アクチュエータ及び基板搬送ロボット
【課題】 駆動機構の高さをコンパクトにしたアクチュエータを提供すること。
【解決手段】 アクチュエータは、第１ロータと、第１ステータと、第２ロータと、第２ステータとを備える。第１ロータの回転軸を基準として、第１ロータおよび第２ロータは同心円状に配置され、第１ロータの回転軸を基準として、第１ステータおよび第２ステータは同心円状に配置されている。
【解決手段】 アクチュエータは、第１ロータと、第１ステータと、第２ロータと、第２ステータとを備える。第１ロータの回転軸を基準として、第１ロータおよび第２ロータは同心円状に配置され、第１ロータの回転軸を基準として、第１ステータおよび第２ステータは同心円状に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクチュエータ及び基板搬送ロボットに関する。特に、半導体ウエハ基板や、ＬＣＤ、太陽電池基板、あるいは光通信機器用基板を搬送する基板搬送ロボット、基板搬送ロボットに用いるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４、５の参照により、従来の基板搬送ロボットおよびプロセス処理装置（例えば、特許文献１を参照）を説明する。図５に示す複数のプロセス処理装置（以下、「処理室」）１−６は、基板搬送ロボット５１を中心にして放射状に配置されている。基板搬送ロボット５１は、搬送室６０の内部に配置され、ロードロック室（ＬＬ１）から搬入された基板を処理室１−６のそれぞれに搬送する。各処理室で処理された基板は、最終的にロードロック室（ＬＬ２）から排出される。基板搬送ロボット５１は、第１アーム５２の回転（＋α度）動作と、第２アーム５３の回転（−２α度）動作と、を同時に行うことにより、第２アームの先端に構成されている基板保持プレート５４の軌道が直線的になるように動作可能である。処理室１−６は、基板搬送ロボット５１を中心にして放射状に配置されている。第１アーム５２および第２アーム５３の回転動作に基づいて基板保持プレート５４を直線的に動作させることより、基板搬送ロボット５１は各処理室に基板を搬送することが可能である。処理室で基板の処理が終了した後に、基板搬送ロボット５１は処理室から基板を排出し、次の処理を行う別の処理室に基板を移載する。
【０００３】
基板搬送ロボット５１の概略を説明する。ベルト５５と連結された内軸４８０は固定のまま（未回転）、外軸４９０を回転させると、第１アーム５２は中心軸を中心に回転（＋α角）する。第１アーム５２の内部で所定の歯数のプーリ５８と接続されたベルト５５の働きにより、第２アーム５３は第１アーム５２の回転とは逆の方向に所定倍の角度（例えば２倍：−２α角）だけ動作する。基板保持プレート５４は、第１アーム５２と同一方向に同一角度回転することができるように構成されているため、結果的に、外軸４９０の回転運動を行うだけで、基板保持プレート５４を直線的に動かす直動動作が可能になる。この直動動作により、基板保持プレート５４に載置された基板を処理室内に搬送することができる。処理室で基板の処理が終了した後に、基板搬送ロボット５１は、直動動作により処理室から基板を排出する。そして、基板搬送ロボット５１の外軸４９０と内軸４８０を同期させて同一方向に回転させることにより、基板搬送ロボット５１の向きを変えて、別の処理室へ基板を移載（以下アームの公転）することが可能である。
【０００４】
特許文献２には、ベルトを排除して構成されたアームが提案されている。特許文献２のアームの場合、アームの公転時は、図５と同様に外軸、内軸を同期させて同一方向に回転させることにより基板搬送ロボットの向きを変えることができる。また、第１アームの駆動と第２アームの駆動とを同期させて、特許文献１と同様にそれぞれ所定の角度だけ回転させることにより、直動動作を実現している。更に、基板を載せかえるために、基板搬送ロボットの基板保持プレートを上下動させる上下機構を搭載している基板搬送ロボットもある。各処理室における基板処理は真空環境で行うため、基板搬送ロボット５１は真空チャンバとして機能する搬送室６０の真空環境を悪化することなく動作可能に構成されている。
【０００５】
図４の基板搬送ロボットは、第１アームを動作させる回転駆動機構と第２アームを動作させる回転駆動機構とを有している（上側モータ４００、下側モータ４１０）。基板搬送ロボットは、基板を保持する基板保持プレートと連結されているアームに接続されている駆動軸を直接駆動するロータとステータのセットを２セット有する。真空対応の場合、ロータとステータの間に真空隔壁の機能を有するハウジング４３０が設けられる。ハウジング４３０から真空チャンバの間では、外軸４９０の回りはベローズ４９５で覆われハウジング内部の気密状態が保持されている。永久磁石を有したロータ（内軸ロータ４４０、外軸ロータ４５０）は、ハウジング４３０に固定されているステータ（内軸ステータ４４５、外軸ステータ４５５）とそろえられて配置されている。下側モータ４１０により駆動される内軸４８０と上側モータ４００により駆動される外軸４９０とは同軸になるように配置され、上側モータ４００と下側モータ４１０とが上下に直列に設けられた構成になっている。また、回転位置検出用のセンサ（内軸用エンコーダ４６０、外軸用エンコーダ４６５）が設けられ、駆動軸の回転位置、回転角度を検出することが可能である。
【０００６】
基板搬送ロボットはステータ（内軸ステータ４４５、外軸ステータ４５５）に供給された電力に基づいて、ロータ（内軸ロータ４４０、外軸ロータ４５０）を所定の角度、回転させて、基板保持プレート５４に載置された基板を、図５で説明したように搬送する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０ー１２８６９２号公報
【特許文献２】特表平８ー５０６７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図４に示す構成では、ロータとステータのセットが直列に配置されているため、回転駆動機構の回転軸方向に長くなる。そのため、基板を搬送する基板搬送ライン（パスライン）も合わせて高くする必要がある。すなわち、各処理室装置全体の基板搬送ライン（パスライン）も高くすることが必要とされ、装置全体は大型化せざるを得ないものとなった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
駆動機構の回転軸方向の長さをコンパクトにしたアクチュエータを提供することを目的とする。
【００１０】
上記の目的を達成する本発明にかかるアクチュエータは、中空構造を有し、内側を真空排気できるハウジングと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されている第１ロータと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されており、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されている第２ロータと、を備え、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータおよび前記第２ロータが同心円状に配置されているアクチュエータであって、
前記ハウジングは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータの外周側に構成されている第１外周隔壁と、
前記第２ロータの外周側に構成されている第２外周隔壁と、を備え、
前記アクチュエータは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記第１外周隔壁を介して、前記第１ロータの外周面に対向している第１ステータと、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第２ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記第２外周隔壁を介して、前記第２ロータの外周面に対向して配置されている第２ステータと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
あるいは、本発明にかかるアクチュエータは、中空構造を有し、内側を真空排気できるハウジングと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されている第１ロータと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されており、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されている第２ロータと、を備え、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータおよび前記第２ロータが同心円状に配置されているアクチュエータであって、
前記ハウジングは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータの外周側に構成されている第１外周隔壁と、
前記第２ロータの内周側に構成されている第２内周隔壁と、を備え、
前記アクチュエータは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記ハウジングの第１外周隔壁を介して、前記第１ロータの外周面に対向している第１ステータと、
前記第１ステータの外周面に配置されているステータ支持部と、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記ステータ支持部よりも外周側に構成されている前記ハウジングの第２外部隔壁と、前記ステータ支持部との間に配置され、前記第２内周隔壁を介して、前記第２ロータに対向して配置されている第２ステータと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に拠れば、駆動機構の軸方向の長さをコンパクトにしたアクチュエータを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態にかかるアクチュエータの断面図。
【図２】第２実施形態にかかるアクチュエータの断面図。
【図３Ａ】第３実施形態にかかるアクチュエータの断面図。
【図３Ｂ】一体のステータを図３Ａの矢印Ａ方向から見た図。
【図４】従来の基板搬送ロボットを説明する図。
【図５】従来の基板搬送ロボットを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【００１５】
（第１実施形態）
図１の参照により第１実施形態にかかる基板搬送ロボット、および基板搬送ロボットに用いるアクチュエータ１０００の構成を説明する。基板搬送ロボットは、本実施形態のアクチュエータを駆動源として有する。図１は、アクチュエータ１０００の断面図であり、アクチュエータ１０００は同心円状に配置された２つの軸（内軸、外軸）を独立に回転駆動することが可能である。２つの軸のうち、相対的に内側にある軸を内軸１１０とし、相対的に外側にある軸を外軸１２０とする。アクチュエータのハウジング１００は構成部材の接合部分にＯリング５００を挟み込むことにより気密状態が保持された中空構造を有し、その内部は真空チャンバ１０１と連通しており、真空排気可能である。ハウジング１００の下面部１６３は、内軸ステータ１１２を配置するために下向きに開口した溝部を有する。ハウジング１００の上面部には内軸１１０、外軸１２０を通すための開口部が形成されている。この開口部から真空チャンバ１０１へと延びる外軸の周囲は気密保持部材１９０（ベローズ）に覆われ、ハウジング１００内部の気密状態が保持されている。中空構造を有するハウジング１００の内部で、内軸１１０はベアリング６００により支持され、外軸１２０はベアリング７００、７１０により回転自在に支持されている。内軸１１０と外軸１２０とは独立に回転可能である。
【００１６】
内軸１１０を駆動するモータを内軸モータ１１３とし、外軸１２０を駆動するモータを外軸モータ１２３とする。内軸モータ１１３の外周側（内軸ロータ１１１が回転する回転半径方向の外側）に外軸モータ１２３が、内軸モータ１１３（内軸ロータ１１１）の回転軸を基準として同心円状に配置されている。すなわち、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１および外軸ロータ１２１および内軸ステータ１１２および外軸ステータ１２２（第２ステータ）は同心円状に配置される。内軸モータ１１３と外軸モータ１２３を同心円状に配置することで軸方向の長さを短くすることができる。また、動作速度を揃えるために発生トルクを変化させる工夫により、同期回転時の制御応答性を揃えることができる。
【００１７】
内軸モータ１１３を構成する内軸ロータ１１１（第１ロータ）は、永久磁石を有しており、基板搬送ロボットのハウジング１００の内部において回転自在に支持されている。内軸ロータ１１１は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている内軸１１０に連結されており、内軸ロータ１１１の回転が内軸１１０に伝達され、内軸１１０が回転する。
【００１８】
内軸ステータ１１２（第１ステータ）は、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１が配置されている位置よりも外周側に配置されている。内軸ステータ１１２（第１ステータ）は、ハウジング１００を構成する隔壁１１４（外部隔壁）を介して、内軸ロータ１１１の永久磁石の外周面に対向して配置されている。
【００１９】
外軸モータ１２３を構成する外軸ロータ１２１（第２ロータ）は、永久磁石を有し、基板搬送ロボットのハウジング１００の内部において回転自在に支持されている。外軸ロータ１２１（第２ロータ）は、内軸モータ１１３を構成する内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ステータ１１２が配置されている位置よりも半径方向の外周側に配置される。外軸ロータ１２１（第２ロータ）は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている外軸１２０に連結されており、外軸ロータ１２１（第２ロータ）の回転が外軸１２０に伝達され、外軸１２０が回転する。外軸ステータ１２２（第２ステータ）は、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、外軸ロータ１２１（第２ロータ）よりも外周側に構成されているハウジング１００の側壁１１５を介して、外軸ロータ１２１の永久磁石の外周面に対向して配置されている。
【００２０】
基板搬送ロボットは、内部が真空排気できるよう構成された真空チャンバ１０１に接続されている。基板搬送ロボットは、内軸モータ１１３により駆動される内軸１１０を介して接続される第１アームと、外軸モータ１２３により駆動される外軸１２０を介して接続される第２アームと、を有する。第１アームおよび第２アームが、内軸モータ１１３および外軸モータ１２３の回転動作を受けて所定の回転角度、回転速度で動作可能である。
【００２１】
基板搬送ロボットは可動シール部材と、ハウジング１００を上昇または降下させて上下方向の位置を調整することが可能な上下動装置１８０とを有し、アームに保持された基板の高さを制御することができる。かかる構成によれば、アクチュエータの小型化を図ることができ、真空処理装置のメンテナンスエリアを確保することが可能になる。また、メンテナンス時において、高所作業の必要がなくなり、十分な作業の安全性を確保することも可能になる。上下動装置１８０は、ハウジング１００の底面部に構成されている。上下動装置１８０は、例えば、ハウジング１００を上下方向に伸縮可能な可動シール部材（ベローズ管など）を介してハウジング１００の上下方向の位置を調整する。
【００２２】
内軸１１０には、内軸１１０（第１軸）の回転数や回転角度（第１軸の回転角度）を検出することが可能な内軸用エンコーダ１７０（第１検出部）が設けられている。また、外軸１２０には、外軸１２０（第２軸）の回転数や回転角度（第２軸の回転角度）を検出することが可能な外軸用エンコーダ１７５（第２検出部）が設けられている。内軸用エンコーダ１７０、外軸用エンコーダ１７５としては、磁気式や光学式のエンコーダを用いることができる。例えば、光学式エンコーダは、回転軸側に取り付けられたディスク１７１、１７３と、ハウジング１００側に取り付けられた投光器及び読み取りヘッド１７２、１７４とからなっている。ディスク１７１、１７３は、遮光部と透光部とが所定間隔に形成されており、回転軸の回転に応じて投光器から読み取りヘッド１７２、１７４に向かう光が遮蔽される。そのため、読み取りヘッド１７２、１７４で読み取った光の検出パターンから回転軸の回転数や回転角度を検出することが可能である。
【００２３】
本実施形態のアクチュエータは、内軸モータ１１３、外軸モータ１２３ともにインナーロータの形式として構成している。この構成により内軸ロータ１１１の永久磁石と外軸ロータ１２１（第２ロータ）の永久磁石とが、コイルを有する内軸ステータ１１２、ハウジング１００の外壁１１６を挟んで配置される構成となるため減磁するおそれがない。
【００２４】
また、内軸モータ１１３をインナーロータの構成として、内軸ステータ１１２のコイルをハウジングの外部に配置とすることで、内軸ステータ１１２が大気側に接する面積を広く取ることが可能になる。この構造はコイルの放熱に有利な構造である。また、外軸モータ１２３をインナーロータの構成とすることで、内軸ステータ１１２のコイルと離れて、外軸ステータ１２２（第２ステータ）のコイルを配置できる。この構造によりコイルの冷却を効果的に行うことが可能になる。
【００２５】
内軸ステータ１１２は外周側でハウジングに固定され、外軸ステータ１２２は、外周側でステータ支持部１２８に固定されている。このように、内軸ステータ１１２及び外軸ステータ１２２を外周側で固定することで、内軸ステータ１１２と内軸ロータ１１１の間の隔壁（第１外周隔壁）、及び外軸ステータ１２２と外軸ロータ１２１の間の隔壁（第２外周隔壁）を薄く構成することができる。すなわち、内軸ステータ１１２及び外軸ステータ１２２から内軸ロータ１１１及び外軸ロータ１２１に及ぼす磁力の減衰を抑えることが可能になり、モータの効率の向上を図ることができる。
【００２６】
本実施形態に拠れば、駆動機構の高さをコンパクトにしたアクチュエータを提供することが可能になる。すなわち、内軸用モータ部と外軸用モータ部がほぼ同心円状に並列に配置したことより、直列に配置した構造に比較して駆動部の高さを低くすることが可能になる。
【００２７】
また、内軸の長さを短くすることが可能になり、シャフト自体のねじれ剛性を上げることが可能になり、搬送安定性が向上し、信頼性を向上することが可能になる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、図２の参照により本発明の第２実施形態にかかる基板搬送ロボット、および基板搬送ロボットに用いるアクチュエータ２０００の構成を説明する。図２は、アクチュエータ２０００の断面図であり、アクチュエータ２０００は同心円状に配置された２つの軸（内軸、外軸）を独立に回転駆動することが可能である。２つの軸のうち、相対的に内側にある軸を内軸１１０とし、相対的に外側にある軸を外軸１２０とする。図１の構成要素と同一の構成要素については、同一の参照番号を付して、説明を省略する。
【００２９】
本実施形態のアクチュエータは、内軸ロータ１１１の外周側に内軸ステータ１１２が配置されている。また、内軸ステータ１１２の外周側に外軸ステータ１２２が配置され、外軸ステータ１２２の外周側に外軸のロータが配置されている。内軸はインナーロータ形式で、かつ、外軸はアウターロータ形式の構成となっている。内軸モータ１１３の外周側（内軸ロータ１１１が回転する回転半径方向の外側）に外軸モータ１２３が、内軸モータ１１３（内軸ロータ１１１）の回転軸を基準として同心円状に配置されている。すなわち、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１および外軸モータ１２３の外軸ロータ１２１および内軸ステータ１１２および外軸ステータ１２２は同心円状に配置されている。
【００３０】
アクチュエータのハウジング１００は中空構造を有し、その内部は真空チャンバと連通しており、真空排気可能である。中空構造を有するハウジングの内部で、内軸と外軸とは独立に回転可能である。
【００３１】
内軸モータ１１３を構成する内軸ロータ１１１は、永久磁石を有しており、基板搬送ロボットのハウジング１００の内部において回転自在に支持されている。内軸ロータ１１１は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている内軸１１０に連結されており、内軸ロータ１１１の回転が内軸１１０に伝達され、内軸１１０が回転する。
【００３２】
内軸ステータ１１２（第１ステータ）は、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１が配置されている位置よりも外周側に配置されている。内軸ステータ１１２（第１ステータ）は、ハウジング１００を構成する隔壁１１４（第１外周隔壁）を介して、内軸ロータ１１１の永久磁石の外周面に対向して配置されている。
【００３３】
内軸ステータ１１２の外周面にステータ支持部２０１（第１ステータ支持部）が配置されている。ステータ支持部２０１は、内軸ステータ１１２を構成するコイルで生じた磁界が漏れないように磁場を遮断する材質で構成されると好適である。ステータ支持部２０１の外周面には、ステータ支持部２０２（第２ステータ支持部）が配置されている。ステータ支持部２０２は、外軸ステータ１２２を構成するコイルで生じた磁界が漏れないように磁場を遮断する材質で構成されると好適である。なお、ステータ支持部２０１，２０２はハウジング１００とは別の部材として構成されているが、ハウジングと一体に構成されてもよい。なお、ステータ支持部２０１，２０２とは別体として内軸ステータ１１２や外軸ステータ１２２からの磁場を遮断する部材を、内軸ステータ１１２と外軸ステータ１２２の間に挿入してもよい。
【００３４】
内軸ステータ１１２は外周側で、外軸ステータ１２２は内周側でステータ支持部に固定されている。このように、内軸ステータ１１２及び外軸ステータ１２２をステータ支持部に固定することで、内軸ステータ１１２と内側ロータの間の隔壁、及び外軸ステータ１２２と外側ロータの間の隔壁を薄く構成することができる。すなわち、内軸ステータ１１２及び外軸ステータ１２２から内側ロータ及び外側ロータに及ぼす磁力の減衰を抑えることが可能になり、モータの効率の向上を図ることができる。
【００３５】
外軸ステータ１２２は、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、ステータ支持部２０２よりも外周側に構成される隔壁１１７（第２外周隔壁）と、ステータ支持部２０２との間に配置される。そして、外軸ステータ１２２は、隔壁１１７（第２内周隔壁）を介して、外軸ロータ１２１の永久磁石の内周面（内周側）に対向して配置される。
【００３６】
外軸モータ１２３を構成する外軸ロータ１２１は、永久磁石を有し、基板搬送ロボットのハウジング１００の内部において回転自在に支持されている。外軸ロータ１２１は、内軸モータ１１３の内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、外軸ステータ１２２よりも回転半径方向の外周側に配置される。外軸ロータ１２１は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている外軸１２０に連結されており、外軸ロータ１２１の回転が外軸１２０に伝達され、外軸１２０が回転する。
【００３７】
外軸ロータ１２１は、ハウジング１００を構成する隔壁１１７（第２の隔壁）を介して、外軸ステータ１２２の外周面と対向して配置されている。
【００３８】
本実施形態のアクチュエータは、内軸モータ１１３をインナーロータの形式とし、外軸モータ１２３をアウターロータの形式として構成している。この構成により内軸ロータ１１１の永久磁石と、外軸ロータ１２１の永久磁石と、がコイルを有する内軸ステータ１１２、外軸ステータ１２２、ステータ支持部２０１、２０２を挟んで配置されるため減磁するおそれがない。
【００３９】
内軸モータ１１３をインナーロータ、外軸モータ１２３をアウターロータとして構成する。そして、内軸ステータ１１２のコイルと外軸ステータ１２２のコイルとをハウジングの外部に配置とすることで、内軸ステータ１１２および外軸ステータ１２２が大気側に接する面積を広く取ることが可能になる。この構造によりコイルの冷却を効果的に行うことが可能になる。
【００４０】
（第３実施形態）
次に、図３Ａ、Ｂの参照により本発明の第３実施形態にかかる基板搬送ロボット、および基板搬送ロボットに用いるアクチュエータ３０００の構成を説明する。図３Ａは、アクチュエータ３０００の断面図であり、アクチュエータ３０００は同心円状に配置された２つの軸（内軸、外軸）を独立に回転駆動することが可能である。図１の構成要素と同一の構成要素については、同一の参照番号を付して、説明を省略する。図３Ｂは、一体のステータ３００を矢印Ａ方向から見た図である。
【００４１】
本実施形態のアクチュエータでは、ステータ３００の軸心の内側に内軸用の電磁コイル３０１が巻き付けられ、軸心の外側に外軸用の電磁コイル３０２が巻き付けられており、内軸用と外軸用とが一体のステータ３００として構成されている。
【００４２】
なお、第２実施形態と比較すると、ステータ３００の電磁コイル３０１と電磁コイル３０２の間に位置する円筒状の部分はステータ支持部として機能する部分である。本実施形態におけるステータ支持部として機能する部分には、電磁コイル３０１と電磁コイル３０２の磁場が漏れないように磁気シールドとしての機能を有している。
【００４３】
アクチュエータのハウジング１００は中空構造を有し、その内部は真空チャンバ１０１と連通しており、真空排気可能である。中空構造を有するハウジング１００の内部で、内軸と外軸とは独立に回転可能である。内軸モータ１１３を構成する内軸ロータ１１１は、永久磁石を有しており、基板搬送ロボットのハウジング１００内部において回転自在に支持されている。内軸ロータ１１１は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている内軸１１０に連結されており、内軸ロータ１１１の回転が内軸１１０に伝達され、内軸１１０が回転する。内軸ロータ１１１の外周側に、ステータ３００の軸心の内側に巻き付けられた電磁コイル３０１が配置されている。
【００４４】
外軸モータ１２３を構成する外軸ロータ１２１は、永久磁石を有し、基板搬送ロボットのハウジング１００の内部において回転自在に支持されている。外軸ロータ１２１は、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１およびステータ３００よりも回転半径方向の外周側に配置される。外軸ロータ１２１は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている外軸１２０に連結されており、外軸ロータ１２１の回転が外軸１２０に伝達され、外軸１２０が回転する。
【００４５】
また、外軸ロータ１２１は、ステータ３００の軸心の外側に巻き付けられた電磁コイル３０２に、ハウジング１００の隔壁３４５を介して対向する位置に配置されている。内軸モータはインナーロータ形式であり、外軸モータはアウターロータ形式の構成となっている。ステータ３００の内側に巻かれた電磁コイル３０１が内軸ロータ１１１を回転させ、かつ、ステータ３００の外側に巻かれた電磁コイル３０２が外軸ロータ１２１を回転させるよう構成されている。内軸モータと外軸モータとは、内軸モータ１１３（内軸ロータ１１１）の回転軸を基準として同心円状に配置されている。すなわち、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１および外軸ロータ１２１およびステータ３００は同心円状に配置されている。
【００４６】
一体のステータ３００は、ハウジング１００の外部であって、下向きに開口した溝部に配置されている。ステータ３００は、ハウジング１００の隔壁３４０（第１外部隔壁）と、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として隔壁３４０よりも外周側の隔壁３４５（第２外部隔壁）との間に配置され、固定されている。ステータ３００の軸心の内側に巻き付けられた電磁コイル３０１（第１コイル）は、内軸ロータ１１１の外周面と隔壁３４０を介して対向した位置に配置されている。ステータ３００の軸心の外側に巻き付けられた電磁コイル３０２（第２コイル）は、外軸ロータ１２１の外周面と隔壁３４５を介して対向した位置に配置されている。
【００４７】
電磁コイル３０１（第１コイル）と電磁コイル３０２（第２コイル）とは軸回転平面に対して同心円上に配置されている。一体のステータ３００とすることで、アクチュエータの小型化を図ることができるとともに、内軸ステータ１１２と外軸ステータ１２２とを別々に組み付けるよりも位置決め精度の向上が可能になるとともに、組立時の作業効率の向上が可能になる。
【００４８】
図３Ａに示すように、一体のステータ３００は、一方側のコイルで生じた磁界が他方側に漏れないような厚さに形成されている。ステータ３００の各コイルで発生させた磁界が飽和しないほどの厚さとされている。本実施形態では、電磁コイル３０１（第１コイル）により構成される内側のステータと、電磁コイル３０２（第２コイル）により構成される外側のステータとを連結する円筒体は厚さ４〜１０ｍｍ程度である。
【００４９】
本実施形態に拠れば、駆動機構の高さをコンパクトにし、内軸モータと外軸モータとの相対的な位置調整が容易なアクチュエータを提供することが可能になる。すなわち、内軸用モータ部と外軸用モータ部がほぼ同心円状に並列に配置したことより、直列に配置した構造に比較して駆動部の高さを低くすることが可能になる。
【００５０】
また、内軸の長さを短くすることが可能になり、シャフト自体のねじれ剛性を上げることが可能になり、搬送安定性が向上し、信頼性を向上することが可能になる。
【００５１】
また、ステータを一体に構成することで、径方向のハウジングサイズをコンパクト化することが可能になる。
【符号の説明】
【００５２】
１００ ハウジング
１１１ 内軸ロータ
１１２ 内軸ステータ
１１３ 内軸モータ
１２１ 外軸ロータ
１１２ 外軸ステータ
１２３ 外軸モータ
１２８ ステータ支持部
１７０ 内軸用エンコーダ
１７５ 外軸用エンコーダ
１８０ 上下動装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はアクチュエータ及び基板搬送ロボットに関する。特に、半導体ウエハ基板や、ＬＣＤ、太陽電池基板、あるいは光通信機器用基板を搬送する基板搬送ロボット、基板搬送ロボットに用いるアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
図４、５の参照により、従来の基板搬送ロボットおよびプロセス処理装置（例えば、特許文献１を参照）を説明する。図５に示す複数のプロセス処理装置（以下、「処理室」）１−６は、基板搬送ロボット５１を中心にして放射状に配置されている。基板搬送ロボット５１は、搬送室６０の内部に配置され、ロードロック室（ＬＬ１）から搬入された基板を処理室１−６のそれぞれに搬送する。各処理室で処理された基板は、最終的にロードロック室（ＬＬ２）から排出される。基板搬送ロボット５１は、第１アーム５２の回転（＋α度）動作と、第２アーム５３の回転（−２α度）動作と、を同時に行うことにより、第２アームの先端に構成されている基板保持プレート５４の軌道が直線的になるように動作可能である。処理室１−６は、基板搬送ロボット５１を中心にして放射状に配置されている。第１アーム５２および第２アーム５３の回転動作に基づいて基板保持プレート５４を直線的に動作させることより、基板搬送ロボット５１は各処理室に基板を搬送することが可能である。処理室で基板の処理が終了した後に、基板搬送ロボット５１は処理室から基板を排出し、次の処理を行う別の処理室に基板を移載する。
【０００３】
基板搬送ロボット５１の概略を説明する。ベルト５５と連結された内軸４８０は固定のまま（未回転）、外軸４９０を回転させると、第１アーム５２は中心軸を中心に回転（＋α角）する。第１アーム５２の内部で所定の歯数のプーリ５８と接続されたベルト５５の働きにより、第２アーム５３は第１アーム５２の回転とは逆の方向に所定倍の角度（例えば２倍：−２α角）だけ動作する。基板保持プレート５４は、第１アーム５２と同一方向に同一角度回転することができるように構成されているため、結果的に、外軸４９０の回転運動を行うだけで、基板保持プレート５４を直線的に動かす直動動作が可能になる。この直動動作により、基板保持プレート５４に載置された基板を処理室内に搬送することができる。処理室で基板の処理が終了した後に、基板搬送ロボット５１は、直動動作により処理室から基板を排出する。そして、基板搬送ロボット５１の外軸４９０と内軸４８０を同期させて同一方向に回転させることにより、基板搬送ロボット５１の向きを変えて、別の処理室へ基板を移載（以下アームの公転）することが可能である。
【０００４】
特許文献２には、ベルトを排除して構成されたアームが提案されている。特許文献２のアームの場合、アームの公転時は、図５と同様に外軸、内軸を同期させて同一方向に回転させることにより基板搬送ロボットの向きを変えることができる。また、第１アームの駆動と第２アームの駆動とを同期させて、特許文献１と同様にそれぞれ所定の角度だけ回転させることにより、直動動作を実現している。更に、基板を載せかえるために、基板搬送ロボットの基板保持プレートを上下動させる上下機構を搭載している基板搬送ロボットもある。各処理室における基板処理は真空環境で行うため、基板搬送ロボット５１は真空チャンバとして機能する搬送室６０の真空環境を悪化することなく動作可能に構成されている。
【０００５】
図４の基板搬送ロボットは、第１アームを動作させる回転駆動機構と第２アームを動作させる回転駆動機構とを有している（上側モータ４００、下側モータ４１０）。基板搬送ロボットは、基板を保持する基板保持プレートと連結されているアームに接続されている駆動軸を直接駆動するロータとステータのセットを２セット有する。真空対応の場合、ロータとステータの間に真空隔壁の機能を有するハウジング４３０が設けられる。ハウジング４３０から真空チャンバの間では、外軸４９０の回りはベローズ４９５で覆われハウジング内部の気密状態が保持されている。永久磁石を有したロータ（内軸ロータ４４０、外軸ロータ４５０）は、ハウジング４３０に固定されているステータ（内軸ステータ４４５、外軸ステータ４５５）とそろえられて配置されている。下側モータ４１０により駆動される内軸４８０と上側モータ４００により駆動される外軸４９０とは同軸になるように配置され、上側モータ４００と下側モータ４１０とが上下に直列に設けられた構成になっている。また、回転位置検出用のセンサ（内軸用エンコーダ４６０、外軸用エンコーダ４６５）が設けられ、駆動軸の回転位置、回転角度を検出することが可能である。
【０００６】
基板搬送ロボットはステータ（内軸ステータ４４５、外軸ステータ４５５）に供給された電力に基づいて、ロータ（内軸ロータ４４０、外軸ロータ４５０）を所定の角度、回転させて、基板保持プレート５４に載置された基板を、図５で説明したように搬送する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０ー１２８６９２号公報
【特許文献２】特表平８ー５０６７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図４に示す構成では、ロータとステータのセットが直列に配置されているため、回転駆動機構の回転軸方向に長くなる。そのため、基板を搬送する基板搬送ライン（パスライン）も合わせて高くする必要がある。すなわち、各処理室装置全体の基板搬送ライン（パスライン）も高くすることが必要とされ、装置全体は大型化せざるを得ないものとなった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
駆動機構の回転軸方向の長さをコンパクトにしたアクチュエータを提供することを目的とする。
【００１０】
上記の目的を達成する本発明にかかるアクチュエータは、中空構造を有し、内側を真空排気できるハウジングと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されている第１ロータと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されており、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されている第２ロータと、を備え、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータおよび前記第２ロータが同心円状に配置されているアクチュエータであって、
前記ハウジングは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータの外周側に構成されている第１外周隔壁と、
前記第２ロータの外周側に構成されている第２外周隔壁と、を備え、
前記アクチュエータは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記第１外周隔壁を介して、前記第１ロータの外周面に対向している第１ステータと、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第２ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記第２外周隔壁を介して、前記第２ロータの外周面に対向して配置されている第２ステータと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
あるいは、本発明にかかるアクチュエータは、中空構造を有し、内側を真空排気できるハウジングと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されている第１ロータと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されており、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されている第２ロータと、を備え、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータおよび前記第２ロータが同心円状に配置されているアクチュエータであって、
前記ハウジングは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータの外周側に構成されている第１外周隔壁と、
前記第２ロータの内周側に構成されている第２内周隔壁と、を備え、
前記アクチュエータは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記ハウジングの第１外周隔壁を介して、前記第１ロータの外周面に対向している第１ステータと、
前記第１ステータの外周面に配置されているステータ支持部と、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記ステータ支持部よりも外周側に構成されている前記ハウジングの第２外部隔壁と、前記ステータ支持部との間に配置され、前記第２内周隔壁を介して、前記第２ロータに対向して配置されている第２ステータと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に拠れば、駆動機構の軸方向の長さをコンパクトにしたアクチュエータを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態にかかるアクチュエータの断面図。
【図２】第２実施形態にかかるアクチュエータの断面図。
【図３Ａ】第３実施形態にかかるアクチュエータの断面図。
【図３Ｂ】一体のステータを図３Ａの矢印Ａ方向から見た図。
【図４】従来の基板搬送ロボットを説明する図。
【図５】従来の基板搬送ロボットを説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【００１５】
（第１実施形態）
図１の参照により第１実施形態にかかる基板搬送ロボット、および基板搬送ロボットに用いるアクチュエータ１０００の構成を説明する。基板搬送ロボットは、本実施形態のアクチュエータを駆動源として有する。図１は、アクチュエータ１０００の断面図であり、アクチュエータ１０００は同心円状に配置された２つの軸（内軸、外軸）を独立に回転駆動することが可能である。２つの軸のうち、相対的に内側にある軸を内軸１１０とし、相対的に外側にある軸を外軸１２０とする。アクチュエータのハウジング１００は構成部材の接合部分にＯリング５００を挟み込むことにより気密状態が保持された中空構造を有し、その内部は真空チャンバ１０１と連通しており、真空排気可能である。ハウジング１００の下面部１６３は、内軸ステータ１１２を配置するために下向きに開口した溝部を有する。ハウジング１００の上面部には内軸１１０、外軸１２０を通すための開口部が形成されている。この開口部から真空チャンバ１０１へと延びる外軸の周囲は気密保持部材１９０（ベローズ）に覆われ、ハウジング１００内部の気密状態が保持されている。中空構造を有するハウジング１００の内部で、内軸１１０はベアリング６００により支持され、外軸１２０はベアリング７００、７１０により回転自在に支持されている。内軸１１０と外軸１２０とは独立に回転可能である。
【００１６】
内軸１１０を駆動するモータを内軸モータ１１３とし、外軸１２０を駆動するモータを外軸モータ１２３とする。内軸モータ１１３の外周側（内軸ロータ１１１が回転する回転半径方向の外側）に外軸モータ１２３が、内軸モータ１１３（内軸ロータ１１１）の回転軸を基準として同心円状に配置されている。すなわち、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１および外軸ロータ１２１および内軸ステータ１１２および外軸ステータ１２２（第２ステータ）は同心円状に配置される。内軸モータ１１３と外軸モータ１２３を同心円状に配置することで軸方向の長さを短くすることができる。また、動作速度を揃えるために発生トルクを変化させる工夫により、同期回転時の制御応答性を揃えることができる。
【００１７】
内軸モータ１１３を構成する内軸ロータ１１１（第１ロータ）は、永久磁石を有しており、基板搬送ロボットのハウジング１００の内部において回転自在に支持されている。内軸ロータ１１１は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている内軸１１０に連結されており、内軸ロータ１１１の回転が内軸１１０に伝達され、内軸１１０が回転する。
【００１８】
内軸ステータ１１２（第１ステータ）は、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１が配置されている位置よりも外周側に配置されている。内軸ステータ１１２（第１ステータ）は、ハウジング１００を構成する隔壁１１４（外部隔壁）を介して、内軸ロータ１１１の永久磁石の外周面に対向して配置されている。
【００１９】
外軸モータ１２３を構成する外軸ロータ１２１（第２ロータ）は、永久磁石を有し、基板搬送ロボットのハウジング１００の内部において回転自在に支持されている。外軸ロータ１２１（第２ロータ）は、内軸モータ１１３を構成する内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ステータ１１２が配置されている位置よりも半径方向の外周側に配置される。外軸ロータ１２１（第２ロータ）は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている外軸１２０に連結されており、外軸ロータ１２１（第２ロータ）の回転が外軸１２０に伝達され、外軸１２０が回転する。外軸ステータ１２２（第２ステータ）は、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、外軸ロータ１２１（第２ロータ）よりも外周側に構成されているハウジング１００の側壁１１５を介して、外軸ロータ１２１の永久磁石の外周面に対向して配置されている。
【００２０】
基板搬送ロボットは、内部が真空排気できるよう構成された真空チャンバ１０１に接続されている。基板搬送ロボットは、内軸モータ１１３により駆動される内軸１１０を介して接続される第１アームと、外軸モータ１２３により駆動される外軸１２０を介して接続される第２アームと、を有する。第１アームおよび第２アームが、内軸モータ１１３および外軸モータ１２３の回転動作を受けて所定の回転角度、回転速度で動作可能である。
【００２１】
基板搬送ロボットは可動シール部材と、ハウジング１００を上昇または降下させて上下方向の位置を調整することが可能な上下動装置１８０とを有し、アームに保持された基板の高さを制御することができる。かかる構成によれば、アクチュエータの小型化を図ることができ、真空処理装置のメンテナンスエリアを確保することが可能になる。また、メンテナンス時において、高所作業の必要がなくなり、十分な作業の安全性を確保することも可能になる。上下動装置１８０は、ハウジング１００の底面部に構成されている。上下動装置１８０は、例えば、ハウジング１００を上下方向に伸縮可能な可動シール部材（ベローズ管など）を介してハウジング１００の上下方向の位置を調整する。
【００２２】
内軸１１０には、内軸１１０（第１軸）の回転数や回転角度（第１軸の回転角度）を検出することが可能な内軸用エンコーダ１７０（第１検出部）が設けられている。また、外軸１２０には、外軸１２０（第２軸）の回転数や回転角度（第２軸の回転角度）を検出することが可能な外軸用エンコーダ１７５（第２検出部）が設けられている。内軸用エンコーダ１７０、外軸用エンコーダ１７５としては、磁気式や光学式のエンコーダを用いることができる。例えば、光学式エンコーダは、回転軸側に取り付けられたディスク１７１、１７３と、ハウジング１００側に取り付けられた投光器及び読み取りヘッド１７２、１７４とからなっている。ディスク１７１、１７３は、遮光部と透光部とが所定間隔に形成されており、回転軸の回転に応じて投光器から読み取りヘッド１７２、１７４に向かう光が遮蔽される。そのため、読み取りヘッド１７２、１７４で読み取った光の検出パターンから回転軸の回転数や回転角度を検出することが可能である。
【００２３】
本実施形態のアクチュエータは、内軸モータ１１３、外軸モータ１２３ともにインナーロータの形式として構成している。この構成により内軸ロータ１１１の永久磁石と外軸ロータ１２１（第２ロータ）の永久磁石とが、コイルを有する内軸ステータ１１２、ハウジング１００の外壁１１６を挟んで配置される構成となるため減磁するおそれがない。
【００２４】
また、内軸モータ１１３をインナーロータの構成として、内軸ステータ１１２のコイルをハウジングの外部に配置とすることで、内軸ステータ１１２が大気側に接する面積を広く取ることが可能になる。この構造はコイルの放熱に有利な構造である。また、外軸モータ１２３をインナーロータの構成とすることで、内軸ステータ１１２のコイルと離れて、外軸ステータ１２２（第２ステータ）のコイルを配置できる。この構造によりコイルの冷却を効果的に行うことが可能になる。
【００２５】
内軸ステータ１１２は外周側でハウジングに固定され、外軸ステータ１２２は、外周側でステータ支持部１２８に固定されている。このように、内軸ステータ１１２及び外軸ステータ１２２を外周側で固定することで、内軸ステータ１１２と内軸ロータ１１１の間の隔壁（第１外周隔壁）、及び外軸ステータ１２２と外軸ロータ１２１の間の隔壁（第２外周隔壁）を薄く構成することができる。すなわち、内軸ステータ１１２及び外軸ステータ１２２から内軸ロータ１１１及び外軸ロータ１２１に及ぼす磁力の減衰を抑えることが可能になり、モータの効率の向上を図ることができる。
【００２６】
本実施形態に拠れば、駆動機構の高さをコンパクトにしたアクチュエータを提供することが可能になる。すなわち、内軸用モータ部と外軸用モータ部がほぼ同心円状に並列に配置したことより、直列に配置した構造に比較して駆動部の高さを低くすることが可能になる。
【００２７】
また、内軸の長さを短くすることが可能になり、シャフト自体のねじれ剛性を上げることが可能になり、搬送安定性が向上し、信頼性を向上することが可能になる。
【００２８】
（第２実施形態）
次に、図２の参照により本発明の第２実施形態にかかる基板搬送ロボット、および基板搬送ロボットに用いるアクチュエータ２０００の構成を説明する。図２は、アクチュエータ２０００の断面図であり、アクチュエータ２０００は同心円状に配置された２つの軸（内軸、外軸）を独立に回転駆動することが可能である。２つの軸のうち、相対的に内側にある軸を内軸１１０とし、相対的に外側にある軸を外軸１２０とする。図１の構成要素と同一の構成要素については、同一の参照番号を付して、説明を省略する。
【００２９】
本実施形態のアクチュエータは、内軸ロータ１１１の外周側に内軸ステータ１１２が配置されている。また、内軸ステータ１１２の外周側に外軸ステータ１２２が配置され、外軸ステータ１２２の外周側に外軸のロータが配置されている。内軸はインナーロータ形式で、かつ、外軸はアウターロータ形式の構成となっている。内軸モータ１１３の外周側（内軸ロータ１１１が回転する回転半径方向の外側）に外軸モータ１２３が、内軸モータ１１３（内軸ロータ１１１）の回転軸を基準として同心円状に配置されている。すなわち、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１および外軸モータ１２３の外軸ロータ１２１および内軸ステータ１１２および外軸ステータ１２２は同心円状に配置されている。
【００３０】
アクチュエータのハウジング１００は中空構造を有し、その内部は真空チャンバと連通しており、真空排気可能である。中空構造を有するハウジングの内部で、内軸と外軸とは独立に回転可能である。
【００３１】
内軸モータ１１３を構成する内軸ロータ１１１は、永久磁石を有しており、基板搬送ロボットのハウジング１００の内部において回転自在に支持されている。内軸ロータ１１１は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている内軸１１０に連結されており、内軸ロータ１１１の回転が内軸１１０に伝達され、内軸１１０が回転する。
【００３２】
内軸ステータ１１２（第１ステータ）は、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１が配置されている位置よりも外周側に配置されている。内軸ステータ１１２（第１ステータ）は、ハウジング１００を構成する隔壁１１４（第１外周隔壁）を介して、内軸ロータ１１１の永久磁石の外周面に対向して配置されている。
【００３３】
内軸ステータ１１２の外周面にステータ支持部２０１（第１ステータ支持部）が配置されている。ステータ支持部２０１は、内軸ステータ１１２を構成するコイルで生じた磁界が漏れないように磁場を遮断する材質で構成されると好適である。ステータ支持部２０１の外周面には、ステータ支持部２０２（第２ステータ支持部）が配置されている。ステータ支持部２０２は、外軸ステータ１２２を構成するコイルで生じた磁界が漏れないように磁場を遮断する材質で構成されると好適である。なお、ステータ支持部２０１，２０２はハウジング１００とは別の部材として構成されているが、ハウジングと一体に構成されてもよい。なお、ステータ支持部２０１，２０２とは別体として内軸ステータ１１２や外軸ステータ１２２からの磁場を遮断する部材を、内軸ステータ１１２と外軸ステータ１２２の間に挿入してもよい。
【００３４】
内軸ステータ１１２は外周側で、外軸ステータ１２２は内周側でステータ支持部に固定されている。このように、内軸ステータ１１２及び外軸ステータ１２２をステータ支持部に固定することで、内軸ステータ１１２と内側ロータの間の隔壁、及び外軸ステータ１２２と外側ロータの間の隔壁を薄く構成することができる。すなわち、内軸ステータ１１２及び外軸ステータ１２２から内側ロータ及び外側ロータに及ぼす磁力の減衰を抑えることが可能になり、モータの効率の向上を図ることができる。
【００３５】
外軸ステータ１２２は、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、ステータ支持部２０２よりも外周側に構成される隔壁１１７（第２外周隔壁）と、ステータ支持部２０２との間に配置される。そして、外軸ステータ１２２は、隔壁１１７（第２内周隔壁）を介して、外軸ロータ１２１の永久磁石の内周面（内周側）に対向して配置される。
【００３６】
外軸モータ１２３を構成する外軸ロータ１２１は、永久磁石を有し、基板搬送ロボットのハウジング１００の内部において回転自在に支持されている。外軸ロータ１２１は、内軸モータ１１３の内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、外軸ステータ１２２よりも回転半径方向の外周側に配置される。外軸ロータ１２１は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている外軸１２０に連結されており、外軸ロータ１２１の回転が外軸１２０に伝達され、外軸１２０が回転する。
【００３７】
外軸ロータ１２１は、ハウジング１００を構成する隔壁１１７（第２の隔壁）を介して、外軸ステータ１２２の外周面と対向して配置されている。
【００３８】
本実施形態のアクチュエータは、内軸モータ１１３をインナーロータの形式とし、外軸モータ１２３をアウターロータの形式として構成している。この構成により内軸ロータ１１１の永久磁石と、外軸ロータ１２１の永久磁石と、がコイルを有する内軸ステータ１１２、外軸ステータ１２２、ステータ支持部２０１、２０２を挟んで配置されるため減磁するおそれがない。
【００３９】
内軸モータ１１３をインナーロータ、外軸モータ１２３をアウターロータとして構成する。そして、内軸ステータ１１２のコイルと外軸ステータ１２２のコイルとをハウジングの外部に配置とすることで、内軸ステータ１１２および外軸ステータ１２２が大気側に接する面積を広く取ることが可能になる。この構造によりコイルの冷却を効果的に行うことが可能になる。
【００４０】
（第３実施形態）
次に、図３Ａ、Ｂの参照により本発明の第３実施形態にかかる基板搬送ロボット、および基板搬送ロボットに用いるアクチュエータ３０００の構成を説明する。図３Ａは、アクチュエータ３０００の断面図であり、アクチュエータ３０００は同心円状に配置された２つの軸（内軸、外軸）を独立に回転駆動することが可能である。図１の構成要素と同一の構成要素については、同一の参照番号を付して、説明を省略する。図３Ｂは、一体のステータ３００を矢印Ａ方向から見た図である。
【００４１】
本実施形態のアクチュエータでは、ステータ３００の軸心の内側に内軸用の電磁コイル３０１が巻き付けられ、軸心の外側に外軸用の電磁コイル３０２が巻き付けられており、内軸用と外軸用とが一体のステータ３００として構成されている。
【００４２】
なお、第２実施形態と比較すると、ステータ３００の電磁コイル３０１と電磁コイル３０２の間に位置する円筒状の部分はステータ支持部として機能する部分である。本実施形態におけるステータ支持部として機能する部分には、電磁コイル３０１と電磁コイル３０２の磁場が漏れないように磁気シールドとしての機能を有している。
【００４３】
アクチュエータのハウジング１００は中空構造を有し、その内部は真空チャンバ１０１と連通しており、真空排気可能である。中空構造を有するハウジング１００の内部で、内軸と外軸とは独立に回転可能である。内軸モータ１１３を構成する内軸ロータ１１１は、永久磁石を有しており、基板搬送ロボットのハウジング１００内部において回転自在に支持されている。内軸ロータ１１１は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている内軸１１０に連結されており、内軸ロータ１１１の回転が内軸１１０に伝達され、内軸１１０が回転する。内軸ロータ１１１の外周側に、ステータ３００の軸心の内側に巻き付けられた電磁コイル３０１が配置されている。
【００４４】
外軸モータ１２３を構成する外軸ロータ１２１は、永久磁石を有し、基板搬送ロボットのハウジング１００の内部において回転自在に支持されている。外軸ロータ１２１は、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１およびステータ３００よりも回転半径方向の外周側に配置される。外軸ロータ１２１は、ハウジング１００内で回転自在に支持されている外軸１２０に連結されており、外軸ロータ１２１の回転が外軸１２０に伝達され、外軸１２０が回転する。
【００４５】
また、外軸ロータ１２１は、ステータ３００の軸心の外側に巻き付けられた電磁コイル３０２に、ハウジング１００の隔壁３４５を介して対向する位置に配置されている。内軸モータはインナーロータ形式であり、外軸モータはアウターロータ形式の構成となっている。ステータ３００の内側に巻かれた電磁コイル３０１が内軸ロータ１１１を回転させ、かつ、ステータ３００の外側に巻かれた電磁コイル３０２が外軸ロータ１２１を回転させるよう構成されている。内軸モータと外軸モータとは、内軸モータ１１３（内軸ロータ１１１）の回転軸を基準として同心円状に配置されている。すなわち、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として、内軸ロータ１１１および外軸ロータ１２１およびステータ３００は同心円状に配置されている。
【００４６】
一体のステータ３００は、ハウジング１００の外部であって、下向きに開口した溝部に配置されている。ステータ３００は、ハウジング１００の隔壁３４０（第１外部隔壁）と、内軸ロータ１１１の回転軸を基準として隔壁３４０よりも外周側の隔壁３４５（第２外部隔壁）との間に配置され、固定されている。ステータ３００の軸心の内側に巻き付けられた電磁コイル３０１（第１コイル）は、内軸ロータ１１１の外周面と隔壁３４０を介して対向した位置に配置されている。ステータ３００の軸心の外側に巻き付けられた電磁コイル３０２（第２コイル）は、外軸ロータ１２１の外周面と隔壁３４５を介して対向した位置に配置されている。
【００４７】
電磁コイル３０１（第１コイル）と電磁コイル３０２（第２コイル）とは軸回転平面に対して同心円上に配置されている。一体のステータ３００とすることで、アクチュエータの小型化を図ることができるとともに、内軸ステータ１１２と外軸ステータ１２２とを別々に組み付けるよりも位置決め精度の向上が可能になるとともに、組立時の作業効率の向上が可能になる。
【００４８】
図３Ａに示すように、一体のステータ３００は、一方側のコイルで生じた磁界が他方側に漏れないような厚さに形成されている。ステータ３００の各コイルで発生させた磁界が飽和しないほどの厚さとされている。本実施形態では、電磁コイル３０１（第１コイル）により構成される内側のステータと、電磁コイル３０２（第２コイル）により構成される外側のステータとを連結する円筒体は厚さ４〜１０ｍｍ程度である。
【００４９】
本実施形態に拠れば、駆動機構の高さをコンパクトにし、内軸モータと外軸モータとの相対的な位置調整が容易なアクチュエータを提供することが可能になる。すなわち、内軸用モータ部と外軸用モータ部がほぼ同心円状に並列に配置したことより、直列に配置した構造に比較して駆動部の高さを低くすることが可能になる。
【００５０】
また、内軸の長さを短くすることが可能になり、シャフト自体のねじれ剛性を上げることが可能になり、搬送安定性が向上し、信頼性を向上することが可能になる。
【００５１】
また、ステータを一体に構成することで、径方向のハウジングサイズをコンパクト化することが可能になる。
【符号の説明】
【００５２】
１００ ハウジング
１１１ 内軸ロータ
１１２ 内軸ステータ
１１３ 内軸モータ
１２１ 外軸ロータ
１１２ 外軸ステータ
１２３ 外軸モータ
１２８ ステータ支持部
１７０ 内軸用エンコーダ
１７５ 外軸用エンコーダ
１８０ 上下動装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空構造を有し、内側を真空排気できるハウジングと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されている第１ロータと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されており、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されている第２ロータと、を備え、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータおよび前記第２ロータが同心円状に配置されているアクチュエータであって、
前記ハウジングは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータの外周側に構成されている第１外周隔壁と、
前記第２ロータの外周側に構成されている第２外周隔壁と、を備え、
前記アクチュエータは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記第１外周隔壁を介して、前記第１ロータの外周面に対向している第１ステータと、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第２ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記第２外周隔壁を介して、前記第２ロータの外周面に対向して配置されている第２ステータと、
を備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
中空構造を有し、内側を真空排気できるハウジングと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されている第１ロータと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されており、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されている第２ロータと、を備え、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータおよび前記第２ロータが同心円状に配置されているアクチュエータであって、
前記ハウジングは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータの外周側に構成されている第１外周隔壁と、
前記第２ロータの内周側に構成されている第２内周隔壁と、を備え、
前記アクチュエータは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記ハウジングの第１外周隔壁を介して、前記第１ロータの外周面に対向している第１ステータと、
前記第１ステータの外周面に配置されているステータ支持部と、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記ステータ支持部よりも外周側に構成されている前記ハウジングの第２外部隔壁と、前記ステータ支持部との間に配置され、前記第２内周隔壁を介して、前記第２ロータに対向して配置されている第２ステータと、
を備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
前記ハウジングを上昇または降下させて上下方向の位置を調整することが可能な上下動装置を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第１ロータにより回転する第１軸には前記第１軸の回転角度および回転速度を検出するための第１検出部が設けられ、
前記第２ロータにより回転する第２軸には前記第２軸の回転角度および回転速度を検出するための第２検出部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータを駆動源として備えることを特徴とする基板搬送ロボット。
【請求項１】
中空構造を有し、内側を真空排気できるハウジングと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されている第１ロータと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されており、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されている第２ロータと、を備え、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータおよび前記第２ロータが同心円状に配置されているアクチュエータであって、
前記ハウジングは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータの外周側に構成されている第１外周隔壁と、
前記第２ロータの外周側に構成されている第２外周隔壁と、を備え、
前記アクチュエータは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記第１外周隔壁を介して、前記第１ロータの外周面に対向している第１ステータと、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第２ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記第２外周隔壁を介して、前記第２ロータの外周面に対向して配置されている第２ステータと、
を備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
中空構造を有し、内側を真空排気できるハウジングと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されている第１ロータと、
前記ハウジングの内部において回転自在に支持されており、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されている第２ロータと、を備え、前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータおよび前記第２ロータが同心円状に配置されているアクチュエータであって、
前記ハウジングは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータの外周側に構成されている第１外周隔壁と、
前記第２ロータの内周側に構成されている第２内周隔壁と、を備え、
前記アクチュエータは、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記第１ロータが配置されている位置よりも外周側に配置されており、前記ハウジングの第１外周隔壁を介して、前記第１ロータの外周面に対向している第１ステータと、
前記第１ステータの外周面に配置されているステータ支持部と、
前記第１ロータの回転軸を基準として、前記ステータ支持部よりも外周側に構成されている前記ハウジングの第２外部隔壁と、前記ステータ支持部との間に配置され、前記第２内周隔壁を介して、前記第２ロータに対向して配置されている第２ステータと、
を備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
前記ハウジングを上昇または降下させて上下方向の位置を調整することが可能な上下動装置を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第１ロータにより回転する第１軸には前記第１軸の回転角度および回転速度を検出するための第１検出部が設けられ、
前記第２ロータにより回転する第２軸には前記第２軸の回転角度および回転速度を検出するための第２検出部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアクチュエータを駆動源として備えることを特徴とする基板搬送ロボット。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１６２１４（Ｐ２０１２−１６２１４Ａ）
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２０３３（Ｐ２０１０−１５２０３３）
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１９日（２０１２．１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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