JPS6246006A - アクチユエ−タの回転止め機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はアクチュエータの回転ＩＩ：め機構に関し、
更に詳細には、中空円筒体の内部に軸方向への移動可能
に配設した強磁性体芯と、該円筒体の外周に対応的に配
置した磁石との磁気的結合を利用して、前記磁石を中空
円筒体の外周で軸方向に移動させることにより、強磁性
体芯およびこれに取付けた駆動軸を軸方向に非接触で移
動させ得るよう構成したアクチュエータにおいて、前記
駆動軸が軸周りに回転するのを有効に防止し得る回転止
め機構に関するものである。

従来技術 集積回路やトランジスタ等を製造する半導体関連産業で
は、その製造工程の多くに真空応用機器が使用されてい
る。殊に高真空を必要とする真空チャンバーは、オージ
ェ電子分光分析装置や磁気記録の分野、その他スパッタ
による蒸着作業等にも不可欠となっている。

この種の外界から完全に遮断された真空チャンバーでは
、内部に収納した各種のワークや試料を。

その真空を解除することなく直線移動させるために、前
記ワーク等を外部から非接触で駆動する装置が必要とさ
れる。こうした産業界の需要に応えるものとして、本件
出願人は、中空円筒体の内部に配設した強磁性体芯と、
該円筒体の外周に対応的に配置した磁石およびヨークか
らなる磁気構体との磁気的結合を利用して前記強磁性体
芯の非接触駆動を行ない、この強磁性体芯に挿通固定し
た駆動軸の直線的な進退移動を実施し得るアクチュエー
タを新規に開発した。

このアクチュエータは、第１図に示すように、例えばス
パッタ室の如き真空チャンバー１０の外部に配設される
ものであって、該チャンバー中のワーク１２を把持する
ハンド１４を装着した駆動軸１６を、磁気結合作用下に
外部から非接触で駆動するようになっている。例えば真
空チャンバー１０の外壁に、非磁性材料からなる中空円
筒体１８が固定されて水平に延在し、この中空円筒体１
８の内部は該チャンバー内に連通して真空雰囲気に保持
されている。中空円筒体１８の内部には同心的に駆動軸
１６が回転および軸方向移動自在に挿通され、推力発生
部を担当する強磁性体芯２０と、回転力発生部を担当す
る強磁性体芯２２とが夫々駆動軸１６に固定されている
。また中空円筒体１−８の外周には、同じく推力発生部
を担当する磁気構体２４および回転力発生部を担当する
磁気構体２６が、回転および軸方向移動自在に挿通配置
されている。そして前記磁気構体２４，２６を円筒体１
８の外表面に沿って移動させることにより、前記強磁性
体芯２０．２２を対応の磁気構体との磁気結合作用下に
、非接触で回転および軸方向移動させ得るものである。

発明が解決しようとする問題点 前述した磁気結合を利用する７クチユエータは、大気圧
下にある外界から真空チャンバー中の各種ワークを非接
触で駆動し得る点で高く評価される。

ところでこのアクチュエータから前記の回転力発生部を
省略し、軸方向にのみ直線的に進退移動させるようにし
たリニアアクチュエータとしての機構も提案されている
。しかるにこの機構では、推力発生部を構成する磁気構
体と前記強磁性体芯との間には周方向の磁気拘束力は殆
ど作用しない。

従ってハンドに把持したワークの重量バランスの如何に
よっては、強磁性体芯およびこれに挿通保持した駆動軸
が周方向に回転し、前記ワークの正確な位置決めをなし
得ない欠点があった。

発明の目的 本発明は、前述した推力発生部だけを備えるリニアアク
チュエータにおいて、ワークの形態等によっては駆動軸
が回転してしまう欠点に鑑み、これを良好に解決するべ
く提案されたものであって、該駆動軸の回転を有効に防
止し得る機構を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 前記目的を達成するため本発明に係る回転止め機構は、
非磁性材質の中空円筒体（２８）の内部に駆動軸（３４
）を軸方向への移動自在に同心配置し、所定間隔で大径
部（３６ａ）と小径部（３６ｂ）とを交互に画成した強
磁性体芯（３６）を前記駆動軸（３４）に同心的に挿通
固定し、強磁性材質のリング状ヨーク（４０）と磁石（
４２）とを交互に隣接配置した磁気構体（３２）を前記
中空円筒体（２８）の外周に摺動自在に配設し、この磁
気構体（３２）を軸方向に移動させることにより、これ
と磁気結合した前記強磁性体芯（３６）を軸方向に移動
させるよう構成したアクチュエータにおいて、前記中空
円筒体（２８）の内周壁面の軸方向に延在させて突条（
４４）を配設し、前記強磁性体芯（３６）に穿設した凹
溝（４６）を前記突条（４４）に摺動可能に嵌合させる
よう構成したことを特徴とする。

実施例 次に本発明に係るアクチュエータの回転止め機構につき
、好適な一実施例を挙げて添付図面を参照して以下説明
する。第２図は本発明の一実施例の全体構造を示す縦断
面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ線描断面図である。

第２図に示す中空円筒体２８は、ステンレス鋼の如き非
磁性材料からなる長尺の管体であって。

前記真空チャンバー３０に連通接続されて水平に延在し
ている。この中空円筒体２８の外周には、推力発生部を
構成する第１の磁気構体３２が移動可能に配設され、ま
た円筒体内部には駆動軸；３４が挿通固定された第１の
強磁性体芯３６が移動自在に挿通配置されている。この
第１の強磁性体芯３６は、例えば１ａｃｒ系電磁ステン
レスの如き強磁性材料からなる円筒体を基材とするコア
であって、当該コアの外周に所定間隔で長手方向に断面
コ字状の環状溝３８を順次凹設することにより大径部３
６ａと小径部３６ｂとが軸方向に交互に画成されるよう
になっている。

また第１の磁気構体３２は１例えば電磁軟鉄（８２０Ｃ
）の如き強磁性体を材質とするリング状ヨーク４０およ
びリング状の稀土類磁石４２を軸方向に交互に隣接配置
してなり、殊に磁極となるリング状ヨーク４０と第１の
強磁性体芯３６の大径部３６ａとが、中空円筒体２８を
隔てて相互に対応する位置関係に設定されている。

このように構成したアクチュエータでは、磁極となるヨ
ーク４０と強磁性体芯３６の大径部３６ａとが、第３図
に示すように、全円周に亘って近接的に対応しているた
め、高い密度の磁束を円周方向に関して平均に集束させ
ることができる。

従って第１の磁気構体３２を中空円筒体２８に沿って摺
動移動させることにより、第１の強磁性体芯３６（およ
び駆動軸３４）に駆動力が付与され、軸線方向への進退
移動が達成される。

前述した推力発生部のみを備えるリニアアクチュエータ
において、その中空円筒体２８の内周壁面には、第２図
および第３図に示すように一本の突条４４が配設されて
軸方向に所定長だけ延在している。この突条４４は、磁
気構体３２と強磁性体芯３６との間に作用する磁気的結
合を妨げることのないよう非磁性で、かつ真空チャンバ
ー３０内の真空雰囲気に対する耐性のある合成樹脂材料
が好適に使用される。また第１の強磁性体芯３６には、
第３図に示す如く、その外周面において周方向に対し直
角に（すなわち軸方向に）凹溝４６が穿設され、この凹
溝４６に前記突条４４が嵌合されて、前記第１の強磁性
体芯３６を中空円筒体２８の内部において軸方向への移
動可能で、かつ周方向への回転は不能に保持している。

なお図示の実施例に係るリニアアクチュエータでは、真
空チャンバー３０内に臨むグリッパ等のハンド４８を、
回転させることなく軽微に前進および後退させる微動推
進機構が付設されている。

例えば前記駆動軸３４は、第２図に示す如く、第１の強
磁性体芯３６に挿通固定される中空軸５０と、この中空
軸５０の中空部内に所定距離だけ軸方向に進退可能に挿
通されたスライド棒５２とから構成されている。中空軸
５０には軸方向に所定長のスリット５４が穿設され、こ
のスリンｌ−５４に前記スライド棒５２に突設したピン
５６を臨ませることにより、該スライド棒５２の摺動距
離をこのスリット５４の長さ内に規定している。なお中
空軸５０は、中空円筒体２８の内周壁１こ配設したスラ
イド軸受５８に摺動可能に挿通支持されている。

前記スライド棒５２の一端部には、雄ねじ形成部５２　
ａが設けられ、この雄ねじ形成部５２ａは後述の第２の
強磁性体芯６０に螺切した雌ねじ部にねじ込まれている
。また第１−の磁気構体３２に隣接して第２の磁気構体
６２が中空円筒体２８に摺動自在に配設され、第２の強
磁性体芯６０と磁低結合している。この第２の磁気構体
６２は、電磁軟鉄（８２０Ｃ）の如き強磁性材料からな
るリング状ヨーク６４と、このヨーク６４の内周に第４
図に示す配列で、半径方向に所定の中心角をなすよう隣
接配置した複数個（ｎ個）の希土類磁石６６とから構成
される。

なお第１−および第２の磁気構体３２，６２は、中空円
筒体２８の外周に摺動自在に挿通した一対のスライド軸
受６８．７０に担持されて、一体的に中空円筒体２８の
外周に沿って軸方向に摺動し得ると共に、周方向に回転
し得るようになっている。

また両磁気構体３２，６２の外周には、非磁性材質のス
リーブ７２が囲繞配置されている。

第２の強磁性体芯６０は、例えば１．３　Ｃｒ系電磁ス
テンレスの如く強磁性材料からなるコア部材であって、
第４図に示すように、その横断面において周方向に所定
中心角で複数条の凹溝７４が軸方向に凹設され、例えば
６極のモータ回転子の形状を呈している。この第２の強
磁性体芯６０の中心には、所定直径の雌ねじが軸方向に
螺切され、この雌ねじに前記駆動軸３４の一部をなすス
ライド棒５２の先端に設けた雄ねじ形成部５２ａがねじ
込まれている。このとき第２の強磁性体芯６０における
複数の突起部（前記凹溝７４の形成されていない部位）
は、第２の磁気構体６２における複数の希土類磁石６６
と、中空円筒体２８を隔てて対応して磁気結合され１周
方向への回転を拘束されている。また図示のように、中
空軸５０の真空チャンバー３０に指向する側の端部には
ハンド４８が固定されている。そしてこのハンド４８の
フィンガは、スライド棒５２の左右移動により開閉付勢
されるようになっている。すなわち第２の磁気構体６２
を正逆何れかの周方向に回転させれば、雄ねじ形成部５
２ａを備えたスライド棒５２は、前記ビン５６により中
空軸５０に対して回動を阻止されつつも、そのねじのピ
ッチに応じた微速度で軸方向への進退移動を行なう。

次にこのように構成した本発明に係る回転止め機構の作
用につき説明する。既に述べた如く第１の磁気構体３２
を中空円筒体２８の外周において軸方向に進退移動させ
れば、これと第１の強磁性体芯３６との間では磁気結合
がなされているから、強磁性体芯３６および駆動軸３４
もこれに伴って軸方向に進退移動する。このとき第１の
強磁性体芯３６に穿設した凹溝４６は、前記突条４４に
嵌合されているから、第１の強磁性体芯３６は中空円筒
体２８の内部において周方向への回転不能に保持される
。

なお前述した微動推進機構を併用する場合は、第１．の
磁気構体３２により駆動軸３４を大きく移動させて、ハ
ンド４８のおおまかな位置決めを行ない、その後に前記
第２の磁気構体６２を中空円筒体２８の周りに回転させ
ることにより、前記ねじ作用下にスライド棒５２が中空
軸５０に対し回転することなく微動して、ハンド４８の
正確な位置決めがなされる。

発明の効果 従来のリニアアクチュエータでは、推力発生部を構成す
る磁気構体と前記強磁性体芯との間に周方向の磁気拘束
力は殆ど作用しないために、強磁＝１１− 柱体芯（および駆動軸）が周方向に回転して、ワークの
正確な位置決めをなし得ない欠点があったが、本発明に
よれば、極めて簡単な機構で確実に駆動軸の回転を防止
することができ、ワークの正確な位置決めを達成し得る
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は真空チャンバーにアクチュエータを設けた例の
概略縦断面図、第２図は本発明に係るアクチュエータの
回転止め機構を真空チャンバーに設けた例の概略縦断面
図、第３図は第２図のＢ−Ｂ線描断面図、第４図は第２
図のＡ−Ａ線描断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非磁性材質の中空円筒体の内部に駆動軸を軸方向への移
   動自在に同心配置し、所定間隔で大径部と小径部とを交
   互に画成した強磁性体芯を前記駆動軸に同心的に挿通固
   定し、強磁性材質のリング状ヨークと磁石とを交互に隣
   接配置した磁気構体を前記中空円筒体の外周に摺動自在
   に配設し、この磁気構体を軸方向に移動させることによ
   り、これと磁気結合した前記強磁性体芯を軸方向に移動
   させるよう構成したアクチュエータにおいて、前記中空
   円筒体の内周壁面の軸方向に延在させて突条を配設し、
   前記強磁性体芯に穿設した凹溝を前記突条に摺動可能に
   嵌合させるよう構成したことを特徴とするアクチュエー
   タの回転止め機構。