JP2010144740A - Vibration proof structure for vacuum pump - Google Patents
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Description
本発明は、電子顕微鏡その他の真空装置のチャンバに接続される真空ポンプの防振構造に関する。 The present invention relates to a vibration isolation structure for a vacuum pump connected to a chamber of an electron microscope or other vacuum apparatus.
例えば、電子顕微鏡には観察試料をセットするためのチャンバが設けられている。このチャンバにはメカニカルダンパを介して真空ポンプが接続され、真空ポンプによってチャンバ内の真空引きが行われる。メカニカルダンパは、真空ポンプの運転によって発生する振動が電子顕微鏡側へ伝わらないようにするために設けられている。 For example, an electron microscope is provided with a chamber for setting an observation sample. A vacuum pump is connected to this chamber via a mechanical damper, and the inside of the chamber is evacuated by the vacuum pump. The mechanical damper is provided in order to prevent vibration generated by the operation of the vacuum pump from being transmitted to the electron microscope side.
前記のようにメカニカルダンパを介して真空ポンプと電子顕微鏡などの真空装置のチャンバとを接続する接続構造については、例えば特許文献1に開示されている。同文献1で用いるメカニカルダンパは、図5のように、大気と真空の境界を維持する筒状のベローズ2と、ベローズ2の両端に取り付けたフランジ部3A、3Bと、その両端のフランジ部3A、3B間に振動減衰部材4として介在させたシリコーンゴムからなる筒状の弾性部材とにより構成されている。
As described above, a connection structure for connecting a vacuum pump and a chamber of a vacuum apparatus such as an electron microscope via a mechanical damper is disclosed in
そして、このメカニカルダンパDの一方のフランジ部3Aを真空装置MのチャンバCに接続するとともに、他方のフランジ部3Bを真空ポンプPの吸気口部PSに接続することにより、ベローズ2の内側空間を通じて真空ポンプPとチャンバCとが連通し、この状態で真空ポンプPの運転が行われることにより、チャンバC内のガスがベローズ2の内側空間と真空ポンプP内部を通って外部へ排気される。
And while connecting one
ところで、前記のような従来の接続構造によると、振動減衰部材4として設けられているシリコーンゴムからなる弾性部材のばね定数を小さくすることによって、メカニカルダンパDによる振動の減衰効果を高めることができる。
By the way, according to the conventional connection structure as described above, the vibration damping effect of the mechanical damper D can be enhanced by reducing the spring constant of the elastic member made of silicone rubber provided as the
しかしながら、メカニカルダンパDの弾性部材(振動減衰部材4)のばね定数を小さくしすぎると、弾性部材の剛性が低下し、チャンバC内およびベローズ2の内側空間の真空度が高まるのに従い、当該弾性部材は大気圧に耐えきれず収縮し、真空ポンプPがチャンバC側へ引き寄せられてしまうという不具合が生じる。
However, if the spring constant of the elastic member (vibration damping member 4) of the mechanical damper D is made too small, the rigidity of the elastic member decreases, and the elasticity increases as the degree of vacuum in the chamber C and the inner space of the
以上のことから、振動の減衰効果を高めることを目的として、メカニカルダンパDの弾性部材(振動減衰部材4)のばね定数を小さくすることには一定の限界があり、その限界を超えて弾性部材のばね定数を小さくすることはできない。また、このメカニカルダンパDの弾性部材は、真空ポンプPの吸気口PS側に接続される金属性のフランジ部3BとチャンバC側に接続される金属性のフランジ部3Aとに張り付き密着しているため、真空ポンプPの振動が弾性部材を介して真空装置Mへ伝わりやすくなっている。このため、前記限界を超える極小のばね定数の弾性部材でなければ十分に減衰させることができない微振動、例えばナノメートルオーダ以下の振幅の微振動をメカニカルダンパDの弾性部材で減衰させることはできず、そのような微振動がメカニカルダンパDの弾性部材を介して真空装置M側へ伝播し、真空装置Mが微振動するという問題点がある。
From the above, for the purpose of enhancing the vibration damping effect, there is a certain limit to reducing the spring constant of the elastic member (vibration damping member 4) of the mechanical damper D, and the elastic member exceeds the limit. The spring constant cannot be reduced. In addition, the elastic member of the mechanical damper D is adhered and adhered to the
真空ポンプPの内部にはロータを回転させるためのモータが内蔵されており、そのモータのステータがロータ回転の反力を受けて微振動する。このような微振動が前述のようにメカニカルダンパDの弾性部材を介して真空装置M側へ伝播するため、真空ポンプPを運転している限り、真空装置Mの微振動はなくならない。 A motor for rotating the rotor is built in the vacuum pump P, and the stator of the motor receives a reaction force of the rotor rotation and slightly vibrates. Since such slight vibration propagates to the vacuum apparatus M side through the elastic member of the mechanical damper D as described above, as long as the vacuum pump P is operated, the fine vibration of the vacuum apparatus M is not lost.
特に、電子ビーム等を使って原子レベルで精密な観察を行う電子顕微鏡の分野ではその性能の向上に伴い、前記のような微振動を低減することが課題とされている。このことは同様に精密な作業を行う電子顕微鏡以外の他の真空装置でも同様である。 In particular, in the field of electron microscopes that perform precise observation at the atomic level using an electron beam or the like, it is an issue to reduce such fine vibrations as the performance improves. This also applies to other vacuum devices other than the electron microscope that performs the same precise work.
本発明は前記問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、真空ポンプの運転に伴う真空装置の微振動の低減を図るのに好適な真空ポンプ防振構造を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a vacuum pump vibration isolation structure suitable for reducing fine vibrations of a vacuum apparatus accompanying the operation of the vacuum pump. There is.
前記目的を達成するために、本発明は、メカニカルダンパを介して真空装置のチャンバに接続される真空ポンプの防振構造であって、前記メカニカルダンパは、大気と真空の境界を維持する筒状のベローズと、ベローズの両端に取り付けたフランジ部と、その両端のフランジ部間に介在させた筒状の振動減衰部材とを備え、前記一方のフランジ部を前記チャンバに接続し、前記他方のフランジ部を前記真空ポンプの吸気口部に接続した構造からなり、前記フランジ部と前記振動減衰部材との間に凹凸部を設けたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a vibration isolating structure for a vacuum pump connected to a chamber of a vacuum apparatus via a mechanical damper, wherein the mechanical damper has a cylindrical shape that maintains a boundary between air and vacuum. A bellows, a flange attached to both ends of the bellows, and a cylindrical vibration damping member interposed between the flanges on both ends, the one flange connected to the chamber, and the other flange It has a structure in which a portion is connected to the suction port portion of the vacuum pump, and an uneven portion is provided between the flange portion and the vibration damping member.
前記凹凸部は、前記フランジ部の下面と対向する前記振動減衰部材の上端面に切り欠きを設けて形成される、又は、前記フランジ部の上面と対向する前記振動吸収部材の下端面に切り欠きを設けて形成されるものであってもよい。 The concavo-convex portion is formed by providing a notch in the upper end surface of the vibration damping member facing the lower surface of the flange portion, or is cut out in the lower end surface of the vibration absorbing member facing the upper surface of the flange portion. And may be formed.
前記凹凸部は、前記振動減衰部材の上端面と対向する前記フランジ部の下面に突起を設けて形成される、又は、前記振動減衰部材の下端面と対向する前記フランジ部の上面に突起を設けて形成されるものであってもよい。 The concavo-convex portion is formed by providing a protrusion on the lower surface of the flange portion facing the upper end surface of the vibration damping member, or a protrusion is provided on the upper surface of the flange portion facing the lower end surface of the vibration damping member. It may be formed.
本発明にあっては、フランジ部と振動減衰部材との間に凹凸部を設けた。このため、その凹凸部を介して振動減衰部材がフランジ部に当接することから、振動減衰部材とフランジ部との接触面積が減少し、メカニカルダンパの真空ポンプラジアル軸周りの回転剛性が弱まり、その方向(真空ポンプラジアル軸回り)の振動成分を減衰させることが可能であるため、真空ポンプから真空装置へのナノメートルオーダ以下の振幅の振動伝播量が減り、真空ポンプの運転に伴う真空装置の微振動を低減させることができる等の作用効果を奏する。 In the present invention, the uneven portion is provided between the flange portion and the vibration damping member. For this reason, since the vibration damping member abuts on the flange portion through the uneven portion, the contact area between the vibration damping member and the flange portion is reduced, and the rotational rigidity around the vacuum pump radial axis of the mechanical damper is weakened. Since the vibration component in the direction (around the vacuum pump radial axis) can be damped, the amount of vibration propagation with an amplitude of nanometer order or less from the vacuum pump to the vacuum device is reduced. There are effects such as the ability to reduce micro vibrations.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は本発明の真空ポンプ防振構造の一実施形態の説明図、図2(a)は図1の真空ポンプ防振構造で採用したメカニカルダンパを構成する振動減衰部材の上面図、(b)はその振動減衰部材のb−b線断面図、(c)はその振動減衰部材の下面図である。 FIG. 1 is an explanatory view of an embodiment of a vacuum pump vibration-proof structure of the present invention, FIG. 2A is a top view of a vibration damping member constituting a mechanical damper employed in the vacuum pump vibration-proof structure of FIG. ) Is a cross-sectional view of the vibration damping member taken along the line bb, and (c) is a bottom view of the vibration damping member.
本真空ポンプ防振構造は、図1のようにメカニカルダンパDを介して電子顕微鏡などの真空装置MのチャンバCに接続される真空ポンプPの防振構造であり、真空ポンプPについてはターボ分子ポンプTPその他の真空ポンプが適用される。本実施形態では、かかる真空ポンプPの一例として、周知のターボ分子ポンプTPを採用した。 This vacuum pump vibration isolation structure is a vibration isolation structure of a vacuum pump P connected to a chamber C of a vacuum apparatus M such as an electron microscope via a mechanical damper D as shown in FIG. A pump TP or other vacuum pump is applied. In the present embodiment, a known turbo molecular pump TP is employed as an example of the vacuum pump P.
ターボ分子ポンプTPは、図示は省略するが、そのポンプケース1内に、モータによって回転駆動されるロータと、ロータの外周面に多段に設けた複数のロータ翼と、ロータ翼間に多段に位置決め配置された固定のステータ翼とを備えている。そして、ロータの回転により、ロータの回転中心軸線周りにロータ翼が旋回し、この旋回するロータ翼と固定のステータ翼とで気体分子を順次移送し排気する。
Although not shown, the turbo molecular pump TP is positioned in a multistage manner between the rotor blades, a rotor that is rotationally driven by a motor, a plurality of rotor blades provided in multiple stages on the outer peripheral surface of the rotor, and a
メカニカルダンパDは、真空ポンプPの運転により生じる機械的な振動を減衰する手段であり、本実施形態のメカニカルダンパDは、真空と大気の境界を維持する筒状のベローズ2と、ベローズ2の上下両端に溶接などで取り付けられたフランジ部3A、3Bと、この上下のフランジ部3A、3B間に介在させた筒状の振動減衰部材4とにより構成されている。
The mechanical damper D is a means for attenuating mechanical vibration generated by the operation of the vacuum pump P. The mechanical damper D of the present embodiment includes a
また、本実施形態のメカニカルダンパDは、その上側のフランジ部3Aが真空装置MのチャンバCに取り付けられ、その下側のフランジ部3Bには、真空ポンプPの吸気口部PSが取り付けられるようになっている。
Further, in the mechanical damper D of this embodiment, the
さらに、上側のフランジ部3Aの下面S1とこれに対向する振動減衰部材4の上端面S2との間には第1の凹凸部5−1が設けられ、この第1の凹凸部5−1を介して振動減衰部材4が上側のフランジ部3Aに当接するように構成されている。
Further, a first uneven portion 5-1 is provided between the lower surface S1 of the
特に、本実施形態では、前記第1の凹凸部5−1の具体的な構成例として、図2(a)のように振動減衰部材4の上端面S2に2つの切り欠き5A、5Bを設けることによって当該第1の凹凸部5−1が形成される構成を採用した。また、その2つの第1の切り欠き5A、5Bは、振動減衰部材4の中心軸線L周りに180度隔てて対向配置される構成にした。このため、図2(a)のように振動減衰部材4とフランジ部3Aとの接触面は同様に180度隔てて対向するようになっている。
In particular, in the present embodiment, as a specific configuration example of the first uneven portion 5-1, two
つまり、本実施形態の真空ポンプ防振構造は、切り欠き5A、5Bによって形成される第1の凹凸部5−1を介して振動減衰部材4が上側のフランジ部3Aに当接するように構成することで、その振動減衰部材4とフランジ部3Aとの接触面積の減少を図り、メカニカルダンパDの真空ポンプラジアル軸周りの回転剛性を積極的に弱め、その方向(真空ポンプラジアル軸回り)の振動成分を減衰させるようにしたものである。
In other words, the vacuum pump vibration isolating structure of the present embodiment is configured such that the
下側のフランジ部3Bの上面S3とこれに対向する振動減衰部材4の下端面S4との間にも同様に、前述した切り欠き5A、5Bによって形成される第2の凹凸部5−2が設けられ、この第2の凹凸部5−2を介して振動減衰部材4が下側のフランジ部3Bに当接する構造になっている。
Similarly, between the upper surface S3 of the
また、第1の凹凸部5−1を形成する切り欠き5A、5Bと、第2の凹凸部5−2を形成する切り欠き5A、5Bは、振動減衰部材4の中心軸線L周りに90度ずつずれた等ピッチ間隔で配置されている。これにより、図2(a)(c)のように、振動減衰部材4とフランジ部3A、3Bとの接触面は、その上下方向で互いに重ならないように設けられている。
Further, the
なお、本実施形態のメカニカルダンパDの構成要素のうち、ベローズ2とフランジ部3A、3Bについては金属で形成し、振動減衰部材4は弾性部材としてのシリコーンゴムで形成したが、これら以外の材料によってベローズ2、フランジ部3A、3B、振動減衰部材4を形成してもよい。
Of the components of the mechanical damper D of the present embodiment, the
次に、前記の如く構成された真空ポンプ防振構造の作用などについて図1を基に説明する。 Next, the operation of the vacuum pump vibration-proof structure configured as described above will be described with reference to FIG.
真空ポンプPの運転を開始し、同真空ポンプP内において図示しないモータによりロータが高速回転すると、ロータと一体に旋回するロータ翼と固定のステータ翼とで気体分子を順次移送し排気する動作が行われる。 When the operation of the vacuum pump P is started and the rotor is rotated at a high speed by a motor (not shown) in the vacuum pump P, the operation of sequentially transferring and exhausting gas molecules between the rotor blade rotating integrally with the rotor and the fixed stator blade is performed. Done.
これにより、真空ポンプPの吸気口部PS側が低圧となり、真空装置MのチャンバC内の気体分子は、メカニカルダンパDのベローズ2の内側空間を通って真空ポンプPの吸気口部PSへ移行し、真空ポンプPによって外部へ排気される。
Thereby, the suction port part PS side of the vacuum pump P becomes a low pressure, and the gas molecules in the chamber C of the vacuum device M pass through the inner space of the
ところで、真空ポンプPの運転中にそのロータの回転に伴う微振動が真空ポンプPで発生することは避けられず、その微振動は、真空ポンプPの吸気口部PSからメカニカルダンパDを介して真空装置Mへ伝播しようとする。 By the way, it is inevitable that a slight vibration accompanying the rotation of the rotor is generated in the vacuum pump P during the operation of the vacuum pump P. The slight vibration is inevitably generated from the intake port PS of the vacuum pump P through the mechanical damper D. It tries to propagate to the vacuum device M.
しかし、本実施形態の真空ポンプ防振構造では、凹凸部5−1、5−2を介するフランジ部3A、3Bと振動減衰部材4との当接構造によって、そのフランジ部3A、3Bと振動減衰部材4との接触面積を小さくし、メカニカルダンパDの真空ポンプラジアル軸周りの回転剛性を積極的に弱めているため、その方向(真空ポンプラジアル軸回り)の振動成分は減衰し、真空装置Mへの微振動の伝播量は低減される。
However, in the vacuum pump vibration isolating structure of the present embodiment, the
前記実施形態においては、図2(b)(c)のように振動減衰部材4の下端面S4に切り欠き5A、5Bを形成することによって、振動減衰部材4の下端面S4と下側のフランジ部3Bの上面S3との間に第2の凹凸部5−2が設けられる構成を採用したが、この第2の凹凸部5−2については、図3(a)(b)のように、振動減衰部材4の下端面S4と対向する下側のフランジ部3Bの上面S3に、2つの突起5D、5Eを形成することによって設けられるように構成してもよい。この点については、図示は省略するが、第1の凹凸部5−1も同様である。
In the above embodiment, the
また、第1の凹凸部5−1は、振動減衰部材4の上端面S2とこれに対向するフランジ部3Aの下面S1との間に図示しないスペーサを介挿することによって形成されるようにしてもよい。第2の凹凸部5−2も同様である。
Further, the first concavo-convex portion 5-1 is formed by inserting a spacer (not shown) between the upper end surface S2 of the
さらに、前記実施形態では、図2(a)(b)(c)のように2つの切り欠き5A、5Bによって第1の凹凸部5−1や第2の凹凸部5−2が形成される構成を採用したが、その切り欠きの数は2つに限定されることはなく、図4(a)(b)のように3つ(切り欠き5A、5B、5C)とすることもできる。これと同様に図3(a)(b)の突起5D、5Eの数も2つに限定されない。
Furthermore, in the said embodiment, the 1st uneven | corrugated | grooved part 5-1 and the 2nd uneven | corrugated | grooved part 5-2 are formed by two
前記実施形態では、真空ポンプPの一例としてターボ分子ポンプTPを採用した構成例を説明したが、本発明の真空ポンプ防振構造は、たとえばネジ溝ポンプなどのようにターボ分子ポンプ以外の真空ポンプにも適用することができる。 In the above embodiment, the configuration example in which the turbo molecular pump TP is adopted as an example of the vacuum pump P has been described. However, the vacuum pump vibration isolating structure of the present invention is a vacuum pump other than the turbo molecular pump such as a thread groove pump, for example. It can also be applied to.
1 ポンプケース
2 ベローズ
3A、3B フランジ部
4 振動減衰部材
5−1 第1の凹凸部
5−2 第2の凹凸部
5A、5B、5C 切り欠き
5D、5E 突起
L 振動減衰部材の中心軸線
S1 上側のフランジ部の下面
S2 振動減衰部材の上端面
S3 下側のフランジ部の上面
S4 振動減衰部材の下端面
C チャンバ
G グリース
D メカニカルダンパ
M 真空装置
P 真空ポンプ
PS 吸気口部
TP ターボ分子ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記メカニカルダンパは、大気と真空の境界を維持する筒状のベローズと、ベローズの両端に取り付けたフランジ部と、その両端のフランジ部間に介在させた筒状の振動減衰部材とを備え、前記一方のフランジ部を前記チャンバに接続し、前記他方のフランジ部を前記真空ポンプの吸気口部に接続した構造からなり、
前記フランジ部と前記振動減衰部材との間に凹凸部を設けたこと
を特徴とする真空ポンプ防振構造。 A vibration-proof structure of a vacuum pump connected to a chamber of a vacuum device via a mechanical damper,
The mechanical damper includes a cylindrical bellows that maintains a boundary between air and vacuum, flange portions attached to both ends of the bellows, and cylindrical vibration damping members interposed between the flange portions on both ends, One flange portion is connected to the chamber, and the other flange portion is connected to the suction port portion of the vacuum pump.
An anti-vibration structure for a vacuum pump, wherein an uneven portion is provided between the flange portion and the vibration damping member.
を特徴とする請求項1に記載の真空ポンプ防振構造。 The concavo-convex portion is formed by providing a notch on the upper end surface of the vibration damping member facing the lower surface of the flange portion, or is notched on the lower end surface of the vibration absorbing member facing the upper surface of the flange portion. The vacuum pump vibration-proof structure according to claim 1, wherein the vacuum pump vibration-proof structure is provided.
を特徴とする請求項1に記載の真空ポンプ防振構造。 The concavo-convex portion is formed by providing a protrusion on the lower surface of the flange portion facing the upper end surface of the vibration damping member, or a protrusion is provided on the upper surface of the flange portion facing the lower end surface of the vibration damping member. The anti-vibration structure for a vacuum pump according to claim 1, wherein the anti-vibration structure is formed by:
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