JP2009131104A - Transfer robot - Google Patents

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JP2009131104A JP2007305547A JP2007305547A JP2009131104A JP 2009131104 A JP2009131104 A JP 2009131104A JP 2007305547 A JP2007305547 A JP 2007305547A JP 2007305547 A JP2007305547 A JP 2007305547A JP 2009131104 A JP2009131104 A JP 2009131104A
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Shigeru Endo
茂 遠藤
Tatsumasa To
立誠 董
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NSK Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transfer robot with direct drive motors available in an atmosphere without air, which monitors bearings effectively and quickly returns to its operational state when an abnormality occurs. <P>SOLUTION: The abnormality of the bearings 19 and 19' of the direct drive motors D1 and D2 making up the transfer robot and that of the link support bearing can be detected by comparing a difference between a torque command value at the earliest stage (first elapsed time) at which the transfer robot starts operation and a torque command value with an elapse of a predetermined operation time (second elapsed time after the first elapsed time), which difference results when a table T is caused to come closer to or go away from the drive motors D1 and D2 (by rotating the drive motors D1 and D2 reverse to each other). <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、大気外の雰囲気例えば真空中で用いられるダイレクトドライブモータを用いた搬送ロボットに関する。   The present invention relates to a transfer robot using a direct drive motor used in an atmosphere outside the atmosphere such as a vacuum.

例えば半導体製造装置等においては、不純物を極力排除するために真空槽内の超高真空雰囲気中で被加工物に対する加工作業が行われる。その場合に使用されるアクチュエータとして、例えば被加工物位置決め装置の駆動モータにあっては、駆動軸の軸受に一般的なグリースなどのように揮発成分を含有する潤滑剤を用いることはできないから、金や銀などの軟質金属を軸受の内外輪にプレーティングすることで潤滑性を高めている。また、駆動モータのコイル絶縁材、配線被覆材及び積層磁極の接着剤なども、耐熱性に優れ放出ガスの少ない安定した材料が選定されるという実情がある。   For example, in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, a workpiece is processed in an ultra-high vacuum atmosphere in a vacuum chamber in order to eliminate impurities as much as possible. As an actuator used in that case, for example, in a drive motor of a workpiece positioning device, a lubricant containing a volatile component such as general grease cannot be used for a drive shaft bearing. Lubrication is enhanced by plating soft metals such as gold and silver on the inner and outer rings of the bearing. In addition, there is a fact that a stable material with excellent heat resistance and low emission gas is selected for the coil insulating material of the drive motor, the wiring coating material, and the adhesive of the laminated magnetic pole.

特に近年、半導体の集積度が高まり、それに伴って同時にICのパターン幅の微細化による高密度化が進められている。この微細化に対応できるウエハを製造するために、ウエハ品質に対する高度の均一性が要求されている。その要求に応えるためには、ウエハの低圧ガス処理室における不純物ガス濃度の一層の低減が重要である。また、要求通りに微細加工を行うためには、極めて高精度の位置決め装置が必要である。こうした見地から上記従来のアクチュエータを検討すると、以下のような種々の問題点が指摘される。   In particular, in recent years, the degree of integration of semiconductors has increased, and at the same time, higher density has been promoted by reducing the pattern width of the IC. In order to manufacture a wafer that can cope with this miniaturization, a high degree of uniformity in wafer quality is required. In order to meet the demand, it is important to further reduce the impurity gas concentration in the low-pressure gas processing chamber of the wafer. Further, in order to perform microfabrication as required, an extremely high precision positioning device is required. From the above viewpoint, the following problems are pointed out when the conventional actuator is examined.

すなわち、超真空雰囲気を備えた真空槽内で用いる駆動モータの場合、たとえ駆動モータのコイル絶縁材や配線被覆等に、耐熱性に優れ放出ガスの少ない安定した材料が選定されても、それが有機系の絶縁材料である限り、ミクロ的には多孔質であって表面には無数の穴を有している。これを一旦大気にさらすと、その表面の穴にガスや水分子等を取り込んで吸蔵してしまう。それらの吸蔵不純分子を真空排気で除去する脱ガスに長時間を要してしまい、生産効率の低下は避けがたい。さらには、真空中においては空気の対流による放熱があり得ないから、コイル温度の局部的な上昇を生じた場合に、その部分の抵抗が増大して発熱が加速され、コイル絶縁皮膜の焼損を招き易い。これに対して、コイル絶縁材に無機材料を用いると共に、配線はステンレス管のシース電線を用いることで吸着不純分子を低減することが考えられる。しかしその場合はコストが非常に高くなるのみならず、コイル巻線スぺース内に占める銅などの導体の比率が減少して電気抵抗が増加し、その結果、モータの容量低下を来す恐れがある。   That is, in the case of a drive motor used in a vacuum chamber equipped with an ultra-vacuum atmosphere, even if a stable material with excellent heat resistance and low emission gas is selected for the coil insulation material or wiring coating of the drive motor, As long as it is an organic insulating material, it is microscopically porous and has numerous holes on its surface. Once this is exposed to the atmosphere, gas, water molecules, etc. are taken in and occluded in the holes on the surface. A long time is required for degassing to remove these occluded impure molecules by vacuum evacuation, and a reduction in production efficiency is unavoidable. Furthermore, since heat cannot be released due to air convection in a vacuum, when the coil temperature rises locally, the resistance of that portion increases, heat generation is accelerated, and the coil insulation film is burned out. Easy to invite. On the other hand, while using an inorganic material for the coil insulating material, it is conceivable to reduce adsorbed impure molecules by using a stainless steel sheath wire for the wiring. However, in that case, not only the cost becomes very high, but also the ratio of conductors such as copper in the coil winding space decreases, resulting in an increase in electrical resistance, resulting in a decrease in motor capacity. There is.

このような問題に対し、隔壁の内側にステータを配置し、その外側にロータを配置して、かかるロータを回転駆動させてフロッグレッグアームを駆動するダイレクトドライブモータが特許文献1に記載されている。特許文献1のダイレクトドライブモータによれば、ステータに付随するコイル絶縁材や配線被覆などは、大気圧に維持された隔壁の内側に配置するので、それらを真空槽内に配置した場合における吸蔵不純分子の排出の問題や、発熱の問題を回避できる。
特開2006−109656号公報
In order to solve such a problem, Patent Document 1 discloses a direct drive motor in which a stator is disposed inside a partition wall, a rotor is disposed outside the partition wall, and the rotor is driven to rotate to drive a frog leg arm. . According to the direct drive motor of Patent Document 1, coil insulation materials and wiring coatings attached to the stator are disposed inside the partition maintained at atmospheric pressure, and therefore, the storage impureness when they are disposed in the vacuum chamber. The problem of molecular discharge and the problem of heat generation can be avoided.
JP 2006-109656 A

ところで、上述の用途のダイレクトドライブモータにおけるロータを支持する軸受や、かかるダイレクトドライブモータを用いて半導体ウエハ等を搬送する搬送ロボットの関節部には、真空用の潤滑油が用いられている。しかるに、このような超高真空雰囲気中で用いる潤滑剤は、一般的なグリースと比較し潤滑寿命が短いため、軸受の潤滑不良に起因して発生するスパイク状のトルク変動や平均トルクの異常増加により,搬送ロボットのアームやテーブルに振動が生じ,搬送物である半導体ウエハに損傷を与えてしまう恐れがある。半導体ウエハ搬送ロボットに纏わる工程不良および不慮のライン停止を未然に防ぐには,駆動源の回転支持のために配置される軸受や,アームの関節部に配置される軸受を監視し、異常の予兆等が生じた場合には直ちに装置を停止して交換などのメンテナンスを行うことが重要である。しかしながら,従来は、半導体ウエハ搬送ロボットに用いられる軸受を監視する有効な技術が存在していなかった。   By the way, vacuum bearing oil is used for bearings that support the rotor in the direct drive motor for the above-described applications and joint portions of a transfer robot that transfers a semiconductor wafer or the like using the direct drive motor. However, since the lubricant used in such an ultra-high vacuum atmosphere has a shorter lubrication life compared to general grease, spike-like torque fluctuations and abnormal increase in average torque caused by poor lubrication of bearings As a result, vibration may occur in the arm or table of the transfer robot, and the semiconductor wafer as the transfer object may be damaged. In order to prevent process failures and accidental line stoppage associated with semiconductor wafer transfer robots, the bearings arranged to support the rotation of the drive source and the bearings arranged at the joints of the arm are monitored for signs of abnormalities. In such a case, it is important to immediately stop the apparatus and perform maintenance such as replacement. However, conventionally, there has been no effective technique for monitoring a bearing used in a semiconductor wafer transfer robot.

本発明は,上記の問題点に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,大気外の雰囲気中で用いられるダイレクトドライブモータを備えた搬送ロボットにおいて,軸受の有効な監視を行い、異常があれば迅速に稼動復旧できる搬送ロボットを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to perform effective monitoring of bearings in a transfer robot equipped with a direct drive motor used in an atmosphere outside the atmosphere, The object is to provide a transfer robot that can quickly restore operation if there is an abnormality.

本発明の搬送ロボットは、2つのダイレクトドライブモータからの動力によりリンク機構を介してテーブルを駆動する搬送ロボットにおいて、
各ダイレクトドライブモータが、
ハウジングと、
前記ハウジングから延在し、大気側と大気外側を隔絶する隔壁と、
前記隔壁に対して大気外側に配置されたロータと、
前記隔壁に対して大気外側に配置され、前記ロータを回転自在に支持するロータ支持軸受と、
前記隔壁に対して大気側に配置され、前記ロータを駆動するステータと、
前記外側ロータの回転角度を検出する角度検出器と、
前記角度検出器により検出された前記外側ロータの回転角度に応じて算出されたトルク指令値または電流指令値に基づいて、前記ステータに通電するモータ制御回路とを有し、
前記モータ制御回路により所定時間をおいて算出されたトルク指令値または電流指令値を比較することにより,前記ロータ支持軸受および前記リンク機構の関節部に配置されたリンク支持軸受の摩擦トルクを検知することを特徴とする。
The transfer robot of the present invention is a transfer robot that drives a table via a link mechanism by power from two direct drive motors.
Each direct drive motor
A housing;
A partition wall extending from the housing and isolating the atmosphere side from the atmosphere outside;
A rotor disposed outside the atmosphere with respect to the partition;
A rotor support bearing disposed outside the atmosphere with respect to the partition wall and rotatably supporting the rotor;
A stator disposed on the atmosphere side with respect to the partition wall and driving the rotor;
An angle detector for detecting a rotation angle of the outer rotor;
A motor control circuit for energizing the stator based on a torque command value or a current command value calculated according to the rotation angle of the outer rotor detected by the angle detector;
By comparing the torque command value or the current command value calculated at a predetermined time by the motor control circuit, the friction torque of the link support bearing disposed at the joint portion of the rotor support bearing and the link mechanism is detected. It is characterized by that.

本発明の搬送ロボットによれば、その駆動源として大気外の雰囲気中で用いられるのに好適なダイレクトドライブモータを備え,磁気カップリングなどの回転導入器および減速機が無いという特徴を有する。よって,ダイレクトドライブモータが回転する際に、機械損を生じる要素はロータ支持軸受及びリンク支持軸受のみであるといえる。   The transfer robot according to the present invention has a feature that a direct drive motor suitable for use in an atmosphere outside the atmosphere is provided as a drive source, and there is no rotation introducer such as a magnetic coupling and a speed reducer. Therefore, it can be said that only the rotor support bearing and the link support bearing cause the mechanical loss when the direct drive motor rotates.

このように構成されたダイレクトドライブモータを回転駆動した際のトルク指令値または電流指令値を変化させる要因は、
(1)スイッチング損および隔壁の渦電流損などの鉄損、
(2)ダイレクトドライブモータが元来有するコギングトルク,
(3)ロータおよびリンク機構などの慣性モーメントを加減速するための運動エネルギー,
(4)ロータ支持軸受およびリンク支持軸受の摩擦トルク,
に限定される。これらの要因のうち,ロータ支持軸受およびリンク支持軸受の摩擦トルク以外は不変かつ定量的であり,容易に数値化できる。よって,モータ制御回路内で算出されたトルク指令値または電流指令値から摩擦トルク以外の要因を除することにより,ロータ支持軸受およびリンク支持軸受の摩擦トルクの異常を検知できるので,これを監視することで、ロータ支持軸受およびリンク支持軸受の異常を検出することが出来、必要に応じて搬送ロボット等を停止させて、潤滑油の補給や部品交換等のメンテナンスを行うことができる。
Factors that change the torque command value or current command value when the direct drive motor configured in this way is rotationally driven are:
(1) Iron loss such as switching loss and eddy current loss of partition walls,
(2) Cogging torque inherent to direct drive motors,
(3) Kinetic energy for accelerating / decelerating the moment of inertia of the rotor and link mechanism,
(4) Friction torque of rotor support bearing and link support bearing,
It is limited to. Of these factors, the friction torque of the rotor support bearing and link support bearing is constant and quantitative, and can be easily quantified. Therefore, by removing factors other than friction torque from the torque command value or current command value calculated in the motor control circuit, abnormalities in the friction torque of the rotor support bearing and link support bearing can be detected. Thus, abnormality of the rotor support bearing and the link support bearing can be detected, and maintenance such as replenishment of lubricating oil and replacement of parts can be performed by stopping the transfer robot and the like as necessary.

前記角度検出器は、
前記隔壁に対して大気外側に配置され,前記ロータと共に回転する外側磁気カップリングロータと、
前記隔壁に対して大気側に配置され,磁気カップリング作用により前記外側磁気カップリングロータと同期して回転する内側磁気カップリングロータと,
前記隔壁に対して大気側に配置され,前記内側磁気カップリングロータを回転自在に支持する内側軸受と、
前記隔壁に対して大気側に配置されたレゾルバ装置とから成り,
前記レゾルバ装置のレゾルバロータは,前記内側磁気カップリングロータとともに,内側軸受により回転自在に支持される構成であると好ましい。
The angle detector is
An outer magnetic coupling rotor disposed outside the atmosphere with respect to the partition wall and rotating together with the rotor;
An inner magnetic coupling rotor disposed on the atmosphere side with respect to the partition wall and rotating in synchronization with the outer magnetic coupling rotor by a magnetic coupling action;
An inner bearing disposed on the atmosphere side with respect to the partition wall and rotatably supporting the inner magnetic coupling rotor;
A resolver device arranged on the atmosphere side with respect to the partition wall,
The resolver rotor of the resolver device is preferably configured to be rotatably supported by an inner bearing together with the inner magnetic coupling rotor.

本発明によれば、隔壁に対して大気外側に配置されたロータの角度を,磁気カップリング作用によって隔壁に対して大気側に配置されたレゾルバ装置に伝達する構成としている。内側軸受は、内側磁気カップリングロータおよびレゾルバロータを回転支持するだけであり,負荷容量は小さくて済むので,ロータ支持軸受およびリンク支持軸受に比べて摩擦トルクが小さく,上述したロータの摩擦トルクの検知には影響しない。   According to the present invention, the angle of the rotor disposed outside the atmosphere with respect to the partition wall is transmitted to the resolver device disposed on the atmosphere side with respect to the partition wall by a magnetic coupling action. The inner bearing only supports the inner magnetic coupling rotor and the resolver rotor in rotation, and the load capacity is small. Therefore, the friction torque is smaller than that of the rotor support bearing and link support bearing, and the friction torque of the rotor described above is reduced. Does not affect detection.

このように構成したダイレクトドライブモータにおいては,レゾルバ装置のレゾルバロータは内側軸受によって回転支持されており,ロータ支持軸受とは機械的な連結がなされていない。よって,ロータ支持軸受に異常なトルク変化が検出されて交換作業を行った場合であっても、角度検出器の精度はロータ取付け誤差などの影響を受けず,角度検出器の調整作業や精度保証するための計測が不要であるため,迅速に搬送ロボット等を稼動復旧できる。これらの効果により,大気外の雰囲気中で用いられる搬送ロボット等に、本発明のダイレクトドライブモータもを適用することで、軸受の有効な監視ができ,さらに,迅速に稼動復旧できる搬送ロボットを提供することができる。   In the direct drive motor configured as described above, the resolver rotor of the resolver device is rotatably supported by the inner bearing and is not mechanically connected to the rotor support bearing. Therefore, even if an abnormal torque change is detected in the rotor support bearing and the replacement work is performed, the accuracy of the angle detector is not affected by the rotor mounting error, etc. This eliminates the need for measurements to be performed, so the transport robot and the like can be restored quickly. Due to these effects, by applying the direct drive motor of the present invention to a transfer robot used in an atmosphere outside the atmosphere, it is possible to effectively monitor the bearing and provide a transfer robot that can be quickly restored to operation. can do.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は、本実施の形態にかかるダイレクトドライブモータからなるモータシステムを用いたフロッグレッグアーム式搬送ロボットの斜視図である。図1において、2つのダイレクトドライブモータD1、D2を直列に連結している。下方のダイレクトドライブモータD1のロータには、第1アームA1が連結され、第1アームA1の先端には第1リンクL1が枢動可能に連結されている。一方、上方のダイレクトドライブモータD2のロータには、第2アームA2が連結され、第2アームA2の先端には第2リンクL2が枢動可能に連結されている。リンクL1,L2は、ウエハWを載置するテーブルTに、それぞれ枢動可能に連結されている。尚、図示していないが、アームA1とリンクL1の関節部、アームA2とリンクL2の関節部、リンクL1とテーブルTの関節部、リンクL2とテーブルTの関節部には、それぞれリンク支持軸受が配置されている。尚、リンク支持軸受としては、例えば特開2006−329420号公報に記載されたものを用いることができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a frog-leg-arm type transport robot using a motor system including a direct drive motor according to the present embodiment. In FIG. 1, two direct drive motors D1 and D2 are connected in series. A first arm A1 is connected to the rotor of the lower direct drive motor D1, and a first link L1 is pivotally connected to the tip of the first arm A1. On the other hand, the second arm A2 is connected to the rotor of the upper direct drive motor D2, and the second link L2 is pivotally connected to the tip of the second arm A2. The links L1 and L2 are pivotally connected to a table T on which the wafer W is placed. Although not shown, link support bearings are provided in the joint portions of the arm A1 and the link L1, the joint portion of the arm A2 and the link L2, the link L1 and the joint portion of the table T, and the joint portion of the link L2 and the table T, respectively. Is arranged. In addition, as a link support bearing, what was described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-329420, for example can be used.

図1より明らかであるが、ダイレクトドライブモータD1、D2のロータがそれぞれ同方向に回転すれば、テーブルTも同方向に回転し、かかるロータが逆方向に回転すれば、テーブルTは、ダイレクトドライブモータD1、D2に接近もしくは離隔するようになっている。従って、ダイレクトドライブモータD1、D2を任意の角度で回転させれば、テーブルTが届く範囲内で、任意の2次元位置にウエハWを搬送させることができる。   As is clear from FIG. 1, if the rotors of the direct drive motors D1 and D2 rotate in the same direction, the table T also rotates in the same direction. If the rotor rotates in the opposite direction, the table T The motors D1 and D2 are approached or separated from each other. Therefore, if the direct drive motors D1 and D2 are rotated at an arbitrary angle, the wafer W can be transferred to an arbitrary two-dimensional position within a range where the table T can reach.

このように例えば半導体製造装置における真空槽内に配置されるウエハ搬送アーム、例えばスカラ型や図に示すフロッグレッグ型のように複数のアームを備えた装置では、特に複数の回転モータが必要となる。真空環境では外界との接触表面積を極力小さくすると同時に、スぺースを有効に活用するためにモータ等の取付穴はなるべく少なくする必要がある。また、ウエハWを水平にまっすぐに、振動を極力少なくして搬送するためには、アームの先端に作用するモーメントをロータ支持部で強固に保持する必要がある。そこで、ダイレクトドライブモータD1、D2を複数、ハウジング部分で同軸に連結し、連結部分はシールで密に接合(溶接、Oリング、金属ガスケット、等による密な接合)して、モータロータの配設された空間とハウジング外部空間とを離隔することも必要となる。   Thus, for example, in a wafer transfer arm disposed in a vacuum chamber in a semiconductor manufacturing apparatus, for example, an apparatus having a plurality of arms such as a scalar type or a frog-leg type shown in the figure, a plurality of rotary motors are required. . In a vacuum environment, it is necessary to reduce the surface area of contact with the outside as much as possible, and at the same time to reduce the number of mounting holes for a motor or the like as much as possible in order to effectively use the space. In addition, in order to transport the wafer W horizontally and with minimal vibration, it is necessary to firmly hold the moment acting on the tip of the arm with the rotor support. Therefore, a plurality of direct drive motors D1 and D2 are connected coaxially at the housing part, and the connecting part is tightly joined with a seal (tightly joined by welding, O-ring, metal gasket, etc.), and the motor rotor is disposed. It is also necessary to separate the open space and the housing external space.

また、ウエハWを水平にまっすぐ、振動を少なく搬送するためにはアームA1、A2の先端に作用するモーメントを、ロータ支持部で強固に保持する必要がある。更に、又、真空環境での複数軸のアーム駆動の際には、電源投入時に現在のアームの回転位置を認識しないと真空槽の壁や、真空槽のシャッタにアームA1,A2等をぶつけてしまう可能性がある。このような要求に応じることができるダイレクトドライブモータを同軸に連結したモータシステムについて説明する。   Further, in order to convey the wafer W horizontally and with less vibration, it is necessary to firmly hold the moment acting on the tips of the arms A1 and A2 by the rotor support portion. Furthermore, when driving multiple axes in a vacuum environment, if the current rotation position of the arm is not recognized when the power is turned on, the arm A1, A2, etc. are hit against the wall of the vacuum chamber or the shutter of the vacuum chamber. There is a possibility. A motor system in which direct drive motors that can meet such demands are connected coaxially will be described.

本実施の形態は、表面磁石型の32極36スロットアウターロータ式ブラシレスタイプのダイレクトドライブモータを用いる。32極36スロットというスロットコンビネーションは、コギング力は小さいが径方向に磁気吸引力が発生し回転時の振動は大きいことが一般的に知られている8極9スロットというスロットコンビネーションの4倍の構成である。2n倍(nは整数)にしたことにより、径方向の磁気吸引力は相殺されるので、固定子と回転子の真円度や同軸度および機構部品の剛性を高めることなく回転時の振動を小さくでき、かつ、本来的にコギングが小さい構成であるので、非常に滑らかな回転が得られる。一方、このような非常に多極なモータとすることにより、機械角の周期に対する電気角の周期が多いので、位置決め制御性が良い。よって、本発明の如く、減速器を用いずにロボット装置を駆動するようなダイレクトドライブモータには好適である。また、総磁束量を下げることなく固定子連結部の肉厚と突極幅、および回転子のヨーク肉厚を狭くできるので、本発明の如く、薄型かつ大径幅狭のダイレクトドライブモータには好適である。 In this embodiment, a surface magnet type 32-pole 36-slot outer rotor brushless type direct drive motor is used. The slot combination of 32 poles and 36 slots has a configuration four times that of the slot combination of 8 poles and 9 slots, which is generally known to have a small cogging force but a large magnetic attraction force in the radial direction and a large vibration during rotation. It is. Since the magnetic attractive force in the radial direction is canceled by increasing 2n times (n is an integer), vibration during rotation without increasing the roundness and coaxiality of the stator and rotor and the rigidity of the mechanical parts Can be made small and cogging is inherently small, so that a very smooth rotation can be obtained. On the other hand, by using such a very multipolar motor, the electrical angle cycle is greater than the mechanical angle cycle, so that the positioning controllability is good. Therefore, as in the present invention, it is suitable for a direct drive motor that drives a robot apparatus without using a speed reducer. Further, since the thickness and salient pole width of the stator connecting portion and the yoke thickness of the rotor can be reduced without reducing the total magnetic flux amount, a direct drive motor having a thin and large diameter and narrow width as in the present invention is used. Is preferred.

図2は、図1の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。図2を参照して、2軸のモータシステムの内部構造について詳細に説明する。まず、ダイレクトドライブモータD1について説明する。定盤Gに据え付けた円板10の中央開口10aに同軸に接合されボルト11により相互に固定された中空円筒状の本体12は、その上端にカップ状の隔壁13を取り付けている。本体12の中央は、ステータへの配線などを通すために用いることができる。本体12,円板10によりハウジングを構成する。   FIG. 2 is a view of the configuration of FIG. 1 taken along the line II-II and viewed in the direction of the arrow. The internal structure of the two-axis motor system will be described in detail with reference to FIG. First, the direct drive motor D1 will be described. A hollow cylindrical main body 12 that is coaxially joined to the central opening 10a of the disk 10 installed on the surface plate G and fixed to each other by bolts 11 has a cup-shaped partition wall 13 attached to the upper end thereof. The center of the main body 12 can be used for passing wiring to the stator. The main body 12 and the disk 10 constitute a housing.

隔壁13は、非磁性体であるステンレス製であり、本体12に嵌合される肉厚の底部13aと、その周縁から軸線方向にダイレクトドライブモータD1、D2を貫くようにして延在する薄肉の円筒部13bとからなる。従って、隔壁13は、ダイレクトドライブモータD1、D2に共通に用いられる。円筒部13bの下端は、TIG溶接にて封止可能にホルダ15に接合され、ホルダ15は、円板10にボルト16により固定されている。ここで、円筒部13bの溶接部を略同一厚さとすることにより、片側への部品にのみ熱が逃げることを抑制し、嵌合部を均一に溶接できる構造となっている。ホルダ15と円板10の接触面には、シール部材を填め込む溝加工が施してあり、シール部材ORを溝に填め込んだ後にホルダ15と円板10をボルト16により締結することにより、締結部分を大気側から分離隔絶している。隔壁13は耐食性が高く、特に磁性の少ないオーステナイト系ステンレスのSUS316を材料としており、ホルダ15は隔壁13との溶接性から同じくSUS316を材料としている。   The partition wall 13 is made of stainless steel, which is a non-magnetic material, and has a thick bottom portion 13a fitted to the main body 12 and a thin wall portion extending from the periphery thereof so as to penetrate the direct drive motors D1 and D2 in the axial direction. It consists of a cylindrical part 13b. Therefore, the partition wall 13 is commonly used for the direct drive motors D1 and D2. The lower end of the cylindrical portion 13b is joined to the holder 15 so as to be sealed by TIG welding, and the holder 15 is fixed to the disk 10 with bolts 16. Here, by setting the welded portion of the cylindrical portion 13b to substantially the same thickness, heat is prevented from escaping only to the component on one side, and the fitting portion can be welded uniformly. The contact surface between the holder 15 and the disc 10 is provided with a groove processing for fitting the seal member. After the seal member OR is fitted into the groove, the holder 15 and the disc 10 are fastened by the bolts 16. The part is separated from the atmosphere side. The partition wall 13 is made of SUS316 made of austenitic stainless steel, which has high corrosion resistance and is less magnetic, and the holder 15 is also made of SUS316 because of its weldability with the partition wall 13.

更に、隔壁13とホルダ15とは気密的に接合され、且つホルダ15と円板10、及び円板10と定盤Gとは、それぞれO−リングORによって気密されている。従って、円板10と、隔壁13とで囲われる内部空間は、その外部から気密されている。尚、隔壁13は必ずしも非磁性体である必要はない。又、O−リングORを用いて気密する代わりに、電子ビーム溶接やレーザビーム溶接などで部材間を気密しても良い。   Further, the partition wall 13 and the holder 15 are airtightly joined, and the holder 15 and the disk 10 and the disk 10 and the surface plate G are hermetically sealed by O-rings OR, respectively. Therefore, the internal space surrounded by the disk 10 and the partition wall 13 is airtight from the outside. In addition, the partition 13 does not necessarily need to be a nonmagnetic material. Further, instead of using the O-ring OR, the members may be hermetically sealed by electron beam welding or laser beam welding.

円板10の外周上面に、軸受ホルダ17が一体的に形成されている。軸受ホルダ17には、真空中で用いられる4点接触式玉軸受19の外輪が嵌合的に取り付けられ、ボルト20により固定されている。一方、軸受19の内輪は、第1外側ロータ部材21を嵌合した2重円筒状の円筒状部材23に嵌合し、第1外側ロータ部材21を共締めするボルト22により固定されている。すなわち、第1外側ロータ部材21は、アームA1(図1)を支持する円筒状部材23により、隔壁13に対して回転自在に支持されている。尚、第1外側ロータ部材21と円筒状部材23とで、外側ロータを構成する。   A bearing holder 17 is integrally formed on the outer peripheral upper surface of the disc 10. An outer ring of a four-point contact ball bearing 19 used in a vacuum is fitted on the bearing holder 17 and fixed with bolts 20. On the other hand, the inner ring of the bearing 19 is fixed to a double cylindrical cylindrical member 23 into which the first outer rotor member 21 is fitted, and is fixed by a bolt 22 that fastens the first outer rotor member 21 together. That is, the 1st outer side rotor member 21 is rotatably supported with respect to the partition 13 by the cylindrical member 23 which supports arm A1 (FIG. 1). The first outer rotor member 21 and the cylindrical member 23 constitute an outer rotor.

円板10(軸受ホルダ17を含む)は、耐食性が高いオーステナイト系ステンレスを材料としており、円板10は、チャンバである定盤Gとの嵌合固定およびシール装置を兼ねており、その下面に、O−リングORを填め込む溝10bが設けられている。   The disc 10 (including the bearing holder 17) is made of austenitic stainless steel having high corrosion resistance. The disc 10 also serves as a fitting and fixing device with the surface plate G that is a chamber, and a sealing device on its lower surface. , A groove 10b for fitting the O-ring OR is provided.

軸受19は、ラジアル、アキシアル、モーメント荷重を1個の軸受で負荷できる4点接触玉軸受である。この形式の軸受を用いることにより、ダイレクトドライブモータD1の軸受は1個で済むため、本発明の2軸同軸モータシステムを薄型化できる。軸受19は、内外輪とも耐食性が高くかつ焼入れによる硬化が得られるマルテンサイト系ステンレスを材料とし。転動体はセラミックボール、潤滑剤は真空であっても固化しない真空用のグリスを用いている。   The bearing 19 is a four-point contact ball bearing that can load radial, axial, and moment loads with a single bearing. By using this type of bearing, only one bearing of the direct drive motor D1 is required, so that the two-axis coaxial motor system of the present invention can be thinned. The bearing 19 is made of martensitic stainless steel, which has high corrosion resistance for both the inner and outer rings and can be hardened by quenching. The rolling elements are ceramic balls, and the lubricant is vacuum grease that does not solidify even in vacuum.

尚、軸受19は内輪と外輪に金や銀などの軟質金属をプレーティングして、真空中でもアウトガス放出のない金属潤滑としたものを用いてもよく、また4点接触式玉軸受であるので、アームA1からの第1外側ロータ部材21がチルトする方向のモーメントを受けることができるが、4点接触式に限らず、クロスローラ、クロスボール、クロステーパ軸受も用いることができ、予圧状態で用いても良いし、潤滑性向上のためフッ素系被膜処理(DFO)を行っても良い。   The bearing 19 may be a metal lubrication that is plated with a soft metal such as gold or silver on the inner ring and the outer ring and does not emit outgas even in a vacuum, and is a four-point contact ball bearing. The first outer rotor member 21 from the arm A1 can receive a moment in a tilting direction, but is not limited to a four-point contact type, and a cross roller, a cross ball, and a cross taper bearing can also be used. Alternatively, fluorine film treatment (DFO) may be performed to improve lubricity.

また、円筒状部材23は、軸受19の内輪を嵌合固定する面を有している。4点接触玉軸受19は非常に薄肉の軸受であり、組みつけられる部材の精度や線膨張係数の差異により回転精度や摩擦トルクが大きな影響を受ける。よって本実施の形態の場合は、回転輪である軸受19の内輪を、加工精度を出しやすくかつ線膨張係数が軸受の軌道輪材質と略同一である円筒状部材23に締まり嵌めあるいは中間嵌めとし、固定輪である軸受19の外輪を、オーステナイト系ステンレス製の軸受ホルダやアルミニウム製のホルダ17にすきま嵌めとすることで、軸受19の回転精度の低下や温度上昇による摩擦トルクの上昇を防ぐ構成となっている。   The cylindrical member 23 has a surface for fitting and fixing the inner ring of the bearing 19. The four-point contact ball bearing 19 is a very thin bearing, and rotational accuracy and friction torque are greatly affected by differences in accuracy of members to be assembled and linear expansion coefficients. Therefore, in the case of the present embodiment, the inner ring of the bearing 19 that is a rotating ring is an interference fit or an intermediate fit on a cylindrical member 23 that is easy to obtain processing accuracy and whose linear expansion coefficient is substantially the same as the bearing ring material of the bearing. The outer ring of the bearing 19, which is a fixed ring, is configured to have a clearance fit with a bearing holder made of austenitic stainless steel or an aluminum holder 17, thereby preventing a decrease in rotational accuracy of the bearing 19 and an increase in friction torque due to a temperature rise. It has become.

第1外側ロータ部材21は、永久磁石21aと、磁路を形成するため磁性体から成る円環状のヨーク21bと、永久磁石21aとヨーク21bを機械的に締結するための非磁性体からなるくさび(不図示)によって構成されている。永久磁石21aは、32極の構成でN極、S極の磁石が各16個交互に磁性金属からなり、極ごとに分割されたセグメント形式であり、その個々の形状は扇形である。内径と外径の円弧中心は同一であるが、円周方向端面の接線交点を永久磁石21a寄りとすることで、くさびをヨーク21b外径側からねじで締め上げることにより永久磁石21aをヨーク21bに締結している。このような構成とすることにより、接着剤など、アウトガスを発生する固定部材を用いることなく永久磁石を締結できる。永久磁石21aはエネルギー積の高いネオジウム(Nd−Fe−B)系磁石であり、耐食性を高めるためにニッケルコーティングを施してある。ヨーク21bは高い磁性を有する低炭素鋼を材料とし、加工成型後に、防錆および耐食性を高め、かつ軸受交換時の磨耗を防ぐためにニッケルめっきを施している。   The first outer rotor member 21 includes a permanent magnet 21a, an annular yoke 21b made of a magnetic material for forming a magnetic path, and a wedge made of a non-magnetic material for mechanically fastening the permanent magnet 21a and the yoke 21b. (Not shown). The permanent magnet 21a is a segment type in which each of the N pole and S pole magnets is made of a magnetic metal and is divided into 16 poles in a 32 pole configuration, and each of the permanent magnets 21a has a sector shape. The arc centers of the inner diameter and the outer diameter are the same, but the tangential intersection of the circumferential end face is closer to the permanent magnet 21a, so that the wedge is tightened with a screw from the outer diameter side of the yoke 21b, thereby fixing the permanent magnet 21a to the yoke 21b. It is concluded to. By setting it as such a structure, a permanent magnet can be fastened without using the fixing member which generate | occur | produces outgas, such as an adhesive agent. The permanent magnet 21a is a neodymium (Nd—Fe—B) based magnet having a high energy product, and is coated with nickel in order to improve corrosion resistance. The yoke 21b is made of low carbon steel having high magnetism and is plated with nickel in order to improve rust prevention and corrosion resistance and prevent wear during bearing replacement after processing and molding.

隔壁13の半径方向内側において、第1外側ロータ部材21の内周面に対向するようにして、第1ステータ29が配置されている。第1ステータ29は、本体12の中央で半径方向に延在したフランジ部12aの円筒状に変形した下部に取り付けられており、電磁鋼板の積層材で形成され、各突極には絶縁処理としてボビンを嵌め込んだ後にモータコイルが集中巻されている。第1ステータ29の外径は隔壁13の内径と略同一もしくは小さい寸法としている。   A first stator 29 is arranged on the inner side in the radial direction of the partition wall 13 so as to face the inner peripheral surface of the first outer rotor member 21. The first stator 29 is attached to a cylindrically deformed lower portion of the flange portion 12a extending in the radial direction at the center of the main body 12, and is formed of a laminated material of electromagnetic steel plates. The motor coil is concentratedly wound after the bobbin is fitted. The outer diameter of the first stator 29 is approximately the same as or smaller than the inner diameter of the partition wall 13.

第1ステータ29に隣接且つ平行して、第1内側ロータ30が配置されている。第1内側ロータ30は、本体12の外周面にボルト固定されたレゾルバホルダ32に対して、玉軸受33により回転自在に支持されている。第1内側ロータ30の外周面には、バックヨーク30bを介して永久磁石30aが取り付けられている。永久磁石30aは、第1外側ロータ部材21の永久磁石21aと同様に32極の構成でN極、S極の磁石が各16個交互に磁性金属からなっている。従って、第1内側ロータ30は、第1ステータ29によって駆動される第1外側ロータ部材21に同期して連れ回されるようになっている。   A first inner rotor 30 is disposed adjacent to and parallel to the first stator 29. The first inner rotor 30 is rotatably supported by ball bearings 33 with respect to a resolver holder 32 that is bolted to the outer peripheral surface of the main body 12. A permanent magnet 30a is attached to the outer peripheral surface of the first inner rotor 30 via a back yoke 30b. The permanent magnet 30a is composed of 32 poles and 16 magnets of N poles and S poles alternately made of magnetic metal like the permanent magnet 21a of the first outer rotor member 21. Accordingly, the first inner rotor 30 is rotated along with the first outer rotor member 21 driven by the first stator 29.

第1内側ロータ30を回転自在に支持する軸受(内側軸受)33は、ラジアル、アキシアル、モーメント荷重を1個の軸受で負荷できる4点接触玉軸受である。この形式の軸受を用いることにより、1個の軸受で済むため、ダイレクトドライブモータD1を薄型化できる。隔壁13の内部は大気環境であるため、一般的な軸受鋼と鉱油を基油としたグリス潤滑を用いた軸受を適用できる。   The bearing (inner bearing) 33 that rotatably supports the first inner rotor 30 is a four-point contact ball bearing that can apply radial, axial, and moment loads with a single bearing. By using this type of bearing, since only one bearing is required, the direct drive motor D1 can be thinned. Since the inside of the partition wall 13 is an atmospheric environment, a bearing using grease lubrication based on general bearing steel and mineral oil can be applied.

隔壁13内部は大気環境であるため、永久磁石30aはバックヨーク30bに接着固定してある。永久磁石30aはエネルギー積の高いネオジウム(Nd−Fe−B)系磁石であり、錆による減磁を防ぐためにニッケルコーティングを施してある。ヨーク30bは高い磁性を有する低炭素鋼を材料とし、加工成形後に防錆のためにクロメートめっきを施している。   Since the inside of the partition wall 13 is an atmospheric environment, the permanent magnet 30a is bonded and fixed to the back yoke 30b. The permanent magnet 30a is a neodymium (Nd—Fe—B) based magnet having a high energy product, and has a nickel coating to prevent demagnetization due to rust. The yoke 30b is made of low carbon steel having high magnetism, and is chromate plated for rust prevention after processing and forming.

第1内側ロータ30の内周には、回転角度を計測する検出器として、レゾルバロータ34a及び34bを組みつけており、それに対向する形で、レゾルバホルダ32の外周に、レゾルバステータ35,36を取り付けているが、本実施の形態では、高分解能のインクリメンタルレゾルバステータ35と、1回転のいずれの位置にロータがあるかを検出できるアブソリュートレゾルバステータ36とを2層に配置している。このため電源投入時にも、アブソリュートレゾルバロータ34bの回転角度がわかり、原点復帰が不要であり、また、コイルに対する磁石の電気的位相角度がわかるため、ダイレクトドライブモータD1の駆動電流制御に使用する回転角度検出が、極検出センサを用いることなく可能となっている。   Resolver rotors 34 a and 34 b are assembled as detectors for measuring the rotation angle on the inner periphery of the first inner rotor 30, and resolver stators 35 and 36 are disposed on the outer periphery of the resolver holder 32 so as to face it. Although attached, in this embodiment, the high-resolution incremental resolver stator 35 and the absolute resolver stator 36 capable of detecting which position of the rotor is located in one rotation are arranged in two layers. Therefore, even when the power is turned on, the rotation angle of the absolute resolver rotor 34b is known, no return to origin is required, and the electrical phase angle of the magnet with respect to the coil is known. Therefore, the rotation used for driving current control of the direct drive motor D1 Angle detection is possible without using a pole detection sensor.

レゾルバホルダ32と第1内側ロータ30は、モータの界磁およびモータコイルからの電磁ノイズが角度検出器であるレゾルバステータ35,36に伝達されないように、磁性体である炭素鋼を材料とし、加工成型後に防錆のためにクロメートめっきを施している。   The resolver holder 32 and the first inner rotor 30 are made of carbon steel, which is a magnetic material, so that electromagnetic noise from the motor field and the motor coil is not transmitted to the resolver stators 35, 36 that are angle detectors. Chromate plating is applied after molding to prevent rust.

本実施の形態に用いている高分解能の可変リラクタンス形レゾルバ(レゾルバ装置)において、インクリメンタルレゾルバロータ34aは、一定のピッチを有する複数のスロツト歯列を有し、インクリメンタルレゾルバステータ35の外周面には、回転軸と平行に各磁極でインクリメンタルレゾルバロータ34aに対して位相をずらした歯が設けられており、コイルが各磁極に巻回されている。軸受33により支持された第1内側ロータ30と一体でインクリメンタルレゾルバロータ34aが回転すると、インクリメンタルレゾルバステータ35の磁極との間のリラクタンスが変化し、インクリメンタルレゾルバロータ34aの1回転でリラクタンス変化の基本波成分がn周期となるようにして、そのリラクタンス変化を検出して、図3に例を示すレゾルバ制御回路によりデジタル化し、位置信号として利用することでインクリメンタルレゾルバロータ34a即ち第1内側ロータ30の回転角度(又は回転速度)を検出するようになっている。レゾルバロータ34a、34bと、レゾルバステータ35,36とで検出器を構成する。   In the high-resolution variable reluctance resolver (resolver device) used in the present embodiment, the incremental resolver rotor 34a has a plurality of slot teeth having a constant pitch, and the incremental resolver stator 35 has an outer peripheral surface on its outer peripheral surface. In addition, teeth that are out of phase with respect to the incremental resolver rotor 34a are provided at each magnetic pole in parallel with the rotation axis, and a coil is wound around each magnetic pole. When the incremental resolver rotor 34a rotates integrally with the first inner rotor 30 supported by the bearing 33, the reluctance with the magnetic pole of the incremental resolver stator 35 changes, and the fundamental wave of the reluctance change with one revolution of the incremental resolver rotor 34a. The reluctance change is detected so that the component has n cycles, and is digitized by the resolver control circuit shown in FIG. 3 and used as a position signal to rotate the incremental resolver rotor 34a, that is, the first inner rotor 30. An angle (or rotational speed) is detected. The resolver rotors 34a and 34b and the resolver stators 35 and 36 constitute a detector.

本実施の形態によれば、第1外側ロータ部材(外側磁気カップリングロータ)21に対して、磁気カップリング作用により第1内側ロータ(内側磁気カップリングロータ)30が同速で回転し、すなわち連れ回るので、第1外側ロータ部材21の回転角を隔壁13越しに検出することができる。また、本実施の形態では、モータを形成する部品やハウジングを用いることなくレゾルバ単体で軸受33を有しており、従ってハウジングに組み込む前に、レゾルバ単体での偏芯調整やレゾルバコイルの位置調整などの精度調整が行えるので、ハウジングや両フランジに調整用の穴や切り欠きを別途設ける必要がない。   According to the present embodiment, the first inner rotor (inner magnetic coupling rotor) 30 rotates at the same speed with respect to the first outer rotor member (outer magnetic coupling rotor) 21 by the magnetic coupling action. Since it is rotated, the rotation angle of the first outer rotor member 21 can be detected through the partition wall 13. Further, in the present embodiment, the resolver alone has the bearing 33 without using the motor forming parts and the housing. Therefore, the eccentricity adjustment by the resolver alone and the position adjustment of the resolver coil are performed before being incorporated in the housing. Therefore, there is no need to provide adjustment holes and notches in the housing and both flanges.

次に、ダイレクトドライブモータD2について説明するが、ここでは本体12がハウジングを構成する。上述したダイレクトドライブモータD1の円筒状部材23は、ダイレクトドライブモータD2に重合する位置まで上方に延在しており、その内周面に、真空中で用いられる4点接触式玉軸受19’の外輪が嵌合的に取り付けられ、ボルト20’により固定されている。一方、軸受19’の内輪は、二重円筒状のリング状部材23’の周面に嵌合し、第2外側ロータ部材21’を共締めするボルト22’により固定されている。すなわち、第2外側ロータ部材21’は、アームA2(図1)を支持するリング状部材23’により、隔壁13に対して回転自在に支持されている。尚、第2外側ロータ部材21’とリング状部材23’とで、外側ロータを構成する。   Next, although the direct drive motor D2 is demonstrated, the main body 12 comprises a housing here. The cylindrical member 23 of the direct drive motor D1 described above extends upward to a position where it overlaps with the direct drive motor D2, and the inner peripheral surface of the four-point contact ball bearing 19 ′ used in vacuum An outer ring is fitted in a fitting manner and is fixed by a bolt 20 '. On the other hand, the inner ring of the bearing 19 ′ is fixed by a bolt 22 ′ that fits around the circumferential surface of the double cylindrical ring-shaped member 23 ′ and fastens the second outer rotor member 21 ′ together. That is, the second outer rotor member 21 ′ is rotatably supported with respect to the partition wall 13 by the ring-shaped member 23 ′ that supports the arm A <b> 2 (FIG. 1). The second outer rotor member 21 'and the ring-shaped member 23' constitute an outer rotor.

軸受19’は、ラジアル、アキシアル、モーメント荷重を1個の軸受で負荷できる4点接触玉軸受である。この形式の軸受を用いることにより、ダイレクトドライブモータD2の軸受は1個で済むため、本発明の2軸同軸モータを薄型化できる。内外輪とも耐食性が高くかつ焼入れによる硬化が得られるマルテンサイト系ステンレスを材料とし。転動体はセラミックボール、潤滑剤は真空であっても固化しない真空用のグリスを用いている。   The bearing 19 ′ is a four-point contact ball bearing that can load radial, axial, and moment loads with a single bearing. By using this type of bearing, only one bearing of the direct drive motor D2 is required, so that the biaxial coaxial motor of the present invention can be thinned. The inner and outer rings are made of martensitic stainless steel, which has high corrosion resistance and can be hardened by quenching. The rolling elements are ceramic balls, and the lubricant is vacuum grease that does not solidify even in vacuum.

尚、軸受19’は内輪と外輪に金や銀などの軟質金属をプレーティングして、真空中でもアウトガス放出のない金属潤滑としたものを用いてもよく、また4点接触式玉軸受であるので、アームA1からの第1外側ロータ部材21’がチルトする方向のモーメントを受けることができるが、4点接触式に限らず、クロスローラ、クロスボール、クロステーパ軸受も用いることができ、予圧状態で用いても良いし、潤滑性向上のためフッ素系被膜処理(DFO)を行っても良い。   The bearing 19 'may be made of a metal lubrication in which a soft metal such as gold or silver is plated on the inner ring and the outer ring to prevent outgassing even in a vacuum, and is a four-point contact ball bearing. The first outer rotor member 21 'from the arm A1 can receive a moment in the tilting direction, but is not limited to a four-point contact type, and a cross roller, a cross ball, and a cross taper bearing can also be used. May be used, or fluorine film treatment (DFO) may be performed to improve lubricity.

また、リング状部材23’は、軸受19’の内輪を嵌合固定する面を有している。4点接触玉軸受19’は非常に薄肉の軸受であり、組みつけられる部材の精度や線膨張係数の差異により回転精度や摩擦トルクが大きな影響を受ける。よって本実施の形態の場合は、軸受19’の内輪を、加工精度を出しやすくかつ線膨張係数が軸受の軌道輪材質と略同一であるヨーク21bに締まり嵌めあるいは中間嵌めとし、軸受19’の外輪を、オーステナイト系ステンレス製の軸受ホルダやアルミニウム製のボスにすきま嵌めとすることで、軸受19’の回転精度の低下や温度上昇による摩擦トルクの上昇を防ぐ構成となっている。   The ring-shaped member 23 ′ has a surface for fitting and fixing the inner ring of the bearing 19 ′. The four-point contact ball bearing 19 'is a very thin bearing, and rotational accuracy and friction torque are greatly affected by differences in accuracy of members to be assembled and linear expansion coefficients. Therefore, in the case of the present embodiment, the inner ring of the bearing 19 ′ has an interference fit or an intermediate fit on a yoke 21b that is easy to obtain machining accuracy and whose linear expansion coefficient is substantially the same as the bearing ring material of the bearing. The outer ring is configured to have a clearance fit with a bearing holder made of austenitic stainless steel or an aluminum boss, thereby preventing a decrease in rotational accuracy of the bearing 19 ′ and an increase in friction torque due to a temperature rise.

第2外側ロータ部材21’は、永久磁石21a’と、磁路を形成するため磁性体から成る円環状のヨーク21b’と、永久磁石21a’とヨーク21b’を機械的に締結するための非磁性体からなるくさび(不図示)によって構成されている。永久磁石21a’は、32極の構成でN極、S極の磁石が各16個交互に磁性金属からなり、極ごとに分割されたセグメント形式であり、その個々の形状は扇形である。内径と外径の円弧中心は同一であるが、円周方向端面の接線交点を永久磁石21a’寄りとすることで、くさびをヨーク21b’外径側からねじで締め上げることにより永久磁石21a’をヨーク21b’に締結している。このような構成とすることにより、接着剤など、アウトガスを発生する固定部材を用いることなく永久磁石を締結できる。永久磁石21a’はエネルギー積の高いネオジウム(Nd−Fe−B)系磁石であり、耐食性を高めるためにニッケルコーティングを施してある。ヨーク21b’は高い磁性を有する低炭素鋼を材料とし、加工成型後に、防錆および耐食性を高め、かつ軸受交換時の磨耗を防ぐためにニッケルめっきを施している。   The second outer rotor member 21 ′ is composed of a permanent magnet 21a ′, an annular yoke 21b ′ made of a magnetic material for forming a magnetic path, and a non-magnetic for fastening the permanent magnet 21a ′ and the yoke 21b ′ mechanically. It is comprised by the wedge (not shown) which consists of a magnetic body. The permanent magnet 21a 'is a segment type in which each of the N poles and the S poles is made of a magnetic metal and is divided into 16 poles, and each of the permanent magnets 21a' has a sector shape. The arc centers of the inner diameter and the outer diameter are the same, but the tangent intersection of the circumferential end surface is closer to the permanent magnet 21a ′, so that the wedge is tightened with a screw from the outer diameter side of the yoke 21b ′, thereby permanent magnet 21a ′. Is fastened to the yoke 21b '. By setting it as such a structure, a permanent magnet can be fastened without using the fixing member which generate | occur | produces outgas, such as an adhesive agent. The permanent magnet 21a 'is a neodymium (Nd-Fe-B) magnet having a high energy product, and is coated with nickel in order to improve corrosion resistance. The yoke 21b 'is made of low carbon steel having high magnetism and is plated with nickel in order to improve rust prevention and corrosion resistance and prevent wear during bearing replacement after processing and molding.

隔壁13の半径方向内側において、第2外側ロータ部材(外側磁気カップリングロータ)21’の内周面に対向するようにして、第2ステータ29’が配置されている。第2ステータ29’は、本体12の中央で半径方向に延在したフランジ部12aの円筒状に変形した上部に取り付けられており、電磁鋼板の積層材で形成され、各突極には絶縁処理としてボビンを嵌め込んだ後にモータコイルが集中巻されている。第2ステータ29’の外径は隔壁13の内径と略同一もしくは小さい寸法としている。   A second stator 29 ′ is disposed on the inner side in the radial direction of the partition wall 13 so as to face the inner peripheral surface of the second outer rotor member (outer magnetic coupling rotor) 21 ′. The second stator 29 ′ is attached to the upper part of the flange 12 a that extends in the radial direction in the center of the main body 12, is formed of a laminated material of electromagnetic steel plates, and each salient pole is insulated. After the bobbin is fitted, the motor coil is concentratedly wound. The outer diameter of the second stator 29 ′ is approximately the same as or smaller than the inner diameter of the partition wall 13.

第2ステータ29’に隣接且つ平行して、第2内側ロータ(内側磁気カップリングロータ)30’が配置されている。第2内側ロータ30’は、本体12の外周面にボルト固定されたレゾルバホルダ32’に対して、玉軸受33’により回転自在に支持されている。第2内側ロータ30’の外周面には、バックヨーク30b’を介して永久磁石30a’が取り付けられている。永久磁石30a’は、第2外側ロータ部材21’の永久磁石21a’と同様に32極の構成でN極、S極の磁石が各16個交互に磁性金属からなっている。従って、第2内側ロータ30’は、第2ステータ29’によって第2外側ロータ部材21’に同期して回転駆動されるようになっている。   A second inner rotor (inner magnetic coupling rotor) 30 ′ is disposed adjacent to and parallel to the second stator 29 ′. The second inner rotor 30 ′ is rotatably supported by a ball bearing 33 ′ with respect to a resolver holder 32 ′ that is bolted to the outer peripheral surface of the main body 12. A permanent magnet 30a 'is attached to the outer peripheral surface of the second inner rotor 30' via a back yoke 30b '. The permanent magnet 30a 'has a configuration of 32 poles as in the case of the permanent magnet 21a' of the second outer rotor member 21 ', and 16 magnets of N and S poles are alternately made of magnetic metal. Accordingly, the second inner rotor 30 'is rotationally driven by the second stator 29' in synchronization with the second outer rotor member 21 '.

第1内側ロータ30’を回転自在に支持する軸受(内側軸受)33’は、ラジアル、アキシアル、モーメント荷重を1個の軸受で負荷できる4点接触玉軸受である。この形式の軸受を用いることにより、1個の軸受で済むため、ダイレクトドライブモータD2を薄型化できる。隔壁13の内部は大気環境であるため、一般的な軸受鋼と鉱油を基油としたグリス潤滑を用いた軸受を適用できる。   A bearing (inner bearing) 33 ′ that rotatably supports the first inner rotor 30 ′ is a four-point contact ball bearing that can apply radial, axial, and moment loads with a single bearing. By using this type of bearing, since only one bearing is required, the direct drive motor D2 can be thinned. Since the inside of the partition wall 13 is an atmospheric environment, a bearing using grease lubrication based on general bearing steel and mineral oil can be applied.

隔壁13内部は大気環境であるため、永久磁石30a’はバックヨーク30b’に接着固定してある。永久磁石30a’はエネルギー積の高いネオジウム(Nd−Fe−B)系磁石であり、錆による減磁を防ぐためにニッケルコーティングを施してある。ヨーク30b’は高い磁性を有する低炭素鋼を材料とし、加工成形後に防錆のためにクロメートめっきを施している。   Since the inside of the partition wall 13 is an atmospheric environment, the permanent magnet 30a 'is fixedly bonded to the back yoke 30b'. The permanent magnet 30a 'is a neodymium (Nd-Fe-B) based magnet having a high energy product, and is coated with nickel to prevent demagnetization due to rust. The yoke 30b 'is made of a low-carbon steel having high magnetism, and is chromated for rust prevention after work forming.

第2内側ロータ30’の内周には、回転角度を計測する検出器として、レゾルバロータ34a’及び34b’を組みつけており、それに対向する形で、レゾルバホルダ32’の外周に、レゾルバステータ35’,36’を取り付けているが、本実施の形態では、高分解能のインクリメンタルレゾルバステータ35’と、1回転のいずれの位置にロータがあるかを検出できるアブソリュートレゾルバステータ36’とを2層に配置している。このため電源投入時にも、アブソリュートレゾルバロータ34b’の回転角度がわかり、原点復帰が不要であり、また、コイルに対する磁石の電気的位相角度がわかるため、ダイレクトドライブモータD2の相対回転角度を、極検出センサを用いることなく可能となっている。   Resolver rotors 34 a ′ and 34 b ′ are assembled as detectors for measuring the rotation angle on the inner periphery of the second inner rotor 30 ′, and the resolver stator 32 ′ is disposed on the outer periphery of the resolver holder 32 ′ so as to face it. Although 35 'and 36' are attached, in this embodiment, a high resolution incremental resolver stator 35 'and two layers of an absolute resolver stator 36' capable of detecting which position of the rotor is in one rotation. Is arranged. Therefore, even when the power is turned on, the rotational angle of the absolute resolver rotor 34b 'is known, no return to origin is required, and the electrical phase angle of the magnet with respect to the coil is known. Therefore, the relative rotational angle of the direct drive motor D2 is This is possible without using a detection sensor.

レゾルバホルダ32’と第2内側ロータ30’は、モータの界磁およびモータコイルからの電磁ノイズが角度検出器であるレゾルバステータ35’,36’に伝達されないように、磁性体である炭素鋼を材料とし、加工成型後に防錆のためにクロメートめっきを施している。   The resolver holder 32 ′ and the second inner rotor 30 ′ are made of carbon steel, which is a magnetic body, so that electromagnetic noise from the motor field and the motor coil is not transmitted to the resolver stators 35 ′, 36 ′, which are angle detectors. The material is chromate plated for rust prevention after processing and molding.

本実施の形態によれば、第2外側ロータ部材21’に対して、磁気カップリング作用により第2内側ロータ30’が同速で回転し、すなわち連れ回るので、第2外側ロータ部材21’の回転角を隔壁13越しに検出することができる。また、本実施の形態では、モータを形成する部品やハウジングを用いることなくレゾルバ単体で軸受33’を有しており、従ってハウジングに組み込む前に、レゾルバ単体での偏芯調整やレゾルバコイルの位置調整などの精度調整が行えるので、ハウジングや両フランジに調整用の穴や切り欠きを別途設ける必要がない。   According to the present embodiment, the second inner rotor 30 ′ rotates at the same speed by the magnetic coupling action with respect to the second outer rotor member 21 ′. The rotation angle can be detected through the partition wall 13. Further, in the present embodiment, the resolver alone has the bearing 33 ′ without using the motor forming parts and the housing. Therefore, before being incorporated in the housing, the eccentricity adjustment and the position of the resolver coil by the resolver alone are provided. Since adjustments such as adjustment can be performed, there is no need to provide adjustment holes or notches in the housing and both flanges.

本実施の形態に用いている高分解能の可変リラクタンス形レゾルバ(レゾルバ装置)において、インクリメンタルレゾルバロータ34a’は、一定のピッチを有する複数のスロツト歯列を有し、インクリメンタルレゾルバステータ35’の外周面には、回転軸と平行に各磁極でインクリメンタルレゾルバロータ34a’に対して位相をずらした歯が設けられており、コイルが各磁極に巻回されている。軸受33’により支持された第2内側ロータ30’と一体でインクリメンタルレゾルバロータ34a’が回転すると、インクリメンタルレゾルバステータ35’の磁極との間のリラクタンスが変化し、インクリメンタルレゾルバロータ34a’の1回転でリラクタンス変化の基本波成分がn周期となるようにして、そのリラクタンス変化を検出して、図3に例を示すレゾルバ制御回路によりデジタル化し、位置信号として利用することでインクリメンタルレゾルバロータ34a’即ち第2内側ロータ30’の回転角度(又は回転速度)を検出するようになっている。レゾルバロータ34a’、34bと、レゾルバステータ35’,36’とで検出器を構成する。   In the high-resolution variable reluctance resolver (resolver device) used in the present embodiment, the incremental resolver rotor 34a 'has a plurality of slot teeth having a constant pitch, and the outer peripheral surface of the incremental resolver stator 35'. Are provided with teeth shifted in phase with respect to the incremental resolver rotor 34a ′ at each magnetic pole in parallel with the rotation axis, and a coil is wound around each magnetic pole. When the incremental resolver rotor 34a ′ rotates integrally with the second inner rotor 30 ′ supported by the bearing 33 ′, the reluctance with the magnetic pole of the incremental resolver stator 35 ′ changes, and the incremental resolver rotor 34a ′ rotates once. The reluctance change is detected so that the fundamental wave component of the reluctance change becomes n periods, digitized by the resolver control circuit shown in FIG. 3 as an example, and used as a position signal, so that the incremental resolver rotor 34a ′, that is, the first 2 The rotation angle (or rotation speed) of the inner rotor 30 ′ is detected. The resolver rotors 34a 'and 34b and the resolver stators 35' and 36 'constitute a detector.

本実施の形態によれば、ダイレクトドライブモータD2の外側ロータ(第2外側ロータ21’及びリング状部材23’)が、他のダイレクトドライブモータD1の外側ロータ(第1外側ロータ21及び円筒状部材23)に対して軸受19’により支持されているので、ダイレクトドライブモータD2の外側ロータを取り外せば、かかる外側ロータを支持していた軸受19’を露出でき、次にダイレクトドライブモータD1の外側ロータを取り外せば、かかる外側ロータを支持していた軸受19を露出でき、それらの点検や取り外しを容易に行えるため、メンテナンス性も向上する。更に、隔壁13の外側にある外側ロータのみを取り外せばよいので、隔壁構造を取り外す必要がなく、再組立の際にリークチェックなどが不要となり、組立性が向上する。   According to the present embodiment, the outer rotor (second outer rotor 21 ′ and ring-shaped member 23 ′) of the direct drive motor D2 is replaced with the outer rotor (first outer rotor 21 and cylindrical member of the other direct drive motor D1. 23), the bearing 19 'is supported by the bearing 19' so that if the outer rotor of the direct drive motor D2 is removed, the bearing 19 'supporting the outer rotor can be exposed, and then the outer rotor of the direct drive motor D1. Since the bearing 19 supporting the outer rotor can be exposed and can be easily inspected and removed, the maintainability is also improved. Furthermore, since it is only necessary to remove the outer rotor outside the partition wall 13, it is not necessary to remove the partition wall structure, and a leak check or the like is not required at the time of reassembly, thereby improving assemblability.

尚、フランジ部12aを中心として第1ステータ29と第2ステータ29’を上下に配置し、その半径方向内側にレゾルバを配置している。また、本体12は中空構造となっており、フランジ部12aには中央に連通する径方向の通し穴12dが少なくとも1つ設けてあり、ここを介してモータ配線を本体12の中央に引き出す構造となっている。一方、本体12の両端部にはそれぞれ少なくとも1つの切り欠き12e、12eが設けてあり、これらを介してレゾルバの配線を本体12の中央に引き出す構造となっている。このような構造とすることで、ハウジング側から順に、ダイレクトモータD1のレゾルバ、ステータ29、ダイレクトモータD2のステータ29’、そのレゾルバの順で配置することが可能となり、2軸でありながら容易にステータとレゾルバの角度調整が行える。そこで、基準となる外側ロータを回転駆動する設備を別に用意しておけば、その設備にステータとレゾルバを組み込んだ本体12をセットすることにより、高精度にステータに対するレゾルバの角度調整ができるので、コンミテーションずれによる角度位置決め精度の低下を防ぎ、かつ、本発明の2軸同軸モータに対する駆動制御回路の互換性を高めることができる。   The first stator 29 and the second stator 29 'are arranged vertically with the flange portion 12a as the center, and the resolver is arranged on the inner side in the radial direction. The main body 12 has a hollow structure, and the flange portion 12a has at least one radial through hole 12d communicating with the center, through which the motor wiring is drawn out to the center of the main body 12. It has become. On the other hand, both ends of the main body 12 are provided with at least one notch 12e and 12e, respectively, through which the resolver wiring is drawn out to the center of the main body 12. With this structure, it is possible to arrange the resolver of the direct motor D1, the stator 29, the stator 29 ′ of the direct motor D2, and the resolver in this order from the housing side. The angle of the stator and resolver can be adjusted. Therefore, if a facility for rotationally driving the reference outer rotor is prepared separately, the angle of the resolver relative to the stator can be adjusted with high accuracy by setting the main body 12 incorporating the stator and resolver in the facility. It is possible to prevent the angle positioning accuracy from being lowered due to the deviation of the commutation, and to improve the compatibility of the drive control circuit with the biaxial coaxial motor of the present invention.

図4は、ダイレクトドライブモータD1、D2の駆動回路を示すブロック図である。外部のコンピュータからモータ回転指令が入力されたとき、ダイレクトドライブモータD1用のモータ制御回路DMC1及びダイレクトドライブモータD2用のモータ制御回路DMC2は、それぞれ、そのCPUから3層アンプ(AMP)に駆動信号(トルク指令値又は電流指令値)を出力し、3層アンプ(AMP)からダイレクトドライブモータD1、D2に駆動電流が供給される。それによりダイレクトドライブモータD1、D1の外側ロータ部材21,21’が独立して回転し、アームA1,A2(図1)を移動させるようになっている。外側ロータ部材21,21’が回転すると、上述のようにして回転角度を検出したレゾルバステータ35,36,35’、36’からレゾルバ信号が出力されるので、それをレゾルバデジタル変換器(RDC)でデジタル変換した後に入力したCPUは、外側ロータ部材21,21’が指令位置に到達したか否かを判断し、指令位置に到達すれば、3層アンプ(AMP)への駆動信号を停止することで外側ロータ部材21,21’の回転を停止させる。これにより外側ロータ部材21,21’のサーボ制御が可能となる。   FIG. 4 is a block diagram showing a drive circuit for the direct drive motors D1 and D2. When a motor rotation command is input from an external computer, the motor control circuit DMC1 for the direct drive motor D1 and the motor control circuit DMC2 for the direct drive motor D2 respectively drive signals from the CPU to the three-layer amplifier (AMP). (Torque command value or current command value) is output, and a drive current is supplied from the three-layer amplifier (AMP) to the direct drive motors D1 and D2. As a result, the outer rotor members 21 and 21 'of the direct drive motors D1 and D1 rotate independently to move the arms A1 and A2 (FIG. 1). When the outer rotor members 21, 21 ′ rotate, resolver signals are output from the resolver stators 35, 36, 35 ′, 36 ′ whose rotation angles have been detected as described above, and are output to the resolver digital converter (RDC). The CPU input after the digital conversion in step 1 determines whether or not the outer rotor members 21 and 21 'have reached the command position, and stops the drive signal to the three-layer amplifier (AMP) if the command position is reached. Thus, the rotation of the outer rotor members 21 and 21 ′ is stopped. This enables servo control of the outer rotor members 21 and 21 '.

真空環境での複数軸のアーム駆動の際には、電源投入時に現在のアームA1及びA2の回転位置を認識しないと真空槽の壁や、真空槽のシャッタにアームA1等をぶつけてしまう可能性があるが、本実施の形態では、回転軸の1回転の絶対位置を検出するアブソリュートレゾルバステータ36及び36’と、より分解能の細かい回転位置を検出するインクリメンタルレゾルバステータ35及び35’からなる可変リラクタンス型レゾルバを採用しているので、外側ロータ部材21、21’即ちアームA1,A2の回転位置制御を高精度に行える。   When driving multiple axes in a vacuum environment, there is a possibility that the arm A1 or the like may hit the wall of the vacuum chamber or the shutter of the vacuum chamber if the current rotational positions of the arms A1 and A2 are not recognized when the power is turned on. However, in the present embodiment, the variable reluctance comprising the absolute resolver stators 36 and 36 ′ for detecting the absolute position of one rotation of the rotating shaft and the incremental resolver stators 35 and 35 ′ for detecting the rotational position with finer resolution. Since the mold resolver is employed, the rotational position control of the outer rotor members 21, 21 ′, that is, the arms A1 and A2, can be performed with high accuracy.

尚、ここでは内側ロータ30の回転検出にレゾルバを採用したが、検出器を隔壁13の内部の大気側に配置できるため、一般に高精度位置決めに使用するサーボモータにおいては高精度で滑らかに駆動するための位置検出手段として採用されている光学式エンコーダや、磁気抵抗素子を使用した磁気式エンコーダ等も使用できる。   Here, the resolver is adopted for detecting the rotation of the inner rotor 30. However, since the detector can be arranged on the atmosphere side inside the partition wall 13, a servo motor generally used for high-precision positioning is driven with high precision and smoothness. For example, an optical encoder that is employed as a position detecting means, a magnetic encoder using a magnetoresistive element, or the like can be used.

以下,搬送ロボットを駆動するダイレクトドライブモータD1,D2に使用する軸受19,19’又はリンク支持軸受の異常を検知する手法を説明する。図5は,本実施の形態のダイレクトドライブモータD1、D2において,ロータ支持軸受19、19’およびリンク支持軸受が正常な状態,つまり半導体ウエハ等の搬送ロボットとして稼動開始した最も初期に、テーブルT(図1)を離隔又は接近させる動作(D1とD2とで逆回転)を行わせた際の,モータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を示したものである。これに対し、図6は、同ダイレクトドライブモータD1、D2において,ロータ支持軸受である軸受19、19’およびリンク支持軸受のいずれかまたは複数箇所に異常が生じ,これに起因してスパイク状のトルク変動や平均トルクの異常増加が生じている状態において,図5と同じ動作を行わせた際のモータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を示したものである。   Hereinafter, a method for detecting an abnormality in the bearings 19, 19 'or link support bearings used in the direct drive motors D1, D2 for driving the transfer robot will be described. FIG. 5 shows that in the direct drive motors D1 and D2 of the present embodiment, the rotor support bearings 19 and 19 ′ and the link support bearing are in a normal state, that is, at the earliest time when the operation as a transfer robot for semiconductor wafers is started. The torque command value (a) calculated inside the motor control circuit DMC1 and the inside of the motor control circuit DMC2 when the operation (FIG. 1) is performed to separate or approach (reverse rotation between D1 and D2) The torque command value (b) calculated by On the other hand, in FIG. 6, in the direct drive motors D1 and D2, an abnormality occurs in one or a plurality of locations of the bearings 19 and 19 ′, which are the rotor support bearings, and the link support bearings. The torque command value (a) calculated inside the motor control circuit DMC1 when the same operation as that in FIG. 5 is performed in the state where the torque fluctuation or the average torque is abnormally increased, and the inside of the motor control circuit DMC2 The torque command value (b) calculated by

図5,6を比較して,モータ制御回路DMC2のトルク指令値の絶対値が大きいのは,ダイレクトドライブモータD2の第2外側ロータ部材(ロータ)21’を支持する19’が,ダイレクトドライブモータD1の第1外側ロータ部材(ロータ)21に積載されており,その差動動作により2倍の回転速度で回転するためである。   5 and 6, the absolute value of the torque command value of the motor control circuit DMC2 is large because the 19 ′ supporting the second outer rotor member (rotor) 21 ′ of the direct drive motor D2 is the direct drive motor. This is because it is loaded on the first outer rotor member (rotor) 21 of D1 and rotates at twice the rotational speed by the differential operation.

図5,6におけるトルク指令値は,両モータ制御回路DMC1,DMC2ともに,
(1)スイッチング損および隔壁の渦電流損などの鉄損、
(2)ダイレクトドライブモータD1,D2が元来有するコギングトルク,
(3)ロータ21,21’およびリンク機構(A1,A2,L1、L2)などの慣性モーメントを加減速するための運動エネルギー,
(4)軸受19,19’およびリンク支持軸受の摩擦トルク,
を含んでいる。
The torque command values in FIGS. 5 and 6 are the same for both motor control circuits DMC1 and DMC2.
(1) Iron loss such as switching loss and eddy current loss of partition walls,
(2) Cogging torque inherent to the direct drive motors D1 and D2,
(3) Kinetic energy for accelerating and decelerating the moments of inertia of the rotors 21, 21 'and the link mechanisms (A1, A2, L1, L2), etc.
(4) Friction torque of bearings 19, 19 ′ and link support bearings,
Is included.

これらの要因の中で,スイッチング損および隔壁の渦電流損などの鉄損は,回転速度にのみ依存するため経年変化は生じない。また,コギングトルクについては,振幅は経年変化せず,位相もテーブルTを離隔させる動作の初期角度を変更しない限り変化しない。更に、ロータ21,21’の慣性モーメントは,ロータ回転速度が一定の場合はトルク指令には現れない。また,リンク機構(A1,A2,L1、L2)の慣性モーメントは,テーブルTの位置に応じて変化するが,経年変化は生じない。   Among these factors, iron loss such as switching loss and bulkhead eddy current loss depends only on the rotational speed, and therefore does not change over time. As for the cogging torque, the amplitude does not change over time, and the phase does not change unless the initial angle of the operation for separating the table T is changed. Further, the moment of inertia of the rotors 21 and 21 'does not appear in the torque command when the rotor rotational speed is constant. The moment of inertia of the link mechanism (A1, A2, L1, L2) changes according to the position of the table T, but does not change with time.

よって,搬送ロボットを構成するダイレクトドライブモータD1,D2に使用する軸受19,19’およびリンク支持軸受の異常は,テーブルTを離隔または接近させる動作(D1とD2とで逆回転)を行わせた際の,搬送ロボットとして稼動開始した最も初期(第1の経過時間)のトルク指令値と,所定時間稼動経過した後(第1の経過時間より後の第2の経過時間)のトルク指令値との差(図6の実線と点線との差)を比較することにより検知することができる。図5,6を比較することにより、ダイレクトドライブモータD1,D2共に、いずれかの軸受に異常が発生していることがわかる。   Therefore, abnormalities in the bearings 19, 19 ′ and link support bearings used in the direct drive motors D1, D2 constituting the transfer robot caused the table T to be separated or approached (reverse rotation between D1 and D2). The torque command value at the earliest time (first elapsed time) at which the operation of the transfer robot has started, and the torque command value after the predetermined time has elapsed (second elapsed time after the first elapsed time) Can be detected by comparing the difference (the difference between the solid line and the dotted line in FIG. 6). By comparing FIGS. 5 and 6, it is understood that an abnormality has occurred in any of the bearings in both the direct drive motors D1 and D2.

図7は、第2の実施の形態にかかる図2と同様な断面図である。本実施の形態については、図2〜4の実施の形態に対して異なる部位について説明し、同様な機能を有する部位については同じ符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 7 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 according to the second embodiment. About this Embodiment, a different site | part is demonstrated with respect to embodiment of FIGS. 2-4, and it abbreviate | omits description by attaching | subjecting the same code | symbol about the site | part which has the same function.

本実施の形態においては、円筒状の本体112の上面に取り付けられた上部円板部110の段部110aに、環状部113aをO−リングORを介して気密的にボルト結合している。環状部113aの下部は、薄く半径方向外方に延在したフランジ部113cとなっており、その折り曲げられた外縁に薄肉円筒部113bの上端をTIG溶接してなる。環状部113aの取り付け部の肉厚は、フランジ部113c及び薄肉円筒部113bの肉厚より厚くなっている。薄肉円筒部113bの下端は、上述の実施の形態と同様にホルダ15にTIG溶接されている。環状部113aとフランジ部113cと薄肉円筒部113bとホルダ15とで隔壁113を構成する。又、円板部110と本体112と円板10とでハウジングを構成する。   In the present embodiment, the annular portion 113a is airtightly bolted to the stepped portion 110a of the upper disc portion 110 attached to the upper surface of the cylindrical main body 112 via an O-ring OR. The lower portion of the annular portion 113a is a flange portion 113c that extends thinly outward in the radial direction. The upper end of the thin cylindrical portion 113b is TIG welded to the bent outer edge. The thickness of the attachment portion of the annular portion 113a is thicker than the thickness of the flange portion 113c and the thin cylindrical portion 113b. The lower end of the thin cylindrical portion 113b is TIG welded to the holder 15 as in the above-described embodiment. The annular portion 113a, the flange portion 113c, the thin cylindrical portion 113b, and the holder 15 constitute a partition wall 113. The disk portion 110, the main body 112, and the disk 10 constitute a housing.

本実施の形態では、上部円板部110の上面は、蓋部材101により閉止され、その外周に取り付けられた軸受ホルダ107は、軸受19’を支持するようになっている。従って、ダイレクトドライブモータD1の円筒状部材123は、ダイレクトドライブモータD2側まで延在していない。上部円板部110,蓋部材101,軸受ホルダ107は、耐食性が高いオーステナイト系ステンレスを材料としている。   In the present embodiment, the upper surface of the upper disc portion 110 is closed by the lid member 101, and the bearing holder 107 attached to the outer periphery thereof supports the bearing 19 '. Therefore, the cylindrical member 123 of the direct drive motor D1 does not extend to the direct drive motor D2 side. The upper disk part 110, the lid member 101, and the bearing holder 107 are made of austenitic stainless steel having high corrosion resistance.

上部円板部110における軸受ホルダ107の取り付け座面の外径部110aは、薄肉円筒部113bより半径方向内側に位置しており、従って、軸受ホルダ107を上部円板部110より取り外せば、2つの外側ロータ部材21,21’は、上部円板部110を分解することなく上方に取り外し可能となっている。従って、メンテナンス時などに気密構造を分解する必要はなく、作業を容易にすることができる。すなわち、隔壁構造を支持しているハウジング(本体12と上部円板部110)の最大外径部がダイレクトドライブモータD1及びD2の外側ロータ(外側ロータ部材21及び21’とリング状部材23及び23’)の内径よりも小さいので、軸受ホルダ107をハウジングから取り外せば、ダイレクトドライブモータD1及びD2の外側ロータを隔壁13から抜き去ることができ、それにより点検や取り外しを容易に行えるため、メンテナンス性も向上する。更に、軸受ホルダ107のみを取り外せばよいので、隔壁構造を取り外す必要がなく、再組立の際にリークチェックなどが不要となり、組立性が向上する。   The outer diameter portion 110a of the mounting seat surface of the bearing holder 107 in the upper disc portion 110 is located radially inward from the thin cylindrical portion 113b. Therefore, if the bearing holder 107 is removed from the upper disc portion 110, 2 The two outer rotor members 21, 21 ′ can be removed upward without disassembling the upper disk part 110. Therefore, it is not necessary to disassemble the airtight structure during maintenance or the like, and the work can be facilitated. That is, the maximum outer diameter portion of the housing (main body 12 and upper disk portion 110) supporting the partition wall structure is the outer rotor (outer rotor members 21 and 21 ′ and ring-shaped members 23 and 23 of the direct drive motors D1 and D2. Since it is smaller than the inner diameter of '), if the bearing holder 107 is removed from the housing, the outer rotors of the direct drive motors D1 and D2 can be removed from the partition wall 13, thereby facilitating inspection and removal. Will also improve. Furthermore, since only the bearing holder 107 needs to be removed, there is no need to remove the partition wall structure, and a leak check or the like is not required at the time of reassembly, thereby improving assemblability.

更に、本実施の形態においては、隔壁113の環状部113aの肉厚に対し、フランジ部113cの肉厚は薄くなっているので、寸法精度や機械精度および温度変化に起因して、隔壁113に軸方向の伸縮応力が生じた場合でも、薄肉のフランジ部113cが変形することで、隔壁113の軸方向応力や曲げ応力を緩和することができ、それによりシール不良や破壊などを防ぐことができる。また、環状部113aおよびそれが取り付けられる上部円板部110や本体12を高精度に加工しなくて済むため、より低コストなダイレクトドライブモータを提供できる。   Furthermore, in the present embodiment, the thickness of the flange portion 113c is thinner than the thickness of the annular portion 113a of the partition wall 113, so that the partition wall 113 has a dimensional accuracy, mechanical accuracy, and temperature change. Even when axial stretching stress is generated, the thin flange portion 113c is deformed, so that the axial stress and bending stress of the partition wall 113 can be relieved, thereby preventing a seal failure or breakage. . Moreover, since it is not necessary to process the annular portion 113a and the upper disk portion 110 and the main body 12 to which the annular portion 113a is attached with high accuracy, a lower cost direct drive motor can be provided.

本実施の形態においては、上述した実施の形態と同様に,ダイレクトドライブモータD1,D2からなるフロッグレッグ式搬送ロボットを駆動できるが,ダイレクトドライブモータD1,D2におけるロータ支持軸受の固定方法が異なるため,
(1)ダイレクトドライブモータD1のロータ支持軸受19と,
(2)ダイレクトドライブモータD2のロータ支持軸受19’と,
(3)ダイレクトドライブモータD1が連結されたアームA1,リンクL1のリンク支持軸受と,
(4)ダイレクトドライブモータD2が連結されたアームA2,リンクL2のリンク支持軸受と,
に分離して,摩擦トルクの検知および異常を特定できる。
In the present embodiment, a frog-leg transfer robot composed of direct drive motors D1 and D2 can be driven as in the above-described embodiment, but the fixing method of the rotor support bearings in direct drive motors D1 and D2 is different. ,
(1) the rotor support bearing 19 of the direct drive motor D1,
(2) the rotor support bearing 19 ′ of the direct drive motor D2,
(3) a link support bearing of the arm A1 and the link L1 to which the direct drive motor D1 is coupled;
(4) a link support bearing for the arm A2 and the link L2 to which the direct drive motor D2 is coupled;
It is possible to identify friction torque detection and abnormality.

以下,各々のロータ支持軸受の摩擦トルクのみを分離して検知する手段を説明する。図8は,本実施の形態の構成において,ロータ支持軸受19,19’が正常な状態,つまり半導体ウエハ等の搬送ロボットとして稼動開始した最も初期に、テーブルT(図1)を旋回させる動作(D1とD2とが同一方向に等速回転)を行わせた際の,モータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を示したものである。これに対し、図9は、同ダイレクトドライブモータD2においてのみ,ロータ支持軸受である軸受19’に異常が生じ,これに起因してスパイク状のトルク変動や平均トルクの異常増加が生じている状態において,図8と同じ動作を行わせた際のモータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を示したものである。   Hereinafter, means for separately detecting only the friction torque of each rotor support bearing will be described. FIG. 8 shows an operation of turning the table T (FIG. 1) in the configuration of the present embodiment when the rotor support bearings 19 and 19 ′ are in a normal state, that is, at the earliest time when the operation of the semiconductor wafer or the like is started. Torque command value (a) calculated inside the motor control circuit DMC1 and torque command value calculated inside the motor control circuit DMC2 when D1 and D2 rotate at the same speed in the same direction) (B) is shown. On the other hand, in FIG. 9, only in the direct drive motor D2, an abnormality occurs in the bearing 19 ′ that is the rotor support bearing, and as a result, spike-like torque fluctuations and an abnormal increase in average torque occur. 8 shows the torque command value (a) calculated inside the motor control circuit DMC1 and the torque command value (b) calculated inside the motor control circuit DMC2 when the same operation as in FIG. 8 is performed. Is.

このようなテーブルTの旋回動作の場合,アームA1,A2とリンクL1,L2が相対変位しないため、リンク支持軸受は回転せず,加えてロータ支持軸受19,19’は、上述した実施の形態のごとき差動動作を伴わないため,各々のロータ支持軸受19,19’の摩擦トルクのみを検知することができる。ここでは、図9(b)に示すように、ダイレクトドライブモータD2のトルク指令値にトルクスパイクが見られ、初期と比べて摩擦トルクが増大しているため、軸受19’に何らかの異常が発生したことがわかる。   In such a turning operation of the table T, the arms A1 and A2 and the links L1 and L2 are not relatively displaced, so the link support bearing does not rotate, and in addition, the rotor support bearings 19 and 19 ′ are the same as those in the above-described embodiment. Therefore, only the friction torque of each of the rotor support bearings 19 and 19 ′ can be detected. Here, as shown in FIG. 9B, a torque spike is seen in the torque command value of the direct drive motor D2, and the friction torque is increased compared to the initial value, so that some abnormality has occurred in the bearing 19 ′. I understand that.

次に、リンク支持軸受の摩擦トルクのみを分離して検知する手段を説明する.図10は,本実施の形態の構成において,ロータ支持軸受19,19’およびリンク支持軸受が正常な状態,つまり半導体ウエハ等の搬送ロボットとして稼動開始した最も初期に、テーブルT(図1)を離隔させる動作(D1とD2とで逆回転)を行わせた際の,モータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を示したものである。これに対し、図11は、同ダイレクトドライブモータD1、D2において,ロータ支持軸受である軸受19’およびリンク支持軸受のいずれかまたは複数箇所に異常が生じ,これに起因してスパイク状のトルク変動や平均トルクの異常増加が生じている状態において,図10と同じ動作を行わせた際のモータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を示したものである。   Next, a means for separating and detecting only the friction torque of the link support bearing will be explained. FIG. 10 shows a table T (FIG. 1) in the configuration of the present embodiment, in which the rotor support bearings 19 and 19 'and the link support bearing are in a normal state, that is, at the very beginning of operation as a transfer robot for semiconductor wafers or the like. Torque command value (a) calculated in the motor control circuit DMC1 and torque command value calculated in the motor control circuit DMC2 when the separating operation (reverse rotation between D1 and D2) is performed (B) is shown. On the other hand, in FIG. 11, in the direct drive motors D1 and D2, an abnormality occurs in one or a plurality of locations of the bearing 19 ′, which is the rotor support bearing, and the link support bearing, resulting in spike-like torque fluctuations. In a state where the average torque is abnormally increased, the torque command value (a) calculated inside the motor control circuit DMC1 when the same operation as that in FIG. 10 is performed, and calculated inside the motor control circuit DMC2. The torque command value (b) to be performed is shown.

このようなテーブルTの離隔もしくは接近動作の場合,ロータ支持軸受19,19’とともにリンク支持軸受も回転するため,ロータ支持軸受19,19’の摩擦トルクと,リンク支持軸受の摩擦トルクとが混在した状態のトルク指令値が示される。しかし、図8,9に示すようにして,旋回動作で得られたロータ支持軸受19,19’のみの摩擦トルクを除することで,各々のダイレクトドライブモータD1,D2に積載されたリンク支持軸受の摩擦トルクのみを検知することができる。ここでは、図11(a)に示すように、ダイレクトドライブモータD1のトルク指令値にトルクスパイクが見られるが、図9(a)より軸受19は正常であると判断されることから、リンクの支持軸受のみに、何らかの異常が発生したことがわかる。又、図9(b)と図11(b)とを比較して、ダイレクトドライブモータD2のトルク指令値のトルクスパイクが増大しているため、軸受19に加えて、リンクの支持軸受にも何らかの異常が発生したことがわかる。   In such a separation or approaching operation of the table T, since the link support bearing rotates together with the rotor support bearings 19 and 19 ′, the friction torque of the rotor support bearings 19 and 19 ′ and the friction torque of the link support bearing are mixed. The torque command value in the corrected state is shown. However, as shown in FIGS. 8 and 9, by removing the friction torque of only the rotor support bearings 19 and 19 ′ obtained by the turning operation, the link support bearings loaded on the respective direct drive motors D1 and D2. Only the friction torque can be detected. Here, as shown in FIG. 11A, a torque spike is seen in the torque command value of the direct drive motor D1, but it is determined from FIG. 9A that the bearing 19 is normal. It can be seen that some abnormality occurred only in the support bearing. Further, comparing FIG. 9B and FIG. 11B, the torque spike of the torque command value of the direct drive motor D2 is increased. It can be seen that an abnormality occurred.

以上の実施の形態では、表面磁石型の32極36スロットアウターロータ式ブラシレスモータを用いた例を用いて説明したが、この形式のモータに限定されるものではなく、ブラシレスモータであれば適用できるものであり、他の磁極形式、例えば永久磁石埋め込み型であっても良いし、他のスロットコンビネーションでも良いし、あるいはインナロータ型であっても良い。   In the above embodiment, the example using the surface magnet type 32-pole 36-slot outer rotor brushless motor has been described. However, the present invention is not limited to this type of motor, and any brushless motor can be applied. Other magnetic pole types, for example, a permanent magnet embedded type, other slot combinations, or an inner rotor type may be used.

また、各軸の干渉対策として、軸方向に隣接する軸同士の回転子の極数およびスロット数が異なる構成としても良い。例えば、2軸同軸の場合は、第一軸が32極36スロット、第二軸が24極27スロット、4軸同軸の場合は、第一軸および第三軸が32極36スロット、第二軸および第四軸が24極27スロットといった構成にすれば、各軸の磁界による回転子および磁気カップリング装置への回転方向の推力発生といった相互干渉を防ぐことができる。   Further, as a countermeasure against interference of each axis, a configuration may be adopted in which the number of rotor poles and the number of slots of adjacent axes in the axial direction differ. For example, in the case of 2-axis coaxial, the first axis is 32 poles and 36 slots, the second axis is 24 poles and 27 slots, and in the case of 4-axis coaxial, the first axis and the third axis are 32 poles and 36 slots, and the second axis If the fourth axis has a configuration of 24 poles and 27 slots, it is possible to prevent mutual interference such as generation of thrust in the rotating direction on the rotor and the magnetic coupling device due to the magnetic field of each axis.

また、ロータの永久磁石は、ネオジウム(Nd−Fe−B)系磁石を用い、耐食性を高めるためのコーティングとして、ニッケルコーティングを施した例を用いて説明したが、この材質、表面処理に限定されるものではなく、使用される環境などによって適宜変更されるものであり、例えばべークアウト時の温度条件によっては高温減磁しにくいサマリウム・コバルト(Sm・Co)系の磁石を用いるべきであり、超真空中で使用されるのであればアウトガス遮断性の高い窒化チタンコーティングを施すべきである。   The rotor permanent magnet is a neodymium (Nd-Fe-B) -based magnet and has been described using a nickel coating as an example of a coating for enhancing corrosion resistance. However, the material is limited to this material and surface treatment. However, it should be changed as appropriate depending on the environment in which it is used. For example, a samarium-cobalt (Sm · Co) -based magnet that is difficult to demagnetize at high temperatures should be used depending on the temperature conditions during baking. If used in ultra-vacuum, a titanium nitride coating with a high outgas barrier should be applied.

また、ヨークは、低炭素鋼を材料とし、ニッケルめっきを施した例を用いて説明したが、この材質、表面処理に限定されるものではなく、使用される環境などによって適宜変更されるものであり、特に表面処理に関しては、超真空中で使用されるのであればピンホールの少ないカニゼンめっきやクリーンエスめっき、窒化チタンコーティング等を施すべきである。   In addition, the yoke has been described using an example in which nickel is plated with low carbon steel as a material. However, the yoke is not limited to this material and surface treatment, and may be appropriately changed depending on the environment used. In particular, regarding surface treatment, if it is used in ultra-vacuum, it should be subjected to Kanigen plating, clean s plating, titanium nitride coating, etc. with few pinholes.

また、永久磁石をヨークに締結する方法は、非磁性のくさびをヨーク外径側からねじで締め上げる例を用いて説明したが、使用される環境などによって適宜変更されるものであり、環境によっては接着でも良いし、他の締結方法でも良い。   The method of fastening the permanent magnet to the yoke has been described using an example in which a non-magnetic wedge is tightened with a screw from the outer diameter side of the yoke, but it is appropriately changed depending on the environment in which it is used. May be bonded or other fastening methods.

また、軸受19,19’は真空用グリス潤滑の4点接触玉軸受を用いた例を説明したが、この形式、材質、潤滑方法に限定されるものではなく、使用される環境、荷重条件、回転速度などによって適宜変更されるものであり、クロスローラ軸受であっても良いし、4軸同軸モータの場合、さらに機械的な剛性を高めるために、別な軸受で支持する構造としても良いし、高速回転する場合など、多点接触軸受を用いることができない場合は各軸の回転子を支持する軸受および別な軸受を深溝玉軸受やアンギュラ軸受として予圧をかける構造としても良いし、超真空中で使用される場合は、軌道輪に金や銀などの軟質金属をプレーティングしたような、ガス放出のない金属潤滑としたものを用いても良い。   In addition, the bearings 19 and 19 ′ have been described using an example of a grease grease four-point contact ball bearing for vacuum. However, the bearings 19 and 19 ′ are not limited to this type, material, and lubrication method. It can be changed as appropriate according to the rotational speed, etc., and may be a cross roller bearing. In the case of a 4-axis coaxial motor, it may be structured to be supported by another bearing in order to further increase mechanical rigidity. When multi-point contact bearings cannot be used, such as when rotating at high speeds, bearings that support the rotor of each axis and other bearings may be structured to apply preload as deep groove ball bearings or angular bearings, When used in, a metal lubrication that does not emit gas, such as plating of a soft metal such as gold or silver on the raceway, may be used.

また、磁気カップリングとして機能する内側ロータとして、永久磁石とバックヨークを用いた形式で説明したが、永久磁石とバックヨークの材質および形状はこれに限定されるものではない。例えば、レゾルバの質量と軸受の摩擦トルクによっては、ロータと同極数でなくても良いし、同幅でなくても良い。永久磁石を用いない突極でも良い。   In addition, the inner rotor functioning as a magnetic coupling has been described as using a permanent magnet and a back yoke. However, the material and shape of the permanent magnet and the back yoke are not limited thereto. For example, depending on the mass of the resolver and the friction torque of the bearing, the number of poles may not be the same as that of the rotor, and the width may not be the same. A salient pole that does not use a permanent magnet may be used.

また、角度検出器としてレゾルバを用いた例で説明したが、製造コストや分解能によって適宜変更されるものであり、例えば光学式のロータリエンコーダでも良い。   Further, although an example in which a resolver is used as an angle detector has been described, it can be appropriately changed depending on manufacturing cost and resolution, and for example, an optical rotary encoder may be used.

また、角度検出器の回転側を回転自在に支持する軸受33,33’として、グリス潤滑の4点接触玉軸受を用いた例を説明したが、この形式、潤滑方法に限定されるものではなく、設置スぺースや摩擦トルク、回転速度などによって適宜変更されるものであり、高速回転や摩擦トルクの低減など、多点接触軸受を用いることができない場合は、アンギュラ軸受や深溝玉軸受を各軸ごとに2個配置して、予圧をかける構造としても良い。   Moreover, although the example which used the grease lubrication 4-point contact ball bearing was demonstrated as bearings 33 and 33 'which rotatably support the rotation side of an angle detector, it is not limited to this form and a lubrication method. If the multi-point contact bearing cannot be used, such as high-speed rotation or reduction of friction torque, the angular bearing and deep groove ball bearing must be It is good also as a structure which arranges two for every axis | shaft and applies preload.

また、その他の隔壁の外、中に配置される構造部品および隔壁の材質、形状、製造方法は、製造コストや使用される環境、荷重条件、構成などによって適宜変更されるものである。   In addition to the other partition walls, the structural parts and the material, shape, and manufacturing method of the partition parts and the partition walls are appropriately changed depending on the manufacturing cost, the environment used, the load conditions, the configuration, and the like.

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。例えば、本実施の形態のモータシステムは、真空雰囲気に限らず、大気外の雰囲気で使用することができる。例えば、半導体製造工程の場合、真空排気後に真空槽内部にエッチング用の反応性ガスが導入されることがあるが、本実施の形態のモータシステムでは、隔壁により内部と外部とが遮蔽されているため、モータコイルや絶縁材等がエッチングされてしまうおそれもない。   The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate. For example, the motor system according to the present embodiment can be used not only in a vacuum atmosphere but also in an atmosphere outside the atmosphere. For example, in the case of a semiconductor manufacturing process, a reactive gas for etching may be introduced into the vacuum chamber after evacuation, but in the motor system of the present embodiment, the inside and the outside are shielded by the partition wall. Therefore, there is no possibility that the motor coil, the insulating material, and the like are etched.

本実施の形態にかかるダイレクトドライブモータを含むモータシステムを用いたフロッグレッグアーム式搬送ロボットの斜視図である。1 is a perspective view of a frog-leg-arm type transfer robot using a motor system including a direct drive motor according to the present embodiment. 図1の構成をII-II線で切断して矢印方向に見た図である。It is the figure which cut | disconnected the structure of FIG. 1 by the II-II line | wire and looked at the arrow direction. レゾルバ制御回路の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a resolver control circuit. モータ制御回路の例を示す図である。It is a figure which shows the example of a motor control circuit. 本実施の形態のダイレクトドライブモータD1、D2において,ロータ支持軸受19、19’およびリンク支持軸受が正常な状態,つまり半導体ウエハ等の搬送ロボットとして稼動開始した最も初期に、テーブルT(図1)を離隔させる動作(D1とD2とで逆回転)を行わせた際の,モータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を経時的に示したグラフである。In the direct drive motors D1 and D2 of the present embodiment, the rotor support bearings 19 and 19 'and the link support bearing are in a normal state, that is, at the earliest time when the operation as a transfer robot for semiconductor wafers is started, the table T (FIG. 1) Torque command value (a) calculated inside the motor control circuit DMC1 and the torque command calculated inside the motor control circuit DMC2 when performing the operation of separating them (reverse rotation between D1 and D2) It is the graph which showed value (b) with time. 同ダイレクトドライブモータD1、D2において,ロータ支持軸受である軸受19、19’およびリンク支持軸受のいずれかまたは複数箇所に異常が生じ,これに起因してスパイク状のトルク変動や平均トルクの異常増加が生じている状態において,図5と同じ動作を行わせた際のモータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を経時的に示したグラフである。In the direct drive motors D1 and D2, an abnormality occurs in one or more of the bearings 19 and 19 ′, which are the rotor support bearings, and the link support bearing, resulting in spike-like torque fluctuations and an abnormal increase in average torque. When the same operation as that in FIG. 5 is performed, the torque command value (a) calculated inside the motor control circuit DMC1 and the torque command value calculated inside the motor control circuit DMC2 ( It is the graph which showed b) with time. 第2の実施の形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment. 図7のダイレクトドライブモータD1、D2において,ロータ支持軸受19,19’が正常な状態,つまり半導体ウエハ等の搬送ロボットとして稼動開始した最も初期に、テーブルT(図1)を旋回させる動作(D1とD2とが同一方向に等速回転)を行わせた際の,モータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を経時的に示したグラフである。In the direct drive motors D1 and D2 in FIG. 7, the rotor support bearings 19 and 19 ′ are in a normal state, that is, the operation of turning the table T (FIG. 1) at the very beginning of operation as a transfer robot for semiconductor wafers (D1). And D2 are rotated at the same speed in the same direction), the torque command value (a) calculated inside the motor control circuit DMC1 and the torque command value calculated inside the motor control circuit DMC2 ( It is the graph which showed b) with time. 図7のダイレクトドライブモータD1、D2において,ロータ支持軸受19、19’のいずれかまたは複数箇所に異常が生じ,これに起因してスパイク状のトルク変動や平均トルクの異常増加が生じている状態において,図8と同じ動作を行わせた際のモータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を経時的に示したグラフである。In the direct drive motors D1 and D2 in FIG. 7, an abnormality has occurred in one or a plurality of locations of the rotor support bearings 19 and 19 ′, and as a result, spike-like torque fluctuations and abnormal increase in average torque have occurred. 8, the torque command value (a) calculated inside the motor control circuit DMC1 and the torque command value (b) calculated inside the motor control circuit DMC2 when performing the same operation as in FIG. It is the graph shown in. 図7のダイレクトドライブモータD1、D2において,ロータ支持軸受19,19’およびリンク支持軸受が正常な状態,つまり半導体ウエハ等の搬送ロボットとして稼動開始した最も初期に、テーブルT(図1)を離隔させる動作(D1とD2とで逆回転)を行わせた際の,モータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を経時的に示したグラフである。In the direct drive motors D1 and D2 of FIG. 7, the rotor support bearings 19 and 19 ′ and the link support bearing are in a normal state, that is, at the very beginning of operation as a transfer robot for semiconductor wafers, the table T (FIG. 1) is separated. Torque command value (a) calculated in the motor control circuit DMC1 and torque command value (inside the motor control circuit DMC2) when the operation (reverse rotation between D1 and D2) is performed. It is the graph which showed b) with time. 図7のダイレクトドライブモータD1、D2において,ロータ支持軸受19、19’およびリンク支持軸受のいずれかまたは複数箇所に異常が生じ,これに起因してスパイク状のトルク変動や平均トルクの異常増加が生じている状態において,図10と同じ動作を行わせた際のモータ制御回路DMC1の内部で算出されるトルク指令値(a)、及びモータ制御回路DMC2の内部で算出されるトルク指令値(b)を経時的に示したグラフである。In the direct drive motors D1 and D2 in FIG. 7, an abnormality occurs in one or a plurality of portions of the rotor support bearings 19 and 19 'and the link support bearing, and as a result, spike-like torque fluctuations and an abnormal increase in average torque occur. In the generated state, the torque command value (a) calculated inside the motor control circuit DMC1 and the torque command value (b) calculated inside the motor control circuit DMC2 when performing the same operation as in FIG. ).

符号の説明Explanation of symbols

10 円板
11 ボルト
12 本体
12a フランジ部
12b 外周縁
12d 穴
12e 欠き
13、113 隔壁
15 ホルダ
16 ボルト
17、17’ 軸受ホルダ
18、18’ ボルト
19、19’ 4点接触玉軸受
20、20’ ボルト
21、21’ 外側ロータ部材
21a、21a’ 永久磁石
21b、21b’ ヨーク
22、22’ ボルト
23’ リング状部材
23 円筒状部材
24、24’ ボルト
25、25’ 磁気シールド板
29、29’ ステータ
30、30’ 内側ロータ
30a、30a’ 永久磁石
30b、30b’ バックヨーク
32、32’ レゾルバホルダ
33、33’ 軸受
34、34’ 検出ロータ
34a、34a’ インクリメンタルレゾルバロータ
34b、34b’ アブソリュートレゾルバロータ
35、35’ インクリメンタルレゾルバステータ
36、36’ アブソリュートレゾルバステータ
41 磁気シールド板
101 蓋部材
107 軸受ホルダ
110 上部円板部
113a 隔壁ホルダ
113b 薄肉円筒
125 磁気シールド板
A1,A2 アーム
D1,D2 ダイレクトドライブモータ
DMC1 モータ制御回路
DMC2 モータ制御回路
G 定盤
L1,L2 リンク
OR O−リング
T テーブル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Disc 11 Bolt 12 Main body 12a Flange part 12b Outer periphery 12d Hole 12e Notch 13, 113 Partition 15 Holder 16 Bolt 17, 17 'Bearing holder 18, 18' Bolt 19, 19 'Four-point contact ball bearing 20, 20' Bolt 21, 21 'Outer rotor member 21a, 21a' Permanent magnet 21b, 21b 'Yoke 22, 22' Bolt 23 'Ring member 23 Cylindrical member 24, 24' Bolt 25, 25 'Magnetic shield plate 29, 29' Stator 30 30 ′ inner rotor 30a, 30a ′ permanent magnet 30b, 30b ′ back yoke 32, 32 ′ resolver holder 33, 33 ′ bearing 34, 34 ′ detection rotor 34a, 34a ′ incremental resolver rotor 34b, 34b ′ absolute resolver rotor 35, 35 'Incremental resolver stator 3 6, 36 'Absolute resolver stator 41 Magnetic shield plate 101 Lid member 107 Bearing holder 110 Upper disk portion 113a Bulkhead holder 113b Thin cylinder 125 Magnetic shield plates A1, A2 Arm D1, D2 Direct drive motor DMC1 Motor control circuit DMC2 Motor control circuit G Surface plate L1, L2 Link OR O-ring T Table

Claims (2)

2つのダイレクトドライブモータからの動力によりリンク機構を介してテーブルを駆動する搬送ロボットにおいて、
各ダイレクトドライブモータが、
ハウジングと、
前記ハウジングから延在し、大気側と大気外側を隔絶する隔壁と、
前記隔壁に対して大気外側に配置されたロータと、
前記隔壁に対して大気外側に配置され、前記ロータを回転自在に支持するロータ支持軸受と、
前記隔壁に対して大気側に配置され、前記ロータを駆動するステータと、
前記外側ロータの回転角度を検出する角度検出器と、
前記角度検出器により検出された前記外側ロータの回転角度に応じて算出されたトルク指令値または電流指令値に基づいて、前記ステータに通電するモータ制御回路とを有し、
前記モータ制御回路により所定時間をおいて算出されたトルク指令値または電流指令値を比較することにより,前記ロータ支持軸受および前記リンク機構の関節部に配置されたリンク支持軸受の摩擦トルクを検知することを特徴とする搬送ロボット。
In the transfer robot that drives the table via the link mechanism by the power from the two direct drive motors,
Each direct drive motor
A housing;
A partition wall extending from the housing and isolating the atmosphere side from the atmosphere outside;
A rotor disposed outside the atmosphere with respect to the partition;
A rotor support bearing disposed outside the atmosphere with respect to the partition wall and rotatably supporting the rotor;
A stator disposed on the atmosphere side with respect to the partition wall and driving the rotor;
An angle detector for detecting a rotation angle of the outer rotor;
A motor control circuit for energizing the stator based on a torque command value or a current command value calculated according to the rotation angle of the outer rotor detected by the angle detector;
By comparing the torque command value or the current command value calculated at a predetermined time by the motor control circuit, the friction torque of the link support bearing disposed at the joint portion of the rotor support bearing and the link mechanism is detected. A transport robot characterized by that.
前記角度検出器は、
前記隔壁に対して大気外側に配置され,前記ロータと共に回転する外側磁気カップリングロータと、
前記隔壁に対して大気側に配置され,磁気カップリング作用により前記外側磁気カップリングロータと同期して回転する内側磁気カップリングロータと,
前記隔壁に対して大気側に配置され,前記内側磁気カップリングロータを回転自在に支持する内側軸受と、
前記隔壁に対して大気側に配置されたレゾルバ装置とから成り,
前記レゾルバ装置のレゾルバロータは,前記内側磁気カップリングロータとともに,内側軸受により回転自在に支持される構成であることを特徴とする請求項1に記載の搬送ロボット。
The angle detector is
An outer magnetic coupling rotor disposed outside the atmosphere with respect to the partition wall and rotating together with the rotor;
An inner magnetic coupling rotor disposed on the atmosphere side with respect to the partition wall and rotating in synchronization with the outer magnetic coupling rotor by a magnetic coupling action;
An inner bearing disposed on the atmosphere side with respect to the partition wall and rotatably supporting the inner magnetic coupling rotor;
A resolver device arranged on the atmosphere side with respect to the partition wall,
The transport robot according to claim 1, wherein the resolver rotor of the resolver device is configured to be rotatably supported by an inner bearing together with the inner magnetic coupling rotor.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014003871A (en) * 2012-06-21 2014-01-09 Tokyo Keiki Inc Motor with rotational speed detection function
JP2018020437A (en) * 2016-02-10 2018-02-08 株式会社国際電気通信基礎技術研究所 External driving type joint structure body

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US11325244B2 (en) 2016-02-10 2022-05-10 Advanced Telecommunications Research Institute International Externally-driven joint structure
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