CN112803696B - 真空用机器人、真空用马达、真空马达用编码器 - Google Patents
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Abstract
真空用机器人、真空用马达、真空马达用编码器。减少真空马达用编码器中的杂质气体的产生。第一真空用马达(M1)具有:在轴向上延伸设置的第一回转轴部件(73);将第一回转轴部件(73)支承为能够旋转的轴承(97);盘(145),其能够与第一回转轴部件(73)一起旋转,在该盘形成有缝隙;由非磁性材料构成并支承轴承(97)的第一托架(95);凹部(151),其以在轴向上凹陷的方式形成于第一托架(95);和传感器单元(147),其隔着借助凹部(151)形成的薄壁部(185)而与盘(145)在轴向上对置配置,对缝隙进行检测,配置传感器单元(147)且成为大气压的空间和配置盘(145)且被减压为比大气压低的压力的空间被薄壁部(185)隔绝。
Description
技术领域
公开的实施方式涉及真空用机器人、真空用马达以及真空马达用编码器。
背景技术
在专利文献1中,记载了具备真空用马达的真空用机器人。真空用马达具有:旋转板,其在表面配置有生成信号的符号;传感器,其与旋转板的表面对置配置,能够检测信号;传感器室,在该传感器室的内部配置有传感器,在该传感器室的与传感器对置的部分设有开口;以及透过窗,其以堵塞开口的方式设置,使信号透过,传感器室的内部空间与配置有旋转板的空间分离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-231652号公报
在上述现有技术的结构中,一般在传感器室的开口和透过窗之间实施利用密封材料的密封处理。但是,存在如下的问题:若密封材料被加热,则有可能向配置有旋转板的空间放出杂质气体。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而完成的,其目的在于,提供一种能够减少杂质气体的产生的真空用机器人、真空用马达以及真空马达用编码器。
为了解决上述课题,根据本发明的一个观点,应用一种真空用机器人,该真空用机器人具备:真空用马达;和由所述真空用马达驱动的臂;所述真空用马达具有:轴,其在轴向上延伸设置;轴承,其将所述轴支承为能够旋转;盘,其被配置成能够与所述轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙;轴承支承部件,其由非磁性材料构成,支承所述轴承;凹部,其以在轴向上凹陷的方式形成于所述轴承支承部件;以及磁式传感器,其隔着借助所述凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝。
另外,根据本发明的另一观点,应用一种真空用马达,所述真空用马达具有:轴,其在轴向上延伸设置;轴承,其将所述轴支承为能够旋转;盘,其被配置成能够与所述轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙;轴承支承部件,其由非磁性材料构成,支承所述轴承;凹部,其以在轴向上凹陷的方式形成于所述轴承支承部件;以及磁式传感器,其隔着借助所述凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝。
另外,根据本发明的另一观点,应用一种真空马达用编码器,所述真空马达用编码器具有:盘,其被配置成能够与轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙,所述轴在轴向上延伸设置且由轴承支承为能够旋转;和磁式传感器,其隔着借助凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,所述凹部以在所述轴向上凹陷的方式形成于轴承支承部件,该轴承支承部件由非磁性材料构成且支承所述轴承,配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝。
发明效果
根据本发明的真空用机器人等,能够减少杂质气体的产生。
附图说明
图1是表示机器人系统的概略结构的一例的示意图。
图2是表示真空用机器人的动力机构的概略结构的一例的示意图。
图3是表示真空马达的真空马达用编码器及第一托架的结构的一例的、从旋转轴的轴向下侧观察第一托架的仰视图。
图4是图3的IV-IV截面的剖视图。
图5是图3中的V-V截面的剖视图。
图6是表示传感器头基板和传感器支承部件的组装结构的一例的分解立体图。
图7是表示组装传感器头基板和传感器支承部件而构成的中间单元和信号处理基板的组装结构的一例的分解立体图。
图8是表示组装中间单元和信号处理基板而构成的传感器单元的结构的一例的立体图。
图9是表示传感器单元和第一托架的组装结构的一例的分解立体图。
标号说明
3真空用机器人
17第一臂(臂)
19第二臂(臂)
73第一回转轴部件(轴)
75第二回转轴部件(轴)
77第三回转轴部件(轴)
95第一托架(轴承支承部件)
95a表面(轴向的一侧的表面)
95b外周面(径向外侧的表面)
95c开口部
109第二托架(轴承支承部件)
123第三托架(轴承支承部件)
97轴承
111轴承
125轴承
145盘
147传感器单元(磁式传感器)
151凹部
153传感器头基板
155传感器支承部件
157信号处理基板
183连接器
185薄壁部
191安装部
195壁部
197螺栓孔
M1第一真空用马达
M2第二真空用马达
M3第3真空用马达
具体实施方式
以下,参照附图对一实施方式进行说明。
<1.机器人系统的结构>
首先,参照图1对本实施方式的机器人系统1的结构的一例进行说明。图1是表示机器人系统1的概略结构的一例的示意图。
机器人系统1是具备在真空环境下搬运工件W的真空用机器人3的工件处理系统,例如应用于半导体制造系统或液晶制造系统等多种用途。在本实施方式中,对机器人系统1是对半导体晶片进行处理的半导体制造系统的情况进行说明。
如图1所示,机器人系统1具有真空用机器人3、搬运室5、处理室7和盒室9。机器人系统1是对作为半导体晶片的工件W逐片进行连续处理的多腔室方式的处理系统。
搬运室5从上方观察的形状例如为大致六边形状,在搬运室5配置有真空用机器人3。在搬运室5的周围,以包围搬运室5的方式配置有处理室7和盒室9。在处理室7中对工件W进行规定的处理,在盒室9中进行工件W的搬入、搬出。搬运室5具有以规定的大小开口的多个连接口5a,处理室7分别具有以规定的大小开口的连接口7a,盒室9分别具有以规定的大小开口的连接口9a。连接口5a、7a彼此和连接口5a、9a彼此通过开闭自如的闸阀11分别连接。另外,在盒室9中设有向外部开口的开口部9b,由开闭自如的闸阀13密封。通过这样的结构,搬运室5、处理室7、盒室9能够相互保持气密。
搬运室5和各处理室7成为被减压成比大气压低的规定压力的状态(也称为真空状态)。盒室9适当地重复真空状态和大气压状态。即,当开放闸阀13而从外部搬入工件盒15时,盒室9成为大气压状态。另一方面,在开放闸阀11而与搬运室5连接时,盒室9被减压至与搬运室5相同程度的压力而成为真空状态。在工件盒15中等间隔地设置有支承架(省略图示),收纳有多层处理前或处理后的工件W。
真空用机器人3是具有水平多关节型的第一臂17及第二臂19的SCARA型机器人,配置在搬运室5的大致中央位置。第一臂17在末端具有第一手部21,第二臂19在末端具有第二手部23。真空用机器人3通过使第一臂17及第二臂19回转及伸缩,将工件W载置在第一手部21及第二手部23上而搬运到所希望的位置。具体而言,真空用机器人3利用回转装置24(参照后述的图6)使第一臂17及第二臂19双方在缩回的状态下一起回转。在规定的闸阀11开放的状态下,真空用机器人3使第一臂17或第二臂19伸缩,以使第一手部21或第二手部23经由连接口5a、7a、9a出入于处理室7或盒室9。此时,通过将工件W载置在第一手部21或第二手部23上,从而将工件W从处理室7或盒室9取出。并且,通过从第一手部21或第二手部23卸下工件W,工件W被插入处理室7或盒室9中。
另外,真空用机器人3通过升降装置25(参照后述的图2)使第一臂17及第二臂19在上下方向上移动。由此,例如,使第一手部21和第二手部23升降,能够相对于处理室7的处理架(省略图示)或工件盒15的支承架等抬起或放置工件W。此外,例如,使第一手部21和第二手部23相对于与规定处理室7的连接口7a连接的连接口5a或工件盒15中的特定位置的支承架等升降,能够调节第一手部21和第二手部23的高度位置。
另外,上述机器人系统1的结构是一例,并不限定于上述内容。例如,搬运室5的形状也可以是六边形以外的多边形(例如三角形、四边形、五边形、八边形等)。在这种情况下,处理室7和盒室9的数量和配置可以根据搬送室5的形状适当变更。
<2.真空用机器人的动力机构>
接着,参照图2对真空用机器人3的动力机构的一例进行说明。图2是表示真空用机器人3的动力机构的概略结构的一例的示意图。另外,在图2中适当省略了密封部件等的图示。
如图2所示,真空用机器人3具有基座部27、第一臂17和第二臂19。基座部27是大致圆筒状的部件,将第一臂17及第二臂19支承为能够回转及伸缩。基座部27内置有作为第一臂17的伸缩动作、第二臂19的伸缩动作以及基于回转装置24的第一臂17及第二臂19的回转动作的驱动源的三个真空用马达M1、M2、M3等。
第一臂17(臂的一例)具有第一基部连杆29、第一中间连杆31和第一手部21。第一基部连杆29以能够绕回转轴线AX0旋转的方式设置在基座部27的上部(详细地说是第二臂19的第二基部连杆39的上部)。第一中间连杆31经由连结部件33以能够绕第一旋转轴线AX1旋转的方式与第一基部连杆29的末端部连结。第一手部21经由连结部件35以能够绕第二旋转轴线AX2旋转的方式连结于第一中间连杆31的末端部。
第二臂19(臂的一例)具有第二基部连杆39、第二中间连杆41和第二手部23。第二基部连杆39以能够绕回转轴线AX0旋转的方式设置在基座部27的上部。第二中间连杆41经由连结部件43以能够绕第三旋转轴线AX3旋转的方式与第二基部连杆39的末端部连结。第二手部23经由连结部件45以能够绕第四旋转轴线AX4旋转的方式与第二中间连杆41的末端部连结。
第一臂17具有:配置在第一基部连杆29的内部的带轮49、51及带53;和配置在第一中间连杆31的内部的带轮55、57及带59。带轮49配置在第一基部连杆29的基端部,带轮51配置在第一基部连杆29的末端部。带53架设在带轮49、51上。带轮55配置在第一中间连杆31的基端部,带轮57配置在第一中间连杆31的末端部。带59架设在带轮55、57上。
同样,第二臂19具有:配置在第二基部连杆39的内部的带轮61、63以及带65;和配置在第二中间连杆41的内部的带轮67、69以及带71。带轮61配置在第二基部连杆39的基端部,带轮63配置在第二基部连杆39的末端部。带65架设在带轮61、63上。带轮67配置在第二中间连杆41的基端部,带轮69配置在第二中间连杆41的末端部。带71架设在带轮67、69上。
另外,带53、59、65、71可以由钢板等金属形成,也可以由橡胶或树脂等形成。另外,带53、59、65、71可以是带齿的带,也可以是没有齿的平带或V形带等。另外,带轮49、51、55、57、61、63、67、69可以是带齿的带轮,也可以是没有齿的平带轮或V形带轮等。
真空用机器人3具有分别在回转轴线AX0的轴向上延伸设置的第一回转轴部件73、第二回转轴部件75以及第3回转轴部件77。第一回转轴部件73(轴的一例)是被支承为能够绕回转轴线AX0旋转的实心或中空的轴部件。第二回转轴部件75(轴的一例)是呈同心状配置在第一回转轴部件73的径向外侧且被支承为能够绕回转轴线AX0旋转的中空的轴部件。第三回转轴部件77(轴的一例)是呈同心状配置在第二回转轴部件75的径向外侧且被支承为能够绕回转轴线AX0旋转的中空的轴部件。第一回转轴部件73、第二回转轴部件75及第三回转轴部件77分别与不同的真空用马达连结,能够彼此相对旋转。
第一回转轴部件73的上端固定在第一基部连杆29的基端部。第三回转轴部件77的上端固定在第二基部连杆39的基端部。在第二回转轴部件75的上端侧固定有带轮49、61。带轮49配置在比带轮61靠上侧处。
在第一基部连杆29的末端部的底面固定有固定轴79。带轮51以能够旋转的方式支承在固定轴79的下端侧。带轮55固定在固定轴79的上端侧。第一中间连杆31的基端部经由连结部件33固定于带轮51。在第一中间连杆31的末端部的底面固定有固定轴81。带轮57以能够旋转的方式固定于固定轴81。第一手部21的基端部经由连结部件35固定于带轮57。带轮49、51、55、57各自的直径(轮径)被设定为适当的比率(轮径比),以使得例如第一手部21沿着以回转轴线AX0为中心的径向直线前进。
同样,在第二基部连杆39的末端部的底面固定有固定轴83。带轮63以能够旋转的方式支承在固定轴83的下端侧。带轮67固定在固定轴83的上端侧。第二中间连杆41的基端部经由连结部件43固定于带轮63。在第二中间连杆41的末端部的底面固定有固定轴85。带轮69以能够旋转的方式固定于固定轴85。第二手部23的基端部经由连结部件45固定于带轮69。带轮61、63、67、69各自的直径(轮径)被设定为适当的比率(轮径比),以使得例如第二手部23沿着以回转轴线AX0为中心的径向直线前进。
在第一回转轴部件73的下端设置有磁体87。在磁体87的径向外侧,以与磁体87对置的方式设置有定子线圈89。定子线圈89固定于圆筒状的框架91的内周面。在框架91的负载侧(图2中上侧)固定有第一罩93,在框架91的负载相反侧(图2中下侧)固定有第一托架95。第一托架95经由支承部件99间接地支承轴承97,该轴承97将第一回转轴部件73支承为能够旋转。因此,第一托架95相当于“轴承支承部件”的一例。磁体87、定子线圈89、框架91、第一罩93、第一托架95、轴承97及支承部件99等构成第一真空用马达M1。
同样,在第二回转轴部件75的下端设置有磁体101。在磁体101的径向外侧,以与磁体101对置的方式设有定子线圈103。定子线圈103固定在圆筒状的框架105的内周面。在框架105的负载侧(图2中上侧)固定有第二罩107,在框架105的负载相反侧(图2中下侧)固定有第二托架109。第二托架109经由支承部件113间接地支承轴承111,该轴承111将第二回转轴部件75支承为能够旋转。因此,第二托架109相当于“轴承支承部件”的一例。磁体101、定子线圈103、框架105、第二罩107、第二托架109、轴承111以及支承部件113等构成第二真空用马达M2。
同样,在第三回转轴部件77的下端设置有磁体115。在磁体115的径向外侧,以与磁体115对置的方式设有定子线圈117。定子线圈117固定在圆筒状的框架119的内周面。在框架119的负载侧(图2中上侧)固定有第三罩121,在框架119的负载相反侧(图2中下侧)固定有第三托架123。第三托架123经由支承部件127间接地支承轴承125,该轴承125将第三回转轴部件77支承为能够旋转。因此,第三托架123相当于“轴承支承部件”的一例。磁体115、定子线圈117、框架119、第三罩121、第三托架123、轴承125及支承部件127等构成第三真空用马达M3。
各真空用马达M1、M2、M3在基座部27的内侧沿回转轴线AX0的轴向层叠配置。第3真空用马达M3位于上侧,第一真空用马达M1位于下侧,第二真空用马达M2位于它们的中间。
在第二真空用马达M2停止、第二回转轴部件75静止的状态下,第一真空用马达M1进行驱动从而第一回转轴部件73绕回转轴线AX0旋转时,第一臂17进行伸缩。另外,在第二真空用马达M2停止、第二回转轴部件75静止的状态下,第3真空用马达M3进行驱动从而第3回转轴部件77绕回转轴线AX0旋转时,第二臂19进行伸缩。另外,在第二真空用马达M2停止、第二回转轴部件75静止的状态下,第一真空用马达M1及第3真空用马达M3同时进行驱动从而第一回转轴部件73及第3回转轴部件77绕回转轴线AX0同时旋转,第一臂17及第二臂19同时进行伸缩。
另外,当第一真空用马达M1、第二真空用马达M2及第三真空用马达M3同时进行驱动从而第一回转轴部件73、第二回转轴部件75及第三回转轴部件77以相同的旋转速度向相同的旋转方向旋转相同的角度时,第一臂17及第二臂19相互不进行伸缩动作,在保持相互的绕回转轴线AX0的周向的位置关系的状态下,绕回转轴线AX0回转。另外,第一真空用马达M1、第二真空用马达M2、第3真空用马达M3、第一回转轴部件73、第二回转轴部件75及第3回转轴部件77等构成回转装置24。
真空用机器人3具有升降装置25,该升降装置25使第一臂17和第二臂19在保持周向的位置关系的状态下一起在回转轴线AX0的轴向(上下方向)上升降。如图2所示,升降装置25具有滑动件129、进给丝杠131、升降马达133和线性引导件135等。升降马达133借助支承部件137设置在基座部27内部的真空用马达M1、M2、M3的侧方。进给丝杠131由未图示的轴承支承为能够相对于支承部件137和基座部27的上端部旋转。真空用马达M1、M2、M3被设置成能够借助线性引导件135相对于基座部27在上下方向上移动。在配置于升降马达133下侧的输出轴设有带轮139,在进给丝杠131的下端部设有带轮141。带143架设在带轮139、141上。升降马达133通过带轮139、141以及带143使进给丝杠131旋转。滑动件129与真空用马达M1、M2、M3中的至少一个连结,借助进给丝杠131的旋转在上下方向上移动。这样,通过升降马达133的驱动,第一臂17及第二臂19与第一真空用马达M1、第二真空用马达M2及第3真空用马达M3等一起在回转轴线AX0的轴向上升降。另外,升降装置25的设置位置不限于真空用马达M1、M2、M3的侧方,例如也可以设置在真空用马达M1、M2、M3的下方。另外,也可以将升降装置25设置在基座部27的外部。
另外,通过将真空用机器人3配置在真空状态的搬送室5,从而与真空空间连通的各真空用马达M1、M2、M3的内部空间成为真空状态。另一方面,各真空用马达M1、M2、M3的外部空间、即配置有升降装置25和线性引导件135等的基座部27的内部空间成为大气压状态。
真空用马达M1、M2、M3分别具有对各马达的旋转位置(也可以是旋转速度或旋转加速度)进行检测的真空马达用编码器E1、E2、E3。第一真空用马达M1的真空马达用编码器E1的一部分收纳在第一托架95的内部,详细情况将在后面说明。另外,第二真空用马达M2的真空马达用编码器E2的一部分收纳在第二托架109的内部。另外,第3真空用马达M3的真空马达用编码器E3的一部分收纳在第3托架123的内部。
<3.真空马达用编码器和托架的结构>
接着,参照图3~图9,对真空马达用编码器和托架的结构的一例进行说明。图3是表示第一真空用马达M1的真空马达用编码器E1和第一托架95的结构的一例的、从回转轴线AX0的轴向下侧观察第一托架95的仰视图。图4是图3的IV-IV截面的剖视图,包含将真空马达用编码器E1局部放大的局部放大图。图5是图3中的V-V截面的剖视图。图6是表示传感器头基板和传感器支承部件的组装结构的一例的分解立体图,图7是表示组装传感器头基板和传感器支承部件而构成的中间单元和信号处理基板的组装结构的一例的分解立体图,图8是表示组装中间单元和信号处理基板而构成的传感器单元的结构的一例的立体图,图9是示出传感器单元和第一托架的组装结构的一例的分解立体图。另外,在图4中省略了真空马达用编码器E1和第一托架95以外的第一真空用马达M1的结构的图示。
如图3~图5所示,真空马达用编码器E1具有盘145和传感器单元147。盘145借助固定部件149固定于第一回转轴部件73的下端(参照图2),并被配置成能够与第一回转轴部件73一起旋转。盘145由磁性材料构成,沿周向形成有多个缝隙(省略图示)。在本实施方式中,在盘145的径向上呈同心圆状形成有多个(例如5个)缝隙的轨迹。另外,轨迹数可以是1条,也可以是5以外的多个。另外,缝隙可以是凹部也可以是贯通孔。
传感器单元147(磁式传感器的一例)构成为组合多个部件而成的单元,以磁方式对盘145的缝隙进行检测并输出检测信号。传感器单元147利用固体的电阻因磁场而变化的磁阻效应来测量缝隙。在本实施方式中,以传感器单元147具备半导体磁阻元件(SMR)的情况为一例进行说明,但除此以外,例如也可以使用各向异性磁阻元件(AMR)、巨磁阻元件(GMR)、隧道磁阻元件(TMR)等。
在第一托架95的下侧(图4中的下侧。图5的上侧。轴向的一侧的一例。也称为负载相反侧)的表面95a以朝向上侧(图4中的上侧。图5中的下侧。轴向的另一侧的一例。也称为负载侧)沿轴向凹陷的方式形成有凹部151。传感器单元147被收纳在凹部151中,并被配置成隔着借助凹部151形成的薄壁部185等在轴向上与盘145对置。如图4及图5所示,凹部151具有比传感器单元147的轴向的厚度大的轴向的深度,以不从第一托架95的下侧的表面95a突出的方式收纳传感器单元147。
如图4及图5所示,传感器单元147具有传感器头基板153、传感器支承部件155和信号处理基板157。这些传感器头基板153、传感器支承部件155及信号处理基板157从上侧(图4中的上侧,图5中的下侧)依次在轴向上层叠地收纳在凹部151中。凹部151的轴向深度大于层叠起来的传感器头基板153、传感器支承部件155以及信号处理基板157的轴向厚度的总和。
如图6所示,传感器头基板153具有基板主体159、磁阻元件161、偏置磁体163、连接器165和固定螺母167。基板主体159例如是大致四边形状的基板。磁阻元件161在基板主体159的下侧设置有多个(在本例中为5个),隔着第一托架95的最薄部分即薄壁部185而与盘145对置配置。另外,磁阻元件161的数量不限于5个,只要是与形成于盘145的缝隙的轨迹数相同的数量即可。偏置磁体163与在基板主体159的大致中央部形成的凹部159a嵌合。由此,磁阻元件161配置在偏置磁体163与盘145之间。另外,偏置磁体163的上表面例如通过粘接而固定在传感器支承部件155的下表面。连接器165设置在基板主体159的一边的外周端部附近,贯通传感器支承部件155的连接器贯穿插入孔173a而与信号处理基板157的连接器169(参照图5、图7)连接。通过这些连接器165、169确保传感器头基板153和信号处理基板157之间的通信。固定螺母167例如在基板主体159的四角附近设置有多个(在本例中为4个)。贯穿插入于传感器支承部件155的螺栓贯穿插入孔173b中的固定螺栓171分别紧固于各固定螺母167。由此,传感器头基板153和传感器支承部件155被组装固定。在本实施方式中,为了便于说明,将组装传感器头基板153和传感器支承部件155而成的部件也称为“中间单元172”。
传感器支承部件155是用于支承传感器头基板153并将其固定于凹部151的部件。如图6及图7所示,传感器支承部件155具有部件主体173。部件主体173具有:大致长方形状的第一部件主体部173A,其以长边方向大致沿着回转轴线AX0的周向的方式延伸设置;以及大致长方形状的第二部件主体部173B,其从第一部件主体部173A朝向径向(以回转轴线AX0为中心的径向)外侧突出。在第一部件主体部173A的周向两侧各形成有两个上述螺栓贯穿插入孔173b。四个固定螺栓171分别贯穿插入于四个螺栓贯穿插入孔173b而分别紧固于传感器头基板153的固定螺母167。在周向一侧的两个螺栓贯穿插入孔173b、173b之间形成有上述的连接器贯穿插入孔173a。在第一部件主体部173A的比螺栓贯穿插入孔173b更靠周向外侧处,各形成有两个螺栓贯穿插入孔173c,该螺栓贯穿插入孔173c供用于将传感器单元147固定于第一托架95的固定螺栓175(参照图9)贯穿插入。在第二部件主体部173B的四角附近形成有用于将信号处理基板157固定于传感器支承部件155的多个(在本例中为4个)螺栓紧固孔174d。在螺栓紧固孔174d的内侧分别形成有螺纹槽,多个(在本例中为4个)固定螺栓177(参照图7)分别紧固于螺栓紧固孔174d。
在本实施方式中,传感器支承部件155由非磁性材料形成。由此,例如能够避免偏置磁体163的磁力吸引周围的无关的磁性体。作为非磁性材料,例如可以使用非磁性不锈钢、树脂、陶瓷、钛合金、铝合金等。另外,在本实施方式中,传感器支承部件155由具有与第一托架95相同程度的强度的材料形成。由此,能够将传感器支承部件155牢固地固定于第一托架95。作为具有与第一托架95相同程度的强度的材料,例如可以使用不锈钢、合金钢、钛合金等。另外,在本实施方式中,传感器支承部件155例如由非磁性不锈钢材料形成。
信号处理基板157对传感器头基板153的信号进行处理。例如,执行用于将从传感器头基板153输出的模拟信号转换为数字信号并与外部设备进行串行通信的信号处理。另外,也可以进行除此以外的信号处理。如图7及图8所示,信号处理基板157具有基板主体179和连接器183。基板主体179具有:大致扇形形状的第一基板主体部179A,其沿围绕回转轴线AX0的周向呈圆弧状延伸设置;以及大致长方形形状的第二基板主体部179B,其从第一基板主体部179A朝向径向(以回转轴线AX0为中心的径向)外侧突出。在第一基板主体部179A的周向两侧各形成有两个长孔179a。在各长孔179a中,在组装了中间单元172时分别收纳固定螺栓171的头部。另外,借助长孔179a,传感器支承部件155的螺栓贯穿插入孔173c露出。由此,在将传感器单元147固定于第一托架95时,能够使固定螺栓175贯穿插入于借助长孔179a露出的螺栓贯穿插入孔173c而分别紧固于在第一托架95的凹部151形成的螺栓紧固孔181(参照图9)中。在第二基板主体部179B的四角附近形成有供上述固定螺栓177贯穿插入的多个(在本例中为4个)螺栓贯穿插入孔179b。贯穿插入于螺栓贯穿插入孔179b中的固定螺栓177分别紧固于传感器支承部件155的螺栓紧固孔174d中。由此,信号处理基板157和中间单元172被组装固定。在本实施方式中,将组装信号处理基板157和中间单元172而成的部件称为“传感器单元147”。在第二基板主体部179B的径向外侧端部设置有连接器183。连接器183通过配置于在第一托架95的外周面95b形成的开口部95c而向外部露出(参照图3及图9)。在连接器183连接有用于进行电源的供给和与外部设备的通信的线缆的连接器(省略图示)。
第一托架95由非磁性材料构成。非磁性材料没有特别限定,但由于第一托架95是承受轴承载荷的结构部件,并且后述的薄壁部185需要承受大气压与真空的气压差,因此例如强度高的非磁性不锈钢等是合适的。但是,也可以使用除此以外的非磁性材料。如图9所示,在第一托架95的下侧(图9中的上侧。轴向的一侧的一例。也称为负载相反侧)的表面95a以朝向上侧(图9中的下侧。轴向的另一侧的一例。也称为负载侧)沿轴向凹陷的方式形成有凹部151。凹部151形成为,轴向的凹陷到达第一托架95的径向外侧的外周面95b(径向外侧的表面的一例)。由此,在第一托架95的外周面95b形成有开口部95c。另外,凹部151例如通过切削加工形成。另外,除了切削以外,例如也可以使液体金属流入形成有凹部的托架的铸模中而通过铸造成型。
凹部151形成为,轴向的深度阶段性地不同,凹部151的底部形成为具有多个阶梯部的阶梯状。凹部151的大致中央部的轴向深度最深,在其底部形成有薄壁部185。薄壁部185是第一托架95中轴向的厚度最薄的部分(例如0.2mm左右),从轴向观察例如形成为两个长孔由四边形连接而成的形状(参照图9)。上述的磁阻元件161隔着薄壁部185而与盘145的表面在轴向上空开微小的间隙(例如0.6mm左右)配置。借助薄壁部185,使配置传感器单元147且成为大气压的空间和配置盘145且减压为比大气压低的压力的真空空间隔绝。
薄壁部185的周围的轴向深度比薄壁部185浅,以包围薄壁部185的方式形成有从轴向观察呈大致四边形状的收纳部187。收纳部187的底部的轴向壁厚比薄壁部185厚。收纳部187收纳传感器头基板153的一部分或全部。传感器头基板153的磁阻元件161以外的部分与该收纳部187的底部接触或空开微小的间隙配置。
收纳部187的径向外侧的轴向深度比收纳部187浅,以沿径向延伸的方式形成有槽部189。槽部189的底部的轴向的壁厚比收纳部187的底部厚。槽部189形成为到达第一托架95的外周面95b,并与开口部95c连通。槽部189形成为与传感器支承部件155的第二部件主体部173B对应的形状,形成有避让量,以使得用于将信号处理基板157固定于传感器支承部件155的固定螺栓177的末端不与凹部151接触。
收纳部187和槽部189的周围的轴向深度比槽部189更浅,以包围收纳部187和槽部189的周向两侧及径向内侧的方式形成有与信号处理基板157对应的形状的安装部191。安装部191的底部的轴向的壁厚比槽部189的底部更厚。在安装部191的收纳部187的周向两侧各形成有两个上述螺栓紧固孔181。在螺栓紧固孔181的内侧分别形成有螺纹槽,通过将贯穿插入于传感器支承部件155的螺栓贯穿插入孔173c中的固定螺栓175紧固于螺栓紧固孔181,由此传感器单元147被收纳并固定在第一托架95的凹部151中。此时,各固定螺栓175分别贯穿插入于垫片部件193(参照图5及图9)而紧固在螺栓紧固孔181中。垫片部件193是用于调整传感器支承部件155的表面与安装部191的表面之间的间隙来调整磁阻元件161的表面与盘145的表面之间的间隙的部件。
如图3和图9所示,第一托架95具有覆盖凹部151的径向外侧的至少一部分的两个壁部195。两个壁部195在第一托架95的外周端部处从凹部151的周向两侧以相互接近的方式沿周向延伸设置,在两个壁部195之间形成有前述开口部95c。另一方面,在第一托架95的外周端部附近,在周向的多个部位(在本例中为间隔45度的8个部位)形成有沿轴向贯通的多个(在本例中为8个)螺栓孔197。在各螺栓孔197中分别贯穿插入有用于将第一托架95固定于框架91的固定螺栓(省略图示)。在两个壁部195分别形成有多个螺栓孔197的一部分(在本示例中,在一个壁部195形成一个,共计2个)。另外,螺栓孔197的配置和数量也可以是上述以外的配置和数量。此外,螺栓孔197可以仅形成于任意一方的壁部195,也可以在一个壁部195形成两个以上的螺栓孔197。
另外,对于第二真空用马达M2的真空马达用编码器E2和第二托架109、第3真空用马达M3的真空马达用编码器E3和第3托架123,在第二托架109和第3托架123分别设置有供第一回转轴部件73及第二回转轴部件75贯穿插入的贯通孔,除此之外与上述第一真空用马达M1的真空马达用编码器E1和第一托架95相同,所以省略说明。
<4.传感器单元的组装步骤>
接着,参照图6~图9对传感器单元147的组装顺序的一例进行说明。
首先,如图6所示,使偏置磁体163与凹部159a嵌合,并且将贯穿插入于传感器支承部件155的螺栓贯穿插入孔173b中的固定螺栓171分别紧固于传感器头基板153的固定螺母167。由此,传感器头基板153和传感器支承部件155被组装固定,中间单元172被组装好。
接着,如图7及图8所示,将贯穿插入于信号处理基板157的螺栓贯穿插入孔179b中的固定螺栓177分别紧固于传感器支承部件155的螺栓紧固孔174d中。由此,信号处理基板157和中间单元172被组装固定,并且传感器单元147被组装好。
然后,如图9所示,使固定螺栓175贯穿插入于借助长孔179a露出的螺栓贯穿插入孔173c,分别紧固于在第一托架95的凹部151形成的螺栓紧固孔181中。由此,传感器单元147被收纳并固定在第一托架95的凹部151中。由此,传感器头基板153的磁阻元件161隔着第一托架95的薄壁部185而与盘145在轴向上对置配置,制造真空马达用编码器E1。
<5.实施方式的效果>
如以上说明的那样,本实施方式的真空用机器人3具有:真空用马达M1、M2、M3;和由真空用马达M1、M2、M3驱动的第一臂17及第二臂19,真空用马达M1、M2、M3具有:在轴向上延伸设置的第一回转轴部件73、第二回转轴部件75及第三回转轴部件77(以下称为“第一回转轴部件73等”);将第一回转轴部件73等支承为能够旋转的轴承97、111、125;盘145,其被配置为能够与第一回转轴部件73等一起旋转且形成有缝隙;由非磁性材料构成且对支承97、111、125进行支承的第一托架95、第二托架109及第三托架123(以下称为“第一托架95等”);以在轴向上凹陷的方式形成于第一托架95等的凹部151;以及传感器单元147,其隔着借助凹部151形成的薄壁部185而与盘145在轴向上对置配置,对缝隙进行检测,配置传感器单元147且成为大气压的空间和配置盘145且被减压成比大气压低的压力的空间被薄壁部185隔绝。
在本实施方式中,在第一托架95等以在轴向上凹陷的方式形成凹部151,隔着借助该凹部151形成的薄壁部185对置配置传感器单元147和盘145。薄壁部185是第一托架95等的一部分,由于不是在第一托架95等设置开口而进行密封的结构,所以在传感器单元147和盘145之间不需要利用密封材料进行密封处理。由此,能够减少由密封材料的加热引起的杂质气体的产生。特别是,在如本实施方式那样作为半导体制造系统在真空环境下进行作业的真空用机器人3的情况下,能够防止在要求清洁环境的真空空间侧产生由密封材料的加热引起的杂质气体。另外,由于第一托架95等由非磁性材料构成,因此通过将薄壁部185形成得足够薄,能够确保传感器单元147对缝隙的检测精度。另外,由于第一托架95等是承受轴承载荷的结构部件,因此整体强度高。因此,即使设置凹部151而形成薄壁部185,也能够确保必要的强度。
在本实施方式中,特别地,传感器单元147被收纳在凹部151中。由此,不需要在第一托架95等的外部另外设置用于配置传感器单元147的空间(例如传感器室等),能够使真空用马达M1、M2、M3及真空用机器人3小型化。
在本实施方式中,特别地,凹部151的轴向深度大于传感器单元147的轴向厚度。由此,能够防止传感器单元147从第一托架95等的表面突出,因此能够保护传感器单元147。
另外,在本实施方式中,特别地,传感器单元147具有传感器头基板153、支承传感器头基板153的传感器支承部件155和对传感器头基板153的信号进行处理的信号处理基板157,传感器头基板153、传感器支承部件155以及信号处理基板157在轴向上层叠地收纳在凹部151中,凹部151具有比层叠起来的传感器头基板153、传感器支承部件155及信号处理基板157的轴向厚度大的轴向深度。
由此,能够将传感器单元147构成为组合了多个部件的传感器单元,该多个部件具备对盘145的缝隙进行检测的检测功能(传感器头基板153)、将基板支承固定于凹部151的支承固定功能(传感器支承部件155)、对检测信号进行处理的信号处理功能(信号处理基板157)这三个功能。另外,由于能够防止层叠起来的传感器头基板153、传感器支承部件155及信号处理基板157中的任何一个从第一托架95等的表面突出,所以能够保护这些部件。
另外,在本实施方式中,特别地,传感器支承部件155由非磁性材料构成。由此,例如能够避免偏置磁体163的磁力吸引周围的无关的磁性体。另外,作为非磁性材料,例如在使用具有与第一托架95相同程度的强度的材料的情况下,能够将传感器支承部件155(包括固定于传感器支承部件155的传感器头基板153及信号处理基板157)牢固地固定于第一托架95。
另外,在本实施方式中,特别地,真空用机器人3具有多台真空用马达M1、M2、M3,多台真空用马达M1、M2、M3在轴向上层叠配置。
在本实施方式中,由于将传感器单元147以不从第一托架95等的表面突出的方式收纳在凹部151中,所以即使在使多台真空用马达M1、M2、M3在轴向上层叠的情况下,也能够防止传感器单元147与相邻的真空用马达干涉。因此,能够实现紧凑的真空用机器人3。
另外,在本实施方式中,特别地,凹部151在第一托架95等的轴向的一侧的表面95a上形成为朝向轴向的另一侧凹陷,并且,轴向的凹陷形成为到达第一托架95等的径向外侧的外周面95b。
由此,能够在第一托架95等的外周面95b形成基于凹部151的开口部95c。由此,能够将收纳在凹部151中的传感器单元147的配线经由开口部95c向径向外侧拉出。
另外,在本实施方式中,特别地,传感器单元147具有传感器头基板153和对传感器头基板153的信号进行处理的信号处理基板157,信号处理基板157具有连接器183,该连接器183配置在由凹部151在外周面95b形成的开口部95c中。
由此,能够使信号处理基板157的连接器183从开口部95c露出到外部,所以外部配线的连接作业变得容易。另外,利用信号处理基板157对例如传感器输出信号进行串行转换,由此能够节省配线。
另外,在本实施方式中,特别地,传感器单元147具有传感器头基板153和支承传感器头基板153的传感器支承部件155,凹部151在内部具有安装部191,该安装部191的轴向的壁厚比薄壁部185厚,传感器支承部件155安装于该安装部191。
这样,通过将支承传感器头基板153等的传感器支承部件155安装于壁厚比薄壁部185厚的安装部191,能够确保用于将传感器支承部件155固定于第一托架95等的固定螺栓175的紧固量(紧固深度)。由此,能够将传感器单元147稳定地固定于凹部151内。
另外,在本实施方式中,特别是,第一托架95等具有覆盖凹部151的径向外侧的至少一部分的壁部195,在壁部195形成有多个螺栓孔197的一部分,该多个螺栓孔197配置在第一托架95等的周向的多个部位且沿轴向贯通。
由此,能够防止因形成凹部151而使得用于将第一托架95等固定于框架91、105、119的螺栓的紧固部位减少。因此,能够确保第一托架95等相对于框架的紧固强度。
<6.变形例>
另外,公开的实施方式并不限定于上述内容,在不脱离其主旨及技术思想的范围内能够进行各种变形。
例如,以上,以真空用机器人3具有两根臂17、19的情况为一例进行了说明,但臂的数量并不限定于两根,可以是具备一根臂的真空用机器人,也可以是具备三根以上的臂的真空用机器人。
另外,以上,以三个真空用马达M1、M2、M3在轴向上层叠配置的情况为一例进行了说明,但真空用马达的数量并不限定于三台,也可以是一台、两台或四台以上。
另外,以上,以传感器单元147具有传感器头基板153、传感器支承部件155以及信号处理基板157的情况为一例进行了说明,但单元的结构不限于此。也可以具备上述以外的基板,例如作为将基板直接安装于凹部151的结构,也可以是不具备传感器支承部件155的结构。
另外,在以上的说明中,在存在“垂直”、“平行”、“平面”等记载的情况下,该记载不是严格的意思。即,这些“垂直”、“平行”、“平面”容许设计上、制造上的公差、误差,是“实质上垂直”、“实质上平行”、“实质上平面”这样的意思。
此外,在以上的说明中,在存在外观上的尺寸或大小、形状、位置等“同一”、“相同”、“相等”、“不同”等记载的情况下,该记载不是严格的意思。即,这些“同一”、“相同”、“相等”、“不同”容许设计上、制造上的公差、误差,是“实质上同一”、“实质上相同”、“实质上相等”、“实质上不同”这样的意思。
此外,除了以上已经叙述的内容以外,也可以适当组合利用上述实施方式和各变形例的方法。除此之外,虽然没有一一例示,但是,上述实施方式和各变形例能够在不脱离其主旨的范围内施加各种变更来实施。
Claims (12)
1.一种真空用机器人,其特征在于,该真空用机器人具备:
真空用马达;和
由所述真空用马达驱动的臂;
所述真空用马达具有:
轴,其在轴向上延伸设置;
轴承,其将所述轴支承为能够旋转;
盘,其被配置成能够与所述轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙;
轴承支承部件,其由非磁性材料构成,支承所述轴承;
凹部,其以在轴向上凹陷的方式形成于所述轴承支承部件;以及
磁式传感器,其隔着借助所述凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,
配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝,
所述磁式传感器被收纳在所述凹部中,
所述凹部具有比所述磁式传感器的所述轴向的厚度大的所述轴向的深度,
并且,所述磁式传感器具有:
传感器头基板;
支承所述传感器头基板的传感器支承部件;以及
对所述传感器头基板的信号进行处理的信号处理基板,
所述传感器头基板、所述传感器支承部件以及所述信号处理基板在所述轴向上层叠地收纳在所述凹部中,
所述凹部具有比层叠起来的所述传感器头基板、所述传感器支承部件以及所述信号处理基板的所述轴向的厚度大的所述轴向的深度。
2.根据权利要求1所述的真空用机器人,其特征在于,
所述传感器支承部件由非磁性材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的真空用机器人,其特征在于,
所述真空用机器人具有多台所述真空用马达,
所述多台真空用马达在所述轴向上层叠配置。
4.一种真空用机器人,其特征在于,该真空用机器人具备:
真空用马达;和
由所述真空用马达驱动的臂;
所述真空用马达具有:
轴,其在轴向上延伸设置;
轴承,其将所述轴支承为能够旋转;
盘,其被配置成能够与所述轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙;
轴承支承部件,其由非磁性材料构成,支承所述轴承;
凹部,其以在轴向上凹陷的方式形成于所述轴承支承部件;以及
磁式传感器,其隔着借助所述凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,
配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝,
所述凹部在所述轴承支承部件的所述轴向的一侧的表面上形成为朝向所述轴向的另一侧凹陷,并且,所述轴向的凹陷形成为到达所述轴承支承部件的径向外侧的表面。
5.根据权利要求4所述的真空用机器人,其特征在于,
所述磁式传感器具有:
传感器头基板;和
对所述传感器头基板的信号进行处理的信号处理基板,
所述信号处理基板具有连接器,该连接器被配置在由所述凹部形成于所述径向外侧的表面的开口部中。
6.根据权利要求4所述的真空用机器人,其特征在于,
所述磁式传感器具有:
传感器头基板;和
支承所述传感器头基板的传感器支承部件,
所述凹部在内部具有安装部,所述安装部的所述轴向的壁厚比所述薄壁部厚,所述传感器支承部件安装于所述安装部。
7.一种真空用机器人,其特征在于,该真空用机器人具备:
真空用马达;和
由所述真空用马达驱动的臂;
所述真空用马达具有:
轴,其在轴向上延伸设置;
轴承,其将所述轴支承为能够旋转;
盘,其被配置成能够与所述轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙;
轴承支承部件,其由非磁性材料构成,支承所述轴承;
凹部,其以在轴向上凹陷的方式形成于所述轴承支承部件;以及
磁式传感器,其隔着借助所述凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,
配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝,
所述轴承支承部件具有覆盖所述凹部的径向外侧的至少一部分的壁部,
在所述壁部形成有多个螺栓孔的一部分,所述多个螺栓孔配置在所述轴承支承部件的周向的多个部位且沿所述轴向贯通。
8.一种真空用机器人,其特征在于,该真空用机器人具备:
真空用马达;和
由所述真空用马达驱动的臂;
所述真空用马达具有:
轴,其在轴向上延伸设置;
轴承,其将所述轴支承为能够旋转;
盘,其被配置成能够与所述轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙;
轴承支承部件,其由非磁性材料构成,支承所述轴承;
凹部,其以在轴向上凹陷的方式形成于所述轴承支承部件;以及
磁式传感器,其隔着借助所述凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,
配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝,
所述凹部具有所述轴向的深度阶段性地不同的多个阶梯部,在该轴向的深度最深的底部形成有所述薄壁部。
9.一种真空用马达,其特征在于,
所述真空用马达具有:
轴,其在轴向上延伸设置;
轴承,其将所述轴支承为能够旋转;
盘,其被配置成能够与所述轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙;
轴承支承部件,其由非磁性材料构成,支承所述轴承;
凹部,其以在轴向上凹陷的方式形成于所述轴承支承部件;以及
磁式传感器,其隔着借助所述凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,
配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝,
所述磁式传感器被收纳在所述凹部中,
所述凹部具有比所述磁式传感器的所述轴向的厚度大的所述轴向的深度,
并且,所述磁式传感器具有:
传感器头基板;
支承所述传感器头基板的传感器支承部件;以及
对所述传感器头基板的信号进行处理的信号处理基板,
所述传感器头基板、所述传感器支承部件以及所述信号处理基板在所述轴向上层叠地收纳在所述凹部中,
所述凹部具有比层叠起来的所述传感器头基板、所述传感器支承部件以及所述信号处理基板的所述轴向的厚度大的所述轴向的深度。
10.一种真空用马达,其特征在于,
所述真空用马达具有:
轴,其在轴向上延伸设置;
轴承,其将所述轴支承为能够旋转;
盘,其被配置成能够与所述轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙;
轴承支承部件,其由非磁性材料构成,支承所述轴承;
凹部,其以在轴向上凹陷的方式形成于所述轴承支承部件;以及
磁式传感器,其隔着借助所述凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,
配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝,
所述凹部具有所述轴向的深度阶段性地不同的多个阶梯部,在该轴向的深度最深的底部形成有所述薄壁部。
11.一种真空马达用编码器,其特征在于,
所述真空马达用编码器具有:
盘,其被配置成能够与轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙,所述轴在轴向上延伸设置且由轴承支承为能够旋转;和
磁式传感器,其隔着借助凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,所述凹部以在所述轴向上凹陷的方式形成于轴承支承部件,该轴承支承部件由非磁性材料构成且支承所述轴承,
配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝,
所述磁式传感器被收纳在所述凹部中,
所述凹部具有比所述磁式传感器的所述轴向的厚度大的所述轴向的深度,
并且,所述磁式传感器具有:
传感器头基板;
支承所述传感器头基板的传感器支承部件;以及
对所述传感器头基板的信号进行处理的信号处理基板,
所述传感器头基板、所述传感器支承部件以及所述信号处理基板在所述轴向上层叠地收纳在所述凹部中,
所述凹部具有比层叠起来的所述传感器头基板、所述传感器支承部件以及所述信号处理基板的所述轴向的厚度大的所述轴向的深度。
12.一种真空马达用编码器,其特征在于,
所述真空马达用编码器具有:
盘,其被配置成能够与轴一起旋转,在所述盘形成有缝隙,所述轴在轴向上延伸设置且由轴承支承为能够旋转;和
磁式传感器,其隔着借助凹部形成的薄壁部而与所述盘在所述轴向上对置配置,对所述缝隙进行检测,所述凹部以在所述轴向上凹陷的方式形成于轴承支承部件,该轴承支承部件由非磁性材料构成且支承所述轴承,
配置所述磁式传感器且成为大气压的空间和配置所述盘且被减压为比所述大气压低的压力的空间被所述薄壁部隔绝,
所述凹部具有所述轴向的深度阶段性地不同的多个阶梯部,在该轴向的深度最深的底部形成有所述薄壁部。
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