KR20070115596A - 진공용 로봇 및 그 모터 - Google Patents

Abstract

반도체 제조 장치나 액정 제조 장치에 있어서의 진공 용기내에서 사용되는 로봇에 있어서, 용기내의 압력 상승을 저감할 수 있고, 또 발진에 의한 반송 대상물의 피작업물나 주위 환경에의 오염을 시키는 일 없이, 소형, 경량화가 도모되고, 한편 제품의 신뢰성을 향상시키는 것이 가능한 진공 로봇을 제공한다.

암부를 구동하는 모터부(5)에 있어서, 회전자부(14)와 고정자부(8)의 전자 갭의 간극에, 고정자부(8)를 하우징(9)에 내포하여 밀봉하도록 고정되는 박판 원통형의 캔(16)을 설치하여 형성된 공간(15)이 감압된 상태로 봉지되어 유지되도록 구성하였다.

진공, 용기, 로봇, 압력 상승, 발진, 반송, 피작업물, 암부, 모터부, 회전자부, 고정자부, 전자 갭, 박판, 감압, 봉지

Description

진공용 로봇 및 그 모터{ROBOT USED FOR VACUUM SPACE AND MOTOR THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 진공 로봇의 측단면도이다.

도 2는 도 1에 있어서의 a의 주요부를 나타내는 확대도이다.

도 3은 도 1에 있어서의 b의 주요부를 나타내는 확대도이다.

도 4는 고정자부의 공간을 진공 상태로 봉지시키기 위한 장치의 단면도이다.

도 5는 매엽 멀티 챔버 방식의 웨이퍼 처리 장치의 구성예를 나타내는 상면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 ···· 진공 로봇 2, 3 ···· 로봇 암

4 ···· 핸드 5 ···· 모터부

5a ···· 제1의 모터부(부하측 모터)

5b ···· 제2의 모터부(반부하측 모터)

6 ···· 승강축부 7 ···· ·샤프트

8 ···· 고정자부 8a ···· 코어

8b ···· 코일 9 ···· ·하우징

10 ···· 케이블 11 ···· 케이블구부

11a ···· 전류 도입 단자 11b ···· O링(O ring)

12 ···· 하우징의 일부의 부품

13 ···· O링 14 ···· 회전자부

14a ···· 마그넷(magnet) 14b ···· 부재

15 ···· 공간 16 ···· 캔(can)

17 ···· 전자 갭(코일과 마그넷과의 거리)

18 ···· 봉지 마개부 8a ···· 봉지 마개

18b ···· O링 19 ···· 진공 형성구

20 ···· 웨이퍼 처리 장치

21 ···· 반송실 21a ···· 반송실 접속구

22 ···· 카세트실 22a ···· 카세트실 접속구

23 ···· 처리실 23a ···· 처리실 접속구

24 ···· 게이트 밸브 25 ···· 게이트 밸브

30 ···· 진공 챔버 31 ···· 진공 챔버 흡기구

C ···· ·웨이퍼 카세트

W ···· ·웨이퍼 41 ···· 베어링

42 ···· 플랜지(flange) 43 ···· O링(O ring)

44 ···· 벨로우즈(bellows)

45 ···· 지주 46 ···· 커버(cover)

47 ···· 리니어 가이드(linear guide)

47a ···· 레일(rail) 47b ···· 슬라이더(slider)

48 ···· 풀리(pulley) 49 ···· 벨트(belt)

50 ···· 풀리 51 ···· 모터(motor)

　　<특허 문헌 1> 미국특허 제5720590호

　　<특허 문헌 2> 미국특허 제5899658호

본 발명은, 반도체 제조 장치, 액정 제조 장치 등의 진공 환경하에서 피작업물을 반송하는 피작업물 반송 로봇에 관한 것이다. 또는, 피작업물 반송용의 암(arm)을 구동하는 진공 모터에 관한 것이다

근년, 반도체 제조 장치나 액정 제조 장치는 그 용도로부터 다양한 형태가 존재하지만, 여기에서는 가장 일반적이고 주류로 되어 있는 웨이퍼(wafer) 처리 장치를 인용하여 종래 기술을 설명한다.

도 5는 대표적인 웨이퍼 처리 장치를 나타내고 있다. 이 웨이퍼의 처리 장치는, 반송실의 거의 중앙에 웨이퍼 반송 로봇을 배치하고, 그 주위에 복수의 처리실, 및 복수의 카세트실을 배치하고, 웨이퍼를 1매 마다 연속 처리하는 매엽(枚葉) 멀티 챔버 방식의 처리 장치로 되어 있다. 도 5는 웨이퍼 처리 장치의 상면도이다. 1은 수평 다관절형태의 웨이퍼 반송 로봇, 21은 웨이퍼 반송 로봇이 설치되는 반송실, 22는 카세트실, C는 웨이퍼를 격납하는 웨이퍼 카세트(cassette), 23은 처리실 이다. 반송실(21)과 카세트실(22), 혹은, 반송실(21)과 각 처리실(23)은, 소정의 크기로 개구하는 접속구(21a, 22b, 23a) 끼리가 개폐 가능한 게이트 밸브(24)에 의해 접속되어 있다. 또, 카세트실(22)에는, 외부로 개구하는 개구(22b)가 형성되어 있고, 그 개구(22b)를 개폐 가능한 게이트(gate) 밸브(valve)(25)가 봉지하고 있다. 이렇게 해서 반송실(21), 각 처리실(23), 카세트실(22)은 서로 기밀로 보유되는 것이 가능하다. 통상, 각 처리실(23)은 대기의 상태로부터 낮은 압력으로 상시 감압(이하, 단지 진공이라고 한다) 되어 있다. 반송실(21)도 각 처리실(23)과 마찬가지로 소정의 압력까지 상시 감압되어 진공 상태로 되어 있다. 감압할 때는, 도시하지 않는 펌프 등이 운전되어 각 실의 내부 기체를 배기한다. 반송실(21)도 각 처리실(23)도, 소정의 압력 이하를 보유하기 위해, 통상 펌프는 상시 운전되어 그 내부가 배기되어 있다. 카세트실(22)은 적당한 진공 상태와 대기 상태가 반복된다. 외부로부터 카세트실(22)로 웨이퍼 카세트(C)를 넣을 때는, 도시하지 않는 기체 도입 장치로부터 예를 들면 질소 등이 도입되어 대기 압력과 거의 같은 압력으로 된다. 혹은, 카세트실(22)과 반송실(21)을 접속하는 게이트 밸브(24)를 개방시킬 때에는, 반송실(21)과 마찬가지의 진공 상태를 형성하기 위해, 카세트실(22)은 도시하지 않는 펌프 등으로, 반송실(21)과 동일한 정도의 압력까지 배기된다. 카세트실(22) 내의 웨이퍼 카세트(C)에는 등간격으로 지지 선반이 설치되어있고, 처리전 혹은 처리후의 웨이퍼(W)가, 이 지지 선반 상에 다단으로 격납되어 있다. 웨이퍼 반송 로봇(1)에는 복수의 로봇 암(2, 3)과 더 나아가 로봇 암(3)의 선단에는 핸드(4)가 부착되어 있다. 웨이퍼 반송 로봇(1)은, 이들 로봇 암과 핸드를 회전 및 신축시키면서, 핸드(4) 상에 웨이퍼(W)를 탑재하여 소망의 위치까지 반송한다. 즉, 웨이퍼 반송 로봇(1)은, 소정의 게이트 밸브(24)가 개구한 후, 로봇 암(2, 3)을 신장하고, 핸드(4)를, 상기 접속구(21a, 22a, 혹은, 23a)를 통해, 카세트실(22) 내, 혹은 처리실(23) 내에 진입시켜서, 웨이퍼(W)의 반출 및 반입을 하게 되어 있다. 또한 웨이퍼 반송 로봇(1)은, 로봇 암(2, 3) 및 핸드(4)를 상하로 움직임으로써, 예를 들면 웨이퍼 카세트(C)에 대해서, 핸드(4)를 웨이퍼 카세트(C) 내의 웨이퍼(W) 사이의 간극에 진입시켜서, 웨이퍼(W)의 재치 혹은 탑재를 행하는 승강 동작이 가능하다.

이하에, 이러한 매엽 멀티 챔버(multi-chamber) 방식의 웨이퍼 처리 장치(20)의 경우에 대해서, 처리의 흐름을 간단하게 설명한다. 우선, 웨이퍼(W)는 카세트 단위로 카세트실(22) 내에 옮겨 넣어진다. 그리고, 카세트실(22) 내의 진공 형성(배기하는 것)을 한 후, 반송실(21)과 카세트실(22) 사이의 게이트 밸브(24)가 열리고, 웨이퍼 반송 로봇(1)에 의해 카세트(C) 내의 웨이퍼(W)가 반송실(21) 내에 반입된다. 그리고, 또한 반송실(21)과 처리실(23)의 게이트 밸브(24)가 열리고, 웨이퍼 반송 로봇(1)에 의해 웨이퍼(W)가 처리실(23) 내에 재치된다. 그리고 처리실(23)에서, 예를 들면, 성막 에칭 등의 웨이퍼(W)에의 처리를 한다. 이와 같이 하여, 순차 각 처리가 행해져 가서 최종적으로 처리가 끝난 웨이퍼(W)는 다시 웨이퍼 반송 로봇(1)에 의해 반송실(21) 내에 꺼내진 후, 카세트실(22) 내의 웨이퍼 카세트(C)로 되돌려진다. 이와 같이 하여, 웨이퍼(W)를 외기에 노출시키는 일 없이 소정의 분위기 중에서 일련의 처리를 하게 되어 있다.

그런데, 종래부터 이러한 반송실(21)의 진공 환경하에서 동작하는 웨이퍼 반송 로봇의 로봇 암의 구동용 모터로서 특허 문헌 1 및 2 등이 개시되어 있다. 이러한 특허 문헌에는 복수의 로봇 암을 구동하기 위해, 이 암과 연결되고, 서로 독립하여 회전 가능한 2개의 동축 샤프트(shaft)를 전자력에 의해 회전시키는 모터가 기재되어 있다. 특허 문헌 1 및 2에서는 2개의 동축 샤프트를 구동하는 2개의 모터부가 있고, 이 2개의 모터부가, 그 회전축을 중심으로 하여 각각 높이가 다른 위치에 배치되어 있다. 이러한 특허 문헌에 의한 구성의 주된 특징은, 모터부의 회전자부(마그넷이 부착된 모터의 회전하는 부분)가 진공 환경 내에 있고, 또한 자장을 발생하는 고정자부(모터의 회전하지 않는 코일 부분)가 대기 환경에 설치되어 있다고 하는 것이다. 즉, 회전자부는 박판형으로 이루어진 원통형의 부재(이후, 캔(can)이라고 부른다)의 통내에 내포되어 있고, 회전자부의 마그넷이 캔의 내주면에 대향해 따르도록 배열되어 있다. 이 캔의 통내는, 예를 들면 반송실(21) 등의, 로봇이 설치되는 진공 환경과 연통하고 있으므로, 회전자부 및 회전자부에 접속된 상기 동축 샤프트 및 로봇 암이 반송실(21)의 진공 환경 내에 노출되어 있는 것과 같은 것으로 된다. 한편, 고정자부는 캔의 통의 외측에 있어, 회전자부의 마그넷(magnet)을 고정자부의 코일이 캔을 멀리하여 둘러싸도록 설치되어 있다. 그리고, 캔의 외부는 대기 환경으로 되어 있으므로, 고정자부는 모두 대기 환경에 놓여진다. 그리고, 고정자부는 얇은 캔을 멀리하여 전자력을 발생시켜 회전자부를 회전시키고, 샤프트, 즉 로봇 암을 회전시켜서 웨이퍼 반송 로봇에 소망한 동작을 시킨다. 이 구성에 의해 기대되는 효과는, 고정자부의 코일 부분이 대기 환경에 놓여지 기 때문에, 그곳으로부터 발진 하는 분진 등이 진공 환경에 침입하지 않는 것이다. 또, 고정자부로부터의 진공 환경으로 발하는 가스가 없기 때문에 진공 환경의 압력을 더욱 내릴 수가 있다고 하는 효과도 기대할 수 있다.

그렇지만, 이러한 종래의 진공 로봇용의 모터 구성에 있어서는 다음과 같은 문제가 있다.

(1) 고정자부가 발진하여도, 로봇 내부나 진공 챔버에 침입하지 않는다고 하는 효과에 대해서는 기대는 할 수 있지만, 대기 환경과 진공 환경을 멀리하는 캔에는, 항상 압력의 차이로부터 생기는 힘(거의 대기 압력)이 걸리기 때문에, 이로 인한 변형이나 파손을 방지할 필요가 있다. 따라서, 필연적으로 캔을 구성하는 원통형 부재의 소재 두께를 확보하여 강도를 유지할 필요가 있다. 그 때문에, 캔의 크기가 대형화해 버려 모터부를 포함한 로봇의 보디(body)의 직경이 커지게 된다.

(2) 모터의 전자력을 향상시키기 위해서는, 고정자부의 코일과 회전자부의 마그넷의 거리(전자 갭(gap)이라고 한다)를 줄이는 것이 매우 유효한 수단이지만, 캔이 코일과 마그넷의 사이에 위치하기 때문에, 캔의 두께가 두꺼우면 전자 갭이 넓어져 버려서 전자력이 극단적으로 저하한다. 주지하는 바와 같이 이 전자 갭을 균일하게 한편 좁게 유지하는 것은 모터의 성능에 크게 영향을 준다.

(3) 고정자부에 사용하고 있는 코일은 항상 대기 측에 배치되어 있지만, 코일은 금속선이기 때문에, 대기중의 수분에 의해 산화하여 녹이 발생하고, 발진이나 결로에 의해 부식이 진행하고, 코일의 절연층이 파괴되어 단락(short)하여 피작업 물 반송 로봇이 동작 불가능하게 되는 일이 있다.

그래서, 본 발명은 상기와 같은 점에 감안하여 이루어진 것으로, 피작업물 반송 로봇에 있어서, 고정자부의 캔 소재를 얇게 할 수 있고, 또 전자 갭이 작고, 게다가 녹이나 부식이 발생하지 않는 소형이고 경량 한편 신뢰성이 높은 피작업물 반송 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명은 다음과 같은 구성 또는 방법으로 하였다.

청구항 1에 기재의 발명은, 감압된 환경하에서 피작업물을 재치하는 암부와, 이 암부를 회전 구동하는 모터부를 가지고, 상기 모터부에 의해 상기 암부에 소정의 회전운동을 시킴으로써 상기 피작업물을 반송하는 진공 로봇에 있어서, 상기 모터부는, 상기 암부에 연결되고, 이 암부와 함께 상기 감압된 환경하에 놓여서 회전하는 회전자부와, 이 회전자부의 외주에 설치되고, 상기 회전자부를 전자력으로 회전시키는 고정자부와, 대기압 근방의 환경에 놓여지고, 이 고정자부를 내주에 보유하는 하우징과, 상기 회전자부와 상기 고정자부의 전자 갭(gap)의 간극에 배치되고, 상기 하우징과 함께 형성하는 공간에, 상기 고정자부를 내포하여 밀봉하도록 이 하우징에 고정되는 박판 원통형의 캔(can)을 구비하고, 상기 공간이 감압된 상태로 봉지되어 유지되는 진공 로봇으로 하였다.

청구항 2에 기재의 발명은, 상기 모터부가 복수 있고, 이 복수의 모터부의 각각의 상기 회전자부가 서로 동심축 상에서 회전하도록 설치되어, 상기 각각의 회 전자부가 상기 암부에 접속되어 있는 청구항 1에 기재의 진공 로봇으로 하였다.

청구항 3에 기재의 발명은, 상기 하우징의 외주에는, 상기 공간에 연통하는 개구와, 이 개구를 봉지함과 아울러 상기 고정자부의 코일의 케이블에 전기적으로 접속되는 전류 도입 단자가 설치되어 있는 청구항 1에 기재의 진공 로봇으로 하였다.

청구항 4에 기재의 발명은, 상기 하우징의 외주에는, 상기 공간에 연통하는 개구와, 이 개구를 봉지하는 부재가 설치되어 있는 청구항 3에 기재의 진공 로봇으로 하였다.

청구항 5에 기재의 발명은, 상기 하우징 또는 이 하우징에 고정되는 부재가 안내부재에 접속되고, 상기 모터부 및 상기 암부가 상기 안내부재를 따라 상하로 안내되면서, 상기 모터부의 하부에 설치된 승강축부에 의해 승강 가능하게 구성된 청구항 1에 기재의 진공 로봇으로 하였다.

청구항 6에 기재의 발명은, 상기 피작업물을 소정의 감압 환경하에서 처리하는 적어도 하나의 처리실과, 이 처리실에 개폐 가능한 개구에 의해 접속되고, 상기 감압 환경에 가까운 압력으로 되는 적어도 하나의 반송실과, 이 반송실에 개폐 가능한 개구에 의해 접속되고, 상기 피작업물이 수납되어 상기 감압 환경에 가까운 압력과 대기에 가까운 압력이 반복되는 적어도 하나의 카세트실(cassette chamber)과, 상기 반송실에 설치되어 상기 피작업물을 상기 카세트실과 상기 반송실의 사이에 반송하는 진공 로봇을 구비하는 피작업물의 처리 장치에 있어서, 상기 진공 로봇이, 청구항 1에 기재의 진공 로봇으로 구성되어 있는 처리 장치로 하였다.

청구항 7에 기재의 발명은, 감압된 환경하에 놓여서 회전하는 회전자부와, 이 회전자부의 외주에 설치되고, 상기 회전자부를 전자력으로 회전시키는 고정자부와, 대기압 근방의 환경에 놓여지고, 이 고정자부를 내주에 보유하는 하우징과, 상기 회전자부와 상기 고정자부의 전자 갭(gap)의 간극에 배치되고, 상기 하우징과 함께 형성하는 밀폐된 공간에, 상기 고정자부를 내포하도록 이 하우징에 고정되는 박판 원통형의 캔과, 상기 공간에 연통하는 개구와, 이 개구를 봉지하는 봉지 마개를 구비하는 진공 모터의 제조 방법으로서, 상기 고정자부를 상기 하우징에 고정하고, 상기 캔을, 상기 고정자부를 내포하여 밀폐하도록 상기 하우징에 고정하고, 상기 봉지 마개를, 상기 개구를 완전하게 봉지하지 않고 이 개구 근방에 가고정하고, 적어도 상기 하우징과 상기 캔과 상기 고정자부와 상기 봉지 마개로 이루어지는 부재를 진공용 용기에 봉입하고, 이 진공용 용기를 감압시키면서, 상기 공간을 소망의 압력까지 감압시키고, 상기 진공 용기를 대기압 근방에서 개방시켰을 때에, 상기 봉지 마개가 상기 개구를 봉지하여, 상기 공간이 상기 소망의 압력으로 유지되는 진공 모터의 제조 방법으로 하였다.

청구항 8에 기재의 발명은, 청구항 7에 기재의 제조 방법에 의해 제조된 진공 모터의 상기 회전자부가, 피작업물을 재치하여 반송하는 로봇 암에 접속되어, 이 로봇 암을 회전시키는 진공 로봇으로 하였다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도를 참조하여 설명한다.

<실시예 1>

이하 발명의 실시예를 도에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예를 나타내는 진공용 로봇의 측단면도이고, 도 2 및 도 3은 도 1에 있어서의 주요부(a부 및 b부)의 확대도이다.

도 1에 있어서, 1은 피작업물 반송 로봇으로 도 5의 로봇(1)과 같은 것을 나타낸다. 이러한 동일 부분은 동일 부호를 이용하여 설명하고 있다. 1의 피작업물 반송용 로봇은 대체로, 2, 3의 로봇 암과 핸드(4)로 구성되는 암부와 그것들을 회전 구동시키는 모터부(5)로 구성되어 있다. 모터부(5)는 거의 동일 구조의 모터부(5a, 5b)가 도의 상하에 동심 형상으로 배치된다. 또한 암부와 모터부(5)의 전체를 상하로 승강시키는 승강축부(6)를 가지고 있다.

암부의 각부는 각각 2개의 모터부에 의해 회동 및 신축 운동이 실현된다. 핸드(4)에는 위에서 설명한 바와 같이 웨이퍼(W)가 재치된다. 암부의 하부에는 플랜지(42)가 반송실(21)의 내부의 저면에 대해서 고정된다. 플랜지(42)와 반송실(21)의 저면과의 사이에는 O링(43)이 설치되어 있다. O링(43)은, 예를 들면 불소 수지성의 링 형상의 고무이고, 이것에 의해 반송실(21)의 외부에 대한 기밀성을 보유하고 있다. 플랜지(42)로부터는 암부를 지지하고 있는 샤프트(7)가 돌출되어 있다. 샤프트(7)의 주위에는, 도의 상하에 신축 가능한 벨로우즈(bellows)(44)가 설치되고, 벨로우즈(44)의 상면은 플랜지(flange)(42)의 하면에 대해서 기밀로 접속되어 있다. 마찬가지로 플랜지(42)의 하면에는 복수의 지주(45)가 세워서 설치되어 있다. 지주(45)의 주위에는 그 내부를 가리도록 커버(46)가 로봇의 외장으로서 설치되고, 지주(45)의 외면에 대해서 고정된다. 지주(45)의 내면에는 복수의 리니어 가이드(linear guide)(47)가 설치되어 있다. 리니어 가이드(47)는 레일(rail)(47a)과 슬라이더(47b)로 이루어지고, 레일(47a)에 대해서 복수의 슬라이더(47b)가 도의 상하 방향으로 안내되어 가동된다.

한편, 벨로우즈(44)의 하면은, 후술하는 모터부(5)의 하우징(9)에 연결되는 부재에 대해서 기밀로 접속되어 있다. 2개의 모터부(5a와 5b)는, 위에서 설명한 바와 같이, 서로의 하우징(9) 끼리가 상하로 동심 형상으로 연결되어 있다. 하우징(9)의 상면으로부터는, 상술의 샤프트(7)가 돌출되어 있다. 샤프트(7)는 7a 및 7b의 2개의 샤프트로 이루어진다. 7b는 중공의 샤프트로 되어 있고, 그 내부에 샤프트(7a)가 배치되어 있다. 이러한 샤프트는 서로 간섭하지 않는다. 7a 및 7b는 동심 형상으로 배치되어 있고, 후술하는 베어링(41)으로 하우징(9)에 대해서 회전 가능하게 지지되어 있다.

한편, 각각의 하우징(9)의 외주부가 상기 슬라이더(47b)와 연결되어 있다. 이에 의해 모터부(5)는 리니어 가이드(47)에 의해 상하로 이동 가능하다. 또한, 모터부(5)의 최하부에는 기지의 볼나사(47)가 설치되어 있다. 볼나사(47)의 회전부에는 풀리(pulley)(48)가 접속되어 있고, 풀리(48)에는 벨트(49)가 계합되어 있다. 마찬가지로 벨트(49)에는 풀리(50)가 계합되어 있고, 풀리(50)는 모터(51)에 의해 회전한다. 이상과 같이 모터(51)의 회전에 의해 모터부(5) 및 암부가 자유롭게 상하로 움직임 가능하다. 이러한 부품에 의해 승강축부(6)가 형성된다.

도 2 및 도 3에 있어서 모터부(5)의 개요를 설명한다. 5의 모터부는, 상기와 같이, 부하측의 제1의 모터(5a)와 반부하측의 제2의 모터(5b)로 구성되어 있다. 제1의 모터(5a)와 제2의 모터(5b)는 실질적으로 동일 구조이므로 이하의 설명에서는 각 모터의 세부를 특히 구별하지 않는다.

회전자부(14)는, 원통형의 부재(14b)의 외주 전주(全周)에 영구자석(마그넷)(14a)이 접착제 등으로 고정되어 형성되어 있다. 각각의 부재(14b)는 샤프트(7a 혹은 7b)에 연결되어 있다. 여기에서는 샤프트(7a)와 제2의 모터(5b)의 회전자부(14)는 결합되어 있고, 마찬가지로 샤프트(7b)와 제1의 모터(5b)의 회전자부(14)가 결합되어 있다.

고정자부(8)는 원통형으로 형성되어 있고, 전류가 흐르게 됨에 따라 자장을 발생하는 코일(8b)과, 그 자장을 강하게 하는 부품인 코어(8a)로 형성되어 있다. 코어(8b)는 마그넷(14a)에 대향하도록 근접하여 배치된다.

따라서, 이상의 구성에 의해 샤프트(7a)는 제2의 모터(5b)에 의해, 샤프트(7b)는 제1의 모터(5a)에 의해 동심에서 회전한다. 또, 모터부(5)의 대략의 구조는 기지의 것이다.

더욱 자세하게 모터부(5)의 상세를 설명한다. 도 2에 있어서 고정자부(8)(코일(8b)과 코어(8a))의 외주에는 8a와 8b를 고정 보유하는 하우징(9)이 설치되어 있다. 그리고, 고정자부(8)가 존재하는 공간을 하우징(9)과 함께 협지(挾持)하는 캔(16)이 설치되어 있다. 캔(16)은, 도와 같이, 회전자부(14)와 고정자부(8)의 사이의 전자 갭(17)에 위치한다. 캔(16)은 예를 들면 스텐레스강(stainless steel) 소재의 박판이 원통형으로 형성된 것이다. 도에 있어서의 하우징(9)의 상하에는 캔(16)을 용접하여 고정하기 위해 캔(16)과 동(銅) 소재로서 하우징(9)에 고정되는 부품(12)이 각각 설치된다. 하우징(9)과 부품(12)의 사이에는 각각 O링(13)이 협지 되어 있다. 캔(16)은 이들 부품(12)에 대해서 용접하여 고정되어 있다. 따라서 하우징(9)과, 2개의 부품(12)과, 캔(16)으로 형성되는 밀폐된 기밀의 공간(15)에 고정자(8)가 존재한다.

또한, 하우징(9)의 외주에는 공간(15)에 연통하고 있는 진공 형성구(19)와, 이 진공 형성구(19)를 봉지하기 위한 봉지 마개(18a)와, 봉지 마개(18a)의 기밀성을 높이는 O링(18b)이 설치되어 있다. 또, 더 나아가 하우징(9)의 외주에는 코일(8b)에 전류를 도입하기 위한 케이블(10)을, 하우징(9)의 외부로 꺼내기 위한 케이블구인 전류 도입 단자(11a)와, 전류 도입 단자(11a)의 부품의 기밀성을 높이는 O링(11b)이 설치되어 있다. 봉지 마개(18a)와 전류 도입 단자(11a)는, 하우징(9)에 대해서 도시하지 않는 나사에 의해 고정됨과 아울러, O링(11b, 18b)에 의해 기밀성을 보유한다.

그런데, 위에서 설명한 바와 같이 모터부(5)에 있어 전자 갭(17)이 작아(좁아)지도록 설계하는 것이 필요하다. 본 발명의 진공 로봇(1)이, 도 5의 반송실(21)과 같은 진공 챔버에 대해서 도 1과 같이 설치되었을 때, 캔(16)의 원통 내부는, 진공 상태로 되고, 한편, 원통 외부는 대기압과 동일한 정도의 환경에 놓여진다. 그렇게 하면, 캔(16)의 통 내외에는 압력 차가 생기고, 캔(16)에는 대기 압력 정도의 힘이 걸린다. 한편, 캔(16)은 전자 갭(17)을 가능한 한 좁게 하기 위해서 얇은 소재를 사용하지만, 대기 압력과 관련되는 힘으로 변형하지 않을 정도의 소재의 두께를 가지고서 강도를 유지하는 것이 가장 중요하다. 따라서, 본 발명에 있어서, 상술의 구성에 의해 캔(16)의 원통 외주에 고정자부(8)가 밀폐 봉입된 공간(15)을 형성하고, 이 공간(15)을 감압 상태로 유지함으로써 캔(16)에 걸리는 힘을 경감시킨다.

그래서, 상기의 공간(15)을 진공 상태로 봉지하는 방법에 대해서 설명한다. 여기서, 공간(15)을 감압시키기 위해서, 진공 형성구(19)에 펌프를 접속하고, 이 진공 형성구(19)로부터 펌프로 공간(15)의 내부 기체를 배기하고, 펌프를 진공 형성구(19)로부터 떼어 놓은 후에 재빠르게 봉지 마개(18a)로 봉지하면, 공간(15)을 어느 정도의 진공 상태로 보유할 수 있는 것이 용이하다고 생각된다. 그러나, 펌프를 진공 형성구(19)로부터 떼어 놓는 순간에도 접속부로부터 공간(15)에는 다량의 외부 기체가 유입하고 있고, 공간(15)이 소망의 압력 이하로 하는 것은 그대로는 되지 않는다. 또, 이 작업에는 작업자의 숙련과 민첩함이 요구되고 작업마다(로봇의 개체마다), 어느 정도 안정된 압력으로 공간(15)을 보유하는 것은 불가능하다.

따라서, 본 발명에 있어서 다음과 같은 방법으로 공간(15)을 진공 상태로 봉지시킨다. 이것을 도 4에 기초하여 설명한다. 또, 상기의 도 2, 도 3과 합해서 설명한다. 도 4는 공간(15)을 진공 상태로 봉지시키기 위한 장치의 단면도이다.

우선, 도 1과 같이 거의 완성한 로봇이 되기 전의 예를 들면 제1의 모터부(5a)의 조립 단계에 있어서, 원통형의 코일(8b)과 코어(8a)를 하우징(9)에 대해서 몰드한다. 몰드한 부분은 특히 도시하고 있지 않다.

다음에, 하우징(9)의 일부의 부품(12)을 하우징(9)에 대해서 O링(13)을 사이에 두어 고정한다.

다음에, 하우징(9)의 일부의 부품(12)에 대해서 캔(16)을 용접한다. 용접은 기밀성이 요구된다.

다음에, 코일(8b)로부터의 케이블(10)을 전류 도입 단자(11a)에 전기적으로 접속하고, O링(11b)을 사이에 두어 전류 도입 단자(11a)를 하우징(9)에 대해서 고정한다.

다음에, 봉지 마개(18a)를, O링(18b)을 사이에 두어 하우징(9)에 가고정한다. 가고정은 봉지 마개(18a)를 도시하지 않는 나사로 완전하게 체결하여 넣어 버리지 않고, 즉 O링(18b)이 실질적으로 찌부러지고 있지 않은 상태(공간(15)을 기밀로 하지 않는 상태)로 고정하는 것을 가리킨다.

다음에, 이상의 방법으로 조립한 예를 들면 제1의 모터부(5a)의 부품 한 벌을, 이 부품 한 벌이 삽입 가능한 진공 챔버(용기)(30)에 넣는다. 그리고, 진공 챔버(30)를 기밀로 봉지하고, 진공 챔버(30)에 설치한 흡기구(31)로부터 펌프 등으로 배기한다. 이때 O링(18b)이 찌부러져 있지 않기 때문에 고정자부(8)가 존재하는 공간(15)은 진공 챔버(30)의 다른 공간과 마찬가지로 O링(18a)의 주위의 간극으로부터 그 내부 기체가 배기되어 진공 상태가 된다.

다음에, 진공 챔버(30)가 소망의 압력 이하로 되면, 예를 들면 흡기구(31)를 개방시켜 진공 챔버(30)를 대기 상태로 되돌린다. 이때(이 순간) 상기의 부품 한 벌에 대기압이 걸리지만 고정자부(8)의 공간(15)은 진공 상태이기 때문에, 이 압력 차에 의해 봉지 마개(18a)가 대기압에 의해 하우징(9)에 대해서 눌려진다. 동시에 봉지 마개(18a)는 O링(18b)을 완전하게 찌부러뜨리고, 고정자부(8)의 공간(15)은 밀폐됨과 아울러 진공 상태로 봉지된다.

마지막으로, 봉지 마개(18a)를 하우징(9)에 대해서 도시하지 않는 나사로 완전 고정한다.

이상에 의해 공간(15)을 진공 상태로 한 제1의 모터부(5a)와, 마찬가지로 조립한 제2의 모터부(5b)와, 상술의 암부, 승강축부(6) 등을 조립하여 본 발명의 진공 로봇을 완성시킨다. 물론, 상기의 방법은 진공 로봇이 실질적으로 거의 완성된 상태라도 그것을 넣는 것이 가능한 크기의 진공 챔버(30)를 준비하면 실시 가능하다.

이상과 같이 본 발명에서는, 상기 공간(15)을 로봇의 제작 단계에서 진공 상태로 형성하여 그 압력을 유지하려고 하는 것으로, 반송실(21)이나 캔(16)의 통내의 공간과 같이 상시 펌프 등으로 배기되는 것을 기대하는 것은 아니다. 따라서, 실제의 로봇의 사용 단계에 있어서는 반송실(21) 및 캔(16)의 통내부가 펌프의 작용에 의한 낮은 압력으로 되고, 그것(반송실(21)이나 캔(16) 통내부의 압력)보다 높은 압력이지만, 확실히 하우징(9)의 외부의 대기압 공간보다 낮은 압력 상태로 공간(15)은 유지된다. 이에 의해 캔(16)에 있어서 통 내외에서의 압력 차가 경감되기 때문에 압력 차로 생기는 힘에 의해 변형하는 것이 경감되고, 캔(16)은 얇은 두께의 소재가 사용 될 수 있도록 된다. 그렇다면, 전자 갭(17)이 좁게 구성할 수 있으므로, 모터부(5)의 파워(power)도 향상된다. 마찬가지로 캔(16)의 변형에 의해 캔(16)이 회전자부 측으로 부풀어 올라 회전자부와 스친다고 하는 문제도 발생되기 어려워진다.

또, 상기의 실시예에서는 봉지 마개(18a) 및 O링(18b)을 전류 도입 단 자(11a) 및 O링(11b)에 대해서 별도 설치하고 있지만, 예를 들면 이 전류 도입 단자(11a) 및 O링(11b)의 부분을 봉지 마개(18a)와 마찬가지의 역할로서 사용하여 상기와 같이 공간(15)의 진공 상태를 형성시키는 것도 실현될 수 있다. 이 경우 봉지 마개(18a)의 부재가 삭감된다.

또, 예를 들면 O링(18b)은 불소 수지 등의 탄성체가 바람직하지만, 금속제의 씰(seal) 링(ring)으로도 본 발명은 실현될 수 있다.

또, 상기의 실시예에서는 암부가 제1 및 제2의 모터부의 합계 2개의 모터에 의해 구동하는 예를 기재하였지만 본 발명은 모터부의 수를 한정하는 것은 아니다.

이상, 본 발명에 의하면, 캔(16)에 의해 암부나 회전자부(14)가 존재하는 공간 즉 상시 진공 상태로 되는 반송실(21)의 내부 공간과 공간(15)이 격리되어 있으므로, 고정자부(8)로부터의 발진이 반송실(21)의 내부에 침입하는 일이 없고, 고정자부(8)의 예를 들면 몰드 재료로부터의 발생 가스에 의해 반송실(21)의 압력에 영향을 미치는 일도 없다.

또, 고정자부(8)가 존재하는 공간(15)이 진공 상태로 봉지된 상태로 유지되므로, 고정자부(8)의 코일(8b)이 대기중의 수분 등에 의해 부식되는 일이 없다.

또, 공간(15)은 반송실(21) 및 캔(16)의 통내부의 공간보다 높은 압력이지만, 하우징(9)의 외부의 대기압 공간보다 충분히 낮은 압력 상태로 유지되어 있으므로, 캔(16)에 걸리는 압력 차에 의한 압력이 경감된다. 따라서, 캔(16)은 충분히 박판 형상 소재의 것을 사용할 수 있으므로, 로봇의 보디(body) 직경이 작아짐과 아울러, 상기의 전자 갭을 좁게 할 수 있으므로, 모터부(5)의 전자력이 향상한다.

본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 고정자부(8)가 존재하는 공간(15)은 모터 제작 당초의 진공 상태를 거의 유지하고 있고, 캔 내부의 회전자부의 공간(회전자부나 로봇 암이 사용되는 반송실 등의 챔버 공간)의 압력과의 압력 차가 적기 때문에, 캔(16)에 걸리는 압력이 경감됨으로써, 캔(16)의 두께를 얇게 하는 것이 가능하게 된다. 따라서 로봇의 보디(body) 직경도 작게 할 수 있다.

(2) 캔(16)이 얇아지게 되고, 전자 갭(17)을 작게 하는 것이 가능하게 되면, 전자력 향상을 기대할 수 있어 모터부의 소형·경량화를 도모할 수 있다. 따라서 한층 더 로봇의 보디 직경을 작게 할 수 있다.

(3) 고정자부(8)의 공간은 진공 상태이기 때문에, 고정자부 코일은 녹이 나기 어려워져지게 되고, 또한 발진이나 결로에 의한 단락의 발생을 방지하여 모터 및 로봇으로서의 신뢰성 향상이 가능하게 된다.

(4) 고정자부의 코일을 몰드(절연을 위해, 수지제의 경화제에 매설해 버리는 것)하는 수지제 경화제는 진공 상태의 공간에 넣으면, 가스가 그 경화제 내부로부터 방출하여, 진공 환경의 압력을 상승시켜 버리지만, 고정자부는 캔에 의해 회전자부나 로봇 암의 공간과 격리되어 있기 때문에, 상기의 가스 방출이 없어져 진공의 압력에 영향을 미치는 일이 없어지게 된다.

Claims (8)

1. 감압된 환경하에서 피작업물을 재치하는 암부와, 이 암부를 회전 구동하는 모터부를 가지고, 상기 모터부에 의해 상기 암부에 소정의 회전운동을 시킴으로써 상기 피작업물을 반송하는 진공 로봇에 있어서,

   상기 모터부는,

   상기 암부에 연결되고, 이 암부와 함께 상기 감압된 환경하에 놓여서 회전하는 회전자부와,

   이 회전자부의 외주에 설치되고, 상기 회전자부를 전자력으로 회전시키는 고정자부와,

   대기압 근방의 환경에 놓여지고, 이 고정자부를 내주에 보유하는 하우징과,

   상기 회전자부와 상기 고정자부의 전자 갭(gap)의 간극에 배치되고, 상기 하우징과 함께 형성하는 공간에, 상기 고정자부를 내포하여 밀봉하도록 이 하우징에 고정되는 박판 원통형의 캔(can)을 구비하고,

   상기 공간이 감압된 상태로 봉지되어 유지되는 것을 특징으로 하는 진공 로봇.
2. 제1항에 있어서,

   상기 모터부가 복수 있고, 이 복수의 모터부의 각각의 상기 회전자부가 서로 동심축 상에서 회전하도록 설치되어, 상기 각각의 회전자부가 상기 암부에 접속되 어 있는 것을 특징으로 하는 진공 로봇.
3. 제1항에 있어서,

   상기 하우징의 외주에는, 상기 공간에 연통하는 개구와, 이 개구를 봉지함과 아울러 상기 고정자부의 코일의 케이블에 전기적으로 접속되는 전류 도입 단자가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 로봇.
4. 제3항에 있어서,

   상기 하우징의 외주에는, 상기 공간에 연통하는 개구와, 이 개구를 봉지하는 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 로봇.
5. 제1항에 있어서,

   상기 하우징 또는 이 하우징에 고정되는 부재가 안내부재에 접속되고, 상기 모터부 및 상기 암부가 상기 안내부재를 따라 상하로 안내되면서, 상기 모터부의 하부에 설치된 승강축부에 의해 승강 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 진공 로봇.
6. 상기 피작업물을 소정의 감압 환경하에서 처리하는 적어도 하나의 처리실과,

   이 처리실에 개폐 가능한 개구에 의해 접속되고, 상기 감압 환경에 가까운 압력으로 되는 적어도 하나의 반송실과,

   이 반송실에 개폐 가능한 개구에 의해 접속되고, 상기 피작업물이 수납되어 상기 감압 환경에 가까운 압력과 대기에 가까운 압력이 반복되는 적어도 하나의 카세트실(cassette chamber)과,

   상기 반송실에 설치되어 상기 피작업물을 상기 카세트실과 상기 반송실의 사이에 반송하는 진공 로봇을 구비하는 피작업물의 처리 장치에 있어서,

   상기 진공 로봇이, 청구항 1에 기재의 진공 로봇으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 처리 장치.
7. 감압된 환경하에 놓여서 회전하는 회전자부와,

   이 회전자부의 외주에 설치되고, 상기 회전자부를 전자력으로 회전시키는 고정자부와,

   대기압 근방의 환경에 놓여지고, 이 고정자부를 내주에 보유하는 하우징과,

   상기 회전자부와 상기 고정자부의 전자 갭(gap)의 간극에 배치되고, 상기 하우징과 함께 형성하는 밀폐된 공간에, 상기 고정자부를 내포하도록 이 하우징에 고정되는 박판 원통형의 캔과,

   상기 공간에 연통하는 개구와,

   이 개구를 봉지하는 봉지 마개를 구비하는 진공 모터의 제조 방법으로서,

   상기 고정자부를 상기 하우징에 고정하고, 상기 캔을, 상기 고정자부를 내포하여 밀폐하도록 상기 하우징에 고정하고,

   상기 봉지 마개를, 상기 개구를 완전하게 봉지하지 않고 이 개구 근방에 가 고정하고,

   적어도 상기 하우징과 상기 캔과 상기 고정자부와 상기 봉지 마개로 이루어지는 부재를 진공용 용기에 봉입하고,

   이 진공용 용기를 감압시키면서, 상기 공간을 소망의 압력까지 감압시키고,

   상기 진공 용기를 대기압 근방에서 개방시켰을 때에, 상기 봉지 마개가 상기 개구를 봉지하여, 상기 공간이 상기 소망의 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 진공 모터의 제조 방법.
8. 청구항 7에 기재의 제조 방법에 의해 제조된 진공 모터의 상기 회전자부가, 피작업물을 재치하여 반송하는 로봇 암에 접속되어, 이 로봇 암을 회전시키는 것을 특징으로 하는 진공 로봇.

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