(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁によって仕切られた第１および第２の空間の間で動力の伝達を行うための同軸多段型回転導入機において、
前記第１の空間の側の端が開口し、前記第２の空間の側の端が封鎖され、装置軸線に対して同軸状態に配置された筒状の可撓性部材と、
この可撓性部材の外周面に形成された第１の外歯と、
前記可撓性部材の外周面における前記第１の外歯よりも前記第１の空間の側の位置に形成された第２の外歯と、
前記可撓性部材の内部に同軸状態に配置された第１の回転入力軸と、
前記可撓性部材および前記第１の回転入力軸の間に同軸状態に配置された中空状の第２の回転入力軸と、
前記第１の回転入力軸に対して一体回転するように連結され、前記第１の外歯が形成されている前記可撓性部材の内周面部分にはめ込まれている第１の波動発生器と、
前記第２の回転入力軸に対して一体回転するように連結され、前記第２の外歯が形成されている前記可撓性部材の内周面部分にはめ込まれている第２の波動発生器と、
前記可撓性部材を取り囲むように同軸状態に配置され、前記第１の外歯に部分的に噛み合っている第１の内歯が形成されている第１の剛性部材と、
この第１の剛性部材を取り囲むように同軸状態に配置され、前記第１の空間の側の部分に前記第２の外歯に部分的に噛み合っている第２の内歯が形成されている筒状の第２の剛性部材と、
この第２の剛性部材を取り囲むように同軸状態に配置されており、前記第１の空間の側に形成した円形開口の縁部分には前記可撓性部材の開口縁が密閉状態で連結され、外周面が前記隔壁に開けた回転機導入機装着孔の内周縁に密閉状態で取り付けられている筒状のケーシングとを有することを特徴とする同軸多段型回転導入機。
【請求項２】
請求項１において、前記可撓性部材は、前記第１の外歯が形成されている小径の円筒状部分と、この円筒状部分に連続して前記第１の空間の側に向けて内径が漸増しているスカート状部分と、このスカート状部分に連続して半径方向の内側に広がっている環状板部分と、この環状板部分の内周縁に連続して前記第１の空間の側に延びている円筒状部分と、この円筒状部分に連続して半径方向の外側に広がっている環状板部分と、この環状板部分の外周縁に連続して前記第１の空間の側に延びていると共に前記第２の外歯が形成されている大径の円筒状部分と、この円筒状部分に連続して前記第１の空間の側に向けて内径が漸増しているスカート状部分と、このスカート状部分に連続して半径方向の内側に広がっている環状板部分と、この環状板部分の内周縁から前記ケーシングの前記円形開口まで延びている円筒状部分とを備えていることを特徴とする同軸多段回転導入機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、隔壁により密閉状態で仕切られた異なる作業環境の間で回転力等の動力を伝達するための回転導入機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置等においては、真空ポンプによって高真空状態に保持された反応室内にウエハを配置して反応ガスを導入してＣＶＤ法等によって薄膜の形成を行なっている。反応室内でのワークの搬送は気密状態のままで行う必要があり、そのための搬送機構においては、反応室内においてワークを実際に把持するアーム部分と、反応室の外部からアーム部分に動力を伝達するための駆動機構との間が完全にシールされている必要がある。
【０００３】
このように完全に仕切られた異なる作業空間の間で一方の側から他方の側に動力を伝達するための機構としては、マグネットカップリングを用いた機構、ベローズを用いた機構、磁気シールを用いた機構等が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マグネットカップリングを用いた機構では、動力伝達を磁力を利用して行うので、アーム等の駆動部材の位置制御を精度良く行うことができない。また、ベローズを用いる機構では、ベローズによって気密状態に保持されている部材の回転角に制限があり、また、剛性が低いので駆動部材の位置制御を精度良く行えないという欠点がある。さらには、磁気シールを用いた機構では、そのシール部分に潤滑油を使用しており、例えば高真空室に動力を外部から導入する場合には、ガスが発生してしまい使用できないという使用場所が制限されるという制約がある。
【０００５】
本発明の課題は、このような弊害を伴うことなく、隔壁によって仕切られている異なる作業環境における一方の側から他方の側に回転力等の動力を導入するこのできる回転導入機を提案することにある。
【０００６】
さらに詳細には、本発明の課題は、撓み噛み合い式歯車機構の構成要素であるカップ状の可撓性部材を利用して異なる作業空間を密閉状態に仕切ると共に、一方の作業空間の側から入力される２つの回転力を、異なる減速比で減速して、他方の作業空間の側において同軸状態に配列した回転出力部材を介して取り出すことの可能な同軸多段型回転導入機を提案することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、隔壁によって仕切られた第１および第２の空間の間で動力の伝達を行うための同軸多段型回転導入機であって、次の構成を備えたことを特徴としている。
【０００８】
前記第１の空間の側の端が開口し、前記第２の空間の側の端が封鎖され、装置軸線に対して同軸状態に配置された筒状の可撓性部材
この可撓性部材の外周面に形成された第１の外歯
前記可撓性部材の外周面における前記第１の外歯よりも前記第１の空間の側の位置に形成された第２の外歯
前記可撓性部材の内部に同軸状態に配置された第１の回転入力軸と、
前記可撓性部材および前記第１の回転入力軸の間に同軸状態に配置された中空状の第２の回転入力軸
前記第１の回転入力軸に対して一体回転するように連結され、前記第１の外歯が形成されている前記可撓性部材の内周面部分にはめ込まれている第１の波動発生器
前記第２の回転入力軸に対して一体回転するように連結され、前記第２の外歯が形成されている前記可撓性部材の内周面部分にはめ込まれている第２の波動発生器
前記可撓性部材を取り囲むように同軸状態に配置され、前記第１の外歯に部分的に噛み合っている第１の内歯が形成されている第１の剛性部材と、
この第１の剛性部材を取り囲むように同軸状態に配置され、前記第１の空間の側の部分に前記第２の外歯に部分的に噛み合っている第２の内歯が形成されている筒状の第２の剛性部材
この第２の剛性部材を取り囲むように同軸状態に配置されており、前記第１の空間の側に形成した円形開口の縁部分には前記可撓性部材の開口縁が密閉状態で連結され、外周面が前記隔壁に開けた回転機導入機装着孔の内周縁に密閉状態で取り付けられている筒状のケーシング
このように構成した本発明の同軸多段型回転導入機では、隔壁に装着したケーシングと、このケーシングに取り付けた可撓性部材とによって、第１および第２の空間の間は完全にシールされている。
【０００９】
また、第１の剛性部材の第１の内歯と、可撓性部材に形成した第１の外歯と、第１の回転軸に取り付けた第１の波動発生器によって、第１の撓み噛み合い式歯車機構が構成される。第１の回転軸が回転すると、第１の波動発生器によって可撓性部材に形成した第１の外歯が形成されている部分は、例えば楕円形に撓められて、第１の内歯に対して部分的に噛み合う。第１の回転軸をモータ等によって回転させると、それに伴う第１の波動発生器の回転によって、第１の外歯と第１の内歯の噛み合い位置が円周方向に移動して、第１の外歯と第１の内歯の歯数差に応じた相対回転がこれらの間に発生する。本発明では、可撓性部材はケーシングに固定されているので、第１の剛性部材から大幅に減速された回転出力が得られる。
【００１０】
同様に、第２の剛性部材の第２の内歯と、可撓性部材に形成した第２の外歯と、中空状の第２の回転軸に取り付けた第２の波動発生器によって、第２の撓み噛み合い式歯車機構が構成される。第２の回転軸が回転すると、第２の波動発生器によって可撓性部材に形成した第２の外歯が形成されている部分は、例えば楕円形に撓められて、第２の内歯に対して部分的に噛み合う。第２の回転軸をモータ等によって回転させると、それに伴う第２の波動発生器の回転によって、第２の外歯と第２の内歯の噛み合い位置が円周方向に移動して、第２の外歯と第２の内歯の歯数差に応じた相対回転がこれらの間に発生する。本発明では、可撓性部材はケーシングに固定されているので、第２の剛性部材から大幅に減速された回転出力が得られる。
【００１１】
このように、本発明の同軸多段型回転導入機においては、第１および第２の空間を完全にシールした状態で、第１の空間の側から同軸状態に配置した第１および第２の回転入力軸から入力した異なる回転を、他方の側の第２の空間の側において同じく同軸状態に配置されている第１および第２の剛性部材からそれぞれ取り出すことができる。
【００１２】
ここで、可撓性部材における第１および第２の外歯が形成されている部分の撓み性を確保するためには、当該可撓性部材を次のような形状とすることが望ましい。すなわち、前記可撓性部材は、前記第１の外歯が形成されている小径の円筒状部分と、この円筒状部分に連続して前記第１の空間の側に向けて内径が漸増しているスカート状部分と、このスカート状部分に連続して半径方向の内側に広がっている環状板部分と、この環状板部分の内周縁に連続して前記第１の空間の側に延びている円筒状部分と、この円筒状部分に連続して半径方向の外側に広がっている環状板部分と、この環状板部分の外周縁に連続して前記第１の空間の側に延びていると共に前記第２の外歯が形成されている大径の円筒状部分と、この円筒状部分に連続して前記第１の空間の側に向けて内径が漸増しているスカート状部分と、このスカート状部分に連続して半径方向の内側に広がっている環状板部分と、この環状板部分の内周縁から前記ケーシングの前記円形開口まで延びている円筒状部分とを備えている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図１を参照して本発明を適用した同軸多段型回転導入機を説明する。図示の同軸多段型回転導入機１は、大気側である第１の空間１００と、真空側である第２の空間２００とを気密状態に仕切っている隔壁３００に形成された回転導入機装着孔３０１に装着され、第１の空間２００の側に配置されている第１のモータ４０１と第２の中空型モータ４０２の出力回転を減速して、第２の空間２００の側に導入するためのものである。
【００１４】
この同軸多段型回転導入機１は、その装置軸線１ａに沿って同軸状態に配列した筒状の可撓性部材２を備えている。この可撓性部材２は、第１の空間１００の側の端が開口端２１であり、第２の空間２００の側の端は円板状の端板部分２２によって封鎖されている。この可撓性部材２の外周面には、円周方向に第１の外歯３１が形成され、これよりも第１の空間１００の側の外周面位置には同じく円周方向に第２の外歯３２が形成されている。
【００１５】
この可撓性部材２の内部には、同軸状態に第１の回転入力軸４が配列され、この外周を取り囲む状態に中空型の第２の回転入力軸５が同じく同軸状態に配列されている。第１の回転入力軸４は第１のモータ４０１の出力回転を伝達するものであり、第２の回転入力軸５は中空型の第２のモータ４０２の出力回転を伝達するためのものである。また、第１の回転入力軸４の第２の空間２００の側の先端には、例えば、楕円形輪郭の第１の波動発生器６が一体回転するように固着され、この第１の波動発生器６の楕円形外周面は第１の外歯３１の内側位置にはめ込まれている。同様に、第２の回転入力軸５の第２の空間２００の側の先端にも、例えば、楕円形輪郭をした環状の第２の波動発生器７が一体回転するように固着されており、この第２の波動発生器７の楕円形外周面は第２の外歯３２の内側にはめ込まれている。
【００１６】
次に、可撓性部材２の外周側においては、その端板部分２２の側の外周を取り囲むように同軸状態に円筒状の第１の剛性部材８が配置されている。この第１の剛性部材８の第１の空間２００の側の開口端の内周面には第１の内歯８１が形成されており、この第１の内歯８１が第１の外歯３１を取り囲む位置となっている。また、第１の剛性部材８の反対側の端は円形の端板８２によって封鎖されており、この端板８２の中心には回転出力軸８３が一体的に取り付けられており、この回転出力軸８３は第２の空間２００の側に向けて装置軸線１ａに沿って延びている。
【００１７】
この構成の第１の剛性部材８を取り囲むように、円筒状の支持部材１０が同軸状態に配置されている。この支持部材１０における第２の空間２００の側の内周面は、ボールベアリング１０１、１０２を介して、回転出力軸８３を回転自在に支持している。また、この支持部材１０の第１の空間１００の側の端には環状板１０３が取り付けられており、この環状板１０３の内周面１０４が可撓性部材２の外周面に溶接されている。
【００１８】
次に、この支持部材１０の外周を取り囲む状態に、円筒状の第２の剛性部材１１が配置されている。この第２の剛性部材１１の第１の空間１００の側に端には環状板１１１が取り付けられ、この環状板１１１の内周面には、第２の外歯３２に噛み合い可能な第２の内歯１１２が形成され、当該外歯に対して部分的に噛み合っている。また、この第２の剛性部材１１の内周面と支持部材１０の外周面の間にはボールベアリング１１３、１１４が配置され、これらの部材は相対的に回転自在となっている。
【００１９】
この第２の剛性部材１１の外周を取り囲む状態で、円筒状のケーシング１２が配置されている。このケーシング１２の第１の空間１００の側に端には環状板１２１が取り付けられており、この環状板１２１の円形開口１２２の縁には、可撓性部材２の開口端２１が気密状態で固着されている。また、ケーシング１２の外周面には環状フランジ１２２が形成されており、この環状フランジ１２２が隔壁３００に開けた回転導入機装着孔３０１の内周縁部分に対して気密状態で固着されている。さらに、このケーシング１２の内周面は、ボールベアリング１２３、１２４を介して、第２の剛性部材１１の外周面を回転自在に支持している。
【００２０】
ここで、上記の可撓性部材２は、端板部分２２の外周縁に連続していると共に第１の外歯３１が形成されている小径の円筒状部分２３と、この円筒状部分２３に連続して第１の空間１００の側に向けて内径が漸増しているスカート状部分２４と、このスカート状部分２４に連続して半径方向の内側に広がっている環状板部分２５を備えている。さらに、この環状板部分２５の内周縁に連続して第１の空間１００の側に延びている円筒状部分２６と、この円筒状部分２６に連続して半径方向の外側に広がっている環状板部分３３と、この環状板部分３３の外周縁に連続して第１の空間１００の側に延びていると共に第２の外歯３２が形成されている大径の円筒状部分３４と、この円筒状部分３４に連続して第１の空間１００の側に向けて内径が漸増しているスカート状部分３５と、このスカート状部分３５に連続して半径方向の内側に広がっている環状板部分３６と、この環状板部分３６の内周縁からケーシング１２の円形開口１２２まで延びている円筒状部分３７とを備えている。前述したように、この円筒状部分３７の開口端２１がケーシング１２の円形開口１２２の縁に気密状態に固着されている。
【００２１】
このように構成した本例の同軸多段型回転導入機１においては、隔壁３００に装着したケーシング１２と、このケーシング１２に取り付けた可撓性部材２とによって、第１および第２の空間１００、２００の間が完全にシールされた状態になっている。
【００２２】
また、第１の剛性部材８の第１の内歯８１と、可撓性部材２に形成した第１の外歯３１と、第１の回転軸４に取り付けた第１の波動発生器６によって、第１の撓み噛み合い式歯車機構が構成されている。第１の回転軸４が回転すると、第１の波動発生器６によって可撓性部材２に形成した第１の外歯３１が形成されている部分は、楕円形に撓められて、第１の内歯８１に対して楕円形の長軸両端位置で噛み合う。第１の回転４軸をモータ４０１によって回転させると、それに伴う第１の波動発生器６の回転によって、第１の外歯３１と第１の内歯８１の噛み合い位置が円周方向に移動して、第１の外歯３１と第１の内歯８１の歯数差に応じた相対回転がこれらの間に発生する。本例では、可撓性部材２がケーシング１２に固定されているので、第１の剛性部材８から大幅に減速された回転出力が得られる。すなわち、この第１の剛性部材８に形成されている回転出力軸８３から第１の回転出力が得られる。
【００２３】
同様に、第２の剛性部材１１の第２の内歯１１２と、可撓性部材２に形成した第２の外歯３２と、中空状の第２の回転軸５に取り付けた第２の波動発生器７によって、第２の撓み噛み合い式歯車機構が構成されている。第２の回転軸５が回転すると、第２の波動発生器７によって可撓性部材２に形成した第２の外歯３２が形成されている部分が楕円形に撓められて、第２の内歯１１２に対して楕円形の長軸両端で噛み合う。第２の回転軸５をモータ４０２によって回転させると、それに伴う第２の波動発生器７の回転によって、第２の外歯３２と第２の内歯１１２の噛み合い位置が円周方向に移動して、第２の外歯３２と第２の内歯１１２の歯数差に応じた相対回転がこれらの間に発生する。本例では、可撓性部材２が固定されているので、第２の剛性部材１１から大幅に減速された第２の回転出力が得られる。
【００２４】
このように、本例の同軸多段型回転導入機１においては、第１および第２の空間１００、２００を完全にシールした状態で、第１の空間１００の側で同軸状態に配置した第１および第２の回転入力軸４、５から入力した異なる回転を、他方の第２の空間２００の側において同じく同軸状態に配置されている第１および第２の剛性部材８、１１からそれぞれ取り出すことができる。
【００２５】
また、本例の可撓性部材２においては、その第１および第２の外歯３１、３２が形成されている部分の撓み性を確保するために、それぞれ、スカート状部分２４および環状板部分２５、並びにスカート状部分３５および環状板部分３６を形成してある。従って、一体的に形成された可撓性部材２の外周面における軸方向に離れた位置に形成した第１および第２の外歯の部分をそれぞれ楕円形となるように半径方向に撓ませることが容易となり、また、このような撓みによって可撓性部材の各部分に過度の応力集中等の不具合が発生することもない。
【００２６】
なお、本例では、可撓性部材２の円筒状部分２６の外周面を支持部材１０によって支持している。このようにする代わりに、例えば、可撓性部材２の端板部分２２と、これに対峙している第１の剛性部材８の端板８２との間に、スラストボール等の軸受け機構を組み込むようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の同軸多段型回転導入機によれば、撓み噛み合い式歯車減速機構における外歯が形成されているカップ状の可撓性部材を利用して、第１および第２の空間を完全に気密状態にシールした状態を形成し、これらの間で動力を伝達できる。また、単一構成の可撓性部材の外周面における軸線方向に離れた位置に第１および第２の外歯を形成し、この可撓性部材の内側には同軸状態に配列した第１および第２の回転入力軸を配置し、この可撓性部材の外側にも同じく同軸状態に第１および第２の内歯がそれぞれ形成されている第１および第２の剛性部材を配置することにより、第１の空間の側からの２つの回転入力を、他方の第２の空間の側において同軸状態に配列されている第１および第２の剛性部材を介して、異なる減速比で減速された第１および第２の減速回転出力として取り出すことができる。従って、第２の空間内においては、導入された２回転力を利用してワーク搬送用のロボットアーム等の複雑な動作等を実現できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した同軸多段型回転導入機の断面構成図である。
【符号の説明】
１    同軸多段型回転導入機
１ａ  装置軸線
２    可撓性部材
３１  第１の外歯
３２  第２の外歯
４    第１の回転入力軸
５    第２の回転入力軸
６    第１の波動発生器
７    第２の波動発生器
８    第１の剛性部材
８１  第１の内歯
１１  第２の剛性部材
１１２  第２の内歯
１２  ケーシング
１２２  ケーシングの円形開口
１００  第１の空間（大気側）
２００  第２の空間（真空側）
３００  隔壁
３０１  回転導入機装着孔
【図１】
0003841191.tif 000002