CN104204633B - 磁流体密封件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种相对于施加有负荷的旋转轴也能够适当地应用的磁流体密封件。磁流体密封件(20)对装置端部(14)与贯通所述装置端部的旋转轴(22)之间进行密封，包括：壳体(38)，具有产生磁通的磁通产生单元(28)以及相对于所述旋转轴形成微小间隙而对置并传输所述磁通的磁通传输单元(24，26)，相对于所述装置端部在所述旋转轴的径向上可相对移动地进行配置；以及磁流体(44)，通过由所述磁通产生单元产生的所述磁通保持在所述微小间隙内。

Description

磁流体密封件
技术领域
本发明涉及一种用于向密闭空间内运动的传输部等的磁流体密封件。
背景技术
例如在半导体装置的制造工艺或涂布、蚀刻工艺中使用的装置中，使用来自轴承的油雾等入侵较少，能够保持装置内清洁的磁流体密封件(参照专利文献1等)。另外，磁流体密封件因同样的优点也被应用于清洁环境中使用的搬运用机器人的轴承部等，预计在未来其应用领域将进一步扩大。
但是，现有技术中的磁流体密封件具有如下问题：在对作为应用对象的装置的旋转轴施加较大负荷时，磁流体密封件将承担其大部分负荷。因此，现有技术中的磁流体密封件在假设对旋转轴施加较大负荷时，需要增大尺寸以支撑负荷，或者使用非常昂贵的轴承作为装入到磁流体密封件内部的轴承，在小型化或成本方面存在问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-317899号公报
发明内容
本发明鉴于这种问题而作出，本发明的目的在于，提供一种对于施加负荷的旋转轴也能够适合应用的磁流体密封件。
为了达到上述目的，本发明中的磁流体密封件为对装置端部与贯通所述装置端部的旋转轴之间进行密封的磁流体密封件，包括：
壳体，具有磁通产生单元和磁通传输单元，所述磁通产生单元产生磁通，所述磁通传输单元相对于所述旋转轴形成微小间隙而对置，传输所述磁通，所述壳体相对于所述装置端部在所述旋转轴的径向上可相对移动地进行配置；和
磁流体，通过由所述磁通产生单元产生的所述磁通保持在所述微小间隙内。
现有技术中的磁流体密封件具有如下问题：由于是基于维持夹入磁流体的间隙的必要性等考虑，将壳体固定于装置，通过轴承及壳体牢固地支撑旋转轴的结构，因此容易承受负荷。本发明中的磁流体密封件由于壳体相对于所述装置端部在所述旋转轴的径向上可相对移动地进行配置，因此例如在对旋转轴施加了较大负荷，产生倾斜或径向振动时，磁流体密封件整体也能够追随旋转轴的移动，从而能够避免磁流体密封件承受负荷。
另外，例如所述壳体也能够相对于所述装置端部在所述旋转轴的旋转方向上可相对移动。
所述壳体连接于所述装置端部，通过与所述壳体可啮合的止转部可限制相对于所述装置端部在所述旋转方向上的相对移动范围。
壳体在径向和旋转方向上都可相对移动的磁流体密封件通过不将壳体固定在装置端部的简单方式来实现，因此结构简单，容易制造，耐久性优异。另外，止转部限制壳体的相对移动范围，因此壳体自身不会无限制地旋转。
另外，例如本发明中的磁流体密封件也可以包括对所述壳体与所述装置端部之间进行密封的第二密封部。
即使壳体相对于装置端部可移动，通过第二密封部对壳体与装置端部之间进行密封，也能良好地保持装置内的气密性。
另外，例如本发明中的磁流体密封件也可以包括相对于所述旋转轴可相对旋转地支撑所述壳体的轴承部。
本发明中的磁流体密封件为壳体相对于装置端部至少未完全固定的方式。在此基础上，通过轴承部相对于旋转轴支撑壳体，磁流体密封件整体变成安装于旋转轴的方式，能够更有效地避免磁流体密封件承受负荷。
附图说明
图1是应用了本发明一实施方式的磁流体密封件的装置的示意图；
图2是图1所示的磁流体密封件的主要部分的剖面图；
图3是从机外侧观看图2所示的磁流体密封件的平面图。
符号说明
12…驱动装置
14…装置法兰
16…旋转轴
18…腔室
19…臂部
20…磁流体密封件
22…轴
22a…轴外周面
24、26…磁极片
28…永磁体
30、32…间隔物
34、36…轴承
38…壳体
38a…壳体内周面
38b…切口
40、42…O型圈
44…磁流体
46…止转销
50…旋转方向
具体实施方式
第一实施方式
图1是应用了本发明一实施方式的磁流体密封件20的制造装置的示意图。磁流体密封件20对设置于制造装置的腔室18的装置法兰14(装置端部)与贯通装置法兰14的旋转轴16之间进行密封。旋转轴16的机外侧的端部连接于电动机或齿轮箱等驱动装置12，旋转轴16通过驱动装置12的旋转力旋转。旋转轴16的机内侧的端部位于腔室18的内部，连接于臂部19。制造装置能够将腔室18的内部相对于腔室18的外部保持为气密状态，根据需要切换并保持负压状态、加压状态、常压状态。在腔室18的内部，通过旋转轴16驱动的臂部19能够进行部件的搬运等。
图2是图1所示的磁流体密封件20的主要部分的剖面图。磁流体密封件20具有壳体38、轴22、轴承34、36、O型圈40、42、止转销46等，该壳体38具有永磁体28及磁极片24、26。轴22为无底的圆筒状。轴22固定于旋转轴16的外周面，随着旋转轴16旋转。轴22的固定方法没有特别限定，例如使用定位环、定位键、螺栓等固定于旋转轴16。在轴22与旋转轴16之间设有用于密封的O型圈。
轴22由磁性材料构成，后述的永磁体28产生的磁通贯穿轴22。另外，在磁流体密封件20中，轴22及旋转轴16相当于权利要求书中的旋转轴，例如在旋转轴16本身是磁性材料时，也存在不使用轴22的形式，此时，旋转轴16相当于旋转轴。
壳体38具有圆筒部与凸缘部，该圆筒部插入形成于装置法兰14的贯通孔内，该凸缘部连接于圆筒部分的机外侧的端部，向外径方向凸出。在壳体38的圆筒部的外周面与装置法兰14的内周面之间，配置有O型圈40、42作为对壳体38与装置法兰14之间进行密封的第二密封件。
在壳体38的圆筒部的内周面38a具有：作为磁通产生单元的永磁体28和作为磁通传输单元的磁极片24、26。永磁体28产生磁通，通过配置在永磁体28的周围的磁极片24、26、轴22及磁流体传输磁通，形成磁路。永磁体28连接于磁极片24、26，或者连接于壳体38。
磁极片24、26为环状，在轴向上隔着永磁体28配置在两侧，由磁性材料构成。磁极片24、26传输永磁体28产生的磁通。磁极片24、26的外周端部安装于壳体38的圆筒的内周面38a，磁极片24、26安装为相对于壳体38不相对旋转。磁极片24、26的内周端部相对于轴22的外周面22a形成微小间隙而对置。
在形成于磁极片24、26与轴22的外周面22a之间的微小间隙，通过由永磁体28产生的磁通保持磁流体44。作为磁流体44例如可举出使用表面活性剂将粒径约5～50nm左右的磁性超微粒子分散于溶剂或油(基础油)中的磁流体，沿着磁通移动，具有被磁场捕获的特性。磁流体44能够确保磁极片24、26与轴22的外周面22a之间的密封性。
在磁极片24、26的内周端部及与其对置的轴22的外周面22a中的任一个或二者内，可以形成凹凸。通过形成这种凹凸，在微小间隙变得容易保持磁流体44。
图3是从机外侧观看磁流体密封件20的平面图。在壳体38的凸缘部形成有切口38b。在切口38b中，配置有与壳体38的切口38b可啮合的止转销46。如图2所示，止转销46螺旋固定于装置法兰14，通过与壳体38的切口38b啮合，能够限制壳体38的旋转方向的相对移动范围。
在壳体38的圆筒部的内周面38a与轴22的外周面22a之间，配置有作为轴承部的轴承34、36。轴承34、36隔着磁极片24、26及永磁体28配置在轴向两侧。在轴承34、36与磁极片24、26之间，夹着非磁性材料的间隔物30、32，防止永磁体28产生的磁通从磁极片24、26泄漏。
轴承34、36的内周面连接于轴22的外周面22a，轴承34、36的外周面连接于壳体38的内周面38a，轴承34、36相对于轴22可相对旋转地支撑壳体38。
图1～图3所示的磁流体密封件20的壳体38没有固定于装置法兰14。因此，壳体38在旋转轴16的径向、轴向及旋转方向50上相对于装置法兰14可相对移动。特别是，壳体38相对于装置法兰14能够在旋转轴16的径向上相对移动，因此即使在对旋转轴16施加较大负荷，产生倾斜或径向的振动时，磁流体密封件20整体也能够追随旋转轴16的移动。由此，磁流体密封件20能够适当避免经由旋转轴16而承受负荷，有利于小型化，也能够适当地应用到施加有负荷的旋转轴16。另外，由于施加在轴承34、36的负荷减轻，因此磁流体密封件20也可以使用耐久性特别高的轴承作为轴承34、36，具有成本方面的优势。
而且，由于壳体38相对于装置法兰14在径向上移动，因此配置在壳体38与装置法兰14之间的O型圈40、42优选例如由弹性体等具有适度弹性的材料制作。由此，O型圈40、42能够更加适当地密封壳体装置38与装置法兰14之间，磁流体密封件20能够适当地保持装置法兰14内的气密状态。
另外，壳体38在旋转轴16的径向以外的旋转方向及轴向上也能够相对于装置法兰14相对移动，因此磁流体密封件20通过不固定壳体38与装置法兰14的简单结构而得以实现。因此，磁流体密封件20的组装及制造简单，耐久性较高。
但是，壳体38由于固定在装置法兰14的止转销46限制壳体38的相对移动范围，因此相对于装置法兰14不能旋转至规定的旋转角度以上(参照图3)。由此，磁流体密封件20在旋转轴16变形或旋转轴16及轴22发生振动的情况下，能够进行与之相随的适度移动，并且，能够适当地密封旋转轴16与装置法兰14之间。
进而，轴承34、36相对于轴22可相对旋转地支撑壳体38，因此磁流体密封件20的壳体38即使不固定于装置法兰14，也能够通过轴22适当地支撑于旋转轴16。

Claims (3)

1.一种磁流体密封件，为对装置端部与贯通所述装置端部的旋转轴之间进行密封的磁流体密封件，包括：
壳体，具有磁通产生单元和磁通传输单元，所述磁通产生单元产生磁通，所述磁通传输单元相对于所述旋转轴形成微小间隙而对置，传输所述磁通，所述壳体相对于所述装置端部在所述旋转轴的径向上可相对移动地进行配置；和
磁流体，通过由所述磁通产生单元产生的所述磁通保持在所述微小间隙内，
所述壳体包括圆筒部和凸缘部，所述圆筒部具有所述磁通产生单元和所述磁通传输单元，所述凸缘部连接于所述圆筒部的机外侧的端部，向外径方向凸出，所述壳体的所述凸缘部形成有切口，在所述切口中，与所述切口可啮合地配置有螺旋固定于装置法兰的止转销，使得所述壳体相对于所述装置法兰不能旋转至规定的旋转角度以上，
包括所述圆筒部和所述凸缘部的所述壳体整体相对于所述装置端部在所述旋转轴的径向和轴向上可相对移动，且在所述旋转轴的旋转方向上在比规定的旋转角度小的角度范围内可相对移动。
2.根据权利要求1所述的磁流体密封件，其特征在于，所述磁流体密封件包括对所述壳体与所述装置端部之间进行密封的第二密封部。
3.根据权利要求1或2所述的磁流体密封件，其特征在于，所述磁流体密封件包括相对于所述旋转轴可相对旋转地支撑所述壳体的轴承部。
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