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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine abgedichtete Rotationsausgabeeinheit, die benutzt wird, um eine Rotationsausgabe eines Wechselstromservomotors oder eines anderen Motors in einen abgeschlossenen Raum, der gegenüber der Atmosphäre abgedichtet ist, wie z. B. eine Vakuum-Kammer, ein Reinraum oder Ähnliches, einzubringen; und auf eine abgedichtete Motoranordnung, die mit der abgedichteten Rotationsausgabeeinheit verbunden ist.
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Stand der Technik
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Auf dem Gebiet der Ausrüstung zur Herstellung von Halbleitern und anderen Gebieten werden verschiedene Prozesse in abgeschlossenen Räumen durchgeführt, in denen ein Vakuum-Zustand oder ein Zustand mit einem vorgegebenen reduzierten Druck aufrecht erhalten wird. Wenn eine Rotationsantriebskraft für Arbeitsschritte von einem Motor zugeführt wird, der in der Atmosphäre außerhalb des abgeschlossenen Raumes angeordnet ist, muss eine Welle, die durch eine Trennwand des Raumes verläuft und sich von Seiten der Atmosphäre in das Vakuum erstreckt, zuverlässig abgedichtet werden. Als geeigneter Dichtungsmechanismus ist eine kontaktlose Magnetfluiddichtung bekannt.
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Eine Magnetfluiddichtung und eine Magnet-Dichtungseinheit, die einen Aufbau hat, in dem eine Magnetfluiddichtung in den Wechselstrom-Servomotor integriert ist, wird im Nicht-Patentdokument 1 beschrieben. Es besteht die Notwendigkeit, die Spezifikationen existierender Wechselstrom-Servomotorflansche und ähnlicher Teile zu modifizieren und solch eine Einbauform einer Magnet-Dichteinheit neu zu konstruieren.
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Wenn bereits existierende Wechselstrom-Servomotoren ohne Veränderungen benutzt werden, z. B. wenn ein existierender Hohltyp-Wechselstromservomotor ohne Veränderungen benutzt wird, wie es im Nicht-Patentdokument 2 beschrieben wird, besteht die Notwendigkeit, die Rotationskomponente auf der Vakuumseite und die atmosphärenseitige Motorwelle über eine Kupplung zu koppeln, die einen Aufbau hat, der durch eine Magnetfluiddichtung abgedichtet wird. In diesem Fall kann jedoch aufgrund von Verdrehungen und Verschiebungen und Ähnlichem die Rotationsposition der Rotationsausgangswelle der Kupplung nicht mit hoher Präzision gesteuert werden.
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Dokumente des Standes der Technik
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Nicht-Patentdokumente
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- Nicht-Patentdokument 1: „Vacuum seal using magnetic fluid“, Rigaku Mechatronics Co., Ltd. (23. April 2010), Internet <URL http://www.rigaku-mechatronics.com/old_product/customize.html >
- Nicht-Patentdokument 2: „Direct drive motor kdu“, Harmonic Drive Systems, Inc. (23 April 2010). Internet <URL http://hds.co.jp/products/ddm/kdu/index.html>
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JP H7-4964 U offenbart eine Dichtungsvorrichtung mit einem äußeren Zylinder, einem inneren Zylinder, der innerhalb des äußeren Zylinders durch ein Lager abgestützt ist, einer magnetischen Fluiddichtung, die zwischen einer äußeren Umfangsfläche des inneren Zylinders und einer inneren Umfangsfläche des äußeren Zylinders angeordnet ist, um dazwischen abzudichten, einem Balg mit einem Ende, das luftdicht mit einem Ende des äußeren Zylinders verbunden ist, und einem Verbindungsflansch, der luftdicht mit dem anderen Ende des Balgs verbunden ist. Die Dichtungsvorrichtung umfasst ein Kopplungselement mit einem Ende, das auf dem einen Ende des äußeren Zylinders abgestützt ist, und einem anderen Ende, das auf dem Verbindungsflansch abgestützt ist, wobei die Steifigkeit des Verbindungselements gegenüber einer Rotation des Balgs relativ groß ist und eine Steifigkeit des Kopplungselements in einer Richtung zum Falten einer Zentralachse des äußeren Zylinders gegenüber einer Zentralachse des Verbindungselements relativ klein ist.
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JP S61-160 670 A offenbart eine magnetische Fluiddichtungsvorrichtung, bei der eine magnetismusdurchlässige ringförmige Drehhülse in eine Drehwelle eingesetzt ist. Die Hülse weist an ihrem ringförmigen Umfang ein Durchgangsloch auf, das in der Nähe einer Vakuumseite der Hülse ausgebildet ist, und mit einer Nut in Verbindung steht. Wenn in der Vakuumkammer ein Vakuum erzeugt wird, wird auch in der Nut ein Vakuum erzeugt. Dadurch wird eine hohe Temperatur auf Seiten der Vakuumkammer nicht auf die Hülse übertragen.
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US 3 620 584 A offenbart eine modulare magnetische Fluiddichtung mit einem äußeren Ring und einem inneren Ring, der konzentrisch innerhalb des äußeren Ringes angeordnet ist. Der innere Ring ist von dem äußeren Ring beabstandet und beweglich daran befestigt. Ein Magnet ist zwischen den Ringen angeordnet und an dem äußeren Ring befestigt. Neben dem Magneten befinden sich Polstücke, die Lücken innerhalb des inneren Ringes definieren. Ein magnetischer Fluss ist in den Lücken gefangen. Die modulare Dichtung ist als Einheit zwischen Flächen, zum Beispiel einer Rotationswelle und einer Hülse oder einem Kragen angeordnet. Der innere Ring ist fluiddicht an der Welle befestigt, und der äußere Ring ist fluiddicht an der Hülse befestigt, um eine Dichtung bereitzustellen, die eine Rotationsbewegung übertragen kann.
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Offenbarung der Erfindung
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In Anbetracht des zuvor Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine abgedichtete Rotationsausgabeeinheit, die zur Kopplung mit einem Motor, insbesondere mit einem hohlen Motor, geeignet ist, und eine abgedichtete Motoranordnung mit einem Aufbau, bei dem die Rotationsausgabeeinheit mit einem hohlen Motor gekoppelt und daran befestigt ist, bereitzustellen.
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Um die zuvor genannten Probleme zu lösen, ist eine abgedichtete Rotationsausgabeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
- ein röhrenförmiges Einheit-Gehäuse;
- eine röhrenförmige Welle, die in einem koaxialen Zustand innerhalb des Einheit-Gehäuses angeordnet ist;
- ein erstes Lager und ein zweites Lager, die das Einheit-Gehäuse und die röhrenförmige Welle in einem Zustand halten, der es ihnen ermöglicht, frei gegeneinander zu rotieren, wobei das erste und das zweite Lager zwischen einer inneren Umfangsfläche des Einheit-Gehäuses und einer äußeren Umfangsfläche der röhrenförmigen Welle in einer Position angeordnet sind, die in axialer Richtung in einem Abstand von dem Einheit-Gehäuse und der röhrenförmigen Welle angeordnet ist;
- eine Magnetfluiddichtung, die den Raum zwischen dem Einheit-Gehäuse und der röhrenförmigen Welle in einem luftdichten Zustand hält, wobei die Magnetfluiddichtung in einem röhrenförmigen Raum angeordnet ist, der von der inneren Umfangsfläche des Einheit-Gehäuses, dem ersten Lager, dem zweiten Lager und einer äußeren Umfangsfläche der röhrenförmigen Welle umgeben ist;
- eine Rotationsausgangswelle, die sich in einem koaxialen Zustand durch den hohlen Bereich der röhrenförmigen Welle erstreckt; und
- eine schmale ringförmige Lücke, die zwischen der äußeren Umfangsfläche der Rotationsausgangswelle und einer inneren Umfangsfläche der röhrenförmigen Welle ausgebildet ist;
- ein elastisches Dichtelement, das in der schmalen ringförmigen Lücke angeordnet ist, um die schmale ringförmigeLücke in einem luftdichten Zustand zu halten, so dass eine Fehlausrichtung zwischen der Rotationsausgangswelle und der röhrenförmigen Welle durch elastische Verformung des elastischen Dichtelements absorbiert wird, und
- einen Flansch am hinteren Ende, der in einem koaxialen Zustand an einem hinteren Wellenendbereich der Rotationsausgangswelle angebracht und befestigt ist, wobei
- der hinteren Wellenendbereich der Rotationsausgangswelle eine hintere Stirnfläche hat, und der Flansch am hinteren Ende eine distale Stirnfläche hat, wobei die hintere Stirnfläche und die distale Stirnfläche zueinander passende Flächen zur Positionierung sind, wenn die Rotationsausgangswelle und der Flansch am hinteren Ende miteinander verbunden werden, und wobei
- eine Anbring- und Befestigungsposition der Rotationsausgangswelle und des Flansches am hinteren Ende entlang der zueinander passenden Flächen um eine vorgegebene Distanz in einer Richtung rechtwinklig zur Richtung der Achse verschoben werden können.
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In der abgedichteten Rotationsausgabeeinheit mit dem zuvor beschriebenen Aufbau ist ein Wellenende der Rotationsausgangswelle in einem Zustand angeordnet, in dem es z. B. in das Vakuum hervorragt, und das Wellenende an der anderen Seite ist an einer Motorwelle angebracht und befestigt, die z. B. in der Atmosphäre angeordnet ist. Die Rotationsausgangswelle erstreckt sich durch das Innere der röhrenförmigen Welle, und der Raum dazwischen wird durch ein elastisches Dichtelement in einem luftdichten Zustand gehalten. Die röhrenförmige Welle wird durch das erste und das zweite Lager von dem Einheit-Gehäuse in einem frei rotierbaren Zustand gehalten, und der Raum zwischen der röhrenförmigen Welle und dem Einheit-Gehäuse wird durch die Magnetfluiddichtung in einem luftdichten Zustand gehalten.
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Die Rotationsausgangswelle kann direkt an der Motorwelle angebracht und befestigt werden. Daher kann anders als in Fällen, in denen die Rotationsausgangswelle über eine Kupplung oder Ähnliches mit der Motorwelle gekoppelt ist, die Positionierungsgenauigkeit der Rotation der Rotationsausgangswelle sichergestellt werden. Selbst wenn die Rotationsausgangswelle, die direkt mit der Motorwelle verbunden ist, aus dem Zentrum heraus läuft, wird das Herauslaufen der Rotationsausgangswelle aus dem Zentrum durch die elastische Deformation des elastischen Dichtungselements, das den Raum zwischen der Rotationsausgangswelle und der röhrenförmigen Welle abdichtet, absorbiert. Demzufolge wirkt übermäßige Spannung auf das lagerseitige Ende der Motorwelle oder auf das erste und zweite Lager, welche die röhrenförmige Welle, die durch die Rotationsausgangswelle verläuft, abstützen, wodurch die Lagerbereiche übermäßig abgenutzt werden; es treten keine Verringerung der Lebensdauer oder andere negative Effekte auf.
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Die Rotationswelle rotiert zusammen mit der Rotationsausgangswelle und da die röhrenförmige Welle von dem ersten und dem zweiten Lager in einem frei rotierenden Zustand abgestützt wird, rotiert auch das elastische Dichtelement, das die Lücke zwischen ihnen abdichtet, zusammen mit der röhrenförmigen Welle und der Rotationsausgangswelle. Dementsprechend kann ein abgedichteter Zustand, der durch das elastische Dichtelement geschaffen wird, sichergestellt werden, während gleichzeitig eine Verringerung der Lebensdauer des elastischen Dichtelementes aufgrund von Gleitverschleiß verhindert werden kann, da keine Abnutzung des elastischen Dichtelement aufgrund von Gleitreibung auftritt.
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Als elastisches Dichtelement kann hierbei ein O-Ring verwendet werden.
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Zusätzlich zu dem zuvor beschriebenen Aufbau ist die abgedichtete Rotationsausgabeeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung auch dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: einen scheibenförmigen Flansch am distalen Ende, der in axialer Richtung am distalen Endbereich des Einheit-Gehäuses angebracht und befestigt ist; und ein Verbindungsschnittstellen-Dichtelement, das den Raum zwischen den miteinander verbundenen Flächen des Einheit-Gehäuses und dem Flansch am distalen Ende in einem luftdichten Zustand hält, wobei der Flansch am distalen Ende mit einer Flanschwellenöffnung versehen ist, durch die sich der distale Endbereich der Rotationsausgangswelle erstreckt.
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In der abgedichteten Rotationsausgabeeinheit mit dem zuvor beschriebenen Aufbau ist die Flanschwellenöffnung in einer Schaftöffnung angeordnet, die in einer Trennwand ausgebildet ist, die z. B. eine Vakuumkammer von der Atmosphäre trennt, und der Flansch am distalen Ende des Einheit-Gehäuses ist in diesem Zustand auf Seiten der Atmosphäre auf der Seitenfläche der Trennwand installiert. In einem Zustand, in dem die abgedichtete Rotationsausgabeeinheit in der Trennwand installiert ist, wird der Raum zwischen dem Vakuum und der Atmosphäre durch das elastische Dichtelement, die Magnetfluiddichtung und die Verbindungsschnittstellen-Dichtung sicher abgedichtet.
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Die Anbring- und Befestigungsposition der Rotationsausgangswelle der abgedichteten Rotationsausgabeeinheit und des Flansches am hinteren Ende, der in einem koaxialen Zustand an der Motorwelle angebracht und befestigt ist, wird in einer Richtung rechtwinklig zur Richtung der Achse exakt eingestellt, wodurch die Rotationsausgangswelle ohne Fehlausrichtung an die Motorwelle gekoppelt und ein Hinauslaufen der Rotationsausgangswelle aus dem Zentrum zuverlässig verhindert werden kann.
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Als Nächstes ist eine abgedichtete Motoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
- einen hohlen Motor, der in ihrem Zentrum ausgebildet ist, mit einem feststehenden Bereich an einem distalen Ende, einem Rotationsbereich an einem hinteren Ende, einem hohlen Bereich, der sich entlang einer axialen Richtung des hohlen Motors durch diesen erstreckt, und eine hohlen Motorwelle, die sich entlang des Zentrums des feststehenden Bereichs und des Rotationsbereichs durch den hohlen Bereich erstreckt; und
- eine abgedichtete Rotationsausgabeeinheit mit dem zuvor beschriebenen Aufbau, die in einem koaxialen Zustand in dem hohlen Bereich angeordnet ist, wobei
- das Einheit-Gehäuse der abgedichteten Rotationsausgabeeinheit an dem Motorgehäuse des hohlen Motors angebracht und befestigt ist, und
- die Rotationsausgangswelle der abgedichteten Rotationsausgabeeinheit über den Flansch am hinteren Ende in einem koaxialen Zustand an der hohlen Motorwelle, die in einem frei rotierbaren Zustand von dem Motorgehäuse des hohlen Motors abgestützt wird, angebracht und befestigt ist.
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Da die abgedichtete Rotationsausgabeeinheit, die mit der Magnetfluiddichtung ausgestattet ist, so angeordnet ist, dass sie den hohlen Bereich des hohlen Motors benutzt, kann eine abgedichtete Motoranordnung konstruiert werden, ohne dass ihre Größe zunimmt. Da die Rotationsausgabewelle direkt mit der hohlen Motorwelle gekoppelt ist, kann auch, anders als in Fällen der Kopplung, eine Verringerung der Genauigkeit der Rotationspositionierung verhindert werden.
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Hierbei kann die abgedichtete Rotationsausgabeeinheit aufweisen: einen scheibenförmigen Flansch am distalen Ende, der in axialer Richtung des Einheit-Gehäuses am distalen Endbereich angebracht und befestigt ist; und ein Verbindungsschnittstellen-Dichtelement, das den Raum zwischen miteinander verbundenen Flächen des Einheit-Gehäuses und dem Flansch am distalen Ende in einem luftdichten Zustand hält, wobei der Flansch am distalen Ende mit einer Flanschwellenöffnung ausgestattet ist, durch die sich der distale Wellenendbereich der Rotationsausgangswelle erstreckt. In diesem Fall ist der Flansch am distalen Ende an dem Motorgehäuse des hohlen Motors angebracht und befestigt.
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Darüber hinaus kann das Motorgehäuse des hohlen Motors aufweisen: ein feststehendes Motorgehäuse, das in axialer Richtung an seinem distalen Ende angeordnet ist; und ein rotationsseitiges Motorgehäuse, das an seinem hinteren Ende angeordnet ist, wobei das rotationsseitige Motorgehäuse integral mit der hohlen Motorwelle ausgebildet oder mit dieser gekoppelt und daran befestigt ist, und die hohle Motorwelle von dem feststehende Motorgehäuse in einem frei rotierbaren Zustand abgestützt wird. In diesem Fall ist der Flansch am distalen Ende der abgedichteten Rotationsausgabeeinheit an dem feststehenden Motorgehäuse angebracht und befestigt, und der Flansch am hinteren Ende der abgedichteten Rotationsausgabeeinheit ist an dem rotationsseitigen Motorgehäuse angebracht und befestigt.
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Effekt der Erfindung
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In der vorliegenden Erfindung ist die Rotationsausgangswelle so angeordnet, dass sie durch das Innere einer röhrenförmigen Welle verläuft, wobei die äußere Umfangsfläche mit einer Magnetfluiddichtung abgedichtet ist und der Raum zwischen der röhrenförmigen Welle und der Rotationsausgangswelle durch einen O-Ring oder ein anderes elastisches Dichtelement abgedichtet ist. Bei diesem Aufbau, bei dem die Rotationsausgangswelle direkt mit der Motorwelle verbunden ist, wird ein unrunder Lauf durch das elastische Dichtelement absorbiert und es wird keine übermäßige Spannung auf die Lagerstelle der Motorwelle oder die Lagerstelle der Magnetfluiddichtung ausgeübt. Auch wird, da die röhrenförmige Welle zusammen mit der Rotationsausgangswelle rotiert, die elastische Dichtung, die den Raum zwischen der röhrenförmigen Welle und der Rotationsausgangswelle abdichtet, nicht durch Gleiten abgenutzt und die Dichtungseigenschaften werden nicht reduziert. Daher ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, eine abgedichtete Rotationsausgabeeinheit zu erhalten, die eine hohe Rotationsausgangspräzision hat und mit der ein Motor, z. B. ein bereits existierender Motor, direkt verbunden und ohne eine Kupplung benutzt werden kann. Da die abgedichtete Rotationsausgabeeinheit, die mit einer magnetischen Flussdichtung versehen ist, in dem hohlen Bereich des hohlen Motors angeordnet ist, kann eine abgedichtete Motoranordnung erhalten werden, ohne dass eine Vergrößerung auftritt.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Aufbauansicht, die eine abgedichtete Motoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, bei der ein Bereich in einem Längsschnitt und die übrigen Bereiche in einer Seitenansicht gezeigt sind.
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Art, die Erfindung auszuführen
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Ein Ausführungsbeispiel einer abgedichteten Motoranordnung, in der die vorliegende Erfindung benutzt wird, wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Bezug nehmend auf 1 ist eine abgedichtete Motoranordnung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem hohlen Motor 2 und einer abgedichteten Rotationsausgabeeinheit 3 ausgestattet. Ein hohler Bereich 5, der sich in der Richtung einer Motorwellenachse 4 erstreckt, erstreckt sich durch den Zentralbereich des hohlen Motors 2, und die abgedichtete Rotationsausgabeeinheit 3 ist koaxial darin angebracht.
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Der hohle Motor 2 besteht aus einem feststehenden Bereich 6 am distalen Ende und einem Rotationsbereich 7 am hinteren Ende. Der feststehende Bereich 6 hat einen Aufbau, in dem ausgehend vom hinteren Ende ein röhrenförmiges, feststehendes Motorgehäuse 6a, eine röhrenförmige Kodiererabdeckung 6b und ein röhrenförmiger Befestigungsflansch 6c koaxial zusammengesetzt sind. Der Rotationsbereich 7 hat eine hohle Motorwelle 9, die sich entlang des Zentrums des feststehenden Bereichs 6 und des Rotationsbereichs 7 erstreckt. Eine scheibenförmige Endplatte 7a am hinteren Ende, die sich in radialer Richtung nach außen erstreckt, ist integral auf dem hinteren Endbereich der hohlen Motorwelle 9 ausgebildet. Ein röhrenförmiges, rotationsseitiges Motorgehäuse 7b, das sich zum distalen Ende erstreckt, ist integral am äußeren Umfangsrandbereich der Endplatte 7a am hinteren Ende ausgebildet. Aus dem feststehenden Motorgehäuse 6a und dem rotationsseitigen Motorgehäuse 7b ist ein Motorgehäuse für den hohlen Motor 2 gebildet.
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Ein Statorkern, der am Inneren des feststehenden Motorgehäuses 6a befestigt ist, und ein (nicht gezeigter) Statorbereich, der aus einer Antriebsspule besteht, die um den Statorkern gewickelt ist, sind im röhrenförmigen Bereich zwischen dem rotationsseitigen Motorgehäuse 7b und der hohlen Motorwelle 9 angeordnet, und dem Statorbereich liegt mit einem festen Abstand ein Magnet 7c gegenüber, der koaxial am äußeren Umfang der hohlen Motorwelle 7 befestigt ist. Auch werden der feststehende Bereich 6 und der Rotationsbereich 7 durch ein Kreuzrollenlager 8 gehalten, das zwischen ihnen so angeordnet ist, dass die beiden Bereiche relativ zueinander rotieren können. In den äußeren Umfangsbereich der hohlen Motorwelle 9 ist eine Kodierereinheit 10 eingefügt und durch die Kodiererabdeckung 6b abgedeckt, und die Rotationsposition der hohlen Motorwelle 9 kann detektiert werden.
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Abgedichtete Rotationsausgabeeinheit
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Als Nächstes ist die abgedichtete Rotationsausgabeeinheit 3 mit einem röhrenförmigen Einheit-Gehäuse 11 ausgestattet. Eine ringförmige Endplatte 11a am distalen Ende, die sich in radialer Richtung sowohl nach innen als auch nach außen erstreckt, ist integral am distalen Endbereich des Einheit-Gehäuses 11 ausgebildet. Eine ringförmige Endplatte 11b am hinteren Ende, die sich in radialer Richtung nach innen erstreckt, ist integral am hinteren Endbereich des Einheit-Gehäuses 11 ausgebildet.
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Eine röhrenförmige Welle 12 ist koaxial innerhalb des Einheit-Gehäuses 11, das die zuvor beschriebene Form hat, angeordnet, ein distaler Wellenendbereich 12a der röhrenförmigen Welle 12 steht leicht von der distalen Endplatte 11a zum distalen Ende hervor, und zwischen dem äußeren Umfangsflächenbereich des distalen Endbereiches 12a der Welle und der kreisförmigen inneren Umfangsfläche der Endplatte 11a am distalen Ende ist eine sehr kleine ringförmige Lücke ausgebildet. Ein hinterer Wellenendbereich 12b der röhrenförmigen Welle 12 steht auf die gleiche Art und Weise leicht von der hinteren Endplatte 11b in Richtung des hinteren Endes hervor, und eine sehr kleine ringförmige Lücke ist zwischen dem äußeren Umfangsflächenbereich des hinteren Wellenendbereiches 12b und der kreisförmigen inneren Umfangsfläche der hinteren Endplatte 11b ausgebildet.
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Ein Lager 15 am distalen Ende und ein Lager 16 auf der Innenseite des Einheit-Gehäuses 11 auf der Rückseite der Platte 11a am distalen Ende und der Voderseite der Endplatte 11b am hinteren Ende eingebaut, und die röhrenförmige Welle 12 wird durch die Lager 15 und 16 in Bezug auf die kreisförmige innere Umfangsfläche 11c in einem frei rotierbaren Zustand gehalten.
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Eine Magnetfluiddichtung 13 ist in einem röhrenförmigen Bereich, der durch die kreisförmige innere Umfangsfläche 11c des Einheit-Gehäuses 11, die Lager 15 und 16 und eine kreisförmige äußere Umfangsfläche 12c der röhrenförmigen Welle 12 umgeben wird, angebracht. Die Magnetfluiddichtung 13 hat einen Aufbau, bei dem Permanentmagnetenringe und magnetische Ringe aufeinander geschichtet und in Richtung der Achse der röhrenförmigen Welle in abwechselnder Reihenfolge angeordnet sind, und ein magnetisches Fluid wird durch die Magnetkraft zwischen der inneren Umfangsfläche der magnetischen Ringe und der kreisförmigen Außenumfangsfläche 12c der röhrenförmigen Welle 12, die aus einem magnetischen Material gemacht ist, gehalten. Der Aufbau der Magnetfluiddichtung 13 ist wohlbekannt und in der Zeichnung nicht gezeigt. Der Abstand zwischen der röhrenförmigen Welle 12 und dem Einheit-Gehäuse 11 wird durch die Magnetfluiddichtung 13 in einem luftdichten Zustand gehalten.
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Eine Rotationsausgangswelle 14 erstreckt sich in einem koaxialen Zustand durch den hohlen Bereich der röhrenförmigen Welle 12. Eine ringförmige oder röhrenförmige Lücke ist zwischen der kreisförmigen inneren Umfangsfläche 12b der röhrenförmigen Welle 12 und einer kreisförmigen äußeren Umfangsfläche 14c der Rotationsausgangswelle 14 ausgebildet. Auch sind ringförmige Vertiefungen mit einem rechtwinkligen Querschnitt an einer Position, die dem distalen Endlager 15 gegenüberliegt, und an einer Position, die dem hinteren Lager 16 in der kreisförmigen inneren Umfangsfläche 12d der röhrenförmigen Welle 12 gegenüberliegt, angeordnet, und O-Ringe 17, 18 sind als elastische Dichtelemente in den ringförmigen Vertiefungen angebracht. Die O-Ringe 17, 18 halten die Lücke zwischen der kreisförmigen inneren Umfangsfläche 12d der röhrenförmigen Welle 12 und der kreisförmigen äußeren Umfangsfläche 14d der Rotationsausgangswelle 14 dadurch, dass sie in einem elastisch deformierten und abgeflachten Zustand sind, in einem luftdichten Zustand. In Abhängigkeit von der Situation kann anstelle der O-Ringe 17, 18 auch ein Dichtungsring aus elastisch verformbarem Harz oder Gummi zum Einsatz kommen.
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Als Nächstes wird unter Benutzung von Befestigungsbolzen 22 ein scheibenförmiger Flansch 21 in einem koaxialen Zustand an einer distalen Stirnfläche 11e der Endplatte 11a am distalen Ende des Einheit-Gehäuses 11 befestigt. Eine Flanschwellenöffnung 21a, die im Zentrum des Flansches 21 am distalen Ende ausgebildet ist, ist so ausgeformt, dass das distale Ende eine Öffnung mit einem kleinen Durchmesser und das rückwärtige Ende eine Öffnung mit einem großen Durchmesser hat. Die Endplatte 11a am distalen Ende ist von hinten zum Bereich mit der Öffnung mit großem Durchmesser hin angebracht und durch die Befestigungsbolzen 22 daran angebracht und befestigt. Der Abstand zwischen einer ringförmigen Stufenfläche 21b der Flanschwellenöffnung 21a und der Stirnfläche 11e auf der distalen Seite der Endplatte 11a am distalen Ende, die daran befestigt ist, wird durch einen O-Ring 23 in einem luftdichten Zustand gehalten. Ein distaler Schaftendbereich 14a der Rotationsausgangswelle 14 ragt durch die Flanschwellenöffnung 21a des Flansches 21 am distalen Ende zum distalen Ende hervor.
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Andererseits ist ein scheibenförmiger Flansch 24 am hinteren Ende an einem hinteren Wellenbereich 14b der Rotationsausgangswelle 14 durch Befestigungsbolzen 25 in einem koaxialen Zustand angebracht und befestigt. Eine scheibenförmige Nabe 14d mit einem großen Durchmesser ist auf dem hinteren Wellenendbereich 14b der Rotationsausgangswelle 14 ausgebildet, und ein säulenförmiger, konvexer Bereich 14f erstreckt sich von der Mitte einer Fläche 14e am hinteren Ende der Nabe 14d ausgehend nach hinten. Im Gegensatz dazu ist der Flansch 24 am hinteren Ende mit einem scheibenförmigen Bereich 24a, der einen großen Durchmesser hat, und einer säulenförmigen Nabe 24b, die sich vom Mittelpunkt der Stirnfläche am distalen Ende des scheibenförmig ausgebildeten Bereichs 24a in Richtung auf das distale Ende erstreckt, ausgestattet. Die Nabe 24b hat den gleichen Durchmesser wie die Nabe 14d, und im Zentrum der hinteren Stirnfläche 24c ist ein runder konkaver Bereich 24d ausgebildet.
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Die hintere Stirnfläche 14e der Nabe 14d der Rotationsausgangswelle 14 und die distale Stirnfläche 24c der Nabe 24b des Flansches 24 am hinteren Ende sind zueinander passende Flächen zur Positionierung, wenn die Rotationsausgangswelle 14 und der Flansch 24 am hinteren Ende miteinander verbunden werden. Auch ist der innere Durchmesser des runden konkaven Bereichs 24d ein wenig größer als der äußere Durchmesser der Nabe 14d, und zwischen ihnen ist Spiel vorhanden. Die Rotationsausgangswelle 14 und der hintere Endbereich 24 können sich relativ zueinander orthogonal zu ihren Achsen leicht bewegen.
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In der abgedichteten Rotationsausgabeeinheit 3 ist der scheibenförmige Flansch 21 am distalen Ende unter Benutzung von Befestigungsbolzen 24 auf dem distalen Ende des Befestigungsflansches 6c des feststehenden Teils 6 des hohlen Motors 2 angebracht und befestigt. Auch der scheibenförmige Bereich 24a des Flansches 24 am hinteren Ende ist durch Befestigungsbolzen 27 am hinteren Endbereich der hohlen Motorwelle 9 des hohlen Motors 2 angebracht und befestigt.
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In einem abgedichteten Motoraufbau 1 mit diesem Aufbau ist die distale Stirnfläche 21c des Flansches 21 am distalen Ende durch nicht gezeigte Befestigungsbolzen z. B. auf der der Atmosphäre ausgesetzten Seite 32 der Trennwand 31 auf der der Atmosphäre ausgesetzten Seite der Vakuumkammer 30 angebracht und befestigt. Ein elastisches Dichtungsmaterial, z. B. ein O-Ring 33, ist zwischen der der Atmosphäre ausgesetzten Seite 32 der Trennwand 31 und der distalen Stirnfläche 21c des Flansches 21 am distalen Ende angebracht, und der Raum zwischen ihnen wird in einem luftdichten Zustand gehalten. Der distale Schaftendbereich 14a der Rotationsausgangswelle 14 ist in einem Zustand, in dem er durch eine Wellenöffnung 35 in der Trennwand 31 in die Vakuumkammer hervorsteht. In diesem Zustand wird durch den O-Ring 33, den O-Ring 23 der abgedichteten Rotationsausgangseinheit 3, die Magnetfluiddichtung 13 sowie die O-Ringe 17 und 18 ein abgedichteter Zustand zwischen der Vakuumseite und der Atmosphärenseite ausgebildet.
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In dem abgedichteten Motoraufbau 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Raum zwischen dem Einheit-Gehäuse 11 auf der befestigten Seite und der röhrenförmigen Welle 12 auf der Rotationsseite durch eine Magnetfluiddichtung 13 abgedichtet. Da eine kontaktlose Magnetfluiddichtung 13 benutzt wird, kann die Reibungskraft, die mit der Rotation der Rotationsausgangswelle 14 durch den hohlen Motor 2 verbunden ist, reduziert werden. Auch der Flansch 21 am distalen Ende in der abgedichteten Rotationsausgangseinheit 3 und der Bereich außerhalb des Flansches 24 am hinteren Ende, d. h., der Bereich, in dem die Magnetfluiddichtung 13 ausgebildet ist, sind innerhalb des hohlen Bereiches 5 des hohlen Motors 2 angeordnet. Demzufolge kann die abgedichtete Rotationsausgangseinheit 3 installiert werden, ohne dass damit eine erhebliche Vergrößerung der Länge de Welle oder des äußeren Durchmessers des bereits existierenden hohlen Motors 2 verbunden ist. Daher kann eine kleine, kompakte abgedichtete Motoranordnung 1 implementiert werden.
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Da die Rotationsausgangswelle 14 ohne eine Kupplung an der hohlen Motorwelle 9 angebracht und befestigt ist, treten auch keine Verdrehung, Verschiebung oder Ähnliches zwischen den Bestandteilen der Wellen auf. Daher kann die Präzision der Positionierung der Rotation der Rotationsausgangswelle 14 sichergestellt werden.
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Zwischen der röhrenförmigen Welle 12, die die Rotationswelle der Magnetfluiddichtung 13 ist, und der Rotationsausgangswelle darin ist eine ringförmige Lücke vorhanden. Die ringförmige Lücke ist durch O-Ringe 17 und 18, die vorne und hinten angebracht sind, abgedichtet. Da die röhrenförmige Welle 12 und die Rotationsausgangswelle 14 gemeinsam rotieren, sind die O-Ringe 17 und 18 keinem Gleitverschleiß ausgesetzt und ein abgedichteter Zustand wird zuverlässig aufrechterhalten.
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Selbst wenn zwischen der röhrenförmigen Welle 12 und der Rotationsausgangswelle 14 eine Fehlausrichtung auftritt, wird die Fehlausrichtung durch die elastische Deformation der O-Ringe 17 und 18, die zwischen ihnen angeordnet sind, absorbiert.
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Auf der anderen Seite sind die Rotationsausgangswelle 14 und die hohle Motorwelle 9 durch den Flansch 24 am hinteren Ende angebracht und befestigt. Die Rotationsausgangswelle 14 und der Flansch 24 am hinteren Ende sind mit guter Präzision unter Verwendung gegenseitig zueinander passender Flächen 14e, 24c, die mit guter Präzision ausgebildet sind, rechtwinklig zusammengesetzt. Da sich der Flansch 24 am hinteren Ende in der Richtung rechtwinklig zur Achse in Bezug auf die Rotationsausgangswelle 14 leicht bewegen kann, kann die Rotationsausgangswelle 14 durch den Flansch 24 am hinteren Ende in Bezug auf die hohle Motorwelle 9 in einem Zustand ohne Fehlausrichtung angebracht und befestigt werden. Daher können eine übermäßige Spannung, die durch eine Fehlausrichtung zwischen der Rotationsausgangswelle 14 und der hohlen Motorwelle 9 in den Lagern 15, 16 der magnetischen Flussdichtung 13 oder den (nicht gezeigten) Lagern des hohlen Motors 2 verursacht wird, eine Verringerung ihrer Lebensdauer und andere negative Effekte vermieden werden.
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Im zuvor beschriebenen hohlen Motor 2 besteht das Motorgehäuse aus einem feststehenden Motorgehäuse 6a und einem rotationsseitigen Motorgehäuse 7b. Es ist aber auch möglich, einen hohlen Motor zu benutzen, der einen allgemeinen Aufbau hat, in dem eine hohle Motorwelle in einem koaxialen Zustand frei rotierend innerhalb eines einzigen röhrenförmigen Motorgehäuses angeordnet ist. In diesem Fall kann das Einheit-Gehäuse 11 direkt oder indirekt an dem feststehenden Motorgehäuse angebracht und befestigt werden, und die Rotationsausgangswelle 14 kann direkt oder indirekt an der hohlen Motorwelle angebracht und befestigt werden.
