JP2005337028A - Turbo-molecular pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造装置等の真空排気に用いられるターボ分子ポンプに関する。 The present invention relates to a turbo molecular pump used for evacuation of a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
高真空排気に用いられるターボ分子ポンプは、交互に配置された複数段の回転翼と複数段の固定翼とを備えている。各回転翼および固定翼は複数のタービンブレードから成り、回転翼はモータにより回転駆動されるロータに形成されており、固定翼はポンプのベースに固定されている。 A turbo molecular pump used for high vacuum evacuation includes a plurality of stages of rotating blades and a plurality of stages of fixed blades arranged alternately. Each of the rotor blades and the stationary blades is composed of a plurality of turbine blades. The rotor blades are formed in a rotor that is driven to rotate by a motor, and the stationary blades are fixed to the base of the pump.
従来、固定翼の加工方法としては、厚板材を切削加工して角度の付いた複数のタービンブレードを形成する方法と(例えば、特許文献1参照)、薄板材にエッチング法によりタービンブレード形状のスリットを複数形成し、曲げ加工により各タービンブレードに角度を付ける方法とがある(例えば、特許文献2参照)。曲げ加工による方法はプレス曲げ用の金型が必要なため初期費用がかかるが、加工単価が切削加工に比べて非常に安いため量産に適している。 Conventionally, fixed blade processing methods include a method of cutting a thick plate material to form a plurality of angled turbine blades (see, for example, Patent Document 1), and a blade-shaped slit by etching on a thin plate material. Are formed, and each turbine blade is angled by bending (for example, see Patent Document 2). The bending method requires an initial cost because it requires a die for press bending, but is suitable for mass production because the processing unit price is very low compared to cutting.
ところで、固定翼をロータ回転軸方向すなわちポンプ吸気口側から見た場合に、タービンブレードの周方向両端が隣接するタービンブレードと重なるようになっている方が排気効率が優れている。しかしながら、曲げ加工による固定翼では、平板にスリット加工した後に翼を曲げるため上述した翼同士の重なりが無く、ガスの逆流を防止することができず排気効率の低下が避けられなかった。 By the way, when the fixed blade is viewed from the rotor rotation axis direction, that is, from the pump intake port side, the exhaust efficiency is better when both circumferential ends of the turbine blade overlap with adjacent turbine blades. However, in the fixed wing by bending, since the wing is bent after slitting into a flat plate, there is no overlap between the wings described above, and it is not possible to prevent the backflow of gas and a reduction in exhaust efficiency is inevitable.
請求項1の発明は、複数段の回転翼と複数段の固定翼とが回転翼の回転軸方向に交互に配設されたターボ分子ポンプに適用され、複数段の固定翼の各々は一対の分割固定翼から成り、分割固定翼は、金属板材に曲げ加工を施してそれぞれに複数のタービンブレードが形成された少なくとも2枚のブレード板を、回転軸方向から見たときに隣接するタービンブレード同士に重なりが生じるように重ね合わせて形成したことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1に記載のターボ分子ポンプにおいて、複数のブレード板を同一形状としたものである。
請求項3の発明は、請求項1または2に記載のターボ分子ポンプにおいて、複数のブレード板の重ね合わせ位置を位置決めする位置決め部材を設けた。
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載のターボ分子ポンプにおいて、複数のブレード板を結合手段により一体としたものである。
The invention of claim 1 is applied to a turbo-molecular pump in which a plurality of stages of rotating blades and a plurality of stages of fixed blades are alternately arranged in the rotation axis direction of the rotating blades, and each of the plurality of stages of fixed blades is a pair of The fixed stator blades are formed by splitting at least two blade plates each formed by bending a metal plate material to form a plurality of turbine blades when viewed from the rotational axis direction. It is characterized by being formed so as to overlap with each other.
A second aspect of the present invention is the turbomolecular pump according to the first aspect, wherein the plurality of blade plates have the same shape.
According to a third aspect of the present invention, in the turbomolecular pump according to the first or second aspect, a positioning member is provided for positioning the overlapping positions of the plurality of blade plates.
According to a fourth aspect of the present invention, in the turbomolecular pump according to any one of the first to third aspects, a plurality of blade plates are integrated by a coupling means.
本発明によれば、少なくとも2枚のブレード板を重ね合わせることにより、曲げ加工による固定翼であっても隣接したタービンブレード同士の重なりを形成することが可能となる。その結果、低コストで排気効率に優れた固定翼を得ることができる。 According to the present invention, by overlapping at least two blade plates, it is possible to form an overlap between adjacent turbine blades even with a fixed blade by bending. As a result, it is possible to obtain a fixed blade having excellent exhaust efficiency at low cost.
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図1は本発明によるターボ分子ポンプの概略構成を示す断面図である。図1に示したターボ分子ポンプ1は磁気軸受式のポンプであり、ロータ2はベース3に設けられた磁気軸受4a〜4cによって非接触支持されている。4a,4bはラジアル磁気軸受であり、4cはアキシャル磁気軸受である。
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a turbo molecular pump according to the present invention. The turbo molecular pump 1 shown in FIG. 1 is a magnetic bearing type pump, and the rotor 2 is supported in a non-contact manner by
ベース3には、ロータ2を回転駆動するモータ6、タッチダウンベアリング7a,7bおよびロータ2の浮上位置を検出するためのギャップセンサ5a,5b,5cがそれぞれ設けられている。タッチダウンベアリング7a,7bにはメカニカルベアリングが用いられ、磁気軸受4a〜4cによるロータ2の磁気浮上がオフされたときにロータ2を支持する。
The
ロータ2には、回転軸方向に複数段の回転翼8が形成されている。上下に並んだ回転翼8の間には固定翼9がそれぞれ配設されている。これらの回転翼8と固定翼9とにより、ターボ分子ポンプ1のタービン翼段が構成される。各固定翼9は、スペーサ10によって上下に挟持されるように保持されている。スペーサ10は、固定翼9の保持機能とともに、固定翼9間のギャップを所定間隔に維持する機能を有している。
The rotor 2 is formed with a plurality of stages of rotating
さらに、固定翼9の後段(図示下方)にはドラッグポンプ段を構成するネジステータ11が設けられており、ネジステータ11の内周面はロータ2の円筒部12と所定間隔で対向している。ロータ2およびスペーサ10によって保持された固定翼9は、吸気口13aが形成されたケーシング13内に納められている。
Further, a screw stator 11 constituting a drag pump stage is provided at the rear stage (lower side in the figure) of the
次に、固定翼9について説明する。図1に示した各段の固定翼9は一般的に半円状の分割固定翼に2分割されている。本実施の形態では、後述する図4(b)に示すように、2枚のブレード板9a,9bを上下に重ねて分割固定翼を形成する。重ねられた各ブレード板は曲げ加工によって形成される。以下では分割固定翼も符号9を用いて表す。
Next, the
まず、図2に示すように円形の金属板材20をエッチング加工または抜き打ち加工してタービンブレード21を複数形成する。各タービンブレード21は、連結部22を介して内側リング23と外側リング24とにより支持された構造となっている。なお、各タービンブレード21は連結部22に関して対称となっておらず、右側の部分は角度θ4に設定され、左側部分はより大きな角度θ3に設定されている。
First, as shown in FIG. 2, a plurality of
その後、プレス等により各タービンブレード21の曲げ加工を行うと、連結部22が捻れて各タービンブレード21に所定の角度が付与される。その後、金属板20を図2の分割線DLに沿って2つに等分割することにより2枚のブレード板9aが形成される(図3参照)。図3は曲げ加工および等分割加工後のブレード板9aを示す斜視図である。分割して形成された2枚のブレード板9aは全く同一形状となっている。ここでは、エッチングによってタービンブレード21の周囲の部材を抜き取ったが、打ち抜き加工により抜き取っても良い。さらに、打ち抜き加工時にタービンブレード21の曲げ加工を同時に行っても良い。
Thereafter, when each
なお、図2において、タービンブレード21の間隔を角度θ0とすると、分割線DLとその右側のタービンブレード21(A)との角度はθ1=(1/4)θ0で、左側のタービンブレード21(B)との角度はθ2=(3/4)θ0に設定される。分割固定翼9はこのようにして形成したブレード板9aを図4(b)のように2枚重ねることにより形成するが、その際に,一方のブレード板9aを上下反転して重ねる。以下では、上下反転しブレード板9aを、符号9bを用いてブレード板9bと称することにする。
In FIG. 2, when the interval between the
図4は、分割固定翼9の一部を周方向に断面した展開断面図である。図4の(a)は上下に重ねる前のブレード板9a,9bを示したものであり、(b)は重ねた状態を示している。図4(a)において上側のブレード板9aは、図3に示す右側のブレード板9aを示したものである。一方、図4(a)の下側のブレード板9bは、前述したように図3のブレード板9aを上下反転して配設したものである。
FIG. 4 is a developed cross-sectional view in which a part of the divided
そのため、上側のブレード板9aの場合、タービンブレード21(A)はリング23の左端から角度θ1に配置されているが、下側のブレード板9bではタービンブレード21(B)はリング23の左端から角度θ2に配置されている。また、図2に示したようにタービンブレード21の左右の角度をθ3,θ4のように異なって設定しているので、リング23からの翼高さは上下で異なっている。ブレード板9aの場合には上側の翼高さはA1で下側の翼高さはA2(>A1)であり、上下反転したブレード板9bの場合には上側の翼高さはA2で下側の翼高さはA1である。
Therefore, in the case of the
ここで、板厚をtとしたとき、翼高さA1とA2とが次式(1)を満たすようにタービンブレード21の角度θ3,θ4(図3参照)を設定する。
A2=A1+t …(1)
この場合、タービンブレード21の形状は略台形状であって翼高さA1,A2は半径方向の位置によって異なることになるので、例えば、リング23,24の中間位置での翼高さA1,A2が式(1)を満たすように角度θ3,θ4を設定する。
Here, when the plate thickness is t, the angles θ3 and θ4 (see FIG. 3) of the
A2 = A1 + t (1)
In this case, the shape of the
図4(a)に示した各ブレード板9a,9bを図4(b)のように重ね合わせ、溶接や接着やビス止め等の結合手段により互いを結合することで、一体となった分割固定翼9が形成される。このとき、タービンブレード21はリング23の左端から21(A)、21(C)、21(B)、21(D)の順に配列しており、ブレード板9aとブレード板9bのタービンブレード21が交互に並ぶことになる。
The
その結果、タービンブレード21は角度(1/2)θ0の間隔で配列することになり、タービンブレード21同士の重なりBが形成されるようになる。また、式(1)のように翼高さA1,A2を設定することにより、図4(b)のようにブレード板9a,9bを重ねたときに、分割固定翼9の高さ中心からの上下翼高さはそれぞれA2となる。もちろん、A1=A2のように形成しても良いが、この場合には、周方向に並んだタービンブレード21が板厚tだけ交互に上下にずれ、このずれが排気性能に影響する。ブレード板9a,9bを重ねた分割固定翼9は、図5に示すように上下に設けられたスペーサ10の間に挟持される。
As a result, the
このように、本実施の形態では、同一形状のブレード板9a,9bの一方を反転して上下に重ね合わせることにより、曲げ加工の分割固定翼9であってもタービンブレード21の重なりを形成することができる。その結果、ガス逆流を防止できる排気性能に優れた分割固定翼9を、低コストで容易に形成することが可能となった。
As described above, in the present embodiment, one of the
上述した実施の形態では、ブレード板9a,9bを溶接、接着、ビス止め等により結合して一体としてから、図1に示すように組み付けるような構成としたが、ブレード板9a,9bを一体とせずに、組み付け段階で重ね合わせるようにしても良い。その場合、図6に示すようにリング24の部分に位置決めピン用の孔30を形成し、図7に示すようにスペーサ10の上面に位置決めピン31を設けておく。
In the above-described embodiment, the
ブレード板9a,9bを組み付ける際には、孔30にスペーサ10に設けられた位置決めピン31が挿入されるようにブレード板9b、ブレード板9aの順に載置する。次いで、重ねられたブレード板9a,9bの上にスペーサ10を載置する。スペーサ10の下面には、位置決めピン31と干渉しないように孔10aが形成されている。このようにして交互に積層された分割固定翼9およびスペーサ10は、ケーシング13によって下方に押圧され、ケーシング13とベース3との間に挟持される。
When the
なお、図7に示した例では位置決めピン31をスペーサ10の上面に設けてブレード板9a,9bを別々に載置したが、上下に重ねた状態のブレード板9a,9bの孔30に位置決めピン31を打ち込んでそれらを一体としても良い。そして、一体となったブレード板9a,9bをスペーサ10上に載置する。その場合、スペーサ10の上下両面にピンを逃げるための孔を形成しておく。
In the example shown in FIG. 7, the positioning pins 31 are provided on the upper surface of the
上述した実施の形態では、2枚のブレード板9a,9bを重ねて分割固定翼9を形成したが、3枚以上のブレード板9a,9bを重ねて分割固定翼9を形成しても良い。また、ブレード板9a,9bを同一形状としたが、形状の異なるブレード板9a,9bを使用しても良い。さらに、図4に示した分割固定翼9ではブレード板9aのタービンブレード21とブレード板9bのタービンブレード21とが交互に等間隔で配列するように重ね合わせたが、図8に示すようにブレード板90a,90bを重ね合わせても良い。
In the above-described embodiment, the two fixed
まず、図8(a)に示すようなブレード板90a,90bを形成する。そして、図8(bに示すように、ブレード板90aのタービンブレード21とブレード板90bのタービンブレード21とが重なるようにブレード板90a,90bを重ね合わせて、分割固定翼9を形成する。このような構成としても、隣り合うタービンブレード21同士に重なりが形成される。
First,
なお、上述した実施の形態では、磁気軸受式のターボ分子ポンプを例に説明したが、メカニカルベアリング式のターボ分子ポンプにも同様に適用することができる。また、本発明は、ドラッグポンプ段が無くタービン翼段のみのターボ分子ポンプにも適用することができる。さらに、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。 In the above-described embodiment, the magnetic bearing type turbo molecular pump has been described as an example. However, the present invention can be similarly applied to a mechanical bearing type turbo molecular pump. The present invention can also be applied to a turbo molecular pump having only a turbine blade stage without a drag pump stage. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.
1 ターボ分子ポンプ
2 ロータ
3 ベース
8 回転翼
9 固定翼(分割固定翼)
9a,9b,90a,90b ブレード板
10 スペーサ
20 金属板材
21,21(A)〜21(D) タービンブレード
30 位置決めピン用孔
31 位置決めピン
1 turbo molecular pump 2
9a, 9b, 90a,
Claims (4)
前記複数段の固定翼の各々は一対の分割固定翼から成り、
前記分割固定翼は、金属板材に曲げ加工を施してそれぞれに複数のタービンブレードが形成された少なくとも2枚のブレード板を、前記回転軸方向から見たときに隣接するタービンブレード同士に重なりが生じるように重ね合わせて形成したことを特徴とするターボ分子ポンプ。 In a turbo molecular pump in which a plurality of stages of rotating blades and a plurality of stages of fixed blades are alternately arranged in the rotation axis direction of the rotating blades,
Each of the plurality of stages of fixed wings comprises a pair of split fixed wings,
In the split fixed blade, when at least two blade plates each having a plurality of turbine blades formed by bending a metal plate material are viewed from the rotational axis direction, adjacent turbine blades are overlapped with each other. A turbo molecular pump characterized in that it is formed by superimposing.
前記複数のブレード板を同一形状としたことを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo-molecular pump according to claim 1,
A turbo molecular pump characterized in that the plurality of blade plates have the same shape.
前記複数のブレード板の重ね合わせ位置を位置決めする位置決め部材を設けたことを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo molecular pump according to claim 1 or 2,
A turbo-molecular pump comprising a positioning member for positioning an overlapping position of the plurality of blade plates.
前記複数のブレード板を結合手段により一体としたことを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo molecular pump according to any one of claims 1 to 3,
A turbo molecular pump characterized in that the plurality of blade plates are integrated by a coupling means.
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