[go: up one dir, main page]

WO2017002340A1 - 非接触式給電システム - Google Patents

非接触式給電システム Download PDF

Info

Publication number
WO2017002340A1
WO2017002340A1 PCT/JP2016/003038 JP2016003038W WO2017002340A1 WO 2017002340 A1 WO2017002340 A1 WO 2017002340A1 JP 2016003038 W JP2016003038 W JP 2016003038W WO 2017002340 A1 WO2017002340 A1 WO 2017002340A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power supply
circuit unit
capacitor
carrier wave
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/003038
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
傑之 鈴木
大輔 川久保
展史 南
和博 武者
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ulvac Inc
Original Assignee
Ulvac Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ulvac Inc filed Critical Ulvac Inc
Priority to CN201680039186.9A priority Critical patent/CN107852030A/zh
Priority to JP2017526170A priority patent/JP6298933B2/ja
Priority to KR1020187003267A priority patent/KR101904145B1/ko
Publication of WO2017002340A1 publication Critical patent/WO2017002340A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0025—Means for supplying energy to the end effector
    • B25J19/0045—Contactless power transmission, e.g. by magnetic induction
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/005—Mechanical details of housing or structure aiming to accommodate the power transfer means, e.g. mechanical integration of coils, antennas or transducers into emitting or receiving devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06—Safety devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
    • B65G49/00—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for
    • B65G49/05—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles
    • B65G49/07—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles for semiconductor wafers Not used, see H01L21/677
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/05—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using capacitive coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
    • H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from AC mains by converters

Definitions

  • the present invention relates to a non-contact power supply system, and more specifically, an electrode to be fed is a suction electrode of an electrostatic chuck provided in a robot hand of a transfer robot, and is used to feed power to the suction electrode in a non-contact manner.
  • an electrode to be fed is a suction electrode of an electrostatic chuck provided in a robot hand of a transfer robot, and is used to feed power to the suction electrode in a non-contact manner.
  • Patent Document 1 This type of contactless power supply system is known from Patent Document 1, for example.
  • a so-called frog-leg type transfer robot feeds power to a suction electrode provided in the robot hand in a non-contact manner
  • a capacitor, a power supply circuit unit connected to one of the electrodes, and a power receiving circuit unit connected between the other electrode and the adsorption electrode In this case, one electrode of the capacitor is formed of a cylindrical member provided concentrically with the rotation shaft, and the other electrode is rotated relative to the one electrode while maintaining a constant distance between the electrodes.
  • the power supply circuit unit includes a self-excited oscillator that oscillates at a resonance frequency of a resonance circuit including a capacitor, a modulator, and a first control unit that controls the operation of these components, and a carrier wave modulated to a predetermined amplitude. Supply.
  • the power receiving circuit unit includes a resistor provided in parallel to the suction electrode, a rectifier circuit that rectifies the carrier wave at both ends of the resistor, a polarity switching circuit that applies a reverse voltage between the suction electrodes, and controls the operation of these components. And a second control means for applying a DC voltage to the pair of suction electrodes to electrostatically attract or release a substrate such as a silicon wafer to the robot hand.
  • a capacitor mechanically separated between a pair of opposed electrodes, a power supply circuit unit connected to one electrode of the capacitor, and a power reception connected to the other electrode of the capacitor
  • the non-contact type power feeding system of the present invention includes a circuit unit and applies a DC voltage to a power supply target electrode.
  • the power feeding circuit unit includes an oscillator that forms a series resonance circuit together with a capacitor, a modulator that applies amplitude modulation, and power feeding.
  • a first control means for controlling the operation of the circuit unit and capable of supplying a carrier wave modulated to a different amplitude to one electrode of the capacitor, and the power receiving circuit unit is a carrier wave supplied through the capacitor.
  • the first control is performed by supplying the control signal carrier wave modulated to a different amplitude in a form superimposed on the power supply carrier wave supplied from the power supply circuit unit to the power receiving circuit unit via the capacitor. Since the configuration in which communication is performed between the first control unit and the second control unit is adopted, control signal communication can be performed when performing non-contact power feeding without using a separate communication device. Since it can be omitted, the apparatus on which the non-contact power feeding system is mounted is not complicated, and in addition, power consumption and cost can be reduced.
  • a DC voltage is selectively applied to a power supply target electrode
  • a reverse potential DC voltage is applied, or The case where the application of the DC voltage is stopped is included.
  • the second control means may be configured to grasp the control content by the number of times the control signal carrier is supplied, for example.
  • the power supply circuit unit further includes an ammeter for monitoring a current when the carrier wave modulated to the first amplitude is output, and the power receiving circuit unit loads the carrier wave modulated to the first amplitude.
  • a first control means configured to receive a feedback control signal from a change in a current value accompanying a load variation when the load connection circuit is controlled by the second control means.
  • the power supply target electrode can be applied to a suction electrode of an electrostatic chuck provided in a robot hand of a transfer robot.
  • the perspective view which shows the structure of the conveyance robot carrying the non-contact-type electric power feeding system of embodiment of this invention.
  • the graph which shows the change of the electric current value measured with the 1st carrier wave or the 2nd carrier wave from the electric power feeding circuit unit at the time of mutual communication between both the 1st and 2nd control means, and an ammeter, and an ammeter.
  • the electrode to be fed is an electrostatic chuck attracting electrode provided in the robot hand of the transport robot Tr. .
  • Tr is a so-called frog-leg type transfer robot equipped with the non-contact power supply system PS of the present invention.
  • the transfer robot Tr is, for example, arranged in a transfer chamber of a vacuum processing apparatus having a plurality of processing chambers, and transfers a wafer W as a processing object between the processing chambers.
  • the rotary shafts 1a and 1b are respectively driven to rotate by a source, and are connected to the rotary shafts 1a and 1b, and a robot arm 3 having a robot hand 2 at the tip.
  • the robot hand 2 is provided with electrostatic chuck attracting electrodes 4a and 4b.
  • the rotary shafts 1a and 1b are provided with elevating means such as a linear motion motor and an air cylinder, the rotary shafts 1a and 1b and thus when the wafer W is received or delivered in each processing chamber.
  • the robot hand 2 can be moved up and down in the vertical direction.
  • the non-contact type power feeding system PS includes a capacitor 5 mechanically separated between a pair of electrodes 5 a and 5 b arranged opposite to each other, a power feeding circuit unit 6 connected to one electrode 5 a of the capacitor 5, And a power receiving circuit unit 7 connected to the other electrode 5b.
  • the other electrode 5b of the capacitor 5 is integrally provided on the outer surface of the rotating shaft 1b located on the outer side in the radial direction, and the one electrode 5a has a rotating shaft so as to relatively move while maintaining the distance between the electrodes constant. It is comprised from the metal cylindrical member extrapolated to 1b (what is called an air gap type).
  • the distance between the electrodes 5a and 5b is appropriately selected so that the voltage applied to the capacitor 5 is equal to or lower than the discharge voltage limited by Paschen's law, depending on the application.
  • the surface areas of the electrodes 5a and 5b can be selected as appropriate according to the load of the circuit such as the switching circuit 73, and the opposing areas of the electrodes 5a and 5b do not have to be the same.
  • the capacitor 5 having a capacitance in the range of 50 pF to 300 pF can be used. If the capacitance is smaller than 50 pF, there is a stray capacitance with respect to the ground potential such as the capacitor 5 or the wiring, which is not practical. If the capacitance is larger than 300 pF, both electrodes 5a and 5b become too large. There arises a problem that the assembly to the transport robot Tr becomes difficult.
  • the power supply circuit unit 6 is provided outside the transfer chamber where the transfer robot Tr is disposed, for example, and is connected to one electrode 5a of the capacitor 5 by wiring.
  • the power supply circuit unit 6 includes an oscillator 61 that forms a series resonance circuit together with the capacitor 5, a modulator 62 that applies amplitude modulation, and a first control unit 63 that controls the operation of the power supply circuit unit 6, and are different from each other.
  • the carrier wave modulated in amplitude can be supplied to one electrode 5 a of the capacitor 5.
  • an oscillator having a known structure can be used as the series resonant circuit.
  • the inductance of the power receiving circuit unit 7 is limited to about 50 mH in consideration of the size that can be incorporated.
  • the driving frequency is set in the range of 100 kHz to 1 MHz in consideration of the electrostatic capacity.
  • the first control means 63 a publicly known one provided with a microcomputer, a memory, and the like that comprehensively controls the operation of the oscillator 61 and the modulator 62 is used.
  • the power supply circuit unit 6 is provided with an ammeter 64 for monitoring the current when the carrier wave modulated to the first amplitude is output. As will be described later, the feedback control signal is obtained from the change in the current value due to the load fluctuation.
  • the first control means 63 receives the data.
  • the power receiving circuit unit 7 is housed in a metal housing 7 a attached to the lower surface of the robot arm 3, and rectifies the carrier wave supplied to both ends of the resistor 71 through the resistor 71 and the other electrode 5 b of the capacitor 5.
  • a load connection circuit 74 to be connected and a known second control means 75 having a microcomputer, a memory, and the like for controlling these operations are provided.
  • As the rectifier circuit 72 a known circuit using a diode or the like can be used.
  • the switching circuit 73 for example, a publicly known circuit in which a bridge circuit is configured using four switching transistors can be used, and the second control means 75 appropriately controls on / off of each switching transistor of the bridge circuit.
  • a DC voltage is applied to the pair of adsorption electrodes 4a and 4b
  • a reverse DC voltage is applied to the pair of adsorption electrodes 4a and 4b
  • each switching transistor is turned off.
  • the pair of adsorption electrodes 4a and 4b can be grounded.
  • a carrier wave is inputted to the second control means 75 via a demodulation circuit (not shown) so that it can be recognized that the second carrier wave is outputted.
  • the load connection circuit 74 includes a switching element such as a relay circuit, and can be grounded through a resistor (not shown) by switching the switching element.
  • a DC voltage is applied to the attracting electrodes 4a and 4b and mutual communication between the power feeding circuit unit 6 and the power receiving circuit unit 7 is performed. Will be described with reference to FIG.
  • a carrier wave having a predetermined frequency is output from the oscillator 61 of the power feeding circuit unit 6, the first amplitude is modulated by the modulator 62, and the one modulated to the first amplitude is used as the power supply carrier wave Pw through the capacitor 5.
  • all the switching transistors of the switching circuit 73 are turned off.
  • the modulator 62 modulates the second amplitude, which is different from the first amplitude, and modulates the second amplitude.
  • the signal is supplied as a control signal carrier Cw through the capacitor 5.
  • the second control means 75 grasps the control content by the number of times of supply of the control signal carrier Cw output in a predetermined cycle, that is, as shown in the upper side of FIG.
  • the second control means 75 controls the load connection circuit 74 to intermittently connect to the load in a preset correspondence relationship.
  • the current value measured by the ammeter 64 of the power supply circuit unit 6 is changed a plurality of times, for example, twice as shown in the lower side in FIG.
  • the first control means 63 of the power feeding circuit unit 6 can recognize that the second control means 75 of the power receiving circuit unit 7 has received the control content output by the first control means 63.
  • each switching transistor of the switching circuit 73 is appropriately turned on by the second control means 75, and a positive voltage (for example, + 450V) is applied to one of the adsorption electrodes 4a, and a negative voltage (for example, to the other adsorption electrode 4b). , ⁇ 450 V) is applied, whereby the wafer W is electrostatically attracted to the robot hand 2.
  • a positive voltage for example, + 450V
  • a negative voltage for example, to the other adsorption electrode 4b
  • the modulator 62 applies amplitude modulation to the second amplitude different from the first amplitude in the same manner as described above, and the second amplitude.
  • the modulated signal is supplied as a control signal carrier Cw through the capacitor 5.
  • the second control means 75 grasps the control content by the number of times of supply of the control signal carrier wave output in a predetermined cycle, that is, the second control means that the control signal carrier wave Pw is supplied three times, for example.
  • all the switching transistors of the switching circuit 73 are turned off, the pair of chucking electrodes 4a and 4b are grounded, and the electrostatic chucking of the wafer W is released.
  • each switching transistor of the switching circuit 73 is appropriately controlled prior to grounding the pair of chucking electrodes 4a and 4b, so that one chucking is performed.
  • a negative voltage for example, ⁇ 450 V
  • a positive voltage for example, + 450V
  • the second control means 75 may control the load connection circuit 74 so that it is intermittently connected to the load with a preset correspondence relationship.
  • the current value measured by the ammeter 64 of the power supply circuit unit 6 is changed a plurality of times, for example, three times as shown in the lower side in FIG.
  • the first control means 63 of the power feeding circuit unit 6 can recognize that the second control means 75 of the power receiving circuit unit 7 has received the control content output by the first control means 63.
  • the same polarity is continuously applied to one of the attracting electrodes 4a and the other attracting electrode 4b. It is preferable to control so that no voltage is applied.
  • control signal carrier Cw modulated with different amplitudes is supplied in a form superimposed on the power supply carrier Pw supplied from the power supply circuit unit 6 to the power receiving circuit unit 7 via the capacitor 5.
  • communication of control signals is also performed when performing non-contact power feeding without using a separate communication device.
  • the communication device can be omitted, the apparatus on which the non-contact power feeding system is mounted is not complicated, and in addition, power consumption and cost can be reduced.
  • the present invention is not limited to the above.
  • the case where the single oscillator 61 is used has been described as an example.
  • a plurality of oscillators may be used, and a carrier wave may be output by appropriately switching the oscillators.
  • the power receiving circuit unit 7 is provided with the load connection circuit 74 as an example.
  • the switching circuit 73 may be used by omitting this.
  • the second control means 75 has been described as an example in which the control content is grasped by the number of times of supply of the control signal carrier wave output in a predetermined cycle, but the present invention is not limited to this. It is also possible to grasp the control content from the amplitude modulation time.
  • a load fluctuation is caused by the load connection circuit 74, and the current value measured by the ammeter 64 of the power feeding circuit unit 6 is changed a plurality of times, so that this is used as a feedback control signal from the power receiving circuit unit 7.
  • the present invention is not limited to this.
  • the control content can be grasped from the voltage fluctuation value.
  • PS Non-contact power feeding system
  • 5 Capacitor, 5a, 5b ... Pair of electrodes
  • 6 Power feeding circuit unit
  • 61 Oscillator
  • 62 ... Modulator
  • 63 First control means
  • 64 ... Ammeter
  • 7 Power receiving circuit unit
  • 72 Rectifier circuit
  • 73 Switching circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

別途の通信機器を用いることなく、非接触給電を行う際に通信も行い得るように非接触式給電システムを構成する。　給電システムＰＳは、一対の電極５ａ，５ｂ間で機械的に分離されるキャパシタ５と、キャパシタの一方の電極に接続される給電回路ユニット６と、キャパシタの他方の電極に接続される受電回路ユニット７とを備える。給電回路ユニットが、キャパシタと共に直列共振回路を構成する発振器６１と振幅変調を加える変調器６２と第１の制御手段６３とを有し、互いに異なる振幅に変調された搬送波をキャパシタの一方の電極に供給する。受電回路ユニットが、整流回路７２と、直流電圧を給電対象電極４ａ，４ｂに選択的に印加する切換回路７３と第２の制御手段７５とを有する。第２の制御手段は、電力供給用搬送波を供給している間に供給される制御信号用搬送波を基に切換回路の作動を制御する。

Description

非接触式給電システム
　本発明は、非接触式給電システムに関し、より詳しくは、給電対象電極を搬送ロボットのロボットハンドに設けた静電チャックの吸着用電極とし、この吸着用電極に非接触で給電するために用いられるものに関する。
　この種の非接触式給電システムは例えば特許文献１で知られている。このものは、所謂フログレッグ式の搬送ロボットにてそのロボットハンドに設けた吸着用電極に対して非接触で給電する場合を例に説明すると、対向配置される一対の電極間で機械的に分離されたキャパシタと、電極の一方に接続される給電回路ユニットと、他方の電極と吸着用電極との間に接続される受電回路ユニットとを備える。この場合、キャパシタの一方の電極は、回転軸に同心に設けられる筒状部材で構成され、一方の電極に対して電極間距離を一定に維持しながら相対移動するように他方の電極が回転軸に外挿される。
　給電回路ユニットとしては、キャパシタを含む共振回路の共振周波数で発振する自励発振器と変調器とこれらの部品の作動を制御する第１の制御手段とを有し、所定の振幅に変調された搬送波を供給する。受電回路ユニットとしては、吸着用電極に並列に設けた抵抗と、抵抗両端の搬送波を整流する整流回路と吸着用電極間に逆電圧を印加する極性切換回路と、これらの部品の作動を制御する第２の制御手段とを有し、一対の吸着用電極に直流電圧を印加してロボットハンドへのシリコンウエハなどの基板の静電吸着または解除を行うようになっている。
　ここで、上記従来例では、第１及び第２の両制御手段間で例えば無線通信させてロボットハンドへのワークの静電吸着または解除を行うことが例示されているが、通信機器を別途設けるのでは、装置構成が複雑になるばかりか、受電回路ユニットの消費電力も多くなり、コスト高を招来するという不具合がある。
特開２０１３－２３５９９１号公報
　本発明は、以上の点に鑑み、別途の通信機器を用いることなく、非接触給電を行う際に通信も行い得るように構成した低コストの非接触式給電システムを提供することをその課題とするものである。
　上記課題を解決するために、対向配置される一対の電極間で機械的に分離されるキャパシタと、キャパシタの一方の電極に接続される給電回路ユニットと、キャパシタの他方の電極に接続される受電回路ユニットとを備え、給電対象電極に対して直流電圧を印加する本発明の非接触式給電システムは、給電回路ユニットが、キャパシタと共に直列共振回路を構成する発振器と振幅変調を加える変調器と給電回路ユニットの作動を制御する第１の制御手段とを有し、互いに異なる振幅に変調された搬送波をキャパシタの一方の電極に供給可能なものであり、受電回路ユニットが、キャパシタを通して供給される搬送波を整流する整流回路とこの整流回路で整流された直流電圧を給電対象電極に対して選択的に印加する切換回路と受電回路ユニットの作動を制御する第２の制御手段とを有し、第１振幅に変調された搬送波を電力供給用搬送波、第２振幅に変調された搬送波を制御信号用搬送波として、第２の制御手段は、給電回路ユニットからキャパシタを通して受電回路ユニットに電力供給用搬送波を供給している間に供給される制御信号用搬送波を基に切換回路の作動を制御するように構成したことを特徴とする。
　本発明によれば、給電回路ユニットからキャパシタを介して受電回路ユニットに供給される電力供給用搬送波に重畳する形式で、異なる振幅に変調された制御信号用搬送波を供給することによって第１の制御手段と第２の制御手段との間で通信される構成を採用したため、別途の通信機器を用いることなく、非接触給電を行う際に制御信号の通信も行うことができ、しかも、通信機器を省略できることで、非接触式給電システムが搭載される装置の複雑化を招くことがなく、その上、省消費電力化及び低コスト化を図ることができる。なお、本発明において、「直流電圧を給電対象電極に対して選択的に印加する」といった場合、例えば、給電対象電極に対して直流電圧を印加する場合、逆電位の直流電圧を印加する場合または直流電圧の印加を停止する場合が含まれる。
　本発明においては、前記第２の制御手段は、例えば、制御信号用搬送波が供給された回数で制御内容を把握するように構成すればよい。他方、前記給電回路ユニットは前記第１振幅に変調された前記搬送波を出力したときの電流をモニターする電流計を更に備え、前記受電回路ユニットは、前記第１振幅に変調された前記搬送波を負荷に接続する負荷接続回路を更に備え、第１の制御手段は、第２の制御手段により負荷接続回路を制御したときの負荷変動に伴う電流値の変化から帰還制御信号を受信するように構成すれば、第１及び第２の両制御手段の間での相互通信が実現できる。なお、本発明において、前記給電対象電極は、搬送ロボットのロボットハンドに設けた静電チャックの吸着用電極に適用することができる。
本発明の実施形態の非接触式給電システムが搭載された搬送ロボットの構成を示す斜視図。 非接触式給電システムの構成を説明する図。 第１及び第２の両制御手段の間にて相互通信するときの給電回路ユニットからの第１搬送波または第２搬送波と出力波形と、電流計で測定する電流値の変化とを示すグラフ。
　以下、図面を参照して、給電対象電極を、搬送ロボットＴｒのロボットハンドに設けた静電チャックの吸着用電極とした場合を例に本発明の非接触式給電システムＰＳの実施形態を説明する。
　図１を参照して、Ｔｒは、本発明の非接触式給電システムＰＳを搭載した所謂フログレッグ式の搬送ロボットである。搬送ロボットＴｒは、例えば複数の処理室を有する真空処理装置の搬送室内に配置され、処理対象物としてのウエハＷを処理室間で搬送するものであり、同心状に配置され、図外の駆動源により夫々回転駆動される２本の回転軸１ａ，１ｂと、この回転軸１ａ，１ｂに夫々連結され、先端にロボットハンド２を有するロボットアーム３とで構成されている。そして、ロボットハンド２に静電チャックの吸着用電極４ａ，４ｂが夫々設けられている。特に図示して説明しないが、回転軸１ａ，１ｂに直動モータやエアーシリンダ等の昇降手段が付設され、各処理室にてウエハＷを受取りまたは受渡しする際に、回転軸１ａ，１ｂ、ひいては、ロボットハンド２を鉛直方向に昇降できるようにしている。
　非接触式給電システムＰＳは、対向配置される一対の電極５ａ，５ｂ間で機械的に分離されるキャパシタ５と、キャパシタ５の一方の電極５ａに接続される給電回路ユニット６と、キャパシタ５の他方の電極５ｂに接続される受電回路ユニット７とを備える。キャパシタ５の他方の電極５ｂは、径方向外側に位置する回転軸１ｂの外表面に一体に設けられ、一方の電極５ａは、電極間距離を一定に維持しながら相対移動するように、回転軸１ｂに外挿した金属製の筒状部材から構成されている（所謂エアーギャップ式のもの）。
　両電極５ａ，５ｂ相互間の距離は、用途に応じて、キャパシタ５に加わる電圧がパッシェンの法則で制限される放電電圧以下となるように適宜選択される。また、両電極５ａ，５ｂの表面積は、切換回路７３などの回路の負荷によって適宜選択することができ、両電極５ａ，５ｂの対向する面積は同一である必要はない。この場合、キャパシタ５としては、静電容量が５０ｐＦ～３００ｐＦの範囲のものを用いることができる。静電容量が５０ｐＦより小さいと、コンデンサ５や配線などのアース電位に対する浮遊容量があるため、現実的ではなく、また、静電容量が３００ｐＦより大きいと、両電極５ａ，５ｂが大きくなり過ぎて搬送ロボットＴｒへの組み付けが困難になるという問題が生じる。
　図２も参照して、給電回路ユニット６は、例えば搬送ロボットＴｒが配置される搬送室外に設けられてキャパシタ５の一方の電極５ａに配線接続されている。給電回路ユニット６は、キャパシタ５と共に直列共振回路を構成する発振器６１と、振幅変調を加える変調器６２と、給電回路ユニット６の作動を制御する第１の制御手段６３とを有し、互いに異なる振幅に変調された搬送波をキャパシタ５の一方の電極５ａに供給できるようになっている。直列共振回路としては、例えば公知の構造を有するオシレーターを用いて構成することができる。この場合、後述するように、搬送ロボットＴｒに受電回路ユニット７を搭載しようとする場合、組み込み可能なサイズを考慮すると、受電回路ユニット７でのインダクタンスが５０ｍＨ程度が限界であることから、コンデンサ５の静電容量を考慮し、駆動周波数は１００ｋＨｚ～１ＭＨｚの範囲に設定される。また、第１の制御手段６３としては、発振器６１，変調器６２の作動を統括制御する、マイコンやメモリー等を備えた公知のものが用いられる。また、給電回路ユニット６には、第１振幅に変調された搬送波を出力したときの電流をモニターする電流計６４が設けられ、後述するように負荷変動に伴う電流値の変化から帰還制御信号を第１の制御手段６３が受信するようにしている。
　受電回路ユニット７は、ロボットアーム３の下面に取り付けられた金属製の筺体７ａ内に収納され、抵抗７１と、キャパシタ５の他方の電極５ｂを通してこの抵抗７１の両端に供給された搬送波を整流する整流回路７２と、吸着用電極４ａ，４ｂに夫々配線接続されて整流回路７２で整流された直流電圧を吸着用電極４ａ，４ｂに対して選択的に印加する切換回路７３と、搬送波を負荷に接続する負荷接続回路７４と、これらの作動を制御する、マイコンやメモリー等を備えた公知の第２の制御手段７５とを備える。整流回路７２としてはダイオードなどを用いた公知のものが利用できる。また、切換回路７３としては、例えば４個のスイッチングトランジスタを用いてブリッジ回路を構成するようにした公知のものが利用でき、第２の制御手段７５によりブリッジ回路の各スイッチングトランジスタのオンオフを適宜制御することで、一対の吸着用電極４ａ，４ｂに対して直流電圧を印加したり、一対の吸着用電極４ａ，４ｂに対して逆電位の直流電圧を印加したり、各スイッチングトランジスタのオフした状態で一対の吸着用電極４ａ，４ｂをアース接地したりすることができる。また、第２の制御手段７５には図示省略の復調回路を介して搬送波が入力され、第２搬送波が出力されたことが認識できるようになっている。負荷接続回路７４としては、リレー回路などのスイッチング素子を備え、スイッチング素子の切換えにより図外の抵抗を介してアース接地できるようにしている。以下に、ウエハＷをロボットハンド２の表面で静電吸着する場合を例に、吸着用電極４ａ，４ｂへの直流電圧を印加並びに給電回路ユニット６と受電回路ユニット７との間での相互通信について図３も参照して説明する。
　先ず、給電回路ユニット６の発振器６１から所定周波数の搬送波を出力し、変調器６２にて第１振幅に振幅変調をかけ、第１振幅に変調されたものを電力供給用搬送波Ｐｗとしてキャパシタ５を通して供給する。このとき、切換回路７３の全てのスイッチングトランジスタをオフ状態とする。そして、吸着用電極４ａ，４ｂ間に吸着用（直流）電圧を印加するのに際しては、変調器６２にて、第１振幅と異なる振幅の第２振幅に振幅変調をかけ、第２振幅に変調されたものを制御信号用搬送波Ｃｗとしてキャパシタ５を通して供給する。
　すると、第２の制御手段７５は、所定周期で出力される制御信号用搬送波Ｃｗの供給回数で制御内容を把握し、即ち、図３中、上側に示すように、例えば２回制御信号用搬送波Ｃｗが供給されたことを第２の制御手段７５により認識されると、第２の制御手段７５は負荷接続回路７４を制御し、予め設定された対応関係で間欠的に負荷に接続する。これにより、給電回路ユニット６の電流計６４で測定される電流値を複数回、例えば、図３中、下側に示すように２回変化させることで、これを受電回路ユニット７からの帰還制御信号Ｒｗとし、給電回路ユニット６の第１の制御手段６３は、この第１の制御手段６３が出力した制御内容を受電回路ユニット７の第２の制御手段７５が受信したことを認識できる。そして、第２の制御手段７５により切換回路７３の各スイッチングトランジスタを適宜オンして、一方の吸着用電極４ａに正の電圧（例えば、＋４５０Ｖ）、他方の吸着用電極４ｂに負の電圧（例えば、－４５０Ｖ）が印加され、これにより、ウエハＷがロボットハンド２に静電吸着される。
　次に、ウエハＷのロボットハンド２での静電吸着を解除するのに際しては、上記と同様、変調器６２にて、第１振幅と異なる振幅の第２振幅に振幅変調をかけ、第２振幅に変調されたものを制御信号用搬送波Ｃｗとしてキャパシタ５を通して供給する。すると、第２の制御手段７５は、所定周期で出力される制御信号用搬送波の供給回数で制御内容を把握し、即ち、例えば３回制御信号用搬送波Ｐｗが供給されたことを第２の制御手段７５により認識されると、切換回路７３の全てのスイッチングトランジスタがオフ状態にされ、一対の吸着用電極４ａ，４ｂがアース接地され、ウエハＷの静電吸着が解除される。このとき、ウエハＷの静電吸着を確実に解除するために、一対の吸着用電極４ａ，４ｂをアース接地するのに先立って、切換回路７３の各スイッチングトランジスタを適宜制御して、一方の吸着用電極４ａに負の電圧（例えば、－４５０Ｖ）、他方の吸着用電極４ｂに正の電圧（例えば、＋４５０Ｖ）が所定時間だけ印加するようにしてもよい。この場合もまた、第２の制御手段７５が負荷接続回路７４を制御し、予め設定された対応関係で間欠的に負荷に接続するようにしてもよい。これにより、給電回路ユニット６の電流計６４で測定される電流値を複数回、例えば、図３中、下側に示すように３回変化させることで、これを受電回路ユニット７からの帰還制御信号Ｒｗとし、給電回路ユニット６の第１の制御手段６３は、この第１の制御手段６３が出力した制御内容を受電回路ユニット７の第２の制御手段７５が受信したことを認識できる。なお、ウエハＷを順次静電吸着して搬送するような場合には、残留電荷の蓄積を抑制するために、一方の吸着用電極４ａと他方の吸着用電極４ｂとに連続して同一の極性の電圧が印加されないように制御することが好ましい。
　以上の実施形態によれば、給電回路ユニット６からキャパシタ５を介して受電回路ユニット７に供給される電力供給用搬送波Ｐｗに重畳する形式で、異なる振幅に変調された制御信号用搬送波Ｃｗを供給することによって第１の制御手段６３と第２の制御手段７５との間で通信される構成を採用したため、別途の通信機器を用いることなく、非接触給電を行う際に制御信号の通信も行うことができ、しかも、通信機器を省略できることで、非接触式給電システムが搭載される装置の複雑化を招くことがなく、その上、省消費電力化及び低コスト化を図ることができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記ものに限定されるものではない。上記実施形態では、単一の発振器６１を用いるものを例に説明したが、発振器を複数使用し、これを適宜切り換えて搬送波を出力するようにしてもよい。また、上記実施形態では、受電回路ユニット７に負荷接続回路７４を設けたものを例に説明したが、これを省略して、切換回路７３で兼用することもできる。また、第２の制御手段７５が所定周期で出力される制御信号用搬送波の供給回数で制御内容を把握するものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば電圧変動値や振幅変調時間から制御内容を把握することもできる。他方で、負荷接続回路７４により負荷変動を生じさせ、給電回路ユニット６の電流計６４で測定する電流値を複数回変化させることで、これを受電回路ユニット７からの帰還制御信号としたものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、電圧変動値から制御内容を把握することもできる。
　ＰＳ…非接触式給電システム、５…キャパシタ、５ａ，５ｂ…一対の電極、６…給電回路ユニット、６１…発振器、６２…変調器、６３…第１の制御手段、６４…電流計、７…受電回路ユニット、７２…整流回路、７３…切換回路、７４…負荷接続回路、７５…第２の制御手段。

Claims (4)

  1. 　対向配置される一対の電極間で機械的に分離されるキャパシタと、キャパシタの一方の電極に接続される給電回路ユニットと、キャパシタの他方の電極に接続される受電回路ユニットとを備え、給電対象電極に対して直流電圧を印加する非接触式給電システムにおいて、
    　給電回路ユニットが、キャパシタと共に直列共振回路を構成する発振器と振幅変調を加える変調器と給電回路ユニットの作動を制御する第１の制御手段とを有し、互いに異なる振幅に変調された搬送波をキャパシタの一方の電極に供給可能なものであり、
    　受電回路ユニットが、キャパシタを通して供給される搬送波を整流する整流回路とこの整流回路で整流された直流電圧を給電対象電極に対して選択的に印加する切換回路と受電回路ユニットの作動を制御する第２の制御手段とを有し、
    　第１振幅に変調された搬送波を電力供給用搬送波、第２振幅に変調された搬送波を制御信号用搬送波として、第２の制御手段は、給電回路ユニットからキャパシタを通して受電回路ユニットに電力供給用搬送波を供給している間に供給される制御信号用搬送波を基に切換回路の作動を制御するように構成したことを特徴とする非接触式給電システム。
  2. 　前記第２の制御手段は、制御信号用搬送波が供給された回数で制御内容を把握するように構成したことを特徴とする請求項１記載の非接触式給電システム。
  3. 　前記給電回路ユニットは前記第１振幅に変調された前記搬送波を出力したときの電流をモニターする電流計を更に備え、前記受電回路ユニットは、前記第１振幅に変調された前記搬送波を負荷に接続する負荷接続回路を更に備え、第１の制御手段は、第２の制御手段により負荷接続回路を制御したときの負荷変動に伴う電流値の変化から帰還制御信号を受信するように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の非接触式給電システム。
  4. 　前記給電対象電極は、搬送ロボットのロボットハンドに設けた静電チャックの吸着用電極であることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の非接触式給電システム。
PCT/JP2016/003038 2015-07-02 2016-06-23 非接触式給電システム Ceased WO2017002340A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680039186.9A CN107852030A (zh) 2015-07-02 2016-06-23 非接触式供电系统
JP2017526170A JP6298933B2 (ja) 2015-07-02 2016-06-23 基板搬送方法
KR1020187003267A KR101904145B1 (ko) 2015-07-02 2016-06-23 비접촉 방식의 급전 시스템

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015133632 2015-07-02
JP2015-133632 2015-07-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017002340A1 true WO2017002340A1 (ja) 2017-01-05

Family

ID=57608008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/003038 Ceased WO2017002340A1 (ja) 2015-07-02 2016-06-23 非接触式給電システム

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP6298933B2 (ja)
KR (1) KR101904145B1 (ja)
CN (2) CN107852030A (ja)
TW (1) TWI645643B (ja)
WO (1) WO2017002340A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019042824A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 株式会社ダイヘン ロボットシステム
JP2019161123A (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 株式会社ダイヘン 搬送装置
JP2024046730A (ja) * 2022-09-23 2024-04-04 重慶鼎石国際貿易有限公司 多機能電力供給装置制御システム
US12350821B2 (en) * 2020-02-10 2025-07-08 Persimmon Technology Corporation Vacuum-environment robot with distributed actuators

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210138765A1 (en) 2018-04-16 2021-05-13 Sekisui Chemical Co., Ltd. Interlayer film for laminated glass, and laminated glass for automobile roof
CN113452148B (zh) * 2021-06-08 2022-09-16 华中科技大学 用于模块化变换器的具备信息传输功能的辅助电源

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010537613A (ja) * 2007-08-17 2010-12-02 Ｔｍｍｓ株式会社 電気双極子間の近接場における遠隔縦結合によって電気エネルギを伝達し、分配し、かつ管理するための方法および装置
JP2012085404A (ja) * 2010-10-08 2012-04-26 Murata Mfg Co Ltd 電力伝送システム及び電子棚札システム
JP2013235991A (ja) * 2012-05-10 2013-11-21 Ulvac Japan Ltd 給電装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009089520A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Takenaka Komuten Co Ltd 電力供給システム
JP5238420B2 (ja) * 2008-09-11 2013-07-17 矢崎総業株式会社 車両用ワイヤレス充電システム
CN101924396B (zh) * 2009-06-16 2014-02-05 上海科勒电子科技有限公司 用于洁具上的无线充/供电系统
JP5677875B2 (ja) * 2011-03-16 2015-02-25 日立マクセル株式会社 非接触電力伝送システム
US9502920B2 (en) * 2011-11-16 2016-11-22 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Power receiving device, power transmission device, and power feeding system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010537613A (ja) * 2007-08-17 2010-12-02 Ｔｍｍｓ株式会社 電気双極子間の近接場における遠隔縦結合によって電気エネルギを伝達し、分配し、かつ管理するための方法および装置
JP2012085404A (ja) * 2010-10-08 2012-04-26 Murata Mfg Co Ltd 電力伝送システム及び電子棚札システム
JP2013235991A (ja) * 2012-05-10 2013-11-21 Ulvac Japan Ltd 給電装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019042824A (ja) * 2017-08-30 2019-03-22 株式会社ダイヘン ロボットシステム
JP7006910B2 (ja) 2017-08-30 2022-01-24 株式会社ダイヘン ロボットシステム
JP2019161123A (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 株式会社ダイヘン 搬送装置
JP7080074B2 (ja) 2018-03-15 2022-06-03 株式会社ダイヘン 搬送装置
US12350821B2 (en) * 2020-02-10 2025-07-08 Persimmon Technology Corporation Vacuum-environment robot with distributed actuators
JP2024046730A (ja) * 2022-09-23 2024-04-04 重慶鼎石国際貿易有限公司 多機能電力供給装置制御システム
JP7508631B2 (ja) 2022-09-23 2024-07-01 重慶鼎石国際貿易有限公司 多機能電力供給装置制御システム

Also Published As

Publication number Publication date
KR101904145B1 (ko) 2018-10-04
KR20180025937A (ko) 2018-03-09
CN107852030A (zh) 2018-03-27
TWI645643B (zh) 2018-12-21
TW201707339A (zh) 2017-02-16
JPWO2017002340A1 (ja) 2018-04-05
CN114050667A (zh) 2022-02-15
JP6298933B2 (ja) 2018-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6298933B2 (ja) 基板搬送方法
JP5957287B2 (ja) 給電装置
JP6182692B2 (ja) 静電チャック付き搬送ロボットの制御システム
US20090184950A1 (en) Power transmission circuit
JP2016504907A5 (ja)
US20130187479A1 (en) Electric power transmission system and power transmission device used in the electric power transmission system
WO2012164846A1 (ja) ワイヤレス受電装置、ワイヤレス給電装置およびワイヤレス給電システム、自動チューニング補助回路
WO2016051484A1 (ja) 非接触給電装置
US9981565B2 (en) Impedance control device and vehicular non-contact power receiving device
JP6773291B2 (ja) 搬送ロボット
CN103308450A (zh) 静电感应吸附式电子部件检测台
US9246415B2 (en) Electrostatic carrier tray
JP2017011819A (ja) 非接触式の給電システム
US20240269867A1 (en) Electrostatically-Enhanced Friction-Gripping End Effector
CN106068607A (zh) 包括led阵列的光照系统
JP5581400B2 (ja) 給電装置
JP6616116B2 (ja) 非接触式の給電システム
WO2014125730A1 (ja) 送電装置およびワイヤレス電力伝送システム
JP7144192B2 (ja) ワイヤレス送電装置、その制御回路
US7382108B2 (en) Charging apparatus and charging current detecting circuit thereof
WO2014049679A1 (ja) チップマウンタと装置
US20190165607A1 (en) High frequency oscillator and wireless power supply device
US10767398B2 (en) Vehicle door handle having a control circuit
WO2021049346A1 (ja) 送電装置および無線電力伝送システム
JP2022096273A (ja) 非接触給電システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16817451

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017526170

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187003267

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16817451

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1