多自由度传动装置以及载物台装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种多自由度传动装置，可进行Ｘ方向的推进动作和Ｚ方向的悬浮动作的２自由度动作及加上θＹ方向的驱动动作的３自由度动作，其小型且推力、悬浮力、可变悬浮力较大。具体为，由具有多个永久磁铁（１１４）的可动元件（１１０）、具有定子芯（１１８）与多个线圈的定子（１００）构成，所述永久磁铁（１１４）在Ｘ方向上并列配置，极数Ｐ由２以上的偶数组成，所述线圈由Ｘ方向驱动用线圈（１０５）与Ｚ方向驱动用线圈（１０４）的２种构成，将Ｐ个所述Ｚ方向驱动用线圈（１０４）配置在与所述永久磁铁（１１４）磁极相对的位置，同时将Ｐ／２个所述Ｘ方向驱动用线圈（１０５）配置在与所述永久磁铁（１１４）磁极间的中心相对的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于半导体制造装置和液晶制造装置等精密装置中的多自由度 传动装置以及载物台装置。
技术介绍
以往，存在如下多自由度传动装置由在XY平面上排列有永久磁铁的可动元件与 排列有线圈的定子构成，通过对邻接的线圈供给不同相位差的控制电流，从而利用电磁力 使可动元件在X方向上进行推进，在Z方向上进行悬浮(例如，参照专利文献1)。专利文献1 日本国特开2004-254489号公报(第19页，图1、2)在使用于半导体制造装置和液晶制造装置等的精密载物台中，使用在水平Y方向 上进行推进动作的直线电动机和用于在垂直Z方向上进行悬浮且在水平X方向上进行推进 的传动装置。现在，要求这些直线电动机和传动装置实现小型化，尤其要求使用1个传动装 置来进行垂直ζ方向与水平X方向的2个方向上的动作的多自由度传动装置的精密载物 台。但是，在现有的多自由度传动装置中存在线圈的空心部，为了在XY的2个方向上 进行推进，并在Z方向上进行悬浮，而且在θχ、θγ、02方向上进行驱动，有必要对线圈进行 积层。另外，由于6层线圈全部进行积层，因此磁间隙变大，存在与体型相比推力、悬浮力、 可变悬浮力变小的问题。另外，由于现有的载物台装置通过配置多台只能在1个方向上产生推力或悬浮力 的传动装置而构成，因此在X、Y、Z的直线3方向与绕各轴θχ、θγ、θ ζ的旋转3方向上进 行移动的6自由度载物台装置的情况下，有必要使用6台传动装置。因此，安装有6台可动 元件的悬浮体的重量变得极其重，难以使悬浮体稳定地进行悬浮或高速地进行定位。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种小型但推力、悬浮力、可 变悬浮力却较大，进行Z方向上的悬浮动作、X方向上的推进动作及θ γ方向上的驱动动作 的多自由度传动装置以及使用该传动装置的精密载物台。为了解决上述问题，本专利技术如以下构成。技术方案1所述的专利技术为，一种多自由度传动装置，构成为，由具有多个永久磁铁 的可动元件、具有定子芯与多个线圈的定子构成，将所述永久磁铁在X方向上并列配置，使 极数P由2以上的偶数组成，所述线圈由X方向驱动用线圈与Z方向驱动用线圈的2种构 成，将P个所述Z方向驱动用线圈配置在与所述永久磁铁的磁极相对的位置，同时将Ρ/2个 所述X方向驱动用线圈配置在与所述永久磁铁磁极间的中心相对的位置。技术方案2所述的专利技术的构造为，将所述X方向驱动用线圈的线圈边配置于所述 Z方向驱动用线圈的空心部。技术方案3所述的专利技术的构造为，在所述定子芯上整体形成P个齿，同时将所述Z方向驱动用线圈插入于所述齿，将所述X方向驱动用线圈配置在所述齿的顶端。技术方案4所述的专利技术为，使用1台放大器对所述X方向驱动用线圈进行X方向 驱动控制，使用1台放大器对所述Z方向驱动用线圈进行Z方向驱动控制。技术方案5所述的专利技术为，使用1台放大器对所述X方向驱动用线圈进行X方向 驱动控制，在分成2组的所述Z方向驱动用线圈中，在使用1台放大器对一个所述Z方向驱 动用线圈进行Z方向驱动控制的基础上，使用另1台放大器对另一个所述Z方向驱动用线 圈进行θ向驱动控制。技术方案6所述的专利技术为，一种载物台装置，至少使用3台多自由度传动装置使悬 浮体多自由度地移动，多自由度传动装置由具有多个永久磁铁的可动元件、具有定子芯与 多个线圈的定子构成。技术方案7所述的专利技术是使3台所述多自由度传动装置在水平XY面上分别旋转 120度而配置的载物台装置。技术方案8所述的专利技术是沿着水平X方向配置4台所述多自由度传动装置中的2 台，沿着水平Y方向配置另外2台的载物台装置。技术方案9所述的专利技术是附加可在一个方向上较大地进行移动的直线电动机的 载物台装置。根据本专利技术，由于是将Z方向驱动用线圈配置于各磁极的中心，将X方向驱动用线 圈配置于磁极间的中心，将X方向驱动用线圈的线圈边配置为埋入到Z方向驱动用线圈空 心的结构，因此可以使磁间隙变小，可以提供小型但推力、悬浮力、可变悬浮力却较大的传动装置。另外，由于是在定子芯上整体形成齿，同时将Z方向驱动用线圈插入于齿，将X方 向驱动用线圈配置在齿的顶端的结构，因此可以在未使磁间隙变大的情况下提供Z方向悬 浮力、可变悬浮力与X方向推力较大的传动装置。另外，由于使用1台放大器对X方向驱动用线圈进行Z方向驱动控制，使用1台放 大器对Z方向驱动用线圈进行X方向驱动控制，因此可以提供进行Z方向悬浮动作与X方 向推进动作的多自由度传动装置。另外，由于使用1台放大器对X方向驱动用线圈进行Z方向驱动控制，使用2台放 大器对Z方向驱动用线圈进行X方向与θγ方向(围绕与X轴和Z轴正交的Y轴的旋转方 向)驱动控制，因此可以提供在进行Z方向悬浮动作与X方向推进动作的2自由度动作的 基础上，加上进行θ γ方向驱动的3自由度动作的多自由度传动装置。另外，由于是至少使用3台可在2个方向或3个方向上产生推力或悬浮力的多自 由度传动装置来使悬浮体在多自由度上进行移动的载物台装置，因此可以减少安装于悬浮 体上的可动元件的台数，可以使悬浮体轻量化。而且，可以使悬浮体稳定地进行悬浮或高速 地进行定位。另外，由于使3台多自由度传动装置在水平XY面上分别旋转120度而配置，因此 可以通过最小限度的多自由度传动装置来实现技术方案1所述的效果。另外，由于沿着水平X方向配置4台多自由度传动装置中的2台，沿着水平Y方向 配置另外2台，因此可以得到技术方案6所述的效果。而且，由于可以在工作台的4个角落 配置4台多自由度传动装置，因此即使是工作台区域较大的悬浮体，也可以稳定地进行悬4浮。另外，由于附加可在一个方向上较大地进行移动的直线电动机，因此可以使悬浮 体在较广的范围内进行移动。附图说明图1是表示本专利技术第1实施例的多自由度传动装置的仰视图。图2是表示本专利技术第1实施例的多自由度传动装置的侧视图。图3是表示本专利技术第1实施例的从多自由度传动装置的正面观察的剖视图。图4是表示在本专利技术第1实施例中的可变悬浮力与推力产生原理的图。图5是表示本专利技术第1实施例的多自由度传动装置与放大器的连接构成图。图6是表示本专利技术第2实施例的多自由度传动装置的仰视图。图7是表示本专利技术第2实施例的多自由度传动装置的侧视图。图8是表示本专利技术第2实施例的从多自由度传动装置的正面观察的剖视图。图9是表示本专利技术第3实施例的示出θ γ动作发生原理的图。图10是表示在本专利技术第3实施例中的可变悬浮力与推力产生原理的图。图11是表示本专利技术第4实施例的载物台装置的立体图。图12是表示本专利技术第5实施例的载物台装置的立体图。图13是表示本专利技术第5实施例的载物台装置的立体图。图14是表示本专利技术第6实施例的载物台装置的立体图。图15是表示本专利技术第6实施例的载物台装置悬浮体的立体图。符号说明100-定子；104-Ζ方向驱动用线圈；105-Χ方向驱动用线圈；106-齿；107a、107b_Z 方向驱动用放大器；108-X方向驱动用放大器；110-可动元件；112-可动元件轭(天板)； 114-永久磁铁；116-6层线圈；118-定子芯(基体)；119-磁铁磁通线；200-悬浮体； 201-工作台；300-直线电动机定子；310-直线电动机可动元件。具体实施例方式以下参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。实施例1图1、图2是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：丰田昭仁，鹿山透，柿原正伸，河野寿之，永尾光格，
申请(专利权)人：株式会社安川电机，
类型：发明
国别省市：JP