JP2008206899A - Rotary joint and rotating device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転継手およびこれを用いた回転装置に関する。 The present invention relates to a rotary joint and a rotary device using the rotary joint.
従来から、処理対象物を回転させつつ、当該処理対象物に研削又は切削等の処理を施す回転装置が開発されている。このような回転装置において、回転する基板を保持するために、次のような構成が提案されている。例えば、特許文献1に記載されているスピンナー用治具において基板保持部には、複数の真空チャック穴が形成されている。これらの真空チャック穴は、基板を真空吸引することにより基板保持部の上面に吸着させるために用いられる。このような構成により、基板保持部に保持されつつ回転される基板が保持されるようになっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a rotating device that develops a processing object such as grinding or cutting while rotating the processing object has been developed. In such a rotating device, the following configuration has been proposed to hold a rotating substrate. For example, in the spinner jig described in Patent Document 1, a plurality of vacuum chuck holes are formed in the substrate holding portion. These vacuum chuck holes are used for adsorbing the substrate to the upper surface of the substrate holding portion by vacuum suction. With such a configuration, the substrate that is rotated while being held by the substrate holding portion is held.
上記の基板保持部は、基板を保持する回転板(ターンテーブル)と中空の回転軸とから構成されている。基板保持部に設けられた上記複数の真空チャック穴は、回転軸と連通している。そして、この回転軸は、継手を介して排気管に接続されている。 Said board | substrate holding part is comprised from the rotating plate (turntable) holding a board | substrate, and a hollow rotating shaft. The plurality of vacuum chuck holes provided in the substrate holding part communicate with the rotating shaft. And this rotating shaft is connected to the exhaust pipe via the joint.
ここで、処理対象物を強力な吸引力で確実に保持するために、回転体である上記回転軸と固定体である上記継手との間からエアーが漏れることを防止することが重要となる。例えば、電気掃除機用吸込ホースにおいて、回動可能な接手(回転体)とホース(固定体)とを係止部により連結し、当該連結部分でのエアー漏れを防止するために、弾性物質で形成された中空蛇腹状の気密パッキンを装着した構造が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上記特許文献1に記載の構成は以下のような課題を有している。すなわち、上記回転軸と排気管とを接続する継手から空気が漏洩する場合がある。その結果、基板の吸引が良好に行われず、基板が回転板に確実に吸着保持されないことがある。 However, the configuration described in Patent Document 1 has the following problems. That is, air may leak from a joint connecting the rotating shaft and the exhaust pipe. As a result, the substrate may not be sucked well, and the substrate may not be reliably sucked and held on the rotating plate.
また、上記特許文献2に記載の構成は、回転体(接手)が回転している際に、エアー漏れが防止されるものではないので、例えば100回転/分又は500回転/分の回転数で回転する回転体においてエアー漏れを防止することは困難である。
Moreover, since the structure of the said
上記の課題に鑑みて、本発明の目的は、処理対象物を確実に保持することが可能な回転継手およびこれを用いた回転装置を提供することである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a rotary joint that can reliably hold a processing object and a rotary device using the rotary joint.
第1の発明に係る回転継手の要旨とするところは、中空領域を有する回転体において前記中空領域を介して吸引することにより処理対象物を前記回転体に保持させつつ回転させる回転装置に用いられる回転継手であって、
前記回転体の一部を取り囲むとともに筒状に形成された継手本体と、
前記継手本体の内周面および前記回転体の外周面の一方または双方の円周方向に連なって設けられる1以上のフィン部とを備え、
前記吸引が行われた場合に、前記フィン部がその吸引力で撓むことによって前記回転体の外周面、前記継手本体の内周面、または軸方向に対して対向するように配された他のフィン部に密着することにある。
The gist of the rotary joint according to the first aspect of the invention is used in a rotating device that rotates a rotating object having a hollow region by sucking the rotating object while holding the rotating object while holding the rotating object. A rotary joint,
A joint body that surrounds a part of the rotating body and is formed in a cylindrical shape;
One or more fin portions provided continuously in the circumferential direction of one or both of the inner peripheral surface of the joint body and the outer peripheral surface of the rotating body,
When the suction is performed, the fin portion is bent by the suction force so that the outer peripheral surface of the rotating body, the inner peripheral surface of the joint body, or the axial direction is opposed to each other. It is in close contact with the fin part.
前記回転継手において、前記フィン部が、前記回転体の軸方向に多段に複数設けられ得る。 In the rotary joint, a plurality of the fin portions may be provided in multiple stages in the axial direction of the rotating body.
前記回転継手において、前記継手本体および前記フィン部はポリテトラフルオロエチレンからなり得る。 In the rotary joint, the joint body and the fin portion may be made of polytetrafluoroethylene.
前記回転継手において、前記フィン部が取り外し可能であり得る。 In the rotary joint, the fin portion may be removable.
第2の発明に係る回転装置の要旨とするところは、中空領域を有する回転体により処理対象物を回転させつつ、前記中空領域を介して吸引することにより前記回転体に当該処理対象物を保持させる回転装置であって、
第1の発明に係る回転継手と、
前記回転体の前記中空領域を介して前記処理対象物を吸引する吸引手段とを備えることにある。
The gist of the rotating device according to the second invention is that the object to be processed is held on the rotating body by being sucked through the hollow area while rotating the object to be processed by the rotating body having the hollow area. A rotating device,
A rotary joint according to the first invention;
And suction means for sucking the processing object through the hollow region of the rotating body.
前記回転装置は、前記処理対象物に切削加工、研削加工または研磨加工を施す加工手段をさらに備え得る。 The rotating device may further include processing means for performing a cutting process, a grinding process, or a polishing process on the processing object.
本発明によれば、真空ポンプ等の吸引装置により吸引動作が開始されると、フィン部が下方に引き寄せられ撓む。これにより、フィン部の周縁部が回転軸の外周面に密着する。したがって、フィン部と回転軸との間から空気が漏洩することを防止できる。よって、処理対象物の処理が行われる際に、処理対象物を確実に保持することが可能となる。これにより、処理対象物の処理を高精度で行うことができる。 According to the present invention, when the suction operation is started by a suction device such as a vacuum pump, the fin portion is drawn downward and bent. Thereby, the peripheral part of a fin part closely_contact | adheres to the outer peripheral surface of a rotating shaft. Therefore, air can be prevented from leaking from between the fin portion and the rotating shaft. Therefore, it is possible to reliably hold the processing object when the processing object is processed. Thereby, a process target object can be processed with high precision.
以下、本発明の実施の形態に係る回転継手およびこれを用いた回転装置について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a rotary joint according to an embodiment of the present invention and a rotary device using the rotary joint will be described with reference to the drawings.
(1)第1の実施の形態 (1) First embodiment
図1は、本実施の形態に係る回転装置100の外観を示す模式図である。図1(a)は回転装置100の上面図であり、図1(b)および図1(c)は回転装置100の各側面図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an appearance of a
図1に示すように、回転装置100はベース101を備える。ベース101上にカバー102が複数のボルト102aにより固定されている。カバー102の上面は貫通しており、この貫通部分から回転体3が突出するように設けられている。回転体3上には、天板1が複数のボルト103aにより固定されている。なお、上記の天板1および回転体3の詳細については後述する。
As shown in FIG. 1, the
カバー102内に配された後述のギアボックス5(図2)に接続されたモーター4がカバー102の外部に配される。また、カバー102の内部から外部に渡って排気管104が配され、当該排気管104には吸引口105が取り付けられている。
A motor 4 connected to a later-described gear box 5 (FIG. 2) disposed in the
本実施の形態の回転装置100には、回転体3の回転を止めるブレーキ(図示せず)が設けられている。回転体3を回転させて用いる場合には、矩形の処理対象物を円形に加工することや研磨処理等を行うことができ、上記ブレーキにより当該回転体3を静止させて用いる場合には、処理対象物を分割する等の切削加工等を行うことができる。
The
図2は、図1の回転装置100のカバー102内の構成を示す模式図である。なお、図2においては、理解を容易にするため、構成の一部を断面により示している。回転体3の上面に固定された上記天板1上に処理対象物Wが吸着保持される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration inside the
回転体3は、中央部が貫通している平板部3aおよび筒部3bを有する。上記天板1の下面中央には、中空の回転軸2が固定されている。この回転軸2は、平板部3aの貫通部分を介して筒部3bの内部に収まるように配される。天板1および回転軸2は、金属、合金(例えば、ステンレス鋼)等からなる。これにより、天板1および回転軸2の機械的強度、耐薬品性および耐熱性等を向上できる。
The
回転体3には、ギアからなる接続手段5aを介してギアボックス5が接続され、当該ギアボックス5にはモーター4が取り付けられる。モーター4、ギアボックス5および接続手段5aにより回転体3を回転軸2の回りに回転させる。これにより、回転体3に取り付けられた天板1も回転軸2の回りに回転する。したがって、処理対象物Wを保持しつつ回転させながら、当該処理対象物Wの上方に昇降可能に配された加工手段200を用いて所定の処理(切削加工、研削加工、研磨加工等)を行うことができる。
A gear box 5 is connected to the rotating
天板1は、処理対象物Wを吸引するための複数の吸引孔6を有する。これらの吸引孔6は、天板1を上方から見た場合に、複数の同心円上に配される。また、天板1の内部には、上記複数の吸引孔6がそれぞれ連通する連通領域6aが形成される。天板1の下面中央は貫通しており、上記の連通領域6aが回転軸2の中空領域に通じている。
The top plate 1 has a plurality of
次に、本実施の形態における回転継手について説明する。回転継手50は、樹脂等の摩擦係数が小さい材料(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等)からなる。本実施の形態において、ポリテトラフルオロエチレンを回転継手50に用いるのは、当該ポリテトラフルオロエチレンが低磨耗性、非粘着性および耐薬品性等を有しているためである。特に本実施の形態においては、後述するように回転継手50のフィン部52が、回転する回転軸2に密着するので、当該回転継手50の材料にポリテトラフルオロエチレン等の低磨耗性を有するものを用いることが好適である。
Next, the rotary joint in the present embodiment will be described. The rotary joint 50 is made of a material having a low friction coefficient such as resin (for example, polytetrafluoroethylene (PTFE)). In the present embodiment, polytetrafluoroethylene is used for the rotary joint 50 because the polytetrafluoroethylene has low wear, non-adhesiveness, chemical resistance, and the like. In particular, in the present embodiment, as will be described later, the
回転継手50は、上部および下部が開口された筒状の継手本体51を有する。そして、上記回転軸2は、継手本体51内に挿入されるように配される。継手本体51の内周面には、複数(図2では4つ)のフィン部52が各々所定の間隔をあけて突出するように、当該継手本体51の円周方向に連なって設けられている。説明の便宜上、上記複数のフィン部52を、図1において下側からフィン部52a、フィン部52b、フィン部52cおよびフィン部52dとする。これらのフィン部52a,52b,52c,52dは、それぞれ上斜め方向を向くように配される。
The rotary joint 50 has a cylindrical
継手本体51は、その下方にテーパ部51aおよび管状の排気部51bを有する。当該排気部51bは、接続部7を介して排気管104に接続される。この排気管104に取り付けられた吸引口105には図示しない真空ポンプが接続される。このような構成により、天板1の各吸引孔6は、天板1の連通領域6a、回転軸2の内部空間、継手本体51の内部空間および排気管104の内部空間を介して上記真空ポンプ内に連通している。
The
本実施の形態において、処理対象物Wに研削加工等の処理を行う場合には、当該処理対象物Wが天板1上に吸着保持される。処理対象物Wの吸着保持の方法は、以下の通りである。 In the present embodiment, when processing such as grinding is performed on the processing target W, the processing target W is sucked and held on the top plate 1. The method for adsorbing and holding the processing object W is as follows.
真空ポンプにより真空圧(例えば、−80MPa)で吸引動作が開始されると、排気管104、継手本体51、回転軸2および天板1の各吸引孔6を介して処理対象物Wが天板1上に吸着される。これにより、天板1上に処理対象物Wを吸着保持することができる。
When the suction operation is started at a vacuum pressure (for example, −80 MPa) by the vacuum pump, the processing object W is placed on the top plate through the
複数の吸引孔6のうち、処理対象物Wにより塞がれていない吸引孔6上にはシート9が被覆される。これにより、当該吸引孔6から空気が漏洩することを防止することができ、処理対象物Wの吸着を確実に行うことができる。
Among the plurality of
ここで、真空ポンプにより吸引動作が開始されると、上述のように処理対象物Wが各吸引孔6により吸引され天板1上に吸着保持されるとともに、継手本体51のフィン部52も吸引される。この詳細な動作は次の通りである。
Here, when the suction operation is started by the vacuum pump, the processing object W is sucked by the suction holes 6 and sucked and held on the top plate 1 as described above, and the
図3は、継手本体51のフィン部52aが吸引される状態を説明するための説明図である。図3に示すように、通常状態(真空ポンプにより真空吸引されない状態)でフィン部52a,52b,52c,52dの周縁部の一部は、回転軸2の外周面に接触している。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a state in which the
真空ポンプにより吸引動作が開始されると、フィン部52aの下方の領域Xの圧力が負圧となる。フィン部52aの上方の領域Yの圧力は大気圧であるので、その差圧によりフィン部52aが下方に引き寄せられ撓む。これにより、図3において点線で示すように、フィン部52aの周縁部が回転軸2の外周面に密着する。したがって、フィン部52aと回転軸2との間から空気が漏洩することを防止できる。よって、処理対象物Wの処理が行われる際に、処理対象物Wを確実に保持することが可能となる。これにより、処理対象物Wの処理を高精度で行うことができる。
When the suction operation is started by the vacuum pump, the pressure in the region X below the
回転継手50が回転する回転軸2に密着した場合でも、摩擦係数が小さいポリテトラフルオロエチレンからなるため、当該回転継手50の摩耗の程度は小さい。フィン部52aが回転軸2に長時間密着することによって摩耗の程度が大きくなり、当該フィン部52aが回転軸2に密着しなくなった場合でも、その上方のフィン部52bが吸引される。これにより、フィン部52bが回転軸2の外周面に密着する。したがって、フィン部52bと回転軸2との間から空気が漏洩することを防止できる。このように、一つのフィン部が摩耗した場合でも、その上方に設けられた他のフィン部により空気の漏洩を防ぐことが可能となる。
Even when the rotary joint 50 is in close contact with the rotating
(2)第2の実施の形態 (2) Second embodiment
図4は、回転継手50および回転軸2の他の構成を示す断面図である。なお、図4において図2と同じ構成については、その図示を省略している。以下では、図2の回転継手50の構成と異なる点を説明する。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another configuration of the rotary joint 50 and the
図4に示すように、本実施の形態では、継手本体51の内周面にフィン部52a,52b,52c,52dが各々所定の間隔をあけて下斜め方向に突出するように、当該継手本体51の円周方向に連なって設けられている。また、回転軸2の外周面には、当該回転軸2の円周方向に連なる複数の凸部2aが設けられる。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the
各凸部2aは、フィン部52a,52b,52c,52dの各々の下方に配される。また、各凸部2aの厚みは、フィン部52a,52b,52c,52dの厚みよりも大きく設定される。
Each
このような構成において、真空ポンプにより吸引動作が開始されると、上述の第1の実施の形態と同様に、フィン部52aが下方に引き寄せられる。これにより、フィン部52aが凸部2aに密着する。したがって、フィン部52aと回転軸2との間から空気が漏洩することを防止できる。よって、処理対象物Wの処理が行われる際に、処理対象物Wを確実に保持することが可能となる。これにより、処理対象物Wの処理を高精度で行うことができる。
In such a configuration, when the suction operation is started by the vacuum pump, the
本実施の形態においては、フィン部52a,52b,52c,52dは樹脂材料からなり、回転軸2の凸部2aはステンレス鋼からなるが、これに限定されるものではなく、フィン部52a,52b,52c,52dおよび凸部2aが共に樹脂材料からなってもよい。これにより、フィン部52a,52b,52c,52dと凸部2aとの接触による摩耗を低減できるとともに、回転継手50内に回転軸2を挿入して配することが容易となる。但し、真空ポンプにより吸引動作が行われる際に、凸部2aがその吸引力で撓むことのない剛性(強度)を有する必要がある。
In the present embodiment, the
(3)第3の実施の形態 (3) Third embodiment
図5は、回転継手50および回転軸2のさらに他の構成を示す断面図である。なお、図5において図2と同じ構成については、その図示を省略している。以下では、図2の回転継手50の構成と異なる点を説明する。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing still another configuration of the rotary joint 50 and the
図5に示すように、本実施の形態では、回転軸2の外周面に、当該回転軸2の円周方向に連なる複数の凸部2aが設けられる。各凸部2aは、フィン部52a,52b,52c,52dの各々の下方に配される。また、各凸部2aの厚みは、フィン部52a,52b,52c,52dの厚みよりも大きく設定される。
As shown in FIG. 5, in the present embodiment, a plurality of
このような構成において、真空ポンプにより吸引動作が開始されると、上述の第1の実施の形態と同様に、フィン部52aが下方に引き寄せられる。これにより、フィン部52aが回転軸2の凸部2aに密着する。したがって、フィン部52aと回転軸2との間から空気が漏洩することを防止できる。よって、処理対象物Wの処理が行われる際に、処理対象物Wを確実に保持することが可能となる。これにより、処理対象物Wの処理を高精度で行うことができる。
In such a configuration, when the suction operation is started by the vacuum pump, the
(4)第4の実施の形態 (4) Fourth embodiment
図6は、回転継手50および回転軸2のさらに他の構成を示す断面図である。なお、図6において図2と同じ構成については、その図示を省略している。以下では、図2の回転継手50の構成と異なる点を説明する。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing still another configuration of the rotary joint 50 and the
図6に示すように、本実施の形態では、回転継手50の継手本体51にはフィン部は設けられていない。また、回転軸2の外周面には、取り外し可能な筒状の漏洩防止手段20が接着等により取り付けられる。この漏洩防止手段20の外周面には、複数のフィン部21が各々所定の間隔をあけて上斜め方向に突出するように、当該漏洩防止手段20の円周方向に連なって設けられている。なお、上記の漏洩防止手段20を用いる代わりに、継手本体51の内周面に、フィン部を有する取り外し可能な漏洩防止手段を設けてもよい。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, the
このような構成において、真空ポンプにより吸引動作が開始されると、上述の第1の実施の形態と同様に、最下部のフィン部21が下方に引き寄せられる。これにより、当該フィン部21が継手本体51の内周面に密着する。したがって、フィン部21と継手本体51との間から空気が漏洩することを防止できる。よって、処理対象物Wの処理が行われる際に、処理対象物Wを確実に保持することが可能となる。これにより、処理対象物Wの処理を高精度で行うことができる。
In such a configuration, when the suction operation is started by the vacuum pump, the
また、本実施の形態では、漏洩防止手段20のフィン部21が摩耗した場合でも、回転軸2から当該漏洩防止手段20を取り外して交換することができる。したがって、メンテナンス性を向上できる。
In the present embodiment, even when the
(5)第5の実施の形態 (5) Fifth embodiment
図7は、回転継手50および回転軸2のさらに他の構成を示す断面図である。なお、図7において図2と同じ構成については、その図示を省略している。以下では、図2の回転継手50の構成と異なる点を説明する。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing still another configuration of the rotary joint 50 and the
図7に示すように、本実施の形態では、回転継手50の継手本体51にはフィン部は設けられていない。また、回転軸2の外周面には、当該外周面の円周方向に連なって形成された複数の凹部2bが設けられている。
As shown in FIG. 7, in the present embodiment, the
継手本体51の内周面に接触するように、複数のリング22がそれぞれ各凹部2bに嵌合している。各リング22は、真空ポンプにより吸引動作が開始されると、回転軸2の軸方向に撓むことによって継手本体51の内周面に密着する。したがって、各リング22と継手本体51との間から空気が漏洩することを防止できる。よって、処理対象物Wの処理が行われる際に、処理対象物Wを確実に保持することが可能となる。これにより、処理対象物Wの処理を高精度で行うことができる。
A plurality of
また、本実施の形態では、リング22が摩耗した場合でも、当該リング22を容易に交換することができる。したがって、メンテナンス性を向上できる。
In the present embodiment, even when the
(6)他の実施の形態 (6) Other embodiments
上記各実施の形態では、4つのフィン部52を設けることとしたが、これに限定されるものではなく、4つ未満でもよく、または5つ以上設けてもよい。
In each of the above embodiments, the four
また、上記第4の実施の形態では、取り外し可能な漏洩防止手段20を回転軸2に取り付ける例について説明したが、これに限定されるものではなく、当該漏洩防止手段20を継手本体51に取り付ける構成を採用することも可能である。
In the fourth embodiment, the example in which the removable
以上、本発明に係る回転継手50の各態様を説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づき種々の改良、修正または変形を加えた態様で実施し得るものであり、これらの態様はいずれも本発明の技術的範囲に属するものである。 As mentioned above, although each aspect of the rotary joint 50 which concerns on this invention was demonstrated, this invention can be implemented in the aspect which added various improvement, correction, or deformation | transformation based on the knowledge of those skilled in the art within the range which does not deviate from the meaning. All of these aspects belong to the technical scope of the present invention.
本発明に係る回転継手は、旋盤等の種々の回転装置において気体の漏洩を防止するため等に利用することができる。 The rotary joint according to the present invention can be used to prevent gas leakage in various rotating devices such as a lathe.
1 天板
2 回転軸
2a 凸部
2b 凹部
3 回転テーブル
4 モーター
5 ギアボックス
6 吸引孔
9 シート
20 漏洩防止手段
21 フィン部
22 リング
50 回転継手
51 継手本体
52,52a,52b,52c,52d フィン部
100 回転装置
104 排気管
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (6)
前記回転体の一部を取り囲むとともに筒状に形成された継手本体と、
前記継手本体の内周面および前記回転体の外周面の一方または双方の円周方向に連なって設けられる1以上のフィン部とを備え、
前記吸引が行われた場合に、前記フィン部がその吸引力で撓むことによって前記回転体の外周面、前記継手本体の内周面、または軸方向に対して対向するように配された他のフィン部に密着することを特徴とする回転継手。 A rotary joint used in a rotating device that rotates a rotating object while holding the rotating object by suction through the hollow area in a rotating body having a hollow area,
A joint body that surrounds a part of the rotating body and is formed in a cylindrical shape;
One or more fin portions provided continuously in the circumferential direction of one or both of the inner peripheral surface of the joint body and the outer peripheral surface of the rotating body,
When the suction is performed, the fin portion is bent by the suction force so that the outer peripheral surface of the rotating body, the inner peripheral surface of the joint body, or the axial direction is opposed to each other. A rotary joint that is in close contact with the fin portion.
請求項1〜4のいずれかに記載の回転継手と、
前記回転体の前記中空領域を介して前記処理対象物を吸引する吸引手段とを備えたことを特徴とする回転装置。 A rotating device that holds the object to be processed by the rotating body by rotating the object to be processed by the rotating body having a hollow area and sucking the object through the hollow area,
The rotary joint according to any one of claims 1 to 4,
A rotating device comprising: suction means for sucking the processing object through the hollow region of the rotating body.
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