JPH08189859A - 磁気カップリングの振動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】磁気カップリングの磁極の一方にコイル２５を
巻き、振動が発生した際にコイル２５を貫く磁束密度が
変化することにより、コイル２５の両端に発生する誘導
起電力を外部のモニタにより測定する。 【効果】誘導起電力を測定するコイルは、磁極と共に移
動するので、搬送中を通じて振動をモニタすることがで
きる。また、コイルは超高真空領域から隔壁により隔絶
された領域内に納められるので、放出ガス等により超高
真空領域を汚染することがない。さらに、得られた振動
信号をもとに磁気カップリングの動力源にフィードバッ
ク制御を行うので、振動を速く減衰させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気吸引力を利用して
動力を伝達する磁気カップリングの振動測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】磁気吸引力を利用した動力伝達装置、す
なわち、磁気カップリング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塵埃の低減等の効果を期待す
ることができ、クリーンな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】しかし、磁気カップリングでは動力の伝達
開始時、及び停止時には磁極間に変位が発生するために
振動が発生する。この振動は、非搬送物の位置決め精度
の低下や、搬送の次動作への待ち時間の増加、すなわ
ち、スループットの低下等の悪影響を引き起こす。

【０００４】従来、磁気カップリングを利用した搬送装
置の振動低減方法は、磁気吸引力を発生する磁極と磁極
の間に存在する隔壁を導体で構成するか、または導体を
コーティングしておき振動が発生した際に導体に発生す
る渦電流の電力消費により減衰させる方法が提案されて
いる。その例は、特開平3−255224 号公報に開示されて
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】磁気カップリングを使
用した搬送装置では、動力の伝達開始時及び停止時のよ
うに磁極間に力が作用した際に磁極間に変位が発生する
ために振動が発生する。この振動は、非搬送物の位置決
め精度の悪化，次動作への待ち時間の増加、すなわちス
ループットの低下等の問題を引き起こす。

【０００６】そこで、磁気カップリングに発生する振動
を減衰させるために、磁極の利用が行われている。すな
わち、磁気カップリングの磁極間に存在する隔壁を導電
性材料で構成するか、または隔壁上に導電性の材料によ
り膜を形成しておき、磁極間に振動が発生した際に導電
性材料に発生する渦電流の電力消費により振動のエネル
ギを消費することで振動を減衰させる方法である。

【０００７】しかし、特開平3−255224 号公報の場合に
は振動を測定するセンサを持たないために搬送中を通し
て振動状態を測定する事ができない。また、振動の減衰
は振動が発生した際に発生する渦電流による電力消費に
より達成されるため、振動の減衰時間を一定時間以下に
することができない。

【０００８】本発明の第一の目的は、磁極を利用し搬送
中を通して振動を測定可能な磁気カップリング用の振動
測定装置を提供することにある。本発明の第二の目的
は、清浄な雰囲気を維持したい領域を汚染しない磁気カ
ップリングの振動の測定装置を提供することである。本
発明の第三の目的は、磁気カップリングに発生する振動
を減衰させることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的は、磁気
カップリングの磁極の一方にコイルを巻いておき、磁極
間に振動が発生した際にこのコイルの両端に発生する誘
導起電力を測定することにより達成される。また、対向
する一組の磁極の磁気結合部材を互いにずらして設置
し、この磁気結合部材の一方にコイルを巻いておき、振
動が発生した際にコイルの両端に発生する誘導起電力を
測定すればより容易に達成される。

【００１０】第二の目的は、誘導起電力を発生させるた
めのコイルを磁極の磁気結合部材のうち、清浄な雰囲気
を維持したい領域とは別の領域に設置された磁気結合部
材に巻いておくことにより達成される。

【００１１】第三の目的は、上記第一または第二または
その両方の方法により測定された振動信号を用いて駆動
側の磁極を駆動させるモータ等にフィードバック制御す
ることにより達成される。

【００１２】

【作用】本発明の磁気カップリングの振動の測定装置で
は、磁極の一方にコイルを巻いておき、このコイルの両
端に発生する誘導起電力を測定する。従って、外部に振
動を測定するためのセンサを設置する必要がない。ま
た、センサは磁極と運動を共にするため、搬送中を通じ
て振動を測定することができる。

【００１３】さらに、コイルを巻く磁気結合部材とし
て、清浄な雰囲気を維持したい領域とは別の領域に設置
された磁気結合部材を選べば、コイルを導入することに
よる放出ガス等による汚染から清浄な雰囲気を守ること
ができる。

【００１４】図９は、本発明の第三の実施例である。こ
れは、前述した本発明の第一の実施例または本発明の第
二の実施例のいずれか一方、または両方の方法により得
られた信号を用いて、駆動側の磁極を設置した駆動体を
駆動するモータ等にフィードバック制御するものであ
る。このように構成された磁気カップリングの振動の減
衰方法であれば、従来技術と比較してより速やかに減衰
させることが可能となる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に従って説明す
る。

【００１６】図１から図３は本発明の第一の実施例を示
す図である。図１は、磁気カップリングを用いたウエハ
搬送装置の斜視図である。そして、図２は図１の装置を
横から見た断面図であり、図３は図２の装置のＡ−Ａ断
面図である。この装置は、ウエハ搬送台２上に取り付け
られたウエハ支持部材３上にウエハを支持し、レールチ
ャンバ１に沿って左右に移動することができる構造にな
っている。そして、レールチャンバ１の内部には駆動機
構が設置されており、外部からはレールチャンバの壁で
隔絶されている。ここで、レールチャンバ１内は任意の
雰囲気にあり、レールチャンバ１及びウエハ搬送台２
は、いずれも全体が超高真空領域内に設置される。レー
ルチャンバ１はレールチャンバ内に納められた駆動機構
を組み立てる際の作業性を考慮してレールチャンバ上部
１４とレールチャンバ下部１５に分解可能になってい
る。なお、レールチャンバ内部と外部の圧力差による真
空漏れを防止するためにレールチャンバ下部にはＯリン
グ用の溝１６が用意され、Ｏリング１７によるシールが
なされている。このレールチャンバ１の内部には、レー
ル７，１８が直線的に平行に設置されている。１３は永
久磁石支持部材でありコの字型をした永久磁石９の四個
がボルト１１により取り付けられている。永久磁石の一
つには導電性材料よりなるコイル２５が巻き付けてあ
り、コイルの両端はレール７に絶縁体２３，２４を挿ん
で取り付けられた電極２１，２２に接触している。これ
ら永久磁石を保持した永久磁石支持部材１３には転がり
軸受１０が取り付けられており、転がり軸受１０はレー
ル７，１７の転送面１９に沿って移動可能になってい
る。また、永久磁石支持部材の両端にはベルト４がガイ
ドローラ２７と駆動ローラ２８を介して両端をループ状
に連結して取り付けてあり、モータ１２により回転運動
をする。従って、ベルト４が図２中の矢印のように移動
すれば永久磁石支持部材１３はレール７，１８に沿って
左右に移動する。一方、ウエハ搬送台２にはヨーク保持
部材５が取り付けられており、ヨーク保持部材５にはヨ
ーク６が四個レールチャンバ１内の永久磁石９に対向す
る形で取り付けられている。ヨーク６はレールチャンバ
壁を通して磁気的に結合し、吸引力を及ぼしあってい
る。そして、ウエハ搬送台２には転がり軸受２０が取り
付けられており永久磁石９とヨーク６間に作用する吸引
力を支持している。この転がり軸受２０は超高真空で使
用するための固体潤滑軸受である。また、転がり軸受１
２は何らかの事故等により吸引力を受けることができな
くなった際のウエハ搬送台の落下防止用の軸受である。
このようにウエハ搬送台２は、ウエハ搬送台に取り付け
られたヨーク６とレールチャンバ内の永久磁石９の磁気
吸引力を受けるので、レールチャンバ内の永久磁石支持
部材１３がベルト４により駆動すれば追従して移動する
ことができる。ここでは、永久磁石とヨークの組み合わ
せを四組としたが、搬送物の重量，駆動条件等により適
宜変更すればよい。

【００１７】このように構成した磁気カップリングの振
動の測定方法において、ウエハ搬送台２に振動が発生す
れば、コイルを貫く磁束密度が時間にともない変化する
ので、コイルの両端には誘導起電力が発生する。そし
て、このコイルの両端は絶縁体２３，２４によりレール
チャンバとは電気的に隔離されてレールに取り付けられ
た電極２１，２２に電気的に接続されている。誘導起電
力は、コイルを貫く磁束の時間変化率に比例するので、
この電極間の電位差（誘導起電力）を測定すれば振動を
測定することができることになる。ここで、測定した誘
導起電力によりウエハ搬送台の振動を特定するために
は、あらかじめ実験により振動にともなう誘導起電力を
測定しておき、その結果と比較すればよい。一例とし
て、図５に、本実施例の磁気カップリングの振動測定結
果を示す。図５中（ａ）はウエハ搬送台の実際の振動の
測定結果であり、（ｂ）は誘導起電力である。ここで、
誘導起電力の値は非常に小さいので、アンプにより５０
０倍に増幅してある。この図から、ウエハ搬送台の振動
の周波数の２倍の周波数の誘導起電力が発生しているこ
とがわかる。ウエハ搬送台に振動が発生するのは動作開
始時及び停止時であるから、振動開始時のウエハ搬送台
の振動の開始方向をあらかじめ知ることができるので、
ウエハ搬送台の振動を特定できる。このとき、誘導起電
力を発生するためのコイルと誘導起電力を測定するため
の電極はレールチャンバ内に設置されているので放出ガ
ス等により超高真空領域を汚染することがない。また、
コイルは磁極と共に移動するために搬送中を通して振動
を測定することが可能となり、真空チャンバの外部にセ
ンサを設置したときの様に振動をモニタできない領域と
いったものがない。また、外部に振動を測定するための
センサを多数個設置する必要がないため、コストダウン
につながる。

【００１８】次に、本発明の第二の実施例を図４，図６
に従って説明する。なお、図６は第二の実施例のコイル
部分の拡大図である。本実施例では、レールチャンバ内
に非磁性体からなるコイル支持材２６を設置し、このコ
イル支持材２６にコイル２５を巻き、ウエハ搬送台には
コイルを巻いたヨークに対してずらして永久磁石２９を
設置したものである。ここで、永久磁石２９には放出ガ
スによる超高真空領域の汚染を防止する目的でニッケル
等によりメッキを施してある。その他の磁極は、第一の
実施例と同様にレールチャンバ内には永久磁石９，ウエ
ハ搬送台にはヨーク６が取り付けられている。

【００１９】このように構成した磁気カップリングの振
動の測定方法において、ウエハ搬送台に振動が発生した
際にコイルを貫く磁束密度が時間にともない変化するの
で、コイルの両端には誘導起電力が発生する。そして、
この誘導起電力はレールに取り付けられた電極に電気的
に接続されているためこの電極間の電位差を測定するこ
とにより振動を測定することができる。図７に、本実施
例の磁気カップリングの振動測定結果を示す。図７中
（ａ）はウエハ搬送台の実際の振動の測定結果であり、
（ｂ）は誘導起電力である。この図から、第二の実施例
の結果では、ウエハ搬送台の振動に一対一対応して誘導
起電力が発生しており、振動を特定できる。なお、測定
した誘導起電力から振動の量を特定するためには第一の
実施例と同様に、あらかじめ実験により振動にともなう
誘導起電力を測定しておき、この結果と比較すればよ
い。次に図８には、コイルを巻くヨークと、永久磁石に
与えるずれ量とそのときに発生する誘導起電力の関係を
示す。この図から、ずれ量の増加にともない誘導起電力
が大きくなり、ずれ量が５０％から１００％程度である
ときに最大となることがわかる。従って、コイルを巻く
ヨークに与えるずれ量は、磁極幅の５０％から１００％
とするのが効果的であるが、装置の寸法等によりスペー
スの制限がある場合にはこの限りではない。以上のよう
に、誘導起電力を発生するためのコイルと誘導起電力を
測定するための電極はレールチャンバ内に設置されてい
るので放出ガス等により超高真空領域を汚染することが
ない。また、コイルは磁極と共に移動するために搬送中
を通して振動を測定することが可能となる。ここで、ウ
エハ搬送台に取り付けた永久磁石にはニッケルメッキを
施してあるので、放出ガスにより超高真空領域を汚染す
ることはない。

【００２０】さらに、本発明の第三の実施例を図９に従
って説明する。本発明では、第一及び第二の実施例の結
果得られたウエハ搬送台の振動信号をアンプ３２により
増幅し、この信号をモータ１２を制御するパルス発振器
３１にフィードバックすることによりウエハ搬送台の振
動を減衰することができる。その結果、次動作への待ち
時間を短縮することができ、スループットの高い装置を
実現することができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、磁気カップリングの磁
極の一方にコイルを巻いておき、このコイルの両端に発
生する誘導起電力を測定する。従って、センサは磁極と
運動を共にするため、搬送中を通じて振動を測定するこ
とができ、例えば真空チャンバの外部にセンサを設置し
たときの様に振動をモニタできない領域といったものが
ない。また、外部に振動を測定するためのセンサを多数
個設置する必要がないため、コストダウンにつながる。

【００２２】さらに、磁極にコイルを巻く際に、清浄な
雰囲気を維持したい領域とは別の領域に設置された磁極
を選べば、コイルを導入することによる放出ガス等の汚
染から清浄な雰囲気を守ることができる。

【００２３】また、以上の方法のいずれか一方、または
両方の方法により得られた信号を用いて、駆動側の磁極
を設置した駆動体を駆動するモータ等にフィードバック
制御するので、磁極間の隔壁に発生する渦電流による電
力消費により振動を減衰させる場合に比べて振動をより
速く減衰させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例の斜視図。

【図２】磁気カップリングを用いたウエハ搬送装置の断
面図。

【図３】図１中のＡ−Ａ断面図。

【図４】本発明の第二の実施例の横断面図

【図５】本発明の第一の実施例の測定結果の説明図。

【図６】本発明の第二の実施例のコイル部分の説明図。

【図７】本発明の第二の実施例の測定結果の例の説明
図。

【図８】振動測定用磁極に与えるずれ量と誘導起電力の
関係を示す特性図。

【図９】本発明の第三の実施例のブロック図。

【符号の説明】

１…レールチャンバ、２…ウエハ搬送台、４…ベルト、
５…ヨーク保持部材、６…ヨーク、７…レール、９…永
久磁石、１０…転がり軸受、１１…ボルト、１２…モー
タ、１３…永久磁石支持部材、１９…レール転送面、２
０…転がり軸受、２１，２２…電極、２５…コイル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】雰囲気を隔絶する隔壁を備え、前記隔壁を
   介して磁気吸引力を作用しあうように対向する第一の磁
   気結合部材と第二の磁気結合部材の組み合わせである磁
   極を一組以上備え、前記磁極の磁気吸引力により動力を
   伝達する磁気カップリングにおいて、一方の前記磁気結
   合部材には導電性材料からなるコイルを巻き、前記第一
   の磁気結合部材と前記第二の磁気結合部材の間に振動が
   発生した際に、前記コイルの両端に発生する誘導起電力
   を測定することを特徴とする磁気カップリングの振動測
   定装置。