JP2528677B2 - 磁気浮上型搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体製造装置など清浄または真空環境下
での使用に適する磁気浮上型搬送装置に関する。

〔発明の概要〕

本発明による磁気浮上型搬送装置は、回転制御手段の
搬送軸部材の回転方向成分の力のみで構成される作動力
により、搬送軸部材の回転を規制あるいは駆動すること
を実現し、回転制御手段の搬送軸部材の半径方向成分の
分力が、磁力手段による搬送軸部材の半径方向の磁気浮
上作用、さらには回転制御手段による搬送軸部材の回転
の規制あるいは駆動作用に、悪影響を与えることを防止
するものである。

〔従来の技術〕

一般に、半導体ウェハー等を取扱う工場の製造工程に
は、バキュームチャンバー内等の真空環境下で作業が行
われるものがある。このため、半導体ウエハーやその他
の物を搬送する装置にあっても、その搬送中に細かい塵
が出ないようなものが求められる。

このような真空環境下で用いられる搬送装置としては
従来、たとえば第８図に示すような、本出願人による出
願（昭和62年 月 日提出の特許出願）に記載され
た真空室内搬送装置がある。

同図に示す従来の真空室内搬送装置20は、真空室21内
に連通するパイプ23内に嵌合された搬送台部材27を、駆
動手段34、35により移動する支持構造31に設けられた磁
力手段（電磁石）37、38を介して、その磁力により半径
方向に浮上させるとともに軸方向に牽引することによ
り、搬送台部材27の作業腕28の先端部の支持台28aに支
持される被搬送物を真空室21内で搬送するものである。

このように、搬送台部材27は磁力手段37、38によりパ
イプ23内で磁気浮上されて、パイプ23と接触することな
く軸方向に移動するため、パイプ23内において接触しな
がら相対移動する部分が存在せず、パイプ23内で細かい
塵が発生することはなく被搬送物に塵が付着することを
有効に防止することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながらこの従来の搬送装置20は、第８図、第９
図に示すように、搬送台部材27の回転規制手段を構成す
る磁力手段（電磁石）43、44が搬送台部材27の軸中心に
関して互いに対称位置に一対設けられている。電磁石43
は第10図に示すように、電磁石44より大きな電流が通電
されると発生する大きな磁力Ｆを搬送台部材27の段部27
cより大径側に作用させ、その搬送台部材27の回転方向
成分の分力F_Aにより搬送台部材27を時計回り方向に回転
させようとする。電磁石44の方に電磁石43より大きな電
流を通電させたときは同様に、磁力Ｆの搬送台部材27の
回転方向成分の分力により搬送台部材27を反時計回り方
向に回転させようとする。

そして、搬送台部材27には磁力Ｆの回転方向成分の分
力F_Aとともに、その半径方向成分の分力F_Bも発生してい
るため、この半径方向の分力F_Bは磁力手段37、38による
搬送台部材27の半径方向の磁気浮上作用に影響を与え
る。すなわち、この半径分力F_Bにより搬送台部材27が半
径方向に変位することが生じ、このために磁力手段37、
38は搬送台部材27を元の位置に復帰させようとする。こ
のことにより、磁気浮上手段37、38と回転規制手段43、
44とが互いに干渉し合い、搬送台部材27が半径方向ある
いは回転方向に振動を生じて、搬送台部材27はその支持
台28aに被搬送物を安定して支持することができないと
いう問題点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は前記問題点を解決するため、被搬送物
を支持する支持台を有し断面が円形状の搬送軸部材と、
この搬送軸部材が挿通し搬送軸部材を軸方向に移動可能
に支持する支持構造と、前記搬送軸部材の周面に対向す
るよう前記支持構造に設けられ搬送軸部材を磁力により
半径方向に浮上させる第１磁力手段と、前記搬送軸部材
を軸方向に移動させる駆動手段と、前記搬送軸部材の周
囲に配置されるよう前記支持構造に設けられ搬送軸部材
の円周方向の回転を規制あるいは駆動する回転制御手段
と、を備えた磁気浮上型搬送装置において、前記回転制
御手段は、前記搬送軸部材の回転を規制あるいは駆動す
る作動力が搬送軸部材の半径方向成分の分力を発生させ
ることなく回転方向成分の力のみで構成されるようにし
たものである。

〔作用〕

このような構成の磁気浮上型搬送装置によれば、回転
制御手段の、搬送軸部材の回転を規制あるいは駆動する
作動力が、搬送軸部材の半径方向成分の分力を発生させ
ることなく、回転方向成分の力のみで構成されるように
したため、従来のように回転制御手段の搬送軸部材の半
径方向成分の分力が、磁力手段による搬送軸部材の半径
方向の磁気浮上作用に悪影響を与えたり、さらにはその
反作用として回転制御手段による搬送軸部材の回転の規
制あるいは駆動作用に悪影響を与えることを防止するこ
とができる。この結果、搬送軸部材が半径方向あるいは
回転方向に振動を生じること防止して、搬送軸部材はそ
の支持台に被搬送物を安定して支持することが可能とな
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明す
る。第１〜７図は本発明による磁気浮上型搬送装置の一
実施例を示す図である。

第１図に示す磁気浮上型搬送装置50において、51は内
部が真空に保たれる真空室であり、この真空室51の図中
右端部には内部が連通してともに真空に保たれる薄肉の
パイプ53が連結されている。パイプ53は非磁性体材料に
より形成されるとともに、その断面は円形状に形成され
ている。真空室51は台フレーム54上に設けられるととも
に、パイプ53の図中右端部は台フレーム54の図中右端部
上に立設されたリテーナ55に固定されて密閉されてい
る。

パイプ53内には周部断面が円形状に形成された鉄（磁
性材料）製の搬送軸部材57が軸方向に移動可能に嵌合し
ており、搬送軸部材57の図中左端部には、その先端部が
真空室51内に伸長する作業腕58が設けられている。作業
腕58の真空室51内の先端部には、その上に被搬送物を支
持するための支持台58aが設けられており、この支持台5
8aはほぼ半リング状に形成されている。そして、この支
持台58aの半リング状の中心は、搬送軸部材57の軸中心
線Ｃからこれと直角方向にＬだけずれて（偏心して）設
けられている。

台フレーム54の図中右半部上には一対のガイドレール
60が設けられており、このガイドレール60の上にはほぼ
直方体のキャリア61（支持構造）がそれに沿って走行可
能に載置されている。キャリア61の軸線方向には第２図
に示すような挿通孔61aが形成されており、この挿通孔6
1a内にはパイプ53が挿通してキャリア61はパイプ53に沿
って移動可能になっている。

キャリア61の下部にはボール（図示せず）を介してボ
ールネジ64が螺合している。ボールネジ64は台フレーム
54上にパイプ53と平行に設けられており、リテーナ55の
外側に設けられたモータ65により回転駆動されることに
より、キャリア61をパイプ53に沿って移動させるように
なっている（駆動手段）。

キャリア61の挿通孔61a部には第１図に示すように、
電磁石67、68（第１磁力手段）がその両端部にそれぞれ
４つずつ設けられている。電磁石67（67a〜67d）、68
（68a〜68d）は第２図に示すように斜め十字方向に配置
されており、これらの磁力により搬送軸部材57を半径方
向に浮上させるとともに、搬送軸部材57を軸方向に牽引
できるようになっている。

すなわち第３図に示すように、電磁石67の一対の内径
側先端部67e、67fに対向して一対のランド部57a、57bが
搬送軸部材57の周部に形成されており、電磁石67の内径
側先端部67e、67fとランド部57a、57bとの間の磁気吸引
力により電磁石67すなわちキャリア61と搬送軸部材57と
はともに同方向に同量だけ移動し、あるいは同位置に停
止できるようになっている。このとき同時に電磁石68も
同様に作用する。

電磁石67の近傍には第３図に示すように、それらの内
部側先端部67e、67fと搬送軸部材57のランド部57a、57b
の周面との間の隙間寸法を検知する隙間センサ70が、電
磁石67a〜67dと同様に斜め十字方向に配置されて、キャ
リア61の挿通孔61a部に設けられている。電磁石68の近
傍にも同様に隙間センサが設けられている。

第１図に示すように、キャリア61の挿通孔61a部の長
さ方向中間部には回転制御手段75が設けられている。回
転制御手段75は第４図に示すように、円周方向に等間隔
に、一体的に設けられた４個の電磁石76〜79（第２磁力
手段）から構成されており、それらの内径側の先端部は
搬送軸部材57の周部に対向している。また同図に示すよ
うに、電磁石76〜79が対向する位置の搬送軸部材57の断
面のその円周方向には凹凸が形成されていて、この凹凸
の境目の段部57cはそれぞれ電磁石76〜79の先端部に対
向して位置している。

電磁石76〜79それぞれの近傍には第５図に示すよう
に、搬送軸部材57の円周方向の回転量を検知する回転セ
ンサ80（80a〜80d）が設けられている。

このような磁気浮上型搬送装置50によれば、搬送軸部
材57の作業腕58の先端部の支持台58a上の被搬送物を真
空室51内で搬送するときに、搬送軸部材57は電磁石67、
68によりパイプ53内で磁気浮上されて、パイプ53と接触
することなく軸方向に移動するため、真空室51およびパ
イプ53内において接触しながら相対移動する部分が存在
せず、真空室51やパイプ53内で細かい塵が発生すること
はなく、被搬送物に塵が付着することを有効に防止する
ことができる。

回転センサ80は搬送軸部材57が回転すると、その段部
57cの回転によるインピーダンス変化により搬送軸部材5
7の回転を検知する。すると電磁石76〜79は第６図のブ
ロック図に示すような制御手段により制御され、搬送軸
部材57の回転を元の位置に復帰させるような磁力を発生
して、段部57cが電磁石76〜79それぞれの先端部の幅中
心に位置して停止するよう搬送軸部材57の回転が規制さ
れるようになっている。

すなわち第７図に示すように、電磁石76、78に電磁石
77、79より大きな電流が通電されたときは、電磁石76、
78それぞれは大きな磁力Ｆを搬送軸部材57の段部57cよ
り大径側に作用させ、その磁力Ｆの搬送軸部材57の回転
方向成分の２つの分力F_Aにより搬送軸部材57を時計回り
方向に回転させようとする。電磁石77、79の方に電磁石
76、78より大きな電流を通電させたときも同様に、２つ
の磁力Ｆの搬送軸部材57の回転方向成分の分力により搬
送軸部材57を逆の反時計回り方向に回転させようとす
る。

このような、互いに１つ置きに配置された２群の電磁
石76、78と電磁石77、79の、それぞれの磁力の強弱差に
より前述のように搬送軸部材57の回転が規制されるよう
になっている。

そしてこのとき、搬送軸部材57には磁力Ｆの回転方向
成分の分力F_Aとともに、その半径方向成分の分力F_Bも２
つ発生しているが、これら２つの分力F_Bは互いに作用方
向が正反対に向いているため、互いに打消し合って、従
来のように搬送軸部材57を半径方向に変位させることは
ない。

このように、回転制御手段75が搬送軸部材57の回転を
規制する作動力が、搬送軸部材57の半径方向成分の分力
を発生させることなく、回転方向成分の力のみで構成さ
れるようにすることにより、第１磁力手段67、68による
搬送軸部材57の半径方向の磁気浮上作用に悪影響を与え
ることを防止できる。

この結果、従来のように搬送軸部材57を磁気浮上させ
る第１磁力手段67、68と回転制御手段75とが互いに干渉
し合うことを防止して、搬送軸部材57が半径方向あるい
は回転方向に振動を生じて、搬送軸部材57が被搬送物を
安定して支持することができないということを防止する
ことができる。

また、回転制御手段75の電磁石76〜79を制御するとき
の基準値を変化させることにり、搬送軸部材57の段部57
cが、電磁石76〜79それぞれの先端部の幅中心よりもず
れて位置するよう搬送軸部材57の回転を駆動させること
ができる。このことにより、被搬送物を支持する支持台
58aを搬送軸部材57の軸回りに偏心させて上下動させ
て、支持台58aに被搬送物を載せたり、あるいは真空室5
1内に設けられた受部（図示せず）上に被搬送物を降ろ
したりすることができる。

このときも、前述の回転制御手段75が搬送軸部材57の
回転を制御するときと同様に、電磁石76、78あるいは電
磁石77、79の磁力Ｆの半径方向成分の２つの分力F_Bはそ
の作用方向が互いに正反対に向いているため、互いに打
消し合ってやはり従来の問題点を解決することができる
できる。

なお、上記実施例においては真空環境下で用いられる
磁気浮上型搬送装置について説明したが、本発明は真空
環境下で用いられる装置に限定する必要はなく、クリー
ンルームのような清浄環境下において用いられる磁気浮
上型搬送装置として用いてもよい。

また、上記実施例においては搬送軸部材57が電磁石6
7、68およびキャリア61を介して駆動手段64、65により
駆動されたが、搬送軸部材57を直接ケーブルあるいはリ
ニアモータ等の他の駆動手段により駆動するものであっ
てもよい。

さらに、上記実施例においては回転制御手段75は第２
磁力手段（電磁石）を４つ用いたが、第２磁力手段に一
群ずつ（半数ずつ）発生する磁力がすべての搬送軸部材
57の半径方向の分力を全体として打消せるものであれ
ば、６つ、あるいはそれ以上の偶数の第２磁力手段を用
いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明による磁気浮上型搬送装
置によれば、従来のように回転制御手段の搬送軸部材の
半径方向成分の分力が、第１磁力手段による搬送軸部材
の半径方向の磁気浮上作用に悪影響を与えたり、さらに
はその反作用として回転制御手段による搬送軸部材の回
転の規制あるいは駆動作用に悪影響を与えることを防止
することができる。

この結果、搬送軸部材が半径方向あるいは回転方向に
振動を生じることを防止して、搬送軸部材はその支持台
に被搬送物を安定して支持することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図は本発明による磁気浮上型搬送装置の一実施
例を示す図であり、第１図は磁気浮上型搬送装置の一部
透視斜視図、第２図は電磁石67a〜67d、68a〜68dの配置
状態を示すキャリアの正面断面図、第３図は電磁石67お
よび搬送軸部材の側面図、第４図は回転制御手段の正面
図、第５図は回転センサ80a〜80dの配置状態を示すキャ
リアの正面断面図、第６図は回転制御手段の電磁石76〜
79の制御ブロック図、第７図は回転制御手段の作用を示
す正面図、第８図は従来の搬送装置の一部透視斜視図、
第９図は従来の回転規制手段の正面図、第10図は従来の
回転規制手段の作用を示す正面図である。 50……磁気浮上型搬送装置 51……真空室 53……パイプ 54……台フレーム 55……リテーナ 57……搬送軸部材 57a、57b……ランド部 57c……段部（凹凸の境目） 58……作業腕 58a……支持台 60……ガイドレール 61……キャリア（支持構造） 61a……挿通孔 64……ボールネジ（駆動手段） 65……ステップモータ（駆動手段） 67（67a〜67d）、68（68a〜68d）……電磁石（第１磁力
手段） 67e、67f……内径側先端部 70……隙間センサ 75……回転制御手段 76〜79……電磁石（第２磁力手段） 80（80a〜80d）……回転センサ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被搬送物を支持する支持台を有し断面が円
   形状の搬送軸部材と、この搬送軸部材が挿通し搬送軸部
   材を軸方向に移動可能に支持する支持構造と、前記搬送
   軸部材の周面に対向するよう前記支持構造に設けられ搬
   送軸部材を磁力により半径方向に浮上させる第１磁力手
   段と、前記搬送軸部材を軸方向に移動させる駆動手段
   と、前記搬送軸部材の周囲に配置されるよう前記支持構
   造に設けられ搬送軸部材の円周方向の回転を規制あるい
   は駆動する回転制御手段と、を備えた磁気浮上型搬送装
   置において、前記回転制御手段は、前記搬送軸部材の回
   転を規制あるいは駆動する作動力が搬送軸部材の半径方
   向成分の分力を発生させることなく回転方向成分の力の
   みで構成されるようにしたことを特徴とする磁気浮上型
   搬送装置。
2. 【請求項２】前記回転制御手段は、前記搬送軸部材の周
   部に対向する少なくとも４つ以上の偶数の第２磁力手段
   を有するとともに、この第２磁力手段が対向する位置の
   搬送軸部材の断面の円周方向に凹凸を形成し、この凹凸
   の境目を前記偶数の第２磁力手段それぞれの先端部に対
   向させて、前記偶数の第２磁力手段のうち互いに１つ置
   きに半数ずつ配置された２群の磁力手段のそれぞれに同
   等のあるいは強弱差のある磁力を生じさせることによ
   り、搬送軸部材の回転を規制あるいは駆動する作動力と
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気
   浮上型搬送装置。