[发明专利]多自由度传动装置以及载物台装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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Z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θ_X、θ_Y、θ_Z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θ_X、θ_Y、θ_Z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。

发明内容

本发明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_Y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，本发明如以下构成。

技术方案1所述的发明为，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P/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所述的发明的构造为，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所述的发明的构造为，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所述的发明为，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所述的发明为，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_Y方向驱动控制。

技术方案6所述的发明为，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所述的发明是使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所述的发明是沿着水平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所述的发明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。

根据本发明，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。