JP6017506B2 - Robot drive with magnetic spindle bearing - Google Patents

Robot drive with magnetic spindle bearing Download PDF

Info

Publication number
JP6017506B2
JP6017506B2 JP2014204925A JP2014204925A JP6017506B2 JP 6017506 B2 JP6017506 B2 JP 6017506B2 JP 2014204925 A JP2014204925 A JP 2014204925A JP 2014204925 A JP2014204925 A JP 2014204925A JP 6017506 B2 JP6017506 B2 JP 6017506B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drive
stator
rotor
coaxial
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014204925A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015039012A (en
Inventor
ユリシス ギルクリスト
ユリシス ギルクリスト
マーティン ホーセック
マーティン ホーセック
モウラ ジャイロ テラ
ジャイロ テラ モウラ
ジェイ クリシュナサミー
ジェイ クリシュナサミー
Original Assignee
ブルックス オートメーション インコーポレイテッド
ブルックス オートメーション インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US12/163,996 external-priority patent/US8283813B2/en
Application filed by ブルックス オートメーション インコーポレイテッド, ブルックス オートメーション インコーポレイテッド filed Critical ブルックス オートメーション インコーポレイテッド
Publication of JP2015039012A publication Critical patent/JP2015039012A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6017506B2 publication Critical patent/JP6017506B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

関連出願の相互参照Cross-reference of related applications

本出願は、2007年6月27日に出願された米国特許仮出願第60/946,687号の利益を主張するものであり、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。   This application claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 946,687, filed June 27, 2007, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. Incorporated herein by reference.

本明細書の実施形態は、ロボット駆動装置に関し、具体的には、磁気軸受を伴うロボット駆動装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a robot drive device, and more particularly, to a robot drive device with a magnetic bearing.

関連する開発技術の簡単な説明Brief description of related development technology

従来のロボット駆動装置、例えば、真空環境で用いる駆動装置などでは、真空またはその他の制御された環境で玉軸受やころ軸受を使用し、ロボット駆動装置の駆動シャフトを支持している。駆動シャフトを支持する軸受は、金属疲労や軸受の不具合を防止するために、様々な潤滑剤を使用することがある。通常、特別に調合した低蒸気圧グリースが、真空または制御された環境でロボット駆動装置の軸受を潤滑するために使用されている。   Conventional robot drive devices, such as drive devices used in a vacuum environment, use ball bearings or roller bearings in a vacuum or other controlled environment to support the drive shaft of the robot drive device. Bearings that support the drive shaft may use various lubricants to prevent metal fatigue and bearing failures. Typically, specially formulated low vapor pressure grease is used to lubricate robot drive bearings in a vacuum or controlled environment.

しかし、ロボット操作環境で蒸気圧と温度とが低下するとグリースの潤滑性も低下するため、ロボット駆動装置の軸受を潤滑するためにグリースを使用することには限界がある。また、グリースは、例えば、ガス抜けなどにより、真空またはその他の制御された環境で汚染源にもなりうる。さらに、従来のロボット駆動装置で用いるグリースは分解し、軸受から移動し、処理環境を汚染する可能性がある。そのようなグリースは、位置フィードバックエンコーダに移動するグリースの屑のために、モータフィードバックシステムの故障の原因になり得る。   However, if the vapor pressure and temperature are reduced in the robot operating environment, the lubricity of the grease is also lowered, so there is a limit to the use of grease to lubricate the bearings of the robot drive device. Grease can also be a source of contamination in a vacuum or other controlled environment, for example, due to outgassing. Furthermore, the grease used in the conventional robot drive device can be decomposed and moved from the bearing, which can contaminate the processing environment. Such grease can cause failure of the motor feedback system due to grease debris moving to the position feedback encoder.

非接触型軸受システムを用いるロボット駆動装置システムを使用し、接触面にグリースやその他の潤滑剤の使用を避けることができれば、利点になるであろう。さらに、システムを駆動するモータの数を増やすことなく可動性を高めることができるロボット駆動装置システムを使用すれば、利点になるであろう。   It would be an advantage if a robotic drive system using a non-contact bearing system was used and the use of grease or other lubricants on the contact surface could be avoided. Furthermore, it would be advantageous to use a robotic drive system that can increase mobility without increasing the number of motors driving the system.

前述した開示実施形態の態様および他の特徴について、付随の図面と関連させて以下のように説明する。   Aspects and other features of the disclosed embodiments described above are described below in connection with the accompanying drawings.

1つの例示的実施形態による特徴を組み入れた、基板処理装置の概略平面図である。1 is a schematic plan view of a substrate processing apparatus incorporating features according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による特徴を組み入れた、例示的な基板搬送機を示す図である。FIG. 6 illustrates an exemplary substrate transporter incorporating features according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a substrate transport drive according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a substrate transport drive according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a portion of a substrate transport drive, according to one exemplary embodiment. FIG. それぞれ異なる例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分の概略図である。FIG. 6 is a schematic view of a portion of a substrate transport drive, each according to a different exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、印加された力を示すチャートである。2 is a chart showing applied force according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、駆動部の一部分の概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a portion of a drive, according to one exemplary embodiment. 図7の駆動部で印加された力を図式的に示す図である。It is a figure which shows the force applied with the drive part of FIG. 7 typically. 1つの例示的実施形態による、搬送駆動部の一部分の概略図である。2 is a schematic view of a portion of a transport drive, according to one exemplary embodiment. FIG. 1つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の概略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a substrate transport drive according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分の別の概略図である。FIG. 6 is another schematic diagram of a portion of a substrate transport driver, according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分の概略図である。2 is a schematic diagram of a portion of a substrate transport drive, according to one exemplary embodiment. FIG. 1つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分のさらに別の概略図である。FIG. 6 is yet another schematic diagram of a portion of a substrate transport drive, according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分のさらに別の概略図である。FIG. 6 is yet another schematic diagram of a portion of a substrate transport drive, according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分の別の概略図である。FIG. 6 is another schematic diagram of a portion of a substrate transport driver, according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の部分の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of a portion of a substrate transport drive, according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、例示的な駆動部フィードバックシステムの一部分の概略図である。1 is a schematic diagram of a portion of an example drive feedback system, according to one example embodiment. FIG. 1つの例示的実施形態による、例示的な駆動部フィードバックシステムの一部分の別の概略図である。FIG. 3 is another schematic diagram of a portion of an example drive feedback system, according to one example embodiment. 1つの例示的実施形態による、例示的な駆動部フィードバックシステムの一部分の概略図である。1 is a schematic diagram of a portion of an example drive feedback system, according to one example embodiment. FIG. 図13の例示的な駆動部フィードバックシステムの一部分の概略図である。FIG. 14 is a schematic diagram of a portion of the example drive feedback system of FIG. 13. 1つの例示的実施形態による、例示的な駆動部フィードバックシステムの一部分の概略図である。1 is a schematic diagram of a portion of an example drive feedback system, according to one example embodiment. FIG. 1つの例示的実施形態による、図11の基板搬送駆動部の別の位置からの概略図である。FIG. 12 is a schematic view from another position of the substrate transport drive of FIG. 11 according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、図11の基板搬送駆動部のさらに別の位置からの概略図である。FIG. 12 is a schematic view from yet another position of the substrate transport drive of FIG. 11 according to one exemplary embodiment. 1つの例示的実施形態による、基板搬送機の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a substrate transporter according to one exemplary embodiment.

図1は、例示的実施形態による特徴を組み入れた、基板処理装置100の斜視図を示している。開示する実施形態は、図面に示されている実施形態を参照して記述されるが、当該実施形態は、多数の代替的な実施形態に組み込むことができることを理解されたい。さらに、あらゆる適切な大きさ、形状、もしくはタイプの部材または材料を使用することもできる。   FIG. 1 shows a perspective view of a substrate processing apparatus 100 incorporating features according to an exemplary embodiment. Although the disclosed embodiments are described with reference to the embodiments shown in the drawings, it should be understood that the embodiments can be incorporated into a number of alternative embodiments. In addition, any suitable size, shape, or type of member or material may be used.

当該例示的実施形態は、大気、真空、または制御された環境などの(ただし、これらに限定されない)任意の適切な環境で、例えば、基板の搬送、基板の揃え、または任意の他の適切な機能において使用されうるロボット駆動装置の信頼性、清浄度、および真空性能を増加させうる。例示的実施形態のロボット駆動装置は、モータのスピンドルを磁力で支持するように、また、スピンドルの例えば水平面での移動や、例えば垂直面に対しての傾斜を可能にするようにスピンドルを操作するように構成されている巻線を含んでもよい。水平面および垂直面は便宜上言及されているに過ぎないこと、また、スピンドルは、後述するように、任意の適切な座標系に関して移動や傾斜しうることに注意されたい。下記で詳述する例示的実施形態は、特に多関節アームおよび回転型駆動装置を有する搬送装置または位置決め装置に関してであるが、例示的実施形態の特徴は、任意の他の適切な搬送または位置決めのシステム、基板を回転させる任意のその他デバイス(基板アライナなど)、および回転型または直線型の駆動装置(リニア駆動装置)を伴う任意の他の適切な機械などの(ただし、これらに限定されない)その他の装置に同様に適用できる。   The exemplary embodiments may be used in any suitable environment, such as, but not limited to, atmosphere, vacuum, or controlled environment, eg, substrate transport, substrate alignment, or any other suitable The reliability, cleanliness, and vacuum performance of the robotic drive that can be used in function can be increased. The robotic drive of the exemplary embodiment manipulates the spindle to support the motor spindle magnetically, and to allow the spindle to move, for example, in a horizontal plane, for example, to tilt relative to a vertical plane. The winding may be configured as described above. Note that the horizontal and vertical planes are mentioned for convenience only, and that the spindle can be moved and tilted with respect to any suitable coordinate system, as described below. The exemplary embodiment detailed below is particularly concerned with a transport device or positioning device having an articulated arm and a rotary drive, but the features of the exemplary embodiment are characterized by any other suitable transport or positioning device. Others, including but not limited to systems, any other device that rotates the substrate (such as a substrate aligner), and any other suitable machine with a rotating or linear drive (linear drive) It can be applied to other devices as well.

図1に示す基板処理装置100は、例示的実施形態による特徴を組み入れた、代表的な基板処理ツールである。この例では、処理装置100は、一般的なバッチ処理ツール構成を有するものとして示されている。代替の実施形態では、ツールは任意の所望の構造を有してもよく、例えば、基板の単一の工程処理を行うように構成されているツールであってもよい。他の代替の実施形態では、基板装置は、ソータ、ストッカ、計測装置などの任意の所望のタイプでもよい。装置100で処理される基板215は、液晶表示パネル、半導体ウェハ(200mm径、300mm径、450mm径などのウェハ)や、その他の所望の径の基板、基板処理装置100での処理に適した任意のその他のタイプの基板、ブランク用基板、または特定の寸法や特定の質量などの基板に類似する特性を有する物などの(ただし、これらに限定されない)任意の適切な基板でもよい。   The substrate processing apparatus 100 shown in FIG. 1 is a representative substrate processing tool that incorporates features according to exemplary embodiments. In this example, the processing apparatus 100 is shown as having a general batch processing tool configuration. In alternative embodiments, the tool may have any desired structure, for example, a tool that is configured to perform a single process treatment of a substrate. In other alternative embodiments, the substrate device may be of any desired type, such as a sorter, stocker, measuring device, etc. The substrate 215 to be processed by the apparatus 100 can be a liquid crystal display panel, a semiconductor wafer (a wafer having a diameter of 200 mm, 300 mm, 450 mm, etc.), a substrate having any other desired diameter, or any suitable for processing in the substrate processing apparatus 100 It may be any suitable substrate such as, but not limited to, other types of substrates, blank substrates, or objects having properties similar to the substrate such as specific dimensions and specific masses.

この実施形態では、装置100は通常、フロントセクション105を有してもよく、フロントセクション105は、例えばミニ環境と、雰囲気が隔離された隣接するセクション110とを形成し、セクション110は例えば真空チャンバとして機能するように装備されてもよい。代替の実施形態では、雰囲気が隔離されたセクションは、不活性ガス(例えば、N2)や、任意のその他の隔離された雰囲気、および/または制御された雰囲気を保持してもよい。   In this embodiment, the apparatus 100 may typically have a front section 105 that forms, for example, a mini-environment and an adjacent section 110 that is isolated from the atmosphere, and the section 110 may be a vacuum chamber, for example. May be equipped to function as In alternative embodiments, the atmosphere isolated section may retain an inert gas (eg, N 2), any other isolated atmosphere, and / or a controlled atmosphere.

例示的実施形態では、フロントセクション105は通常、例えば1つまたは複数の基板保持カセット115と、フロントエンドロボット120とを有してもよい。フロントセクション105はさらに、例えば、フロントセクション105内に位置するアライナ162やバッファなどの、その他のステーションまたはセクションを有してもよい。セクション110は、1つまたは複数の処理モジュール125と、真空ロボットアーム130とを有してもよい。処理モジュール125は、材料の堆積、エッチング、焼成、研磨、イオン注入クリーニングなどの任意のタイプでもよい。実現可能なものとして、各モジュールの位置は、ロボット参照(基準)フレームなどのような所望の参照フレームに関して、コントローラ170に登録されていてもよい。さらに、1つまたは複数のモジュールは、例えば、基板上の基準(図示せず)を用いて確立された所望の配向にある基板で、基板215を処理してもよい。処理モジュール内の基板の所望の配向も、コントローラ170に登録されていてもよい。真空セクション110はさらに、「ロードロック」と称される1つまたは複数の中間チャンバを有してもよい。図1に示す実施形態は、ロードロックA135およびロードロックB140の2つのロードロックを有する。ロードロックAおよびBはインターフェースとして機能し、真空セクション110にある真空の保全性を失うことなく、基板がフロントセクション105と真空セクション110との間で通過できるようにする。基板処理装置100は通常、基板処理装置100の動作を制御するコントローラ170を含んでいる。1つの実施形態では、コントローラは、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとして援用する、2005年7月11日出願の米国特許出願第11/178,615号に説明されているような、クラスタ型制御アーキテクチャの一部でもよい。この例では、コントローラ170は、プロセッサ173とメモリ178とを有している。上記の情報の他に、メモリ178は、基板の偏心および位置ずれの検出と修正とをその場で行う技術などのプログラムを含んでもよい。メモリ178はさらに、装置のセクション105、110の処理モジュールおよびその他の部分やステーションの温度および/または圧力、処理中の基板215の時間的情報、基板の計量に関する情報などの処理パラメータを含んでもよい。また、メモリ178は、その場で基板の偏心を判定するために、装置および基板のこのエフェメリスデータを適用するためのアルゴリズムなどのようなプログラムを含んでもよい。   In the exemplary embodiment, the front section 105 may typically include, for example, one or more substrate holding cassettes 115 and a front end robot 120. The front section 105 may further include other stations or sections such as, for example, an aligner 162 and a buffer located within the front section 105. Section 110 may have one or more processing modules 125 and a vacuum robot arm 130. The processing module 125 may be of any type such as material deposition, etching, baking, polishing, ion implantation cleaning, and the like. As feasible, the position of each module may be registered with the controller 170 with respect to a desired reference frame, such as a robot reference (reference) frame. Further, the one or more modules may process the substrate 215 with a substrate in a desired orientation established using, for example, a reference (not shown) on the substrate. The desired orientation of the substrate within the processing module may also be registered with the controller 170. The vacuum section 110 may further include one or more intermediate chambers referred to as “load locks”. The embodiment shown in FIG. 1 has two load locks, load lock A135 and load lock B140. Load locks A and B function as an interface and allow the substrate to pass between the front section 105 and the vacuum section 110 without losing the integrity of the vacuum in the vacuum section 110. The substrate processing apparatus 100 typically includes a controller 170 that controls the operation of the substrate processing apparatus 100. In one embodiment, the controller is described in US patent application Ser. No. 11 / 178,615 filed Jul. 11, 2005, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. It may be part of a clustered control architecture. In this example, the controller 170 has a processor 173 and a memory 178. In addition to the above information, the memory 178 may include a program such as a technique for detecting and correcting the eccentricity and displacement of the substrate on the spot. The memory 178 may further include processing parameters such as temperature and / or pressure of the processing modules and other parts of the apparatus sections 105, 110 and stations, time information of the substrate 215 being processed, information regarding the weighing of the substrate, etc. . The memory 178 may also include a program such as an algorithm for applying this ephemeris data of the device and the substrate to determine the eccentricity of the substrate on the spot.

この例示的実施形態では、「大気ロボット」とも称されるフロントエンドロボット120は、駆動部150と1つまたは複数のアーム155とを含んでもよい。少なくとも1つのアーム155は、駆動部150に装着されていてもよい。少なくとも1つのアーム155は、1つまたは複数の基板215を保持するための1つまたは複数のエンドエフェクタ165に結合しているリスト160に結合していてもよい。エンドエフェクタは165は、リスト160に回転可能に結合していてもよい。大気ロボット120は、フロントセクション105内で基板を任意の位置に搬送するためのものであってもよい。例えば、大気ロボット120は、基板保持カセット115、ロードロックA135、およびロードロックB140の間で、基板を搬送してもよい。大気ロボット120はさらに、基板215をアライナ162へ、およびアライナ162から搬送してもよい。駆動部150は、コントローラ170からコマンドを受け入れ、それに応じて、大気ロボット120の半径方向の操作、円周方向の操作、上昇方向の操作、複合的な操作、およびその他の操作を行ってもよい。   In this exemplary embodiment, the front end robot 120, also referred to as an “atmospheric robot”, may include a drive 150 and one or more arms 155. At least one arm 155 may be attached to the drive unit 150. The at least one arm 155 may be coupled to a wrist 160 that is coupled to one or more end effectors 165 for holding one or more substrates 215. End effector 165 may be rotatably coupled to wrist 160. The atmospheric robot 120 may be for transporting the substrate to an arbitrary position in the front section 105. For example, the atmospheric robot 120 may transfer a substrate between the substrate holding cassette 115, the load lock A135, and the load lock B140. The atmospheric robot 120 may further transport the substrate 215 to and from the aligner 162. The driving unit 150 may receive a command from the controller 170 and perform a radial operation, a circumferential operation, an ascending operation, a complex operation, and other operations of the atmospheric robot 120 accordingly. .

この例示的実施形態では、真空ロボットアーム130は、セクション110の中央チャンバ175(図1参照)に装着されていてもよい。コントローラ170は、開口部180、185をサイクルさせ、処理モジュール125、ロードロックA135、およびロードロックB140の間で基板を搬送するための真空ロボットアーム130の操作を調整するように機能してもよい。真空ロボットアーム130は、駆動部190と1つまたは複数のエンドエフェクタ195とを含んでもよい。その他の実施形態では、大気ボット120および真空ロボットアーム130は、スカラ(selective compliance assembly robot arm(選択的コンプライアンスアセンブリロボットアーム):SCARA)型ロボット、関節アームロボット、フロッグレッグ型装置、または左右相称搬送装置などの(ただし、これらに限定されない)任意の適切なタイプの搬送装置であってもよい。   In this exemplary embodiment, the vacuum robot arm 130 may be mounted in the central chamber 175 (see FIG. 1) of the section 110. The controller 170 may function to cycle through the openings 180, 185 and coordinate the operation of the vacuum robot arm 130 to transport the substrate between the processing module 125, the load lock A135, and the load lock B140. . The vacuum robot arm 130 may include a drive unit 190 and one or more end effectors 195. In other embodiments, the atmospheric bot 120 and the vacuum robot arm 130 are a selective compliance assembly robot arm (SCARA) type robot, articulated arm robot, frog leg type device, or bilateral transfer. It may be any suitable type of transport device such as but not limited to a device.

例示的実施形態は、ここでは例えば図2のロボット800のような真空ロボットに関して説明されるが、例示的実施形態は、大気環境、制御された雰囲気の環境および/または真空環境などの(ただし、これらに限定されない)任意の適切な環境で操作を行う、任意の適切な搬送装置またはその他の処理装置(例えば、アライナなど)で用いることができることを理解されたい。さらに、例示的実施形態の態様を組み入れた搬送機は、ロボットアーム130のフロッグレッグ型構成、ロボット120のスカラアーム型構成、関節アームロボット、または左右相称搬送装置などの(ただし、これらに限定されない)任意の適切な構成を有しうることを理解されたい。   Although the exemplary embodiments are described herein with reference to a vacuum robot, such as the robot 800 of FIG. 2, for example, the exemplary embodiments may include (but are not limited to) an atmospheric environment, a controlled atmosphere environment, and / or a vacuum environment. It should be understood that it can be used with any suitable transport or other processing device (eg, aligner, etc.) that operates in any suitable environment (but not limited to). Further, transporters incorporating aspects of the exemplary embodiments include (but are not limited to) a frog-leg configuration of robot arm 130, a SCARA arm configuration of robot 120, a joint arm robot, or a bilateral transport device. It should be understood that it can have any suitable configuration.

例示的なロボット搬送機800が図2に示されている。搬送機は、上アーム810、前アーム820、および少なくとも1つのエンドエフェクタ830を有する、少なくとも1つのアームを含んでもよい。エンドエフェクタ830は、前アーム820に回転可能に結合していてもよく、前アーム820は、上アーム810に回転可能に結合していてもよい。上アーム810は、搬送装置の例えば駆動部840に回転可能に結合していてもよい。例示のみを目的とし、駆動部840は、同軸駆動のシャフトまたはスピンドル(図3参照)を含んでもよい。図3に示すように、この例では、同軸駆動のシャフトまたはスピンドルは、2つの駆動シャフト211、212を有するものとして示されているが、代替の実施形態では、スピンドルは、駆動シャフトを2つより多くまたは少なく有してもよい。他の代替の実施形態では、駆動シャフトは、非同軸であるか、例えば、隣接配置内に構成されてもよい。さらにその他の代替の実施形態では、駆動シャフトは、任意の適切な構成を有してもよい。この例では、同軸駆動シャフトの外部シャフト211は、上アーム810に適切に結合していてもよく、内部シャフト212は、前アーム820に適切に結合していてもよい。この例では、エンドエフェクタ830は、「スレーブ」構成で操作してもよいが、代替の実施形態では、エンドエフェクタ830を操作するために、駆動ユニットに付加的な駆動シャフトが含まれていてもよい。駆動部840は、2つのモータ208、209を含んでもよく、一方のモータは外部シャフトを駆動し、もう一方のモータは内部シャフトを駆動してもよい。2つのモータ208、209は、アーム800が少なくとも2自由度(すなわち、例えば、Z軸での回転と、例えば、X−Y面での伸長)を有するように、アーム800の動作を可能にするものであってもよい。   An exemplary robot transporter 800 is shown in FIG. The transporter may include at least one arm having an upper arm 810, a forearm 820, and at least one end effector 830. The end effector 830 may be rotatably coupled to the forearm 820, and the forearm 820 may be rotatably coupled to the upper arm 810. The upper arm 810 may be rotatably coupled to, for example, the drive unit 840 of the transport device. For illustration purposes only, the drive 840 may include a coaxially driven shaft or spindle (see FIG. 3). As shown in FIG. 3, in this example, the coaxial drive shaft or spindle is shown as having two drive shafts 211, 212, but in an alternative embodiment, the spindle has two drive shafts. You may have more or less. In other alternative embodiments, the drive shaft may be non-coaxial or configured, for example, in an adjacent arrangement. In still other alternative embodiments, the drive shaft may have any suitable configuration. In this example, the outer shaft 211 of the coaxial drive shaft may be suitably coupled to the upper arm 810 and the inner shaft 212 may be suitably coupled to the forearm 820. In this example, end effector 830 may be operated in a “slave” configuration, but in alternative embodiments, the drive unit may include an additional drive shaft to operate end effector 830. Good. The driving unit 840 may include two motors 208 and 209, one motor driving an external shaft, and the other motor driving an internal shaft. The two motors 208, 209 allow the arm 800 to move so that the arm 800 has at least two degrees of freedom (ie, for example, rotation in the Z axis and, for example, extension in the XY plane). It may be a thing.

操作では、同方向で同軸スピンドルの内部シャフト212と外部シャフト211との両方(すなわち、同方向で両方のシャフト)に、回転トルクRzが印加されるように、アーム800は、モータ巻線の駆動により、Z軸で回転してもよい。内部シャフト212と外部シャフト211とが正反対の方向に回転するように、例えば、回転トルクRzを内部シャフト212と外部シャフト211とに印加することにより、アームを延ばしたり、退避させたりしてもよい。後述するように、アームの位置は、内部シャフトおよび外部シャフトの回転の中心T1を制御することにより、微調整してもよい。1つの例示的実施形態によれば、同軸スピンドルの内部シャフト212および外部シャフト211、ならびにアーム800は、後述するように、磁気軸受/モータによって支持してもよい。   In operation, the arm 800 drives the motor winding so that a rotational torque Rz is applied to both the inner shaft 212 and the outer shaft 211 of the coaxial spindle in the same direction (ie both shafts in the same direction). Thus, it may be rotated on the Z axis. For example, the arm may be extended or retracted by applying a rotational torque Rz to the internal shaft 212 and the external shaft 211 so that the internal shaft 212 and the external shaft 211 rotate in opposite directions. . As will be described later, the position of the arm may be finely adjusted by controlling the center of rotation T1 of the inner shaft and the outer shaft. According to one exemplary embodiment, the inner shaft 212 and outer shaft 211 of the coaxial spindle and the arm 800 may be supported by magnetic bearings / motors, as described below.

1つの例示的実施形態によれば、例えばロボット搬送機800の駆動部840に位置する磁気軸受は、下記で詳述するように、例えば、ロボットのアームリンクを駆動するための、駆動部の1つまたは複数の駆動シャフトに印加された、軸性(軸方向)モーメントおよび動径(径方向)モーメントのロード(荷重)を支持する。搬送機が2つのモータから2自由度より大きい自由度を有するように、駆動シャフトを支持する1つまたは複数の磁気軸受は能動的であってもよく、例えば、磁気軸受は、駆動シャフトの(したがって搬送エンドエフェクタの)制御された動作を可能にしうる、半径方向および軸方向の間隙制御を伴うように構成されてもよい。例示のみを目的とし、例えば、駆動部は、下記で詳述するように、例えば、X方向、Y方向、およびZ方向をはじめ、Rx方向、Ry方向、Rz1方向、およびRz2方向で、6自由度または7自由度を提供してもよい。代替の実施形態では、駆動部は、6自由度または7自由度より多いまたは少ない自由度を提供してもよい。これらの複数の自由度により、例えば、下記で詳述するように、ロボット駆動装置に装着されているアームおよびエンドエフェクタの能動的な平準化と、(基板の心出しのための)位置/配向の微調整とを可能にすることができる。   According to one exemplary embodiment, for example, a magnetic bearing located in the drive unit 840 of the robot transporter 800 is one of the drive units, eg, for driving a robot arm link, as described in detail below. Supports an axial (axial) moment and a radial (radial) moment load applied to one or more drive shafts. The magnetic bearing or bearings that support the drive shaft may be active so that the transporter has more than two degrees of freedom from the two motors, for example, the magnetic bearing may be ( Thus, it may be configured with radial and axial clearance control that may allow controlled movement of the transport end effector. For illustrative purposes only, for example, the drive section has six freedoms in the Rx direction, Ry direction, Rz1 direction, and Rz2 direction as well as in the X direction, Y direction, and Z direction, as detailed below. Degrees or seven degrees of freedom may be provided. In alternative embodiments, the drive may provide more or less degrees of freedom with 6 or 7 degrees of freedom. These multiple degrees of freedom enable, for example, active leveling of arms and end effectors attached to the robotic drive and position / orientation (for centering the substrate) as detailed below. Can be finely adjusted.

図3を参照すると、1つの例示的実施形態では、搬送機の駆動部840は、第1のモータ固定子(ステータ)208Sおよび回転子(ロータ)208R(これらは第1のモータ208を形成する)、第2のモータ固定子209Sおよび回転子209R(これらは第2のモータ209を形成する)、ならびに2つの同軸シャフト211、212を含んでもよい。実現可能なものとして、代替の実施形態では、同軸シャフトは、駆動シャフトを、2つより多くまたは少なく有してもよい。この例では、固定子の中心線は、ラインCLに沿って位置するように図3に示されている。駆動部840は2つの固定子208S、209Sを有するものとして示されているが、駆動部は、2つより多いまたは少ないシャフトを駆動するための、任意の適切な数の固定子を含んでもよいことを理解されたい。固定子208S、209Sは、例えば、チャンバ内雰囲気を外部雰囲気から隔離する処理チャンバのハウジングの境界である、例えば、任意の適切な境界210によって、回転アセンブリまたはスピンドル(すなわちシャフト、回転子、およびシャフトに装着されたその他のモータ部品)から隔離されていてもよい。例えば、境界210は、回転子208R、209Rの真空での動作を可能にし、固定子208S、209Sの大気環境での動作を可能にしうる。境界は、例えば、真空環境(負圧環境)で用いられる任意の適切な材料で構成されてもよく、また、磁束短絡を生じたり、磁気相互作用による渦電流および加熱の影響を受けやすくなることなく、磁界内に介在されうる材料で構成されてもよい。   Referring to FIG. 3, in one exemplary embodiment, the drive 840 of the transport machine includes a first motor stator (stator) 208S and a rotor (rotor) 208R (these form the first motor 208). ), A second motor stator 209S and a rotor 209R (which form a second motor 209), and two coaxial shafts 211,212. As feasible, in alternative embodiments, the coaxial shaft may have more or less than two drive shafts. In this example, the center line of the stator is shown in FIG. 3 so as to be located along the line CL. Although the drive 840 is shown as having two stators 208S, 209S, the drive may include any suitable number of stators for driving more or less than two shafts. Please understand that. Stator 208S, 209S may be a rotating assembly or spindle (ie, shaft, rotor, and shaft, for example, by any suitable boundary 210, for example, the boundary of the processing chamber housing that isolates the chamber atmosphere from the outside atmosphere. It may be isolated from other motor parts mounted on the motor. For example, the boundary 210 may allow the rotors 208R, 209R to operate in a vacuum and the stators 208S, 209S to operate in an atmospheric environment. The boundary may be composed of any suitable material used, for example, in a vacuum environment (negative pressure environment), and may be susceptible to eddy currents and heating due to magnetic flux short-circuits or magnetic interactions. Instead, it may be made of a material that can be interposed in the magnetic field.

境界はさらに、駆動部の温度を最小限に抑えるために、適切な伝熱装置(例えば、受動的または能動的な装置)に結合していてもよい。この例示的実施形態では、第1のモータ回転子208Rは外駆動シャフト211に結合していてもよく、第2のモータ回転子209Rは内駆動シャフト212に結合していてもよい。図3に示すように、外駆動シャフト211および内駆動シャフト212は、同心または同軸の駆動シャフトでもよいが、代替の実施形態では、駆動シャフトは、並列構成またはその他の非同心的な構成などの(ただし、これらに限定されない)任意の適切な構成を有してもよい。   The boundary may further be coupled to a suitable heat transfer device (eg, a passive or active device) to minimize the temperature of the drive. In this exemplary embodiment, the first motor rotor 208R may be coupled to the outer drive shaft 211 and the second motor rotor 209R may be coupled to the inner drive shaft 212. As shown in FIG. 3, the outer drive shaft 211 and the inner drive shaft 212 may be concentric or coaxial drive shafts, but in alternative embodiments, the drive shaft may be a side-by-side configuration or other non-concentric configuration, etc. You may have arbitrary suitable structures (however, it is not limited to these).

1つの例示的実施形態によれば、固定子208S、209S、およびそれぞれの回転子208R、209Rは、それぞれのシャフト211、212を磁力により支持し(例えば、示されている実施形態では半径方向とZ方向とに)、それぞれのシャフト211、212の少なくとも回転の中心を制御するように構成されているセルフベアリングモータ/磁気スピンドル軸受を形成してもよい。例えば、モータ208、209は、永久磁石および鉄バッキングを伴う鉄心の固定子と回転子とを含んでもよい。代替の実施形態では、固定子は、回転子と相互作用するための、任意の適切な強磁性体材料を含んでもよい。例えば、Z方向に沿う回転子(ロータ)208R、209Rと固定子(ステータ)208S、209Sとの間の相対位置は、例えば、固定子208S、209Sと回転子208R、209Rとの間の受動的な磁気力により、実質的に一定で維持されうる。固定子208S、209Sと回転子208R、209Rとの間の受動的な磁気力はさらに、例えば、X軸およびY軸における回転子208R、209RのRx配向およびRy配向を安定させうる。モータ巻線は、シャフト211、212を回転させるために、それぞれの回転子208R、209Rに、トルクRz1(シャフト211用)およびトルクRz2(シャフト212用)を印加するように構成されてもよく、また、例えば、X方向および/またはY方向の回転子の回転の中心を制御するために、半径方向力および/または接線力を印加するように構成されてもよい。後述するように、2つの回転子208E、209RのX位置および/またはY位置をオフセットすることにより、スピンドルは傾斜することができる。   According to one exemplary embodiment, the stators 208S, 209S, and the respective rotors 208R, 209R support the respective shafts 211, 212 magnetically (eg, in the illustrated embodiment as radial and Self-bearing motor / magnetic spindle bearings configured to control at least the center of rotation of each shaft 211, 212 (in the Z direction) may be formed. For example, the motors 208, 209 may include an iron core stator and rotor with permanent magnets and iron backing. In alternative embodiments, the stator may include any suitable ferromagnetic material for interacting with the rotor. For example, the relative position between the rotors (rotors) 208R and 209R and the stators (stators) 208S and 209S along the Z direction is, for example, passive between the stators 208S and 209S and the rotors 208R and 209R. The magnetic force can be kept substantially constant. Passive magnetic forces between the stators 208S, 209S and the rotors 208R, 209R can further stabilize, for example, the Rx and Ry orientations of the rotors 208R, 209R in the X and Y axes. The motor windings may be configured to apply torque Rz1 (for shaft 211) and torque Rz2 (for shaft 212) to the respective rotors 208R, 209R to rotate the shafts 211, 212, Also, for example, a radial force and / or a tangential force may be applied to control the center of rotation of the rotor in the X and / or Y direction. As will be described later, the spindle can be tilted by offsetting the X position and / or the Y position of the two rotors 208E, 209R.

ここで図4Aおよび図4Bを参照すると、例えば、搬送ロボット800の駆動部840で用いることができる、1つの例示的実施形態による別の例示的な同軸駆動装置が示されている。この例示的実施形態では、同軸駆動装置1400のモータ1410、1420は、図3に示すように、互いに対して軸方向ではなく、半径方向に位置する。例えば、第1のモータ1410は、第2のモータ1420の半径方向外方に位置していてもよい。代替の実施形態では、モータ1410、1420は、軸方向の構成(すなわち、それぞれ上下に積層されるように)または任意の他の適切な構成で配置してもよい。この例示的実施形態では、第1のおよび第2のモータ1410、1420は、図3に関して上述した回転子および固定子に実質的に類似する固定子1410S、1420Sおよび回転子1410R、1420Rを、それぞれ含んでもよい。ただし、この例示的実施形態の回転子1410R、1420Rは、例えばハウジング1460が形成した通路1451、1450内で、それぞれ位置してもよい。シャフト、プーリ、およびロボットアーム部などの(ただし、これらに限定されない)それぞれの回転要素は、例えば、通路1451、1450の開口部を介し、任意の適切な態様でそれぞれの回転子に装着または結合していてもよい。図3に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、例えば、Z方向に沿った回転子1410R、1420Rと固定子1410S、1420Sとの間の相対位置は、例えば、受動的な磁気力により、実質的に一定に維持されてもよい。代替の実施形態では、能動的磁気力は、固定子および回転子の相対的な位置決めを提供してもよい。モータ巻線はさらに、回転子のX−Y平面位置の場所を制御するために、トルクRz1’(回転子1410R用)およびRz2’(回転子1420R用)、また、上述したように、半径方向力および/または接線力を印加するように構成されてもよい。代替の実施形態では、モータはさらに、回転子傾斜も制御するように配置してもよい。   Referring now to FIGS. 4A and 4B, another exemplary coaxial drive according to one exemplary embodiment that can be used, for example, in the drive 840 of the transfer robot 800 is shown. In this exemplary embodiment, the motors 1410, 1420 of the coaxial drive 1400 are located radially rather than axially relative to each other, as shown in FIG. For example, the first motor 1410 may be located radially outward of the second motor 1420. In alternative embodiments, the motors 1410, 1420 may be arranged in an axial configuration (i.e., stacked one above the other) or in any other suitable configuration. In this exemplary embodiment, the first and second motors 1410, 1420 include stators 1410S, 1420S and rotors 1410R, 1420R, respectively, substantially similar to the rotor and stator described above with respect to FIG. May be included. However, the rotors 1410R, 1420R of this exemplary embodiment may be positioned, for example, in passages 1451, 1450 formed by the housing 1460, respectively. Each rotating element, such as but not limited to a shaft, pulley, and robot arm, is attached or coupled to each rotor in any suitable manner, for example, through openings in passages 1451, 1450. You may do it. In a manner substantially similar to that described above with respect to FIG. 3, for example, the relative position between the rotors 1410R, 1420R and the stators 1410S, 1420S along the Z direction is, for example, by passive magnetic forces, It may be kept substantially constant. In alternative embodiments, the active magnetic force may provide relative positioning of the stator and rotor. The motor windings further provide torques Rz1 ′ (for rotor 1410R) and Rz2 ′ (for rotor 1420R) and radial as described above to control the location of the rotor XY plane position. It may be configured to apply force and / or tangential force. In alternative embodiments, the motor may be further arranged to control the rotor tilt.

ここで図5を参照すると、例えば、搬送ロボット800の駆動部840で用いることができる、セルフベアリングモータ1300の概略図が示され、回転子1310Rを制御する例示的な磁気力が図解されている。図5に示す単一の回転子/固定子は例示のみを目的とし、モータ1300は、図3および図4に関して上述した構成や並列構成などの(ただし、これらに限定されない)任意の適切な構成を有する、任意の適切な数の回転子/固定子を含んでもよいことを理解されたい。図5の例示的実施形態では、固定子131OSは、上述した固定子208S、209Sに実質的に類似してもよい。回転子1310Rはさらに、上述した回転子208R、209Rに実質的に類似してもよく、回転子は、例えば強磁性体材料でできており、永久磁石1310Mと鉄バッキング1310Bとを含んでもよい。代替の実施形態では、任意の適切な材料で回転子を構成してもよい。他の代替の実施形態では、永久磁石は、固定子と相互作用するための任意の適切な強磁性体材料に置き換えてもよい。回転子マグネット1310Mは、回転子の周辺に装着された、交番極性を有するマグネットの列を含んでもよい。回転子の周辺は、回転子の内側の周辺壁または外側の周辺壁であってもよい。代替の実施形態では、マグネット1310Mは、回転子に組み込まれていてもよい。他の代替の実施形態では、マグネット1310Mは、回転子の上または中の任意の適切な場所に位置していてもよい。固定子1310Sは、下記で詳述するように、励磁時に回転子1310Rを回転駆動させ、半径方向および/または軸方向に移動させる巻線セットを含んでいる。この例示的実施形態では、固定子1310Sは、回転子1310Rとの相互作用に適した強磁性体材料で構成されてもよいが、代替の実施形態では、固定子1310Sは、任意の適切な材料で構成されてもよい。固定子1310Sと回転子マグネット1301Mとの間の相互作用は、矢印1350の方向に、回転子1310Rを受動的に浮上させる受動的な力を生じさせうる。浮上力は、湾曲した磁気磁束線1320、1321の結果であってもよく、例えば、回転子マグネット1310Mのエッジ1360が、固定子1365のエッジに対してオフセットしていることで生成されてもよい。代替の実施形態では、浮上力は、任意の適切な態様で生成されてもよい。受動的な浮上力は、回転子1310Rの軸方向および傾斜方向に沿った安定した平衡状態を生じうる。半径方向力または引力は、例えば、矢印1355、1356の方向の磁気磁束線1330の結果として生じうる。こうした引力は、半径方向に回転子1310Rの能動的な心出しおよび/または位置決めがされるように巻線が励磁され、回転子の幾何中心と所望の位置における回転軸とを維持するような、不安定な状態を起こしうる。   Referring now to FIG. 5, a schematic diagram of a self-bearing motor 1300 that can be used, for example, in the drive 840 of the transfer robot 800 is shown, illustrating exemplary magnetic forces controlling the rotor 1310R. . The single rotor / stator shown in FIG. 5 is for illustrative purposes only, and the motor 1300 may have any suitable configuration such as, but not limited to, the configuration described above with respect to FIGS. 3 and 4 and a parallel configuration. It should be understood that any suitable number of rotors / stators may be included. In the exemplary embodiment of FIG. 5, the stator 131OS may be substantially similar to the stators 208S, 209S described above. The rotor 1310R may further be substantially similar to the rotors 208R, 209R described above, and the rotor may be made of a ferromagnetic material, for example, and may include a permanent magnet 1310M and an iron backing 1310B. In alternate embodiments, the rotor may be composed of any suitable material. In other alternative embodiments, the permanent magnet may be replaced with any suitable ferromagnetic material for interacting with the stator. Rotor magnet 1310M may include a row of magnets with alternating polarity mounted around the rotor. The periphery of the rotor may be an inner peripheral wall or an outer peripheral wall of the rotor. In an alternative embodiment, magnet 1310M may be incorporated into the rotor. In other alternative embodiments, the magnet 1310M may be located at any suitable location on or in the rotor. As will be described in detail below, the stator 1310S includes a winding set that rotationally drives the rotor 1310R during excitation and moves it in the radial direction and / or the axial direction. In this exemplary embodiment, stator 1310S may be composed of a ferromagnetic material suitable for interaction with rotor 1310R, but in alternative embodiments, stator 1310S may be any suitable material. It may be constituted by. The interaction between the stator 1310S and the rotor magnet 1301M can generate a passive force that passively levitates the rotor 1310R in the direction of the arrow 1350. The levitation force may be the result of curved magnetic flux lines 1320, 1321, and may be generated, for example, by the edge 1360 of the rotor magnet 1310M being offset with respect to the edge of the stator 1365. . In alternate embodiments, the levitation force may be generated in any suitable manner. Passive levitation forces can create a stable equilibrium along the axial and tilt directions of the rotor 1310R. A radial force or attractive force may occur as a result of magnetic flux lines 1330 in the direction of arrows 1355, 1356, for example. Such attractive forces cause the windings to be excited such that the rotor 1310R is actively centered and / or positioned in the radial direction, maintaining the rotor's geometric center and the rotational axis at the desired position, May cause instability.

ここで図6A〜6Gを参照すると、異なる実施形態によるモータ208の例示的な概略図が、3つの異なる構成で示されている。実現可能なものとして、モータ209は、モータ208に実質的に類似してもよい。固定子208Sは、トルクの印加、および回転子208Rの回転のための力(例えば、接線力、半径方向力、またはそれらの任意の組み合わせ)を提供し、回転子208Rの回転の中心Cを能動的に制御するために半径方向の位置決め力を提供するような巻線を含んでもよい。こうした例示的実施形態では、別々に制御可能なトルクと軸受力とを同時に生成するために、例えば、コントローラ170が必要に応じて任意の適切な数の電気相でそれぞれを駆動するような巻線セグメントに、モータ208を配置してもよい。例示のみを目的とし、各巻線セットは、3相ブラシレスDCモータの1つのセグメントであってもよい。代替の実施形態では、巻線セグメントは、任意の適切なAC駆動モータまたはDC駆動モータの一部でもよい。そのようなモータ構成の1つの例は、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、2007年6月27日出願の「REDUCED−COMPLEXITY SELF−BEARING BRUSHLESS DC MOTOR」と題する、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第11/769,651号に説明されている。   Referring now to FIGS. 6A-6G, exemplary schematics of a motor 208 according to different embodiments are shown in three different configurations. As feasible, the motor 209 may be substantially similar to the motor 208. The stator 208S provides a force (eg, tangential force, radial force, or any combination thereof) for applying torque and rotating the rotor 208R, and activates the center of rotation C of the rotor 208R. Windings may be included to provide a radial positioning force for automatic control. In these exemplary embodiments, for example, windings such that the controller 170 drives each with any suitable number of electrical phases as needed to generate separately controllable torque and bearing force simultaneously. A motor 208 may be disposed in the segment. For illustrative purposes only, each winding set may be one segment of a three-phase brushless DC motor. In alternative embodiments, the winding segments may be part of any suitable AC or DC drive motor. One example of such a motor configuration is the “REDUCED-COMPLEXITY SELF-BEARING BRUSHLESS DC” filed on June 27, 2007, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. No. 11 / 769,651, assigned to the assignee of the present invention, entitled “MOTOR”.

図6Aに示す例示的実施形態では、固定子208Sは、それぞれの間で任意の所望の機械角を形成するように配置された巻線セット208SA、208SBの2つのペアを含んでもよく、それらの間で適切に対応する電気角シフトを有し、それぞれのシャフト回転子208Rと共働してセルフベアリングモータを形成してもよい。示されている例では、回転子208Rは、例示目的のみで永久磁石の列を有してもよいが、代替の実施形態では、回転子208Rは、永久磁石を有せず、例えば、強磁性体材料から形成されているか、永久磁石の代わりに回転子208Rに装着されている強磁性体材料を有してもよい。図6Aに示すように、巻線セット208SA、208SBは、互いから180度離れて位置していてもよい。代替の実施形態では、機械角は任意の適切な角度でもよく、図6Aに180度と示されているのは、例示のみを目的としている。さらに、例示的実施形態では、巻線セットの間の電気角は、必要に応じて、回転子208Rが装着されているスピンドルの回転および/または位置決めのための半径方向力または接線力を生成するように形成されてもよい。回転子208Rの回転の中心Cが、例えば、直線経路または任意のその他の所望の経路に沿って調節されうるように、巻線208SA、208SBおよび回転子208Rは、半径方向力または接線力を生成するように構成され、励磁されてもよい。例えば、Y方向で、例えば、巻線208SA、208SBによって生じる半径方向力RFの大きさを変化させることにより、回転子208RはY軸に沿って移動しうる。同様に、例えば、各巻線208SA、208SBによって生じる接線力TFを変化させることによって、回転子208Rは、例えば、下記で詳述するように、X方向に移動されうる。本明細書で説明する回転子の回転の中心Cの動作の方向、および力RF、TFの方向は、例示のみを目的とし、X−Y面における回転子の動作の方向、および力TF、RFの方向は、任意の適切な方向でもよいことに注意されたい。実現可能なものとして、回転子208Rの位置決めおよび/または回転のために半径方向力および接線力が同時に生じるように、半径方向力および接線力は互いに引き離されてもよい。実現可能なものとして、巻線208SA、208SBによって生じた合力により、例えばX−Y面で、回転子208Rは常に中心に維持されてもよい。代替の実施形態では、本明細書で説明するモータは、半径方向力および/または接線力が、回転子をX−Y面の任意の適切な方向に移動させるように、任意の適切な態様で整流されてもよい。   In the exemplary embodiment shown in FIG. 6A, the stator 208S may include two pairs of winding sets 208SA, 208SB arranged to form any desired mechanical angle between each of them. There may be electrical angle shifts that correspond appropriately between them to cooperate with the respective shaft rotor 208R to form a self-bearing motor. In the example shown, the rotor 208R may have a row of permanent magnets for illustrative purposes only, but in alternative embodiments, the rotor 208R does not have a permanent magnet, eg, ferromagnetic It may be made of a body material or may have a ferromagnetic material attached to the rotor 208R instead of a permanent magnet. As shown in FIG. 6A, winding sets 208SA, 208SB may be located 180 degrees away from each other. In alternative embodiments, the mechanical angle may be any suitable angle and the 180 degrees shown in FIG. 6A are for illustrative purposes only. Further, in the exemplary embodiment, the electrical angle between the winding sets generates a radial or tangential force for rotation and / or positioning of the spindle on which the rotor 208R is mounted, as required. It may be formed as follows. The windings 208SA, 208SB and the rotor 208R generate radial or tangential forces so that the center of rotation C of the rotor 208R can be adjusted, for example, along a linear path or any other desired path. It may be configured to be excited. For example, by changing the magnitude of the radial force RF generated by the windings 208SA, 208SB, for example, in the Y direction, the rotor 208R can move along the Y axis. Similarly, by changing the tangential force TF generated by each winding 208SA, 208SB, for example, the rotor 208R can be moved in the X direction, for example, as described in detail below. The direction of motion of the center of rotation C of the rotor and the direction of forces RF, TF described herein are for illustrative purposes only, and the direction of motion of the rotor in the XY plane and the forces TF, RF Note that the direction of may be any suitable direction. As feasible, the radial and tangential forces may be separated from each other so that radial and tangential forces occur simultaneously for positioning and / or rotation of the rotor 208R. As achievable, the rotor 208R may always be kept centered, for example in the XY plane, due to the resultant force generated by the windings 208SA, 208SB. In alternative embodiments, the motors described herein can be used in any suitable manner such that radial and / or tangential forces move the rotor in any suitable direction in the XY plane. It may be rectified.

ここで図6Bを参照すると、2つの巻線セット1515、1520を用い、各巻線セットが、例えば2つの巻線サブセット1525、1530、および1535、1540としてそれぞれ配置されている、別の例示的実施形態が示されている。巻線セット1515、1520は、巻線セット1515、1520の駆動に適したソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせを含みうる電流増幅器1550によって駆動されてもよい。電流増幅器1550はさらに、巻線セットを駆動するためのプロセッサ、整流機能、および電流ループ機能を含んでもよい。1つの実施形態では、電流増幅器1550は、例えば、コントローラ170などのような任意の適切なコントローラに含まれていてもよい。代替の実施形態では、電流増幅器1550は、任意の適切な位置に配置してもよい。整流機能は、指定の機能のセットに従って各巻線セット1515、1520の1つまたは複数の巻線1525、1530、および1535、1540に電流を決定してもよく、電流ループ機能は、決定された電流を巻線を介して維持するためのフィードバックおよび駆動の機能を提供してもよい。プロセッサ、整流機能、および電流ループ機能は、位置情報を提供する1つもしくは複数のセンサまたはセンサシステムからフィードバックを受けるための回路を含んでもよい。   Referring now to FIG. 6B, another exemplary implementation using two winding sets 1515, 1520, with each winding set being arranged, for example, as two winding subsets 1525, 1530, and 1535, 1540, respectively. The form is shown. The winding sets 1515, 1520 may be driven by a current amplifier 1550 that may include software, hardware, or a combination of software and hardware suitable for driving the winding sets 1515, 1520. Current amplifier 1550 may further include a processor for driving the winding set, a rectification function, and a current loop function. In one embodiment, current amplifier 1550 may be included in any suitable controller, such as controller 170, for example. In alternative embodiments, the current amplifier 1550 may be placed in any suitable location. The commutation function may determine the current in one or more windings 1525, 1530 and 1535, 1540 of each winding set 1515, 1520 according to a specified set of functions, and the current loop function determines the determined current Feedback and drive functions may be provided to maintain the power through the winding. The processor, commutation function, and current loop function may include circuitry for receiving feedback from one or more sensors or sensor systems that provide position information.

図6Bの各巻線セット1515、1520の2つの巻線サブセット1525、1530、および1535、1540はそれぞれ、電気角90度で、互いに対して電気的に結合し、シフトする。その結果、2つの巻線セットのペアうちの一方が純粋な接線力を生じさせるとき、もう一方の巻線セットのペアは純粋な半径方向力を生じさせ、またその逆も起こる。この実施形態では、巻線セット1515は、2つのセクション1530および1525を有し、巻線セット1520は、2つのセクション1540および1535を有している。例えば、ローレンツ力を使用した、図6Bの実施形態のセグメント化されている巻線セット1515、1520のための、X軸に沿った所望のトルク(T)と向心力(Fx)との例示的な関係、およびY軸に沿った所望のトルク(T)と向心力(Fy)との例示的な関係は、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した、「REDUCED−COMPLEXITY SELF−BEARING BRUSHLESS DC MOTOR」と題する、米国特許出願第11/769,651号に説明されている。実現可能なものとして、巻線サブセット1525、1530、1535、1540は約90度でオフセットしているように示されているが、約90度より大きいまたは小さいその他の角度でのオフセットでもよいことを理解されたい。   The two winding subsets 1525, 1530, and 1535, 1540 of each winding set 1515, 1520 of FIG. 6B are each electrically coupled and shifted relative to each other at an electrical angle of 90 degrees. As a result, when one of the two winding set pairs produces a pure tangential force, the other winding set pair produces a pure radial force and vice versa. In this embodiment, winding set 1515 has two sections 1530 and 1525, and winding set 1520 has two sections 1540 and 1535. Example of desired torque (T) and centripetal force (Fx) along the X axis for the segmented winding set 1515, 1520 of the embodiment of FIG. 6B using, for example, Lorentz force The relationship, and an exemplary relationship between the desired torque (T) and centripetal force (Fy) along the Y-axis, is incorporated herein by reference as “REDUCED-COMPLEXITY SELF-BEARING”. It is described in US patent application Ser. No. 11 / 769,651, entitled “BRUSHLESS DC MOTOR”. As feasible, the winding subsets 1525, 1530, 1535, 1540 are shown as offset by about 90 degrees, although it may be offset at other angles greater or less than about 90 degrees. I want you to understand.

図6Cに示す例示的実施形態では、固定子は、回転子208Rの3つのセクタに延びる3つの巻線セット208SC、208SD、208SEを含んでもよい。この例では、巻線セットは、例示のみを目的とし、互いから120度離間している。代替の実施形態では、3つの巻線セットは、巻線セット208SC、208SD、208SEによって生じる合力で回転子208R(およびシャフト211)の安定した支持を行うために、約120度より大きいまたは小さい角度になりうる、任意の適切な機械角関係を有してもよい。上に注目したとおり、巻線セット208SC、208SD、208SEはさらに、それらの間で適切に対応する電気角シフトを有し、それぞれのシャフト回転子208Rと共働してセルフベアリングモータを形成してもよい。示されている例では、回転子208Rは、図6Aに関して上述した回転子に実質的に類似してもよい。実現可能なものとして、この例示的実施形態では、回転子208Rの回転の中心Cが、例えば、X−Y面の任意の点に向かって移動でき、上述したような単一の軸に沿う直線移動に限定されないように、巻線208SC、208SD、208SEは、半径方向力、接線力および/または軸力を生成するように構成され、励磁されてもよい。回転子208Sの回転の中心Cの動作は、巻線208SC、208SD、208SEのそれぞれの1つと回転子208Rとの間の空隙Gのみにより制限されうることに注意されたい。   In the exemplary embodiment shown in FIG. 6C, the stator may include three winding sets 208SC, 208SD, 208SE that extend into three sectors of the rotor 208R. In this example, the winding sets are for illustration purposes only and are 120 degrees apart from each other. In an alternative embodiment, the three winding sets have an angle greater or less than about 120 degrees to provide stable support of the rotor 208R (and shaft 211) with the resultant force generated by the winding sets 208SC, 208SD, 208SE. May have any suitable mechanical angle relationship. As noted above, the winding sets 208SC, 208SD, 208SE further have appropriately corresponding electrical angle shifts between them to cooperate with the respective shaft rotor 208R to form a self-bearing motor. Also good. In the example shown, the rotor 208R may be substantially similar to the rotor described above with respect to FIG. 6A. As feasible, in this exemplary embodiment, the center of rotation C of the rotor 208R can be moved, for example, to any point in the XY plane and is a straight line along a single axis as described above. As not limited to movement, windings 208SC, 208SD, 208SE may be configured and excited to generate radial, tangential and / or axial forces. Note that the operation of the center of rotation C of the rotor 208S can be limited only by the gap G between each one of the windings 208SC, 208SD, 208SE and the rotor 208R.

図6Dに示すように、別の例示的実施形態では、固定子208Sは、回転子208Rの4つのセクタに延びる4つの巻線セット208SF、208SG、208SH、208SIを含んでもよい。この例では、巻線セット208SF、208SG、208SH、208SIは、例示のみを目的とし、例えば、角度90度で離れているように示されている。代替の実施形態では、4つの巻線セットは、巻線セットによって生じる合力で回転子208R(およびシャフト211)の安定した支持を行うために、約90度より大きいまたは小さい角度になりうる、任意の適切な機械角関係を有してもよい。上に注目したとおり、巻線セット208SF、208SG、208SH、208SIはさらに、それらの間で適切に対応する電気角シフトを有し、それぞれのシャフト回転子208Rと共働してセルフベアリングモータを形成してもよい。示されている例では、回転子208Rは、図6Aに関して上述した回転子に実質的に類似してもよい。上に注目したとおり、回転子208Rの回転の中心Cが、例えば、X−Y面の任意の点に向かって移動でき、単一の軸に沿う直線移動に限定されず、回転子208Rの回転の中心Cの動作が、巻線のそれぞれの1つと回転子との間の空隙Gのみにより制限されうるように、巻線208SF、208SG、208SH、208SIは、半径方向力および/または接線力を生成するように構成され、励磁されてもよい。   As shown in FIG. 6D, in another exemplary embodiment, the stator 208S may include four winding sets 208SF, 208SG, 208SH, 208SI that extend into four sectors of the rotor 208R. In this example, winding sets 208SF, 208SG, 208SH, 208SI are shown for illustrative purposes only, for example, shown as being separated by an angle of 90 degrees. In an alternative embodiment, the four winding sets may be at an angle greater or less than about 90 degrees to provide stable support of the rotor 208R (and shaft 211) with the resultant force generated by the winding sets. May have an appropriate mechanical angle relationship. As noted above, the winding sets 208SF, 208SG, 208SH, 208SI further have appropriately corresponding electrical angle shifts between them to cooperate with the respective shaft rotor 208R to form a self-bearing motor. May be. In the example shown, the rotor 208R may be substantially similar to the rotor described above with respect to FIG. 6A. As noted above, the center of rotation C of the rotor 208R can move toward, for example, an arbitrary point on the XY plane, and is not limited to linear movement along a single axis. The windings 208SF, 208SG, 208SH, 208SI can provide radial and / or tangential forces so that the operation of the center C of the coil can be limited only by the gap G between each one of the windings and the rotor. It may be configured to generate and be excited.

実現可能なものとして、図6A〜6Dで説明した各巻線セグメントは、回転子208Rを操作する力を生じさせるための、任意の適切な数の回路を含んでもよい。例えば、図6Eおよび図6Fにあるように、例えば、ジグザグ状の構成を伴う2つの回路280、281を有しうる巻線の1相は、例示のみを目的として示されている。回路280の電流が回路281の電流より大きくなるように回路280、281を駆動する、図6Eに示す例示的な巻線構成では、例えば、矢印282の方向および逆の方向で、合力を生じさせる。実現可能なものとして、回転力282’も、例えば、回転子208Rに印加されるように、回路280、281は、図6Fに示すように筒状構成を有してもよい。複数の回路巻線を含むモータ例の1つは、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、米国特許出願公開第2005/0264119号に説明されている。   As feasible, each winding segment described in FIGS. 6A-6D may include any suitable number of circuits for generating a force to operate the rotor 208R. For example, as in FIGS. 6E and 6F, one phase of a winding that may have two circuits 280, 281 with, for example, a zigzag configuration is shown for illustrative purposes only. The exemplary winding configuration shown in FIG. 6E that drives the circuits 280, 281 such that the current in the circuit 280 is greater than the current in the circuit 281 produces a resultant force, for example, in the direction of arrow 282 and in the opposite direction. . As feasible, the circuits 280, 281 may have a cylindrical configuration as shown in FIG. 6F so that the rotational force 282 'is also applied to the rotor 208R, for example. One example motor that includes multiple circuit windings is described in US Patent Application Publication No. 2005/0264119, the entire disclosure of which is hereby incorporated by reference. .

図6Gは、モータ巻線セグメントによって生じる接線力TF1〜TF4が、回転子の動作の制御のために変化する、別の例示的実施形態を示している。図6Gに示すチャートでは、「+」または「−」の各マークは1ユニットの大きさの力を表すが、接線力は印加され、回転子を半径方向で位置決めする適切な異なる合力を生じさせうることに注意されたい。6Gのチャートに示すマークは、力の方向またはトルクの方向であって、数値ではない。実現可能なものとして、巻線セットにより生じる異なる接線力を変化させることにより、本明細書で説明するようなエンドエフェクタの正確な位置決めまたはスピンドルの傾斜を行うために、それぞれの回転子の半径方向の位置決めを行ってもよい。心出しのために接線力を利用する例の1つは、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、米国特許第6,707,200号に説明されている。   FIG. 6G illustrates another exemplary embodiment in which the tangential forces TF1-TF4 generated by the motor winding segments are varied to control the operation of the rotor. In the chart shown in FIG. 6G, each “+” or “−” mark represents a force of one unit magnitude, but a tangential force is applied to produce the appropriate different resultant force to position the rotor in the radial direction. Note that you can. The mark shown in the 6G chart is the direction of force or the direction of torque and is not a numerical value. As feasible, the radial direction of each rotor can be varied to provide accurate positioning of the end effector or spindle tilt as described herein by varying the different tangential forces produced by the winding set. Positioning may be performed. One example of utilizing tangential forces for centering is described in US Pat. No. 6,707,200, the entire disclosure of which is hereby incorporated by reference. ing.

図6A〜6Gに関して上述したモータ208、209は、2つ、3つ、または4つの巻線セットを伴うように示されているが、モータ208、209は任意の適切な数の巻線セットを有してもよいことを理解されたい。さらに、モータ208、209は上記で、巻線のセットが回転子の浮上、回転、軸方向の位置決め、および平面での位置決めを提供しうるセルフベアリングモータとして説明されていることに注意されたい一方で、別々または個別の磁気軸受(例えば、単独または受動的な永久磁石との組み合わせで、ある程度能動的な軸受を提供する専用の巻線)は、磁力で回転子とそれぞれのシャフトとを支持するために、モータの回転子および固定子とともに、または回転子および固定子とは別に、設けられてもよく、別々の磁気軸受は、例えば、回転子の位置を制御するために使用されることをさらに理解されたい。さらにその他代替の実施形態では、回転子およびシャフトは、任意の適切なアクチュエータなどのような、任意の適切な態様で制御可能に支持してもよい。   Although the motors 208, 209 described above with respect to FIGS. 6A-6G are shown with two, three, or four winding sets, the motors 208, 209 may have any suitable number of winding sets. It should be understood that it may have. Further, it should be noted that motors 208, 209 are described above as self-bearing motors where the winding set can provide rotor levitation, rotation, axial positioning, and planar positioning. In separate or individual magnetic bearings (eg, dedicated windings that provide some active bearings, either alone or in combination with passive permanent magnets), magnetically support the rotor and each shaft For this purpose, a separate magnetic bearing may be used for controlling the position of the rotor, for example, with or separately from the rotor and stator of the motor. Please understand further. In still other alternative embodiments, the rotor and shaft may be controllably supported in any suitable manner, such as any suitable actuator.

ここで図7、図7Aおよび図8を参照すると、搬送ロボット800の駆動部840などのような例示的実施形態の駆動部はさらに、本明細書で説明するような回転子の位置決めのための平面位置決め力(例えば、半径方向力)などの、空隙G(図3参照)における所望の力量を生成する一方で、所望の量の軸剛性および傾斜剛性を生成するように、また、いくつかの軸に沿ったコギングによる外乱を最小限に抑えるための反コギング要素を含むように構成されてもよい。1つの実施形態では、反コギング要素は、モータの固定子に組み込まれているか、モータの固定子の一部として統合されていてもよい。その他の実施形態では、反コギング要素は、固定子から分離していてもよい。反コギング要素は、推進方向、間隙方向、および軸方向に沿うコギングによる外乱が全体として最小限になるような、反コギング要素の各部品によって生じるコギング力の重畳を可能にしうる。反コギング要素を含む適切なモータの1つは、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、2008年6月27日出願の「揚上機能および低コギングの特性を伴うモータ固定子(MOTOR STATOR WITH LIFT CAPABILITY AND REDUCED COGGING CHARACTERISTICS)」 と題する米国特許出願(代理人整理番号390P012912−US(PAR))に説明されている。   Referring now to FIGS. 7, 7A and 8, the drive of the exemplary embodiment, such as the drive 840 of the transfer robot 800, further provides for rotor positioning as described herein. To produce a desired amount of force in the gap G (see FIG. 3), such as a planar positioning force (eg, radial force), while producing a desired amount of axial and tilt stiffness, and several An anti-cogging element may be included to minimize disturbance due to cogging along the axis. In one embodiment, the anti-cogging element may be incorporated into the motor stator or integrated as part of the motor stator. In other embodiments, the anti-cogging element may be separate from the stator. The anti-cogging element may allow for the superposition of cogging forces generated by the components of the anti-cogging element such that disturbances due to cogging along the propulsion direction, gap direction, and axial direction are minimized as a whole. One suitable motor that includes an anti-cogging element is described in “Lift Function and Low Cogging” filed on June 27, 2008, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. US Patent Application (Attorney Docket No. 390P012912-US (PAR)) entitled “MOTOR STATUS WITH LIFT CAPABILITY AND REDUCED COGGING CHARACTERISTICS”.

図7に示す回転モータのための例示的な固定子5100は、コギング作用を軽減するまたは最小限に抑える一方で、所望の受動的な軸剛性および傾斜剛性のために構成されてもよい。固定子5100は、固定子5100の第1の表面5110から内方に延びている、2つまたはそれ以上の凹部5105、5175(および5615、5685)を含んでもよい。この例示的実施形態では、凹部は、モータの受動的な軸剛性および傾斜剛性に対する無視できるほどの作用を起こすように構成されてもよい。各凹部は、第1の表面から凹部までの遷移領域を2つ含んでもよい。例えば、凹部5105は、第1の表面5110と凹部5105と間で、第1および第2の遷移領域5115、5120をそれぞれ含んでもよい。遷移領域は、必要に応じて、回転子永久磁石5150、5180上で機能し、回転子に反コギング力を生じさせ、回転子のコギングを最小限に抑えるように構成されてもよく、適切な例は、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した、「揚上機能および低コギングの特性を伴うモータ固定子(MOTOR STATOR WITH LIFT CAPABILITY AND REDUCED COGGING CHARACTERISTICS)」と題する米国特許出願に説明されている。同様に、凹部5175は、第1の表面5110と凹部5175との間で、第1および第2の遷移領域5127、5137をそれぞれ含んでもよい。第1の凹部の遷移領域に類似するものとして、第2の凹部の遷移領域5127、5137(または固定子の反コギングセクション)は、回転子永久磁石5190、5195で機能して回転子に反コギング作用を生じさせる、それぞれの反コギング力を生成するように、適切な形状を有してもよい。実現可能なものとして、凹部5615、5685はさらに、凹部5105、5175に関して説明した遷移領域に実質的に類似する適切な遷移領域を有してもよい。固定子凹部の遷移領域は、軸方向(例えば、図7に示す、固定子の面に対して垂直なZ方向)および接線方向で、コギングを最小限に抑える反コギング力を生じさせるように機能してもよい。図7Aは、回転子上で作用するそれぞれの遷移領域によって生じる力5410、5415と、凹部の遷移領域の反コギング作用(例えば、軸方向の)を示す累積的な力5420の図解を示している。示されている例示的実施形態では、凹部5105、5175(例示目的で、互いに隣接するように示されているが、代替の実施形態では、隣接していなくてもよい)は、組み合わせにより、軸の方向と接線方向との両方でコギングをより最小限に抑えるために互いに共働するように、位置していてもよい。   The exemplary stator 5100 for the rotary motor shown in FIG. 7 may be configured for the desired passive axial and tilt stiffness while reducing or minimizing cogging effects. The stator 5100 may include two or more recesses 5105, 5175 (and 5615, 5665) extending inwardly from the first surface 5110 of the stator 5100. In this exemplary embodiment, the recess may be configured to have negligible effects on the passive shaft stiffness and tilt stiffness of the motor. Each recess may include two transition regions from the first surface to the recess. For example, the recess 5105 may include first and second transition regions 5115, 5120, respectively, between the first surface 5110 and the recess 5105. The transition region may be configured as necessary to function on the rotor permanent magnets 5150, 5180 to produce anti-cogging forces on the rotor and minimize rotor cogging, as appropriate. An example is a United States patent application entitled “MOTOR STATUS WITH LIFT CAPABILITY AND REDUCED COGGING CHARACTERISTICS”, incorporated above and incorporated herein by reference. Explained. Similarly, the recess 5175 may include first and second transition regions 5127, 5137, respectively, between the first surface 5110 and the recess 5175. Similar to the transition region of the first recess, the transition region 5127, 5137 (or the anti-cogging section of the stator) of the second recess functions with the rotor permanent magnets 5190, 5195 to anti-cogg the rotor. It may have a suitable shape so as to generate a respective anti-cogging force that produces an effect. As feasible, the recesses 5615, 5585 may further have suitable transition regions that are substantially similar to the transition regions described with respect to the recesses 5105, 5175. The transition region of the stator recess functions to generate an anti-cogging force that minimizes cogging in the axial direction (eg, Z direction perpendicular to the stator face as shown in FIG. 7) and tangential direction May be. FIG. 7A shows an illustration of the forces 5410, 5415 generated by the respective transition regions acting on the rotor and the cumulative force 5420 showing the anti-cogging effect (eg, axial) of the recess transition region. . In the exemplary embodiment shown, the recesses 5105, 5175 (shown adjacent to each other for illustrative purposes, but may not be adjacent in alternative embodiments) May be positioned to cooperate with each other to minimize cogging in both the tangential and tangential directions.

図7に示す例示的実施形態では、開示する実施形態を駆動するために、2つ程度の巻線セット5685、5690を使用してもよい。巻線セット5685、5690は、1つまたは複数の巻線を含んでもよい。例示的実施形態の態様で使用する巻線セットは、1つまたは複数の凹部に位置する1つまたは複数の巻線を含んでもよく、開示する実施形態での使用に適した任意のタイプの巻線を含んでもよいことを理解されたい。例示的実施形態は、例えば、固定子の選択された凹部に配置された1つまたは複数の巻線セットに分けられている巻線セットなどの、セグメント化されている巻線を含んでもよい。各巻線サブセットは、1つまたは複数の巻線を含んでもよく、開示する実施形態に従ってモータ力を生じさせるように駆動されてもよい。1つまたは複数の実施形態では、巻線セットは、3相巻線セットとして配置してもよいが、任意の適切な巻線セットの配置を用いてもよい。   In the exemplary embodiment shown in FIG. 7, as few as two winding sets 5585, 5690 may be used to drive the disclosed embodiment. Winding sets 5585, 5690 may include one or more windings. The winding set used in aspects of the exemplary embodiment may include one or more windings located in one or more recesses, and any type of winding suitable for use in the disclosed embodiments. It should be understood that lines may be included. Exemplary embodiments may include segmented windings such as, for example, winding sets that are divided into one or more winding sets disposed in selected recesses of the stator. Each winding subset may include one or more windings and may be driven to generate a motor force in accordance with the disclosed embodiments. In one or more embodiments, the winding set may be arranged as a three-phase winding set, but any suitable winding set arrangement may be used.

図7より実現可能なものとして、固定子5100とともに操作する回転子は、隣接するマグネットが交番極性を伴うような複数の永久磁石を含んでもよい。代替の実施形態では、回転子は、任意の適切な強磁性体材料から形成されていてもよい。マグネット5150、5180、5190、および5195は、図示目的で示されている。図示されているマグネットの間に他のマグネットを分散させてもよいことを理解されたい。   As can be realized from FIG. 7, the rotor operated together with the stator 5100 may include a plurality of permanent magnets such that adjacent magnets have alternating polarity. In alternative embodiments, the rotor may be formed from any suitable ferromagnetic material. Magnets 5150, 5180, 5190, and 5195 are shown for illustrative purposes. It should be understood that other magnets may be distributed between the illustrated magnets.

例示的実施形態では、固定子100とその回転子との間の間隙に平行なコギング力である半径方向コギング力の低減を提供してもよい。さらに図7を参照すると、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した、「揚上機能および低コギングの特性を伴うモータ固定子(MOTOR STATOR WITH LIFT CAPABILITY AND REDUCED COGGING CHARACTERISTICS)」と題する米国特許出願に説明されているように、それぞれの凹部によって回転子に生じる力が合成され、半径方向コギング力を低減するように、固定子5100の表面5110の凹部5105、5615を適切に配置してもよい。   In an exemplary embodiment, a reduction in radial cogging force, which is a cogging force parallel to the gap between the stator 100 and its rotor, may be provided. With further reference to FIG. 7, “MOTOR STATUS WITH REDUCED COGGING CHARACTERISTICS”, incorporated above and as a part of this specification, with “MOTOR STATUS WITH LIFT CAPABILITY AND REDUCED COGGING CHARACTERISTICS” As described in the entitled US patent application, the recesses 5105, 5615 in the surface 5110 of the stator 5100 are properly positioned so that the forces generated in the rotor by the respective recesses are combined to reduce the radial cogging force. May be.

ここで図8を参照すると、開示する実施形態により、その他の例示的な反コギング要素6800、6210、6215、6220の概略図が示されている。反コギング要素6800、6210、6215、6220は、強磁性体材料などの(ただし、これに限定されない)任意の適切な材料で構成されてもよい。要素6800、6210、6215、6220の形状は、要素の部品によって生じるコギング力の重畳が、結果的には全体として最小限の推進方向および間隙方向に沿ったコギングによる外乱になるように配置されている。   Referring now to FIG. 8, there is shown a schematic diagram of other exemplary anti-cogging elements 6800, 6210, 6215, 6220 according to disclosed embodiments. Anti-cogging elements 6800, 6210, 6215, 6220 may be composed of any suitable material, such as but not limited to a ferromagnetic material. The shapes of the elements 6800, 6210, 6215, 6220 are arranged such that the superposition of cogging forces produced by the component parts results in disturbances due to cogging along the minimum propulsion direction and gap direction as a whole. Yes.

図8の反コギング要素6800の部品には、内弓状セグメント6805、外弓状セグメント6810、第1および第2の遷移域6815、6820、一連のコイルスロット6825、およびスパン角度6830が含まれている。内弓状セグメント6805は、例えば、永久磁石回転子との相互作用を可能にするように配置してもよい。代替の実施形態では、内弓状セグメント6805は、任意の適切に構成された回転子との相互作用を可能にするように構成されてもよい。コイルスロット6825は、例えば3相巻線セットとして配置された巻線セットを封入してもよい。代替の実施形態では、巻線セットは任意の適切な相数を有してもよい。巻線セットは、例えば、正弦整流方式などのような任意の適切な態様を用いて駆動されてもよい。スパン角6830がその弓状セグメント内で分数マグネットピッチの奇数の数を収容するように、スパン角6830を配置してもよい。代替の実施形態では、スパン角は、任意の適切な数のマグネットピッチを収容するように、配置してもよい。   The anti-cogging element 6800 components of FIG. 8 include an inner arcuate segment 6805, an outer arcuate segment 6810, first and second transition zones 6815, 6820, a series of coil slots 6825, and a span angle 6830. Yes. The inner arcuate segment 6805 may be arranged to allow interaction with a permanent magnet rotor, for example. In alternative embodiments, the inner arcuate segment 6805 may be configured to allow interaction with any suitably configured rotor. The coil slot 6825 may enclose a winding set arranged as, for example, a three-phase winding set. In alternate embodiments, the winding set may have any suitable number of phases. The winding set may be driven using any suitable aspect such as, for example, a sine rectification scheme. Span angle 6830 may be arranged so that span angle 6830 accommodates an odd number of fractional magnet pitches within its arcuate segment. In alternate embodiments, the span angle may be arranged to accommodate any suitable number of magnet pitches.

図8に示す例示的実施形態では、4つの反コギング要素6800、6210、6215、6220が例示目的で使用されている。任意の数の反コギング要素(例えば、4つより多いまたは少ない要素)が使用されうることを理解されたい。1つまたは複数の実施形態では、反コギング要素6800、6210、6215、6220は、互いに実質的に類似してもよく、機械角および電気角で90度離れて位置していてもよい。他の実施形態では、反コギング要素6800、6210、6215、6220は、360度の仮想分数スロットピッチに揃うように、対応するコイルスロット6825、6230、6235、6240からそれぞれ機械角で90度離れているように配置してもよい。いくつかの実施形態では、コイルスロットのサブセットのみがコイルを備えてもよい。代替の実施形態では、反コギング要素は、任意の適切な構成および/または互いに対して機械的および電気的な位置決めを有してもよい。反コギング要素の適切な例は、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した、「揚上機能および低コギングの特性を伴うモータ固定子(MOTOR STATOR WITH LIFT CAPABILITY AND REDUCED COGGING CHARACTERISTICS)」と題する米国特許出願に説明されている。   In the exemplary embodiment shown in FIG. 8, four anti-cogging elements 6800, 6210, 6215, 6220 are used for exemplary purposes. It should be understood that any number of anti-cogging elements (eg, more or less than four elements) can be used. In one or more embodiments, the anti-cogging elements 6800, 6210, 6215, 6220 may be substantially similar to each other and may be located 90 degrees apart in mechanical and electrical angles. In other embodiments, the anti-cogging elements 6800, 6210, 6215, 6220 are each 90 degrees apart in mechanical angle from the corresponding coil slots 6825, 6230, 6235, 6240 to align with a virtual fractional slot pitch of 360 degrees. You may arrange so that. In some embodiments, only a subset of the coil slots may comprise a coil. In alternative embodiments, the anti-cogging elements may have any suitable configuration and / or mechanical and electrical positioning with respect to each other. A suitable example of an anti-cogging element is a motor stator with a lifting function and low cogging characteristics, which was incorporated above as part of this specification. In the US patent application entitled “

ここで図9を参照すると、1つの例示的実施形態では、搬送ロボット800の駆動部840などのような駆動部は、ハウジング201内に位置するZ駆動ユニット220、第1の回転モータ208、および第2の回転モータ209を含んでもよい。Z駆動ユニット220およびモータ208、209は、図中ではハウジング201内に位置するように示されているが、代替の実施形態では、Z駆動ユニット220および/またはモータ208、209の任意の部分は、別々のハウジング内に位置していてもよいことを理解されたい。さらにその他の代替の実施形態では、駆動ユニットは、任意の適切な構成を有してもよい。   Referring now to FIG. 9, in one exemplary embodiment, a drive, such as drive 840 of transfer robot 800, includes a Z drive unit 220 located within housing 201, a first rotary motor 208, and A second rotary motor 209 may be included. Although the Z drive unit 220 and the motors 208, 209 are shown as being located in the housing 201 in the figure, in alternative embodiments, any portion of the Z drive unit 220 and / or the motors 208, 209 may be It should be understood that they may be located in separate housings. In still other alternative embodiments, the drive unit may have any suitable configuration.

ハウジング201は、プラスティック、金属、セラミック、複合材料、またはこれらの材料の任意の組み合わせなどの(ただし、これらに限定されない)任意の適切な材料で構成されてもよい。Z駆動ユニット220は、ガイドレール203、Z駆動装置モータ206、玉ねじ機構207、および台車、すなわちキャリッジ205を含んでもよい。ガイドレール203は、ハウジング201内で台車205をZ方向に沿って直線的に案内するための任意の適切な材料から作られた、任意の適切なガイドレールであってもよい。ガイドレール203は、ハウジングへの各端部で、適切に支持されていてもよい。代替の実施形態では、ガイドレールは、その長さに沿ったいくつかの位置で支持されていてもよく、ハウジング内で片持ち梁式になっていてもよい。台車は、ハウジング内で、直線型軸受204A、204B、および玉ねじ部材207Aによって支持されていてもよい。直線型軸受204A、204B、および玉ねじ部材207Aは、例えば、機械的締め具、化学的締め具、粘着剤、溶接物などのような任意の適切な態様で、台車205に装着されていてもよい。直線型軸受204A、204Bは、直線型ガイドレールと相互に作用し、台車のZ方向における移動を可能にしてもよい。玉ねじ部材207Aは、モータ206が玉ねじ207を回転させているとき、Z方向に沿って台車205を移動させるための、玉ねじ207と相互に作用してもよい。玉ねじ207は、玉ねじ部材を回転自在にする任意の適切な軸受207Bによって、1つの端部において支持されていてもよい。玉ねじのもう一方の端部は、任意の適切な態様で、Z駆動装置モータ206に支持され、結合していてもよい。代替の実施形態では、玉ねじ207は、任意の適切な態様で、ハウジング内で支持されていてもよく、回転が生じるようになっていてもよい。Z駆動装置モータは、ステッパモータ、サーボモータ、または任意の他の適切なACモータもしくはDCモータなどの(ただし、これらに限定されない)任意の適切なモータでもよい。代替の実施形態では、駆動装置は、磁気、空気圧、油圧、または電気で駆動されうる、任意の適切な直線型(リニア)アクチュエータを含んでもよい。さらに他の代替の実施形態では、直線型アクチュエータは、任意の適切な態様で駆動されてもよい。実現可能なものとして、図9に示すZ駆動ユニット220の構成は例示的なものであり、Z駆動ユニット220は任意の適切な構成を有してもよい。   The housing 201 may be composed of any suitable material such as, but not limited to, plastic, metal, ceramic, composite material, or any combination of these materials. The Z drive unit 220 may include a guide rail 203, a Z drive device motor 206, a ball screw mechanism 207, and a carriage, that is, a carriage 205. The guide rail 203 may be any suitable guide rail made from any suitable material for linearly guiding the carriage 205 within the housing 201 along the Z direction. The guide rail 203 may be appropriately supported at each end to the housing. In alternative embodiments, the guide rail may be supported at several locations along its length and may be cantilevered within the housing. The carriage may be supported in the housing by linear bearings 204A and 204B and a ball screw member 207A. The linear bearings 204A, 204B and the ball screw member 207A may be mounted on the carriage 205 in any suitable manner such as, for example, mechanical fasteners, chemical fasteners, adhesives, weldments, etc. Good. The linear bearings 204A and 204B may interact with the linear guide rail to enable movement of the carriage in the Z direction. The ball screw member 207A may interact with the ball screw 207 for moving the carriage 205 along the Z direction when the motor 206 rotates the ball screw 207. The ball screw 207 may be supported at one end by any suitable bearing 207B that allows the ball screw member to rotate. The other end of the ball screw may be supported and coupled to the Z drive motor 206 in any suitable manner. In alternative embodiments, the ball screw 207 may be supported within the housing in any suitable manner and may be adapted to rotate. The Z drive motor may be any suitable motor such as but not limited to a stepper motor, servo motor, or any other suitable AC or DC motor. In alternative embodiments, the drive may include any suitable linear actuator that can be driven magnetically, pneumatically, hydraulically, or electrically. In still other alternative embodiments, the linear actuator may be driven in any suitable manner. As feasible, the configuration of the Z drive unit 220 shown in FIG. 9 is exemplary, and the Z drive unit 220 may have any suitable configuration.

図10を参照すると、搬送ロボット800の駆動部840などのような、駆動部8000の一部分の別の例示的実施形態が示されている。この例示的実施形態では、任意の適切な数のZ駆動ユニットを使用してもよい。1つの例示的実施形態では、例えば、コントローラ170などのような、任意の適切なコントローラは、各Z駆動装置の動作に同期してもよい。代替の実施形態では、Z駆動装置の動作は、任意の適切な態様で同期されてもよい。1つの実施形態では、固定子1310Sは、例えば、直線型軸受204A’、204B’で支持されていてもよく、その結果、Z駆動ユニット206’、206’’のペアに接続する。Z駆動ユニット206’、206’’は、上述したZ駆動ユニット206に実質的に類似してもよい。代替の実施形態では、Z駆動ユニットは、任意の適切な駆動機構でもよい。   Referring to FIG. 10, another exemplary embodiment of a portion of a drive unit 8000, such as drive unit 840 of transfer robot 800, is shown. In this exemplary embodiment, any suitable number of Z drive units may be used. In one exemplary embodiment, any suitable controller, such as controller 170, for example, may be synchronized to the operation of each Z drive. In alternative embodiments, the operation of the Z drive may be synchronized in any suitable manner. In one embodiment, the stator 1310S may be supported by, for example, linear bearings 204A ', 204B', and as a result, connected to a pair of Z drive units 206 ', 206 ". The Z drive units 206 ′, 206 ″ may be substantially similar to the Z drive unit 206 described above. In alternative embodiments, the Z drive unit may be any suitable drive mechanism.

ここで図11を参照すると、台車205の一部分の例示的な概略図が示されている。図11に示す台車205は、図9および図10に関して上述したように、ハウジング201内で(図9参照)Z駆動ユニットによって、支持されていてもよいことに注意されたい。代替の実施形態では、台車はハウジング201内で、任意の適切な態様で支持されていてもよい。実現可能なものとして、例えば、搬送機800などのようなロボット搬送機の駆動部840は、取付フランジ202を用い、任意の適切な処理装置に結合していてもよい。Z駆動ユニット220などのようなZ駆動ユニットによって生じるパーティクルが基板処理環境に侵入することを防止するために、シール400は、台車205と取付フランジ202との間で設けられてもよい。例えば、シール400の一方の端部は、取付フランジ202に装着されていてもよいが、シールのもう一方の端部は、台車205に装着されていてもよい。この例では、台車205のZ移動を可能にするために、シール400はベローズシールとして示されているが、代替の実施形態では、シールは、金属、プラスティック、ゴム、布などの(ただし、これらに限定されない)任意の適切な材料から作られる、任意の適切なシールであってもよい。他の代替の実施形態では、シール400は省略されてもよく、また、例えば、ハウジング201、取付フランジ202、または台車205の一部分などである障壁を通しての雰囲気を隔離するための、任意の適切な障壁に置き換えられてもよい。   Referring now to FIG. 11, an exemplary schematic diagram of a portion of the carriage 205 is shown. Note that the carriage 205 shown in FIG. 11 may be supported by the Z drive unit in the housing 201 (see FIG. 9) as described above with respect to FIGS. In alternative embodiments, the carriage may be supported in the housing 201 in any suitable manner. As feasible, for example, a drive unit 840 of a robotic carrier such as the carrier 800 may be coupled to any suitable processing device using the mounting flange 202. A seal 400 may be provided between the carriage 205 and the mounting flange 202 to prevent particles generated by a Z drive unit such as the Z drive unit 220 from entering the substrate processing environment. For example, one end of the seal 400 may be attached to the mounting flange 202, but the other end of the seal may be attached to the carriage 205. In this example, the seal 400 is shown as a bellows seal to allow Z movement of the carriage 205, but in alternative embodiments the seal may be metal, plastic, rubber, cloth, etc. (however, It may be any suitable seal made from any suitable material (but not limited to). In other alternative embodiments, the seal 400 may be omitted, and any suitable means for isolating the atmosphere through a barrier, such as the housing 201, the mounting flange 202, or a portion of the carriage 205, for example. It may be replaced by a barrier.

図11に示すように、台車は、第1の固定子208S、第2の固定子209S、エンコーダ410A、410B、410C、および同軸駆動シャフト211、212を含んでもよい。外駆動シャフト211は、エンコーダスケール430A、ストップ面420A、および第1のモータ回転子208Rを含んでもよい。内駆動シャフト212は、エンコーダスケール430B、ストップ面420B、および第2のモータ回転子209Rを含んでもよい。図11に示すように、駆動シャフト211、212(モータスピンドルアセンブリの一部)は、例示目的で、Z軸に沿う長手方向で示されている。固定子208S、209S、および回転子208R、209Rは、上述したセルフベアリングモータ/磁気スピンドル軸受208、209を形成してもよい。例示のみを目的とし、固定子208Sは、駆動部分208D、および軸受部分208B1、208B2を含むように示されているが、上述したように、他の例示的実施形態では、固定子は、回転力、受動的な浮上、および/または半径方向の位置決め力を提供する、1つの部分またはセクションのみを有してもよいことを理解されたい(この点については後述する)。代替の実施形態では、固定子208Sは、2つより多いまたは少ない軸受部分を含んでもよい。固定子駆動部分208Dが励磁されるとき、その結果生じる磁気力が回転子駆動部分208RDを回転の中心すなわち軸C1で回転させ、その結果、外部シャフト211が回転するように、固定子駆動部分208Dは、回転子駆動部分208RDと相互作用する。実質的に同じ態様で、内部シャフト212は、固定子駆動部分209Dおよび回転子駆動部分209RDにより、軸C2で回転可能に駆動される。図3に関して上述したように、回転子が1つの環境で機能し、固定子が別の環境で機能しうるように、隔離障壁210A、210Bが各固定子208S、209Sに覆うように提供されてもよい。隔離障壁210A、210Bは、上述した障壁210に実質的に類似することに注意されたい。   As shown in FIG. 11, the carriage may include a first stator 208S, a second stator 209S, encoders 410A, 410B, 410C, and coaxial drive shafts 211, 212. The outer drive shaft 211 may include an encoder scale 430A, a stop surface 420A, and a first motor rotor 208R. The inner drive shaft 212 may include an encoder scale 430B, a stop surface 420B, and a second motor rotor 209R. As shown in FIG. 11, the drive shafts 211, 212 (part of the motor spindle assembly) are shown in the longitudinal direction along the Z axis for illustrative purposes. The stators 208S, 209S and the rotors 208R, 209R may form the self-bearing motor / magnetic spindle bearings 208, 209 described above. For illustrative purposes only, the stator 208S is shown to include a drive portion 208D and bearing portions 208B1, 208B2, but as noted above, in other exemplary embodiments, the stator may have a rotational force. It should be understood that it may have only one portion or section that provides passive levitation and / or radial positioning forces (this will be discussed later). In alternative embodiments, the stator 208S may include more or less than two bearing portions. When the stator drive portion 208D is energized, the resulting magnetic force causes the rotor drive portion 208RD to rotate about the center of rotation or axis C1, and as a result, the stator drive portion 208D rotates so that the external shaft 211 rotates. Interacts with the rotor drive portion 208RD. In substantially the same manner, the inner shaft 212 is driven for rotation about axis C2 by a stator drive portion 209D and a rotor drive portion 209RD. As described above with respect to FIG. 3, isolation barriers 210A, 210B are provided over each stator 208S, 209S so that the rotor can function in one environment and the stator can function in another environment. Also good. Note that isolation barriers 210A, 210B are substantially similar to barrier 210 described above.

外部シャフト211の回転の中心C1は、固定子の軸受部分208B1、208B2、および回転子の軸受部分208RB1、208RB2によって制御されてもよい。例示的実施形態では、軸受部分は、例えば、能動的な半径方向軸受(例えば、RxおよびRyの方向)および受動的な揚上(例えば、Rz)、受動的な半径方向軸受および能動的な揚上、または受動的な半径方向軸受および受動的な揚上を提供するように構成されてもよい。この例示的実施形態では、軸受部分208B1、208B2は両方とも能動的な軸受であってもよいが、代替の実施形態では、軸受部分の一方が受動的な軸受部分であってもよい。実現可能なものとして、能動的な半径方向軸受が受動的な揚上固定子と組み合わされている場合、回転子はピッチおよび役割に関して安定し、第2の受動的な半径方向軸受は省略しうる。他の代替の実施形態では、能動的な半径方向軸受、回転部分、および受動的な揚上固定子は、固定子および回転子の単一配置に統合してもよい。固定子軸受部分208B1は、例えば、空隙G1を制御するために、回転子軸受部分208RB1と相互作用する一方で、固定子軸受部分208B2は、例えば、空隙G2を制御するために、回転子軸受部分208RB2と相互作用する。図11では、間隙G1およびG2が、図に示す駆動部の半分の、例えばX方向の間隙のみに対応するように、例示のみを目的とし、シャフトの半分が示されていることに注意されたい。上述したように、固定子と回転子との間の間隙は、回転の中心C1の位置が変化すると、モータ208の外周の周りで変化しうることを理解されたい。   The center of rotation C1 of the outer shaft 211 may be controlled by the stator bearing portions 208B1, 208B2 and the rotor bearing portions 208RB1, 208RB2. In an exemplary embodiment, the bearing portion includes, for example, active radial bearings (eg, Rx and Ry directions) and passive lifting (eg, Rz), passive radial bearings and active lifting. It may be configured to provide top or passive radial bearings and passive lifting. In this exemplary embodiment, both bearing portions 208B1, 208B2 may be active bearings, but in alternative embodiments, one of the bearing portions may be a passive bearing portion. As feasible, if an active radial bearing is combined with a passive lifting stator, the rotor is stable with respect to pitch and role and the second passive radial bearing may be omitted. . In other alternative embodiments, the active radial bearing, the rotating portion, and the passive lifting stator may be integrated into a single arrangement of stator and rotor. The stator bearing portion 208B1 interacts with the rotor bearing portion 208RB1, for example, to control the gap G1, while the stator bearing portion 208B2, for example, controls the rotor bearing portion 208RB1, to control the gap G2. It interacts with 208RB2. It should be noted that in FIG. 11, for the purposes of illustration only, half of the shaft is shown so that the gaps G1 and G2 correspond only to the half of the drive shown in the figure, for example the gap in the X direction only. . As described above, it should be understood that the gap between the stator and the rotor can change around the outer periphery of the motor 208 as the position of the center of rotation C1 changes.

同様に、内部シャフト212の回転の中心C2は、軸受部分208B1、208B2、208RB1、および208RB2に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、固定子の軸受部分209B1、209B2、および回転子の軸受部分209RB1、209RB2により制御されてもよい。この例示的実施形態では、軸受部分209B1、209B2は両方とも能動的な軸受であってもよいが、代替の実施形態では、軸受部分の一方が受動的な軸受部分であってもよい。上述したように、能動的な半径方向軸受が受動的な揚上固定子と組み合わされている場合、回転子はピッチおよび役割に関して安定し、第2の受動的な半径方向軸受は省略しうる。他の代替の実施形態では、能動的な半径方向軸受、回転部分、および受動的な揚上固定子は、固定子および回転子の単一配置に統合してもよい。固定子軸受部分209B1は、例えば、空隙G3を制御するために、回転子軸受部分209RB1と相互作用する一方で、固定子軸受部分209B2は、例えば、空隙G4を制御するために、回転子軸受部分209RB2と相互作用する。上に注目したとおり、固定子部分と回転子部分との間の間隙G3およびG4は、回転の中心C2の位置が変化すると、モータ209の外周の周りで変化しうることを理解されたい。巻線が、例えば、任意の適切な所定の位置および/または空間的な配向でシャフト211、212の位置決めをするように励磁されるように、例えば、コントローラ170、または任意の他の適切なコントローラなどの搬送装置コントローラは、モータ208、209の外周の周りの様々なポイントでセンサから間隙の測定信号を受信するように構成されてもよい。   Similarly, the center of rotation C2 of the inner shaft 212 is in a manner that is substantially similar to that described above with respect to the bearing portions 208B1, 208B2, 208RB1, and 208RB2, and the stator bearing portions 209B1, 209B2, and the rotor bearings. It may be controlled by the portions 209RB1, 209RB2. In this exemplary embodiment, both bearing portions 209B1, 209B2 may be active bearings, but in alternative embodiments, one of the bearing portions may be a passive bearing portion. As described above, when an active radial bearing is combined with a passive lifting stator, the rotor is stable with respect to pitch and role, and the second passive radial bearing may be omitted. In other alternative embodiments, the active radial bearing, the rotating portion, and the passive lifting stator may be integrated into a single arrangement of stator and rotor. The stator bearing portion 209B1, for example, interacts with the rotor bearing portion 209RB1 to control the gap G3, while the stator bearing portion 209B2 includes, for example, the rotor bearing portion to control the gap G4. Interacts with 209RB2. As noted above, it should be understood that the gaps G3 and G4 between the stator and rotor portions can change around the outer periphery of the motor 209 as the position of the center of rotation C2 changes. For example, controller 170, or any other suitable controller, such that the winding is energized to position shafts 211, 212 in any suitable predetermined position and / or spatial orientation, for example. May be configured to receive gap measurement signals from the sensors at various points around the circumference of the motors 208,209.

ここで図11Aを参照すると、台車205の一部分の別の例示的な概略図が示されている。同種の特徴は同種の基準数を有するように、台車205は、図11に関して上述した台車に実質的に類似することに注意されたい。軸受部分は、図11に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、回転子の制御を提供してもよいことに注意されたい。ただし、この例示的実施形態では、例示のみを目的とし、軸受部分208B1および209B2は、能動的な軸受として示されている一方で、軸受部分208B2’および209B1’は、受動的な軸受部分として示されている。この例示的実施形態では、受動的な軸受部分208B2’、208B1’は、任意の適切な態様で、回転子に半径方向の安定性を受動的に提供してもよい。ただし、代替の実施形態では、軸受部分は、任意の適切な能動的または受動的な軸受構成を有してもよいことを理解されたい。例えば、軸受209B1’および209B2が受動的な軸受(シャフト212およびシャフト211が同心であるように、シャフト212がシャフト211内で適切に支持されている)である一方で、軸受208B1および208B2’は能動的な軸受であってもよい。その他の例では、軸受208B2’および209B1’は能動的である一方で、軸受208B1および209B2は受動的でもよい。この例では、コントローラ170などのような任意の適切なコントローラは、シャフト211、212が任意の適切な所定の場所に位置するように、能動的な軸受部分208B1、209B2を励磁してもよい。この例では、シャフト211、212が、例えば、間隙G1、G4のサイズを制御することにより空間的に配向されうるように、受動的な軸受208B2’および209B1’は、それぞれの能動的な軸受のための支点として機能してもよい。   Referring now to FIG. 11A, another exemplary schematic diagram of a portion of carriage 205 is shown. Note that the dolly 205 is substantially similar to the dolly described above with respect to FIG. 11 so that the same type of features have the same type of reference number. Note that the bearing portion may provide control of the rotor in a manner substantially similar to that described above with respect to FIG. However, in this exemplary embodiment, for illustrative purposes only, bearing portions 208B1 and 209B2 are shown as active bearings, while bearing portions 208B2 ′ and 209B1 ′ are shown as passive bearing portions. Has been. In this exemplary embodiment, passive bearing portions 208B2 ', 208B1' may passively provide radial stability to the rotor in any suitable manner. However, it should be understood that in alternative embodiments, the bearing portion may have any suitable active or passive bearing configuration. For example, bearings 209B1 ′ and 209B2 are passive bearings (shaft 212 is suitably supported within shaft 211 such that shaft 212 and shaft 211 are concentric), while bearings 208B1 and 208B2 ′ are It may be an active bearing. In other examples, bearings 208B2 'and 209B1' may be active while bearings 208B1 and 209B2 may be passive. In this example, any suitable controller, such as controller 170, may excite active bearing portions 208B1, 209B2 such that shafts 211, 212 are located at any suitable predetermined location. In this example, the passive bearings 208B2 ′ and 209B1 ′ are respectively active bearings so that the shafts 211, 212 can be spatially oriented, for example, by controlling the size of the gaps G1, G4. May serve as a fulcrum for

ここで図11Bを参照すると、台車205の一部分の別の例示的な概略図が示されている。同種の特徴は同種の基準数を有するように、台車は、図11に関して上述した台車に実質的に類似することに注意されたい。しかし、この例示的実施形態では、磁気スピンドル軸受450、451は、回転型駆動装置208’、209’とは別々または個別である。軸受450、451は、上述した軸受部分208B1、208RB1、208B2、208RB2、209B1、209RB1、209B2、209RB2に実質的に類似してもよく、図11に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、軸受および揚上の制御を提供するように構成されていることに注意されたい。この例示的実施形態では、駆動装置208’は、台車205に取り付けられた固定子208S’と、シャフト211に装着された回転子208R’とを含んでもよい。駆動装置209’は、台車に取り付けられた固定子209S’と、シャフト212に装着された回転子とを含んでもよい。磁気軸受450は、台車に位置する第1の軸受部材450Aと、シャフト211に装着された第2の軸受部材450Bとを含んでもよい。磁気軸受451は、台車に位置する第1の軸受部材451Aと、シャフト212に装着された第2の軸受部材451Bとを含んでもよい。2つの磁気軸受450、451(各シャフト211、212に1つ)のみが図11Bに示されているが、代替の実施形態では、任意の適切な数の磁気軸受が各シャフト211、212に関連付けされうることを理解されたい。1つの例示的実施形態では、各軸受450、451がシャフト211、212のそれぞれの1つに対し、Rx、Ry軸に沿って個々の傾斜制御を提供するように、磁気軸受は垂直にセグメント化されていてもよい(すなわち、セグメントは垂直にオフセットしている)。他の例示的実施形態では、シャフト211、212が常に同心である一方で、軸受450、451が、ユニットとしての同軸シャフト211、212の半径方向の位置および傾斜(例えば、Rx、Ry)を安定させるか制御するように、シャフトは、例えば、シャフト211、212間に設けられる適切な軸受のような任意の適切な態様で、互いに対して制約されてもよい。   Referring now to FIG. 11B, another exemplary schematic diagram of a portion of the carriage 205 is shown. Note that the cart is substantially similar to the cart described above with respect to FIG. 11, such that the same type of features have the same type of reference number. However, in this exemplary embodiment, the magnetic spindle bearings 450, 451 are separate or separate from the rotary drives 208 ', 209'. The bearings 450, 451 may be substantially similar to the bearing portions 208B1, 208RB1, 208B2, 208RB2, 209B1, 209RB1, 209B2, 209RB2 described above, and in a manner substantially similar to that described above with respect to FIG. Note that it is configured to provide bearing and lift control. In this exemplary embodiment, the drive device 208 ′ may include a stator 208 </ b> S ′ attached to the carriage 205 and a rotor 208 </ b> R ′ attached to the shaft 211. The driving device 209 ′ may include a stator 209 </ b> S ′ attached to the carriage and a rotor attached to the shaft 212. The magnetic bearing 450 may include a first bearing member 450A located on the carriage and a second bearing member 450B attached to the shaft 211. The magnetic bearing 451 may include a first bearing member 451A located on the carriage and a second bearing member 451B attached to the shaft 212. Although only two magnetic bearings 450, 451 (one for each shaft 211, 212) are shown in FIG. 11B, in an alternative embodiment, any suitable number of magnetic bearings are associated with each shaft 211, 212. It should be understood that this can be done. In one exemplary embodiment, the magnetic bearings are vertically segmented such that each bearing 450, 451 provides individual tilt control along the Rx, Ry axis for each one of the shafts 211, 212. (Ie, the segments are offset vertically). In other exemplary embodiments, the shafts 211, 212 are always concentric, while the bearings 450, 451 stabilize the radial position and tilt (eg, Rx, Ry) of the coaxial shafts 211, 212 as a unit. The shafts may be constrained relative to each other in any suitable manner, such as a suitable bearing provided between the shafts 211, 212, for example.

ここで図11Cを参照すると、台車205の一部分の例示的な概略図が示されている。同種の特徴は同種の基準数を有するように、台車は、図11に関して上述した台車に実質的に類似することに注意されたい。ただし、この例示的実施形態では、磁気スピンドル軸受/固定子208’’、209’’は、回転力、浮上、軸力、および/または平面X−Y(すなわち半径方向)の位置決め力(例えば、固定子および受動的な軸受は、一体駆動部材内で互いに統合されている)を提供するように構成されている、1つの部分またはセクションを有するものとして示されている。磁気スピンドル軸受/固定子は、図11に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、軸受および揚上の制御を提供するように構成されてもよい。1つの例示的実施形態では、磁気スピンドル軸受/固定子208’’、209’’は、駆動部操作用に異なる駆動力を生成するための介在巻線のセットとして構成されてもよい。代替の実施形態では、巻線は、本明細書で説明する駆動力を生じさせるように整流される、非介在巻線であってもよい。この例示的実施形態では、固定子208S’’、209S’’とそれぞれの回転子208R’’、209R’’との間の相互作用は、図5に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、それぞれ磁束場1330、1320および1330’、1320’、ならびに対応する受動的な力および引力を生成する。モータ208’’は、上述したように、間隙G5を制御するように構成されてもよい一方で、モータ209’’は、上述したように、間隙G6を制御するように構成されてもよい。上述したように、間隙G5およびG6を変化させることにより、例えば、スピンドルに結合しているロボットアームの正確な位置決めと、ロボットアーム上に搭載される基板の正確な位置決めのために、スピンドル600は、傾斜しうるか、例えば、X−Y面に位置決めされうる。1つの例示的実施形態では、各軸受208’’、209’’がシャフト211、212のそれぞれの1つに対し、Rx、Ry軸に沿って個々の傾斜制御を提供するように、磁気軸受/固定子は垂直にセグメント化されていてもよい(すなわち、セグメントは垂直にオフセットしている)。他の例示的実施形態では、シャフト211、212が常に同心である一方で、軸受208’’、209’’が、ユニットとしての同軸シャフト211、212の半径方向の位置および傾斜(例えば、Rx、Ry)を安定させるか制御するように、シャフトは、例えば、シャフト211、212間に設けられる適切な軸受のような任意の適切な態様で、互いに対して制約されてもよい。   Referring now to FIG. 11C, an exemplary schematic diagram of a portion of carriage 205 is shown. Note that the cart is substantially similar to the cart described above with respect to FIG. 11, such that the same type of features have the same type of reference number. However, in this exemplary embodiment, the magnetic spindle bearing / stator 208 ″, 209 ″ provides rotational force, levitation, axial force, and / or planar XY (ie, radial) positioning force (eg, The stator and the passive bearing are shown as having one part or section that is configured to provide one integrated within an integral drive member. The magnetic spindle bearing / stator may be configured to provide bearing and lift control in a manner substantially similar to that described above with respect to FIG. In one exemplary embodiment, the magnetic spindle bearing / stator 208 ", 209" may be configured as a set of intervening windings to generate different drive forces for drive operation. In an alternative embodiment, the winding may be a non-intervening winding that is rectified to produce the driving force described herein. In this exemplary embodiment, the interaction between the stators 208S ″, 209S ″ and the respective rotors 208R ″, 209R ″ is in a manner substantially similar to that described above with respect to FIG. Generate magnetic field 1330, 1320 and 1330 ′, 1320 ′, respectively, and corresponding passive and attractive forces. The motor 208 ″ may be configured to control the gap G 5 as described above, while the motor 209 ″ may be configured to control the gap G 6 as described above. As described above, by changing the gaps G5 and G6, for example, for accurate positioning of the robot arm coupled to the spindle and accurate positioning of the substrate mounted on the robot arm, the spindle 600 is , Or can be positioned, for example, in the XY plane. In one exemplary embodiment, the magnetic bearings 208 ″, 209 ″ provide individual tilt control along the Rx, Ry axis for each one of the shafts 211, 212. The stator may be vertically segmented (ie, the segments are vertically offset). In other exemplary embodiments, the shafts 211, 212 are always concentric, while the bearings 208 '', 209 '' are positioned in the radial position and inclination of the coaxial shafts 211, 212 as a unit (e.g., Rx, The shafts may be constrained relative to each other in any suitable manner, such as, for example, a suitable bearing provided between the shafts 211, 212 to stabilize or control Ry).

ここで図11D〜11Fを参照すると、1つの例示的実施形態による、別の例示的なモータ構成が示されている。例えば、モータ1000、1010、およびそれらのコントローラ1050(コントローラ170に類似しうる)は、電気角が共通の一連の整流機能を駆動するために使用され、3次元反力(駆動シャフト211、212の回転軸における推進力、Z方向の推進力、ならびにスピンドル1070の傾斜、回転、位置決めのための、X方向および/またはY方向での案内力など)を生成するように構成されてもよい。つまり、電気角オフセットを伴う電気角を調節することによって、少なくとも1次元反力、2次元反力、および3次元反力が、共通の一連の整流方程式を用いるモータで生成されうる。そのような駆動構成の例は、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、2007年6月27日出願の「COMMUTATION OF AN ELECTROMAGNETIC PROPULSION AND GUIDANCE SYSTEM」と題する、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第11/769,688号に説明されている。   Referring now to FIGS. 11D-11F, another exemplary motor configuration is shown, according to one exemplary embodiment. For example, motors 1000, 1010, and their controllers 1050 (which may be similar to controller 170) are used to drive a series of commutation functions with a common electrical angle, and three-dimensional reaction forces (of drive shafts 211, 212). Propulsive force on the rotational axis, propulsive force in the Z direction, and guide force in the X and / or Y directions for tilting, rotating, positioning of the spindle 1070, etc.). That is, by adjusting an electrical angle with an electrical angle offset, at least a one-dimensional reaction force, a two-dimensional reaction force, and a three-dimensional reaction force can be generated by a motor using a common series of commutation equations. An example of such a drive configuration is “COMMUNTATION OF AN ELECTROMAGNETIC PROPULSION AND GUIDANCE SYSTEM” filed on June 27, 2007, the entire disclosure of which is incorporated herein by reference. No. 11 / 769,688, assigned to the assignee of the present invention.

この例示的実施形態では、駆動ユニット1099の2つのモータ1000、1010は、例えば、少なくとも7自由度を提供している。例えば、シャフト211、212の間の、例えば適切な軸受を介して、シャフト211、212が互いに対して同軸で保持されている場合は、2つのモータは7自由度を提供してもよい。別の例では、シャフト211、212が互いに対して制約されない場合(すなわち、シャフトはすべての軸で互いに関係して移動することができる場合)は、2つのモータが提供する自由度は、例えば、12自由度でもよい。駆動ユニット1099は、特に断りのない限り、図11に関して上述した駆動ユニットに実質的に類似してもよい。図11Dは、各モータ1000、1010が4次元(すなわち、X、Y、Z、およびそれぞれのシャフトの回転)で搬送機の操作のための力を提供するように構成されている、駆動ユニットを示している。実現可能なものとして、モータはさらに、固定子巻線の異なるセグメントが生成する力の結果として生じる、Rx軸、Ry軸、およびRz軸に沿ったモーメントを生成しうる。例えば、1つの例示的実施形態では、モータの巻線は、上述した態様に実質的に類似する態様で、垂直にセグメント化されていてもよい。シャフト211、212の推進システムは、例えば、上述したように、シャフトが互いに同心に保持されているとき、例えばローレンツ力を利用した、Z軸における推進(すなわち、外部シャフト211の回転Rz1および内部シャフト212の回転Rz2)、例えばローレンツ力利用した、Z軸に沿った揚上、ならびに例えばローレンツ力およびマクスウェル力を利用した、X軸およびY軸に沿った間隙制御(すなわち、X−Y面での平面移動、ならびにX軸およびY軸における回転RxおよびRy)を提供するものとして示されている。シャフトが互いに対して制約されない場合、傾斜(Rx、Ry)モーメントは、例えば、各固定子の外周に沿って垂直にオフセットされた巻線セグメントによって生成される、Rz軸に沿った異なる揚力により、各シャフト211、212用に別々に生成されてもよい。代替の実施形態では、推進システムは、任意の適切な態様で、Rx、Ry、Rz1、Rz2、Z、X、Yの軸または面に沿って、シャフト211、212を推進させてもよい。   In this exemplary embodiment, the two motors 1000, 1010 of the drive unit 1099 provide, for example, at least 7 degrees of freedom. For example, if the shafts 211, 212 are held coaxially relative to each other, for example via suitable bearings between the shafts 211, 212, the two motors may provide 7 degrees of freedom. In another example, if the shafts 211, 212 are not constrained with respect to each other (ie, the shaft can move relative to each other in all axes), the degrees of freedom provided by the two motors can be, for example, It may be 12 degrees of freedom. The drive unit 1099 may be substantially similar to the drive unit described above with respect to FIG. 11 unless otherwise noted. FIG. 11D shows a drive unit in which each motor 1000, 1010 is configured to provide power for operation of the transporter in four dimensions (ie, X, Y, Z, and rotation of each shaft). Show. As feasible, the motor may also generate moments along the Rx, Ry, and Rz axes that result from the forces generated by the different segments of the stator winding. For example, in one exemplary embodiment, the motor windings may be vertically segmented in a manner substantially similar to that described above. The propulsion system of the shafts 211 and 212 is, for example, as described above, when the shafts are held concentrically with each other, the propulsion in the Z-axis using the Lorentz force, for example, the rotation Rz1 of the external shaft 211 and the internal shaft 212 rotation Rz2), for example, lifting along the Z-axis using Lorentz force, and gap control along the X-axis and Y-axis using, for example, Lorentz force and Maxwell force (ie, in the XY plane) It is shown as providing planar movement and rotations Rx and Ry) in the X and Y axes. If the shafts are not constrained with respect to each other, the tilt (Rx, Ry) moment is, for example, due to the different lift forces along the Rz axis generated by the winding segments offset vertically along the circumference of each stator. It may be generated separately for each shaft 211, 212. In alternative embodiments, the propulsion system may propel the shafts 211, 212 along any axis or plane of Rx, Ry, Rz1, Rz2, Z, X, Y in any suitable manner.

図11Dに示す例示的実施形態では、モータ1000、1010はそれぞれ、例えば、台車205に位置する巻線セット1000A、1000B、および1010A、1010Bを含んでもよい。各巻線セット1000A、1000B、1010A、1010Bは、図11Fの巻線1000Aに関して示されているように、個々の巻線1065を含んでもよい。代替の実施形態では、巻線セットおよび/または個々の巻線は、例えば、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した米国特許出願公開第2005/0264119号に説明されているような、ジグザグ状または台形の巻線構成などのような、任意の適切な構成を有してもよい。巻線セット1000A、1000B、および1010A、1010Bは、増幅器1051によって駆動されてもよく、増幅器1051はコントローラ1050の一部でもよい。代替の実施形態では、増幅器1051は、コントローラ1050から分離していてもよい。増幅器1051は、例えば、巻線セット1000A、1000B、1010A、1010Bの個々の各巻線1065を別々にまたはグループで駆動できるマルチチャンネル増幅器などのような、任意の適切な増幅器でもよい。巻線セット1000Aおよび1010Aは、同じ配向を有してもよく、巻線セット1000Bおよび1010Bのそれぞれから、例えば約90度で配向されていてもよい。代替の実施形態では、巻線セットは、巻線セットによって生じる合力で回転子(およびシャフト)の安定した支持を行うために、約90度より大きいまたは小さい角度になりうる、任意の適切な機械角関係を有してもよい。上に注目したとおり、巻線セットはさらに、それらの間で適切に対応する電気角シフトを有し、それぞれのシャフト回転子と共働してセルフベアリングモータを形成してもよい。   In the exemplary embodiment shown in FIG. 11D, each motor 1000, 1010 may include winding sets 1000A, 1000B, and 1010A, 1010B, for example, located on a carriage 205. Each winding set 1000A, 1000B, 1010A, 1010B may include an individual winding 1065, as shown for winding 1000A in FIG. 11F. In an alternative embodiment, the winding set and / or individual windings are, for example, as described in US Patent Application Publication No. 2005/0264119, which was incorporated above as part of this specification. It may have any suitable configuration, such as a zigzag or trapezoidal winding configuration. Winding sets 1000A, 1000B, and 1010A, 1010B may be driven by amplifier 1051, which may be part of controller 1050. In an alternative embodiment, amplifier 1051 may be separate from controller 1050. Amplifier 1051 may be any suitable amplifier, such as, for example, a multi-channel amplifier that can drive each individual winding 1065 of winding sets 1000A, 1000B, 1010A, 1010B separately or in groups. Winding sets 1000A and 1010A may have the same orientation, and may be oriented, for example, approximately 90 degrees from each of winding sets 1000B and 1010B. In alternative embodiments, the winding set can be any suitable machine that can be at an angle greater or less than about 90 degrees to provide stable support of the rotor (and shaft) with the resultant force generated by the winding set. It may have an angular relationship. As noted above, the winding set may further have an appropriately corresponding electrical angle shift between them and cooperate with the respective shaft rotor to form a self-bearing motor.

図11Dに示す例示的実施形態では、駆動ユニット1099の各シャフト211、212は、それぞれマグネット回転子1000P、1010Pを含んでいる。示されている例では、磁気回転子1000P、1010Pは、例示目的のみで、永久磁石の列を有してもよいが、代替の実施形態では、回転子1000P、1010Pは、永久磁石を有せず、例えば、強磁性体材料から形成されていてもよい。各回転子1000P、1010Pは、マグネットの列として配置されていてもよく、それぞれのシャフト211、212の外周の周りに延びていてもよい。1つの例示的実施形態では、図11Eに示すように、回転子1000P、1010Pのマグネットの列は、巻線セット1000A、1000B、1010A、1010Bに面している交流N極1101およびS極1102とともに配置されていてもよい。他の例示的実施形態では、回転子1000P、1010Pは、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した、2007年6月27日出願の「COMMUTATION OF AN ELECTROMAGNETIC PROPULSION AND GUIDANCE SYSTEM」と題する米国特許出願第11/769,688号に説明される構成などの(ただし、これに限定されない)任意の適切な構成を有してもよい。代替の実施形態では、巻線セットおよびマグネット定盤は、本明細書で説明するようなスピンドルアセンブリおよびシャフトを駆動するための、任意の適切な構成を有してもよい。   In the exemplary embodiment shown in FIG. 11D, each shaft 211, 212 of the drive unit 1099 includes a magnet rotor 1000P, 1010P, respectively. In the example shown, the magnetic rotors 1000P, 1010P may have rows of permanent magnets for illustrative purposes only, but in alternative embodiments, the rotors 1000P, 1010P may have permanent magnets. For example, you may form from the ferromagnetic material. Each rotor 1000P, 1010P may be arranged as a row of magnets, and may extend around the outer periphery of the respective shaft 211,212. In one exemplary embodiment, as shown in FIG. 11E, the row of magnets of the rotors 1000P, 1010P, along with the alternating north pole 1101 and south pole 1102 facing the winding sets 1000A, 1000B, 1010A, 1010B. It may be arranged. In another exemplary embodiment, the rotors 1000P, 1010P are “Commutation of AN ELECTROMAGNETIC PROPULSION AND GUIDANCE SYSTEM” filed on June 27, 2007, which is incorporated herein by reference. It may have any suitable configuration, such as but not limited to the configuration described in the entitled US patent application Ser. No. 11 / 769,688. In alternative embodiments, the winding set and magnet platen may have any suitable configuration for driving the spindle assembly and shaft as described herein.

個々のシャフト211、212および/またはスピンドルアセンブリ1070の例えばx座標、y座標、z座標、Rx座標、Ry座標、Rz座標の位置を感知するために、例えば、図12〜15Bに関して下記で説明するセンサシステムなどのような任意の適切なセンサシステムを提供してもよい。代替の実施形態では、回転子と固定子との間の相対運動は、逆起電力を生成してもよい。逆起電力は、例えば、相での電圧の総和を介して、マグネットの列に対する任意の方向で、および/または、例えば、各巻線セットが複数の回路を含むような異なる回路電圧を介して、マグネットの列に垂直な方向で、位置情報を提供しうる。他の代替の実施形態では、その他の適切なセンサシステムを使用してもよい。   To sense the position of the individual shafts 211, 212 and / or spindle assembly 1070, for example, the x, y, z, Rx, Ry, Rz coordinates, for example, as described below with respect to FIGS. 12-15B. Any suitable sensor system such as a sensor system may be provided. In an alternative embodiment, the relative motion between the rotor and stator may generate a back electromotive force. The back electromotive force is, for example, via the sum of the voltages at the phases, in any direction relative to the magnet row, and / or via different circuit voltages, for example, each winding set including multiple circuits. Position information can be provided in a direction perpendicular to the magnet rows. In other alternative embodiments, other suitable sensor systems may be used.

1つの例示的実施形態では、上述したように、スピンドルアセンブリ1070のX方向および/またはY方向での平面移動、スピンドルアセンブリ1070の傾斜Rx、Ry、各シャフト211、212の回転Rz1、Rz2、およびZ軸に沿ったスピンドルアセンブリ1070の動作は、共通の一連の整流方程式を用いて、電気角オフセットを伴う電気角を調節することで制御してもよい。代替の実施形態では、駆動ユニットの部品の動作は、任意の適切な態様で制御してもよい。この例示的実施形態では、2つのモータ1000、1010は、例えば、7自由度を、駆動装置システム1099に提供することに注意されたい。実現可能なものとして、図9に関して上述したように、駆動ユニット1099はさらに、Z駆動ユニットを含んでもよい。   In one exemplary embodiment, as described above, the spindle assembly 1070 is moved in a plane in the X and / or Y direction, the tilt Rx, Ry of the spindle assembly 1070, the rotations Rz1, Rz2 of each shaft 211, 212, and The movement of the spindle assembly 1070 along the Z axis may be controlled by adjusting the electrical angle with the electrical angle offset using a common series of commutation equations. In alternative embodiments, the operation of the components of the drive unit may be controlled in any suitable manner. Note that in this exemplary embodiment, the two motors 1000, 1010 provide, for example, 7 degrees of freedom to the drive system 1099. As feasible, the drive unit 1099 may further include a Z drive unit, as described above with respect to FIG.

図11を再度参照し、さらに図12を参照すると、外部シャフト211および内部シャフト212の回転位置は、例えば、エンコーダ410A、410B、およびそれぞれのエンコーダスケール430A、430Bなどのような、任意の適切なエンコーダを介して追跡してもよい。代替の実施形態では、回転子と固定子との間の相対運動は、上述したように、位置情報を提供する逆起電力を生じさせてもよい。この例示的実施形態では、エンコーダ410A、410Bは、エミッタ412と読取ヘッド411とを有する光学式エンコーダとして構成されている。代替の実施形態では、エンコーダは、光学式、反射式、容量式、磁気式、および誘導式エンコーダなどの(ただし、これらに限定されない)任意の適切なエンコーダとして構成されてもよい。エンコーダスケール430A、430Bは、エンコーダがそれぞれのシャフトの回転位置を追跡できるように構成されている、任意の適切なスケールでもよい。1つの例示的実施形態では、図11に示すように、エンコーダ410Aは、台車205に取り付けられていてもよく、スケール430Aと相互に作用するように配置されていてもよい。スケール430Aは、外部シャフト211に取り付けられていてもよい。エンコーダ410Bは、台車205に取り付けられていてもよく、スケール430Bと相互に作用するように配置されていてもよい。スケール430Bは、内部シャフト212に取り付けられていてもよい。代替の実施形態では、エンコーダが駆動シャフトのそれぞれの1つに位置する一方で、スケールは台車に位置していてもよい。他の代替の実施形態では、エンコーダおよびエンコーダスケールは、任意の適切な構成を有してもよい。エンコーダ410A、410Bによる位置信号の出力は、シャフトのそれぞれの1つに結合しているアームリンクの位置に関して、および/またはモータ整流のためのフィードバックを提供するために、例えば、コントローラ170によって使用されてもよい。   Referring again to FIG. 11 and with further reference to FIG. 12, the rotational positions of the outer shaft 211 and the inner shaft 212 may be any suitable, such as, for example, encoders 410A, 410B and respective encoder scales 430A, 430B. Tracking may be done via an encoder. In an alternative embodiment, the relative motion between the rotor and stator may cause a back electromotive force that provides position information, as described above. In this exemplary embodiment, encoders 410A, 410B are configured as optical encoders having an emitter 412 and a read head 411. In alternative embodiments, the encoder may be configured as any suitable encoder, including but not limited to optical, reflective, capacitive, magnetic, and inductive encoders. The encoder scales 430A, 430B may be any suitable scale that is configured to allow the encoder to track the rotational position of the respective shaft. In one exemplary embodiment, as shown in FIG. 11, the encoder 410A may be attached to the carriage 205 and may be arranged to interact with the scale 430A. The scale 430A may be attached to the external shaft 211. The encoder 410B may be attached to the carriage 205 and may be arranged to interact with the scale 430B. The scale 430B may be attached to the inner shaft 212. In alternative embodiments, the encoder may be located on each one of the drive shafts while the scale may be located on the carriage. In other alternative embodiments, the encoder and encoder scale may have any suitable configuration. The output of the position signal by encoders 410A, 410B is used, for example, by controller 170 with respect to the position of the arm link coupled to each one of the shafts and / or to provide feedback for motor commutation. May be.

図12に最も明瞭に示されているように、1つの例示的実施形態では、例示的なエンコーダエミッタ412および読取ヘッド411は、台車に挿入されうるエンコーダフレームすなわちモジュール500に結合していてもよい。エンコーダフレームは、真空環境での用途のために構成されている材料などの、任意の適切な材料で構成されてもよい。エンコーダフレーム500は、エミッタ412および読取ヘッド411が矢印AおよびBの方向に移動し、エンコーダスケール430Aに対してエンコーダを調節できるように構成されてもよい。パーティクルが基板処理環境に侵入するのを防止するために、任意の適切なシール510E、510Cが、エミッタ412と読取ヘッド411とエンコーダフレーム500との間に設けられていてもよい。さらに、パーティクルが基板処理環境に侵入するのを防止するために、適切なシール510A、510Bが、エンコーダフレーム500と台車205との間に設けられていてもよい。エンコーダ410Bは、エンコーダ410Aに実質的に類似してもよいことに注意されたい。代替の実施形態では、エンコーダフレーム500は、例えば、真空処理環境にガス抜けしうる材料の量を減らすために、エンコーダエミッタおよび読取ヘッドが基板処理環境から分離している環境に保持され、光学ビューポートを介して使用されるように構成されてもよい。他の代替の実施形態では、ホール効果センサ、誘導式センサ、レゾルバなどの(ただし、これらに限定されない)任意の適切なフィードバックデバイスを使用してもよい。   As shown most clearly in FIG. 12, in one exemplary embodiment, the exemplary encoder emitter 412 and read head 411 may be coupled to an encoder frame or module 500 that may be inserted into a carriage. . The encoder frame may be composed of any suitable material, such as a material that is configured for use in a vacuum environment. Encoder frame 500 may be configured such that emitter 412 and read head 411 move in the directions of arrows A and B and the encoder can be adjusted relative to encoder scale 430A. Any suitable seal 510E, 510C may be provided between the emitter 412, the read head 411, and the encoder frame 500 to prevent particles from entering the substrate processing environment. Further, appropriate seals 510A and 510B may be provided between the encoder frame 500 and the carriage 205 to prevent particles from entering the substrate processing environment. Note that encoder 410B may be substantially similar to encoder 410A. In an alternative embodiment, the encoder frame 500 is held in an environment where the encoder emitter and readhead are separate from the substrate processing environment, for example to reduce the amount of material that can be outgassed to the vacuum processing environment, and the optical view. It may be configured to be used via a port. In other alternative embodiments, any suitable feedback device may be used, including but not limited to Hall effect sensors, inductive sensors, resolvers, and the like.

ここで図12Aを参照すると、別の例示的実施形態による、別の例示的なエンコーダ構成が示されている。この例示的実施形態では、台車205’は、センサインサートすなわちモジュール550A、550Bを受け入れるための、凹部すなわち開口部530A、530Bを有してもよい。凹部530A、530Bは、センサ部品411’、412’がエンコーダスケール430Aを感知することを可能にする、ビューポート560A、560Bを有してもよい。モジュール550A、550Bは、任意の適切な形状および/または構成を有してもよい。例えば、モジュール550A、550Bは、モジュール550A、550Bをそれぞれの凹部530A、530Bに挿入すると、センサ411’、412’が互いに揃い、エンコーダスケールに揃うように構成されてもよい。代替の実施形態では、モジュールは、センサがそれぞれのエンコーダスケールに揃うように、凹部内で調節可能でもよい。実現可能なものとして、モジュール550A、550Bは、別々のモジュールとして図12Aに示されているが、代替の実施形態では、モジュール550A、550Bは、一体構造(例えば、1つの部品である)を有してもよい。この例示的実施形態では、モジュール550Aは、モジュール550Aが台車205’に挿入されているときエンコーダ読取ヘッド411’がビューポート560Aに揃うように、モジュール550Aに位置するエンコーダ読取ヘッド411’を含んでもよい。この例示的実施形態では、読取ヘッド411’は、基板処理領域へ、または基板処理領域から、雰囲気が漏出したり、汚染物が通過するのを防止するために、モジュール550Aと台車205’との間でシール570Aを形成している。代替の実施形態では、シールは、任意の適切な態様で、読取ヘッドと台車との間で形成されてもよい。他の代替の実施形態では、読取ヘッド411’から分離している「窓」または光学的に透明な材料で、ビューポート560Aを覆い、封止してもよい。モジュール550Bは、モジュール550Bが台車205’に挿入されているときエンコーダエミッタ412’がビューポート560Bに揃うように、モジュール550Bに位置するエンコーダエミッタ412’を含んでもよい。この例示的実施形態では、エミッタ412’は、基板処理領域へ、または基板処理領域から雰囲気が漏出するのを防止するために、モジュール550Aと台車205’との間でシール570Bを形成している。代替の実施形態では、シールは、任意の適切な態様で、読取ヘッドと台車との間で形成されてもよい。他の代替の実施形態では、エミッタ412’から分離している「窓」または光学的に透明な材料で、ビューポート560Bを覆い、封止してもよい。実現可能なものとして、モジュール550A、550Bは、シャフトの配向、平面位置、および回転位置に関してフィードバックを提供するための、コントローラ170などのようなコントローラに適切に接続していてもよい。図面に示す例示的なモジュール550A、550bの構成は例示目的のみとし、モジュール550A、550Bは、任意の適切な構成、および/または誘導式センサや容量式センサなどの(ただし、これらに限定されない)任意の適切なセンサのタイプを有してもよいことに注意されたい。   Referring now to FIG. 12A, another example encoder configuration is shown, according to another example embodiment. In this exemplary embodiment, the carriage 205 'may have recesses or openings 530A, 530B for receiving sensor inserts or modules 550A, 550B. Recesses 530A, 530B may have viewports 560A, 560B that allow sensor components 411 ', 412' to sense encoder scale 430A. Modules 550A, 550B may have any suitable shape and / or configuration. For example, the modules 550A and 550B may be configured such that when the modules 550A and 550B are inserted into the respective recesses 530A and 530B, the sensors 411 'and 412' are aligned with each other and aligned with the encoder scale. In an alternative embodiment, the module may be adjustable within the recess so that the sensor is aligned with the respective encoder scale. As feasible, modules 550A, 550B are shown in FIG. 12A as separate modules, but in an alternative embodiment, modules 550A, 550B have a unitary structure (eg, a single part). May be. In this exemplary embodiment, module 550A may include an encoder read head 411 ′ located on module 550A such that encoder read head 411 ′ is aligned with viewport 560A when module 550A is inserted into carriage 205 ′. Good. In this exemplary embodiment, the read head 411 ′ includes a module 550 A and a trolley 205 ′ to prevent the atmosphere from leaking out or contaminants from passing into or out of the substrate processing area. A seal 570A is formed therebetween. In alternative embodiments, the seal may be formed between the read head and the carriage in any suitable manner. In other alternative embodiments, the viewport 560A may be covered and sealed with a “window” or optically transparent material that is separate from the read head 411 '. Module 550B may include an encoder emitter 412 'located in module 550B such that when module 550B is inserted into carriage 205', encoder emitter 412 'is aligned with viewport 560B. In this exemplary embodiment, the emitter 412 ′ forms a seal 570B between the module 550A and the carriage 205 ′ to prevent the atmosphere from leaking into or out of the substrate processing region. . In alternative embodiments, the seal may be formed between the read head and the carriage in any suitable manner. In other alternative embodiments, the viewport 560B may be covered and sealed with a “window” or optically transparent material that is separate from the emitter 412 '. As feasible, modules 550A, 550B may be suitably connected to a controller, such as controller 170, for providing feedback regarding shaft orientation, planar position, and rotational position. The configuration of the exemplary modules 550A, 550b shown in the drawings is for illustrative purposes only, and the modules 550A, 550B may be any suitable configuration, and / or such as (but not limited to) inductive or capacitive sensors. Note that it may have any suitable sensor type.

エンコーダ410A、410B、550A、550Bはさらに、例えば、モータ208、209の固定子と回転子との間の1つまたは複数の間隙G1〜G4を測定するように構成されてもよい。例えば、スケール430Aは、エンコーダが空隙を測定できるように構成されてもよい。代替の実施形態では、エンコーダは、任意の適切な態様で空隙を測定するように構成されてもよい。他の代替の実施形態では、追加のエンコーダやその他のフィードバックデバイスは、1つまたは複数の間隙G1〜G4を測定するために、例えば、シャフト211、212に近接して位置していてもよい。   The encoders 410A, 410B, 550A, 550B may be further configured to measure, for example, one or more gaps G1-G4 between the stator and rotor of the motors 208, 209. For example, the scale 430A may be configured so that the encoder can measure the air gap. In alternative embodiments, the encoder may be configured to measure the air gap in any suitable manner. In other alternative embodiments, additional encoders and other feedback devices may be located, for example, proximate to the shafts 211, 212 to measure one or more gaps G1-G4.

ここで図13を参照すると、例えば、駆動シャフト211に関しての、例えば、回転位置、軸の位置、X−Y平面位置および/または間隙を検出するための、別の例示的なセンサ構成1100が示されている。この例示的実施形態では、センサ構成1100は、例えば真空環境を大気環境から隔離する、例えば障壁210において、光学ビューポートやフィードスルーを必要としない、非侵襲性センサとして構成されている。   Referring now to FIG. 13, another exemplary sensor configuration 1100 is shown, eg, for detecting rotational position, axial position, XY plane position, and / or clearance, for example, with respect to the drive shaft 211. Has been. In this exemplary embodiment, sensor configuration 1100 is configured as a non-invasive sensor that does not require an optical viewport or feedthrough, for example, in barrier 210, for example, isolating the vacuum environment from the atmospheric environment.

図13のセンサ構成1100は、例えば強磁性体ターゲット1110(例えば、回転子または駆動シャフトに固着されうる)からトランスデューサすなわち読取ヘッドフレームへの間隔を測定するための磁気回路原理を使用してもよい。強磁性体ターゲットは、任意の適切な輪郭(例えば、回転型駆動装置のための湾曲した輪郭、または直線型駆動装置のための平坦な輪郭)を有してもよく、下記で詳述するように、ターゲットに組み込まれる任意の適切な側面外形を有してもよい。この例示的実施形態では、トランスデューサすなわち読取ヘッド1120は、例えば、強磁性体要素1122、永久磁石1123、磁気センサ1124A〜1124D、および実装基板1125を含んでいる。永久磁石1123は、例えば、図13に示す筒状のような、任意の適切な形状を有してもよい。永久磁石1123の磁極は、磁極が実装基板に対して平行になるように配向されていてもよいが、代替の実施形態では、磁極は、任意の適切な態様で配向されていてもよい。磁気センサ1124A〜1124Dは、ホール効果センサ、リードスイッチ、磁気抵抗効果を示す物質などの(ただし、これらに限定されない)任意の適切な磁気センサでもよい。   The sensor configuration 1100 of FIG. 13 may use, for example, a magnetic circuit principle to measure the spacing from a ferromagnetic target 1110 (eg, which may be secured to a rotor or drive shaft) to a transducer or readhead frame. . The ferromagnetic target may have any suitable contour (eg, a curved contour for a rotary drive or a flat contour for a linear drive), as detailed below. And may have any suitable side profile incorporated into the target. In this exemplary embodiment, the transducer or read head 1120 includes, for example, a ferromagnetic element 1122, a permanent magnet 1123, magnetic sensors 1124A-1124D, and a mounting substrate 1125. The permanent magnet 1123 may have any appropriate shape such as a cylindrical shape shown in FIG. The magnetic poles of the permanent magnet 1123 may be oriented so that the magnetic poles are parallel to the mounting substrate, but in alternative embodiments, the magnetic poles may be oriented in any suitable manner. The magnetic sensors 1124A-1124D may be any suitable magnetic sensor such as, but not limited to, a Hall effect sensor, a reed switch, a material exhibiting a magnetoresistive effect.

強磁性体要素1122は、例えば、図13に示すカップ状などのような、任意の適切な形状を有してもよい。強磁性体要素1122は、カップ状の形状が永久磁石1123と同心であるように、永久磁石1123に対して位置決めしてもよい。代替の実施形態では、強磁性体要素1122は、永久磁石1123と任意の適切な位置関係を有してもよい。永久磁石1123は、例えば、磁力、機械的締め具、および/または粘着剤を介してなどの、任意の適切な態様で、強磁性体要素1122の中心に結合していてもよい。永久磁石1123および強磁性体要素の構成は、磁束が特定の経路に沿って均一な密度で形成されたとき、磁気回路が生成されるようなものであってもよい。図13に示す例示的実施形態では、磁束密度は、円1127に沿って均一であってもよい。   The ferromagnetic element 1122 may have any suitable shape, such as the cup shape shown in FIG. The ferromagnetic element 1122 may be positioned with respect to the permanent magnet 1123 such that the cup shape is concentric with the permanent magnet 1123. In alternative embodiments, the ferromagnetic element 1122 may have any suitable positional relationship with the permanent magnet 1123. Permanent magnet 1123 may be coupled to the center of ferromagnetic element 1122 in any suitable manner, such as, for example, via magnetic forces, mechanical fasteners, and / or adhesives. The configuration of the permanent magnet 1123 and the ferromagnetic element may be such that a magnetic circuit is generated when the magnetic flux is formed with a uniform density along a particular path. In the exemplary embodiment shown in FIG. 13, the magnetic flux density may be uniform along circle 1127.

この例では、4つの磁気センサ1124A〜1124Dは、それぞれの出力が実質的に同じになるように、円1127によって示される均一な磁束経路に沿って配置されている。代替の実施形態では、任意の適切な数の磁気センサが、均一な磁束経路に沿って配置されてもよいことを理解されたい。磁気センサの出力は、センサの出力信号を処理して出力信号1128の質を最適化するために、任意の適切な調整回路1126へ送られてもよい。実現可能なものとして、読取ヘッド1120内の磁気センサの数を増やすことによって、読取ヘッド1120のノイズ耐性が増加しうる。代替の実施形態では、磁気センサは、磁束密度線に対して交互の配向を伴うペアとして配置してもよい。センサのペアはそれぞれ、読取ヘッドの位置から任意の適切な信号読み取りデバイスへの信号ルーティングにおけるノイズ耐性を向上させうる、異なる出力を提供することができる。他の代替の実施形態では、磁気センサは、任意の適切な態様で配置してもよい。   In this example, the four magnetic sensors 1124A to 1124D are arranged along a uniform magnetic flux path indicated by a circle 1127 so that their outputs are substantially the same. It should be understood that in alternate embodiments, any suitable number of magnetic sensors may be disposed along the uniform magnetic flux path. The output of the magnetic sensor may be sent to any suitable adjustment circuit 1126 to process the sensor output signal and optimize the quality of the output signal 1128. As feasible, increasing the number of magnetic sensors in the read head 1120 can increase the noise immunity of the read head 1120. In alternative embodiments, the magnetic sensors may be arranged as pairs with alternating orientations with respect to the magnetic flux density lines. Each pair of sensors can provide a different output that can improve noise immunity in signal routing from the position of the readhead to any suitable signal reading device. In other alternative embodiments, the magnetic sensor may be arranged in any suitable manner.

操作において、強磁性体ターゲット1110を読取ヘッド1120の前に配置すると、磁気センサ1124A〜1124Dが感知する磁束密度ベクトルを変えてしまうことがあり、よって磁気センサ1124A〜1124Dの出力信号1128を変更してしまうことがある。実現可能なものとして、強磁性体ターゲット1110と読取ヘッド1120との間の間隔すなわち間隙1130は、出力信号1128の値に影響する。さらに実現可能なものとして、永久磁石1123および強磁性体要素1122の形状は、読取ヘッド1120の操作の範囲(例えば、間隔1130)を最大限に伸ばすように最適化されてもよい。   In operation, placing the ferromagnetic target 1110 in front of the read head 1120 may change the magnetic flux density vector sensed by the magnetic sensors 1124A-1124D, thus changing the output signal 1128 of the magnetic sensors 1124A-1124D. May end up. As feasible, the spacing between the ferromagnetic target 1110 and the read head 1120, ie the gap 1130, affects the value of the output signal 1128. As further feasible, the shape of the permanent magnet 1123 and the ferromagnetic element 1122 may be optimized to maximize the range of operation of the read head 1120 (eg, the spacing 1130).

図13の例示的実施形態のセンサ構成は、図14に示すように、非侵襲性な態様で、障壁210を介して、例えば、回転子1200Rと固定子1200Sとの間の間隙を感知できてもよい。図14は、図13に関して上述したセンサ構成の一部分の概略図を示している。この例示的実施形態では、強磁性体ターゲットは、回転子バッキング1210でもよいが、代替の実施形態では、ターゲットは、任意の適切な強磁性体ターゲットでもよい。読取ヘッド1120は、磁束線が障壁210を介して読取ヘッド1120から回転子バッキング1210を通過し、センサ1124へ戻るように、回転子バッキング1210と相互に作用してもよい。センサの信号は、例えば、コントローラ170などのような、信号および間隙1130サイズの測定を読み取るための、任意の適切な電子機器に送られてもよい。   The sensor configuration of the exemplary embodiment of FIG. 13 can sense, for example, a gap between the rotor 1200R and the stator 1200S through the barrier 210 in a non-invasive manner, as shown in FIG. Also good. FIG. 14 shows a schematic diagram of a portion of the sensor configuration described above with respect to FIG. In this exemplary embodiment, the ferromagnetic target may be a rotor backing 1210, but in alternative embodiments the target may be any suitable ferromagnetic target. The read head 1120 may interact with the rotor backing 1210 so that the flux lines pass from the read head 1120 through the rotor 210 through the rotor backing 1210 and back to the sensor 1124. The sensor signal may be sent to any suitable electronic device for reading signals and gap 1130 size measurements, such as controller 170, for example.

ここで図14Aおよび図14Bを参照すると、1つの例示的実施形態による別の例示的なセンサフィードバックシステムが示されている。図14Aに示すように、センサシステムは、強磁性体ターゲット1340および3つのセンサ1350〜1370を含んでいる。代替の実施形態では、フィードバックシステムは、センサを、3つより多くまたは少なく含んでもよい。この例示的実施形態では、強磁性体ターゲットは、回転子バッキングでもよいが、代替の実施形態では、ターゲットは、任意の適切な強磁性体ターゲットでもよい。図14Bに最も明瞭に示されているように、この例の強磁性体ターゲット1340は、例えば、図4Aおよび図4Bに関して上述したモータで、例示のみを目的とし、使用されうる回転子1300Rとして構成されている。回転子バッキング1340は、回転子バッキング1340の表面1390に組み込まれている側面外形をいくつか有してもよい。この例では、絶対トラック側面外形1330および増分トラック側面外形1310は、バッキング1340内に組み込まれているか、別の方法で形成されている。絶対トラック側面外形1330および増分トラック側面外形1310は、回転子1300Rの位置を適切に追跡するために、任意の適切な側面外形(例えば、ランド、溝、凹部など)を含んでもよい。代替の実施形態では、回転子1300Rは、任意の適切な構成の側面外形を有してもよい。代替の実施形態では、側面外形は、回転子1300Rから分離して設けられ、駆動部内の任意の適切な場所に位置していてもよい。さらに、強磁性体ターゲットは、回転子バッキングとして説明されていることに注意されたい一方で、強磁性体ターゲットは、回転子から分離していてもよいことを理解されたい。例えば、強磁性体ターゲットは、例えば、本明細書で説明する例示的実施形態の駆動シャフト上の任意の適切な位置に装着されていてもよい。   Referring now to FIGS. 14A and 14B, another example sensor feedback system is shown according to one example embodiment. As shown in FIG. 14A, the sensor system includes a ferromagnetic target 1340 and three sensors 1350-1370. In alternative embodiments, the feedback system may include more or less than three sensors. In this exemplary embodiment, the ferromagnetic target may be a rotor backing, but in alternative embodiments, the target may be any suitable ferromagnetic target. As most clearly shown in FIG. 14B, the ferromagnetic target 1340 of this example is configured as a rotor 1300R that can be used, for example purposes only, with the motor described above with respect to FIGS. 4A and 4B, for example. Has been. The rotor backing 1340 may have several side profiles that are incorporated into the surface 1390 of the rotor backing 1340. In this example, absolute track side profile 1330 and incremental track side profile 1310 are either incorporated into backing 1340 or otherwise formed. Absolute track side profile 1330 and incremental track side profile 1310 may include any suitable side profile (eg, land, groove, recess, etc.) to properly track the position of rotor 1300R. In alternate embodiments, the rotor 1300R may have a side profile of any suitable configuration. In alternate embodiments, the side profile may be provided separately from the rotor 1300R and located at any suitable location within the drive. Further, it should be noted that the ferromagnetic target is described as a rotor backing, while it should be understood that the ferromagnetic target may be separate from the rotor. For example, the ferromagnetic target may be mounted, for example, at any suitable location on the drive shaft of the exemplary embodiments described herein.

センサ1350〜1370は、互いに実質的に類似してもよく、上述した読取ヘッド1120に実質的に類似してもよい。代替の実施形態では、センサ1350〜1370は、任意の適切なセンサでもよい。この例示的実施形態では、センサ1350〜1370は、各センサが異なるセンサ読み取りを提供するように、回転子1300Rに対して位置決めしてもよい。例えば、センサ1350は、絶対位置センサを形成するために、絶対トラック側面外形1330に揃えてもよい。センサ1360は、回転子バッキング1340の側面外形を伴わない表面1320とインターフェース接続して間隙センサを形成するために、揃えてもよい。センサ1370は、増分位置センサを形成するために、増分トラック側面外形1310に揃えてもよい。代替の実施形態では、センサは、任意の適切な位置決め情報を提供するために、それぞれの磁気ターゲットとともに構成されてもよい。例示的実施形態の駆動部とともに使用するための、その他の適切なフィードバックシステムは、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、2008年6月27日出願の「POSITION FEEDBACK FOR SELF BEARING MOTOR」と題する、米国特許出願第12/163,984号(代理人整理番号390P012911−US(PAR))に説明されている。   Sensors 1350-1370 may be substantially similar to each other and may be substantially similar to read head 1120 described above. In alternative embodiments, the sensors 1350-1370 may be any suitable sensor. In this exemplary embodiment, sensors 1350-1370 may be positioned relative to rotor 1300R such that each sensor provides a different sensor reading. For example, sensor 1350 may be aligned with absolute track side profile 1330 to form an absolute position sensor. Sensor 1360 may be aligned to interface with surface 1320 without the side profile of rotor backing 1340 to form a gap sensor. Sensor 1370 may be aligned with incremental track side profile 1310 to form an incremental position sensor. In alternative embodiments, the sensors may be configured with each magnetic target to provide any suitable positioning information. Other suitable feedback systems for use with the drive of the exemplary embodiment are hereby filed June 27, 2008, the entire disclosure of which is hereby incorporated by reference. US Patent Application No. 12 / 163,984 (Attorney Docket No. 390P012911-US (PAR)) entitled “POSITION FEEDBACK FOR SELF BEARING MOTOR”.

実現可能なものとして、台車205はさらに、例えば、図11に示すセンサ410Cなどのような、Z方向に沿った台車205の位置を感知するための任意の適切なセンサを含んでもよい。センサ410Cは、センサ410A、410Bに実質的に類似してもよい。代替の実施形態では、センサ410Cは、本明細書で説明するセンサなどの(ただし、これに限定されない)任意の適切な構成を有する任意の適切なセンサでもよい。   As feasible, the trolley 205 may further include any suitable sensor for sensing the position of the trolley 205 along the Z direction, such as, for example, the sensor 410C shown in FIG. Sensor 410C may be substantially similar to sensors 410A, 410B. In alternative embodiments, sensor 410C may be any suitable sensor having any suitable configuration, such as but not limited to the sensors described herein.

図11を再度参照すると、実現可能なものとして、搬送装置(例えば、搬送機800)の電源が遮断されていたり、その他の理由で電源が落ちている場合などで、モータ208、209の巻線が励磁されていないとき、モータ/磁気スピンドル軸受208、209は、シャフト211、212を支持しなくてもよい。台車205および/またはシャフト211、212は、巻線が励磁されていないとき、シャフト211、212が任意の適切な態様で支持されるように構成されてもよい。1つの例示的実施形態では、図11に示すように、台車205は、支持表面421Aを含んでもよく、外部シャフト211は、任意の適切な態様でシャフトに結合している支持部材42IBを含んでもよい。代替の実施形態では、支持部材421Bは、シャフト211との一体構造でもよい。巻線208B1、208B2が非励磁されるとき、支持部材412Bが支持表面421Aで静止するように、外部シャフト211は下がってもよい。実現可能なものとして、支持表面421Aおよび支持部材421Bの形状および/または構成は、巻線208B1、208B2が励磁されていないときにシャフト211を安定して支持するための、任意の適切な形状および/または構成でもよい。   Referring to FIG. 11 again, it is possible to realize the windings of the motors 208 and 209 when the power of the transport device (for example, the transport machine 800) is cut off or the power is turned off for other reasons. The motor / magnetic spindle bearings 208, 209 may not support the shafts 211, 212 when is not energized. The carriage 205 and / or shafts 211, 212 may be configured such that the shafts 211, 212 are supported in any suitable manner when the windings are not energized. In one exemplary embodiment, as shown in FIG. 11, the carriage 205 may include a support surface 421A, and the outer shaft 211 may include a support member 42IB that is coupled to the shaft in any suitable manner. Good. In an alternative embodiment, the support member 421B may be an integral structure with the shaft 211. When the windings 208B1, 208B2 are de-energized, the outer shaft 211 may be lowered so that the support member 412B rests on the support surface 421A. As feasible, the shape and / or configuration of the support surface 421A and the support member 421B can be any suitable shape and / or configuration to stably support the shaft 211 when the windings 208B1, 208B2 are not energized. It may also be configured.

シャフト211はさらに、支持表面420Aを有してもよく、内部シャフト212は支持部材420Bを有してもよい。この例では、内部シャフト212の支持部材420Bは、シャフト212との一体構造として示されているが、代替の実施形態では、支持部材420Bは、任意の適切な態様でシャフト212に結合している別個の部材でもよい。巻線209B1、209B2が非励磁されるとき、内部シャフトの支持部材420Bが外部シャフト211の支持表面420Aと相互作用して内部シャフト211を支持するように、内部シャフトは下がってもよい。支持表面420Aおよび支持部材420Bの形状および/または構成は、巻線209B1、209B2が励磁されていないときにシャフト212を安定して支持するための、任意の適切な形状および/または構成でもよい。   The shaft 211 may further have a support surface 420A, and the inner shaft 212 may have a support member 420B. In this example, the support member 420B of the inner shaft 212 is shown as a unitary structure with the shaft 212, but in alternative embodiments, the support member 420B is coupled to the shaft 212 in any suitable manner. It may be a separate member. The inner shaft may be lowered so that when the windings 209B1, 209B2 are de-energized, the inner shaft support member 420B interacts with the support surface 420A of the outer shaft 211 to support the inner shaft 211. The shape and / or configuration of support surface 420A and support member 420B may be any suitable shape and / or configuration for stably supporting shaft 212 when windings 209B1, 209B2 are not energized.

図11に示す支持表面および支持部材は例示のみを目的とし、シャフト211、212は、搬送機の電源遮断時には、任意の適切な態様で支持されうることに注意されたい。例えば、代替の実施形態では、シャフトは、玉軸受、ころ軸受、および/または適切なブッシングなどの(ただし、これらに限定されない)任意の適切な支持体で支持されていてもよい。他の代替の実施形態では、永久磁石は、台車内で外部シャフト211および内部シャフト212と近接して位置していてもよい。台車の永久磁石は、搬送機の電源遮断時にシャフト211、212が支持されるように、シャフト211、212に位置するそれぞれの永久磁石と相互に作用してもよい。シャフト211、212を支持するために永久磁石が使用される場合、シャフトの回転の中心が本明細書で説明するように位置決めできるように、巻線208B1、208B2、209B1、209B2は、永久磁石による磁気力を克服するための十分な動力を有しうることに注意されたい。   It should be noted that the support surfaces and support members shown in FIG. 11 are for illustrative purposes only, and the shafts 211, 212 can be supported in any suitable manner when the transporter is powered off. For example, in alternative embodiments, the shaft may be supported on any suitable support such as but not limited to ball bearings, roller bearings, and / or suitable bushings. In other alternative embodiments, the permanent magnets may be located proximate to the outer shaft 211 and the inner shaft 212 within the carriage. The permanent magnets of the carriage may interact with the respective permanent magnets located on the shafts 211 and 212 so that the shafts 211 and 212 are supported when the power of the transporter is cut off. When permanent magnets are used to support the shafts 211, 212, the windings 208B1, 208B2, 209B1, 209B2 are by permanent magnets so that the center of rotation of the shaft can be positioned as described herein. Note that there may be sufficient power to overcome the magnetic force.

ここで図15〜17を参照すると、例示的実施形態の例示的な操作について説明される。上述したようにシャフト211、212は、任意の適切な態様で、搬送装置のアームリンクに結合していてもよい。   With reference now to FIGS. 15-17, an exemplary operation of an exemplary embodiment will be described. As described above, the shafts 211, 212 may be coupled to the arm links of the transport device in any suitable manner.

図15に最も明瞭に示されているように、コントローラ(例えば、コントローラ170)は、回転子208R、209RがZ軸に沿って角度αで傾斜するように、固定子208Sおよび209Sのモータ巻線を励磁して半径方向力および/または接線力を生じさせるように構成されてもよい。これにより、図15に示すように、シャフト211、212の長手方向の中心線C1、C2が、例えば、台車205および/または固定子208S、209Sの中心線Z1に対して傾斜する(すなわち、スピンドル600がX軸および/またはY軸で回転する)。図15に示すように、例示のみを目的とし、空隙G1〜G4は台車205の底部205Bに向かって広くなっているが、空隙は、X−Y面に対する傾斜の方向に応じて、広くなったり狭くなったりすることを理解されたい。コントローラは、アームの伸長時または退避時に空隙G1〜G4および傾斜角度αが維持されるように、固定子208S、209Sの巻線を奨励するように構成されてもよい。代替の実施形態では、巻線は、アームが伸長または退避した後にスピンドル600を傾斜させるために励磁されてもよい。さらにその他代替の実施形態では、スピンドル600は、アームの操作時に任意の時点で傾斜してもよい。実現可能なものとして、傾斜は、X方向の傾斜Rx、Y方向の傾斜Ry、またはXおよびYの両方向の傾斜などのような、任意の適切な方向でもよい。傾斜の角度は、例えば、固定子208S、209Sと回転子208R、209Rとの間の空隙G1〜G4の大きさのみにより制限されうる。   As shown most clearly in FIG. 15, the controller (eg, controller 170) may provide motor windings for stators 208S and 209S such that rotors 208R, 209R are tilted at an angle α along the Z axis. May be configured to generate a radial force and / or a tangential force. Accordingly, as shown in FIG. 15, the longitudinal center lines C1, C2 of the shafts 211, 212 are inclined with respect to the center line Z1 of the carriage 205 and / or the stators 208S, 209S (ie, the spindles). 600 rotates in the X and / or Y axis). As shown in FIG. 15, for the purpose of illustration only, the gaps G1 to G4 are widened toward the bottom 205B of the carriage 205, but the gap may be widened depending on the direction of inclination with respect to the XY plane. Please understand that it becomes narrower. The controller may be configured to encourage winding of the stators 208S, 209S so that the gaps G1-G4 and the tilt angle α are maintained when the arm is extended or retracted. In an alternative embodiment, the winding may be energized to tilt the spindle 600 after the arm is extended or retracted. In still other alternative embodiments, the spindle 600 may be tilted at any point during the operation of the arm. As feasible, the tilt may be any suitable direction, such as a tilt Rx in the X direction, a tilt Ry in the Y direction, or a tilt in both the X and Y directions. The angle of inclination can be limited only by the size of the gaps G1 to G4 between the stators 208S and 209S and the rotors 208R and 209R, for example.

図16に示すように、シャフト211、212の中心線(すなわち、スピンドル600)がZ軸に対して常に平行であるようにスピンドル600がX−Y面で移動するように、巻線はさらに励磁されうる。図16に示す例では、シャフト211、212の長手方向の中心線または回転の中心は、間隔Dによって、例えば、台車205の中心線Z1や、駆動装置システム内の任意の他の適切な位置から離されてもよい。図16に示す空隙G1〜G4は、実質的に等しいものとして示されているが、上に注目したとおり、空隙が測定される固定子/回転子の外周の場所によって、空隙は異なることを理解されたい。X−Y面でスピンドルが移動する(例えば、X−Y移動)間隔Dは、空隙G1〜G4の大きさのみにより制限されうることに注意されたい。   As shown in FIG. 16, the windings are further excited so that the spindle 600 moves in the XY plane so that the centerline of the shafts 211, 212 (ie, the spindle 600) is always parallel to the Z axis. Can be done. In the example shown in FIG. 16, the longitudinal centerlines or centers of rotation of the shafts 211, 212 are separated by a distance D, for example from the centerline Z1 of the carriage 205 or any other suitable position in the drive system. May be separated. The gaps G1-G4 shown in FIG. 16 are shown as being substantially equal, but as noted above, it is understood that the gaps will vary depending on the location of the outer circumference of the stator / rotor where the gap is measured. I want to be. It should be noted that the interval D in which the spindle moves in the XY plane (for example, XY movement) can be limited only by the size of the gaps G1 to G4.

スピンドルアセンブリ600およびそれに結合しているアーム800のX−Y移動および/または傾斜は、例えば、基板処理チャンバ、ロードロック、アライナ、基板カセット、または基板の処理および/または格納に使用される任意の他の適切な装置において、エンドエフェクタ830上の基板Sが適切に空間的に位置するように、アーム800の位置を微調整するために利用してもよい。例えば、図17を参照すると、搬送機900および基板ステーション910の概略図が示されている。搬送機は、上述したように、スピンドルアセンブリ600とアーム800とを含んでいる。基板ステーション910は、例えば、基板アライナなどのような、基板の支持、格納および/または処理を行う任意の適切なステーションでもよい。この例では、スピンドル600’の中心線(例えば、スピンドルと固定子との間の空隙が実質的に均一であるとき)が基板ステーション910の基板着座面911に対して垂直ではないように、搬送機は例えば取り付けられていてもよい。
アーム800のエンドエフェクタ830に位置する基板S自体は、基板着座面911に平行ではないこともある。搬送機900のモータの巻線は、上述したように、基板Sが基板ステーション910に着座したとき、基板が基板着座面911に実質的に平行であるように、X−Y面でスピンドルを角度α’で傾斜させるように励磁されてもよい。実現可能なものとして、スピンドルアセンブリ600はさらに、エンドエフェクタおよびエンドエフェクタ上に搭載される基板Sの基板ステーション910に対しての配向および/または位置を微調整するために、X方向および/またはY方向に移動されてもよい。さらに実現可能なものとして、基板のX方向および/またはY方向の移動は、基板が移動する方向へのスピンドルの傾斜を介して行われてもよく、当該移動は、基板を配置する際にスピンドルの傾斜を相殺するために、例えば、Z方向に基板を移動させうる。エンドエフェクタの配向および/または位置の微調整では、エンドエフェクタを水平にするか、基板着座面や平面に実質的に平行にしてもよく、さらに、ロボットアームの回転、伸長、または退避なしに、例えばX−Y面で、エンドエフェクタの位置を調節してもよい。スピンドルアセンブリ600の中心線の制御を介するエンドエフェクタ位置の微調整はさらに、アーム800のたるみを相殺するために、または任意の他の適切な目的で用いてもよい。
X-Y movement and / or tilting of the spindle assembly 600 and the arm 800 coupled thereto may be used, for example, for processing and / or storing a substrate processing chamber, load lock, aligner, substrate cassette, or substrate. In other suitable devices, it may be used to fine tune the position of the arm 800 so that the substrate S on the end effector 830 is properly spatially located. For example, referring to FIG. 17, a schematic diagram of a transporter 900 and a substrate station 910 is shown. The transporter includes the spindle assembly 600 and the arm 800 as described above. The substrate station 910 may be any suitable station that supports, stores and / or processes substrates, such as, for example, a substrate aligner. In this example, the transport is performed such that the center line of the spindle 600 ′ (eg, when the gap between the spindle and the stator is substantially uniform) is not perpendicular to the substrate seating surface 911 of the substrate station 910. The machine may be attached, for example.
The substrate S itself located on the end effector 830 of the arm 800 may not be parallel to the substrate seating surface 911. As described above, the windings of the motors of the transfer machine 900 are arranged such that when the substrate S is seated on the substrate station 910, the spindle is angled in the XY plane so that the substrate is substantially parallel to the substrate seating surface 911. It may be excited so as to be inclined at α ′. As feasible, the spindle assembly 600 further includes an X direction and / or Y to fine tune the orientation and / or position of the substrate S mounted on the end effector and the end effector relative to the substrate station 910. It may be moved in the direction. As further feasible, the movement of the substrate in the X and / or Y direction may be effected via a tilt of the spindle in the direction of movement of the substrate, the movement of the spindle in placing the substrate For example, the substrate can be moved in the Z direction. For fine adjustment of the end effector orientation and / or position, the end effector may be horizontal or substantially parallel to the substrate seating surface or plane, and without rotation, extension, or retraction of the robot arm, For example, the position of the end effector may be adjusted on the XY plane. Fine adjustment of the end effector position via control of the center line of the spindle assembly 600 may further be used to offset the sagging of the arm 800 or for any other suitable purpose.

さらに、図17に示す基板ステーション910は、例えば、アライナモータの駆動シャフトに装着された基板着座面が、本明細書の説明のように傾斜および/または移動できるように、図15〜17に関して上述した駆動装置システムに実質的に類似する駆動装置システムを組み込んでもよいことに注意されたい。   Further, the substrate station 910 shown in FIG. 17 is described above with respect to FIGS. 15-17, for example, so that the substrate seating surface mounted on the drive shaft of the aligner motor can be tilted and / or moved as described herein. Note that a drive system that is substantially similar to the drive system described above may be incorporated.

本明細書で説明するような例示的実施形態の駆動部は、例えば、X、Y、Z、Rx、Ry、Rz1、およびRz2を含む7自由度を含んでいる。1つの例示的実施形態では、Rz1およびRz2はそれぞれ、シャフト211および212の回転に関連している。X、Y、Rx、およびRyは、スピンドル600の位置および/または傾斜(すなわち、回転子208R、209Rの位置をオフセットする)に関連している。Zは、Z方向に沿った台車205(およびアーム800)の動作に関連している。1つの実施形態では、2つのモータ208、209により提供される6自由度がある一方で、Z駆動ユニット220により7番目の自由度が提供されることに注意されたい。図11D〜11Fに示す実施形態などのその他の実施形態では、2つのモータにより7自由度が提供されてもよい一方で、Z駆動ユニットにより8自由度が提供される。   An example embodiment drive as described herein includes seven degrees of freedom including, for example, X, Y, Z, Rx, Ry, Rz1, and Rz2. In one exemplary embodiment, Rz1 and Rz2 are associated with rotation of shafts 211 and 212, respectively. X, Y, Rx, and Ry are related to the position and / or tilt of the spindle 600 (ie, offset the position of the rotors 208R, 209R). Z is related to the movement of the carriage 205 (and arm 800) along the Z direction. Note that in one embodiment, there are six degrees of freedom provided by the two motors 208, 209, while a seventh degree of freedom is provided by the Z drive unit 220. In other embodiments, such as the embodiment shown in FIGS. 11D-11F, two degrees of freedom may be provided by two motors, while eight degrees of freedom are provided by a Z drive unit.

上に注目したとおり、例示的な駆動装置の自由度の数は7に限定されていない。代替の実施形態では、例示的実施形態による駆動部は、7より多いまたは少ない自由度を有してもよい。例えば、搬送装置は、搬送機全体が1次元、2次元、または3次元の方向に移動することを可能にする、可動台車に取り付けられていてもよい。その他の例では、駆動装置システムは、駆動シャフトを2つより多くまたは少なく有してもよい。   As noted above, the number of degrees of freedom of the exemplary drive is not limited to seven. In alternative embodiments, the drive according to the exemplary embodiment may have more or less degrees of freedom. For example, the transport device may be attached to a movable carriage that allows the entire transport machine to move in a one-dimensional, two-dimensional, or three-dimensional direction. In other examples, the drive system may have more or less than two drive shafts.

駆動ユニットのこれらの複数の自由度は、基板の精度の高い平準化および位置決めを可能にしうる一方で、搬送機と基板ステーションとの間の任意のずれ、および/または基板搬送機の片持ち梁効果からの任意のたわみを相殺する。例示的実施形態の駆動部により提供される磁気スピンドル軸受はさらに、潤滑剤不要の回転スピンドルを提供することができ、それにより、パーティクルが基板処理領域へ侵入する可能性を軽減する。例示的実施形態の磁気スピンドル軸受はさらに、例えば、駆動部のスピンドルを潤滑するために使用することがあるグリースやその他の潤滑剤によって生じうるガス抜けを軽減する。   These multiple degrees of freedom of the drive unit may allow for precise leveling and positioning of the substrate, while any deviation between the transporter and the substrate station, and / or the cantilever of the substrate transporter Offset any deflection from the effect. The magnetic spindle bearing provided by the drive of the exemplary embodiment may further provide a lubricant-free rotating spindle, thereby reducing the possibility of particles entering the substrate processing area. The magnetic spindle bearing of the exemplary embodiment further reduces outgassing that may be caused by, for example, grease or other lubricants that may be used to lubricate the drive spindle.

実現可能なものとして、本明細書で説明する例示的実施形態は、例えば、ロボット搬送機、または基板アライナなどの(ただし、これに限定されない)その他の装置のモータを駆動するために、任意の適切な態様で、別々または組み合わせで使用しうる。さらに実現可能なものとして、例示的実施形態は、本明細書では回転モータに関して説明されているが、例示的実施形態は、リニアモータシステムの駆動にも同等に適用可能である。   As feasible, the exemplary embodiments described herein may be used to drive motors of other devices such as, but not limited to, robotic transporters or substrate aligners, for example. Appropriate embodiments may be used separately or in combination. Further, although possible, the exemplary embodiment is described herein with respect to a rotary motor, the exemplary embodiment is equally applicable to driving a linear motor system.

前述の内容は、本明細書の実施形態を例証するに過ぎないものであることを理解されたい。様々な代替形態および変更形態が、本明細書の実施形態から逸脱することなく、当業者によって考案されうる。したがって、本明細書の実施形態は、添付の特許請求の範囲内にある当該の代替形態、変更形態、および変形形態を全て包含することを意図するものである。   It should be understood that the foregoing is only illustrative of the embodiments herein. Various alternatives and modifications can be devised by those skilled in the art without departing from the embodiments herein. Accordingly, the embodiments herein are intended to embrace all such alternatives, modifications and variations that fall within the scope of the appended claims.

Claims (14)

基板搬送装置であって、
フレームと、
基板支持部を有する少なくとも1つの搬送アームと、
前記フレームに接続された駆動部とを有し、
前記駆動部は前記搬送アームに接続された複数の同軸スピンドルを有し、前記駆動部は、非接触で前記同軸スピンドルの各々を支持するように前記同軸スピンドル毎に少なくとも1つの固定子軸受部を含み、前記駆動部は前記同軸スピンドルの回転を介して前記搬送アームを動作せしめ、前記固定子軸受部の各々が独立して制御されて、前記同軸スピンドルの各々の当該独立して制御される固定子軸受部の組み合わせによって、前記フレームに対して前記同軸スピンドルの各々の中心線が前記中心線に垂直な所定平面内で移動させられ、前記少なくとも1つの搬送アームを伸長すると共に前記基板支持部を前記所定平面内で位置決めすることを特徴とする基板搬送装置。
A substrate transfer device,
Frame,
At least one transfer arm having a substrate support;
Anda driving unit connected to the frame,
The drive unit includes a plurality of coaxial spindles connected to the transport arm, and the drive unit includes at least one stator bearing unit for each coaxial spindle so as to support each of the coaxial spindles in a non-contact manner. The drive unit operates the transfer arm through rotation of the coaxial spindle, and each of the stator bearing units is independently controlled, and each of the coaxial spindles is controlled independently. The center line of each of the coaxial spindles is moved in a predetermined plane perpendicular to the center line with respect to the frame by the combination of the slave bearing portions, and the at least one transfer arm is extended and the substrate support portion is substrate transfer device comprising a benzalkonium be positioned within the predetermined plane.
前記同軸スピンドルの回転及び前記同軸スピンドルの中心線の変位により前記少なくとも1つの基板支持部が前記所定平面内で位置調節され、当該位置調節により基板を基板保持ステーションへ搬入搬出することができることを特徴とする請求項1記載の基板搬送装置。   The position of the at least one substrate support is adjusted in the predetermined plane by the rotation of the coaxial spindle and the displacement of the center line of the coaxial spindle, and the substrate can be carried into and out of the substrate holding station by the position adjustment. The substrate transfer apparatus according to claim 1. 前記駆動部はさらに、前記フレームに接続された少なくとも1つの固定子部と前記同軸スピンドルの各々に接続された少なくとも1つの回転子部とを有し、前記固定子部は前記回転子部を駆動して少なくとも前記同軸スピンドルの中心線の角度を少なくとも1つの変位軸に沿って変化させ、当該角度変化は前記固定子部の中心線に対する変化であることを特徴とする請求項1記載の基板搬送装置。   The driving unit further includes at least one stator unit connected to the frame and at least one rotor unit connected to each of the coaxial spindles, and the stator unit drives the rotor unit. 2. The substrate transport according to claim 1, wherein at least an angle of a center line of the coaxial spindle is changed along at least one displacement axis, and the angle change is a change with respect to a center line of the stator portion. apparatus. 前記固定子部及び前記回転子部は互いから隔離され、前記固定子部は第1の環境で機能し、前記回転子部は第2の環境で機能することを特徴とする請求項記載の基板搬送装置。 The stator portion and the rotor portion is isolated from each other, the stator unit functions in the first environment, the rotor unit according to claim 3, wherein the function in the second environment Substrate transfer device. 前記所定平面における前記同軸スピンドルの中心線の位置と前記駆動部の少なくとも1つの固定子の中心線に対する前記同軸スピンドルの中心線の傾き角度とを少なくとも測定する駆動部フィードバックシステムをさらに備えることを特徴とする請求項記載の基板搬送装置。 And a drive unit feedback system for measuring at least a position of a center line of the coaxial spindle in the predetermined plane and an inclination angle of the center line of the coaxial spindle with respect to a center line of at least one stator of the drive unit. The substrate transfer apparatus according to claim 1 . 前記駆動部フィードバックシステムは前記駆動部に接続された少なくとも1つのセンサモジュールと前記同軸スピンドルの少なくとも1つに接続された少なくとも1つのスケールとを有し、前記センサモジュールは前記スケールを検知することを特徴とする請求項5記載の基板搬送装置。   The drive feedback system has at least one sensor module connected to the drive and at least one scale connected to at least one of the coaxial spindles, the sensor module detecting the scale. 6. The substrate transfer apparatus according to claim 5, wherein: 前記スケールは強磁性体ターゲットを含み、前記センサモジュールは永久磁石要素と強磁性体要素と複数の磁気センサを含み、前記強磁性体要素は前記永久磁性体要素を囲む壁を有し、前記複数の磁気センサは前記永久磁石要素と前記強磁性体要素の壁との間の均一な磁束経路に沿って設けられることを特徴とする請求項6記載の基板搬送装置。   The scale includes a ferromagnetic target, the sensor module includes a permanent magnet element, a ferromagnetic element, and a plurality of magnetic sensors, the ferromagnetic element having a wall surrounding the permanent magnetic element, 7. The substrate transfer device according to claim 6, wherein the magnetic sensor is provided along a uniform magnetic flux path between the permanent magnet element and the wall of the ferromagnetic element. 前記センサモジュールは第1の環境に設けられ、前記スケールは第2の環境に設けられ、前記第1の環境と第2の環境は互いから隔離されていることを特徴とする請求項6記載の基板搬送装置。   7. The sensor module according to claim 6, wherein the sensor module is provided in a first environment, the scale is provided in a second environment, and the first environment and the second environment are isolated from each other. Substrate transfer device. 前記同軸スピンドルは少なくとも2つの同軸駆動シャフトを備え、前記少なくとも2つの同軸駆動シャフトの各々は回転子を有し、前記駆動はさらに固定子部を備え、当該固定子部は各回転子を別個に独立駆動して、前記少なくとも2つの同軸駆動シャフトの各々を独立駆動し、各回転子と前記固定子部との相互作用により前記固定子部の中心線に対して前記少なくとも2つの同軸駆動シャフトの中心線の傾き角度を変えることを特徴とする請求項1記載の基板搬送装置。 The coaxial spindle includes at least two coaxial drive shafts, each of the at least two coaxial drive shafts includes a rotor, the drive unit further includes a stator unit, and the stator unit separates each rotor. Each of the at least two coaxial drive shafts is independently driven, and the at least two coaxial drive shafts with respect to a center line of the stator portion due to an interaction between each rotor and the stator portion. 2. The substrate transfer apparatus according to claim 1, wherein an inclination angle of the center line of the substrate is changed. 前記固定子部は前記回転子の各々と協働して、前記固定子部の中心線に対して前記少なくとも2つの同軸駆動シャフトの中心線を軸方向にオフセットし、当該オフセットにより前記少なくとも1つの搬送アームの少なくとも1つの基板支持部が所定平面内で位置調節されることを特徴とする請求項9記載の基板搬送装置。   The stator portion cooperates with each of the rotors to axially offset the center line of the at least two coaxial drive shafts with respect to the center line of the stator portion, and the offset causes the at least one The substrate transfer apparatus according to claim 9, wherein the position of at least one substrate support portion of the transfer arm is adjusted within a predetermined plane. 前記駆動部は前記フレームに移動可能に取り付けられ、前記基板搬送装置は前記フレームに取り付けられたリニア駆動システムをさらに有し、当該リニア駆動システムは前記駆動部を前記フレームに対して直線的に移動することができることを特徴とする請求項1記載の基板搬送装置。   The drive unit is movably attached to the frame, and the substrate transport apparatus further includes a linear drive system attached to the frame, and the linear drive system moves the drive unit linearly with respect to the frame. The substrate transfer apparatus according to claim 1, wherein the substrate transfer apparatus can perform the operation. 前記駆動部は能動型磁気軸受もしくは受動型磁気軸受の少なくとも一方を有し、当該軸受は非接触で前記搬送アームを支持し、当該軸受は前記同軸スピンドルの回転と前記同軸スピンドルの中心線の前記所定平面での変位とを生じさせることを特徴とする請求項1記載の基板搬送装置。   The drive unit has at least one of an active magnetic bearing and a passive magnetic bearing, and the bearing supports the transfer arm in a non-contact manner, and the bearing is configured to rotate the coaxial spindle and the center line of the coaxial spindle. The substrate transfer apparatus according to claim 1, wherein displacement occurs in a predetermined plane. ロボット搬送アーム駆動部を駆動する方法であって、
前記ロボット搬送アーム駆動部の同軸スピンドルの各駆動シャフトに作用する軸方向モーメント荷重及び径方向モーメント荷重を前記同軸スピンドルの前記駆動シャフト毎に少なくとも1つの固定子軸受部によって非接触で支持するステップと、
前記ロボット搬送アーム駆動部の各固定子部の中心線に対する第1回転軸回りの前記同軸スピンドルの前記各駆動シャフトの中心線の軸方向向き及び位置の少なくとも一方を検出するステップと、
前記ロボット搬送アームの少なくとも1つの固定子駆動部の巻線を励磁して、前記同軸スピンドルの少なくとも1つの駆動シャフトを回転させるステップと、を含み、
前記固定子軸受部の各々は独立して制御され、前記駆動シャフトの各々当該独立して制御される固定子軸受部の組み合わせによって前記各固定子部の中心線に対して前記同軸スピンドルの中心線変位させられ、
前記少なくとも1つの固定子駆動部は前記少なくとも1つの固定子軸受部とは独立して動作可能であり、
前記駆動シャフトを回転させて前記同軸スピンドルの中心線を変位させることにより、前記ロボット搬送アーム駆動部によって駆動される搬送機アーム基板支持部の位置が調節され、当該位置は前記同軸スピンドルの中心線に垂直な平面内の位置であることを特徴とする方法。
A method of driving a robot transfer arm drive unit,
Supporting the axial moment load and the radial moment load acting on each drive shaft of the coaxial spindle of the robot transport arm drive unit in a non-contact manner by at least one stator bearing unit for each drive shaft of the coaxial spindle; ,
Detecting at least one of an axial direction and a position of a center line of each of the drive shafts of the coaxial spindle around a first rotation axis with respect to a center line of each stator portion of the robot transfer arm drive unit;
Said exciting the windings of the at least one stator driving portion of the robotic transfer arm comprises a step you want to rotate. At least one drive shaft of the coaxial spindle,
Each of the stator bearing portions is independently controlled, and the center of the coaxial spindle with respect to the centerline of each stator portion by a combination of the independently controlled stator bearing portions of each of the drive shafts. The line is displaced ,
The at least one stator drive is operable independently of the at least one stator bearing;
By rotating the drive shaft and displacing the center line of the coaxial spindle, the position of the transporter arm substrate support section driven by the robot transport arm driving section is adjusted, and the position is the center line of the coaxial spindle. A method characterized in that the position is in a plane perpendicular to.
前記同軸スピンドルに作用する軸方向モーメント荷重及び径方向モーメント荷重を支持するステップは、前記軸方向モーメント荷重及び径方向モーメント荷重を能動的もしくは受動的に支持することを含むことを特徴とする請求項13記載の方法。   The step of supporting the axial moment load and the radial moment load acting on the coaxial spindle includes actively or passively supporting the axial moment load and the radial moment load. 13. The method according to 13.
JP2014204925A 2008-06-27 2014-10-03 Robot drive with magnetic spindle bearing Active JP6017506B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/163,996 2008-06-27
US12/163,996 US8283813B2 (en) 2007-06-27 2008-06-27 Robot drive with magnetic spindle bearings

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010515207A Division JP6130987B2 (en) 2007-06-27 2008-06-28 Robot drive with magnetic spindle bearing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015039012A JP2015039012A (en) 2015-02-26
JP6017506B2 true JP6017506B2 (en) 2016-11-02

Family

ID=52631894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014204925A Active JP6017506B2 (en) 2008-06-27 2014-10-03 Robot drive with magnetic spindle bearing

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6017506B2 (en)
KR (1) KR101651582B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102048881B1 (en) * 2017-11-03 2020-01-08 주식회사 싸이맥스 Wafer transfer apparatus for reading a scale formed on a shaft through an encoder and detecting the position

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH024024U (en) * 1988-06-20 1990-01-11
JPH024024A (en) * 1988-06-21 1990-01-09 Nec Corp Menu data processing system
JPH081505Y2 (en) * 1990-12-28 1996-01-17 株式会社小松製作所 Magnetic sensor and its mounting structure
JP2807778B2 (en) * 1995-01-27 1998-10-08 セイコー精機株式会社 Vertical transfer device in vacuum
JP2001351874A (en) * 2000-06-09 2001-12-21 Ebara Corp Substrate rotating apparatus
JP2005158826A (en) * 2003-11-20 2005-06-16 Anelva Corp Multi-arm type substrate transporting robot and method of transporting substrate

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015039012A (en) 2015-02-26
KR20150136549A (en) 2015-12-07
KR101651582B1 (en) 2016-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6130987B2 (en) Robot drive with magnetic spindle bearing
KR101532060B1 (en) Position feedback for self bearing motor
JP7473606B2 (en) Substrate Transport Device
US11799346B2 (en) Sealed robot drive
US8237391B2 (en) Substrate processing apparatus with motors integral to chamber walls
JP5517928B2 (en) Self-bearing brushless DC motor with reduced complexity
KR101496654B1 (en) Motor stator with lift capability and reduced cogging characteristics
TWI492826B (en) Robot drive with magnetic spindle bearings
JP6017506B2 (en) Robot drive with magnetic spindle bearing
TWI793401B (en) Transport apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150821

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150901

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20151127

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160301

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160830

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160928

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6017506

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250