the Y target 305 can be used.

複数のZセンサ103(第3のセンサ)は、それぞれ可動子301のZターゲット306と対向可能なようにX方向に沿って固定子201に2列に取り付けられている。各Zセンサ103は、可動子301に取り付けられたZターゲット306との間のZ方向の相対距離を検出して出力することができる。ここでZターゲット306とは、可動子301に取り付けられている、鉛直方向と直交する方向の面に有する凸部であり、鉛直方向と直交する方向の面を固定子に固定されたZセンサ103で測定する。これにより可動子の鉛直方向の位置および/または姿勢を検知することが可能となる。Zセンサ103(第3のセンサ)は、必ずしも搬送方向であるX方向と直交するZ方向の相対距離を検出する必要はなく、X方向(第1の方向)と交差する方向(第3の方向)であればよい。可動子との間の相対距離を直接検出することも可能であるが、可動子自体を高精度に加工することが困難である場合があるため、そのような場合はZターゲット306を用いることができる。 The multiple Z sensors 103 (third sensors) are attached to the stator 201 in two rows along the X direction so that they can face the Z targets 306 of the mover 301. Each Z sensor 103 can detect and output the relative distance in the Z direction between the Z targets 306 attached to the mover 301. Here, the Z target 306 is a convex part attached to the mover 301 and has a surface perpendicular to the vertical direction, and the surface perpendicular to the vertical direction is measured by the Z sensor 103 fixed to the stator. This makes it possible to detect the vertical position and/or posture of the mover. The Z sensor 103 (third sensor) does not necessarily need to detect the relative distance in the Z direction perpendicular to the X direction, which is the conveying direction, but only needs to be in a direction (third direction) that intersects with the X direction (first direction). It is also possible to directly detect the relative distance between the mover, but since it may be difficult to process the mover itself with high precision, in such cases the Z target 306 can be used.

本実施形態において、Xセンサ101、Yセンサ102、Zセンサ103を固定子の底部に設け、リニアスケール304、Yターゲット305、Zターゲット306を可動子の底面に設ける例を示した。しかしこれに限るものではない。リニアスケール304、Yターゲット305、Zターゲット306は、可動子のいずれの位置に設けてもよく、それに対向可能な位置であれば、Xセンサ101、Yセンサ102、Zセンサ103は、固定子のいずれの位置に設けられていてもよい。また、Yセンサ102、Zセンサ103は両方備える必要はなく、どちらかだけ一方だけであっても本発明の効果を発揮することができる。例えば、Yセンサ102がなくても、Y方向は、磁石の吸引力のみで制御しない搬送装置等に適用することもできる。また、Zセンサ103がなくとも、磁石の吸引力のみでZ方向の制御しない構成とすることもできる。あるいはエアなど別の方法で浮上させる構成とすることもできる。さらに、Z方向に浮上制御を実施しない、XYステージなどに適用することもできる。 In this embodiment, an example is shown in which the X sensor 101, the Y sensor 102, and the Z sensor 103 are provided on the bottom of the stator, and the linear scale 304, the Y target 305, and the Z target 306 are provided on the bottom surface of the mover. However, this is not limited to this. The linear scale 304, the Y target 305, and the Z target 306 may be provided at any position on the mover, and the X sensor 101, the Y sensor 102, and the Z sensor 103 may be provided at any position on the stator as long as they are in a position that can face them. In addition, it is not necessary to provide both the Y sensor 102 and the Z sensor 103, and the effect of the present invention can be achieved even if only one of them is provided. For example, even if the Y sensor 102 is not provided, it can be applied to a conveying device that does not control the Y direction only by the attractive force of the magnet. In addition, even if the Z sensor 103 is not provided, it can be configured to not control the Z direction only by the attractive force of the magnet. Or it can be configured to float by another method such as air. Furthermore, it can be applied to an XY stage that does not perform levitation control in the Z direction.

次に、本実施形態による搬送装置1を制御する制御部についてさらに図3を用いて説明する。図3は、本実施形態による搬送装置1を制御する制御部3を示す概略図である。 Next, the control unit that controls the conveying device 1 according to this embodiment will be further described with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a schematic diagram showing the control unit 3 that controls the conveying device 1 according to this embodiment.

図3に示すように、制御部3は、統合コントローラ401と、コイルコントローラ402と、センサコントローラ404とを有し、可動子301と固定子201とを含む搬送装置1を制御する制御部として機能する。統合コントローラ401には、コイルコントローラ402が通信可能に接続されている。また、統合コントローラ401には、センサコントローラ404が通信可能に接続されている。 As shown in FIG. 3, the control unit 3 has an integrated controller 401, a coil controller 402, and a sensor controller 404, and functions as a control unit that controls the conveying device 1 including the mover 301 and the stator 201. The coil controller 402 is communicatively connected to the integrated controller 401. The sensor controller 404 is also communicatively connected to the integrated controller 401.

コイルコントローラ402には、複数の電流コントローラ403が通信可能に接続されている。コイルコントローラ402及びこれに接続された複数の電流コントローラ403は、2列のコイル202のそれぞれの列に対応して設けられている。各電流コントローラ403には、コイルユニット203が接続されている。電流コントローラ403は、接続されたコイルユニット203の各々のコイル202の電流の大きさを制御することができる。 A plurality of current controllers 403 are communicatively connected to the coil controller 402. The coil controller 402 and the plurality of current controllers 403 connected thereto are provided corresponding to each of the two rows of coils 202. A coil unit 203 is connected to each current controller 403. The current controller 403 can control the magnitude of the current in each of the coils 202 of the connected coil unit 203.

コイルコントローラ402は、接続された各々の電流コントローラ403に対して目標となる電流値を指令する。電流コントローラ403は接続されたコイル202の電流量を制御する。 The coil controller 402 issues a target current value to each connected current controller 403. The current controller 403 controls the amount of current in the connected coil 202.

センサコントローラ404には、複数のXセンサ101、複数のYセンサ102及び複数のZセンサ103が通信可能に接続されている。 A number of X sensors 101, a number of Y sensors 102, and a number of Z sensors 103 are communicatively connected to the sensor controller 404.

複数のXセンサ101は、可動子301が搬送中もそのうちの1つが必ず1台の可動子301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102は、そのうちの2つが必ず1台の可動子301のYターゲット305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103は、その2列のうちの3つが必ず1台の可動子301のZターゲット306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。 The multiple X sensors 101 are attached to the stator 201 at intervals such that one of them can always measure the position of one of the movers 301 even while the mover 301 is being transported. The multiple Y sensors 102 are attached to the stator 201 at intervals such that two of them can always measure the Y target 305 of one of the movers 301. The multiple Z sensors 103 are attached to the stator 201 at intervals such that three of the two rows can always measure the Z target 306 of one of the movers 301.

統合コントローラ401は、Xセンサ101、Yセンサ102及びZセンサ103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402に送信する。コイルコントローラ402は、統合コントローラ401からの電流指令値に基づき、上述のように電流コントローラ403に対して電流値を指令する。これにより、統合コントローラ401は、制御装置として機能し、固定子201に沿って可動子301を非接触で搬送するとともに、搬送する可動子301の姿勢を6軸で制御する。 The integrated controller 401 determines current command values to be applied to the multiple coils 202 based on the outputs from the X sensor 101, the Y sensor 102, and the Z sensor 103, and transmits them to the coil controller 402. The coil controller 402 issues a current value command to the current controller 403 as described above based on the current command value from the integrated controller 401. In this way, the integrated controller 401 functions as a control device, and transports the mover 301 along the stator 201 in a non-contact manner, while controlling the attitude of the transported mover 301 in six axes.

以下、統合コントローラ401により実行される可動子301の姿勢制御方法について図4を用いて説明する。図4は、本実施形態による搬送装置1における可動子301の姿勢制御方法を示す概略図である。図4は、可動子301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401は、以下に説明するように、可動子位置算出関数501、可動子姿勢算出情報処理関数502、可動子姿勢算出関数503、可動子姿勢制御関数504及びコイル電流算出関数505を用いた処理を実行する。これにより、統合コントローラ401は、可動子301の姿勢を6軸で制御しつつ、可動子301の搬送を制御する。なお、統合コントローラ401に代えて、コイルコントローラ402が統合コントローラ401と同様の処理を実行するように構成することもできる。 The attitude control method of the movable element 301 executed by the integrated controller 401 will be described below with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a schematic diagram showing the attitude control method of the movable element 301 in the transport device 1 according to this embodiment. FIG. 4 shows an outline of the attitude control method of the movable element 301, focusing mainly on the data flow. As described below, the integrated controller 401 executes processing using a movable element position calculation function 501, a movable element attitude calculation information processing function 502, a movable element attitude calculation function 503, a movable element attitude control function 504, and a coil current calculation function 505. As a result, the integrated controller 401 controls the attitude of the movable element 301 in six axes while controlling the transport of the movable element 301. Note that instead of the integrated controller 401, the coil controller 402 can be configured to execute the same processing as the integrated controller 401.

まず、可動子位置算出関数501は、複数のXセンサ101からの測定値及びその取り付け位置の情報から、搬送路を構成する固定子201上にある可動子301の台数及び位置を計算する。これにより、可動子位置算出関数501は、可動子301に関する情報である可動子情報506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301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506は、例えば図4中にPOS-1、POS-2、…と示すように固定子201上の可動子301ごとに用意される。 First, the mover position calculation function 501 calculates the number and positions of the movers 301 on the stator 201 that constitutes the transport path from the measurement values from the multiple X sensors 101 and information on their mounting positions. As a result, the mover position calculation function 501 updates the mover position information (X) and number information of the mover information 506, which is information on the movers 301. The mover position information (X) indicates the position of the mover 301 on the stator 201 in the X direction, which is the transport direction. The mover information 506 is prepared for each mover 301 on the stator 201, for example, as shown as POS-1, POS-2, ... in Figure 4.

次いで、可動子姿勢算出情報処理関数502は、可動子位置算出関数501により更新された可動子情報506の可動子位置情報(X)から、各々の可動子301を測定可能なYセンサ102及びZセンサ103を特定する。この際、可動子姿勢算出情報処理関数502において、特定されたYセンサ102及びZセンサ103の固定子201上のセンサ設置位置情報507と可動子位置情報(X)に基づいて、係数(W)を算出する。 Next, the mover attitude calculation information processing function 502 identifies the Y sensor 102 and Z sensor 103 capable of measuring each mover 301 from the mover position information (X) of the mover information 506 updated by the mover position calculation function 501. At this time, the mover attitude calculation information processing function 502 calculates a coefficient (W) based on the sensor installation position information 507 on the stator 201 of the identified Y sensor 102 and Z sensor 103 and the mover position information (X).

可動子姿勢算出関数503は、特定されたYセンサ102及びZセンサ103から出力される検出値と、可動子姿勢算出情報処理関数502で算出された係数(W)に基づき、姿勢情報(Y,Z,Wx、Wy,Wz)を算出して可動子情報506を更新する。可動子姿勢算出関数503により更新された可動子情報506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。 The mover attitude calculation function 503 calculates attitude information (Y, Z, Wx, Wy, Wz) based on the detection values output from the identified Y sensor 102 and Z sensor 103 and the coefficient (W) calculated by the mover attitude calculation information processing function 502, and updates the mover information 506. The mover information 506 updated by the mover attitude calculation function 503 includes mover position information (X) and attitude information (Y, Z, Wx, Wy, Wz).

次いで、可動子姿勢制御関数504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506及び姿勢目標値から、各々の可動子301について印加力情報509を算出する。印加力情報509は、各々の可動子301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509は、後述する印加すべき力Tの力の3軸成分(Tx,Ty,Tz)及びトルクの3軸成分(Twx,Twy,Twz)に関する情報を含んでいる。印加力情報509は、例えば図4中にTRQ-1、TRQ-2、…と示すように固定子201上の可動子301ごとに用意される。 Next, the mover attitude control function 504 calculates applied force information 509 for each mover 301 from the current mover information 506, including mover position information (X) and attitude information (Y, Z, Wx, Wy, Wz), and the attitude target value. The applied force information 509 is information regarding the magnitude of the force to be applied to each mover 301. The applied force information 509 includes information regarding the three-axis components (Tx, Ty, Tz) of the force T to be applied and the three-axis components (Twx, Twy, Twz) of the torque. The applied force information 509 is prepared for each mover 301 on the stator 201, for example, as shown by TRQ-1, TRQ-2, ... in FIG. 4.

次いで、コイル電流算出関数505は、印加力情報509及び可動子情報506に基づき、各コイル202に印加する電流指令値510を決定する。 Next, the coil current calculation function 505 determines the current command value 510 to be applied to each coil 202 based on the applied force information 509 and the mover information 506.

こうして、統合コントローラ401は、可動子位置算出関数501、可動子姿勢算出情報処理関数502、可動子姿勢算出関数503、可動子姿勢制御関数504及びコイル電流算出関数505を用いた処理を実行することにより、電流指令値510を決定する。統合コントローラ401は、決定した電流指令値510をコイルコントローラ402に送信する。 In this way, the integrated controller 401 determines the current command value 510 by executing processing using the mover position calculation function 501, the mover attitude calculation information processing function 502, the mover attitude calculation function 503, the mover attitude control function 504, and the coil current calculation function 505. The integrated controller 401 transmits the determined current command value 510 to the coil controller 402.

ここで、可動子位置算出関数501による処理について図5を用いて説明する。図5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。また、図5は、図1に示す-Zの方向から可動子を見た時の、図1および図3に示す可動子301a、301bの底面におけるリニアスケール304a、304bおよびXセンサ101a~101fの位置関係を示した図である。 The processing by the mover position calculation function 501 will now be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the processing by the mover position calculation function. FIG. 5 also shows the positional relationship of the linear scales 304a, 304b and the X-sensors 101a to 101f on the bottom surfaces of the movers 301a, 301b shown in FIG. 1 and FIG. 3 when the movers are viewed from the -Z direction shown in FIG. 1.

図5において、基準点Oeは、Xセンサ101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301に取り付けられているリニアスケール304a、304bの位置基準である。図5では、可動子301として2台の可動子301a、301bが搬送され、Xセンサ101として3つのXセンサ101a、101b、101f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304a、304bは、各可動子301a、301bの同じ位置にX方向に沿って取り付けられている。 In FIG. 5, reference point Oe is the position reference of the stator 201 to which the X sensor 101 is attached. Also, reference point Os is the position reference of the linear scales 304a, 304b attached to the mover 301. FIG. 5 shows a case in which two movers 301a, 301b are transported as the mover 301, and three X sensors 101a, 101b, 101f are arranged as the X sensor 101. The linear scales 304a, 304b are attached in the X direction at the same positions on each of the movers 301a, 301b.

例えば、図5に示す可動子301bのリニアスケール304bには、1つのXセンサ101fが対向している。Xセンサ101fは、可動子301bのリニアスケール304bを読み取って距離Pfを出力する。また、Xセンサ101fの基準点Oeを原点とするX軸上の位置はSfである。したがって、可動子301bの位置Pos(301b)は次式(1)により算出することができる。
Pos(301b)=Sf-Pf…式(1)
For example, one X-sensor 101f faces the linear scale 304b of the mover 301b shown in Fig. 5. The X-sensor 101f reads the linear scale 304b of the mover 301b and outputs the distance Pf. The position on the X-axis of the X-sensor 101f with the reference point Oe as the origin is Sf. Therefore, the position Pos(301b) of the mover 301b can be calculated by the following formula (1).
Pos (301b) = Sf - Pf...Formula (1)

例えば、図5に示す可動子301aのリニアスケール304aには、2つのXセンサ101a、101bが対向している。Xセンサ101aは、可動子301aのリニアスケール304aを読み取って距離Paを出力する。また、Xセンサ101a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、Xセンサ101aの検出値の出力に基づく可動子301aのX軸上の位置Pos(301a)は、次式(2)で算出することができる。
Pos(301a)=Sa-Pa…式(2)
For example, two X-sensors 101a and 101b face linear scale 304a of mover 301a shown in Fig. 5. X-sensor 101a reads linear scale 304a of mover 301a and outputs distance Pa. Furthermore, the position on the X-axis of X-sensor 101a with reference point Oe as the origin is Sa. Therefore, the position Pos(301a) of mover 301a on the X-axis based on the output of the detection value of X-sensor 101a can be calculated by the following equation (2).
Pos(301a)=Sa-Pa...Formula (2)

また、Xセンサ101bは、可動子301aのリニアスケール304aを読み取って距離Pbを出力する。また、Xセンサ101b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、Xセンサ101bの検出値の出力に基づく可動子301aのX軸上の位置Pos(301a)′は、次式(3)により算出することができる。
Pos(301a)′=Sb-Pb…式(3)
Furthermore, the X-sensor 101b reads the linear scale 304a of the mover 301a and outputs the distance Pb. The position on the X-axis of the X-sensor 101b with the reference point Oe as the origin is Sb. Therefore, the position Pos(301a)' of the mover 301a on the X-axis based on the output of the detection value of the X-sensor 101b can be calculated by the following equation (3).
Pos(301a)'=Sb-Pb...Equation (3)

ここで、各々のXセンサ101a、101bの設置位置は予め正確に測定されているため、2つの値Pos(301a)、Pos(301a)′の差は十分に小さい。このように2つのXセンサ101の出力に基づく可動子301のX軸上の位置の差が十分小さい場合は、それら2つのXセンサ101は、同一の可動子301のリニアスケール304を観測していると判定することができる。 Here, the installation positions of each of the X sensors 101a, 101b have been accurately measured in advance, so the difference between the two values Pos(301a) and Pos(301a)' is sufficiently small. In this way, when the difference in the position of the mover 301 on the X axis based on the output of the two X sensors 101 is sufficiently small, it can be determined that the two X sensors 101 are observing the linear scale 304 of the same mover 301.

なお、複数のXセンサ101が同一の可動子301と対向する場合は、たとえば、複数のXセンサ101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301の位置を一意に決定することができる。あるいはいずれかのXセンサ101の検出値の出力に基づく位置を可動子301の位置と決定してもよい。 When multiple X-sensors 101 face the same mover 301, the observed position of the mover 301 can be uniquely determined, for example, by calculating the average value of the positions based on the outputs of the multiple X-sensors 101. Alternatively, the position based on the output of the detection value of any one of the X-sensors 101 may be determined as the position of the mover 301.

可動子位置算出関数501は、上述のようにしてXセンサ101の出力に基づき、可動子位置情報として可動子301のX方向における位置Xを算出して決定する。可動子位置算出関数501により更新された可動子情報506の可動子位置情報(X)から各々の可動子301を測定可能なYセンサ102及びZセンサ103を特定する。 The mover position calculation function 501 calculates and determines the position X of the mover 301 in the X direction as mover position information based on the output of the X sensor 101 as described above. The Y sensor 102 and Z sensor 103 capable of measuring each mover 301 are identified from the mover position information (X) of the mover information 506 updated by the mover position calculation function 501.

次に、可動子姿勢算出情報処理関数502による処理について、図6を用いて説明する。図6(A)、図6(B)における上側の図面は、図1に示す-Zの方向から可動子を見た時の、図1に示す可動子301(301a)の底面におけるYターゲット305(305a)およびYセンサ102(102a~102c)の位置関係を示した図である。図6(B)は、図6(A)に比べて可動子が+X方向に沿って少し進んだ状態を示す。 Next, the processing by the mover attitude calculation information processing function 502 will be explained using FIG. 6. The upper drawings in FIG. 6(A) and FIG. 6(B) show the positional relationship of the Y target 305 (305a) and the Y sensor 102 (102a-102c) on the bottom surface of the mover 301 (301a) shown in FIG. 1 when the mover is viewed from the -Z direction shown in FIG. 1. FIG. 6(B) shows a state in which the mover has advanced a little further along the +X direction compared to FIG. 6(A).

可動子または可動子のYターゲットには、検出対象領域として、その中心部に第一の領域、端部に第二の領域、第一の領域と第二の領域の間に第三の領域を設定しておく。以下、第一の領域をセンサ情報有効領域510A、第二の領域をセンサ情報無効領域512a、512b、第三の領域をセンサ情報荷重領域511a、511bと称する場合がある。 A first area is set in the center of the mover or the Y target of the mover as a detection target area, a second area is set at the end, and a third area is set between the first and second areas. Hereinafter, the first area may be referred to as the sensor information valid area 510A, the second area as the sensor information invalid area 512a, 512b, and the third area as the sensor information load area 511a, 511b.

図6(A)、図6(B)における下側の図面に示すように、センサ情報有効領域510Aは、センサ情報が有効であると判断される領域である(係数Wは1が与えられる)。 As shown in the lower drawings in Figures 6(A) and 6(B), the sensor information valid area 510A is an area where the sensor information is determined to be valid (coefficient W is assigned as 1).

センサ情報無効領域512a、512bは、Yセンサ102がYターゲット305の端を検出し、検出値の出力が不安定、つまり検出誤差が一定以上となる領域であり、Yセンサの検出値の出力を無視するために設けられる(係数Wは0が与えられる)。 The sensor information invalid areas 512a and 512b are areas where the Y sensor 102 detects the edge of the Y target 305 and the output of the detection value is unstable, i.e., the detection error is equal to or greater than a certain level, and are provided to ignore the output of the detection value of the Y sensor (the coefficient W is set to 0).

センサ情報荷重領域511a、511bは、センサ情報有効領域510Aとセンサ情報無効領域512a、512bとの間の領域であり、その領域内の位置によりセンサの検出値に対して重みづけを与えるための領域である(係数Wは0以上1以下の値与えられる)。このように、Yセンサの検出値を用いた可動子の位置情報は係数によって調整可能となる。 The sensor information weighting areas 511a, 511b are areas between the sensor information valid area 510A and the sensor information invalid areas 512a, 512b, and are areas for weighting the sensor detection values according to their position within the area (the coefficient W is given a value between 0 and 1). In this way, the position information of the mover using the detection value of the Y sensor can be adjusted by the coefficient.

例えば、図6(A)に示す可動子301aは、可動子位置情報(X)がPosXaと算出されている。そして、PosXaと各々のセンサ設置位置情報507であるSa、Sb、Scの関係から3つのYセンサ102a、102b、102cが可動子301aを測定可能なYセンサであると特定される。 For example, the mover 301a shown in FIG. 6(A) has its mover position information (X) calculated as PosXa. Then, based on the relationship between PosXa and the sensor installation position information 507 of each of Sa, Sb, and Sc, the three Y sensors 102a, 102b, and 102c are identified as Y sensors capable of measuring the mover 301a.

図6(A)のYセンサ102aおよび102bは、センサ情報有効領域510Aに存在すると判定されるため、次式(4)(5)のように算出される。
W(102a)=1…式(4)
W(102b)=1…式(5)
Since the Y sensors 102a and 102b in FIG. 6A are determined to be present in the sensor information effective area 510A, the following calculations are made using the following expressions (4) and (5).
W(102a)=1...Formula (4)
W(102b)=1...Equation (5)

図6(A)のYセンサ102cは、センサ情報無効領域512bに存在すると判定されるため、次式(6)のように算出される。
W(102c)=0…式(6)
Since the Y sensor 102c in FIG. 6A is determined to be present in the sensor information invalid area 512b, the calculation is performed as in the following formula (6).
W(102c)=0...Formula (6)

同様に図6(B)に示す可動子301aは、可動子位置情報(X)がPosXaと算出されており、複数のYセンサ102a、102b、102cが測定可能なYセンサであると特定される。 Similarly, the mover 301a shown in FIG. 6(B) has mover position information (X) calculated as PosXa, and the multiple Y sensors 102a, 102b, and 102c are identified as measurable Y sensors.

図6(B)のYセンサ102bおよび102cは、センサ情報有効領域510Aに存在すると判定されるため、次式(7)(8)のように算出される。
W(102b)=1…式(7)
W(102c)=1…式(8)
Since the Y sensors 102b and 102c in FIG. 6B are determined to be present in the sensor information effective area 510A, the following equations (7) and (8) are used for the calculation.
W(102b)=1...Equation (7)
W(102c)=1...Formula (8)

また、図6(B)のYセンサ102aは、センサ情報荷重領域511aに存在すると判定される。このようなセンサ情報荷重領域511aに存在すると判定された場合、0以上1以下の係数(W)を算出する。例えば、次式(9)のようなシグモイド関数などの、0から1または1から0に単調に増減する連続関数を用いて、係数(W)は、0以上1以下の値で算出される。式(9)におけるaはシグモイド関数のゲインである。図7(A)に、係数Wの関数を示す。図7(A)の点線がセンサ情報荷重領域511aにおける係数(W)の関数である。ちなみに実線は、センサ情報荷重領域511bにおける係数(W)の関数である。式(9)におけるPaは、可動子位置情報(X)であるPosXaと、Yセンサ102aのセンサ設置位置情報507であるSaから算出されるYセンサ102aと可動子301aとの相対距離である。
W(102a)=1/(1+exp(-a*Pa))…式(9)
Also, the Y sensor 102a in FIG. 6B is determined to be present in the sensor information load area 511a. When it is determined to be present in such a sensor information load area 511a, a coefficient (W) of 0 or more and 1 or less is calculated. For example, the coefficient (W) is calculated as a value of 0 or more and 1 or less using a continuous function that monotonically increases and decreases from 0 to 1 or from 1 to 0, such as a sigmoid function as shown in the following formula (9). In formula (9), a is the gain of the sigmoid function. FIG. 7A shows the function of the coefficient W. The dotted line in FIG. 7A is the function of the coefficient (W) in the sensor information load area 511a. Incidentally, the solid line is the function of the coefficient (W) in the sensor information load area 511b. In formula (9), Pa is the relative distance between the Y sensor 102a and the mover 301a calculated from PosXa, which is the mover position information (X), and Sa, which is the sensor installation position information 507 of the Y sensor 102a.
W(102a)=1/(1+exp(-a*Pa))...Equation (9)

Zセンサ103に関しても同様の処理を実施する。 The same process is performed for the Z sensor 103.

図8(A)、図8(B)における上側の図面は、図1に示す-Zの方向から可動子を見た時の、図1に示す可動子301(301a)の底面のZターゲット306(306Ra)およびZセンサ103(103Ra~103Rc)の位置関係を示した図である。図8(B)は、図8(A)に比べて可動子が+X方向に沿って少し進んだ状態を示す。 The upper drawings in Figures 8(A) and 8(B) show the positional relationship between the Z target 306 (306Ra) on the bottom surface of the mover 301 (301a) shown in Figure 1 and the Z sensors 103 (103Ra to 103Rc) when the mover is viewed from the -Z direction shown in Figure 1. Figure 8(B) shows the mover in a state where it has advanced a little further along the +X direction compared to Figure 8(A).

例えば、図8(A)に示す可動子301aは、可動子位置情報(X)がPosXaと算出されている。そして、PosXaと各々のセンサ設置位置情報507であるSRa、及びSRbの関係から3つのZセンサ103Ra、103Rb、103Rcが可動子301aを測定可能なZセンサであると特定される。 For example, the mover 301a shown in FIG. 8A has its mover position information (X) calculated as PosXa. Then, based on the relationship between PosXa and the sensor installation position information 507, SRa and SRb, the three Z sensors 103Ra, 103Rb, and 103Rc are identified as Z sensors capable of measuring the mover 301a.

図8(A)のZセンサ103Raおよび103Rbは、センサ情報有効領域510Bに存在すると判定されるため、次式(10)(11)のように算出される。
W(103Ra)=1…式(10)
W(103Rb)=1…式(11)
Since Z sensors 103Ra and 103Rb in FIG. 8A are determined to be present in sensor information effective area 510B, calculation is performed as in the following expressions (10) and (11).
W(103Ra)=1...Formula (10)
W(103Rb)=1...Formula (11)

図8(A)の103Rcは、センサ情報無効領域512dに存在すると判定されるため、次式(12)のように算出される。
W(103Rc)=0…式(12)
Since 103Rc in FIG. 8A is determined to be present in the sensor information invalid area 512d, it is calculated as in the following formula (12).
W(103Rc)=0...Formula (12)

同様に図8(B)に示す可動子301aは、可動子位置情報(X)がPosXaと算出されており、複数のZセンサ103Ra、103Rb、103Rcが測定可能なZセンサであると特定される。 Similarly, the mover 301a shown in FIG. 8(B) has mover position information (X) calculated as PosXa, and the multiple Z sensors 103Ra, 103Rb, and 103Rc are identified as measurable Z sensors.

図8(B)のZセンサ103Rb、103Rcは、センサ情報有効領域510Bに存在すると判定されるため、次式(13)(14)のように算出される。
W(103Rb)=1…式(13)
W(103Rc)=1…式(14)
Since Z sensors 103Rb and 103Rc in FIG. 8B are determined to be present in sensor information effective area 510B, calculations are performed as in the following expressions (13) and (14).
W(103Rb)=1...Formula (13)
W(103Rc)=1...Formula (14)

また、図8(B)のZセンサ103Raは、センサ情報荷重領域511cに存在すると判定される。このようなセンサ情報荷重領域511cに存在すると判定された場合、0以上1以下の係数(W)を算出する。例えば、次式(15)のようなシグモイド関数などの、0から1または1から0に単調に増減する連続関数を用いて、係数(W)は、0以上1以下の値で算出される。式(15)におけるaはシグモイド関数のゲインである。図7(A)に、係数Wの関数を示す。図7(A)の点線がセンサ情報荷重領域511cにおける係数(W)の関数である。ちなみに実線は、センサ情報荷重領域511dにおける係数(W)の関数である。式(15)におけるPRaは、可動子位置情報(X)であるPosXaと、Zセンサ103Raのセンサ設置位置情報507であるSRaから算出されるZセンサ103Raと可動子301aとの相対距離である。
W(103Ra)=1/(1+exp(-a*PRa))…式(15)
Also, the Z sensor 103Ra in FIG. 8B is determined to be present in the sensor information load area 511c. When it is determined to be present in such a sensor information load area 511c, a coefficient (W) of 0 or more and 1 or less is calculated. For example, the coefficient (W) is calculated as a value of 0 or more and 1 or less using a continuous function that monotonically increases and decreases from 0 to 1 or from 1 to 0, such as a sigmoid function as shown in the following formula (15). In formula (15), a is the gain of the sigmoid function. FIG. 7A shows the function of the coefficient W. The dotted line in FIG. 7A is the function of the coefficient (W) in the sensor information load area 511c. Incidentally, the solid line is the function of the coefficient (W) in the sensor information load area 511d. In equation (15), PRa is the relative distance between Z sensor 103Ra and mover 301a calculated from PosXa, which is mover position information (X), and SRa, which is sensor installation position information 507 of Z sensor 103Ra.
W(103Ra)=1/(1+exp(-a*PRa))...Formula (15)

上述の可動子姿勢算出情報処理関数502において算出される係数(W)を用いて、可動子姿勢算出関数503で可動子301の姿勢情報を求める。これにより、センサ情報の有効状態と無効状態を連続的に変化させながら、可動子301の姿勢算出ができる。これにより可動子301の搬送により可動子情報506の算出に用いるセンサが切り替わる際の不連続的な検出位置及び姿勢の変動を抑えることが可能となる。 The coefficient (W) calculated in the mover attitude calculation information processing function 502 described above is used to calculate the attitude information of the mover 301 in the mover attitude calculation function 503. This makes it possible to calculate the attitude of the mover 301 while continuously changing the valid and invalid states of the sensor information. This makes it possible to suppress discontinuous fluctuations in the detected position and attitude when the sensor used to calculate the mover information 506 is switched due to the transport of the mover 301.

なお、係数(W)を算出する関数としては、上述のシグモイド関数を用いる他、図7(B)に示すような線形関数や、図7(C)に示すように段階的に係数(W)を変化させる不連続関数に置き換えることが可能である。また、図7(D)及び図7(E)に示すような双曲線関数に置き換えることが可能である。図7(A)のシグモイド関数は、滑らかに0~1を変化させることが可能であり、ゲインの調整でその変化率を変えることができる。これに対し、図7(B)の線形関数は、センサ情報荷重領域511により一意に決まり、四則演算のみで構成されるため高速に処理できる。また、図7(C)の不連続関数は、係数のプロファイルとして統合コントローラ401のメモリ上等に保持して係数の算出処理なしで実現することができ、上記関数以外の複雑な係数のプロファイルも設定可能である。なお、図7中に示すPosSensorは、可動子位置情報(X)とセンサ設置位置情報507から算出されるセンサと可動子301との相対距離である。 In addition to the above-mentioned sigmoid function, the function for calculating the coefficient (W) can be replaced with a linear function as shown in FIG. 7(B) or a discontinuous function that changes the coefficient (W) stepwise as shown in FIG. 7(C). It can also be replaced with a hyperbolic function as shown in FIG. 7(D) and FIG. 7(E). The sigmoid function in FIG. 7(A) can smoothly change from 0 to 1, and the rate of change can be changed by adjusting the gain. In contrast, the linear function in FIG. 7(B) is uniquely determined by the sensor information load area 511 and can be processed quickly because it is composed of only the four arithmetic operations. In addition, the discontinuous function in FIG. 7(C) can be realized without the calculation process of the coefficient by storing it in the memory of the integrated controller 401 as a coefficient profile, and a complex coefficient profile other than the above function can also be set. In addition, PosSensor shown in FIG. 7 is the relative distance between the sensor and the movable element 301 calculated from the movable element position information (X) and the sensor installation position information 507.

特に、図7(C)に示すような段階的に係数(W)を変化させる不連続関数は、可動子301と各センサ102、103との位置関係により算出される係数(W)を係数プロファイルとして、統合コントローラ401のメモリ上に保持する。これにより、可動子姿勢算出情報処理関数502と同様の処理を実行するように構成することもできる。 In particular, the discontinuous function that changes the coefficient (W) stepwise as shown in FIG. 7(C) stores the coefficient (W) calculated based on the positional relationship between the mover 301 and each of the sensors 102 and 103 as a coefficient profile in the memory of the integrated controller 401. This makes it possible to configure the function to execute processing similar to that of the mover attitude calculation information processing function 502.

可動子姿勢算出情報処理関数502は、上述のようにして可動子情報506の可動子位置情報(X)とセンサ設置位置情報507から係数(W)を算出する。算出した係数(W)を付加した可動子姿勢算出情報508を出力し、可動子情報506とともに可動子姿勢算出関数503の入力とする。 The mover attitude calculation information processing function 502 calculates the coefficient (W) from the mover position information (X) of the mover information 506 and the sensor installation position information 507 as described above. It outputs the mover attitude calculation information 508 to which the calculated coefficient (W) is added, and uses this information, together with the mover information 506, as an input to the mover attitude calculation function 503.

次に、可動子姿勢算出関数503による処理について図9及び図10を用いて説明する。 Next, the processing by the mover attitude calculation function 503 will be explained using Figures 9 and 10.

図9では、可動子301として可動子301cが搬送され、Yセンサ102としてYセンサ102s、102t、102uが配置されている場合を示している。図9に示す可動子301cのYターゲット305cには、3つのYセンサ102s、102t、102uが対向している。3つのYセンサ102s、102t、102uが出力する相対距離の値をそれぞれYs、Yt、Yuとし、図中黒丸で測定値(検出値)を示す。すると、可動子301cの位置Y及びZ軸周りの回転量Wzは、回帰直線の傾き、及び切片と考えることができる。 Figure 9 shows a case where mover 301c is transported as mover 301, and Y sensors 102s, 102t, and 102u are arranged as Y sensors 102. Three Y sensors 102s, 102t, and 102u face the Y target 305c of mover 301c shown in Figure 9. The relative distance values output by the three Y sensors 102s, 102t, and 102u are Ys, Yt, and Yu, respectively, and the measured values (detected values) are indicated by black circles in the figure. Then, the position of mover 301c, Y, and the amount of rotation Wz around the Z axis can be considered as the slope and intercept of the regression line.

可動子位置情報(Y,Wz)である回帰直線Y=a*X+bの各パラメータは、例えば、最小二乗法を用いて、次式(16)に示す荷重有り二乗誤差を最小化するa,bを算出することで求められる。この場合、回帰直線の傾きaがtan(Wz)、切片bが位置Yとなる。また、式(16)において、Ws、Wt、Wuは、可動子算出情報508に含まれる各Yセンサ102s、102t、102uの係数である。
Ws*(Ys-(a*Ps+b))^2+Wt*(Yt-(a*Pt+b))^2+Wu*(Yu-(a*Pu+b))^2…式(16)
Each parameter of the regression line Y=a*X+b, which is the mover position information (Y, Wz), can be found by, for example, using the least squares method to calculate a and b that minimize the loaded square error shown in the following equation (16). In this case, the slope a of the regression line is tan(Wz), and the intercept b is the position Y. In addition, in equation (16), Ws, Wt, and Wu are coefficients of the Y sensors 102s, 102t, and 102u included in the mover calculation information 508.
Ws*(Ys-(a*Ps+b))^2+Wt*(Yt-(a*Pt+b))^2+Wu*(Yu-(a*Pu+b))^2...Formula (16)

また、少なくとも2つのYセンサ102が対向すれば可動子301の可動子位置情報(Y、Wz)は算出できるが、上述のように、可動子301の位置によっては3つ以上のYセンサ102が対向する場合もありうる。その場合も、同様に最小二乗法等を使ってYターゲット305の傾き、すなわちZ軸周りの回転量Wzと可動子301の位置Yを算出することができる。 In addition, the mover position information (Y, Wz) of the mover 301 can be calculated if at least two Y sensors 102 face each other, but as mentioned above, depending on the position of the mover 301, three or more Y sensors 102 may face each other. In that case, too, the tilt of the Y target 305, i.e., the amount of rotation Wz around the Z axis and the position Y of the mover 301 can be calculated using the least squares method or the like.

なお、Yセンサ102は、可動子301の姿勢検出精度の観点から、係数(W)が1となるセンサ情報有効領域510に少なくとも2個は存在するように搬送方向(X)に沿って固定子201上に設置されていることが望ましい。つまり、隣接するYセンサ間の距離は、センサ情報有効領域510AのX方向の長さK(図6(A)(B)参照)の半分以下であることが好ましい。 From the viewpoint of the accuracy of detecting the posture of the movable element 301, it is desirable that the Y sensors 102 are installed on the stator 201 along the conveying direction (X) so that at least two sensors are present in the sensor information effective area 510 where the coefficient (W) is 1. In other words, it is desirable that the distance between adjacent Y sensors is equal to or less than half the length K (see Figures 6 (A) and (B)) in the X direction of the sensor information effective area 510A.

また、図10では、可動子301として可動子301dが搬送され、Zセンサ103としてZセンサ103d、103e、103fが配置されている場合を示している。図10(A)及び図10(B)に示す可動子301dのZターゲット306には、3つのZセンサ103d、103e、103fが対向している。ここで、3つのZセンサ103d、103e、103fが出力する相対距離の値をそれぞれZd、Ze、Zfとし、図中黒丸で測定値を示す。すると、可動子301dの位置Zと、Y軸周りの回転量Wy及びX軸周りの回転量Wxは、それぞれ回帰平面の各パラメータとして求めることができる。 Also, FIG. 10 shows a case where mover 301d is transported as mover 301, and Z sensors 103d, 103e, and 103f are arranged as Z sensor 103. Three Z sensors 103d, 103e, and 103f face the Z target 306 of mover 301d shown in FIG. 10(A) and FIG. 10(B). Here, the relative distance values output by the three Z sensors 103d, 103e, and 103f are Zd, Ze, and Zf, respectively, and the measured values are indicated by black circles in the figure. Then, the position Z of mover 301d, the amount of rotation Wy around the Y axis, and the amount of rotation Wx around the X axis can be obtained as parameters of the regression plane.

可動子位置情報(Z,Wx,Wy)である回帰平面Z=d*X+e*Y+fの各パラメータは、例えば、最小二乗法を用いて、次式(17)に示す荷重有り二乗誤差を最小化するd,e,fを算出することで求められる。この場合、dがtan(Wy)、eがtan(Wx)、fが位置Zとなる。また、式(17)において、Wd、We及びWfは、可動子姿勢算出情報508に含まれる各Zセンサ103d、103e、103fの係数である。
Wd*(Zd-(d*PdX+e*PdY+f))^2+We*(Ze-(d*PeX+e*PeY+f))^2+Wf*(Zf-(d*PfX+e*PfY+f))^2…式(17)
Each parameter of the regression plane Z = d*X + e*Y + f, which is the mover position information (Z, Wx, Wy), can be found by, for example, using the least squares method to calculate d, e, and f that minimize the loaded square error shown in the following equation (17). In this case, d is tan(Wy), e is tan(Wx), and f is the position Z. In addition, in equation (17), Wd, We, and Wf are coefficients of each of Z sensors 103d, 103e, and 103f included in mover posture calculation information 508.
Wd*(Zd-(d*PdX+e*PdY+f))^2+We*(Ze-(d*PeX+e*PeY+f))^2+Wf*(Zf-(d*PfX+e*PfY+f))^2...Formula (17)

また、可動子301の位置によっては4つ以上のZセンサ103が対向する場合もありうる。その場合も、同様に最小二乗法等を使ってZターゲット306の傾き、すなわちX軸周りの回転量Wx及びY軸周りの回転量Wyと、可動子301の位置Zを算出することができる。 Depending on the position of the mover 301, four or more Z sensors 103 may face each other. In that case, the tilt of the Z target 306, i.e., the amount of rotation Wx around the X-axis and the amount of rotation Wy around the Y-axis, and the position Z of the mover 301 can be calculated similarly using the least squares method or the like.

なお、Zセンサ103は、可動子301の姿勢検出精度の観点から、係数(W)が1となるセンサ情報有効領域510Bに少なくともR側及びL側の一方には1個、他方には2個、搬送方向(X)に沿って設置されていることが望ましい。本実施形態は、R側に少なくとも2個、L側に少なくとも1個の例を示したが、L側に少なくとも2個、R側に少なくとも1個であってもよい。つまり、センサ情報有効領域510Bに少なくとも2個設置するためには、隣接するZセンサ103間の距離は、センサ情報有効領域510BのX方向の長さL(図8(A)(B)参照)の半分以下であることが好ましい。センサ情報有効領域510Bに少なくとも1個設置するためには、隣接するYセンサ間の距離は、センサ情報有効領域510BのX方向の長さL(図8(A)(B)参照)以下であることが好ましい。 From the viewpoint of the posture detection accuracy of the movable element 301, it is desirable to install at least one Z sensor 103 on either the R side or the L side and two on the other side along the conveying direction (X) in the sensor information effective area 510B where the coefficient (W) is 1. In this embodiment, an example of at least two sensors on the R side and at least one on the L side is shown, but it is also possible to install at least two sensors on the L side and at least one on the R side. In other words, in order to install at least two sensors in the sensor information effective area 510B, it is preferable that the distance between adjacent Z sensors 103 is half or less than the length L in the X direction of the sensor information effective area 510B (see Figures 8(A) and (B)). In order to install at least one sensor in the sensor information effective area 510B, it is preferable that the distance between adjacent Y sensors is equal to or less than the length L in the X direction of the sensor information effective area 510B (see Figures 8(A) and (B)).

可動子姿勢算出関数503は、上述のようにして、可動子301の姿勢情報として位置Y及び位置Z、各軸周りの回転量Wx、Wy,Wzを算出することができる。 As described above, the mover attitude calculation function 503 can calculate the position Y and position Z, and the rotation amounts Wx, Wy, and Wz around each axis as the attitude information of the mover 301.

上述で算出された可動子情報506を用いて、可動子姿勢制御関数504により、可動子301に印加する力Tを算出し、コイル電流算出関数505が各永久磁石303に働く力から各コイル202に印加する電流量を決定する。 Using the mover information 506 calculated above, the mover attitude control function 504 calculates the force T to be applied to the mover 301, and the coil current calculation function 505 determines the amount of current to be applied to each coil 202 from the force acting on each permanent magnet 303.

次に、コイル電流算出関数505による処理について図2(B)を用いて説明する。なお、以下で用いる力の表記において、X方向、Y方向及びZ方向の力が働く方向をそれぞれx、y、zで示し、図2(B)におけるY+側であるR側をR、Y-側であるL側をL、X+側をf、X-側をbで示す。 Next, the processing by the coil current calculation function 505 will be explained using FIG. 2(B). Note that in the force notation used below, the directions in which the forces act in the X, Y, and Z directions are indicated by x, y, and z, respectively, and the R side, which is the Y+ side in FIG. 2(B), is indicated by R, the L side, which is the Y- side, is indicated by L, the X+ side is indicated by f, and the X- side is indicated by b.

図2(B)においてR側及びL側の各永久磁石303に働く力をそれぞれ次のように表記する。各永久磁石303に働く力は、電流が印加された複数のコイル202により永久磁石303が受ける電磁力である。永久磁石303は、電流が印加された複数のコイル202により、可動子101の搬送方向であるX方向の電磁力のほか、X方向とは異なる方向であるY方向及びZ方向の電磁力を受ける。 In FIG. 2(B), the forces acting on each permanent magnet 303 on the R side and L side are expressed as follows. The forces acting on each permanent magnet 303 are electromagnetic forces that the permanent magnet 303 receives from the multiple coils 202 to which current is applied. The permanent magnet 303 receives electromagnetic forces in the X direction, which is the direction in which the mover 101 is transported, as well as in the Y direction and Z direction, which are directions different from the X direction, from the multiple coils 202 to which current is applied.

R側の永久磁石303に働く力の表記は、それぞれ次のとおりである。
FzfR:R側の永久磁石303bRのZ方向に働く力
FxfR:R側の永久磁石303bRのX方向に働く力
FyfR:R側の永久磁石303aRのY方向に働く力
FxbR:R側の永久磁石303cRのX方向に働く力
FybR:R側の永久磁石303dRのY方向に働く力
FzbR:R側の永久磁石303cRのZ方向に働く力
The forces acting on the permanent magnet 303 on the R side are expressed as follows:
FzfR: force acting in the Z direction of the permanent magnet 303bR on the R side FxfR: force acting in the X direction of the permanent magnet 303bR on the R side FyfR: force acting in the Y direction of the permanent magnet 303aR on the R side FxbR: force acting in the X direction of the permanent magnet 303cR on the R side FybR: force acting in the Y direction of the permanent magnet 303dR on the R side FzbR: force acting in the Z direction of the permanent magnet 303cR on the R side

L側の永久磁石303に働く力の表記は、それぞれ次のとおりである。
FzfL:L側の永久磁石303bLのZ方向に働く力
FxfL:L側の永久磁石303bLのX方向に働く力
FyfL:L側の永久磁石303aLのY方向に働く力
FxbL:L側の永久磁石303cLのX方向に働く力
FybL:L側の永久磁石303dLのY方向に働く力
FzbL:L側の永久磁石303cLのZ方向に働く力
The forces acting on the L-side permanent magnet 303 are expressed as follows:
FzfL: force acting in the Z direction of the L-side permanent magnet 303bL FxfL: force acting in the X direction of the L-side permanent magnet 303bL FyfL: force acting in the Y direction of the L-side permanent magnet 303aL FxbL: force acting in the X direction of the L-side permanent magnet 303cL FybL: force acting in the Y direction of the L-side permanent magnet 303dL FzbL: force acting in the Z direction of the L-side permanent magnet 303cL

また、可動子301に対して印加される力Tを次式(18)により表記する。なお、Tx、Ty、Tzは、力の3軸成分であり、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、Twx,Twy、Twzは、モーメントの3軸成分であり、それぞれモーメントの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装置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301の姿勢を6軸で制御しつつ、可動子301の搬送を制御する。
T=(Tx,Ty,Tz,Twx,Twy,Twz)…式(18)
Moreover, the force T applied to the mover 301 is expressed by the following formula (18). Note that Tx, Ty, and Tz are three-axis components of the force, which are the X-direction component, the Y-direction component, and the Z-direction component of the force, respectively. Furthermore, Twx, Twy, and Twz are three-axis components of the moment, which are the X-axis component, the Y-axis component, and the Z-axis component of the moment, respectively. The transport device 1 according to this embodiment controls the transport of the mover 301 while controlling the posture of the mover 301 in six axes by controlling these six-axis components of the force T (Tx, Ty, Tz, Twx, Twy, Twz).
T=(Tx, Ty, Tz, Twx, Twy, Twz)...Equation (18)

すると、Tx、Ty、Tz、Twx、Twy、Twzは、それぞれ次式(19a)、(19b)、(19c)、(19d)、(19e)及び(19f)により算出される。
Tx=FxfR+FxbR+FxfL+FxbL…式(19a)
Ty=FyfL+FyfR+FybL+FybR…式(19b)
Tz=FzbR+FzbL+FzfR+FzfL…式(19c)
Twx={(FzfL+FzbL)-(FzfR+FzbR)}*rx3…式(19d)
Twy={(FzfL+FzfR)-(FzbL+FzbR)}*ry3…式(19e)
Twz={(FyfL+FyfR)-(FybL+FybR)}*rz3…式(19f)
Then, Tx, Ty, Tz, Twx, Twy, and Twz are calculated by the following equations (19a), (19b), (19c), (19d), (19e), and (19f), respectively.
Tx=FxfR+FxbR+FxfL+FxbL...Formula (19a)
Ty=FyfL+FyfR+FybL+FybR...Formula (19b)
Tz=FzbR+FzbL+FzfR+FzfL...Formula (19c)
Twx={(FzfL+FzbL)-(FzfR+FzbR)}*rx3...Formula (19d)
Twy={(FzfL+FzfR)-(FzbL+FzbR)}*ry3...Formula (19e)
Twz={(FyfL+FyfR)-(FybL+FybR)}*rz3...Formula (19f)

このとき、永久磁石303に働く力については、次式(19g)、(19h)、(19i)及び(19j)により表される制限を導入することができる。これらの制限を導入することにより、所定の6軸成分を有する力Tを得るための各永久磁石303に働く力の組み合わせを一意に決定することができる。
FxfR=FxbR=FxfL=FxbL…式(19g)
FyfL=FyfR…式(19h)
FybL=FybR…式(19i)
FzbR=FzbL…式(19j)
In this case, the limitations expressed by the following equations (19g), (19h), (19i), and (19j) can be introduced into the forces acting on the permanent magnets 303. By introducing these limitations, it is possible to uniquely determine a combination of forces acting on each permanent magnet 303 to obtain a force T having predetermined six-axis components.
FxfR=FxbR=FxfL=FxbL...Formula (19g)
FyfL=FyfR...Formula (19h)
FybL=FybR...Formula (19i)
FzbR=FzbL...Formula (19j)

次に、コイル電流算出関数505が、各永久磁石303に働く力から各コイル202に印加する電流量を決定する方法について説明する。 Next, we will explain how the coil current calculation function 505 determines the amount of current to be applied to each coil 202 from the force acting on each permanent magnet 303.

まず、N極及びS極の極性がY方向に交互に並んだ永久磁石303a、303dにZ方向の力を印加する場合について説明する。なお、コイル202は、そのZ方向の中心が永久磁石303a、303dのY方向の中心に位置するように配置されている。これにより、永久磁石303a、303dに対してX方向及びZ方向に働く力は、殆ど発生しないようになっている。 First, we will explain the case where a force in the Z direction is applied to permanent magnets 303a and 303d, whose north and south poles are arranged alternately in the Y direction. Note that coil 202 is arranged so that its center in the Z direction is located at the center of permanent magnets 303a and 303d in the Y direction. This ensures that almost no forces acting in the X and Z directions on permanent magnets 303a and 303d are generated.

Xを可動子301の位置、jを列に並んだコイル202の番号として、単位電流当たりのコイル202(j)のY方向に働く力の大きさをFy(j、X)とし、コイル202(j)に印加する電流をi(j)とする。なお、コイル202(j)は、j番目のコイル202である。この場合、電流i(j)は、次式(8)を満足するように決定することができる。なお、次式(20)は、永久磁石303dRについての式である。他の永久磁石303aR、303aL、303dLについても同様にしてコイル202に印加する電流を決定することができる。
ΣFy(j、X)*i(j)=FybR…式(20)
Let X be the position of the mover 301, j be the number of the coil 202 arranged in a row, Fy(j,X) be the magnitude of the force acting in the Y direction of the coil 202(j) per unit current, and i(j) be the current applied to the coil 202(j). Note that the coil 202(j) is the j-th coil 202. In this case, the current i(j) can be determined so as to satisfy the following equation (8). Note that the following equation (20) is an equation for the permanent magnet 303dR. The currents applied to the coils 202 of the other permanent magnets 303aR, 303aL, and 303dL can be determined in a similar manner.
ΣFy(j,X)*i(j)=FybR...Formula (20)

なお、複数のコイル202が永久磁石303に力を及ぼす場合には、各コイル202が及ぼす力に応じて単位電流当たりの力の大きさで電流を按分することにより、永久磁石303に働く力を一意に決定することができる。 When multiple coils 202 exert a force on the permanent magnet 303, the force acting on the permanent magnet 303 can be uniquely determined by apportioning the current based on the magnitude of the force per unit current according to the force exerted by each coil 202.

また、図2(B)に示すように、永久磁石303は、可動子301のL側及びR側に対称に配置されている。このような永久磁石303の対称配置により、永久磁石303に働く多成分の力、例えば永久磁石303a、303dに働くWxの力、すなわちX軸周りのモーメント成分をL側及びR側の力で相殺することが可能になる。この結果、より高精度な可動子301の姿勢の制御が可能になる。 Also, as shown in FIG. 2(B), the permanent magnets 303 are arranged symmetrically on the L side and R side of the mover 301. This symmetric arrangement of the permanent magnets 303 makes it possible to offset the multi-component forces acting on the permanent magnets 303, such as the force Wx acting on the permanent magnets 303a and 303d, i.e., the moment component around the X-axis, with the forces on the L side and R side. As a result, it becomes possible to control the attitude of the mover 301 with higher precision.

次に、N極、S極及びN極の極性がX方向に交互に並んだ永久磁石303bに対してX方向及びZ方向に対して独立に力を印加する方法について説明する。図13は、永久磁石303bに対してX方向及びZ方向に独立に力を印加する方法を説明する概略図である。コイル電流算出関数505は、以下に従って、永久磁石303bに対してX方向及びZ方向に対して独立に力を印加するためにコイル202に印加する電流指令値を決定する。なお、永久磁石303cについても、永久磁石303bと同様にX方向及びZ方向に対して独立に力を印加することができる。 Next, a method of applying forces independently in the X and Z directions to permanent magnet 303b, in which north, south and north poles are alternately arranged in the X direction, will be described. FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a method of applying forces independently in the X and Z directions to permanent magnet 303b. Coil current calculation function 505 determines the current command value to be applied to coil 202 in order to apply forces independently in the X and Z directions to permanent magnet 303b according to the following. Note that forces can also be applied independently in the X and Z directions to permanent magnet 303c, similar to permanent magnet 303b.

Xを可動子301の位置、jを列に並んだコイル202の番号として、単位電流当たりのコイル202(j)のX方向及びZ方向に働く力の大きさを、それぞれFx(j、X)及びFz(j、X)とする。また、コイル202(j)の電流の大きさをi(j)とする。なおコイル202(j)は、j番目のコイル202である。 Let X be the position of the mover 301, j be the number of the coil 202 in the row, and let Fx(j,X) and Fz(j,X) be the magnitudes of the forces acting in the X and Z directions of coil 202(j) per unit current, respectively. Also, let i(j) be the magnitude of the current in coil 202(j). Note that coil 202(j) is the jth coil 202.

図13中の上段の図は、横にX軸、縦にY軸を取り、永久磁石303bRに対向する6個のコイル202を抜き出して示す図である。図13中の中段の図は、図13中の上段の図をY方向から見た図である。コイル202には、X方向に並んだ順に1から6までの番号jを付与し、以下では例えばコイル202(1)のように表記して各コイル202を特定する。 The top diagram in FIG. 13 is a diagram with the X axis running horizontally and the Y axis running vertically, showing six coils 202 facing permanent magnet 303bR. The middle diagram in FIG. 13 is a diagram of the top diagram in FIG. 13 viewed from the Y direction. The coils 202 are given numbers j from 1 to 6 in the order they are lined up in the X direction, and below each coil 202 will be identified by a notation such as coil 202(1).

図13中の上段及び中段の図に示すように、コイル202は、距離Lのピッチでされている。一方、可動子301の永久磁石303は、距離3/2*Lのピッチで配置されている。 As shown in the upper and middle figures in Figure 13, the coils 202 are arranged at a pitch of distance L. On the other hand, the permanent magnets 303 of the mover 301 are arranged at a pitch of distance 3/2*L.

図13中の下段のグラフは、図13中の上段及び中段の図に示す各々のコイル202に対して単位電流を印加した際に発生するX方向の力Fx及びZ方向の力Fzの大きさを模式的に示したグラフである。 The lower graph in FIG. 13 is a graph that shows a schematic representation of the magnitude of the X-direction force Fx and the Z-direction force Fz that are generated when a unit current is applied to each of the coils 202 shown in the upper and middle diagrams in FIG. 13.

簡単のため、図13では、コイル202のX方向の位置の原点Ocをコイル202(3)とコイル202(4)の中間とし、永久磁石303bRのX方向の中心Omを原点としている。このため、図13は、OcとOmとが合致した場合、すなわちX=0の場合を示している。 For simplicity, in FIG. 13, the origin Oc of the X-direction position of coil 202 is set to the midpoint between coils 202(3) and 202(4), and the center Om of permanent magnet 303bR in the X-direction is set to the origin. Therefore, FIG. 13 shows the case where Oc and Om coincide, that is, where X=0.

このとき、例えばコイル202(4)に対して働く単位電流当たりの力は、X方向にFx(4,0)、Z方向にFz(4,0)の大きさである。また、コイル202(5)に対して働く単位電流当たりの力は、X方向にFx(5,0)、Z方向にFz(5,0)の大きさである。 In this case, for example, the force per unit current acting on coil 202(4) is Fx(4,0) in the X direction and Fz(4,0) in the Z direction. Also, the force per unit current acting on coil 202(5) is Fx(5,0) in the X direction and Fz(5,0) in the Z direction.

ここで、コイル202(1)~202(6)に印加する電流値をそれぞれi(1)~i(6)とする。すると、永久磁石303bRに対して、X方向に働く力の大きさFxfR及びZ方向に働く力の大きさFzfRは、それぞれ一般的に次式(21)及び(22)で表される。
FxfR=Fx(1,X)*i(1)+Fx(2,X)*i(2)+Fx(3,X)*i(3)+Fx(4,X)*i(4)+Fx(5,X)*i(5)+Fx(6,X)*i(6)…式(21)
FzfR=Fz(1,X)*i(1)+Fz(2,X)*i(2)+Fz(3,X)*i(3)+Fz(4,X)*i(4)+Fz(5,X)*i(5)+Fz(6,X)*i(6)…式(22)
Here, the current values applied to coils 202(1) to 202(6) are i(1) to i(6), respectively. Then, the magnitude of force FxfR acting in the X direction and the magnitude of force FzfR acting in the Z direction on permanent magnet 303bR are generally expressed by the following equations (21) and (22), respectively.
FxfR = Fx (1, X) * i (1) + Fx (2, X) * i (2) + Fx (3, X) * i (3) + Fx (4, X) * i (4) + Fx (5, X) * i (5) + Fx (6,
FzfR = Fz (1, X) * i (1) + Fz (2, X) * i (2) + Fz (3, X) * i (3) + Fz (4, X) * i (4) + Fz (5, X) * i (5) + Fz (6,

上記式(21)及び(22)を満足する電流値i(1)~i(6)をそれぞれコイル202(1)~202(6)に印加されるように電流指令値を決定することにより、永久磁石303bRに対してX方向及びZ方向に独立に力を印加することができる。コイル電流算出関数505は、永久磁石b303に対してX方向及びZ方向に独立に力を印加するために、上述のようにしてコイル202(j)に印加する電流指令値を決定することができる。 By determining the current command value so that the current values i(1) to i(6) that satisfy the above formulas (21) and (22) are applied to the coils 202(1) to 202(6), respectively, it is possible to apply forces independently in the X and Z directions to the permanent magnet 303bR. The coil current calculation function 505 can determine the current command value to be applied to the coil 202(j) as described above in order to apply forces independently in the X and Z directions to the permanent magnet b303.

より簡単のため、図13に示す場合において、永久磁石303bRに対してコイル202(1)~202(6)のうちのコイル202(3)、202(4)、202(5)だけを使い、さらにこれら3つの電流値の総和が0となるように制御する場合を例に考える。この例の場合、永久磁石303bRに対してX方向に働く力FxfR及びZ方向に働く力FzfRは、それぞれ次式(23)及び(24)により表される。
FxfR=Fx(3,X)*i(3)+Fx(4,X)*i(4)+Fx(5,X)*i(5)…式(23)
FzfR=Fz(3,X)*i(3)+Fz(4,X)*i(4)+Fz(5,X)*i(5)…式(24)
For simplicity's sake, consider an example in which, in the case shown in Figure 13, only coils 202(3), 202(4), and 202(5) of coils 202(1) to 202(6) are used for permanent magnet 303bR, and furthermore, the sum of the current values of these three is controlled to be 0. In this example, the force FxfR acting in the X direction and the force FzfR acting in the Z direction on permanent magnet 303bR are expressed by the following equations (23) and (24), respectively.
FxfR=Fx(3,X)*i(3)+Fx(4,X)*i(4)+Fx(5,X)*i(5)...Formula (23)
FzfR=Fz(3,X)*i(3)+Fz(4,X)*i(4)+Fz(5,X)*i(5)...Equation (24)

また、コイル202(1)~202(6)の電流値は、次式(25)及び(26)を満足するように設定することができる。
i(3)+i(4)+i(5)=0…式(25)
i(1)=i(2)=i(6)=0…式(26)
Moreover, the current values of the coils 202(1) to 202(6) can be set so as to satisfy the following expressions (25) and (26).
i(3)+i(4)+i(5)=0...Equation (25)
i(1)=i(2)=i(6)=0...Equation (26)

したがって、永久磁石303bRに対して必要な力の大きさ(FxfR、FzfR)が決定された場合、電流値i(1)、i(2)、i(3)、i(4)、i(5)及びi(6)を一意に決定することができる。こうして決定される電流指令値により可動子301にX方向及びZ方向に力が印加される。可動子301に印加されるX方向の力により、可動子301は、X方向に移動する推進力を得てX方向に移動する。また、こうして決定される電流指令値により可動子301に印加されるX方向及びZ方向の力により、可動子301はその姿勢が制御される。 Therefore, when the magnitude of the force required for permanent magnet 303bR (FxfR, FzfR) is determined, the current values i(1), i(2), i(3), i(4), i(5), and i(6) can be uniquely determined. Forces are applied to the mover 301 in the X and Z directions by the current command value determined in this way. The force in the X direction applied to the mover 301 causes the mover 301 to gain a propulsive force to move in the X direction, and move in the X direction. In addition, the posture of the mover 301 is controlled by the forces in the X and Z directions applied to the mover 301 by the current command value determined in this way.

こうして、統合コントローラ401は、複数のコイル202に印加する電流を制御することにより、可動子301に印加する力の6軸成分のそれぞれを制御する。 In this way, the integrated controller 401 controls each of the six axis components of the force applied to the mover 301 by controlling the current applied to the multiple coils 202.

なお、可動子301の搬送により永久磁石303bRの中心Omに対してコイル202の中心Ocが移動した場合、すなわちX≠0の場合は、移動した位置に応じたコイル202を選択することができる。さらに、コイル202に発生する単位電流当たりの力に基づいて、上記と同様の計算を実行することができる。 When the center Oc of the coil 202 moves relative to the center Om of the permanent magnet 303bR due to the movement of the mover 301, that is, when X≠0, the coil 202 according to the moved position can be selected. Furthermore, a calculation similar to that described above can be performed based on the force per unit current generated in the coil 202.

上述のようにして、統合コントローラ401は、複数のコイル202に印加する電流の電流指令値を決定して制御することにより、固定子201上での可動子301の姿勢を6軸で制御しつつ、可動子301の非接触での固定子201上の搬送を制御する。すなわち、統合コントローラ401は、可動子301の搬送を制御する搬送制御手段として機能し、複数のコイル202により永久磁石303が受ける電磁力を制御することにより、固定子201上における可動子301の非接触での搬送を制御する。また、統合コントローラ401は、可動子301の姿勢を制御する姿勢制御手段として機能し、固定子201上における可動子301の姿勢を6軸で制御する。なお、制御装置としての統合コントローラ401の機能の全部又は一部は、コイルコントローラ402その他の制御装置により代替されうる。 As described above, the integrated controller 401 determines and controls the current command value of the current applied to the multiple coils 202, thereby controlling the attitude of the mover 301 on the stator 201 in six axes, while controlling the non-contact transport of the mover 301 on the stator 201. That is, the integrated controller 401 functions as a transport control means for controlling the transport of the mover 301, and controls the non-contact transport of the mover 301 on the stator 201 by controlling the electromagnetic force that the permanent magnet 303 receives from the multiple coils 202. The integrated controller 401 also functions as a posture control means for controlling the posture of the mover 301, and controls the posture of the mover 301 on the stator 201 in six axes. Note that all or part of the functions of the integrated controller 401 as a control device can be replaced by the coil controller 402 or other control devices.

このように、本実施形態によれば、2列に配置された複数のコイル202により、可動子301に対して、3軸の力成分(Tx,Ty,Tz)及び3軸のモーメント成分(Twx,Twy,Twz)の6軸の力を印加することができる。これにより、可動子301の姿勢を6軸で制御しつつ、可動子301の搬送を制御することができる。本実施形態によれば、制御すべき変数である力の6軸成分の数よりも少ない列数である2列のコイル202により、可動子301の姿勢の6軸制御しつつ、可動子301の搬送を制御することができる。 In this way, according to this embodiment, six-axis forces, consisting of three-axis force components (Tx, Ty, Tz) and three-axis moment components (Twx, Twy, Twz), can be applied to the mover 301 by using multiple coils 202 arranged in two rows. This makes it possible to control the movement of the mover 301 while controlling the attitude of the mover 301 in six axes. According to this embodiment, two rows of coils 202, which is fewer rows than the number of six-axis components of the force, which is the variable to be controlled, can be used to control the movement of the mover 301 while controlling the attitude of the mover 301 in six axes.

したがって、本実施形態によれば、コイル202の列数を少なく構成することができるため、システムの大型化や複雑化を伴うことなく、可動子301の姿勢を制御しつつ、可動子301を非接触で搬送することができる。さらに、本実施形態によれば、コイル202の列数を少なく構成することができるため、安価に小型の磁気浮上型の搬送システムを構成することができる。 Therefore, according to this embodiment, the number of rows of coils 202 can be reduced, so that the mover 301 can be transported in a non-contact manner while controlling the attitude of the mover 301 without increasing the size or complexity of the system. Furthermore, according to this embodiment, the number of rows of coils 202 can be reduced, so that a small magnetic levitation type transport system can be constructed at low cost.

また、本実施形態によれば、可動子301の上面に永久磁石303が配置されているため、ワーク302に対する良好なアクセスを実現することができる。これにより、可動子301上のワーク302に対して、高い自由度で工程装置により加工作業を施すことができる。 In addition, according to this embodiment, since the permanent magnet 303 is disposed on the upper surface of the mover 301, good access to the workpiece 302 can be achieved. This allows the process device to perform machining operations on the workpiece 302 on the mover 301 with a high degree of freedom.

次に本発明の効果について、図11に示すYセンサの検出の例を用いて説明する。 Next, the effects of the present invention will be explained using the example of detection by the Y sensor shown in Figure 11.

図11(A)は、図示しない可動子301が搬送に伴い、可動子301に取付けられたYターゲット305が移動する様子を示したものであり、複数のYセンサ102a、102b、102cは、センサの取付け精度のばらつきにより、センサ設置位置が異なる。 Figure 11 (A) shows how the Y target 305 attached to the mover 301 (not shown) moves as the mover 301 is transported, and the sensor installation positions of the multiple Y sensors 102a, 102b, and 102c differ due to variations in sensor installation accuracy.

図11(B)~(E)に示すように可動子301の搬送に伴い、図中PosXaに示す位置で、Yセンサ102cが新たにYターゲット305を検出し始める。 As shown in Figures 11(B) to (E), as the mover 301 is transported, the Y sensor 102c begins to detect a new Y target 305 at the position indicated by PosXa in the figure.

図11(B)は、センサ情報荷重領域511を有さない、従来技術による可動子位置情報(Y,Wz)の算出結果である。このYセンサ102の切り替わりにより、可動子位置情報(Y,Wz)の算出結果が不連続に大きく変動する。 Figure 11 (B) shows the calculation result of the mover position information (Y, Wz) using conventional technology that does not have a sensor information load area 511. This switching of the Y sensor 102 causes the calculation result of the mover position information (Y, Wz) to fluctuate greatly and discontinuously.

これに対し、シグモイド関数により算出される係数(W)を用いた可動子位置情報(Y,Wz)の算出結果を図11(C)に示す。また、線形関数により算出される係数(W)を用いた結果を図11(D)、図7(C)に示すような不連続関数により算出される係数(W)を用いた結果を図11(E)に示す。図11中センサ情報荷重領域511で示す領域において、Yセンサ102cの係数(W)が各々の関数により算出され、可動子位置情報(Y,Wz)の算出に用いられる。 In contrast, the calculation results of the mover position information (Y, Wz) using the coefficient (W) calculated by the sigmoid function are shown in Figure 11 (C). Also, the results using the coefficient (W) calculated by a linear function are shown in Figure 11 (D), and the results using the coefficient (W) calculated by the discontinuous function as shown in Figure 7 (C) are shown in Figure 11 (E). In the area shown as the sensor information load area 511 in Figure 11, the coefficient (W) of the Y sensor 102c is calculated by each function and used to calculate the mover position information (Y, Wz).

検出センサが切り替わる際の検出位置及び姿勢は、可動子301の振動抑制の観点から図11(C)のように滑らかに変動することが望ましい。しかし、可動子位置情報の算出処理の高速化など実装上の都合から線形関数や不連続関数で構成しても、図11(D)、(E)に示すように前記変動を小さく抑えることが可能である。 The detection position and attitude when the detection sensor is switched should desirably change smoothly as shown in FIG. 11(C) from the viewpoint of suppressing vibration of the mover 301. However, even if they are configured with a linear function or a discontinuous function for implementation reasons such as speeding up the calculation process of the mover position information, it is possible to keep the above-mentioned fluctuations small as shown in FIG. 11(D) and (E).

なお、可動子301の搬送により可動子情報506の算出に用いるセンサが次々に切り替わる。その際、センサの設置位置が、センサ情報無効領域512b→センサ情報荷重領域511b→センサ情報有効領域510A→センサ情報荷重領域511a→センサ情報無効領域512aと係数(W)を伴って、連続的に変化する。このため、本実施形態によれば、検出センサが切り替わる際の検出位置及び姿勢の変動を小さく抑えることができる。したがって、検出センサの切り替わりに起因する可動子の振動が除去でき安定搬送が可能となる。 The sensors used to calculate the mover information 506 are successively switched as the mover 301 is transported. At that time, the sensor installation positions change continuously with the coefficient (W) from sensor information invalid area 512b → sensor information load area 511b → sensor information valid area 510A → sensor information load area 511a → sensor information invalid area 512a. Therefore, according to this embodiment, it is possible to keep the fluctuations in the detection position and posture when the detection sensor is switched small. Therefore, it is possible to eliminate the vibration of the mover caused by switching of the detection sensor, and stable transport is possible.

なお、本実施形態では、センサ情報荷重領域511とセンサ情報無効領域512は可動子301の前後にのみ設けた例を示した。しかし、可動子301の構成によっては、ターゲット305、306が搬送方向に分割して配置される場合や、ターゲット305、306の取付け精度のばらつきにより浮きや変形が生じている場合などがある。この際、センサ102、103の検出が不安定となり、検出誤差が一定以上となる箇所が複数存在する可能性がある。このような場合には、図12に示すように、Yターゲット305をYターゲット3051と3052に分割することも可能である。あるいはZターゲット306Rを306R1、306R2に、306Lを、306L1、306L2に分割することも可能である。それに合わせてセンサ情報有効領域510を分割し、センサ情報荷重領域511とセンサ情報無効領域512を設定する。 In this embodiment, the sensor information load area 511 and the sensor information invalid area 512 are provided only in front of and behind the movable element 301. However, depending on the configuration of the movable element 301, the targets 305 and 306 may be divided and arranged in the conveying direction, or the targets 305 and 306 may float or deform due to variations in the installation accuracy. In this case, the detection of the sensors 102 and 103 may become unstable, and there may be multiple locations where the detection error is equal to or greater than a certain level. In such a case, as shown in FIG. 12, it is also possible to divide the Y target 305 into Y targets 3051 and 3052. Alternatively, it is also possible to divide the Z target 306R into 306R1 and 306R2, and 306L into 306L1 and 306L2. The sensor information valid area 510 is divided accordingly, and the sensor information load area 511 and the sensor information invalid area 512 are set.

これにより、Yターゲット305、Zターゲット306の分割等に起因する検出位置および姿勢の変動を抑えることができる。 This makes it possible to suppress fluctuations in the detection position and orientation caused by division of the Y target 305 and Z target 306, etc.

本実施形態において、搬送装置1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)による例を示したが、これに限るものではない。搬送装置1は、可動コイル型リニアモータ(ムービングコイル型リニアモータ、固定界磁型リニアモータ)であってもよい。 In this embodiment, the conveying device 1 is an example of a moving magnet type linear motor (moving permanent magnet type linear motor, moving field type linear motor), but this is not limited to this. The conveying device 1 may also be a moving coil type linear motor (moving coil type linear motor, fixed field type linear motor).

[第2実施形態]
以下、図面を参照して本発明の第2実施形態について図14乃至図21を用いて説明する。
[Second embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, using FIGS.

図14は、第2実施形態による搬送システム全体を示す概略図である。第2実施形態の搬送システムは、可動子301をガイドレール204によってY方向及びZ方向に移動しないように規制されている。また、固定子201に取り付けられたセンサはXセンサ101のみである。以下、第1実施形態と同様の作用を有する構成については同じ符号を付し説明を省略する。 Figure 14 is a schematic diagram showing the entire conveying system according to the second embodiment. In the conveying system of the second embodiment, the movable member 301 is restricted by the guide rail 204 so that it does not move in the Y direction or the Z direction. In addition, the only sensor attached to the stator 201 is the X sensor 101. Below, the same reference numerals are used for configurations that have the same functions as in the first embodiment, and descriptions are omitted.

第2実施形態による搬送システム1001は、台車、スライダ又はキャリッジを構成する可動子301と、搬送路を構成する固定子201と、固定子201に固定された複数のXセンサ101を有している。搬送システム1001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)による搬送システムである。 The conveying system 1001 according to the second embodiment has a mover 301 constituting a dolly, slider or carriage, a stator 201 constituting a conveying path, and a plurality of X-sensors 101 fixed to the stator 201. The conveying system 1001 is a conveying system using a moving magnet type linear motor (moving permanent magnet type linear motor, moving field type linear motor).

また、可動子301は、ガイドレール204によってY方向及びZ方向に移動しないように規制されている。本実施形態ではガイドレール204によって規制する例を示したが、ガイドローラーによってY方向及びZ方向を規制してもよい。 The movable member 301 is also restricted by the guide rail 204 so that it does not move in the Y and Z directions. In this embodiment, an example of restricting the movable member 301 by the guide rail 204 is shown, but the movable member 301 may be restricted in the Y and Z directions by a guide roller.

Xセンサ101は、例えば、可動子301に取付けたリニアスケール304を検出し、可動子301の搬送方向位置を特定するリニアエンコーダである。 The X-sensor 101 is, for example, a linear encoder that detects a linear scale 304 attached to the movable element 301 and determines the conveying direction position of the movable element 301.

複数のXセンサ101は、それぞれ可動子301のリニアスケール304と対向可能なようにX方向に沿って固定子201に取り付けられている。各Xセンサ101は、可動子301に取り付けられたリニアスケール304を読み取ることで、可動子301のXセンサ101に対する相対的な位置を検出して出力することができる。 The multiple X-sensors 101 are attached to the stator 201 along the X-direction so that they can face the linear scale 304 of the mover 301. Each X-sensor 101 can detect and output the relative position of the mover 301 with respect to the X-sensor 101 by reading the linear scale 304 attached to the mover 301.

次に、本実施形態による搬送システム1001を制御する制御システムについてさらに図15を用いて説明する。図15は、第2実施形態による搬送システム1001を制御する制御システムを示す概略図である。 Next, the control system that controls the transport system 1001 according to this embodiment will be further described with reference to FIG. 15. FIG. 15 is a schematic diagram showing the control system that controls the transport system 1001 according to the second embodiment.

図15に示すように、制御システムは、上位コントローラ1400と、統合コントローラ1401(1401aおよび1401b)と、コイルコントローラ1402と、センサコントローラ1404とを有し、可動子301と固定子201とを含む搬送システム1001を制御する制御装置として機能する。上位コントローラ1400には、統合コントローラ1401が通信可能に接続されている。統合コントローラ1401には、コイルコントローラ1402が通信可能に接続されている。また、統合コントローラ1401には、センサコントローラ1404が通信可能に接続されている。 As shown in FIG. 15, the control system has a host controller 1400, an integrated controller 1401 (1401a and 1401b), a coil controller 1402, and a sensor controller 1404, and functions as a control device that controls a conveying system 1001 including a mover 301 and a stator 201. The integrated controller 1401 is communicatively connected to the host controller 1400. The coil controller 1402 is communicatively connected to the integrated controller 1401. In addition, the sensor controller 1404 is communicatively connected to the integrated controller 1401.

上位コントローラ1400は、搬送システム1001と可動子301上のワーク302に加工作業を施す工程装置を含めた生産装置全体の制御を行う。上位コントローラ1400は、統合コントローラ1401に対して、各可動子301の移動指令(移動先、移動速度、移動加減速度等)を送信する。 The host controller 1400 controls the entire production equipment, including the transport system 1001 and the process equipment that performs processing work on the workpiece 302 on the movable element 301. The host controller 1400 transmits movement commands (movement destination, movement speed, movement acceleration/deceleration, etc.) for each movable element 301 to the integrated controller 1401.

コイルコントローラ1402には、図示しない複数の電流コントローラ1403が通信可能に接続されている。コイルコントローラ1402及びこれに接続された複数の電流コントローラ1403は、複数のコイル202に対応して設けられている。各電流コントローラ1403には、コイルユニット203が接続されている。電流コントローラ1403は、接続されたコイルユニット203の各々のコイル202の電流の大きさを制御することができる。 The coil controller 1402 is communicatively connected to a plurality of current controllers 1403 (not shown). The coil controller 1402 and the plurality of current controllers 1403 connected thereto are provided corresponding to the plurality of coils 202. A coil unit 203 is connected to each current controller 1403. The current controller 1403 can control the magnitude of the current in each coil 202 of the connected coil unit 203.

コイルコントローラ1402は、接続された各々の電流コントローラ1403に対して目標となる電流値を指令する。電流コントローラ1403は接続されたコイル202の電流量を制御する。 The coil controller 1402 issues a target current value to each connected current controller 1403. The current controller 1403 controls the amount of current in the connected coil 202.

センサコントローラ1404には、複数のXセンサ101が通信可能に接続されている。 Multiple X sensors 101 are communicatively connected to the sensor controller 1404.

複数のXセンサ101は、可動子301が搬送中もそのうちの1つが必ず1台の可動子301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。 The multiple X-sensors 101 are attached to the stator 201 at intervals such that one of them can always measure the position of one of the movers 301 even while the mover 301 is being transported.

統合コントローラ1401は、Xセンサ101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1402に送信する。コイルコントローラ1402は、統合コントローラ1401からの電流指令値に基づき、電流コントローラ1403に対して電流値を指令し、電流制御を実行する。これにより、統合コントローラ1401は、制御装置として機能し、固定子201に沿って可動子301を搬送制御する。 The integrated controller 1401 determines current command values to be applied to the multiple coils 202 based on the output from the X sensor 101, and transmits them to the coil controller 1402. The coil controller 1402 issues current value commands to the current controller 1403 based on the current command values from the integrated controller 1401, and executes current control. In this way, the integrated controller 1401 functions as a control device, and controls the transport of the mover 301 along the stator 201.

以下、統合コントローラ1401により実行される可動子301の位置制御方法について図16を用いて説明する。図16は、本実施形態による搬送システム1001における可動子301の制御方法を示す概略図である。図16は、可動子301の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1401は、以下に説明するように、可動子位置算出情報処理関数1512、可動子位置算出関数1513、可動子位置制御関数1514及びコイル電流算出関数1515を用いた処理を実行する。これにより、統合コントローラ1401は、可動子301の位置を制御しつつ、可動子301の搬送を制御する。なお、統合コントローラ1401に代えて、コイルコントローラ1402が統合コントローラ1401と同様の処理を実行するように構成することもできる。 The position control method of the movable element 301 executed by the integrated controller 1401 will be described below with reference to FIG. 16. FIG. 16 is a schematic diagram showing the control method of the movable element 301 in the conveyance system 1001 according to this embodiment. FIG. 16 shows an outline of the control method of the movable element 301, focusing mainly on the data flow. The integrated controller 1401 executes processing using the movable element position calculation information processing function 1512, the movable element position calculation function 1513, the movable element position control function 1514, and the coil current calculation function 1515, as described below. As a result, the integrated controller 1401 controls the conveyance of the movable element 301 while controlling the position of the movable element 301. Note that instead of the integrated controller 1401, the coil controller 1402 can be configured to execute the same processing as the integrated controller 1401.

まず、可動子位置算出情報処理関数1512は、複数のXセンサ101からの測定値及びその取り付け位置の情報1507から、可動子位置算出情報1508を算出する。次に、可動子位置算出関数1513は、可動子位置算出情報1508から、搬送路を構成する固定子201上にある可動子301の台数及び位置を計算する。これにより、可動子位置算出関数1513は、可動子301に関する情報である可動子情報1506の可動子位置情報、及び台数情報を更新する。可動子位置情報は、固定子201上の可動子301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1506は、固定子201上の可動子301ごとに用意される。 First, the mover position calculation information processing function 1512 calculates mover position calculation information 1508 from the measurement values from the multiple X sensors 101 and information 1507 on their mounting positions. Next, the mover position calculation function 1513 calculates the number and positions of the movers 301 on the stator 201 that constitutes the transport path from the mover position calculation information 1508. As a result, the mover position calculation function 1513 updates the mover position information and number information of the mover information 1506, which is information about the movers 301. The mover position information indicates the position of the mover 301 on the stator 201 in the X direction, which is the transport direction. The mover information 1506 is prepared for each mover 301 on the stator 201.

可動子位置算出情報処理関数1512は、複数のXセンサ101の測定値から、各々の可動子301に取り付けられたリニアスケール304を検出しているXセンサ101を特定する。この際、特定されたXセンサ101の固定子201上のセンサ設置位置情報1507と測定値に基づいて、係数(W)を算出する。 The mover position calculation information processing function 1512 identifies the X sensor 101 that detects the linear scale 304 attached to each mover 301 from the measurement values of the multiple X sensors 101. At this time, a coefficient (W) is calculated based on the sensor installation position information 1507 on the stator 201 of the identified X sensor 101 and the measurement values.

次いで、可動子位置算出関数1513は、特定されたXセンサ101の測定値と算出した係数(W)を含む可動子位置算出情報1508、及びセンサ位置情報1507に基づき、各々の可動子301の位置情報を算出して可動子情報1506を更新する。 Next, the mover position calculation function 1513 calculates the position information of each mover 301 based on the mover position calculation information 1508, which includes the measurement value of the identified X sensor 101 and the calculated coefficient (W), and the sensor position information 1507, and updates the mover information 1506.

次いで、可動子位置制御関数1514は、可動子位置情報を含む現在の可動子情報1506及び位置目標値から、各々の可動子301について印加力情報1509を算出する。印加力情報1509は、各々の可動子301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1509は、例えば図16中にTrq-1、Trq-2、…と示すように固定子201上の可動子301ごとに用意される。 Then, the mover position control function 1514 calculates applied force information 1509 for each mover 301 from the current mover information 1506 including the mover position information and the position target value. The applied force information 1509 is information regarding the magnitude of the force to be applied to each mover 301. The applied force information 1509 is prepared for each mover 301 on the stator 201, for example, as shown as Trq-1, Trq-2, ... in FIG. 16.

次いで、コイル電流算出関数1515は、印加力情報1509及び可動子情報1506に基づき、各コイル202に印加する電流指令値15101を決定する。 Next, the coil current calculation function 1515 determines the current command value 15101 to be applied to each coil 202 based on the applied force information 1509 and the mover information 1506.

こうして、統合コントローラ1401は、可動子位置算出情報処理関数1512、可動子位置算出関数1513、可動子位置制御関数1514及びコイル電流算出関数1515を用いた処理を実行することにより、電流指令値15101を決定する。統合コントローラ1401は、決定した電流指令値15101をコイルコントローラ1402に送信する。 In this way, the integrated controller 1401 determines the current command value 15101 by executing processing using the mover position calculation information processing function 1512, the mover position calculation function 1513, the mover position control function 1514, and the coil current calculation function 1515. The integrated controller 1401 transmits the determined current command value 15101 to the coil controller 1402.

ここで、可動子位置算出情報処理関数1512による処理について図17を用いて説明する。図17は、可動子位置算出情報処理関数1512による処理を説明する概略図である。 Here, the processing by the mover position calculation information processing function 1512 will be explained using FIG. 17. FIG. 17 is a schematic diagram explaining the processing by the mover position calculation information processing function 1512.

図17において、基準点Oeは、Xセンサ101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301に取り付けられているリニアスケール304の位置基準である。図17では、可動子301として2台の可動子301a、301bが搬送され、Xセンサ101として4つのXセンサ101a、101b、101c、101d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304は、各可動子301a、301bの同じ位置にX方向に沿って取り付けられている。 In FIG. 17, reference point Oe is the position reference of the stator 201 to which the X sensor 101 is attached. Also, reference point Os is the position reference of the linear scale 304 attached to the mover 301. FIG. 17 shows a case in which two movers 301a and 301b are transported as the mover 301, and four X sensors 101a, 101b, 101c, and 101d are arranged as the X sensor 101. The linear scale 304 is attached along the X direction at the same position of each mover 301a and 301b.

可動子301を観測している各々のXセンサ101a~101dは、各出力距離Pa、Pb、Pc、Pdに基づいて0以上1以下の係数(W)を算出する。 Each of the X sensors 101a to 101d observing the mover 301 calculates a coefficient (W) between 0 and 1 based on the output distances Pa, Pb, Pc, and Pd.

例えば、図17のXセンサ101a及び101cは、センサ情報有効領域1510に存在すると判定されるため、次式(27)、(28)のように算出される。
W(101a)=1…式(27)
W(101c)=1…式(28)
For example, since the X sensors 101a and 101c in FIG. 17 are determined to be present in the sensor information effective area 1510, the following equations (27) and (28) are used for the calculation.
W(101a)=1...Formula (27)
W(101c)=1...Formula (28)

また、図17のXセンサ101bは、センサ情報無効領域1512aに存在すると判定されるため、次式(29)のように算出される。センサ情報無効領域1512は、Xセンサ101がリニアスケール304の端を検出するため、Xセンサ101の検出誤差が一定以上となる領域での出力を無視するために設ける。
W(101b)=0…式(29)
17 is determined to be in a sensor information invalid area 1512a, the calculation is performed as in the following formula (29). The sensor information invalid area 1512 is provided to ignore the output of the X sensor 101 in an area where the detection error of the X sensor 101 is equal to or greater than a certain value, since the X sensor 101 detects the end of the linear scale 304.
W(101b)=0...Formula (29)

また、図17のXセンサ101dは、センサ情報荷重領域1511bに存在すると判定されるため、例えば、次式(30)のようなシグモイド関数などの、0から1または1から0に単調に増減する連続関数を用いて、0以上1以下の値で算出される。式(30)におけるaはシグモイド関数のゲインである。
W(101d)=1/(1+exp(-a*Pd))…式(30)
17 is determined to be present in the sensor information load region 1511b, a value between 0 and 1 is calculated using a continuous function that monotonically increases and decreases from 0 to 1 or from 1 to 0, such as a sigmoid function as shown in the following formula (30). In formula (30), a is the gain of the sigmoid function.
W(101d)=1/(1+exp(-a*Pd))...Formula (30)

可動子位置算出情報処理関数1512は、上述のようにしてXセンサ101の出力と、センサ設置位置情報1507に基づき、係数(W)を算出する。算出した係数(W)を付加した可動子位置算出情報1508を出力し、可動子位置算出関数1513の入力とする。 The mover position calculation information processing function 1512 calculates the coefficient (W) based on the output of the X sensor 101 and the sensor installation position information 1507 as described above. It outputs the mover position calculation information 1508 to which the calculated coefficient (W) is added, and uses this as the input of the mover position calculation function 1513.

なお、係数(W)を算出する関数として第1実施形態で例示した他の関数を用いる方法や、係数プロファイルとして、統合コントローラ1401のメモリ上に保持することで、上述の可動子位置算出情報処理関数1512と同様の処理を実施することが可能である。 It is possible to perform processing similar to the mover position calculation information processing function 1512 described above by using another function exemplified in the first embodiment as a function for calculating the coefficient (W) or by storing the coefficient profile in the memory of the integrated controller 1401.

次に、可動子位置算出関数1513による処理について図17を用いて説明する。 Next, the processing by the mover position calculation function 1513 will be explained using FIG. 17.

例えば、図17に示す可動子301aのリニアスケール304には、1つのXセンサ101aが対向している。Xセンサ101aは、可動子301aのリニアスケール304を読み取って距離Paを出力する。また、Xセンサ101a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、Xセンサ101aの出力を用いて可動子301aの位置Pos(301a、101a)は次式(31)により算出することができる。
Pos(301a、101a)=Sa-Pa…式(31)
For example, one X sensor 101a faces linear scale 304 of mover 301a shown in Fig. 17. X sensor 101a reads linear scale 304 of mover 301a and outputs distance Pa. Furthermore, the position on the X axis of X sensor 101a with reference point Oe as the origin is Sa. Therefore, using the output of X sensor 101a, position Pos(301a, 101a) of mover 301a can be calculated by the following equation (31).
Pos (301a, 101a)=Sa-Pa...Formula (31)

例えば、図17に示す可動子301bのリニアスケール304には、3つのXセンサ101b、101c、101dが対向している。Xセンサ101bは、可動子301bのリニアスケール304を読み取って距離Pbを出力する。また、Xセンサ101b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、Xセンサ101bの出力に基づく可動子301bのX軸上の位置Pos(301b、101b)は、次式(32)で算出することができる。
Pos(301b、101b)=Sb-Pb…式(32)
For example, three X-sensors 101b, 101c, and 101d face linear scale 304 of mover 301b shown in Fig. 17. X-sensor 101b reads linear scale 304 of mover 301b and outputs distance Pb. Furthermore, the position on the X-axis of X-sensor 101b with reference point Oe as the origin is Sb. Therefore, the position Pos(301b, 101b) of mover 301b on the X-axis based on the output of X-sensor 101b can be calculated by the following equation (32).
Pos (301b, 101b) = Sb - Pb...Equation (32)

また同様に、Xセンサ101cと101dは、可動子301bのリニアスケール304を読み取ってそれぞれ距離Pc、Pdを出力する。また、Xセンサ101cと101dの基準点Oeを原点とするX軸上の位置はそれぞれSc、Sdである。したがって、Xセンサ101cと101dの出力に基づく可動子301bのX軸上の位置Pos(301b、101c)、Pos(301b、101d)は、次式(33)、(34)により算出することができる。
Pos(301b、101c)=Sc-Pc…式(33)
Pos(301b、101d)=Sd-Pd…式(34)
Similarly, X-sensors 101c and 101d read linear scale 304 of mover 301b and output distances Pc and Pd, respectively. Furthermore, the positions on the X-axis of X-sensors 101c and 101d with reference point Oe as the origin are Sc and Sd, respectively. Therefore, positions Pos(301b, 101c) and Pos(301b, 101d) of mover 301b on the X-axis based on the outputs of X-sensors 101c and 101d can be calculated by the following equations (33) and (34).
Pos (301b, 101c) = Sc-Pc...Formula (33)
Pos (301b, 101d) = Sd - Pd...Formula (34)

ここで、各々のXセンサ101b、101c、101dの設置位置は予め正確に測定されているため、3つの値Pos(301b、101b)、Pos(301b、101c)、Pos(301b、101d)の差は可動子301の長さに対し十分に小さい。このように複数のXセンサ101の出力に基づく可動子301のX軸上の位置の差が十分小さい場合は、それら複数のXセンサ101は、同一の可動子301のリニアスケール304を観測していると判定することができる。 Here, since the installation positions of each of the X sensors 101b, 101c, and 101d have been accurately measured in advance, the difference between the three values Pos(301b, 101b), Pos(301b, 101c), and Pos(301b, 101d) is sufficiently small relative to the length of the mover 301. In this way, when the difference in the position of the mover 301 on the X axis based on the output of the multiple X sensors 101 is sufficiently small, it can be determined that the multiple X sensors 101 are observing the linear scale 304 of the same mover 301.

次に、同一の可動子301を観測していると判定したXセンサ101の出力に基づき算出される可動子301のX軸上の位置Pos(301、101)と、可動子位置算出情報1508に基づいて、加重平均を算出することで観測された可動子301の位置を一意に決定する。 Next, the position of the movable element 301 on the X-axis Pos(301, 101) is calculated based on the output of the X-sensor 101 that is determined to be observing the same movable element 301, and the weighted average is calculated based on the movable element position calculation information 1508 to uniquely determine the observed position of the movable element 301.

例えば、図17に示す可動子301aの位置Pos(301a)は、次式(35)を用いて算出される。
Pos(301a)=W(101a)*Pos(301a、101a)/W(101a)…式(35)
For example, the position Pos(301a) of the mover 301a shown in FIG. 17 is calculated using the following equation (35).
Pos(301a)=W(101a)*Pos(301a, 101a)/W(101a)...Formula (35)

あるいは、計算誤差の観点から、同一の可動子301を検出しているXセンサ101が1つのみの場合は、次式(36)を用いることも可能である。
Pos(301a)=Pos(301a、101a)…式(36)
Alternatively, in terms of calculation error, when there is only one X sensor 101 detecting the same mover 301, the following formula (36) can also be used.
Pos (301a) = Pos (301a, 101a)...Equation (36)

次に、例えば図17に示す可動子301bの位置Pos(301b)は、次式(37)を用いて算出される。
Pos(301b)={W(101b)*Pos(301b、101b)+W(101c)*Pos(301b、101c)+W(101d)*Pos(301b、101d)}/{W(101b)+W(101c)+W(101d)}…式(37)
Next, for example, the position Pos(301b) of the mover 301b shown in FIG. 17 is calculated using the following equation (37).
Pos (301b) = {W (101b) * Pos (301b, 101b) + W (101c) * Pos (301b, 101c) +W(101d)*Pos(301b, 101d)}/{W(101b)+W(101c)+W(101d)}...Formula (37)

次いで、可動子位置制御関数1514は、現在の可動子情報1506及び目標値(指令位置)から、各々の可動子301について印加力情報1509を算出する。印加力情報1509は、各々の可動子301に印加すべき力の大きさに関する情報である。 Next, the mover position control function 1514 calculates applied force information 1509 for each mover 301 from the current mover information 1506 and the target value (command position). The applied force information 1509 is information regarding the magnitude of the force to be applied to each mover 301.

次いで、コイル電流算出関数1515は、印加力情報1509及び可動子情報1506に基づき、各コイル202に印加する電流指令値15101を決定する。 Next, the coil current calculation function 1515 determines the current command value 15101 to be applied to each coil 202 based on the applied force information 1509 and the mover information 1506.

次に、コイル電流算出関数1515による処理について図20を用いて説明する。なお、以下で用いる力の表記において、X方向、Y方向の力が働く方向をそれぞれx、yで示す。 Next, the process performed by the coil current calculation function 1515 will be described with reference to FIG. 20. In the force notation used below, the directions in which the force acts in the X direction and the Y direction are indicated by x and y, respectively.

図21(a)において、永久磁石303に働く力を次のように表記する。各永久磁石303に働く力は、電流が印加された複数のコイル202により永久磁石303が受ける電磁力である。永久磁石303は、電流が印加された複数のコイル202により、可動子301の搬送方向であるX方向の電磁力Fxの他、Y方向の電磁力Fyを受ける。 In FIG. 21(a), the force acting on the permanent magnet 303 is expressed as follows. The force acting on each permanent magnet 303 is an electromagnetic force that the permanent magnet 303 receives from the multiple coils 202 to which a current is applied. The permanent magnet 303 receives an electromagnetic force Fx in the X direction, which is the transport direction of the mover 301, as well as an electromagnetic force Fy in the Y direction, from the multiple coils 202 to which a current is applied.

S極及びN極の極性がX方向に交互に並んだ永久磁石303に対してX方向に対して力を印加する方法について説明する。図20は、永久磁石303に対してX方向に力を印加する方法を説明する概略図である。コイル電流算出関数1515は、以下に従って、永久磁石303に対してX方向に対して力を印加するためにコイル202に印加する電流指令値を決定する。 A method of applying a force in the X direction to a permanent magnet 303 in which S poles and N poles are alternately arranged in the X direction is described below. FIG. 20 is a schematic diagram illustrating a method of applying a force in the X direction to a permanent magnet 303. The coil current calculation function 1515 determines a current command value to be applied to the coil 202 in order to apply a force in the X direction to the permanent magnet 303 according to the following.

Xを可動子301の位置、jを列に並んだコイル202の番号として、単位電流当たりのコイル202(j)のX方向及びY方向に働く力の大きさを、Fx(j、X)及びFy(j、X)とする。また、コイル202(j)の電流の大きさをi(j)とする。なおコイル202(j)は、j番目のコイル202である。 Let X be the position of the mover 301, j be the number of the coil 202 in the row, and let Fx(j,X) and Fy(j,X) be the magnitudes of the forces acting in the X and Y directions of coil 202(j) per unit current. Also, let i(j) be the magnitude of the current in coil 202(j). Note that coil 202(j) is the jth coil 202.

図20中の上段の図は、横にX軸、縦にZ軸を取り、永久磁石303に対向する9個のコイル202を抜き出して示す図である。図20中の中段の図は、図20中の上段の図をZ方向から見た図である。コイル202には、X方向に並んだ順に1から6までの番号jを付与し、以下では例えばコイル202(1)のように表記して各コイル202を特定する。 The top diagram in FIG. 20 shows nine coils 202 facing a permanent magnet 303, with the X axis running horizontally and the Z axis running vertically. The middle diagram in FIG. 20 is a view of the top diagram in FIG. 20 from the Z direction. The coils 202 are given numbers j from 1 to 6 in the order they are lined up in the X direction, and below each coil 202 will be identified by a notation such as coil 202(1).

図20中の上段及び中段の図に示すように、コイル202は、距離Lのピッチでされている。一方、可動子301の永久磁石303は、距離3/2*Lのピッチで配置されている。 As shown in the upper and middle figures in Figure 20, the coils 202 are arranged at a pitch of distance L. On the other hand, the permanent magnets 303 of the mover 301 are arranged at a pitch of distance 3/2*L.

図20中の下段のグラフは、図20中の上段及び中段の図に示す各々のコイル202に対して単位電流を印加した際に発生するX方向の力Fx及びY方向の力Fyの大きさを模式的に示したグラフである。 The lower graph in FIG. 20 is a graph that shows a schematic representation of the magnitude of the X-direction force Fx and the Y-direction force Fy that are generated when a unit current is applied to each of the coils 202 shown in the upper and middle diagrams in FIG. 20.

簡単のため、図20では、コイル202のX方向の位置の原点Ocをコイル202(5)の中心とし、永久磁石303のX方向の中心Omを原点としている。このため、図20は、OcとOmとが合致した場合、すなわちX=0の場合を示している。 For simplicity, in FIG. 20, the origin Oc of the X-direction position of coil 202 is set as the center of coil 202(5), and the center Om of permanent magnet 303 in the X-direction is set as the origin. Therefore, FIG. 20 shows the case where Oc and Om coincide, that is, X=0.

このとき、例えばコイル202(4)に対して働く単位電流当たりの力は、X方向にFx(4,0)、Y方向にFy(4,0)の大きさである。また、コイル202(5)に対して働く単位電流当たりの力は、X方向にFx(5,0)、Y方向にFy(5,0)の大きさである。 In this case, for example, the force per unit current acting on coil 202(4) is Fx(4,0) in the X direction and Fy(4,0) in the Y direction. Also, the force per unit current acting on coil 202(5) is Fx(5,0) in the X direction and Fy(5,0) in the Y direction.

ここで、コイル202(1)~202(9)に印加する電流値をそれぞれi(1)~i(9)とする。すると、永久磁石303に対して、X方向に働く力の大きさFx及びY方向に働く力の大きさFyは、それぞれ一般的に次式(38)及び(39)で表される。
Fx=Σ{Fx(j,X)*i(j)}、(j=1、…、9)…式(38)
Fy=Σ{Fy(j,X)*i(j)}、(j=1、…、9)…式(39)
Here, the current values applied to coils 202(1) to 202(9) are i(1) to i(9), respectively. Then, the magnitude of force Fx acting in the X direction and the magnitude of force Fy acting in the Y direction on permanent magnet 303 are generally expressed by the following equations (38) and (39), respectively.
Fx=Σ{Fx(j,X)*i(j)}, (j=1,...,9)...Equation (38)
Fy=Σ{Fy(j,X)*i(j)}, (j=1,...,9)...Equation (39)

上記式(38)及び(39)を満足する電流値i(1)~i(9)をそれぞれコイル202(1)~202(9)に印加されるように電流指令値を決定することにより、永久磁石303に対してX方向及びY方向に力を印加することができる。コイル電流算出関数1515は、永久磁石303に対してX方向及びY方向に力を印加するために、上述のようにしてコイル202(j)に印加する電流指令値を決定することができる。 By determining the current command value so that the current values i(1) to i(9) that satisfy the above expressions (38) and (39) are applied to the coils 202(1) to 202(9), respectively, it is possible to apply forces in the X and Y directions to the permanent magnet 303. The coil current calculation function 1515 can determine the current command value to be applied to the coil 202(j) as described above in order to apply forces in the X and Y directions to the permanent magnet 303.

より簡単のため、図20に示す場合において、永久磁石303に対してコイル202(1)~202(9)のうちのコイル202(3)、202(4)、202(5)だけを使い、さらにこれら3つの電流値の総和が0となるように制御する場合を例に考える。この例の場合、永久磁石303に対してX方向に働く力Fx及びY方向に働く力Fyは、それぞれ次式(40)及び(41)により表される。
Fx=Fx(3,X)*i(3)+Fx(4,X)*i(4)+Fx(5,X)*i(5)…式(40)
Fy=Fy(3,X)*i(3)+Fy(4,X)*i(4)+Fy(5,X)*i(5)…式(41)
For simplicity's sake, in the case shown in Figure 20, let us consider an example in which only coils 202(3), 202(4), and 202(5) of coils 202(1) to 202(9) are used for permanent magnet 303, and furthermore, the sum of the current values of these three is controlled to be 0. In this example, force Fx acting in the X direction and force Fy acting in the Y direction on permanent magnet 303 are expressed by the following equations (40) and (41), respectively.
Fx=Fx(3,X)*i(3)+Fx(4,X)*i(4)+Fx(5,X)*i(5)...Formula (40)
Fy=Fy(3,X)*i(3)+Fy(4,X)*i(4)+Fy(5,X)*i(5)...Formula (41)

また、コイル202(1)~202(9)の電流値は、次式(42)及び(43)を満足するように設定することができる。
i(3)+i(4)+i(5)=0…式(42)
i(1)=i(2)=i(6)=i(7)=i(8)=i(9)=0…式(43)
Moreover, the current values of the coils 202(1) to 202(9) can be set so as to satisfy the following expressions (42) and (43).
i(3)+i(4)+i(5)=0...Equation (42)
i(1)=i(2)=i(6)=i(7)=i(8)=i(9)=0...Formula (43)

また、図21(b)に示すように、可動子301は、ガイドレール204によりY方向に拘束されているが、不要な負荷をかけずに搬送されることが望ましい。そのため、永久磁石303に対してY方向に働く力Fyは、次式(44)を満足するように設定することが望ましい。
Fy=0…式(44)
21B, the mover 301 is constrained in the Y direction by the guide rail 204, but it is desirable to transport it without applying unnecessary load. Therefore, it is desirable to set the force Fy acting on the permanent magnet 303 in the Y direction so as to satisfy the following formula (44).
Fy=0...Formula (44)

したがって、永久磁石303に対して必要な力の大きさFxが決定された場合、電流値i(1)~i(9)を一意に決定することができる。こうして決定される電流指令値により可動子301にX方向の力が印加される。可動子301に印加されるX方向の力により、可動子301は、X方向に移動する推進力を得てX方向に搬送制御される。 Therefore, when the magnitude of force Fx required for the permanent magnet 303 is determined, the current values i(1) to i(9) can be uniquely determined. A force in the X direction is applied to the mover 301 based on the current command value determined in this way. Due to the force in the X direction applied to the mover 301, the mover 301 obtains a propulsive force for moving in the X direction, and is controlled to be transported in the X direction.

こうして、統合コントローラ1401は、複数のコイル202に印加する電流を制御することにより、可動子301に印加するX方向の力を制御する。 In this way, the integrated controller 1401 controls the current applied to the multiple coils 202, thereby controlling the X-direction force applied to the mover 301.

なお、可動子301の搬送により永久磁石303bRの中心Omに対してコイル202の中心Ocが移動した場合、すなわちX≠0の場合は、移動した位置に応じたコイル202を選択することができる。さらに、コイル202に発生する単位電流当たりの力に基づいて、上記と同様の計算を実行することができる。 When the center Oc of the coil 202 moves relative to the center Om of the permanent magnet 303bR due to the movement of the mover 301, that is, when X≠0, the coil 202 according to the moved position can be selected. Furthermore, a calculation similar to that described above can be performed based on the force per unit current generated in the coil 202.

上述のようにして、統合コントローラ1401は、複数のコイル202に印加する電流の電流指令値を決定して制御することにより、固定子201上での可動子301の位置を制御する。すなわち、統合コントローラ1401は、可動子301の搬送を制御する搬送制御手段として機能し、複数のコイル202により永久磁石303が受ける電磁力を制御することにより、固定子201上における可動子301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1401の機能の全部又は一部は、コイルコントローラ1402その他の制御装置により代替されうる。 As described above, the integrated controller 1401 controls the position of the mover 301 on the stator 201 by determining and controlling the current command value of the current applied to the multiple coils 202. In other words, the integrated controller 1401 functions as a transport control means that controls the transport of the mover 301, and controls the transport of the mover 301 on the stator 201 by controlling the electromagnetic force that the permanent magnet 303 receives from the multiple coils 202. Note that all or part of the functions of the integrated controller 1401 as a control device can be replaced by the coil controller 1402 or other control devices.

次に本発明の効果について、図18及び図19に示すXセンサの検出の例を用いて説明する。 Next, the effects of the present invention will be explained using the example of X-sensor detection shown in Figures 18 and 19.

図18は、図示しない可動子301が搬送に伴い、可動子301に取付けられたリニアスケール304が移動する様子を示したものであり、複数のXセンサ101a、101bは、センサの取付け精度のばらつきにより、センサ設置位置が異なる。図18中において、破線で示すXセンサ101a′、101b′が設計におけるXセンサの設置位置であり、Xセンサ101a、101bが実際に取り付けられているXセンサの設置位置を模式的に表したものである。 Figure 18 shows how the linear scale 304 attached to the movable element 301 (not shown) moves as the movable element 301 is transported, and the multiple X-sensors 101a, 101b have different sensor installation positions due to variations in sensor installation accuracy. In Figure 18, the X-sensors 101a', 101b' shown by dashed lines are the installation positions of the X-sensors in the design, and the X-sensors 101a, 101b are a schematic representation of the installation positions of the X-sensors actually installed.

図18に示すように可動子301の搬送に伴い、Xセンサ101bが新たにリニアスケール304を検出し始める。検出センサが切り替わる際の検出位置及び姿勢は、可動子301の振動抑制の観点からXセンサ101の切り替わりに依らず誤差なく検出されることが望ましい。しかし、上述のようにセンサの取り付け精度や機差などにより、検出誤差が生じる。 As shown in FIG. 18, as the movable element 301 is transported, the X-sensor 101b starts to detect the linear scale 304 anew. From the viewpoint of suppressing vibration of the movable element 301, it is desirable that the detection position and orientation when the detection sensor is switched be detected without error, regardless of the switching of the X-sensor 101. However, as described above, detection errors occur due to the sensor installation accuracy, machine differences, etc.

従来技術においては、Xセンサ101の切り替わりにより、可動子位置情報の算出結果が不連続に大きく変動することがあった。これに対し、係数(W)を用いた可動子位置情報の算出結果は、連続的に変化し、Xセンサの切り替わりによる検出位置の変動を小さく抑えることができる。 In conventional technology, the calculation result of the movable element position information would sometimes fluctuate discontinuously and significantly when the X sensor 101 was switched. In contrast, the calculation result of the movable element position information using the coefficient (W) changes continuously, making it possible to minimize fluctuations in the detection position caused by switching of the X sensor.

なお、可動子301の搬送により可動子情報1506の算出に用いるセンサが次々に切り替わる。その際、センサの設置位置が、センサ情報無効領域1512b→センサ情報荷重領域1511b→センサ情報有効領域1510A→センサ情報荷重領域1511a→センサ情報無効領域1512aと係数(W)を伴って、連続的に変化する。このため、本実施形態によれば、検出センサが切り替わる際の検出位置の変動を小さく抑えることができる。したがって、検出センサの切り替わりに起因する可動子の振動が除去でき安定搬送が可能となる。 The sensors used to calculate the mover information 1506 are successively switched as the mover 301 is transported. At that time, the sensor installation positions change continuously with the coefficient (W) from sensor information invalid area 1512b → sensor information load area 1511b → sensor information valid area 1510A → sensor information load area 1511a → sensor information invalid area 1512a. Therefore, according to this embodiment, it is possible to keep the fluctuation of the detection position when the detection sensor is switched small. Therefore, it is possible to eliminate the vibration of the mover caused by switching of the detection sensor, and stable transport is possible.

また、第1実施形態における、図4の可動子位置算出関数501で示す可動子301の可動子位置情報の算出処理を、第2実施形態の可動子位置算出情報処理関数1512、可動子位置算出関数1513に置き換えることも可能である。これにより、第1実施形態の可動子位置情報の算出処理においても、第2実施形態と同様に第1の方向の検出センサの切り替わりに起因する可動子の振動が除去できる。 In addition, the calculation process of the mover position information of the mover 301 shown by the mover position calculation function 501 in FIG. 4 in the first embodiment can be replaced with the mover position calculation information processing function 1512 and the mover position calculation function 1513 in the second embodiment. As a result, in the calculation process of the mover position information in the first embodiment, the vibration of the mover caused by switching of the detection sensor in the first direction can be removed, as in the second embodiment.

また、本実施形態において、可動子位置算出情報処理関数1512で算出される係数(W)は、可動子301とXセンサ101の(出力と設置位置から算出される)相対位置に基づいて算出したが、Xセンサ101の検出時間に応じて係数(W)を算出する方法を用いることもできる。下記に示すこの方法であれば、可動子301の移動速度に依らず、検出センサの切り替わりに起因する可動子の振動を除去でき、安定搬送が可能となる。なお、可動子301をXセンサ101が検出する検出時間に応じた可動子の位置情報を補正する本例に対して、可動子301とXセンサ101の相対位置の情報を加味しても構わない。 In addition, in this embodiment, the coefficient (W) calculated by the movable element position calculation information processing function 1512 is calculated based on the relative position (calculated from the output and installation position) of the movable element 301 and the X sensor 101, but a method of calculating the coefficient (W) according to the detection time of the X sensor 101 can also be used. With this method shown below, it is possible to eliminate the vibration of the movable element caused by switching of the detection sensor regardless of the moving speed of the movable element 301, and stable transport is possible. Note that information on the relative position of the movable element 301 and the X sensor 101 may be added to this example in which the position information of the movable element is corrected according to the detection time at which the X sensor 101 detects the movable element 301.

例えば、図19のXセンサ101eは、可動子301cの搬送に伴い、時刻Tsに可動子301cを検出し始め、時刻Teに可動子301cを検出しなくなる。 For example, the X sensor 101e in FIG. 19 starts detecting the mover 301c at time Ts as the mover 301c is transported, and stops detecting the mover 301c at time Te.

例えば、図19のXセンサ101eは、時刻TsからT1と時刻T4からTeまでは、センサ情報無効時間1522と判定されるため、次式(45)のように算出される。
W(101e、t)=0、(Ts<t<T1、T4<t<Te)…式(45)
For example, the X sensor 101e in FIG. 19 is determined to have the sensor information invalid time 1522 from time Ts to T1 and from time T4 to Te, and is therefore calculated as in the following formula (45).
W(101e, t)=0, (Ts<t<T1, T4<t<Te)...Equation (45)

また、図19のXセンサ101eは、時刻T2からT3までは、センサ情報有効時間1520と判定されるため、次式(46)のように算出される。
W(101e、t)=1、(T2≦t≦T3)…式(46)
Furthermore, for the X sensor 101e in FIG. 19, the period from time T2 to T3 is determined as the sensor information valid time 1520, and therefore calculation is performed as in the following formula (46).
W(101e, t)=1, (T2≦t≦T3)...Formula (46)

また、図19のXセンサ101eは、時刻T1からT2と時刻T3からT4までは、センサ情報荷重時間1521と判定される。そのため、例えば、次式(47)、(48)のようなシグモイド関数などの、0から1または1から0に単調に増減する連続関数を用いて、0以上1以下の値で算出される。式(47)、(48)におけるaはシグモイド関数のゲインである。
W(101e、t)=1/{1+exp(-a*(t-t1´))}、(T1≦t<T2、t1´=(T2―T1)/2)…式(47)
W(101e、t)=1-1/{1+exp(-a*(t-t2´))}、(T3<t≦T4、t2´=(T4―T3)/2)…式(48)
19, the time from T1 to T2 and the time from T3 to T4 are determined as the sensor information load time 1521. Therefore, for example, a value between 0 and 1 is calculated using a continuous function that monotonically increases and decreases from 0 to 1 or from 1 to 0, such as a sigmoid function as shown in the following formulas (47) and (48). In formulas (47) and (48), a is the gain of the sigmoid function.
W(101e, t)=1/{1+exp(-a*(t-t1'))}, (T1≦t<T2, t1'=(T2-T1)/2)...Equation (47)
W(101e, t)=1-1/{1+exp(-a*(t-t2'))}, (T3<t≦T4, t2'=(T4-T3)/2)...Equation (48)

可動子位置算出情報処理関数1512は、上述のようにしてXセンサ101の検出時間に基づき、係数(W)を算出するようにしても良い。算出した係数(W)を付加した可動子位置算出情報1508を出力し、可動子位置算出関数1513の入力とする。 The mover position calculation information processing function 1512 may calculate the coefficient (W) based on the detection time of the X sensor 101 as described above. The mover position calculation information 1508 to which the calculated coefficient (W) is added is output and used as an input to the mover position calculation function 1513.

なお、可動子301cを検出しなくなる時刻Teは、可動子301cの移動状態に応じて決定することができる。 The time Te at which the movable element 301c is no longer detected can be determined according to the movement state of the movable element 301c.

例えば、図19の可動子301cが一定速度Vcで搬送されている場合は、検出終了時刻Teは、次式(49)のように決定される。式(49)におけるLcは、可動子301cに設置されたリニアスケール304の長さである。
Te=Ts+Lc/Vc…式(49)
19 is transported at a constant speed Vc, the detection end time Te is determined by the following equation (49): Lc in equation (49) is the length of the linear scale 304 attached to the movable element 301c.
Te=Ts+Lc/Vc...Formula (49)

また、Xセンサ101が可動子301を検出している際に、可動子301が停止等した場合は、その停止時間、及び加減速時間を加算することで、検出終了時刻Teを正しく決定することができる。 In addition, if the movable element 301 stops while the X-sensor 101 is detecting the movable element 301, the detection end time Te can be correctly determined by adding the stop time and the acceleration/deceleration time.

こうして算出した係数(W)を付加した可動子位置算出情報1508として可動子の位置制御をすることで、同様に検出センサが切り替わる際の検出位置の変動を小さく抑えることができる。 By controlling the position of the mover using the mover position calculation information 1508 to which the coefficient (W) calculated in this manner has been added, it is possible to similarly minimize fluctuations in the detection position when the detection sensor is switched.

101 Xセンサ
102 Yセンサ
103 Zセンサ
201 固定子
202 コイル
203 コイルユニット
301 可動子
302 ワーク
303 永久磁石
304 リニアスケール
305 Yターゲット
306 Zターゲット
REFERENCE SIGNS LIST 101 X sensor 102 Y sensor 103 Z sensor 201 stator 202 coil 203 coil unit 301 mover 302 workpiece 303 permanent magnet 304 linear scale 305 Y target 306 Z target

Claims (15)

第1の方向に沿って移動する可動子と、
前記第1の方向に沿って配置され、前記可動子の位置情報を検出する複数の第1のセンサを有する固定子と、
前記第1のセンサの検出値から求められる前記第1のセンサの少なくとも1つと前記可動子との相対位置、および/または、前記第1センサが前記可動子を検出する検出時間に基づき、前記可動子の位置情報を補正し、前記可動子の位置および/または姿勢を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記可動子の中心部付近の位置を検出するセンサの検出値に対して、前記中心部付近よりも外側の位置を検出するセンサの検出値よりも大きな重みづけをして前記可動子の位置情報を補正する
ことを特徴とする搬送装置。
A mover that moves along a first direction;
a stator having a plurality of first sensors arranged along the first direction and configured to detect position information of the mover;
a control unit that corrects position information of the mover based on a relative position between at least one of the first sensors and the mover obtained from a detection value of the first sensor and/or a detection time at which the first sensor detects the mover, and controls a position and/or an attitude of the mover ,
The control unit corrects the position information of the mover by weighting the detection value of a sensor that detects a position near the center of the mover more heavily than the detection value of a sensor that detects a position outside the center .
前記制御部は、前記複数の第1センサの複数の検出値のうちの少なくとも1つを係数を用いて調整し、前記可動子の位置情報を補正することを特徴とする請求項1に記載の搬送装置。 The conveying device according to claim 1, characterized in that the control unit adjusts at least one of the multiple detection values of the multiple first sensors using a coefficient to correct the position information of the mover. 前記可動子の検出対象領域を、中心部に設定される第一の領域、前記第1の方向の端部に設定される第二の領域、および前記第一の領域と前記第二の領域の間の第三の領域に設定したときに、
前記第二の領域に対する係数および/または前記第三の領域に対する係数は、前記第一の領域に対する係数より小さいことを特徴とする請求項2に記載の搬送装置。
When a detection target area of the mover is set to a first area set in a central portion, a second area set at an end portion in the first direction, and a third area between the first area and the second area,
3. The transport device according to claim 2, wherein the coefficient for the second region and/or the coefficient for the third region is smaller than the coefficient for the first region.
前記第三の領域に対する係数が、
前記複数の第1センサの少なくとも1つと前記可動子との相対位置に応じて、重みづけが0から1の間で変化するように設定されていることを特徴とする請求項3に記載の搬送装置。
The coefficient for the third region is
4. The transport device according to claim 3, wherein the weighting is set to vary between 0 and 1 depending on a relative position between at least one of the plurality of first sensors and the mover.
第1の方向に沿って移動する可動子と、
前記第1の方向に沿って配置され前記可動子の前記第1の方向の位置情報を検出する複数の第1のセンサと、前記可動子の前記第1の方向に交差する第2の方向の位置情報を検出する複数の第2のセンサと、を有する固定子と、
前記複数の第1のセンサの検出値を用いて前記複数の第2のセンサの少なくとも1つを選択し、選択された前記第2のセンサと前記可動子との相対位置に基づき、前記可動子の第2の方向の位置情報を補正し、前記可動子の位置および/または姿勢を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記可動子の中心部付近の位置を検出するセンサの検出値に対して、前記中心部付近よりも外側の位置を検出するセンサの検出値よりも大きな重みづけをして前記可動子の位置情報を補正する
ことを特徴とする搬送装置。
A mover that moves along a first direction;
a stator including a plurality of first sensors arranged along the first direction to detect position information of the mover in the first direction, and a plurality of second sensors to detect position information of the mover in a second direction intersecting the first direction;
a control unit that selects at least one of the plurality of second sensors using detection values of the plurality of first sensors, corrects position information of the mover in a second direction based on a relative position between the selected second sensor and the mover, and controls a position and/or an attitude of the mover ,
The control unit corrects the position information of the mover by weighting the detection value of a sensor that detects a position near the center of the mover more heavily than the detection value of a sensor that detects a position outside the center .
前記制御部は、前記複数の第2センサの複数の検出値のうちの少なくとも1つを係数を用いて調整し、前記可動子の第2の方向の位置情報を補正することを特徴とする請求項5に記載の搬送装置。 The conveying device according to claim 5, characterized in that the control unit adjusts at least one of the multiple detection values of the multiple second sensors using a coefficient to correct the position information of the mover in the second direction. 前記可動子の検出対象領域を、中心部に設定される第一の領域、前記第1の方向の端部に設定される第二の領域、および前記第一の領域と前記第二の領域の間の第三の領域に設定したときに、
前記第二の領域に対する係数および/または前記第三の領域に対する係数は、前記第一の領域に対する係数より小さいことを特徴とする請求項6に記載の搬送装置。
When a detection target area of the mover is set to a first area set in a central portion, a second area set at an end portion in the first direction, and a third area between the first area and the second area,
7. The transport device according to claim 6, wherein the coefficient for the second region and/or the coefficient for the third region is smaller than the coefficient for the first region.
前記第三の領域に対する係数が、
選択された前記第2センサと前記可動子との相対位置に応じて、重みづけが0から1の間で変化するように設定されていることを特徴とする請求項7に記載の搬送装置。
The coefficient for the third region is
8. The transport device according to claim 7, wherein the weighting is set to vary between 0 and 1 depending on the relative position between the selected second sensor and the mover.
前記複数の第2のセンサのうちの隣り合う2つの距離は、前記可動子の前記第一の領域における前記第1の方向の長さの半分以下であることを特徴とする請求項7または8に記載の搬送装置。 The conveying device according to claim 7 or 8, characterized in that the distance between two adjacent ones of the plurality of second sensors is less than half the length of the movable element in the first direction in the first region. 前記固定子は、前記可動子の前記第1の方向および前記第2の方向と交差する第3方向位置情報を検出する複数の第3センサを有し、
前記制御部は、前記複数の第1のセンサの検出値を用いて前記複数の第3のセンサの少なくとも1つを選択し、選択された前記第3のセンサと前記可動子との相対位置に基づき、前記可動子の第3の方向の位置情報を補正し、前記可動子の位置および/または姿勢を制御することを特徴とする請求項5乃至9のいずれか1項に記載の搬送装置。
the stator has a plurality of third sensors that detect position information of the mover in a third direction that intersects with the first direction and the second direction;
The conveying device according to any one of claims 5 to 9, characterized in that the control unit selects at least one of the multiple third sensors using detection values of the multiple first sensors, corrects position information of the mover in a third direction based on a relative position between the selected third sensor and the mover, and controls the position and/or attitude of the mover.
前記制御部は、前記複数の第3センサの複数の検出値のうちの少なくとも1つを係数を用いて調整し、前記可動子の第3の方向の位置情報を補正することを特徴とする請求項10に記載の搬送装置。 The conveying device according to claim 10, characterized in that the control unit adjusts at least one of the multiple detection values of the multiple third sensors using a coefficient to correct the position information of the mover in the third direction. 前記可動子は、前記第1の方向に沿って配置された複数の磁石からなる第1の磁石群と、前記第1の方向と交差する第2の方向に沿って配置された複数の磁石からなる第2の磁石群とを有し、
前記固定子は、前記第1の磁石群および前記第2の磁石群に対向可能に前記第1の方向に沿って配置された複数のコイルを有することを特徴とする請求項5乃至11いずれか一項記載の搬送装置。
the mover has a first magnet group consisting of a plurality of magnets arranged along the first direction, and a second magnet group consisting of a plurality of magnets arranged along a second direction intersecting the first direction,
12. The transport device according to claim 5, wherein the stator has a plurality of coils arranged along the first direction so as to be opposed to the first magnet group and the second magnet group.
前記可動子は前記第1の磁石群と前記複数のコイルによって前記第1の方向に移動制御され、前記第2の磁石群と前記コイルによって前記第1の方向と交差する第2の方向における位置を制御されることを特徴とする請求項12に記載の搬送装置。 The conveying device according to claim 12, characterized in that the movement of the mover in the first direction is controlled by the first magnet group and the multiple coils, and the position in a second direction intersecting the first direction is controlled by the second magnet group and the coils. 請求項1乃至13いずれか一項に記載の搬送装置と、前記搬送装置によって移動するワークに加工を行なう生産装置とを有することを特徴とする生産システム。 A production system comprising the conveying device according to any one of claims 1 to 13 and a production device that processes a workpiece moved by the conveying device. 請求項14に記載の生産システムによって製造されることを特徴とする物品の製造方法。 A method for manufacturing an article, characterized in that the article is manufactured by the production system described in claim 14.
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