JPH07245333A - 高真空用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】高圧側雰囲気内の回転体の中心にシャフト１９
を配置し、シャフト１９を囲むように中空のシャフト３
０を同軸に複数個設置する。また、雰囲気を隔絶する隔
壁の一部を、高圧側雰囲気内の複数個の回転体間でくび
れ構造とする。そして、このくびれ部分で独立して分解
可能にし、このくびれ部分に低圧側雰囲気内の回転体を
支持する軸受を設置する。更に隔壁に、低圧側の回転体
を隔壁と平行に支持する軸受を設置する。 【効果】装置を真空チャンバなどに取り付ける際の取り
扱いが容易になる。また、回転体を支持する軸受に薄肉
軸受を用いる必要はなく、装置の製造コストを下げるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高真空チャンバ内への
動力の伝達装置に係り、特に、半導体製造装置のウエハ
搬送用ロボットのアクチュエータ等に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気結合を利用した動力の伝達装置は、
動力機構の存在する空間と被伝達物の存在する空間を完
全に隔絶することができるため、放出ガス量の低減や発
生塵埃の低減などの効果を期待することができ、クリー
ンな動力伝達機構として利用されている。例えば、放出
ガスや発生塵埃を嫌うプロセスを含む半導体製造工程等
である。

【０００３】従来、磁気結合を利用した動力伝達装置
は、低圧側雰囲気と高圧側雰囲気を隔絶する隔壁を設
け、高圧側雰囲気内の回転体に設置した磁石と、この隔
壁を介して磁気的に結合した磁石を持つ回転体を追従さ
せる方法が提案されている。その例は、特開平3−13677
9 号公報に開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】半導体素子の高密度
化，微細化にともない、要求される最小線幅はサブミク
ロンのオーダとなってきている。このため、ウエハプロ
セス中に許容されるウエハ上への吸着ガスや塵埃の量，
サイズは非常に小さくなってきている。

【０００５】そこで、発生塵埃や放出ガスを低減し、真
空を汚すことなく駆動力を伝達する方法として磁気結合
力の利用が行われている。すなわち、低圧側雰囲気と高
圧側雰囲気を隔壁により隔絶し、高圧側雰囲気中に駆動
系を閉じこめてしまい、駆動力は隔壁を介した磁気結合
力により伝達することにより、低圧側雰囲気の汚染を防
ぐ方法である。

【０００６】しかし、特開平3−136779 号公報の開示例
では、動力導入用の駆動軸が同軸上反対方向から導入さ
れているので、装置の構造が複雑となり、メンテナンス
等の分割，組立時における作業性が悪いという問題があ
った。また、低圧側雰囲気側の回転体を支持する軸受が
大口径薄肉軸受であるため、コストがかかることや軸受
の剛性不足による取り外しが困難であるといった問題が
あった。

【０００７】本発明の第一の目的は、駆動力の伝達装置
として構造が簡単で取り扱いの容易な高真空用アクチュ
エータを提供することにある。本発明の第二の目的は、
大口径薄肉軸受を使用せず、軸受の交換が簡単でコスト
のかからない高真空用アクチュエータを提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第一の目的を達成するた
め、本発明は、低圧側雰囲気内の回転体に保持された磁
石と、隔壁を通して磁気的に結合している磁石を持つ高
圧側雰囲気内の回転体の中心にシャフトを設置し、この
シャフトを囲むように中空のシャフトを同軸に複数個設
置する。そして、このシャフトには、それぞれ磁石を保
持した回転体を設置する。

【０００９】第二の目的は、低圧側雰囲気と高圧側雰囲
気を隔絶する隔壁を、高圧側雰囲気内の複数個の回転体
各々の間でくびれ構造とし、このくびれた部分の中央で
分割して分解可能にする。そして、このくびれた部分に
低圧側雰囲気内の回転体を支持する軸受を設置すること
により達成される。

【００１０】更に、低圧側雰囲気と高圧側雰囲気を隔絶
するくびれ構造の隔壁の上面には、低圧側雰囲気内の回
転体が隔壁と平行となるように複数個配置する。また、
側面にも低圧側雰囲気内の回転体が前記側面と平行とな
るように同心円上に複数個配置する。そして低圧側雰囲
気の回転体を、高圧側雰囲気内の回転体に設置された永
久磁石による吸引力とこれらの軸受の釣合により支持す
る。

【００１１】

【作用】高圧側雰囲気内に設置された回転体に外部から
動力を導入するためのシャフトは、中心のシャフトと、
このシャフトを囲むように複数個の中空のシャフトが同
軸に重ねて設置されている。したがって、複数個の回転
体を同一方向から駆動することができるので、装置全体
の取り扱いが容易になる。また、シャフトに取り付けら
れる回転体の大きさを容易に変更できるので、低圧側雰
囲気内の回転体、すなわち、装置全体の大きさを容易に
変更できる。

【００１２】また、隔壁は高圧側雰囲気内の複数個の回
転体の間でくびれた構造であり、このくびれ構造部で分
割可能として、低圧側雰囲気内の回転体をこのくびれ構
造部分に設置した軸受で支持する。これにより、低圧側
雰囲気内の回転体を支持する軸受に薄肉軸受を用いる必
要がなくなり、装置のコストを下げられるばかりでな
く、軸受交換の容易な装置となる。

【００１３】更に、くびれ構造の隔壁の上面には、低圧
側雰囲気内の回転体が隔壁上面と平行となるように複数
個配置し、側面にも低圧側雰囲気内の回転体が隔壁側面
と平行となるように同心円上に複数個配置する。そして
低圧側雰囲気の回転体を、高圧側雰囲気内の回転体から
の吸引力とこれらの軸受の釣合により支持する。したが
って、低圧雰囲気内の回転体を支持する軸受に薄肉軸受
を用いる必要がなくなり、装置のコストを下げれるばか
りでなく、軸受交換が容易となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。

【００１５】図１は、本発明の第１の実施例の断面図で
ある。また図２は、本発明の第一の実施例の斜視図であ
る。本装置は、低圧側雰囲気と高圧側雰囲気とを隔絶す
る隔壁１を有しており、隔壁の一部は薄板隔壁２，２２
となっている。そして、高圧側雰囲気内の永久磁石２
３，２４と低圧側雰囲気内の磁石２５，２６はこの薄板
隔壁を通して磁気結合をしているので、磁極間のギャッ
プが小さくでき高伝達力を得られる。また、外部の動力
を伝達するための駆動系は全て高圧側雰囲気内に設置さ
れている。したがって、この駆動系の摺動部の潤滑には
油や、グリースなどを使用することができ、更に駆動部
から発生した摩耗粉や蒸発した油が低圧側雰囲気内に漏
れることがない。以下に本装置の機構の詳細を説明す
る。

【００１６】まず、外部の動力、例えば、モータなどに
より与えられる回転運動は、磁性流体シール５，４６に
よって高圧側雰囲気内に取り込まれる。この回転運動
は、磁性流体シール５，４６に取り付けられた歯車２
８，２９によりそれぞれ歯車２１，２０に伝えられる。
歯車２１は、その両端がスラスト軸受３，４によって支
持されているシャフト１９に取り付けられており、歯車
２１の運動にともない回転運動をすることができる。ま
た、このシャフト１９は隔壁１の自重を支持する機能も
果たしている。シャフト１９には、シャフト１９の回転
軸と同軸の中空シャフト３０が支持軸受１７，１８によ
って支持されており、シャフト１９と独立して回転運動
することができる。なお、２７は軸受１７と１８の位置
関係を拘束するためのカラーである。中空シャフト３０
には、先ほどの歯車２０が取り付けてあるために外部の
動力によって回転運動することができる。そしてシャフ
ト１９，中空シャフト３０には、それぞれ永久磁石２
３，２４を保持した回転体８，９が取り付けられてい
る。ところで、隔壁１の低圧側雰囲気側には薄肉軸受１
３，１４によって回転体６が、また薄肉軸受１５，１６
によって回転体７が支持されている。これらの回転体
６，７にはそれぞれ磁石２５，２６が保持されている。
これらの磁石２５，２６は、隔壁１の壁の一部である薄
板隔壁２を通して、回転体８，９に支持された永久磁石
２３，２４と磁気結合をしている。したがって、回転体
６，７は回転体８，９に追従して回転運動することがで
きる。また、隔壁１の一部はフランジ構造となってお
り、Ｏリング１２も設けられている。したがって、この
フランジ構造を利用して他の真空チャンバ内に設置でき
る構造となっている。

【００１７】このように構成された高真空アクチュエー
タにおいて、歯車２８，２９を例えばモータなどの動力
源により駆動すれば、低圧側雰囲気内に複数個の回転運
動を導入することができる。その際に、複数個の動力源
の導入方向は同一方向であるために、高真空用アクチュ
エータとして構造が簡単で取り扱いの容易な装置とな
る。

【００１８】図３は、本発明の第二の実施例の断面図で
ある。本発明では、隔壁１の壁の一部、具体的には回転
体８，９の間の隔壁部分でくびれた構造をしている。そ
して、このくびれた部分で上部隔壁３３と下部隔壁３４
に分割可能になっている。この上隔壁３３と下隔壁３４
は、Ｏリング３１を介して連結用ボルト３２によって連
結されている。このくびれ構造の低圧側雰囲気内には、
回転体支持軸受３５，３６が設置されている。この軸受
は、上部回転体４２，下部回転体３９を回転可能に支持
している。

【００１９】このように構成された高真空アクチュエー
タにおいて、低圧側雰囲気内の回転体を支持する軸受は
大口径の薄肉軸受である必要がなくなる。したがって、
軸受のコスト、すなわち装置のコストを下げることがで
きる。また、薄肉軸受に比べて剛性の大きな軸受を使用
することになるために、軸受交換の容易な装置、すなわ
ちメンテナンス性のよい装置が得られる。

【００２０】図４は、本発明の第三の実施例の断面図で
ある。本発明は、第二の実施例の高真空アクチュエータ
の円柱状隔壁の３３の側面に、回転体４２を隔壁側面と
平行となるように同心円上に複数個の軸受３８を設置し
た例である。このように構成することにより、上部回転
体４２のラジアル方向の剛性を増加させることができ
る。その結果、上部回転体４２や下部回転体３９の停止
位置精度をよくすることができる。ここで、軸受３８を
支持している軸受支持用シャフト３７にばね構造をもた
せれば、上部回転体４２や下部回転体３９が軸受３８に
衝撃的に衝突することはない。さらに、この軸受３８の
外輪の転動面には固体潤滑材を付けておけば、真空中で
あっても上部回転体４２や下部回転体３９との摺動によ
っても凝着することはない。

【００２１】図５は、本発明の第四の実施例の断面図で
ある。本発明では、くびれ構造をした隔壁の上面に回転
体４３が隔壁上面と平行となるように複数個の軸受４５
を配置している。また、隔壁の側面には回転体４３が隔
壁側面と平行となるように同心円上に複数個の軸受４４
を配置している。そして、低圧側雰囲気内の上部回転体
４３や下部回転体３９は、回転体８，９から受ける吸引
力と軸受４４，４５から受ける反力の釣合によって支持
されている。したがって、上部回転体４３や下部回転体
３９は回転体８，９に追従して回転運動をすることがで
きる。

【００２２】このように構成された高真空アクチュエー
タにおいて、低圧側雰囲気内の回転体を支持する軸受は
薄肉軸受である必要がなく、軸受のコスト、すなわち、
装置のコストを下げることができる。また、軸受交換の
容易な装置、すなわち、メンテナンス性のよい装置が得
られる。本実施例では、低圧側雰囲気中の回転体を支持
する軸受は隔壁側に設置したが、回転体側に設置しても
同様の効果が得られる。

【００２３】図６は、本発明の第一から第五の実施例に
おける複数個のシャフトの保持部の断面図である。ここ
で、中空シャフト３０を支持する支持軸受１７に予圧を
与えるためのものであり、予圧カラー４０は中空シャフ
ト３０の上部に止めボルト４１により止められている。
このように構成することにより、シャフト１９に対する
中空シャフト３０の相対的ながたを少なくすることがで
きる。したがって、回転体９の停止位置精度、ひいては
回転体７の停止位置精度をよくすることができる。

【００２４】本実施例において、磁性流体シールとシャ
フト間の回転力の伝達機構は歯車を用いてきた。しか
し、歯車の代わりに磁性流体シールとシャフトにそれぞ
れ設けられた摩擦材間の摩擦力を用いて回転力を伝達し
てもよい。また、この摩擦材間にトラクション油を存在
させ、トラクション力によって回転力を伝達してもよ
い。その結果、バックラシュの低減，騒音の低減を期待
できる。また、外部の動力源からシャフトに過大なトル
クがかかった際のトルクリミッタの役割を期待できる。

【００２５】本実施例では、アクチュエータは二軸構造
としたが、二軸以上であってもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、同一方向から複数個の
シャフトを同軸上で駆動させることができる。したがっ
て、装置を真空チャンバなどに取り付ける際の取り扱い
が容易になる。また、低圧側雰囲気と高圧側雰囲気を隔
絶する隔壁は、高圧側雰囲気内の複数個の回転体の間で
くびれ構造をしており、この部分で分解できる。そし
て、低圧側雰囲気内の回転体はくびれ構造に取り付けら
れた軸受で支持される。したがって、回転体を支持する
軸受として薄肉軸受を用いる必要はなく、装置の製造コ
ストを下げることができる。また、軸受の交換も容易に
なりメンテナンス性のよい装置となる。更に、くびれ構
造の隔壁の上面には、低圧側雰囲気内の回転体が隔壁上
面と平行となるように複数個の軸受を配置し、側面にも
回転体が隔壁側面と平行となるように同心円上に複数個
の軸受を配置する。そして、低圧側雰囲気内の回転体を
これらの軸受と第一の回転体の吸引力の釣合によって支
持する。したがって、回転体を支持する軸受として薄肉
軸受を用いる必要はなく、装置の製造コストを下げるこ
とができる。また、軸受の交換も容易になりメンテナン
ス性のよい装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の断面図。

【図２】本発明の第一の実施例の斜視図。

【図３】本発明の第二の実施例の断面図。

【図４】本発明の第三の実施例の断面図。

【図５】本発明の第四の実施例の断面図。

【図６】本発明の第一から第五の実施例における複数個
のシャフトの保持部の断面図。

【符号の説明】

１…隔壁、２…薄板隔壁、３，４…スラスト軸受、５…
磁性流体シール、６，７，８，９…回転体、１０…支持
板、１１，１２…Ｏリング、１３，１４，１５，１６…
薄肉軸受、１７，１８…支持軸受、１９…シャフト、２
０，２１，２８，２９…歯車、２２…薄板隔壁、２３，
２４…永久磁石、２５，２６…磁石、２７…カラー、３
０…中空シャフト。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】雰囲気の異なる空間を隔絶する隔壁を備
   え、高圧側雰囲気内に永久磁石を保持した状態で外部の
   動力源により独立して設置された複数個の第一の回転体
   と、前記第一の回転体に保持された永久磁石と前記隔壁
   を通して磁気的に結合して低圧側雰囲気内に設置された
   第二の回転体を含む複数軸動力伝達装置において、外部
   の動力を前記複数個の第一の回転体に伝えるシャフト
   は、一つを前記第一の回転体の中心に配置し、この中心
   のシャフトを囲むように中空のシャフトを同軸に複数段
   配置することを特徴とする高真空用アクチュエータ。
2. 【請求項２】請求項１において、低圧側雰囲気と高圧側
   雰囲気を隔絶する前記隔壁は、複数個配置された前記第
   一の回転体各々の間でくびれ構造をし、くびれた部分の
   中央で分割して分解可能であり、前記くびれた部分には
   前記第二の回転体を支持するための軸受を有する高真空
   用アクチュエータ。
3. 【請求項３】請求項２において、雰囲気の異なる空間を
   隔絶するための円柱状隔壁の側面には、前記第二の回転
   体が前記隔壁と平行となるように同心円上に複数個の軸
   受を配する高真空用アクチュエータ。
4. 【請求項４】請求項１において、低圧側雰囲気と高圧側
   雰囲気を隔絶する前記隔壁を、複数個の前記第一の回転
   体各々の間でくびれた構造とし、くびれた部分の中央で
   分割して分解可能とし、前記隔壁の上面には低圧雰囲気
   内の前記第二の回転体が隔壁上面と平行となるように複
   数個の軸受を配置し、前記隔壁の側面には前記第二の回
   転体が前記側面と平行となるように同心円上に複数個軸
   受を配置し、低圧側雰囲気内の前記第二の回転体を前記
   軸受と前記第一の回転体の吸引力の釣合によって支持す
   る高真空用アクチュエータ。