JP2011119301A - Actuator for vacuum - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造装置などの真空容器内に回転駆動力を伝達する真空用アクチュエータに関する。 The present invention relates to a vacuum actuator that transmits a rotational driving force into a vacuum vessel such as a semiconductor manufacturing apparatus.
一般に、回転駆動力を真空容器の内部に配置された機器に伝達する際には、真空容器の外部に配置された電動モータから延びる回転軸を上記の機器にまで延ばす構成が採用されている。
磁気ディスク等では、モータの回転時における潤滑材微粒子などの塵埃がモータ外部に飛散することを防止することを目的として、磁性流体シール部が用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
In general, when a rotational driving force is transmitted to a device arranged inside a vacuum vessel, a configuration is adopted in which a rotating shaft extending from an electric motor arranged outside the vacuum vessel is extended to the above device.
In a magnetic disk or the like, a magnetic fluid seal portion is used for the purpose of preventing dust such as lubricant fine particles from scattering outside the motor during rotation of the motor (see, for example, Patent Document 1).
例えば、真空容器の内部に配置された直動ステージを動かす場合には、回転軸により伝達された回転駆動力をボールネジによってステージを駆動する力に変換されている。
その場合、例えば、真空容器の外側では、カップリングを用いて、電動モータの出力軸(回転軸)または減速機の出力軸が磁性流体シール部の回転軸と連結されている。一方、真空容器に内部では、カップリングを用いて、磁性流体シール部の回転軸がボールネジの入力軸と連結されている。
For example, when a linear motion stage arranged inside a vacuum vessel is moved, the rotational driving force transmitted by the rotation shaft is converted into a force for driving the stage by a ball screw.
In that case, for example, on the outside of the vacuum vessel, the output shaft (rotary shaft) of the electric motor or the output shaft of the speed reducer is connected to the rotational shaft of the magnetic fluid seal portion using a coupling. On the other hand, inside the vacuum vessel, the rotating shaft of the magnetic fluid seal portion is connected to the input shaft of the ball screw using a coupling.
しかしながら、上述の構成では、電動モータを真空容器に取り付けるモータ支持用ブラケットや、カップリングが必要になり、部品点数が増加することから真空用アクチュエータが高価になるという問題があった。 However, the above-described configuration requires a motor support bracket for attaching the electric motor to the vacuum vessel, and a coupling, which increases the number of parts, resulting in a problem that the vacuum actuator is expensive.
真空用アクチュエータの構造が回転軸の軸方向に長くなり、設置に必要なスペースが広くなるという問題があった。言い換えると、真空用アクチュエータを真空容器に設置する際に、真空用アクチュエータが他の機器と干渉し、設計の自由度が低くなるという問題があった。 There is a problem that the structure of the vacuum actuator becomes longer in the axial direction of the rotating shaft, and the space required for installation becomes wider. In other words, when the vacuum actuator is installed in the vacuum vessel, there is a problem that the vacuum actuator interferes with other devices and the degree of freedom in design is reduced.
さらに、電動モータ等の回転軸の長さが長くなり、軸の剛性が低くなることから、真空用アクチュエータによる制御性が低下するという問題があった。つまり、回転軸等に発生するねじり方向のたわみにより、電動モータにおける回転位相が正確に直動ステージ等に伝達されず、直動ステージにおけるステージの移動距離を正確に制御できないという問題があった。 Furthermore, since the length of the rotating shaft of an electric motor or the like becomes longer and the rigidity of the shaft becomes lower, there is a problem that the controllability by the vacuum actuator is lowered. That is, there is a problem that the rotational phase of the electric motor is not accurately transmitted to the linear motion stage or the like due to the deflection in the torsional direction generated on the rotary shaft or the like, and the moving distance of the stage on the linear motion stage cannot be accurately controlled.
その一方、電動モータの出力軸または減速機の出力軸と、磁性流体シールの入力軸との間、および、磁性流体シールの出力軸と、ボールネジの入力軸との間の軸の芯ずれ調整を行う必要がある。言い換えると、軸の芯ずれ調整を2段階で行う必要があり、調整に時間がかかるという問題があった。 On the other hand, adjustment of misalignment of the shaft between the output shaft of the electric motor or the output shaft of the speed reducer and the input shaft of the magnetic fluid seal and between the output shaft of the magnetic fluid seal and the input shaft of the ball screw is performed. There is a need to do. In other words, the shaft misalignment adjustment needs to be performed in two stages, and there is a problem that the adjustment takes time.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、構成の簡素化および小型化するとともに、駆動精度を高めることができ、かつ、軸の芯ずれ調整を容易にすることができる真空用アクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can simplify and reduce the size of the configuration, increase the driving accuracy, and facilitate adjustment of the shaft misalignment. An object of the present invention is to provide a vacuum actuator.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の真空用アクチュエータは、真空容器を貫通して配置され、磁性を有する材料からなる出力軸と、前記真空容器の外部から前記出力軸を回転駆動させる動力発生部と、前記真空容器の外側面に取り付けられるとともに前記動力発生部を支持し、非磁性材料からなる取付部と、前記出力軸および前記取付部の間に配置されるとともに、前記真空容器の内部および前記動力発生部の間を仕切る磁性流体シールと、該磁性流体シールの近傍に配置され、前記出力軸を回転可能に支持するベアリング部と、が設けられていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The vacuum actuator according to the present invention includes an output shaft made of a magnetic material, penetrating the vacuum vessel, a power generation unit that rotationally drives the output shaft from the outside of the vacuum vessel, and an outside of the vacuum vessel It is attached to the side surface and supports the power generation unit, and is disposed between the mounting unit made of a nonmagnetic material, the output shaft and the mounting unit, and between the inside of the vacuum vessel and the power generation unit. A magnetic fluid seal for partitioning and a bearing portion disposed in the vicinity of the magnetic fluid seal and rotatably supporting the output shaft are provided.
本発明によれば、動力発生部から回転駆動力を伝達する出力軸が直接真空容器の内部に導かれているため、1つのカップリングのみを介して真空容器の内部に配置された被駆動機器の入力軸に回転駆動力を供給することができる。つまり、少なくとも2つのカップリングおよび磁性流体シール部の回転軸を介して回転駆動力を供給する従来の方法と比較して、真空用アクチュエータを構成する部品点数を減らすことができる。 According to the present invention, since the output shaft for transmitting the rotational driving force from the power generation unit is directly guided to the inside of the vacuum vessel, the driven device disposed inside the vacuum vessel through only one coupling. Rotational driving force can be supplied to the input shaft. That is, the number of parts constituting the vacuum actuator can be reduced as compared with the conventional method in which the rotational driving force is supplied via the rotational shafts of at least two couplings and the magnetic fluid seal portion.
その一方で、部品点数を減らすことにより、真空用アクチュエータの小型化を図ることができる。
さらに、回転する部品の数が減ることにより、回転に関する慣性モーメントが低減される。そのため、真空用アクチュエータの駆動精度を高めることができる。
On the other hand, the vacuum actuator can be reduced in size by reducing the number of parts.
Furthermore, the moment of inertia related to rotation is reduced by reducing the number of rotating parts. Therefore, the driving accuracy of the vacuum actuator can be increased.
真空用アクチュエータの内部で回転駆動力を伝達するのは出力軸のみであって、真空用アクチュエータの内部にカップリングは設けられていない。そのため、軸の芯ずれ調整は、真空用アクチュエータの出力軸と、被駆動機器の入力軸と、の間でのみ行えばよい。つまり、軸の芯ずれ調整を容易に行うことができる。 Only the output shaft transmits the rotational driving force inside the vacuum actuator, and no coupling is provided inside the vacuum actuator. Therefore, the shaft misalignment adjustment may be performed only between the output shaft of the vacuum actuator and the input shaft of the driven device. That is, the shaft misalignment can be easily adjusted.
さらに、真空用アクチュエータにおいて回転駆動力を伝達するのは出力軸のみであるため、真空用アクチュエータにおけるねじれ剛性が高くなり、駆動精度を高めることができる。例えば、出力軸および磁性流体シール部の回転軸を用いて回転駆動力を伝達する従来の方法と比較して、本発明の真空用アクチュエータは回転駆動力を伝達する軸の長さが短い。言い換えると、回転駆動力の伝達に関する軸のねじれ剛性が高くなる。そのため、真空用アクチュエータの動力発生部における回転角と、被駆動機器の入力軸における回転角との間の差が小さくなり、被駆動機器を正確に駆動制御することができる。 Furthermore, since only the output shaft transmits the rotational driving force in the vacuum actuator, the torsional rigidity in the vacuum actuator is increased, and the driving accuracy can be increased. For example, the vacuum actuator of the present invention has a shorter shaft length for transmitting the rotational driving force than the conventional method for transmitting the rotational driving force using the output shaft and the rotating shaft of the magnetic fluid seal portion. In other words, the torsional rigidity of the shaft related to transmission of the rotational driving force is increased. Therefore, the difference between the rotation angle in the power generation unit of the vacuum actuator and the rotation angle in the input shaft of the driven device is reduced, and the driven device can be accurately driven and controlled.
上記発明においては、前記動力発生部および前記磁性流体シールの間には、前記動力発生部から前記出力軸に伝達されるトルクを増減させる変速部が設けられていることが望ましい。 In the above invention, it is desirable that a speed change unit for increasing or decreasing the torque transmitted from the power generation unit to the output shaft is provided between the power generation unit and the magnetic fluid seal.
本発明によれば、動力発生部において発生された回転駆動力に関する回転速度やトルクを変速部において所望の回転速度やトルクに変換して被駆動機器に伝えることができる。そのため、動力発生部のみを変更することで被駆動機器に伝える回転駆動力に関する回転速度やトルクを変更する方法と比較して、被駆動機器に伝達するトルク等の範囲を容易に広げることができる。 According to the present invention, the rotational speed and torque related to the rotational driving force generated in the power generation unit can be converted into the desired rotational speed and torque in the transmission unit and transmitted to the driven device. Therefore, the range of torque transmitted to the driven device can be easily expanded as compared with the method of changing the rotational speed and torque related to the rotational driving force transmitted to the driven device by changing only the power generation unit. .
上記発明においては、前記ベアリング部は、前記磁性流体シールと前記動力発生部との間にすくなくとも1つ、および、前記磁性流体シールと前記真空容器との間にすくなくとも1つ配置されていることが望ましい。 In the above invention, at least one of the bearing portions is disposed between the magnetic fluid seal and the power generation portion, and at least one is disposed between the magnetic fluid seal and the vacuum vessel. desirable.
本発明によれば、磁性流体シールを挟んでベアリング部が配置されるため、磁性流体シールが配置されている領域における出力軸の姿勢が安定する。そのため、磁性流体シールにおけるシール性の低下を抑制することができる。
特に、磁性流体シールと真空容器との間に複数のベアリング部を配置すると、磁性流体シールが配置されている領域における出力軸の姿勢がさらに安定する。
According to the present invention, since the bearing portion is disposed across the magnetic fluid seal, the posture of the output shaft in the region where the magnetic fluid seal is disposed is stabilized. Therefore, it is possible to suppress a decrease in sealing performance in the magnetic fluid seal.
In particular, if a plurality of bearing portions are disposed between the magnetic fluid seal and the vacuum vessel, the posture of the output shaft in the region where the magnetic fluid seal is disposed is further stabilized.
上記発明においては、前記動力発生部と、前記ベアリング部および前記磁性流体シールと、の間を気密に仕切るシール部が設けられていることが望ましい。 In the said invention, it is desirable to provide the seal part which airtightly partitions between the said power generation part, the said bearing part, and the said magnetic fluid seal.
本発明によれば、動力発生部から磁性流体シールに液体が侵入することを防止することができる。そのため、磁性流体シールのシール性悪化を防止することができる。
例えば、真空容器のリークチェックを行う場合には、アルコールなどの揮発性の高い液体が真空容器の外面にかけられる。このとき、真空用アクチュエータの動力発生部にも液体がかかる場合がある。シール部が設けられていないと、液体は動力発生部の内部に侵入し、磁性流体シールに侵入しシールを破壊するおそれがある。しかし、シール部が設けられていることにより、磁性流体シールへの液体の侵入が防止される。
According to the present invention, it is possible to prevent liquid from entering the magnetic fluid seal from the power generation unit. Therefore, deterioration of the sealing performance of the magnetic fluid seal can be prevented.
For example, when performing a leak check of a vacuum vessel, a highly volatile liquid such as alcohol is applied to the outer surface of the vacuum vessel. At this time, liquid may also be applied to the power generation part of the vacuum actuator. If the seal part is not provided, the liquid may enter the inside of the power generation part, enter the magnetic fluid seal, and destroy the seal. However, the provision of the seal portion prevents liquid from entering the magnetic fluid seal.
本発明の真空用アクチュエータによれば、真空容器を貫通して配置される出力軸を、磁性を有する材料を形成し、非磁性材料からなる取付部および出力軸の間に磁性流体シールを配置することにより、真空用アクチュエータの簡素化および小型化するとともに、駆動精度を高めることができ、かつ、軸の芯ずれ調整を容易にすることができるという効果を奏する。 According to the vacuum actuator of the present invention, the output shaft disposed through the vacuum vessel is formed of a magnetic material, and the magnetic fluid seal is disposed between the mounting portion made of a nonmagnetic material and the output shaft. As a result, the vacuum actuator can be simplified and miniaturized, the driving accuracy can be increased, and the shaft misalignment can be easily adjusted.
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係る真空用アクチュエータついて図1および図2を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る真空用アクチュエータの構成を説明する模式図である。
本実施形態では、本発明の真空用アクチュエータ1を、真空容器11の内部に配置された直動ステージなどの被駆動機器に回転駆動力を供給するアクチュエータに適用して説明する。より具体的には、太陽電池などの製造に用いられるプラズマCVD装置を構成する真空容器の内部に配置された被駆動機器に回転駆動力を供給するものに適用して説明する。
[First Embodiment]
The vacuum actuator according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the vacuum actuator according to the present embodiment.
In the present embodiment, the vacuum actuator 1 according to the present invention will be described by applying it to an actuator that supplies a rotational driving force to a driven device such as a linear motion stage disposed inside a
真空用アクチュエータ1には、図1に示すように、モータ(動力発生部)2と、出力軸3と、取付部4と、磁性流体シール5と、ベアリング部6と、が主に設けられている。
As shown in FIG. 1, the vacuum actuator 1 is mainly provided with a motor (power generation part) 2, an
モータ2は回転駆動力を発生するものであり、出力軸3を回転駆動するものである。モータ2は真空容器11の外側に配置され、取付部4を介して真空容器11に取り付けられるものである。
本実施形態のモータ2の内部には、ベアリング部6が配置されている。
なお、モータ2としては公知の構成のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The
A bearing
As the
出力軸3は、モータ2から供給された回転駆動力を被駆動機器の入力軸12に伝達するものである。出力軸3は磁性を有する材料、例えば、機械構造用炭素鋼や、マルテンサイト系ステンレスなどの材料から形成された円柱状の部材である。
出力軸3はベアリング部6により回転可能に支持されている。さらに出力軸3の周囲には磁性流体シール5が配置されている。
出力軸3と入力軸12との間には、カップリング13が配置され、カップリング13を介して被駆動機器の入力軸12と、回転駆動力が伝達可能に接続されている。
The
The
A
取付部4は、モータ2を真空容器11に取り付けるとともに、真空容器11の内部を真空状態に保つシール部としても働くものである。取付部4は非磁性材料、例えば、オーステナイト系ステンレス、アルミニウム合金、セラミックスなどの材料から形成された円板上に形成された部材である。
The
取付部4の中央には出力軸3が挿通される貫通孔が形成され、当該貫通孔には磁性流体シール5を配置する際に用いられる鍔部41と、止め輪42と、が設けられている。
鍔部41は、止め輪42とともに磁性流体シール5を挟んで保持するものである。
鍔部41は、上述の貫通孔におけるモータ2側の端部において、径方向内側つまり出力軸3側に向かって突出したものである。
止め輪42は、上述の貫通孔の内周面に嵌め込まれるリング板状の部材であって、径方向に弾性変形可能なものである。止め輪42は、磁性流体シール5を上述の貫通孔に挿入し、鍔部41に押し当てた後、貫通孔の内周面に嵌め込まれるものである。
A through-hole through which the
The
The
The retaining
その一方で、取付部4における真空容器11と対向する面には、出力軸3を囲む溝が形成され、当該溝にOリングなどの真空シール43が配置されている。
真空シール43は、ゴムなどの弾性材料から形成されたシール部材であって、真空容器11の内部の真空状態を保つものである。
On the other hand, a groove surrounding the
The
図2は、図1の磁性流体シールの構成を説明する部分拡大図である。
磁性流体シール5は、真空容器11を大気と遮断して内部の真空度を保つものである。
磁性流体シール5には、図2に示すように、磁石51と、シール板52と、磁性流体53と、が主に設けられている。
FIG. 2 is a partially enlarged view illustrating the configuration of the magnetic fluid seal of FIG.
The
As shown in FIG. 2, the
磁石51は、断面が四角状に形成されたリング状の部材であって、例えば永久磁石などの磁場を形成する材料から形成されたものである。磁石51のモータ2側の面、および、真空容器11側の面には、シール板52が配置されている。また、磁石51の孔には出力軸3が挿通されている。
The
シール板52は、磁性を有する材料、例えば、機械構造用炭素鋼や、マルテンサイト系ステンレスなどの材料から形成されたリング板状の部材である。シール板52は磁石51を挟んで配置されているとともに、磁石51は発せられた磁力線がシール板52の内部に侵入するように配置されている。
The
シール板52の孔には出力軸3が挿通されている。さらに、シール板52と出力軸3との間の隙間には、磁性流体53が配置されている。なお、本実施形態では、一対のシール板52のうちの一方にのみ、磁性流体53が配置されている例に適用して説明するが、両方に磁性流体53が配置されていてもよく、特に限定するものではない。
The
磁性流体53は、出力軸3とシール板52との間に配置されるものであって、真空容器11を大気側と遮断し内部の真空度を保つものである。
磁性流体53は、磁石51、一対のシール板52および出力軸3の間で形成される磁場に応じて形状が制御されるものである。より具体的には、シール板52と出力軸3との間に形成される磁力線の配置にしたがって、その形態が変化するものである。また、シール板52の外周と取付部4の間は、シール剤等により気密が保たれている。
なお、磁性流体53としては、公知の組成のものを用いることができ、特に限定するものではない。
The
The shape of the
In addition, as the
ベアリング部6は出力軸3を回転可能に支持するものであって、例えば深溝玉軸受けである。
本実施形態では、ベアリング部6はモータ2の内部であって、磁性流体シール5よりもモータ2側に配置されている。
なお、ベアリング部6としては、公知の軸受けを用いることができ、特に限定するものではない。
The bearing
In the present embodiment, the bearing
In addition, as a
次に、上記の構成からなる真空用アクチュエータ1における回転駆動力の供給について図1などを参照しながら説明する。
モータ2によって発生された回転駆動力は出力軸3に伝達され、出力軸3が回転駆動される。出力軸3に伝達された回転駆動力は真空容器11内に配置されたカップリング13に伝達され、カップリング13を介して非駆動機器の入力軸12に伝達される。非駆動機器は、入力軸12に伝達された回転駆動力に基づいて駆動される。
Next, the supply of the rotational driving force in the vacuum actuator 1 having the above configuration will be described with reference to FIG.
The rotational driving force generated by the
磁性流体シール5では、図2に示すように、磁石51によってシール板52および回転する出力軸3の間に形成された磁界に反応して、磁性流体53が液体のシール構造を形成している。そのため、磁性流体シール5は出力軸3の回転を阻害することなく、真空容器11の真空度を保持することができる。
In the
上記の構成によれば、モータ2から回転駆動力を伝達する出力軸3が直接真空容器11の内部に導かれているため、1つのカップリングのみを介して真空容器11の内部に配置された被駆動機器の入力軸12に回転駆動力を供給することができる。つまり、少なくとも2つのカップリングおよび磁性流体シール部の回転軸を介して回転駆動力を供給する従来の方法と比較して、真空用アクチュエータ1を構成する部品点数を減らすことができ、廉価に真空容器11中に回転駆動力を導入できる。
According to the above configuration, since the
その一方で、部品点数を減らすことにより、真空用アクチュエータ1の小型化を図ることができ、真空容器11の外部に配置された他の機器との干渉を容易に避けることができる。言い換えると、真空用アクチュエータ1の構造がコンパクトになり、設計自由度が高くなる。
さらに、回転する部品の数が減ることにより、回転に関する慣性モーメントが低減される。そのため、真空用アクチュエータ1の駆動精度を高めることができる。
On the other hand, by reducing the number of parts, the vacuum actuator 1 can be reduced in size, and interference with other devices arranged outside the
Furthermore, the moment of inertia related to rotation is reduced by reducing the number of rotating parts. Therefore, the driving accuracy of the vacuum actuator 1 can be increased.
真空用アクチュエータ1の内部で回転駆動力を伝達するのは出力軸3のみであって、真空用アクチュエータ1の内部にカップリングは設けられていない。そのため、軸の芯ずれ調整は、真空用アクチュエータ1の出力軸3と、被駆動機器の入力軸12と、の間でのみ行えばよい。つまり、軸の芯ずれ調整を容易に行うことができる。
Only the
さらに、真空用アクチュエータ1において回転駆動力を伝達するのは出力軸3のみであるため、真空用アクチュエータ1におけるねじれ剛性が高くなり、駆動精度を高めることができる。例えば、出力軸3および磁性流体シール部の回転軸を用いて回転駆動力を伝達する従来の方法と比較して、本実施形態に係る真空用アクチュエータ1は回転駆動力を伝達する軸の長さが短い。言い換えると、回転駆動力の伝達に関する軸のねじれ剛性が高くなる。そのため、真空用アクチュエータ1のモータ2における回転角と、被駆動機器の入力軸12における回転角との間の差が小さくなり、被駆動機器を正確に駆動制御することができる。
Furthermore, since only the
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図3および図4を参照して説明する。
本実施形態の真空用アクチュエータの基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、遊星減速機部が設けられている点が主に異なっている。よって、本実施形態においては、図3および図4を用いて遊星減速機部の周辺について説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図3は、本実施形態に係る真空用アクチュエータの構成を説明する模式図である。図4は、図3の取付部の構成を説明する部分拡大図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3 and FIG.
The basic configuration of the vacuum actuator of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but is mainly different from the first embodiment in that a planetary reduction gear unit is provided. Therefore, in this embodiment, the periphery of the planetary speed reducer unit will be described with reference to FIGS. 3 and 4 and description of other components and the like will be omitted.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the vacuum actuator according to the present embodiment. FIG. 4 is a partially enlarged view illustrating the configuration of the attachment portion in FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
真空用アクチュエータ101は、図3に示すように、モータ2と、出力軸103と、取付部104と、磁性流体シール5と、ベアリング部106と、遊星減速機部(変速部)107と、が主に設けられている。
As shown in FIG. 3, the
出力軸103は、図3および図4に示すように、遊星減速機部107によりトルクが高められた回転駆動力を被駆動機器の入力軸12に伝達するものである。出力軸103は磁性を有する材料、例えば、機械構造用炭素鋼や、マルテンサイト系ステンレスなどの材料から形成された円柱状の部材であり、遊星減速機部107側の端部は、遊星減速機部107から回転駆動力が伝達される円板状またはアーム状に形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
さらに、出力軸103には、磁性流体シール5およびベアリング部106との相対位置、言い換えると、取付部104と出力軸103との相対位置を決める止め輪142が設けられている。止め輪142は、出力軸103の外周面に嵌め込まれるリング板上の部材であって、径方向に弾性変形可能なものである。止め輪142は、取付部104に配置されたベアリング部106は磁性流体シール5に出力軸103を挿通した後、真空容器11側から出力軸103に嵌め込まれるものである。
Further, the
取付部104は、モータ2を真空容器11に取り付けるとともに、真空容器11の内部を真空状態に保つシール部としても働くものである。取付部104は非磁性材料、例えば、オーステナイト系ステンレスや、アルミニウム合金や、セラミックスなどの材料から形成されたものである。
The
取付部104は円筒状に形成され、かつ、真空容器11側の端部に径方向外側に延びるフランジ部が形成されたものである。取付部104の内部には、真空容器11からモータ2に向かって、ベアリング部106、カラー151、磁性流体シール5、カラー151、ベアリング部106、遊星減速機部107、が配置されている。
さらに、取付部104の内周面には、鍔部141と、ベアリング押さえ部161と螺合するメネジ部162と、遊星減速機部107の内歯174と、が形成されている。
The
Further, on the inner peripheral surface of the mounting
鍔部141は、取付部104における真空容器11側の端部において、径方向内側に向かって突出するものである。鍔部141は、真空容器11側のベアリング部106と接触するものであり、取付部104に対するベアリング部106および磁性流体シール5の配置位置を決めるものである。
The
ベアリング部106は出力軸103を回転可能に支持するものであって、例えば深溝玉軸受けである。
本実施形態では、ベアリング部106は取付部104の内部であって、磁性流体シール5の真空容器11側に1つ、モータ2側に1つ配置されている。言い換えると、2つのベアリング部106が磁性流体シール5を挟むように配置されている。
The
In the present embodiment, one
ベアリング部106と磁性流体シール5との間には、カラー151が配置されている。
カラー151は円筒状に形成された部材であって、取付部104と同様に非磁性の材料から形成されたものである。カラー151を用いることにより、ベアリング部106と磁性流体シール5との間に所定の間隔が形成される。
A
The
モータ2側に配置されたベアリング部106は、ベアリング押さえ部161により、鍔部141側に押さえられている。ベアリング押さえ部161は、鍔部141との間でベアリング部106を保持するものである。ベアリング押さえ部161はリング板上に形成された部材であり、取付部104に形成されたメネジ部162と噛み合うオネジが外周面に形成されている。
取付部104の内部にベアリング部106、カラー151、磁性流体シール5を挿入し、ベアリング押さえ部161をメネジ部162にねじ込むことにより、ベアリング部106、カラー151、磁性流体シール5は、取付部104に取り付けられる。
The bearing
The bearing
遊星減速機部107は、モータ2で発生された回転駆動力に関するトルクを増大させるとともに、回転速度を低下させるものである。遊星減速機部107は、モータ2と出力軸103の間に配置されるものであり、かつ、取付部104の内部に配置されるものである。
遊星減速機部107には、太陽歯車171と、遊星歯車172と、ピン173と、内歯174と、が主に設けられている。
The planetary
The planetary
太陽歯車171は、モータ2の回転軸121に取り付けられ、回転軸121とともに回転駆動される歯車である。太陽歯車171の外周面には遊星歯車172とかみ合う歯面が形成されている。
遊星歯車172は、ピン173を介して出力軸103に取り付けられ、太陽歯車171と取付部104との間に配置された歯車である。遊星歯車172は、太陽歯車の歯面とかみ合うとともに、取付部104の内周面に形成された内歯174ともかみ合うものである。
さらに、遊星歯車172は、ピン173を中心として回転可能(自転可能)に構成されているとともに、出力軸103を中心としても回転可能(公転可能)に構成されているものである。
The
The
Further, the
ピン173は、遊星歯車172を出力軸103に取り付けるものであり、遊星歯車172を自転可能に支持するものでもある。
内歯174は、取付部104の内周面に周状に形成された歯面であって、遊星歯車172とかみ合うものである。
The
The
なお、遊星減速機部107の構成としては、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
In addition, as a structure of the planetary
次に、上記の構成からなる真空用アクチュエータ101における回転駆動力の供給について図3などを参照しながら説明する。
モータ2によって発生された回転駆動力は遊星減速機部107に伝達される。遊星減速機部107では、太陽歯車171の回転により、遊星歯車172が自転しつつ太陽歯車171のまわりを公転する。遊星歯車172の公転はピン173を介して出力軸103に伝達され、出力軸103が回転駆動される。出力軸103に伝達された回転駆動力は真空容器11内に配置されたカップリング13に伝達され、カップリング13を介して非駆動機器の入力軸12に伝達される。非駆動機器は、入力軸12に伝達された回転駆動力に基づいて駆動される。
Next, the supply of the rotational driving force in the
The rotational driving force generated by the
上記の構成によれば、モータ2において発生された回転駆動力に関する回転速度やトルクを遊星減速機部107において所望の回転速度やトルクに変換して被駆動機器に伝えることができる。そのため、モータ2のみを変更することで被駆動機器に伝える回転駆動力に関する回転速度やトルクを変更する方法と比較して、被駆動機器に伝達するトルク等の範囲を容易に広げることができる。
According to said structure, the rotational speed and torque regarding the rotational driving force which generate | occur | produced in the
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について図5および図6を参照して説明する。
本実施形態の真空用アクチュエータの基本構成は、第2の実施形態と同様であるが、第2の実施形態とは、遊星減速機部がないこととベアリング部に関する構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図5および図6を用いてベアリング部に関する構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図5は、本実施形態に係る真空用アクチュエータの構成を説明する模式図である。図6は、図5のベアリング部に関する構成を説明する部分拡大図である。
なお、第2の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the vacuum actuator of this embodiment is the same as that of the second embodiment, but is different from the second embodiment in that there is no planetary speed reducer portion and the configuration related to the bearing portion. Therefore, in this embodiment, only the structure regarding a bearing part is demonstrated using FIG. 5 and FIG. 6, and description of other components is abbreviate | omitted.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the vacuum actuator according to the present embodiment. FIG. 6 is a partially enlarged view illustrating a configuration related to the bearing portion of FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 2nd Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
真空用アクチュエータ201は、図5および図6に示すように、モータ2と、出力軸203と、取付部204と、磁性流体シール5と、ベアリング部206と、が主に設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
出力軸203は、図5および図6に示すように、モータ2により発生された回転駆動力を被駆動機器の入力軸12に伝達するものである。出力軸103は磁性を有する材料、例えば、機械構造用炭素鋼や、マルテンサイト系ステンレスなどの材料から形成された円柱状の部材である。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
さらに、出力軸203には、磁性流体シール5およびベアリング部106との相対位置、言い換えると、取付部204と出力軸203との相対位置を決める止め輪142が設けられている。
Further, the
取付部204は、モータ2を真空容器11に取り付けるとともに、真空容器11の内部を真空状態に保つシール部としても働くものである。取付部204は非磁性材料、例えば、オーステナイト系ステンレスや、アルミニウム合金や、セラミックスなどの材料から形成されたものである。
The
取付部204は円筒状に形成され、かつ、真空容器11側の端部に径方向外側に延びるフランジ部が形成されたものである。取付部204の内部には、真空容器11からモータ2に向かって、ベアリング部206、カラー151、ベアリング部206、カラー151、磁性流体シール5、カラー151、ベアリング部206、が配置されている。
さらに、取付部204の内周面には、鍔部141と、ベアリング押さえ部161と螺合するメネジ部162と、が形成されている。
The
Furthermore, on the inner peripheral surface of the
ベアリング部206は出力軸203を回転可能に支持するものであって、例えば深溝玉軸受けである。
本実施形態では、ベアリング部206は取付部204の内部であって、磁性流体シール5の真空容器11側に2つ、モータ2側に1つ配置されている。言い換えると、ベアリング部206が磁性流体シール5を挟むように配置されている。
さらに、ベアリング部206と磁性流体シール5との間、およびベアリング部206とベアリング部206との間には、カラー151が配置されている。
The
In the present embodiment, two bearing
Further, a
なお、上記の構成からなる真空用アクチュエータ201における回転駆動力の供給については、第1の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
Note that the supply of the rotational driving force in the
上記の構成によれば、磁性流体シール5を挟んでベアリング部206が配置されるため、磁性流体シール5が配置されている領域における出力軸203の姿勢が安定する。そのため、磁性流体シール5におけるシール性の低下を抑制することができる。
特に、磁性流体シール5と真空容器11との間に複数のベアリング部206(本実施形態では2つのベアリング部206)を配置すると、磁性流体シール5が配置されている領域における出力軸203の姿勢がさらに安定する。
According to the above configuration, since the bearing
In particular, when a plurality of bearing portions 206 (two bearing
〔第4の実施形態〕
次に、本発明の第4の実施形態について図7および図8を参照して説明する。
本実施形態の真空用アクチュエータの基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第3の実施形態とは、ベアリング押さえ部の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図7および図8を用いてベアリング押さえ部の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図7は、本実施形態に係る真空用アクチュエータの構成を説明する模式図である。図8は、図7のベアリング押さえ部の構成を説明する部分拡大図である。
なお、第3の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The basic configuration of the vacuum actuator of this embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the bearing pressing portion is different from that of the third embodiment. Therefore, in the present embodiment, only the configuration of the bearing pressing portion will be described with reference to FIGS. 7 and 8, and description of other components and the like will be omitted.
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the configuration of the vacuum actuator according to the present embodiment. FIG. 8 is a partially enlarged view illustrating the configuration of the bearing pressing portion of FIG.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as 3rd Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.
真空用アクチュエータ301には、図7および図8に示すように、鍔部141とともに、ベアリング部206および磁性流体シール5を保持するベアリング押さえ部361が設けられている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
ベアリング押さえ部361は、リング板状または円筒状に形成された部材であり取付部204に形成されたメネジ部と噛みあうオネジが外周面に形成されている。ベアリング押さえ部361における出力軸204と対向する面、つまり、内周面には、第1Oリング(シール部)362が配置される溝が形成されている。さらに、ベアリング押さえ部361の真空容器11側の側面と、取付部204との間には、第2Oリング(シール部)363が配置されている。
The bearing
第1Oリング362および第2Oリング363は、弾性材料、例えばゴムなどの材料から形成さえたリング状の部材であって、モータ2と磁性流体シール5との間を気密に閉じるものである。
具体的には、第1Oリング362は、出力軸203とベアリング押さえ部361との間を封止するものである。第2Oリング363は、取付部204とベアリング押さえ部361との間の封止するものである。
The first O-
Specifically, the first O-
なお、上記の構成からなる真空用アクチュエータ201における回転駆動力の供給については、第1の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
Note that the supply of the rotational driving force in the
上記の構成によれば、モータ2から磁性流体シール5にアルコールなどの溶剤(液体)が侵入することを防止することができる。そのため、磁性流体シール5のシール性悪化を防止することができる。
例えば、真空容器11のリークチェックを行う場合には、アルコールなどの溶剤が真空容器11の外面にかけられる。このとき、真空用アクチュエータ301のモータ2にも液体がかかる場合がある(通常はモータ2にアルコールがかからないようにする。)。第1Oリング362および第2Oリング363が設けられていないと、アルコールはモータ2の内部に侵入し、ベアリング部206および磁性流体シール5にも侵入するおそれがある。しかし、第1Oリング362および第2Oリング363が設けられていることにより、ベアリング部206および磁性流体シール5への液体の侵入が防止される。その結果、磁性流体シール5のシール性悪化を防止することができる。
According to the above configuration, it is possible to prevent a solvent (liquid) such as alcohol from entering the
For example, when performing a leak check of the
1,101,201,301 真空用アクチュエータ
2 モータ(動力発生部)
3,103,203 出力軸
4,104,204 取付部
5 磁性流体シール
6,106,206 ベアリング部
11 真空容器
107 遊星減速機部(変速部)
362 第1Oリング(シール部)
363 第2Oリング(シール部)
1, 101, 201, 301
3, 103, 203
362 1st O-ring (seal part)
363 2nd O-ring (seal part)
Claims (4)
前記真空容器の外部から前記出力軸を回転駆動させる動力発生部と、
前記真空容器の外側面に取り付けられるとともに前記動力発生部を支持し、非磁性材料からなる取付部と、
前記出力軸および前記取付部の間に配置されるとともに、前記真空容器の内部および前記動力発生部の間を仕切る磁性流体シールと、
該磁性流体シールの近傍に配置され、前記出力軸を回転可能に支持するベアリング部と、
が設けられていることを特徴とする真空用アクチュエータ。 An output shaft disposed through the vacuum vessel and made of a magnetic material;
A power generation unit that rotationally drives the output shaft from the outside of the vacuum vessel;
Attached to the outer surface of the vacuum vessel and supports the power generation part, and an attachment part made of a non-magnetic material;
A magnetic fluid seal disposed between the output shaft and the mounting portion and partitioning the inside of the vacuum vessel and the power generation portion;
A bearing portion disposed in the vicinity of the magnetic fluid seal and rotatably supporting the output shaft;
A vacuum actuator characterized in that is provided.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009272763A JP2011119301A (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | Actuator for vacuum |
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JP (1) | JP2011119301A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024084988A1 (en) * | 2022-10-19 | 2024-04-25 | 株式会社フェローテックマテリアルテクノロジーズ | Rotation transmission device |
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2009
- 2009-11-30 JP JP2009272763A patent/JP2011119301A/en not_active Withdrawn
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WO2024084988A1 (en) * | 2022-10-19 | 2024-04-25 | 株式会社フェローテックマテリアルテクノロジーズ | Rotation transmission device |
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