JP2000217317A - 回転駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸の剛性の向上、軸方向のコンパクト
化、構造の簡素化を図る。 【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に回動自在に支持し、この回転軸を
支持部材側に固着されるステータ２７ａ，２７ｂと、回
転軸側に固着されるロータ２８ａ，２８ｂとを対向させ
てなるモータユニット２６ａ，２６ｂにて駆動するよう
にした回転駆動装置において、各回転軸用のモータユニ
ットのステータとロータとを回転軸の軸方向に略同一位
置に、同心円状に配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
２本のリンク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
代えて、図４（ｂ）に示すようにたすき掛けしたベルト
９ｄによるものもある。

【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
ボス１０ａ，１０ｂに固着されている。そしてこの各リ
ング状ボス１０ａ，１０ｂはそれぞれ回転軸１１ａ，１
１ｂの先端部に固着されている。この各回転軸１１ａ，
１１ｂは、一方の回転軸１１ａを中空にし、他方の回転
軸１１ｂをこの中空内を貫通させて同心状に配置されて
いて、このそれぞれの回転軸１１ａ，１１ｂはトランス
ファチャンバ１に固着される支持部材１２ａ，１２ｂに
回転自在に支持されている。またこの各回転軸１１ａ，
１１ｂはトランスファチャンバ１に固着される支持部材
１３ａ．１３ｂに支持されるモータユニット１４ａ，１
４ｂの出力部に連結されている。

【０００９】この各モータユニット１４ａ，１４ｂは各
回転軸１１ａ，１１ｂに固着されたロータ１５ａ，１５
ｂと支持部材１３ａ，１３ｂに固着されたステータ１６
ａ、１６ｂとからなり、この両者間の誘導起電力にてロ
ータ１５ａ，１５ｂが回転されるものである。そしてこ
の各モータユニット１４ａ，１４ｂのロータ１５ａ，１
５ｂとステータ１６ａ，１６ｂ間には真空封止体である
真空隔壁部材１７ａ，１７ｂが支持部材１２ａ，１２ｂ
と一体構成にして設けてあり、回転軸１１ａ，１１ｂ部
からトランスファチャンバ１内が回転軸１１ａ，１１ｂ
の支持部の外部に対して気密状態となっている。

【００１０】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。

【００１１】この状態で回転駆動装置が駆動されて両ア
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７ａ，７ｂでなす角度が小さくな
る方に位置する搬送台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。

【００１２】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。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の回転駆動装
置にあっては、図５に示すように、アクチュエータであ
るモータユニットの本体部分を上下（回転中心）方向に
積み重ね、複数の出力部材を回転状に構成する場合にお
いて次のような問題がある。

【００１４】（１）下側に位置するモータユニットの出
力部材であるリンク状ボスに連結した回転軸は上側に位
置するモータユニットの出力部材に連結した回転軸を貫
いて上方まで延出させる必要があるため、多軸化により
回転駆動装置のロータとステータとからなるモータユニ
ット部分からなる本体部分が軸方向に長くなるほかに、
モータユニットの出力部である回転軸が細くて長くな
り、そのため、この回転軸はねじり剛性が低下し、振動
の発生や、回転位置精度が低下してしまうという問題が
ある。

【００１５】また、ねじり剛性を確保するために、下側
に位置するモータユニットに連結した回転軸を太くした
場合には、これが貫通する外側の回転軸も太くしなけれ
ばならずアクチュエータ全体が大型で大重量化してしま
うという問題がある。この問題は回転中心方向に積み重
ねるアクチュエータが多くなるほど顕著になる。

【００１６】（２）真空隔壁部材の形状が複雑になり、
多軸構成にすると部品点数が増えてしまうという問題が
ある。 （３）さらに回転軸１１ａ，１１ｂを支持する軸受は配
置上ベアリングの点数が多く、またハウジングの部品点
数も多くなるという問題がある。

【００１７】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、回転軸の剛性の向上、軸方向のコンパクト化、構
造の簡素化を図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。

【００１８】

【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、こ
の各回転軸を、支持部材側に固着されるステータと、回
転軸側に固着されるロータとを対向させてなるモータユ
ニットにて駆動するようにした回転駆動装置において、
各回転駆動用のモータユニットのステータとロータとを
回転軸の軸方向に略同一位置に、同心円状に配置した構
成となっている。

【００１９】そして上記構成の回転駆動装置の各回転軸
を駆動するモータユニットのステータとロータとを各軸
毎に、回転軸の軸方向に対向させ、あるいは回転軸の半
径方向に対向させた構成にする。

【００２０】さらに、上記軸方向または半径方向に対向
するステータとロータとの間に気密性を存する真空隔壁
部材を設けた。また、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。

【００２１】上記構成によれば、それぞれがモータユニ
ットにて駆動される複数個の回転軸を有する装置におい
て、各軸のモータユニットを構成をステータとロータと
が軸方向に略同一位置にあることにより、装置全体の軸
方向の大きさを小さくでき、小型軽量化を図ることがで
きる。そして回転軸の数が増加してもこのモータユニッ
ト部分の軸方向の大きさは変化せず、軸方向にコンパク
トに構成できる。

【００２２】また上記したように、モータユニット部の
軸方向の大きさを小さくできるので、回転軸部の長さも
短くでき、これにより回転軸のねじり剛性を高くでき
る。その結果、振動の発生を低減でき、回転位置精度が
向上される。

【００２３】さらに、回転軸の軸方向に対向し、または
半径方向に対向するステータとロータとの間に真空隔壁
部材を設けたことにより、この真空隔壁部材の構成をシ
ンプルにすることができ、軸数が増加しても同じ構成で
よい。またステータ側を大気側に配置でき、コイル等複
雑な構成になったステータの材質及び構成上の制約をな
くすることができる。そしてさらに、各回転軸が軸方向
に略同一位置で支持されていることにより、これの軸受
構造を軸方向にコンパクトにすることができる。またこ
の各回転軸の軸受部を出力部材と軸方向に略同一位置に
配置することにより、この軸受部の剛性を高めることが
できる。軸受は、アーム基部の支持及びモータの回転軸
の支持をかねるので、軸受の点数が減らせる。また、軸
受を支持する部品が共通化されるので、支持部品の点数
も減らせる。

【００２４】

【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。

【００２５】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の中心部に皿状に形成さ
れた基底部材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が筒状になっていて、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。これによ
り、軸受部を軸方向にコンパクトにすることができる。
またこの軸受部はアームブラケットによる出力部材に対
して軸方向に略同一位置となり、軸受部の剛性を高くす
ることができる。

【００２６】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。

【００２７】第１、第２の回転軸２４ａ、２４ｂのそれ
ぞれの基端は同一平面状になって上記基底部材２１の底
面に対向されている。そしてこの各回転軸２４ａ，２４
ｂの基端部と基底部材２１との間に、各回転軸２４ａ，
２４ｂを回転駆動するための第１、第２のモータユニッ
ト２６ａ，２６ｂが回転軸２４ａ，２４ｂの軸心に対し
て同心円状に配置されている。

【００２８】図７に示した第１の実施の形態では、各モ
ータユニット２６ａ，２６ｂを構成するステータ２７
ａ，２７ｂとロータ２８ａ，２８ｂのうち、ステータ２
７ａ，２７ｂは基底部材２１に、またロータ２８ａ，２
８ｂは各回転軸２４ａ，２４ｂにそれぞれ固定して、軸
方向に対向して配置されている。

【００２９】図８、図９は本発明の第２の実施の形態を
示すもので、図８に示したものは、各回転軸２４ａ′，
２４ｂ′の基端部は円筒状になっており、また基底部材
２１′には各回転軸２４ａ′，２４ｂ′の円筒部の内側
に対向する円筒部２９ａと軸部２９ｂが同心状に設けて
ある。そして各回転軸２４ａ′，２４ｂ′の円筒部と基
底部材２１′の円筒部２９ａ、軸部２９ｂの間に基底部
材側に固着されたステータ２７ａ′，２７ｂ′と回転軸
側に固着されたロータ２８ａ′，２８ｂ′とからなる第
１、第２の各モータユニット２６ａ′，２６ｂ′が同心
状に配置されている。

【００３０】また、図９に示したものは、上記した図８
に示した形態の変形例であり、基底部材２１″の第１の
円筒部２９ａ′を半径方向外側へ設け、この第１の円筒
部２９ａ′の内面に第１のモータユニット２６ａ′のス
テータ２７ａ′を固着し、第１の回転軸２４ａ′の円筒
部の外周にロータ２８ａ′が固着されている。これによ
り各ステータとロータとが回転軸の半径方向に対向され
る。

【００３１】上記した第１、第２の実施の形態では、各
モータユニット２６ａ，２６ｂ，２６ａ′，２６ｂ′の
それぞれのステータとロータが基底部材２１，２１′の
内側（トランスファチャンバ１側）で真空の雰囲気内に
配置された構成になっているが、コイル部材で構成され
るステータを真空の雰囲気内に配置する場合、このステ
ータにより真空の雰囲気を汚染しないために、このステ
ータの材質及び構成に厳しい制約が課せられている。

【００３２】図１０は上記不具合を解消するようにした
第３の実施の形態を示す。すなわち、各モータユニット
２６ａ，２６ｂのそれぞれ対向するステータ２７ａ，２
７ｂとロータ２８ａ，２８ｂの間に、トランスファチャ
ンバ１に固着し、かつトランスファチャンバ１の内外を
気密状に仕切る真空隔壁部材３０を配置した。そして各
ステータ２７ａ，２７ｂはトランスファチャンバ１の外
側に設けた基台３１に固着する。上記真空隔壁部材３０
には非磁性体が用いられるが、例えば真空中での放出ガ
スの少ないステンレスを用いる。

【００３３】この実施の形態によれば、ステータ２７
ａ，２７ｂは大気側に配置されるので、これの材質及び
構成に真空に対する制約がなくなる。なお、図８、図９
に示した実施の形態においても、各ステータとロータと
の間に真空隔壁部材を設けた、ロータ側と気密にするよ
うにしてもよい。

【００３４】さらに、図１１は本発明の第４の実施の形
態を示すもので、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。

【００３５】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。

【００３６】上記各実施の形態では回転軸が２個の場合
について説明したが、回転軸は２個に限定されるもので
はなく、原理的には、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的に示
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的に示
す断面図である。

【図９】変形例を示す断面図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態の要部を概略的に
示す断面図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態の要部を概略的に
示す断面図である。

【符号の説明】

Ａ…ハンドリング用ロボット 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 ９ｃ…歯車 ９ｄ…ベルト １０ａ，１０ｂ…リング状ボス １１ａ，１１ｂ，２４ａ，２４ｂ，２４ａ′，２４
ｂ′，２４ａ″，２４ｂ″…回転軸 １２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，２２…支持部材 １４ａ，１４ｂ，２６ａ，２６ｂ，２６ａ′，２６ｂ′
…モータユニット １５ａ，１５ｂ，２８ａ，２８ｂ，２８ａ′，２８ｂ′
…ロータ １６ａ，１６ｂ，２７ａ，２７ｂ，２７ａ′，２７ｂ′
…ステータ １７ａ，１７ｂ，３０…真空隔壁部材 ２１，２１′，２１″…基底部材 ２３ａ，２３ｂ…軸受 ２５ａ，２５ｂ…アームブラケット ２９ａ，２９ａ′…円筒部 ２９ｂ…軸部 ３１…基台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 5/04 Ｈ０２Ｋ 5/04 (72)発明者 畠 一尋 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 AA09 EA01 EB12 EC12 GA05 GA13 GB12 GB16 GC01 5F031 CA02 CA05 GA44 GA47 GA50 MA04 NA05 PA26 5H605 AA07 BB05 BB19 CC04 CC05 DD01 DD09 DD37

Claims (5)

【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、この各回転軸を、支持部材側に固
   着されるステータと、回転軸側に固着されるロータとを
   対向させてなるモータユニットにて駆動するようにした
   回転駆動装置において、 各回転軸用のモータユニットのステータとロータとを、
   回転軸の軸方向に略同一位置に、同心円状に配置したこ
   とを特徴とする回転駆動装置。
2. 【請求項２】 ステータとロータと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】 ステータとロータとを各軸毎に、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】 各モータユニットのステータとロータと
   の間に気密性を有する真空隔壁を設けたことを特徴とす
   る請求項２または請求項３記載の回転駆動装置。
5. 【請求項５】 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か
   ら請求項４のいずれか１項記載の回転駆動装置。