JP2008160937A - Carrying mechanism with brake - Google Patents

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Takanori Ito
貴則 伊藤
Shigeru Shibukawa
滋 渋川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carrying mechanism with brake which can obtain a large braking force with less number of part items and small structure without installing an independent external brake mechanism. <P>SOLUTION: The carrying mechanism with brake includes: a guide rail arranged at a pedestal; a moving guide member which is mounted to the guide rail, and travels and moves along the guide rail; a base arranged at the moving guide member; a fixed magnet rail arranged at the pedestal; a large number of travel thrusting magnets which are arranged on both front and rear surfaces of the fixed magnet rail, and aligned at intervals in the longitudinal direction of the fixed magnet rail; a motor coil which is arranged at the base, and creates a traveling thrust by a magnetic action with the travel thrusting magnets; and a brake means which holds the fixed magnet rail. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、装置内のクリーン度を確保するフィルタユニット、作業用ウェハを格納するロードポートと、ウェハ位置を補正するアライメント機構を備え、リニアモータにより走行移動が行なわれるウェハ搬送装置のブレーキ付搬送機構に関する。   The present invention includes a filter unit for ensuring cleanliness in the apparatus, a load port for storing a working wafer, an alignment mechanism for correcting the wafer position, and a transfer with a brake of a wafer transfer apparatus that travels by a linear motor. Regarding the mechanism.

従来から半導体製造装置などで利用される搬送機構では、ロボットや架台を搭載する垂直走行軸には、ボールネジとモータを組み合わせた昇降機構が多く利用されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a transport mechanism used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, an elevating mechanism that combines a ball screw and a motor is often used for a vertical traveling shaft on which a robot and a mount are mounted.

その理由は安価で多くの使用実績があること、また制動機構がシンプルに実現できることもその1つに挙げられる。   One of the reasons is that it is inexpensive and has a great deal of use, and that the braking mechanism can be realized simply.

ただし、その反面ボールネジは、構造上移動ストロークをあまり長くできないことや速度を上げられないこと、さらにボールネジとベアリングの接触部から塵埃が発生するなどの欠点もある。   However, the ball screw, on the other hand, has the drawbacks that the moving stroke cannot be made very long due to the structure, the speed cannot be increased, and dust is generated from the contact portion between the ball screw and the bearing.

それに代わる走行軸の機構としてリニアモータがある。リニアモータの構造は、ボールネジとは違い推力を発生させる固定マグネットレールとモータコイルが非接触であり、塵埃の発生が少ない。さらにボールネジと比較し高速で長い移動ストロークも可能である。   There is a linear motor as an alternative mechanism of the traveling shaft. Unlike the ball screw, the linear motor has a structure in which the fixed magnet rail that generates thrust and the motor coil are not in contact with each other, and dust is hardly generated. In addition, a long moving stroke is possible at a higher speed than a ball screw.

以上の点より、リニアモータの方がボールネジに比べ利点が多く走行軸に適しているが、垂直軸にリニアモータを利用する場合、移動した位置にリニアモータを保持させるための手段が必要である。   From the above points, the linear motor has more advantages than the ball screw and is suitable for the travel axis. However, when the linear motor is used for the vertical axis, a means for holding the linear motor in the moved position is required. .

給電状態では固定マグネットレールにモータコイルの励磁力でリニアモータが保持されるため特別な手段はいらない。   In the power supply state, no special means is required because the linear motor is held on the fixed magnet rail by the excitation force of the motor coil.

しかし、装置の電源遮断時や故障による電源断時にはモータコイルの励磁力が喪失するため搭載物や自重の影響で落下することになる。   However, when the power supply of the device is cut off or when the power supply is cut off due to a failure, the excitation force of the motor coil is lost and the motor coil falls due to the influence of the load and its own weight.

そのため、従来では外部にエアシリンダや油圧などの力を利用して摩擦物同士を押し付けるブレーキ機構を設けその摩擦力で制動している。   For this reason, conventionally, a brake mechanism that presses the frictional objects together using a force such as an air cylinder or hydraulic pressure is provided outside, and braking is performed using the frictional force.

ただし、これらのブレーキ機構には、搭載物や自重が重くなるほど大きな制動力が必要となり、それに伴いブレーキ構造自体も大きくなり、価格や装置内の省スペース化に対して構造的な実用面で問題があった。   However, these brake mechanisms require a larger braking force as the load and the weight of the brakes increase, and the brake structure itself increases accordingly. was there.

例えば、特開2002−186243号公報(特許文献1)に開示された先行技術のように固定マグネットレールにN、S磁極を交互に並べ敷設した固定子と、固定子との磁気吸着を防ぐため一定の距離を保持しながら表裏両側を複数の電機子で挟み込んだ可動子で構成され、その固定子と可動子の間に働く磁気吸引力で走行推力を発生するリニアモータにおいても保持ブレーキが付加されていないため、垂直走行軸の搬送機構に適用するには外部ブレーキなどの手段を設ける必要がある。   For example, in order to prevent magnetic attraction between the stator having the N and S magnetic poles alternately arranged on the fixed magnet rail and the stator as in the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-186243 (Patent Document 1). A holding brake is also added to a linear motor that generates traveling thrust with a magnetic attractive force that acts between the stator and the mover. Therefore, it is necessary to provide means such as an external brake in order to apply to the transport mechanism of the vertical traveling shaft.

また、特開平10−112971号公報(特許文献2)や特開2003−301872号公報(特許文献3)に開示された先行技術には、走行推力のための固定マグネットレールの磁気吸引力を利用したブレーキ機構が公開されている。   Further, the prior art disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-112971 (Patent Document 2) and Japanese Patent Laid-Open No. 2003-301872 (Patent Document 3) utilizes the magnetic attractive force of a fixed magnet rail for traveling thrust. The brake mechanism has been released.

特開2002−186243号公報JP 2002-186243 A 特開平10−112971号公報JP-A-10-112971 特開2003−301872号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-301872

本発明は、上記の問題に鑑み、簡単な構造で大きな制動力が得られるブレーキ付搬送機構を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the conveyance mechanism with a brake which can obtain big braking force with a simple structure in view of said problem.

また、本発明は、外部ブレーキ機構を設けることなく、固定マグネットレールの磁気吸引力を利用したブレーキにすることにより、コンパクトで省スペース化に対応した構造のブレーキ付搬送機構を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a transport mechanism with a brake having a compact and space-saving structure by using a magnetic attraction force of a fixed magnet rail without providing an external brake mechanism. And

本発明は、固定マグネットレールと、前記固定マグネットレールの表裏両面に設けられ、固定マグネットレールの長手方向に間隔をとって並ぶ多数の走行推力用磁石と、前記走行推力用磁石との磁気作用により走行推力を起こすモータコイルと、固定マグネットレールを両面から挟持するブレーキ手段を有することを特徴とする。   The present invention is based on the magnetic action of a fixed magnet rail, a large number of traveling thrust magnets arranged on the front and back surfaces of the fixed magnet rail and arranged at intervals in the longitudinal direction of the fixed magnet rail, and the traveling thrust magnet. The present invention is characterized by having a motor coil that generates a driving thrust and a brake means that clamps a fixed magnet rail from both sides.

さらに具体的には、ブレーキ手段は固定マグネットレールの両面に近接して対向するところの鋼板を含む金属で形成された一対のブレーキ板を有することを特徴とする。   More specifically, the brake means has a pair of brake plates formed of a metal including a steel plate that faces and faces both surfaces of the fixed magnet rail.

本発明によれば、固定マグネットレールを両面からブレーキ手段で挟持するので簡単な構造で大きな制動力を得られるブレーキ付搬送機構を提供することができる。   According to the present invention, since the fixed magnet rail is clamped from both sides by the brake means, it is possible to provide a transport mechanism with a brake that can obtain a large braking force with a simple structure.

また、鋼板を含む金属で形成された一対のブレーキ板は、固定マグネットレールの磁気吸引力で強く吸着するブレーキになるので、外部ブレーキ機構を設ける必要がなく、コンパクトで省スペース化に対応した構造のブレーキ付搬送機構を提供することができる。   In addition, a pair of brake plates made of metal, including steel plates, are brakes that are strongly attracted by the magnetic attractive force of the fixed magnet rail, so there is no need to provide an external brake mechanism, and a compact and space-saving structure A brake-equipped transport mechanism can be provided.

本発明の実施例について、図を引用して説明する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて詳細に説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

図1、図2に示すように、固定マグネットレール6とモータコイル3によりリニアモータが形成される。このリニアモータは、走行軸になる固定マグネットレール6が垂直、水平、あるいは傾斜した配置され、半導体製造装置で作られるウェハを搬送する搬送機構に利用される。   As shown in FIGS. 1 and 2, a linear motor is formed by the fixed magnet rail 6 and the motor coil 3. This linear motor is used in a transport mechanism for transporting a wafer made by a semiconductor manufacturing apparatus, in which fixed magnet rails 6 serving as traveling axes are arranged vertically, horizontally, or inclined.

リニアモータを垂直走行軸の搬送機構に適用した場合、電源給電時はモータコントローラのサーボ制御により制動力が得られ、搭載物や自重の重量を支えながら現在位置を保持するのは可能である。   When a linear motor is applied to the vertical travel axis transport mechanism, a braking force is obtained by servo control of the motor controller when power is supplied, and the current position can be held while supporting the weight of the load or its own weight.

しかし、電源遮断時あるいは電源系統の故障時には、可動側のモータコイル3の励磁電流が遮断される。このため、固定マグネットレール6との間の磁気吸引力を喪失し、制動力を失うので、ブレーキを設ける必要がある。   However, the exciting current of the movable motor coil 3 is cut off when the power supply is cut off or the power supply system fails. For this reason, since the magnetic attraction force between the fixed magnet rail 6 is lost and the braking force is lost, it is necessary to provide a brake.

図示されているように、垂直走行軸である固定マグネットレール6は、架台7に固定支持される。   As shown, the fixed magnet rail 6, which is a vertical traveling axis, is fixedly supported on the gantry 7.

架台7は垂直に延びる案内レール5を有する。移動案内部材4は案内レール5に沿って走行移動する。ベース1は移動案内部材4に固定支持される。このベース1にロボットは搭載される。ロボットは、ベース1に載って、垂直方向に上下移動する。   The gantry 7 has a guide rail 5 extending vertically. The movement guide member 4 travels along the guide rail 5. The base 1 is fixedly supported by the movement guide member 4. A robot is mounted on the base 1. The robot is placed on the base 1 and moves up and down in the vertical direction.

移動案内部材4は、図6に示すボールベアリング30を用いて案内レール5に走行移動自在に支持されている。案内レール5の側面溝31に嵌合する二つのボールベアリング30により、移動案内部材4は案内レール5からの脱落が図られる。   The movement guide member 4 is supported by the guide rail 5 so as to be able to travel and move using a ball bearing 30 shown in FIG. The moving guide member 4 is detached from the guide rail 5 by the two ball bearings 30 fitted in the side groove 31 of the guide rail 5.

案内レール5の先端溝42に嵌合する一つのボールベアリング30により移動案内部材4の左右方向のガタが抑えられる。   The backlash in the left-right direction of the moving guide member 4 is suppressed by one ball bearing 30 fitted in the front end groove 42 of the guide rail 5.

固定マグネットレール6は、案内レール5と並行に延在し、両端が架台7に支持されたところを除いて架台から浮いた状態に置かれる。   The fixed magnet rail 6 extends in parallel with the guide rail 5 and is placed in a state of floating from the gantry except where both ends are supported by the gantry 7.

モータコイル3は、固定マグネットレール6の表裏両面に設けた走行推力用磁石13の磁気吸引力を利用するため、両側から挟みこむ構造となっており、固定マグネットレール6と非接触で一定の距離を保ちながら走行するようにベース1に取り付け固定されている。   The motor coil 3 is sandwiched from both sides in order to use the magnetic attractive force of the traveling thrust magnets 13 provided on both the front and back surfaces of the fixed magnet rail 6, and is not contacted with the fixed magnet rail 6 at a certain distance. It is attached and fixed to the base 1 so as to run while keeping

ブレーキ手段は、ブレーキ板2、ブレーキ押さえ9、回動支点50、ブレーキバネ8、電磁石10、ブレーキ板側摩擦部材12を有する。   The brake means includes a brake plate 2, a brake retainer 9, a rotation fulcrum 50, a brake spring 8, an electromagnet 10, and a brake plate side friction member 12.

電源遮断時あるいは電源系統故障時に鋼板を含む金属製のブレーキ板2で固定マグネットレール6を両側から挟み込む。   The fixed magnet rail 6 is sandwiched from both sides by a metal brake plate 2 including a steel plate when the power is shut off or the power system fails.

前述した一対のブレーキ板2を支持し、かつ回動支点50を介して回動自在に支持される一対のブレーキ押さえ9は、固定マグネットレール6を両面から挟持する挟持力を付勢するブレーキバネ8と、ブレーキバネ8の挟持力に抗してブレーキ手段の挟持を解くように作動する電磁石10を有する。   The pair of brake retainers 9 that support the pair of brake plates 2 and are pivotally supported via the pivot fulcrum 50 are brake springs that urge the clamping force to clamp the fixed magnet rail 6 from both sides. 8 and an electromagnet 10 that operates to release the holding means of the brake against the holding force of the brake spring 8.

このような構成にブレーキ手段が構成されているので、ブレーキ手段は次のように作動する。   Since the brake means is configured in such a configuration, the brake means operates as follows.

装置電源が遮断され保持ブレーキ機構が動作している状態からのブレーキ押さえ9の一連の流れとしては、電源給電開始後にモータコイル3が励磁され、ベース1に搭載されたロボットや架台7と自重を十分に保持できる推力を得た時点でブレーキ解除とする。   As a series of flow of the brake presser 9 from the state where the apparatus power supply is shut off and the holding brake mechanism is operating, the motor coil 3 is excited after the power supply is started, and the weight of the robot and the platform 7 mounted on the base 1 is reduced. The brake is released when sufficient thrust is obtained.

すなわち、ブレーキ解除の時点で電磁コイル10に励磁電流を流すことでブレーキ押さえ9の片端を引き付け、走行推力用磁石13に磁気吸着されているブレーキ板2を固定マグネットレール6から引き離す。   That is, by applying an exciting current to the electromagnetic coil 10 at the time of releasing the brake, one end of the brake retainer 9 is attracted, and the brake plate 2 magnetically attracted to the traveling thrust magnet 13 is separated from the fixed magnet rail 6.

その作用により、固定マグネットレール側摩擦部材11とブレーキ側摩擦部材12の摩擦力が喪失(解かれ)される。   As a result, the frictional force of the fixed magnet rail side friction member 11 and the brake side friction member 12 is lost (unsolved).

また逆に電源遮断時あるいは電源系統故障時には、モータコイル3の励磁電流が遮断され、搭載物や自重を保持できる推力が無くなると同時に電磁コイル10の励磁電流が遮断される。   Conversely, when the power supply is cut off or the power supply system fails, the excitation current of the motor coil 3 is cut off, and the thrust that can hold the load and its own weight disappears, and at the same time, the excitation current of the electromagnetic coil 10 is cut off.

これと同時にブレーキバネ8の引っ張り力で瞬時にブレーキ板2が固定マグネットレール6の挟み込みを始動し、走行推力用磁石13の磁気吸着が作用して、応答性の高い大きな制動力を得られる。ロボットは自然落下移動することなく、電源遮断された位置に停止保持される。   At the same time, the brake plate 2 instantly starts to pinch the fixed magnet rail 6 by the pulling force of the brake spring 8, and the magnetic attraction of the traveling thrust magnet 13 acts to obtain a large responsive braking force. The robot is stopped and held at the position where the power is cut off without moving naturally.

モータコイル3と電磁コイル10の励磁電流の制御は、垂直走行方向の位置制御と併せてモータコントローラが行うものとする。   The excitation current of the motor coil 3 and the electromagnetic coil 10 is controlled by the motor controller together with the position control in the vertical traveling direction.

図2に示すように、固定マグネットレール6の中心には、十分な走行推力を得るために磁気特性の高い希土類ネオジウムなどを素材とした走行推力用磁石13をN、S極と交互に配置している。   As shown in FIG. 2, in the center of the fixed magnet rail 6, a traveling thrust magnet 13 made of rare earth neodymium or the like having high magnetic properties is arranged alternately with N and S poles in order to obtain sufficient traveling thrust. ing.

その走行推力用磁石13の両側の干渉しない位置に固定マグネットレール6と並行して固定マグネットレール側摩擦部材11を敷設する。   The fixed magnet rail side friction member 11 is laid in parallel with the fixed magnet rail 6 at a position where both sides of the traveling thrust magnet 13 do not interfere.

前述したように電源遮断などの垂直走行の制動時は、ブレーキ板2に設けられたブレーキ板側摩擦部材12がマグネット6の磁気吸引により固定マグネットレール側摩擦部材11をブレーキ押さえ9で挟み込み、両面で摩擦部材同士が押し付け合い摩擦力が発生するため簡単な構造で大きな制動力が得られる。   As described above, at the time of braking in vertical running such as power interruption, the brake plate side friction member 12 provided on the brake plate 2 sandwiches the fixed magnet rail side friction member 11 with the brake press 9 by the magnetic attraction of the magnet 6, Since the friction members are pressed against each other and a frictional force is generated, a large braking force can be obtained with a simple structure.

摩擦部材は、ブレーキ板2がばね8の引っ張り力と走行推力用磁石13の吸引力で瞬時に挟み込む時に発生する衝撃で走行推力用磁石13を破損させないための緩衝材の役目も兼ねている。   The friction member also serves as a cushioning material for preventing the traveling thrust magnet 13 from being damaged by an impact generated when the brake plate 2 is instantaneously sandwiched by the pulling force of the spring 8 and the attractive force of the traveling thrust magnet 13.

摩擦部材としてコルクを用いると、良好な緩衝効果が期待でき、音の発生を抑えることができる。   When cork is used as the friction member, a good buffering effect can be expected and generation of sound can be suppressed.

また、このブレーキ手段であるブレーキ機構は片側にあるブレーキ押さえ9を回動支点50を介して各摩擦部材を挟み込む形となるが、走行推力用磁石13はブレーキ板2の中心を磁気吸引するため、摩擦力は左右の摩擦部材均等に発生する。   The brake mechanism, which is the brake means, is configured such that each friction member is sandwiched between the brake retainer 9 on one side via the rotation fulcrum 50, but the traveling thrust magnet 13 magnetically attracts the center of the brake plate 2. The frictional force is generated evenly on the left and right friction members.

一方、電源給電時の保持ブレーキ解除動作であるが、走行推力用磁石13により吸着されたブレーキ板2を引き離して制動力を喪失するために電磁コイル10はブレーキ押さえ9の片端を強力な力で引き付ける必要がある。   On the other hand, in the holding brake release operation at the time of power supply, the electromagnetic coil 10 pulls one end of the brake retainer 9 with a strong force in order to separate the brake plate 2 attracted by the traveling thrust magnet 13 and lose the braking force. It is necessary to attract.

その場合は、複数個の電磁コイル10を備えることも可能である。   In that case, a plurality of electromagnetic coils 10 may be provided.

また、このブレーキ手段は、二枚のブレーキ板2で固定マグネットレール6の表裏の両面を挟持するので、図6に示すボールベアリング30に無理な力がかからない。   In addition, since the brake means sandwiches both the front and back surfaces of the fixed magnet rail 6 with the two brake plates 2, an excessive force is not applied to the ball bearing 30 shown in FIG.

すなわち、前述した特許文献2に示す片側から押し付けるブレーキ機構の場合には、走行推力用磁石の磁気吸引に伴い、案内レールのボールベアリングに押し付け力が作用する。   That is, in the case of the brake mechanism that is pressed from one side shown in Patent Document 2 described above, the pressing force acts on the ball bearing of the guide rail along with the magnetic attraction of the traveling thrust magnet.

本実施例の場合には、固定マグネットレール6を両面から挟持するので、そのような押し付け力が作用せず、ボールベアリング30に無理な力がかからない。ボールベアリング30や案内レール5の側面溝31の摩滅が生じ難く、高精度の走行移動が維持される。   In the case of the present embodiment, since the fixed magnet rail 6 is clamped from both sides, such a pressing force does not act, and an excessive force is not applied to the ball bearing 30. Wear of the ball bearing 30 and the side groove 31 of the guide rail 5 hardly occurs, and high-precision traveling is maintained.

次に図3に示す実施例について説明する。   Next, the embodiment shown in FIG. 3 will be described.

この実施例によれば、図1、図2に比べ、ブレーキ動作開始直後から最大限の制動力を得ることができる。   According to this embodiment, the maximum braking force can be obtained immediately after the start of the braking operation, as compared with FIGS.

すなわち、前述した図1、図2の搬送機構のブレーキ機構は、片側を支点としたブレーキ押さえ9で摩擦部材同士を挟み込み摩擦力を発生する構造である。   That is, the brake mechanism of the transport mechanism shown in FIGS. 1 and 2 described above has a structure in which the friction members are sandwiched by the brake press 9 with one side as a fulcrum to generate a frictional force.

このため、ブレーキ動作を開始した挟み込み始動時にブレーキ板2は、円軌道を描くように先ず支点の近くに設けた片側のみのマグネットレール側摩擦部材11とブレーキ板側摩擦部材12を押し付け合う作用をする。   For this reason, the brake plate 2 first presses the friction plate 11 on one side and the friction member 12 on the one side provided near the fulcrum so as to draw a circular orbit so as to draw a circular orbit when starting the clamping operation. To do.

最終的に走行推力用磁石13はブレーキ板2の中心を磁気吸引するため、摩擦力は左右の摩擦部材均等に発生するが、動作開始直後の制動力は半減する結果となる。そのため、装置電源が遮断された瞬間に最大限の制動力を発生できない問題点がある。   Ultimately, since the traveling thrust magnet 13 magnetically attracts the center of the brake plate 2, the frictional force is generated evenly on the left and right friction members, but the braking force immediately after the start of the operation is halved. Therefore, there is a problem that the maximum braking force cannot be generated at the moment when the apparatus power supply is shut off.

その問題を解消する手段を設けた図3は、前述した図1、図2の搬送機構のブレーキ機構を片側の支点で挟み込む構造から、マグネットレール6の表裏両面に並行に設けたブレーキ板2により摩擦部材同士を押し付ける構造に改良したものである。   FIG. 3 provided with means for solving the problem is based on a structure in which the brake mechanism of the transport mechanism in FIGS. 1 and 2 is sandwiched between fulcrums on one side, and the brake plate 2 provided in parallel on both the front and back surfaces of the magnet rail 6. The structure is improved by pressing the friction members together.

言い換えると、ブレーキ機構は、一対のブレーキ板2を固定マグネットレール6に押し付けるように一対のブレーキ板2の背面側に設けられた複数のブレーキバネ8と、ブレーキバネ8を介して一対のブレーキ板2と対向するように置かれる一対のブレーキ押さえ9と、ブレーキバネ8に抗して固定マグネットレール6に押し付けられている一対のブレーキ板2を固定マグネットレール6から離間させるように作動する電磁石10を有する構成になっている。   In other words, the brake mechanism includes a plurality of brake springs 8 provided on the back side of the pair of brake plates 2 so as to press the pair of brake plates 2 against the fixed magnet rail 6, and a pair of brake plates via the brake springs 8. 2 and a pair of brake pressers 9 placed opposite to each other, and an electromagnet 10 that operates to separate the pair of brake plates 2 pressed against the fixed magnet rail 6 against the brake spring 8 from the fixed magnet rail 6. It has the composition which has.

電源給電時は保持ブレーキ解除のため、ブレーキ板2を電磁石10の励磁による磁気吸引力で引っ張り上げ摩擦力が喪失する位置で保持する。   In order to release the holding brake when power is supplied, the brake plate 2 is pulled up by the magnetic attractive force generated by the excitation of the electromagnet 10 and held at a position where the frictional force is lost.

電源遮断時あるいは電源系統故障時は、電磁石10は非励磁となり吸着力を喪失すると同時にブレーキバネ8の伸長力が働き、ブレーキ板2は固定マグネットレール6に対して並行に挟み込み動作を開始する。   When the power supply is cut off or the power supply system fails, the electromagnet 10 is de-energized and loses its attractive force. At the same time, the extension force of the brake spring 8 works, and the brake plate 2 starts to be sandwiched with the fixed magnet rail 6 in parallel.

さらに、走行推力用磁石13の磁気吸引力も加わり左右の摩擦部材同士が均等に押し付け合うことにより、ブレーキ動作開始直後から最大限の制動力を得ることができる。   Further, the magnetic attraction force of the traveling thrust magnet 13 is also applied so that the left and right friction members are pressed against each other evenly, so that the maximum braking force can be obtained immediately after the start of the braking operation.

図4は、ブレーキ制御のタイミング図で電源電圧と制動力の関係を示したものである。   FIG. 4 is a timing diagram of the brake control and shows the relationship between the power supply voltage and the braking force.

電源電圧100%で制動力が働いていない搬送機構の運転動作中に装置の電源が遮断あるいは故障した場合、電源電圧は通常電源内部の電解コンデンサに蓄積されたエネルギー(電荷)やモータにブレーキを掛けた時に発生する回生エネルギー(誘起電圧)の影響でゆるやかに電圧降下をする。   When the power supply of the device is cut off or breaks down during the operation of the transport mechanism where the braking force is not working at the power supply voltage of 100%, the power supply voltage is usually applied to the energy (charge) stored in the electrolytic capacitor inside the power supply and the motor brake. The voltage drops slowly due to the regenerative energy (induced voltage) generated when it is applied.

電源電圧が約70%まで低下した時に電磁コイル10は励磁電流を遮断されブレーキ板2を保持する力を喪失し、ばね8の伸長力で制動を開始する(a部)。   When the power supply voltage drops to about 70%, the electromagnetic coil 10 loses the exciting current and loses the force to hold the brake plate 2, and starts braking by the extension force of the spring 8 (part a).

aの時点では制動力は小さいが、ブレーキの応答性を上げる作用と摩擦部材の挟み込み始動の引き金になるため必要な動作である。   Although the braking force is small at the time point “a”, this operation is necessary because it acts to increase the response of the brake and triggers the friction member to start.

その後、ブレーキ板2とマグネットレール6間の距離が一定値以内に近づくとマグネット13の磁気吸引力により発生した摩擦部材同士を押し付け合う応力が、前記ばね8の伸長力に加わり、急激に制動力が大きくなる(b部)。   Thereafter, when the distance between the brake plate 2 and the magnet rail 6 approaches within a certain value, the stress pressing the friction members generated by the magnetic attraction force of the magnet 13 is added to the extension force of the spring 8 and suddenly increases the braking force. Becomes larger (part b).

そして、電源電圧が50%以下に低下するタイミングにはブレーキ板2とマグネットレール6は磁気吸着状態となり、完全な制動状態を保持している(c部)。   At the timing when the power supply voltage drops to 50% or less, the brake plate 2 and the magnet rail 6 are in a magnetically attracted state and maintain a complete braking state (section c).

また、電源給電開始においては、電源電圧は短時間で上昇するので、約80%付近まで上昇した時に電磁コイル10の励磁電流が流れ始めブレーキ板2を引き付ける動作を開始する(d部)。   In addition, since the power supply voltage rises in a short time at the start of power supply, the exciting current of the electromagnetic coil 10 starts to flow when it rises to about 80%, and the operation of attracting the brake plate 2 is started (part d).

マグネットレール6に磁気吸着したブレーキ板2を完全に引き離すタイミングでは、すでに電源電圧は100%まで上昇しているので、モータコイル3は架台や自重を十分に保持できる推力を得ている。この時点で保持ブレーキ解除となる(e部)。   At the timing of completely separating the brake plate 2 magnetically attracted to the magnet rail 6, the power supply voltage has already increased to 100%, so that the motor coil 3 has obtained a thrust that can sufficiently hold the gantry and its own weight. At this point, the holding brake is released (section e).

図5は、コントローラのブロック図である。   FIG. 5 is a block diagram of the controller.

ブロック図のコントローラにより、前述した図4のタイミングで制御が行なわれる。   The controller shown in the block diagram performs control at the timing shown in FIG.

AC検出部fは、常に電源電圧を監視し、ブレーキの動作(70%)/解除(80%)電圧を判断し、演算部gに検出信号を送る。   The AC detection unit f constantly monitors the power supply voltage, determines the brake operation (70%) / release (80%) voltage, and sends a detection signal to the calculation unit g.

演算部gは、検出信号がノイズなどの過渡的な信号か正規の検出信号かを判断するため、検出信号をA/D変換し取り込みフィルタ・平均処理を行う。正規な検出信号の場合は、励磁電流制御部hで電磁コイルの励磁電流を制御し励磁/遮断の処理を行う。   In order to determine whether the detection signal is a transient signal such as noise or a normal detection signal, the calculation unit g performs A / D conversion on the detection signal and performs filter and average processing. In the case of a normal detection signal, the excitation current control unit h controls the excitation current of the electromagnetic coil to perform excitation / cutoff processing.

ブレーキiでは、電磁コイルの励磁/非励磁動作に伴い図4に示すタイミングで搬送機構のブレーキ動作を行う。   In the brake i, the brake operation of the transport mechanism is performed at the timing shown in FIG. 4 in accordance with the excitation / de-excitation operation of the electromagnetic coil.

上述したブレーキ付搬送機構を半導体ウェハ搬送装置に適用した例について説明する。   An example in which the above-described transfer mechanism with brake is applied to a semiconductor wafer transfer apparatus will be described.

電源遮断時や電源系統の故障時は、ロボットの下敷きやアームなどの伸長物にぶつかる危険のないよう瞬時にブレーキを動作させ、インターロックをかけることにより作業者の安全を確保する必要がある。   When the power is shut off or the power supply system fails, it is necessary to ensure the safety of the worker by operating the brake instantaneously and applying an interlock so that there is no danger of hitting an extension such as an underlay of the robot or an arm.

また、ロボットハンドにウェハを吸着したままである場合、ブレーキ作動が遅れることにより周辺装置に接触しウェハを破損する恐れがある。   Further, when the wafer is attracted to the robot hand, there is a risk that the brake operation is delayed and the peripheral device is touched and the wafer is damaged.

本実施例では、電源遮断時、瞬時に大きな制動力が必要なロボットなどの固定マグネットレール(垂直走行軸)を有する構成にとって特に有効である。この場合の固定マグネットレール(垂直走行軸)は、一般的な垂直角度で90°±5°の範囲で搬送を行う走行軸を指す。   This embodiment is particularly effective for a configuration having a fixed magnet rail (vertical traveling axis) such as a robot that requires a large braking force instantaneously when the power is shut off. The fixed magnet rail (vertical traveling axis) in this case refers to a traveling axis that conveys in a range of 90 ° ± 5 ° at a general vertical angle.

また、半導体製造装置のステージなどにおいては、今後益々高クリーン度、高精度、小型化の要求が強くなることが予測されるため、従来のボールねじを利用した垂直走行軸の搬送機構では限界がある。   In addition, the demand for high cleanliness, high accuracy, and miniaturization is expected to increase in the future for semiconductor manufacturing equipment stages, etc., so there is a limit to the conventional vertical axis transport mechanism using a ball screw. is there.

本実施例は搬送機構をリニアモータに移行した場合の課題である外部ブレーキ機構の解消を実現したもので、その他の半導体製造装置にも適用できる。   This embodiment realizes elimination of the external brake mechanism, which is a problem when the transport mechanism is shifted to a linear motor, and can be applied to other semiconductor manufacturing apparatuses.

本実施例におけるリニアモータは、固定マグネットレールをモータコイルで挟み込み表裏両面の磁気吸引力を利用して走行推力を発生する構造なので、固定マグネットレールは土台となる架台から両端を支点として浮いて設置される状態となる。   The linear motor in this embodiment has a structure in which a fixed magnet rail is sandwiched between motor coils to generate running thrust using the magnetic attraction force on both the front and back surfaces. It will be in a state to be.

本実施例によれば、前述した構造を元に固定マグネットレールの両面に設けた摩擦部材をブレーキ機構の摩擦部材で両側から挟み込み制動させるため、固定マグネットレールが片一方からの摩擦部材の応力で反りが発生するなどの問題も無く、大きな制動力を得ることができる。   According to this embodiment, the friction member provided on both surfaces of the fixed magnet rail based on the structure described above is sandwiched from both sides by the friction member of the brake mechanism and braked, so that the fixed magnet rail is caused by the stress of the friction member from one side. There is no problem of warping and a large braking force can be obtained.

また、ブレーキ機構が固定マグネットレールと一体化になっているため、外部に独立したブレーキ構造(外部ブレーキ機構)を設けた場合と比べ、構成部品の少ない安価な構造で省スペース化を実現できる。   Further, since the brake mechanism is integrated with the fixed magnet rail, space saving can be realized with an inexpensive structure with fewer components compared to the case where an independent brake structure (external brake mechanism) is provided outside.

本発明の実施例に係わるもので、固定マグネットレール(垂直走行軸)の走行方向を手前に見た断面図。Sectional drawing concerning the Example of this invention, and having looked at the traveling direction of the fixed magnet rail (vertical traveling shaft) in front. 本発明の実施例に係わるもので、リニアモータおよびブレーキ機構の斜視図。The perspective view of a linear motor and a brake mechanism concerning the Example of this invention. 本発明の他の実施例に係わるもので、固定マグネットレール(垂直走行軸)の走行方向を手前に見た断面図。Sectional drawing which concerns on the other Example of this invention, and looked at the traveling direction of the fixed magnet rail (vertical traveling shaft) toward this side. 本発明の実施例に係わるもので、ブレーキ制御のタイミング図。FIG. 4 is a timing chart of brake control according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係わるもので、コントローラのブロック図。FIG. 3 is a block diagram of a controller according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施例に係わるもので、案内レール、移動案内部材、ボールベアリングの関係を示した図。The figure which concerns on the Example of this invention, and showed the relationship between a guide rail, a movement guide member, and a ball bearing.

符号の説明Explanation of symbols

1…ベース、2…ブレーキ板、3…モータコイル、4…移動案内部材、5…案内レール、6…固定マグネットレール、7…架台、8…フレーキバネ、9…ブレーキ押さえ、10…電磁石、11…マグネットレール側摩擦部材、12…ブレーキ板側摩擦部材、13…走行推力用磁石。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base, 2 ... Brake board, 3 ... Motor coil, 4 ... Movement guide member, 5 ... Guide rail, 6 ... Fixed magnet rail, 7 ... Mount, 8 ... Flake spring, 9 ... Brake press, 10 ... Electromagnet, 11 ... Magnet rail side friction member, 12 ... brake plate side friction member, 13 ... magnet for running thrust.

Claims (10)

固定マグネットレールと、前記固定マグネットレールの表裏両面に設けられ、固定マグネットレールの長手方向に間隔をとって並ぶ多数の走行推力用磁石と、前記走行推力用磁石との磁気作用により走行推力を起こすモータコイルと、固定マグネットレールを両面から挟持するブレーキ手段を有することを特徴とするブレーキ付搬送機構。   A traveling thrust is generated by the magnetic action of the traveling thrust magnet, which is provided on both the fixed magnet rail and the front and back surfaces of the stationary magnet rail, and is arranged at intervals in the longitudinal direction of the stationary magnet rail. A transport mechanism with a brake, comprising: a motor coil; and a brake means for holding the fixed magnet rail from both sides. 架台に設けられている案内レールと、前記案内レールに取り付けられ、案内レールに沿って走行移動する移動案内部材と、前記移動案内部材に設けられるベースと、前記架台に設けられる固定マグネットレールと、前記固定マグネットレールの表裏両面に設けられ、固定マグネットレールの長手方向に間隔をとって並ぶ多数の走行推力用磁石と、前記ベースに設けられ、前記走行推力用磁石との磁気作用により走行推力を起こすモータコイルと、固定マグネットレールを両面から挟持するブレーキ手段を有することを特徴とするブレーキ付搬送機構。   A guide rail provided on the gantry, a movement guide member attached to the guide rail and traveling along the guide rail, a base provided on the movement guide member, a fixed magnet rail provided on the gantry, Provided on both the front and back surfaces of the fixed magnet rail, a number of traveling thrust magnets arranged at intervals in the longitudinal direction of the fixed magnet rail, and provided on the base, the traveling thrust is generated by the magnetic action of the traveling thrust magnet. A conveying mechanism with a brake, characterized by having a motor coil that raises and a brake means that clamps a fixed magnet rail from both sides. 請求項1または2記載のブレーキ付搬送機構において、
ブレーキ手段は、前記固定マグネットレールの両面に近接して対向するところの鋼板を含む金属で形成された一対のブレーキ板を有することを特徴とするブレーキ付搬送機構。
In the conveyance mechanism with a brake according to claim 1 or 2,
The brake means includes a pair of brake plates formed of a metal including a steel plate that faces and faces both surfaces of the fixed magnet rail.
請求項3記載のブレーキ付搬送機構において、
前記固定マグネットレールの長手方向に沿って延びるように両面に設けられるマグネットレール側摩擦部材と、前記ブレーキ板に設けられ、前記マグネットレール側摩擦部材に摺接するブレーキ板側摩擦部材を有することを特徴とするブレーキ付搬送機構。
In the conveyance mechanism with a brake according to claim 3,
It has a magnet rail side friction member provided on both surfaces so as to extend along the longitudinal direction of the fixed magnet rail, and a brake plate side friction member provided on the brake plate and in sliding contact with the magnet rail side friction member. A transport mechanism with a brake.
請求項3記載のブレーキ付搬送機構において、
前記一対のブレーキ板を支持し、かつ回動支点を介して回動自在に支持される一対のブレーキ押さえと、前記ブレーキ手段が前記固定マグネットレールを両面から挟持する挟持力を付勢するブレーキバネと、前記ブレーキバネの挟持力に抗して前記ブレーキ手段の挟持を解くように作動する電磁石を有することを特徴とするブレーキ付搬送機構。
In the conveyance mechanism with a brake according to claim 3,
A pair of brake retainers that support the pair of brake plates and are rotatably supported via a rotation fulcrum, and a brake spring that urges a clamping force by which the brake means clamps the fixed magnet rail from both sides And an electromagnet that operates to release the holding of the brake means against the holding force of the brake spring.
請求項3記載のブレーキ付搬送機構において、
前記一対のブレーキ板を前記固定マグネットレールに押し付けるように一対のブレーキ板の背面側に設けられたブレーキバネと、前記ブレーキバネを介して前記一対のブレーキ板と対向するように置かれる一対のブレーキ押さえと、前記ブレーキバネに抗して前記固定マグネットレールに押し付けられている前記一対のブレーキ板を固定マグネットレール
から離間させるように作動する電磁石を有することを特徴とするブレーキ付搬送機構。
In the conveyance mechanism with a brake according to claim 3,
A brake spring provided on the back side of the pair of brake plates so as to press the pair of brake plates against the fixed magnet rail, and a pair of brakes placed so as to face the pair of brake plates via the brake spring A transport mechanism with a brake, comprising: a presser; and an electromagnet that operates to separate the pair of brake plates pressed against the fixed magnet rail against the brake spring from the fixed magnet rail.
請求項1または2記載のブレーキ付搬送機構において、
前記固定マグネットレールが垂直に設けられたことを特徴とするブレーキ付搬送機構。
In the conveyance mechanism with a brake according to claim 1 or 2,
A transport mechanism with a brake, wherein the fixed magnet rail is provided vertically.
請求項1または2記載のブレーキ付搬送機構において、
前記走行推力用磁石は、希土類を含む永久磁石であることを特徴とするブレーキ付搬送機構。
In the conveyance mechanism with a brake according to claim 1 or 2,
The transport mechanism with a brake, wherein the traveling thrust magnet is a permanent magnet containing a rare earth.
固定マグネットレールと、前記固定マグネットレールの表裏両面に設けられ、固定マグネットレールの長手方向に間隔をとって並ぶ多数の走行推力用磁石と、前記走行推力用磁石との磁気作用により走行推力を起こすモータコイルと、固定マグネットレールを両面から挟持するブレーキ手段と、前記ブレーキ手段の挟持を解くように作動する電磁石と、前記モータコイル、および電磁石の励磁電流を制御する励磁電流制御部を有することを特徴とするブレーキ付搬送機構。   A traveling thrust is generated by the magnetic action of the stationary thrusting magnet and the traveling thrusting magnets that are provided on both the front and back surfaces of the stationary traveling rail and are arranged at intervals in the longitudinal direction of the stationary traveling rail. A motor coil, a brake unit that clamps the fixed magnet rail from both sides, an electromagnet that operates so as to release the clamping of the brake unit, and an excitation current control unit that controls the excitation current of the motor coil and the electromagnet. A transport mechanism with a brake. 装置内のクリーン度を確保するフィルタユニット、作業用ウェハを格納するロードポートと、ウェハ位置を補正するアライメント機構を有するウェハ搬送装置において、
架台に設けられている案内レールと、前記案内レールに取り付けられ、案内レールに沿って走行移動する移動案内部材と、前記移動案内部材に設けられるベースと、前記架台に設けられる固定マグネットレールと、前記固定マグネットレールの表裏両面に設けられ、固定マグネットレールの長手方向に間隔をとって並ぶ多数の走行推力用磁石と、前記ベースに設けられ、前記走行推力用磁石との磁気作用により走行推力を起こすモータコイルと、前記ベースに設けられたロボットと、固定マグネットレールを両面から挟持するブレーキ手段、前記ブレーキ手段の挟持を解くように作動する電磁石と、前記モータコイル、および電磁石の励磁電流を制御する励磁電流制御部を有することを特徴とするブレーキ付搬送機構。
In a wafer transfer apparatus having a filter unit for ensuring cleanliness in the apparatus, a load port for storing a working wafer, and an alignment mechanism for correcting the wafer position,
A guide rail provided on the gantry, a movement guide member attached to the guide rail and traveling along the guide rail, a base provided on the movement guide member, a fixed magnet rail provided on the gantry, A plurality of traveling thrust magnets arranged on the front and back surfaces of the fixed magnet rail and arranged at intervals in the longitudinal direction of the fixed magnet rail, and provided on the base, the traveling thrust is generated by the magnetic action of the traveling thrust magnet. Controls the motor coil that wakes up, the robot provided on the base, the brake means that clamps the fixed magnet rail from both sides, the electromagnet that operates to release the brake means, the excitation current of the motor coil and the electromagnet A conveyance mechanism with a brake, characterized by having an exciting current control unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116727705A (en) * 2023-05-11 2023-09-12 深圳市东方鼎盛科技有限公司 Linear sliding table precise positioning device

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