JPH03150041A - Enclosed actuator - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、超高真空雰囲気中などの微量の汚染物質や不
純物ガスも許容されない雰囲気中や、腐食性ガス雰囲気
中のようにモータの磁極やコイルが腐食されてしまうよ
うな環境中で用いるのに好適な密閉型アクチュエータに
関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention is applicable to the magnetic poles of a motor in an atmosphere where even trace amounts of contaminants or impurity gas are not tolerated, such as in an ultra-high vacuum atmosphere, or in a corrosive gas atmosphere. The present invention relates to a closed type actuator suitable for use in an environment where the coils and coils are corroded.
例えば半導体製造装置等では、不純物を極力排除するた
めに超高真空雰囲気中で被加工物に対する加工作業が行
われる。その場合に使用されるアクチュエータとして、
例えば被加工物位置決め装置の駆動モータにあっては、
駆動軸の軸受に一般的なグリースなどのように揮発成分
を含有する潤滑剤を用いることはできないから、金や銀
などの軟質金属を軸受の内外輪にブレーティングしてい
る。For example, in semiconductor manufacturing equipment, workpieces are processed in an ultra-high vacuum atmosphere in order to eliminate impurities as much as possible. The actuator used in that case is
For example, in the drive motor of a workpiece positioning device,
Since lubricants containing volatile components such as general grease cannot be used for drive shaft bearings, soft metals such as gold and silver are plated on the inner and outer rings of the bearings.
また、駆動モータのコイル絶縁材や配線被覆材及び積層
磁極の接着剤なども、耐熱性に優れ放出ガスの少ない安
定した材料が選定される。In addition, stable materials with excellent heat resistance and little emitted gas are selected for the drive motor's coil insulating material, wiring covering material, and adhesive for the laminated magnetic poles.
他方、超高真空槽内へ外部から回転出力を導入する手段
として、従来、ベローズ式駆動方式を始め、磁気結合型
駆動方式、磁性流体シール駆動方式等の各種のアクチュ
エータが知られている。いずれも、真空用軸受に支承さ
れた回転軸の出力端側か真空雰囲気中に突出され、大気
中におかれた駆動装置により入力端偏に回転力が付与さ
れる構造をある。すなわちベローズ式駆動方式では、第
3図に示すように、回転軸lの出力端IA側は真空軸受
2に支承されて真空側V内に突出され、他端側IBは斜
板形式の首振り機構3を取り付けてベローズ4で密封さ
れている。そしてこの斜板形式の首振り機構3を大気中
に配した回転装置5で回転駆動すると、ベローズ4が伸
縮運動を繰り返しつつ回転軸1が回転する仕組みである
。On the other hand, various actuators such as a bellows drive system, a magnetic coupling drive system, and a magnetic fluid seal drive system are conventionally known as means for introducing rotational output into an ultra-high vacuum chamber from the outside. Both have a structure in which the output end of a rotary shaft supported by a vacuum bearing is projected into a vacuum atmosphere, and a rotational force is applied to the input end by a drive device placed in the atmosphere. In other words, in the bellows type drive system, as shown in Fig. 3, the output end IA side of the rotating shaft l is supported by the vacuum bearing 2 and protrudes into the vacuum side V, and the other end side IB is a swash plate type oscillating shaft. A mechanism 3 is attached and sealed with a bellows 4. When this swash plate-type swinging mechanism 3 is rotated by a rotating device 5 placed in the atmosphere, the rotating shaft 1 rotates while the bellows 4 repeats expansion and contraction movements.
これに対して磁気結合型駆動方式は、回転軸の入力端側
に磁性体からなる回転子が固着され、この回転子の外周
はハウジングで囲んで密閉されている。そのハウジング
を隔てて大気側に、回転子を取り巻くマグネットが配設
され、これを回転駆動することにより回転軸lが回転す
る仕組みである。On the other hand, in the magnetic coupling type drive system, a rotor made of a magnetic material is fixed to the input end side of a rotating shaft, and the outer periphery of this rotor is surrounded and sealed with a housing. A magnet surrounding the rotor is disposed on the atmosphere side across the housing, and by rotationally driving the magnet, the rotating shaft l is rotated.
また磁性流体シール駆動方式の場合は、大気側と真空側
の間の隔壁を貫通して非磁性体からなるハウジングを取
付け、そのハウジング内に配した軸受間に永久磁石を挟
んだ円輪状のポールピースを設けると共に、ハウジング
を貫通させた回転軸の外周面とこれに対向するポールピ
ース内周面との間のすきまを磁性流体で密封している。In addition, in the case of the magnetic fluid seal drive system, a housing made of a non-magnetic material is installed through the partition wall between the atmosphere side and the vacuum side, and a circular pole with a permanent magnet sandwiched between bearings arranged inside the housing is installed. In addition to providing the pole piece, a gap between the outer circumferential surface of the rotary shaft passing through the housing and the inner circumferential surface of the pole piece opposing thereto is sealed with a magnetic fluid.
近時、半導体の集積度が高まり、それに伴って同時にI
Cのパターン幅の微細化による高密度化が進められてい
る。この微細化に対応できるウェハを製造するために、
ウェハ品質に対する高度の均一性が要求されている。そ
の要求に応えるためには、ウェハの低圧ガス処理室にお
ける不純物ガス濃度の一層の低減が重要である。Recently, the degree of integration of semiconductors has increased, and at the same time
Higher densification is progressing by reducing the pattern width of C. In order to manufacture wafers that can accommodate this miniaturization,
A high degree of uniformity in wafer quality is required. In order to meet this demand, it is important to further reduce the impurity gas concentration in the wafer low-pressure gas processing chamber.
また、要求通りに微細加工を行うためには、極めて高精
度の位置決め装置が必要である。Furthermore, in order to perform microfabrication as requested, an extremely high precision positioning device is required.
こうした見地から上記従来のアクチュエータを検討する
と、以下のような種々の問題点が指摘される。When the above-mentioned conventional actuator is examined from this viewpoint, various problems are pointed out as follows.
すなわち、超高真空装置内で用いる駆動モータの場合、
■ たとえ駆動モータのコイル絶縁材や配線被覆材等に
、耐熱性に優れ放出ガスの少ない安定した材料が選定さ
れても、それが有機系の絶縁材料である限り、ミクロ的
には多孔質であって表面には無数の穴を有している。こ
れを一旦大気にさらすと、その表面の穴にガスや水分子
等を取り込んで吸蔵してしまう、それらの吸蔵不純分子
を真空排気で除去する脱ガスに長時間を要してしまい、
生産効率の低下は避けがたい。In other words, in the case of drive motors used in ultra-high vacuum equipment, ■ Even if a stable material with excellent heat resistance and low emission gas is selected for the drive motor's coil insulation material and wiring coating material, organic As long as it is an insulating material, it is microscopically porous and has countless holes on its surface. Once exposed to the atmosphere, gas and water molecules are taken in and occluded in the pores on its surface, and it takes a long time to remove the occluded impurity molecules by vacuum evacuation.
A decline in production efficiency is inevitable.
0 更には、真空中においては空気の対流による放熱が
有り得ないから、コイル温度の局部的な上昇を生じた場
合に、その部分の抵抗が増大して発熱が加速され、コイ
ル絶縁被膜の焼損を招ぎ易い。Furthermore, since there is no heat dissipation due to air convection in a vacuum, if the coil temperature rises locally, the resistance in that area increases, accelerating heat generation, and causing burnout of the coil insulation coating. Easy to invite.
0 これに対して、コイル絶縁材に無機材料を用いると
共に、配線はステンレス管のシース電線を用いることで
吸着不純分子を低減することが考えられる。しかしその
場合はコストが非常に高くなるのみならず、コイル捲線
スペース内に占める鋼などの導体の比率が減少して電気
抵抗が増加し、その結果、モータの容量低下を来す。0 On the other hand, it is possible to reduce adsorbed impurity molecules by using an inorganic material for the coil insulating material and using a stainless steel tube sheathed wire for the wiring. However, in this case, not only the cost becomes very high, but also the proportion of the conductor such as steel in the coil winding space decreases, and the electrical resistance increases, resulting in a decrease in the capacity of the motor.
以上のような超高真空装置内にアクチュエータを設置し
た場合の問題点に対して、ベローズ式駆動方式、磁気結
合型駆動方式、磁性流体シール駆動方式等のように真空
装置外にアクチュエータの駆動部を設けた場合をみると
、
ベローズ式駆動方式ではバックラッジが大きく、磁石吸
引力により回転力を伝達する磁気結合型駆動方式では剛
性が低く、いずれも高精度の位置決め精度が得られない
という問題点がある。To address the problems described above when installing an actuator inside an ultra-high vacuum device, the actuator drive unit is installed outside the vacuum device, such as a bellows drive system, a magnetic coupling drive system, a magnetic fluid seal drive system, etc. When looking at the case where a bellows type drive system is installed, there is a large amount of backludge, and a magnetic coupling type drive system that transmits rotational force using magnetic attraction force has low rigidity, and both methods have problems in that high positioning accuracy cannot be achieved. There is.
また磁性流体シール駆動方式では、磁性流体の耐熱温度
が70℃程度と低いから、超高真空槽のベークアウト工
程(真空槽内壁等の吸蔵ガス分子、水分子の放出工程)
における加熱温度に耐え得ず、多少の揮発成分を含んで
いるため放出ガスが発生してしまうという問題点がある
。In addition, in the magnetic fluid seal drive system, the heat resistance temperature of the magnetic fluid is as low as about 70°C, so the bakeout process of the ultra-high vacuum chamber (the process of releasing gas molecules and water molecules stored on the inner wall of the vacuum chamber, etc.)
There are problems in that it cannot withstand the heating temperature at which it is heated, and because it contains some volatile components, it releases gas.
そこで本発明は、このような従来の問題点に着目してな
されたものであり、その目的とするところは、超高真空
の雰囲気中で不純物ガスの放出がなく、且つ高精度の位
置決めが可能な密閉型アクチュエータを提供することに
より上記従来の問題点を解決することにある。Therefore, the present invention was made by focusing on these conventional problems, and its purpose is to eliminate the release of impurity gases in an ultra-high vacuum atmosphere and to enable highly accurate positioning. The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems by providing a sealed actuator.
上記目的を達成するため、本発明は、回転駆動用コイル
によって励磁される回転駆動用磁極が形成されたモータ
ステータと、該モータステータの磁極面に対して僅かの
すきまを隔てて面対向に配設されると共に転がり軸受を
介して回転自在に支承されたモータロータとを少なくと
も備え、前記モータステータとモータロータとの間のす
きまに非磁性金属隔壁を配して、前記モータステータの
配設された内部空間を気密に覆い、モータロータ側空間
とは隔絶したことを特徴とする特走記モータステータと
モータロータ間の相対変位を検出する変位検出手段とし
て、レゾルバ検出器を備えることもできる。In order to achieve the above object, the present invention provides a motor stator in which a rotary drive magnetic pole excited by a rotary drive coil is formed, and a motor stator that is arranged face to face with a slight gap between the magnetic pole face of the motor stator. a motor rotor rotatably supported via a rolling bearing; a non-magnetic metal partition is disposed in a gap between the motor stator and the motor rotor; A resolver detector may be provided as a displacement detection means for detecting relative displacement between the motor stator and the motor rotor, which is characterized by airtightly covering the space and being isolated from the motor rotor side space.
モータステータの配設されたアクチュエータ内部を非磁
性金属隔壁で気密に覆い、モータロータ側から隔絶した
。そのため、モータステータの回転駆動用コイルや絶縁
材等に吸蔵されているガスや水分が、雰囲気を汚染する
不純物として放出されることはない。また反対に、モー
タステータの回転駆動用コイルや絶縁材等が半導体製造
のエッチング用反応性ガスで浸食されることもない。The inside of the actuator in which the motor stator was installed was hermetically covered with a non-magnetic metal partition wall to isolate it from the motor rotor side. Therefore, gas and moisture occluded in the rotary drive coil, insulating material, and the like of the motor stator are not released as impurities that contaminate the atmosphere. On the other hand, the rotary drive coil, insulating material, etc. of the motor stator are not eroded by the etching reactive gas used in semiconductor manufacturing.
まーた、モータステータを真空槽内などの高度の清浄度
が要求される雰囲気から叢離する隔壁は、モータステー
タとモータロータ間の僅かなギャップに介装された非磁
性金属隔壁であるから、モータステータコイルへの通電
で形成される磁気回路の形成を妨げない。よってモータ
ステータのコイルへの通電をオーブンループまたはクロ
ーズトループで制御してモータロータの回転を高精度に
制御することが可能であり、高精度の位置決めを行うこ
とができる。Furthermore, the partition wall that separates the motor stator from an atmosphere that requires a high degree of cleanliness, such as in a vacuum chamber, is a non-magnetic metal partition inserted in the small gap between the motor stator and motor rotor. It does not interfere with the formation of a magnetic circuit formed by energizing the motor stator coil. Therefore, it is possible to control the rotation of the motor rotor with high accuracy by controlling the energization to the coil of the motor stator in an oven loop or a closed loop, and it is possible to perform highly accurate positioning.
また、非磁性金属隔壁は、これを介して形成される磁気
回路に影響を与えないから、回転変位検出手段であるレ
ゾルバを設け、高精度の位置決め精度のための回転検出
値を出力可能である。In addition, since the non-magnetic metal partition wall does not affect the magnetic circuit formed through it, it is possible to provide a resolver as a rotational displacement detection means and output a rotation detection value for high positioning accuracy. .
以下、本発明の実施例を図とともに説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図に示す密閉型アクチュエータ10は、モータステ
ータ11の外側でカップ状のモータロータ12が回転す
る形式の、いわゆるアウターロータ型の直接駆動モータ
である。The sealed actuator 10 shown in FIG. 1 is a so-called outer rotor type direct drive motor in which a cup-shaped motor rotor 12 rotates outside a motor stator 11.
すなわち、モータステータ11は、軸心に固定され中心
部に軸方向の空孔Hを有する円筒状軸として設けられて
いる。その外周面には、回転駆動用コイル14によって
励磁される回転駆動用磁極としての千−タステータ磁極
15が形成されている。回転駆動用コイル14は、絶縁
材13を介してモータステータ磁極15に巻回されてい
る。That is, the motor stator 11 is provided as a cylindrical shaft fixed to the shaft center and having an axial hole H in the center. A thousand-star stator magnetic pole 15 as a rotational drive magnetic pole excited by the rotational drive coil 14 is formed on its outer peripheral surface. The rotation drive coil 14 is wound around the motor stator magnetic pole 15 with an insulating material 13 in between.
このモータステータ磁極15の先端部には、回転軸と平
行に一定のピッチを有する複数の歯が設けられている。A plurality of teeth having a constant pitch are provided at the tip of the motor stator magnetic pole 15 in parallel with the rotation axis.
一方、カップ状のモータロータ12は、モータステータ
11と同軸に上記モータステータ磁極15の上下に配し
た真空用転がり軸受17.18を介して、モータステー
タ11の外面に回転自在に取付けられている。そのモー
タロータ12の内周面には、モータステータ11のモー
タステータ磁極15に対向させて、磁性体金属からなる
モータロータ磁極16が設けられている。このモータロ
ータ磁極16の内周面には、前記モータステータ磁極1
5の外周面の歯と平行に歯列が設けられている。その歯
列のピッチはモータステータ磁極15の歯のピッチと同
一であるが、モータステータ磁極15の歯とモータロー
タ磁極16の歯列の位相は相対的にずらすように配設さ
れている。かくして、回転駆動用コイル14への電流の
供給を制御しつつモータステータ磁極15の歯を周方向
に順次励磁することにより、モータロータ磁極16の歯
列を順次吸引してモータロータ12をモータステータ1
1の回りに回転させるようになっている。On the other hand, the cup-shaped motor rotor 12 is rotatably attached to the outer surface of the motor stator 11 via vacuum rolling bearings 17 and 18 disposed coaxially with the motor stator 11 above and below the motor stator magnetic poles 15. A motor rotor magnetic pole 16 made of magnetic metal is provided on the inner circumferential surface of the motor rotor 12 so as to face the motor stator magnetic pole 15 of the motor stator 11 . The inner peripheral surface of the motor rotor magnetic pole 16 has the motor stator magnetic pole 1
A row of teeth is provided parallel to the teeth on the outer peripheral surface of No.5. The pitch of the tooth row is the same as that of the motor stator magnetic pole 15, but the teeth of the motor stator magnetic pole 15 and the tooth row of the motor rotor magnetic pole 16 are arranged so as to be relatively shifted in phase. Thus, by sequentially exciting the teeth of the motor stator magnetic pole 15 in the circumferential direction while controlling the supply of current to the rotation drive coil 14, the tooth row of the motor rotor magnetic pole 16 is sequentially attracted, and the motor rotor 12 is connected to the motor stator 1.
It is designed to rotate around 1.
上記真空用転がり軸受17.18は、いずれも内輪と外
輪に金や銀などの軟質金属をプレーティングして、ガス
放出のない金属潤滑としたものを用いている。上方の軸
受17の外輪17aはモータロータ12の上端側の内面
に嵌合されている。The vacuum rolling bearings 17 and 18 are all plated with soft metal such as gold or silver on the inner and outer rings to provide metal lubrication without gas release. An outer ring 17a of the upper bearing 17 is fitted into the inner surface of the upper end of the motor rotor 12.
内輪17bはモータステータ11の上端外面に嵌めこま
れると共に、モータステータ11の上端面に固着された
環状の軸受押え21で固定されている。The inner ring 17b is fitted into the outer surface of the upper end of the motor stator 11, and is fixed by an annular bearing retainer 21 fixed to the upper end surface of the motor stator 11.
下方の軸受18の外輪18aはモータロータ12の下端
側の内面に嵌合されている。内輪18bはモータステー
タ11の下端外面に嵌めこまれると共に、モータステー
タ11の下方の延長部11Aに装着された環状の軸受押
え22で固定されている。An outer ring 18a of the lower bearing 18 is fitted into the inner surface of the lower end of the motor rotor 12. The inner ring 18b is fitted into the outer surface of the lower end of the motor stator 11, and is fixed by an annular bearing retainer 22 attached to the lower extension 11A of the motor stator 11.
上記のように支承されたモータロータ12の上端面12
Aには、被回転駆動体がボルトで固着されるようになっ
ている。Upper end surface 12 of motor rotor 12 supported as described above
A to be rotated and driven is fixed to A with a bolt.
また、上方の軸受17の直下のモータステータ11の外
周面には円輪状の隔壁板23が嵌着されて溶接されてお
り、下方の軸受18の直上のモータステータ11の外周
面には円板状のつば24が突設されており、これによっ
てモータロータ12を収納している空間の上下が仕切ら
れている。Further, a circular partition plate 23 is fitted and welded to the outer circumferential surface of the motor stator 11 directly below the upper bearing 17, and a circular partition plate 23 is fitted and welded to the outer circumferential surface of the motor stator 11 immediately below the lower bearing 18. A shaped collar 24 is provided to protrude, thereby dividing the space in which the motor rotor 12 is housed into the upper and lower parts.
上記の隔壁板23で仕切られモータロータ12の上方に
位置する空間Sには、モータを高精度に位置決めするべ
くモータステータ11とモータロータ12間の相対変位
を検出する変位検出手段ととして、高分解能の回転検出
器であるレゾルバ26が内臓されている。コイル27を
有するレゾルバ26のステータ28は、モータステータ
11の外周面に固着されている。これに対してレゾルバ
26のロータ29は、前記ステータ28に対向させてモ
ータロータ12の段部に固定されている。The space S partitioned by the partition wall plate 23 and located above the motor rotor 12 is equipped with a high-resolution sensor as a displacement detection means for detecting the relative displacement between the motor stator 11 and the motor rotor 12 in order to position the motor with high precision. A resolver 26, which is a rotation detector, is built-in. A stator 28 of the resolver 26 having a coil 27 is fixed to the outer peripheral surface of the motor stator 11. On the other hand, the rotor 29 of the resolver 26 is fixed to the stepped portion of the motor rotor 12 so as to face the stator 28 .
このレゾルバ26のステータ28の磁極の外周面には、
モータステータ磁極15と同様に回転軸と平行に一定の
ピッチを有する複数の歯が設けられており、コイル27
は各磁極に巻回されている。On the outer peripheral surface of the magnetic pole of the stator 28 of this resolver 26,
Similar to the motor stator magnetic pole 15, a plurality of teeth having a constant pitch are provided parallel to the rotation axis, and the coil 27
is wound around each magnetic pole.
一方、レゾルバ26のロータ29は、モータロータ磁極
16と同様に、位相をずらした同一ピッチの歯列を有し
ている。On the other hand, the rotor 29 of the resolver 26, like the motor rotor magnetic poles 16, has tooth rows with the same pitch but shifted in phase.
そして、モータロータ12が回転するとレゾルバ26の
ロータ29も回転するから、ステータ28の歯との間の
りラクタンスが変化する。その変化を図示しないドライ
ブユニットのレゾルバ制御回路によりデジタル化し、位
置信号として利用することでモータロータ12の回転位
置を検出するようになっている。31はモータステータ
磁極15とレゾルバ26との間に介装してモータステー
タ11に固定された磁気シールド板である。また32は
モータステータ11の内外を貫通する配線孔である。When the motor rotor 12 rotates, the rotor 29 of the resolver 26 also rotates, so the lactance between it and the teeth of the stator 28 changes. The rotational position of the motor rotor 12 is detected by digitizing the change by a resolver control circuit of a drive unit (not shown) and using it as a position signal. A magnetic shield plate 31 is interposed between the motor stator magnetic pole 15 and the resolver 26 and is fixed to the motor stator 11 . Further, 32 is a wiring hole passing through the inside and outside of the motor stator 11.
上記モータステータ11とモータロータ12との対向面
間のすきま19には、例えば非磁性ステンレスSU33
04などの非磁性金属からなる薄肉円筒状の隔壁33が
、両者11.12を隔離するように配設されている。こ
の隔J33の上端部は、モータステータ11の上部空間
を仕切る隔壁板23の外周面23Aに溶接されている。The gap 19 between the opposing surfaces of the motor stator 11 and the motor rotor 12 is filled with, for example, non-magnetic stainless steel SU33.
A thin cylindrical partition wall 33 made of a non-magnetic metal such as 04 is disposed to separate the two parts 11 and 12. The upper end of this partition J33 is welded to the outer circumferential surface 23A of the partition plate 23 that partitions the upper space of the motor stator 11.
また、隔壁33の下端部は、モータステータ11の下部
空間を仕切るつば24の外周面24Aに溶接されている
。Further, the lower end portion of the partition wall 33 is welded to the outer circumferential surface 24A of the collar 24 that partitions the lower space of the motor stator 11.
上記隔壁33の上下の溶接および隔壁板23の基部23
Bとモータステータ11の外周面との溶接個所は、気密
にシール溶接されている。このため、モータステータ1
1の外周において、回転駆動用コイル14.モータステ
ータ磁極15およびレゾルバ26のコイル27.ステー
タ28等が収納されたスペースは、モータロータ12側
の外部から完全に隔絶されている。Welding of the upper and lower parts of the partition wall 33 and the base 23 of the partition plate 23
The welding point between B and the outer peripheral surface of the motor stator 11 is airtightly sealed. For this reason, motor stator 1
1, a rotational drive coil 14. Motor stator magnetic pole 15 and resolver 26 coil 27. The space in which the stator 28 and the like are housed is completely isolated from the outside on the motor rotor 12 side.
なお上記溶接は、回転駆動用コイル14やその絶i材1
3、レゾルバ26のコイル27等の耐熱性が比較的低い
材料でなる部品が内蔵されている状態で行われるため、
温度上昇を局部に限定できる電子ビーム溶接やレーザビ
ーム溶接が用いられる。Note that the above welding is performed on the rotary drive coil 14 and its insulating material 1.
3. Because the process is carried out in a state where components made of materials with relatively low heat resistance, such as the coil 27 of the resolver 26, are built-in,
Electron beam welding and laser beam welding, which can limit temperature rise to localized areas, are used.
モータステータ11の下方の延長部11Aの端末には、
真空用フランジ34がシール溶接されている。At the terminal of the lower extension portion 11A of the motor stator 11,
A vacuum flange 34 is seal welded.
次に作用を説明する。Next, the action will be explained.
第2図は、密閉型アクチュエータ10を真空槽に取付け
た状態を示すもので、槽壁35に設けられた取付は孔3
6から真空槽内部Vに密閉型アクチュエータIOの本体
部分を差し入れ、真空用フランジ34をボルト36で槽
壁35に固定している。FIG. 2 shows a state in which the sealed actuator 10 is attached to a vacuum chamber, and the attachment provided in the chamber wall 35 is through the hole 3.
The main body of the sealed actuator IO is inserted into the vacuum tank interior V from 6, and the vacuum flange 34 is fixed to the tank wall 35 with bolts 36.
密閉型アクチュエータ10における隔壁33で密閉され
たスペースは、モータステータ11に設けられている配
線孔32.空孔Hを経て大気側Aに連通しているが、真
空槽内部Vとは完全に隔絶されている。そのため、モー
タステータ11の回転駆動用コイル14やレゾルバ26
のコイル27、およびそれらの絶縁材13等に吸蔵され
ているガスや水分が真空槽内部■に拡散して真空雰囲気
を汚染することは防止される。The space sealed by the partition wall 33 in the sealed actuator 10 is connected to the wiring hole 32 provided in the motor stator 11. Although it communicates with the atmosphere side A through the hole H, it is completely isolated from the inside V of the vacuum chamber. Therefore, the rotational drive coil 14 of the motor stator 11 and the resolver 26
Gas and moisture occluded in the coil 27 and their insulating material 13 are prevented from diffusing into the vacuum chamber (2) and contaminating the vacuum atmosphere.
したがって、真空槽内部Vの排気も容易であり、ベータ
アウト時も短時間で所定の超高真空に到達でき、生産効
率が高い。また、コイル絶縁材にわざわざ高価な無機材
料を使用する必要もない。更には、半導体製造の場合、
真空排気後に真空槽内部Vに導入されるエッチング用の
反応性ガスに対しても、ステンレス材からなる隔壁33
で保護されるから、上記コイルや絶縁材等がエッチング
されてしまうおそれはない。Therefore, the inside V of the vacuum chamber can be easily evacuated, and a predetermined ultra-high vacuum can be reached in a short time even during beta-out, resulting in high production efficiency. Further, there is no need to take the trouble to use expensive inorganic materials for the coil insulation material. Furthermore, in the case of semiconductor manufacturing,
The partition wall 33 made of stainless steel also protects against the etching reactive gas introduced into the vacuum chamber interior V after evacuation.
Since the coil and the insulating material are protected by etching, there is no risk that the coil, insulating material, etc. will be etched.
また、回転駆動用コイル14が大気側に連通しているか
ら、通電で発熱しても対流で放熱することができ、局部
的な蓄熱によるコイル焼損も防止できる。なお、回転駆
動用コイル14が大気側にあることから、必要に応じて
モータステータ11の内部に空気や水を通して強制冷却
することも容 ′易である。Furthermore, since the rotation drive coil 14 communicates with the atmosphere, even if it generates heat due to energization, it can be dissipated by convection, and burnout of the coil due to local heat accumulation can be prevented. Note that since the rotation drive coil 14 is located on the atmosphere side, it is easy to forcefully cool the motor stator 11 by passing air or water into the interior of the motor stator 11 if necessary.
また、モータロータ12の回転の位置決め精度について
も、フィードバック制御により極めて高精度が保証され
る。すなわち、モータステータ11の所定の回転駆動用
コイル14に通電すると起磁力を生じ、モータステータ
磁極15の歯が励磁される。非磁性金属からなる隔壁3
3の厚みは十分に薄いから、その磁束は隔壁33を通し
てモータロータ12に到達する。こうして通電したモー
タステータ磁極15と、これに対向したモータロータ磁
極16との間に磁気回路が形成されて、該両磁極の対向
する歯同士が強く吸引し合う。Furthermore, feedback control ensures extremely high precision in positioning the rotation of the motor rotor 12. That is, when a predetermined rotation drive coil 14 of the motor stator 11 is energized, a magnetomotive force is generated, and the teeth of the motor stator magnetic poles 15 are excited. Partition wall 3 made of non-magnetic metal
3 is sufficiently thin, the magnetic flux reaches the motor rotor 12 through the partition wall 33. A magnetic circuit is formed between the energized motor stator magnetic pole 15 and the opposing motor rotor magnetic pole 16, and the opposing teeth of the two magnetic poles strongly attract each other.
いま、円周方向に沿い順に配列されている複数の回転駆
動用コイル14に対して、図外のドライブユニットを芥
して制御されたモータ電流を、配列に従い順次通電する
。すると、モータステータ磁極15の各歯の励磁は、通
電の順序に従い順次移動されて、モータロータ12が回
転する。モータロータ12が回転するとレゾルバ26の
ロータ29も回転する。これにより、ステータ28との
歯間のりラクタンスが変化する。その変化を図示しない
ドライブユニットのレゾルバ制御回路によりデジタル化
し、位置信号として利用することで、ロータ29の回転
角ひいてはモータロータ12の回転角度の精密なフィー
ドバック制御がなされ、高精度の位置決めができる。Now, a drive unit (not shown) is discarded and a controlled motor current is sequentially applied to the plurality of rotation drive coils 14 arranged in order along the circumferential direction according to the arrangement. Then, the excitation of each tooth of the motor stator magnetic pole 15 is sequentially moved according to the order of energization, and the motor rotor 12 rotates. When the motor rotor 12 rotates, the rotor 29 of the resolver 26 also rotates. As a result, the lactance between the teeth with the stator 28 changes. By digitizing this change by a resolver control circuit of a drive unit (not shown) and using it as a position signal, precise feedback control of the rotation angle of the rotor 29 and, in turn, the rotation angle of the motor rotor 12 is performed, allowing highly accurate positioning.
なお、上記実施例では、回転検出器(例えばレゾルバ2
6)を使用し、ロータの位置をフィードバック制御して
、高精度の位置決めを行う閉ループ構成としたものを述
べたが、これに限らずパルスモータ(ステッピングモー
タ)として、回転検出器を用いない開ループ制御方式で
高精度の位置決めを行うようにしても良い。Note that in the above embodiment, the rotation detector (for example, the resolver 2
6) and feedback control of the rotor position to achieve high-precision positioning. Highly accurate positioning may be performed using a loop control method.
また、密閉型アクチュエータ10の取付けに関しては、
真空槽の壁面にフランジで取付け、配線はモータステー
タ11の配線孔32.空孔Hを経て大気側で行う場合を
示したが、その他、密閉型アクチュエータlO全体を真
空槽の内部に設置し、配線は密閉型アクチュエータ10
と真空槽壁に設けたコネクタとの間に配設した金属製配
管を通して行うようにしても良い。Regarding the installation of the sealed actuator 10,
It is attached to the wall of the vacuum chamber with a flange, and the wiring is connected to the wiring hole 32 of the motor stator 11. Although the case where the operation is performed on the atmosphere side through the hole H is shown, the entire sealed actuator 10 is installed inside the vacuum chamber, and the wiring is connected to the sealed actuator 10.
This may be done through a metal pipe provided between the connector and the connector provided on the wall of the vacuum chamber.
また、モータステータ11を内側、モータロータ12を
外側に配設した構成を示したが、これとは反対にモータ
ステータ11が外側、モータロータ12のほうが内側に
なる構成として、ロータ側を真空雰囲気中で使用するこ
とも可能である。In addition, although a configuration has been shown in which the motor stator 11 is located inside and the motor rotor 12 is located outside, in contrast to this, the motor stator 11 is located outside and the motor rotor 12 is located inside, and the rotor side is placed in a vacuum atmosphere. It is also possible to use
また、モータステータ11とモータロータ12が円筒状
で周面対向する構造のモータみではなく、両者を円板状
で平面対向する構造のモータに対しても適用可能であり
、その場合もステータとロータとのギャップに介在させ
た非磁性体金属からなる円板で隔壁を構成してシール溶
接でステータ側を密閉すると共に、ロータを真空用軸受
で支承する。Furthermore, it is applicable not only to motors in which the motor stator 11 and motor rotor 12 are cylindrical and face each other on their circumferential surfaces, but also to motors in which both are disc-shaped and face each other in a plane. A partition wall is formed by a disk made of non-magnetic metal interposed in the gap between the stator side and the stator side by seal welding, and the rotor is supported by a vacuum bearing.
以上説明したように、本発明によれば、回転駆動用コイ
ルによって励磁される回転駆動用磁極が形成されたモー
タステータと、該モータステータの磁極面に対して僅か
のすきまを隔てて面対向に配設されると共に軸受を介し
て回転自在に支承されたモータロータとを少なくとも備
えると共に、モータステータとモータロータとの間のす
きまには非磁性金属隔壁を気密に配設して、モータステ
ータのある内部空間をモータロータ側空間から隔絶した
。そのため、アクチュエータを例えば半導体製造装置の
高真空雰囲気内や反応性ガス雰囲気中で使用しても、ア
クチュエータ構成部材中で吸蔵ガスが最も多いコイルや
有機絶縁材から高真空雰囲気内に不純ガスが放出された
り、あるいはコイルや有機絶縁材等が浸食されたりする
ことはない。As explained above, according to the present invention, there is provided a motor stator in which a rotational drive magnetic pole excited by a rotational drive coil is formed, and a motor stator that is arranged face-to-face with a slight gap in between the magnetic pole face of the motor stator. A non-magnetic metal partition is airtightly disposed in the gap between the motor stator and the motor rotor, and a non-magnetic metal partition is airtightly disposed in the gap between the motor stator and the motor rotor. The space is isolated from the motor rotor side space. Therefore, even when the actuator is used in a high vacuum atmosphere in semiconductor manufacturing equipment or a reactive gas atmosphere, impurity gases are released into the high vacuum atmosphere from the coil and organic insulating material, which contain the most occluded gas among the actuator components. The coils, organic insulation, etc. will not be eroded.
また、上記非磁性金属隔壁でモータステータとモータロ
ータ間で磁気回路の形成を妨げられることがなく、モー
タステータコイルへの通電を制御してモータロータの回
転ひいては被駆動体の高精度の位置決めを実現できる。Furthermore, the formation of a magnetic circuit between the motor stator and the motor rotor is not hindered by the non-magnetic metal partition wall, and it is possible to control the energization of the motor stator coil to realize rotation of the motor rotor and, in turn, highly accurate positioning of the driven object. .
第1図は本発明の実施例を半断面で示す側面図、第2図
はその取付は態様図、第3図は従来の密閉型アクチュエ
ータの一例を示す模式断面図である。
図中、11はモータステータ、12はモータロータ、1
4は回転駆動用コイル、15はモータステータ磁極、1
9はすきま、26はレゾルバ、33は隔壁。FIG. 1 is a side view showing a half-section of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing its installation, and FIG. 3 is a schematic sectional view showing an example of a conventional closed-type actuator. In the figure, 11 is a motor stator, 12 is a motor rotor, 1
4 is a rotary drive coil, 15 is a motor stator magnetic pole, 1
9 is a gap, 26 is a resolver, and 33 is a partition.
Claims (2)
磁極が形成されたモータステータと、 該モータステータの磁極面に対して僅かのすきまを隔て
て面対向に配設されると共に転がり軸受を介して回転自
在に支承されたモータロータとを少なくとも備え、 前記モータステータとモータロータとの間のすきまに非
磁性金属隔壁を配して、前記モータステータの配設され
た内部空間を気密に覆い、モータロータ側空間とは隔絶
したことを特徴とする密閉型アクチュエータ。(1) A motor stator in which a rotational drive magnetic pole is excited by a rotational drive coil, and a motor stator that is disposed face-to-face with a slight gap from the magnetic pole face of the motor stator and is connected via a rolling bearing. a motor rotor rotatably supported by the motor stator, and a non-magnetic metal partition is disposed in a gap between the motor stator and the motor rotor to airtightly cover an internal space in which the motor stator is disposed, and a motor rotor side A closed actuator that is characterized by being isolated from space.
を検出する変位検出手段としてレゾルバ検出器を備えた
ことを特徴とする請求項(1)記載の密閉型アクチュエ
ータ。(2) The sealed actuator according to claim 1, further comprising a resolver detector as a displacement detection means for detecting relative displacement between the motor stator and the motor rotor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28655489A JPH03150041A (en) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | Enclosed actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28655489A JPH03150041A (en) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | Enclosed actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03150041A true JPH03150041A (en) | 1991-06-26 |
Family
ID=17705915
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28655489A Pending JPH03150041A (en) | 1989-11-02 | 1989-11-02 | Enclosed actuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03150041A (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPWO2016017503A1 (en) * | 2014-07-30 | 2017-04-27 | 日本精工株式会社 | Direct drive motor, transfer device, inspection device, and machine tool |
-
1989
- 1989-11-02 JP JP28655489A patent/JPH03150041A/en active Pending
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