JP2000218584A - 回転駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マグネットカップリングの大きさによって軸
方向の大きさが影響されることがなく、また各対のマグ
ネットカップリングの間に密閉用として介装する隔壁の
構造を簡単にできるようにする。 【解決手段】 複数個の回転軸２４ａ，２４ｂを同心状
にして支持部材２２に回転自在に支持し、また各回転軸
の基端側に、複数個のモータユニット１４ａ，１４ｂを
同心状に配置すると共に、各モータユニットの出力部材
を同心状にして上記回転軸の基端部に対向させて設け、
各回転軸の基端部と各モータユニットの出力部材とを、
回転軸の軸方向の略同一位置でマグネットカップリング
２８ａ，２８ｂにて連結し、各マグネットカップリング
の連結対向面間に、回転軸側とモータユニット側とを気
密状に仕切る隔壁２１を介装した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、回転軸方向に位置をずらせて同
心状に回転自在に設けられた複数の回転出力部材を回転
駆動する回転駆動装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の回転駆動装置としては、回転出
力部を真空状態にして構成した半導体製造装置や、ＬＣ
Ｄ製造装置等がある。そして例えばマルチチャンバタイ
プの半導体製造装置のように、１つのトランスファチャ
ンバの周囲に複数のステーションとなるプロセスチャン
バを配設し、各プロセスチャンバにて加工処理されるウ
エハ等の薄板状のワークを、トランスファチャンバを経
由して、搬送するトランスファチャンバに設けたハンド
リング用ロボットに用いられる。

【０００３】マルチチャンバタイプの半導体製造装置は
図１に示すようになっていて、トランスファチャンバ１
の周囲に、複数のプロセスチャンバからなるプロセスチ
ャンバステーション２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅと、
外部に対してワークの受け渡しを行うワーク受け渡しス
テーション３とが配設されており、トランスファチャン
バ１内は常時真空装置にて真空状態が保たれている。

【０００４】そして上記トランスファチャンバ１は図２
に示すようになっていて、これの中心部にハンドリング
用ロボットＡが回転可能に備えてあり、周壁で、かつプ
ロセスチャンバステーション２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，
２ｅ及びワーク受け渡しステーション３に対向する仕切
り壁５には各プロセスチャンバステーションへのワーク
の出入口となるゲート６が設けてある。このゲート６は
トランスファチャンバ１の内側に各ゲート６に対向して
設けられて図示しない開閉扉にて開閉されるようになっ
ている。

【０００５】上記ハンドリング用ロボットＡはいわゆる
フロッグレッグ式の双腕型といわれているものが用いら
れていて、その構成は図３から図６に示すようになって
いる。

【０００６】回転中心に対して同長の２本のアーム７
ａ，７ｂがそれぞれ回転可能に設けられている。一方同
一形状の２つの搬送台８ａ，８ｂを有しており、この各
搬送台８ａ，８ｂの基部に、同長の２本のリンク９ａ，
９ｂの一端が連結されている。この両リンク９ａ，９ｂ
の一端は搬送台８ａ，８ｂに対してフロッグレッグ式の
搬送台姿勢規制機構を介して連結されており、両リンク
９ａ，９ｂは各搬送台８ａ，８ｂに対して完全に対称方
向に回転するようになっている。そして各搬送台８ａ，
８ｂに連結した２本のリンクのうちの一方のリンクは一
方のアームに、他方のリンクは他方のアームにそれぞれ
連結されている。

【０００７】図４は上記フロッグレッグ式の搬送台姿勢
規制機構を示すもので、搬送台８ａ，８ｂに連結される
一対のリンク９ａ，９ｂの先端部は図４（ａ）に示すよ
うに互いに噛合う歯車９ｃ，９ｃからなる歯車構成によ
り結合されており、搬送台８ａ，８ｂに対するリンク９
ａ，９ｂの姿勢角θＲ，θＬが常に同じになるようにし
ている。これにより、搬送台８ａ，８ｂは常にトランス
ファチャンバ１の半径方向に向けられると共に、半径方
向へ動作される。上記リンク９ａ，９ｂの連結は歯車に
よることなく、図４（ｂ）に示すようにたすき掛けした
ベルト９ｄによってもよい。

【０００８】図５は上記アーム７ａ，７ｂをそれぞれ独
立して回転するための従来の回転駆動装置を示すもので
ある。各アーム７ａ，７ｂの基部はそれぞれリング状に
形成されたアームブラケット１０ａ，１０ｂに固着され
ている。この各リング状に形成されたアームブラケット
１０ａ，１０ｂは回転中心に対して同軸状にしてトラン
スファチャンバ１のフレーム１ａに対して回転自在に支
持されている。

【０００９】一方両アームブラケット１０ａ，１０ｂの
内側には円板状ボス１１ａ，１１ｂがそれぞれに対向さ
れて同じ同心状に配置されており、この各対向するアー
ムブラケットと円板状ボスとがマグネットカップリング
１２ａ，１２ｂにて回転方向に連結されている。

【００１０】上記各円板状ボス１１ａ，１１ｂのそれぞ
れの回転軸１３ａ，１３ｂは同心状に配置されていて、
このそれぞれの回転軸１３ａ，１３ｂはトランスファチ
ャンバ１のフレーム１ａに同心状にして軸方向に位置を
ずらせて支持されたモータユニット１４ａ，１４ｂの出
力部に連結されている。

【００１１】上記モータユニット１４ａ，１４ｂは、例
えばＡＣサーボモータを用いたモータ１５と、ハーモニ
ックドライブ（商品名、以下同じ）を用いた減速機１６
が一体状に結合されていて、各減速機１６，１６の出力
部が上記各回転軸１３ａ，１３ｂの基端に連結されてい
る。

【００１２】アーム７ａ，７ｂが位置されるトランスフ
ァチャンバ１内は真空状態に維持されることから、この
アーム回転機構のアームブラケット１０ａ，１０ｂと円
板状ボス１１ａ，１１ｂとの間に、すなわち各マグネッ
トカップリング１２ａ，１２ｂの対向面間に密閉用の隔
壁１７が設けてある。

【００１３】図６の（ａ），（ｂ）は上記したハンドリ
ング用ロボットＡの作用を示すもので、図６（ａ）に示
すように、両アーム７ａ，７ｂが回転中心に対して直径
方向に対称位置にあるときには、両搬送台８ａ，８ｂに
対してリンク９ａ，９ｂが最も拡開するよう回転された
状態となり、従って両搬送台８ａ，８ｂは回転中心側へ
移動されている。

【００１４】この状態で両アーム７ａ，７ｂを同一方向
に回転することにより、両搬送台８ａ，８ｂは半径方向
の位置を維持したまま回転中心に対して回転される。ま
た、図６（ａ）に示す状態から、両アーム７ａ，７ｂ
を、これらが互いに近付く方向（互いに逆方向）に回転
することにより、図６（ｂ）に示すように両アーム７
ａ，７ｂでなす角度が小さくなる方に位置する方の搬送
台８ａがリンク９ａ，９ｂに押されて放射方向外側へ突
出動されてトランスファチャンバ１に対して放射方向外
側に隣接して設けられた上記ステーション２ａ，２ｂ，
２ｃ，２ｄ，２ｅ，３のうちの１つのステーション内に
突入する。

【００１５】このとき、他方の搬送台は回転中心側へ移
動されるが、各アーム７ａ，７ｂとリンク９ａ，９ｂと
のなす角度の関係上、その移動量はわずかとなる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のハンドリン
グ用ロボットＡ等を回転駆動するための回転駆動装置に
あっては、回転軸の軸方向にして積み重ね状に配置され
るアームブラケット１０ａ，１０ｂの内側に、各モータ
ユニット１４ａ，１４ｂにて回転駆動される各円板状ボ
ス１１ａ，１１ｂがそれぞれ同心状に配置され、この各
アームブラケット１０ａ，１０ｂと円板状ボス１１ａ，
１１ｂとがマグネットカップリング１２ａ，１２ｂにて
連結される構成になっており、このマグネットカップリ
ング１２ａ，１２ｂは互いに内外周の円筒面で対向する
ように配置されていた。

【００１７】マグネットカップリング１２ａ，１２ｂの
連結力はこれの軸方向の大きさ（円周面の高さ）に比例
し、これの連結力を必要な強度にするためには、各マグ
ネットカップリング１２ａ，１２ｂの軸方向の大きさ
（高さ）をある程度大きくしなければならない。各対の
マグネットカップリング１２ａ，１２ｂが大きくなけれ
ば、これを内装するアームブラケット１０ａ，１０ｂは
円板状ボス１１ａ，１１ｂも軸方向に大きくなってしま
い、トランスファチャンバ１内でのアームブラケット１
０ａ，１０ｂの軸方向への場積が大きくなってしまうと
いう問題があった。特に、各マグネットカップリング１
２ａ，１２ｂは軸方向に積み重ね状に配置される各アー
ムブラケット１０ａ，１０ｂの内側に配置するため、マ
グネットカップリング１２ａ，１２ｂの軸方向の大きさ
が直接的に上記アームブラケット１０ａ，１０ｂの軸方
向の大きさに影響されてしまう。また、隔壁１７はその
機能上、薄肉構造となるが、軸方向の大きさ（高さ）が
大きくなると加工が難しくなり、精度が出にくい、加工
時間が長くなるという問題がある。さらに、アームブラ
ケット１０ａ，１０ｂを支持する軸受は構造上、隔壁１
７の外側に位置しなければならないため、径方向におお
きくなり、入手性の悪い特殊用途のものを使用しなけれ
ばならないという問題もあった。

【００１８】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、マグネットカップリングの大きさによってトラン
スファチャンバ内でのアームブラケットの場積が影響さ
れることがなく、また各対のマグネットカップリングの
間に介装する密閉用として介装する隔壁の構造や、アー
ムブラケットを支持する構造を簡単にすることができる
ようにした回転駆動装置を提供することを目的とするも
のである。

【００１９】

【課題を解決するための手段及び作用効果】上記目的を
達成するために、本発明に係る回転駆動装置は、複数個
の回転軸を同心状にして支持部材に回転自在に支持し、
また各回転軸の基端側に、複数個のモータユニットを同
心状に配置すると共に、各モータユニットの出力部材を
同心状にして上記回転軸の基端部に対向させて設け、各
回転軸の基端部と各モータユニットの出力部材とを、回
転軸の軸方向の略同一位置でマグネットカップリングに
て連結し、各マグネットカップリングの連結対向面間
に、回転軸側とモータユニット側とを気密状に仕切る隔
壁を介装した構成になっている。そして上記各回転軸毎
の各対のマグネットカップリングは回転軸の軸方向に対
向し、あるいは回転軸の半径方向に対向する構成になっ
ている。さらに、各回転軸を軸方向に略同一位置で軸受
を介して支持部材を支持した。

【００２０】各回転軸と各モータユニットの出力部材と
を連結するマグネットカップリングが回転軸の軸方向に
略同一位置に配置されることにより、回転軸及びモータ
ユニットが複数個用いられる回転駆動装置においても、
このマグネットカップリングは軸方向に積み重ね配置す
ることがなくなり、回転軸部が収納されるトランスファ
チャンバ内での回転軸の場積がマグネットカップリング
によって大きくなることがなく、このトランスファチャ
ンバ内での回転軸部分の軸方向の場積を小さくすること
ができる。

【００２１】また、各マグネットカップリングが回転軸
の軸方向に略同一位置に配置されることにより、回転軸
部とモータユニット部とを気密状に隔離するために、各
マグネットカップリングの連結面間に介装置する隔壁の
構造を簡単にすることができ、その部品は簡単な機械加
工か、プレスによって製作することができる。さらに、
各回転軸を支持する軸受は、隔壁上側の略同一位置に同
心上に配置することができるため、径方向に小さくな
り、特種用途のものではなく標準のものが使用できる。
また、軸受のハウジングも共用化されるので、構造が簡
単になる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図７以下に
基づいて説明する。なおこの実施の形態の説明におい
て、図６まで示した従来の構成部材と同一部材は同一符
号を付して説明する。

【００２３】図７は本発明の第１の実施の形態を示すも
ので、トランスファチャンバ１の中心部に、トランスフ
ァチャンバ１の内外を気密状に仕切る隔壁２１ａを有す
る基底部材２１が固着されており、この基底部材２１の
上側、すなわち、トランスファチャンバ１の内側に筒状
に形成された支持部材２２が固着されている。そしてこ
の支持部材２２の内側に軸受２３ａを介して第１の回転
軸２４ａ及びアームブラケット２５ａが回転自在に支持
されている。またこの第１の回転軸２４ａ及びアームブ
ラケット２５ａは筒状になっていて、この第１のアーム
ブラケット２５ａの内側に軸受２３ｂを介して第２の回
転軸２４ｂ及びアームブラケット２５ｂが回転自在に支
持されている。これにより、第１、第２の各回転軸２４
ａ，２４ｂは同心状になって支持部材２２に軸方向に略
同一位置で、相互に回転自在に支持される。

【００２４】第１の回転軸２４ａと第２の回転軸２４ｂ
のそれぞれに第１のアームブラケット２５ａ、第２のア
ームブラケット２５ｂが一体状に結合してある。この各
アームブラケット２５ａ，２５ｂは各回転軸２４ａ，２
４ｂの軸受部分を覆うように帽子状に形成されて軸方向
に積層状に配置されている。そして各アームブラケット
２５ａ，２５ｂに第１、第２の各アーム７ａ，７ｂの基
端が結合されている。

【００２５】第１、第２の回転軸２４ａ，２４ｂのそれ
ぞれの基端は略同一平面状になって上記基底部材２１の
隔壁２１ａに所定の間隔を有して対向されている。

【００２６】基底部材２１の下側（トランスファチャン
バ１の外側）は筒状になっていて、この部分に上記各ア
ームブラケット２５ａ，２５ｂを回転駆動するためのモ
ータユニット１４ａ，１４ｂが図５に示した従来の構成
と同様に同心状にして軸方向に位置をずらせて支持され
ている。この各モータユニット１４ａ，１４ｂは減速機
を含めて従来のものと同様のものが用いられ、下側に位
置する第２のモータユニット１４ｂの出力軸２６ｂは上
側に位置する第１のモータユニット１４ａの軸心を貫通
して、第１のモータユニット１４ａの出力軸２６ａと同
心状になって上記基底部材２１の隔壁２１ａの下側へ臨
ませてある。

【００２７】第１、第２のモータユニット１４ａ，１４
ｂの各出力軸２６ａ，２６ｂのそれぞれの先端部には第
１、第２の継手部材２７ａ，２７ｂが同心状にして固着
されている。第１のモータユニット１４ａの出力軸２６
ａに固着される第１の継手部材２７ａは端面が、円板状
になって外側に位置し、第２のモータユニット１４ｂの
出力軸２６ｂに固着される第２の継手部材２７ｂは端面
がリング状に形成されている。そしてこの両継手部材２
７ａ，２７ｂの端面は略同一平面状になって上記基底部
材２１の隔壁２１ａの下面に所定の間隔を有して対向さ
れている。

【００２８】しかして、上記第１の回転軸２４ａと第１
の継手部材２７ａが、また第２の回転軸２４ｂと第２の
継手部材２７ｂが、それぞれ隔壁２１ａを隔てて軸方向
に対向されており、この各対向部間に、上記隔壁２１ａ
を隔てて対向して各部材に固着される一対のマグネット
からなる第１、第２のマグネットカップリング２８ａ，
２８ｂが介装してあり、このマグネットカップリング２
８ａ，２８ｂにて各継手部材２７ａ，２７ｂを介して各
出力軸２６ａ，２６ｂが軸方向の略同一位置にて各回転
軸２４ａ，２４ｂに磁気的に連結されている。すなわ
ち、各マグネットカップリング２８ａ，２８ｂは環状に
なっているが、各対の連結面は平坦状になっている。

【００２９】これにより、第１、第２の各マグネットカ
ップリング２８ａ，２８ｂは回転軸２４ａ，２４ｂの軸
方向に略同一位置に設けられる。また、第１、第２の各
軸受け２３ａ，２３ｂは隔壁２１ａの上側に略同一位置
に同心上に設けられる。

【００３０】図８は本発明の第２の実施の形態を示す。
この実施の形態では、各回転軸２４ａ′，２４ｂ′の基
端部は円筒状になっている。そして、第１の回転軸２４
ａ′の基端部の外周面と第１のモータユニット１４ａの
出力軸２６ａ′に固着された継手部材２７ａ′の内周面
とが、連結面を円筒状にした第１のマグネットカップリ
ング２８ａ′にて連結されている。また、第２の回転軸
２４ｂ′の基端部の内周面と第２のモータユニット１４
ｂの出力軸２６ｂ′の外周面とが、連結面を円筒状にし
た第２のマグネットカップリング２８ｂ′にて連結され
ている。そしてこの各マグネットカップリング２８
ａ′，２８ｂ′の連結面間に、トランスファチャンバ１
側とモータユニット１４ａ，１４ｂ側とを気密状に仕切
る隔壁２１ａ′が、基底部材２１′側に固着されて設け
てある。この実施の形態においても、各マグネットカッ
プリング２８ａ′，２８ｂ′は回転軸２４ａ′，２４
ｂ′の軸方向に略同一位置に設けられている。

【００３１】図９は本発明の第３の実施の形態を示す。
この実施の形態は図７で示した第１の実施の形態におけ
る両回転軸２４ａ，２４ｂの各軸受２３ａ，２３ｂを軸
方向に位置をずらせた構成としたものである。

【００３２】この実施の形態では、軸方向に対して軸直
角方向の大きさが小さくなり、軸直角方向にコンパクト
に構成される。

【００３３】上記各実施の形態ではモータユニットがＡ
Ｃサーボモータと減速機からなる場合、回転軸が２個の
場合について説明したが、原理的にはモータユニットで
は他の回転アクチュエータでも可能であり、個数は２個
以上の多軸でも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】マルチチャンバタイプの製造装置の一例である
半導体製造装置の概略的な平面図である。

【図２】トランスファチャンバとハンドリング用ロボッ
トの関係を示す分解斜視図である。

【図３】ハンドリング用ロボットの一例を示す斜視図で
ある。

【図４】（ａ），（ｂ）は搬送台姿勢規制機構を示す説
明図である。

【図５】ハンドリング用ロボットのアーム回転機構に用
いる回転駆動装置の従来例を示す断面図である。

【図６】（ａ），（ｂ）はハンドリング用ロボットの作
用説明図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態の要部を概略図に示
す断面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態の要部を概略図に示
す断面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態の要部を概略図に示
す断面図である。

【符号の説明】

Ａ…ハンドリンク゛用ロボット １…トランスファチャンバ ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ…プロセスチャンバステ
ーション ３…ワーク受け渡しステーション ５…仕切り壁 ６…ゲート ７ａ，７ｂ…アーム ８ａ，８ｂ…搬送台 ９ａ，９ｂ…リンク ９ｄ…ベルト １０ａ，１０ｂ，２５ａ，２５ｂ…アームブラケット １１ａ，１１ｂ…円板状ボス １２ａ，１２ｂ，２８ａ，２８ｂ，２８ａ′，２８ｂ′
…マグネットカップリング １３ａ，１３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２４ａ′，２４ｂ′
…回転軸 １４ａ，１４ｂ…モータユニット １７，２１ａ，２１ａ′…隔壁 ２１，２１′…基底部材 ２２…支持部材 ２３ａ，２３ｂ…軸受 ２６ａ，２６ｂ，２６ａ′，２６ｂ′…出力軸 ２７ａ，２７ｂ，２７ａ′…継手部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野瀬 松男 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 Ｆターム(参考） 3F060 AA01 AA08 AA09 BA06 EB12 FA02 GA05 GA13 GB00 HA30 5F031 CA05 GA47 GA50 LA07 MA04 NA05 5H649 BB02 BB03 BB07 GG08 GG13 GG16 GG18 HH08 HH13 HH16 HH18 JK04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の回転軸を同心状にして支持部材
   に回転自在に支持し、また各回転軸の基端側に、複数個
   のモータユニットを同心状に配置すると共に、各モータ
   ユニットの出力部材を同心状にして上記回転軸の基端部
   に対向させて設け、各回転軸の基端部と各モータユニッ
   トの出力部材とを、回転軸の軸方向の略同一位置でマグ
   ネットカップリングにて連結し、各マグネットカップリ
   ングの連結対向面間に、回転軸側とモータユニット側と
   を気密状に仕切る隔壁を介装したことを特徴とする回転
   駆動装置。
2. 【請求項２】 各対のマグネットカップリングを、各軸
   毎に回転軸の軸方向に対向させたことを特徴とする請求
   項１記載の回転駆動装置。
3. 【請求項３】 各対のマグネットカップリングを、各軸
   毎に回転軸の半径方向に対向させたことを特徴とする請
   求項１記載の回転駆動装置。
4. 【請求項４】 各回転軸を軸方向に略同一位置で軸受を
   介して支持部材に支持したことを特徴とする請求項１記
   載から請求項３のいずれか１項記載の回転駆動装置。