JP2015113892A - 回転機構、回転駆動装置、搬送装置及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトを長寿命とし、部品交換の作業性を向上する回転機構、回転駆動装置、搬送装置及び製造装置。【解決手段】圧力の異なる２つの空間を隔てる回転機構であって、ハウジング２と、ハウジング２に挿入されるシャフト３１と、ハウジング２に備えられ、シャフト３１を回転可能に支持する軸受４と、シャフト３１の一端部に固定されてシャフト３１ともに回転し、かつ径方向外側表面がハウジングと所定の大きさの隙間を有して対向する回転部３２と、回転部３２の径方向外側表面に接して、隙間を密封する環状シール部材５Ａ，５Ｂと、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、圧力の異なる２つの空間を隔てる回転機構、回転駆動装置、搬送装置及び製造装置に関する。

搬送装置、半導体製造装置又は工作機械等の製造装置には、回転ステージを回転させたり、半導体基板、工作物又は工具を回転させたりする回転機構が用いられる。このような回転機構として、例えば、特許文献１には、位置決め装置（図２参照）が記載されている。

特開２００７−９９３９号公報公報

特許文献１に記載された技術は、シール溝内に接触式シールであるＯリングが収容されていることで、真空チャンバなどのプロセス室内と外部環境とを隔離させつつ、シャフトを回転させるものである。しかし、Ｏリングは、密封性を高めるものの、強制的に変形させてシャフトに接触させるため、シャフトの変形又は摩耗を生じる可能性がある。シャフトの変形又は摩耗に伴う、シャフトの部品交換作業は、シャフトのコスト、交換時間及び交換労力がかかるので、シャフトを長寿命とし、部品交換の作業性を向上した回転機構が望まれている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、シャフトを長寿命とし、部品交換の作業性を向上する回転機構、回転駆動装置、搬送装置及び製造装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る回転機構は、圧力の異なる２つの空間を隔てる回転機構であって、ハウジングと、前記ハウジングに挿入されるシャフトと、前記ハウジングに備えられ、前記シャフトを回転可能に支持する軸受と、前記シャフトの一端部に固定されて前記シャフトとともに回転し、かつ径方向外側表面が前記ハウジングと所定の大きさの隙間を有して対向する回転部と、前記回転部の径方向外側表面に接して、前記隙間を密封する環状シール部材と、を含むことを特徴とする。

この回転機構は、回転機構のうちシャフトから回転部を分解して取り出すことで、部品交換の作業性を向上することができる。シャフトは、回転部を交換した後、回転機構に戻して使用することができるので、シャフトを長寿命とし、コストを低減することができる。

本発明の望ましい態様として、前記回転部の径方向外側表面は、前記シャフトの径方向外側表面よりも硬いことが好ましい。この構造により、回転部は、摩耗抑制のために表面硬さを高められる材料を使用し、回転部の径方向外側表面を少なくとも硬化処理することで、回転部の寿命を伸ばすことができる。また、回転部とシャフトとは別体であるので、シャフトの材料選択の自由度をえることができ、硬化処理の範囲を限定できることから、製造コストを下げることができる。そして、回転機構は、摩耗抑制のために表面硬さを高められる材料の使用量を抑制することができる。

本発明の望ましい態様として、前記回転部は、前記回転部の外周が前記シャフトの外周よりも外形が大きく、前記回転部の内部に前記シャフトの一端が挿入可能な凹部の内壁を備えることが好ましい。この構造により、回転部の回転中心軸と、シャフトの回転中心軸とが揃うので、回転中心軸の調整作業が不要になる。このため、回転機構は、メンテナンス時の部品交換も容易になる。

本発明の望ましい態様として、前記軸受は、外輪、前記外輪の径方向内側に配置される内輪及び前記外輪と前記内輪との間に配置される転動体を有する軸受であり、前記回転部の一端は、前記内輪が囲む空間に挿入されて前記内輪と嵌め合うことが好ましい。この構造により、回転部の回転中心軸と、シャフトの回転中心軸とが揃うので、回転中心軸の調整作業が不要になる。このため、回転機構は、メンテナンス時の部品交換も容易になる。

本発明の望ましい態様として、前記軸受は、外輪、前記外輪の径方向内側に配置される内輪及び前記外輪と前記内輪との間に配置される転動体を有する軸受であり、前記回転部は、前記内輪を固定する内輪押さえであることが好ましい。この構造により、シャフトに内輪押さえとして、回転部を仮固定することで、軸受の位置決めができるので、作業性がよく、回転機構の分解作業又は組立作業においても作業が容易である。また、回転機構は、部品点数が削減され、安価な回転機構を提供できる。

本発明の望ましい態様として、前記回転部の外周は、前記シャフトよりも外形が大きく、前記回転部の一端の少なくとも一部を前記内輪に当接させていることが好ましい。この構造により、部品点数が削減され、安価な回転機構を提供できる。

本発明の望ましい態様として、前記環状シール部材は、前記ハウジングに接する固定部と、前記回転部の径方向外側表面に接するリップ部と、前記固定部と前記リップ部とを連結する環状連結部とを備えることが好ましい。この回転機構は、環状シール部材が回転部に対して接触する接触圧を高めることができるため、高い封止性を実現することができる。

本発明の望ましい態様として、前記リップ部の押圧力を回転部側へ付勢する付勢部材をさらに備え、前記付勢部材は、前記リップ部と、前記環状連結部と、前記固定部とで囲む空間に備えられていることが好ましい。この構造により、回転機構は、密封性を高めることができる。

本発明の望ましい態様として、前記環状シール部材が複数備えられ、前記環状シール部材のそれぞれは、前記シャフトの回転中心軸と平行な軸方向の異なる位置に配置され、前記回転部の径方向外側表面に接していることが好ましい。この構造により、回転機構は、密封性を高めることができる。

本発明の望ましい態様として、上述した回転機構と、前記シャフトを回転させる電動機とを備える、回転駆動装置であることが好ましい。この構造により、回転駆動装置は、高い封止性を実現することができる。

本発明の望ましい態様として、上述した回転機構と、被搬送物を移動させる可動部材を備え、前記シャフトの回転と、前記可動部材とが連動する、搬送装置であることが好ましい。この構造により、搬送装置は、高い封止性を実現することができる。

本発明の望ましい態様として、上述した回転機構を備える、製造装置であることが好ましい。この構造により、製造装置は、高い封止性を実現することができ、製造物の品質を高めることができる。

本発明の望ましい態様として、回転機構を分解し、前記回転部を前記シャフトからとりはずした後、新しい回転部を固定して組み立てる、回転機構の組み付け方法であることが好ましい。この方法によれば、シャフトを長寿命とし、部品交換の作業性を向上することができる。

本発明によれば、シャフトを長寿命とし、部品交換の作業性を向上する回転機構、回転駆動装置、搬送装置及び製造装置を提供することができる。

図１は、実施形態１に係る回転機構を備えた製造装置を模式的に示す断面図である。 図２は、実施形態１に係る回転機構を模式的に示す断面図である。 図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。 図４は、実施形態１に係る回転機構の隙間の拡大図である。 図５は、実施形態２に係る回転機構を模式的に示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき、図面を参照しつつ説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る回転機構を備えた製造装置を模式的に示す断面図である。図２は、実施形態１に係る回転機構を模式的に示す断面図である。図１及び図２は、回転機構１の回転中心軸Ｚｒを含み、かつ回転中心軸Ｚｒと平行な平面で回転機構１を切った断面を示している。なお、実施形態１において、軸方向とは、回転中心軸Ｚｒと平行な方向である。図３は、図２のＡ−Ａ矢視図である。図４は、実施形態１に係る回転機構の隙間の拡大図である。回転機構１は、回転を伝達する機械要素であり、例えば、真空環境、減圧環境、プロセスガス充填環境等の特殊環境下で使用される。回転機構１は、半導体製造又は工作機械製造等の製造装置、搬送装置、回転駆動装置に適用される。ここでは、一例として、回転機構１が、半導体製造のための製造装置において、スピンドルを回転軸として備える回転駆動装置（スピンドルユニット）である場合を説明するが、回転機構１の適用対象はこれに限定されるものではない。

図１に示すように、例えば半導体製造に用いられる製造装置１００は、回転機構１と、筐体１０と、電動機８と、電動機８を制御する制御装置９１を含む。回転機構１と、電動機８とは、回転駆動装置６として、電動機８の回転を伝達して、搬送テーブル（可動部材）３３を回転させる。製造装置１００は、筐体１０の内部空間Ｖを真空環境、減圧環境、プロセスガス充填環境にした上で、内部空間Ｖにある被搬送物（例えば、半導体基板、工作物又は工具）を搬送テーブル（可動部材）３３に搭載して移動させる。被搬送物を移動させる場合、電動機８を内部空間Ｖに設置すると、電動機８の動作により異物が発生する可能性がある。そこで、製造装置１００は、内部空間Ｖに搬送テーブル３３を残したまま、電動機８を外部空間Ｅに設置する。そして、回転機構１は、内部空間Ｖと外部空間Ｅを隔てて密封性を高めながら、外部空間Ｅに設置された電動機８の動力を内部空間Ｖに伝える。電動機８は、例えば、ダイレクトドライブモータ、ベルトドライブを用いた駆動装置、リニアモータ、サーボモータなどである。制御装置９１は、入力回路と、中央演算処理装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、記憶装置であるメモリと、出力回路とを含む。メモリに記憶させるプログラムに応じて、電動機８を制御し、内部空間Ｖにある被搬送物（例えば、半導体基板、工作物又は工具）を搬送テーブル（可動部材）３３に搭載して移動させ、製造装置１００は、所望の製品を製造することができる。

回転機構１は、ハウジング２と、回転部材３と、軸受４とを含む。ハウジング２は、軸受４を収容する部材である。実施形態１において、ハウジング２は、ハウジング本体として、筒状の部材である胴部２１と、胴部２１の一端部に設けられたハウジングフランジ部２２とを有する。そして、ハウジング２は、ハウジングフランジ部２２にボルト２７で固定される蓋部２３と、ハウジング本体の胴部２１の内部に配置される、外輪止め部材２４及びシール固定用スペーサ２５をさらに備えている。実施形態１において、胴部２１は筒形状（例えば円筒）の部材であり、一端部から他端部に向かう貫通孔２１ｄ、２１ｃ、２１ｂを有している。

ハウジングフランジ部２２は、いずれも板状の鍔部材である。実施形態１において、ハウジングフランジ部２２の形状は、平面視が円形であるが、これらの形状は円形に限定されない。ハウジングフランジ部２２は、シャフト３１の回転中心軸Ｚｒを含み、かつ厚さ方向に貫通する、上述した貫通孔２１ｂを有している。ハウジング２は、ハウジングフランジ部２２を筐体１０の外部から筐体１０の開口部１０ｅを覆うようにあてがい、ハウジングフランジ部２２と筐体１０の壁面とをボルト（不図示）で締結することで筐体１０に固定されている。これにより、ハウジング２は、筐体１０の開口部１０ｅを筐体１０の外部から塞ぐことができる。ハウジングフランジ部２２は、平面視で筐体１０と重なり合う部分に環状溝があり、この環状溝にＯリング（環状シール）１１をはめ込み、ハウジングフランジ部２２と筐体１０との密封性を向上させている。

回転部材３は、シャフト３１と、回転部３２と、搬送テーブル（可動部材）３３とを備えている。シャフト３１は、回転機構１の出力軸（主軸）であり、一端部がハウジング２に挿入されている。シャフト３１の他端部は、カップリング８２を介して、電動機８の出力シャフト８１に接続されている。搬送テーブル（可動部材）３３は、回転部３２を介して、シャフト３１の一端部に固定されている。

搬送テーブル３３及び回転部３２は、シャフト３１とともに回転する。搬送テーブル３３は、シャフト３１の一端部とは反対側の面に物体が載置される。実施形態１において、搬送テーブル３３は、板状の部材であって平面視が円形である。搬送テーブル３３は、ハウジング２のハウジングフランジ部２２よりも軸方向に突出する回転部３２の径方向外側まで張り出している。

軸受４は、ハウジング２、実施形態１では、ハウジング２の内部に設置されてシャフト３１を回転可能に支持する。軸受４は、軸受４１及び軸受４２を含み、２重の筒状である軸受スペーサ４３を介して、回転中心軸Ｚｒに沿って距離を離して配置されている。これにより、軸受４は、軸受４１及び軸受４２の複数箇所でシャフト３１を支持することで、シャフト３１の振れ回りを抑制することができる。実施形態１において、シャフト３１は、２個の軸受４１、４２によってハウジング２に支持されるが、軸受の数は２個に限定されない。

図２に示すように、軸受４１、４２は、外輪４１ａ、４２ａと、転動体４１ｂ、４２ｂと、内輪４１ｃ、４２ｃとを含む。内輪４１ｃ、４２ｃは、外輪４１ａ、４２ａの径方向内側に配置される。このように、実施形態１において、軸受４１、４２は、いずれも転がり軸受である。転動体４１ｂ、４２ｂは、外輪４１ａ、４２ａと内輪４１ｃ、４２ｃとの間に配置される。軸受４１、４２は、ハウジング２の胴部２１が有する貫通孔２１ｄの内壁に外輪４１ａ、４２ａが接している。

図２に示すように、外輪４１ａは、胴部２１が有する貫通孔２１ｄの内壁が彫り込まれた位置決め部２１ａに軸方向の一端が接している。外輪止め部材２４の外輪押さえ部２４ａは、外輪４２ａの軸方向の一端を位置決め固定する。このため、位置決め部２１ａと外輪止め部材２４とは、軸受４１、軸受スペーサ４３及び軸受４２を軸方向に挟み込み固定する。このような構造により、軸受４１、４２は、ハウジング２に取り付けられる。実施形態１において、両方の軸受４１、４２は、いずれも玉軸受であるが、転がり軸受としての軸受４１、４２の種類は玉軸受に限定されない。また、実施形態１において、軸受４１、４２は、いずれも転がり軸受であるが、滑り軸受であってもよい。

回転部３２は、中空の凹部を有する円筒形状であり、径方向外側表面がハウジング２と所定の大きさの隙間５５を有して対向する。実施形態１の回転部３２は、シャフト３１と同軸であるが、回転部３２は、シャフト３１よりも直径が大きく張り出している。このように、回転部３２は、回転部３２の径方向外側表面３２ｐ（外周）がシャフト３１の外周３１ｂよりも外形が大きく、回転部３２の内部の中空部にシャフト３１の一端３１ｃが挿入可能な凹部の内壁３２ｕを備える。このように、回転部３２は、シャフト３１の一端３１ｃを覆うカバー構造である。回転部３２にシャフト３１の一端３１ｃが挿入されることで、回転部３２の回転中心軸と、シャフト３１の回転中心軸Ｚｒとが揃うので、回転中心軸の調整作業が不要になる。このため、実施形態１の回転機構１は、メンテナンス時の部品交換も容易になる。

図２に示すように、回転部３２は、一端部である搬送テーブル（可動部材）３３側から他端部であるシャフト３１側に向かって、軸方向に貫通する貫通孔３２ｈ１及び貫通孔３２ｈ２を備えている。貫通孔３２ｈ１は、回転部３２の回転中心軸Ｚｒと同軸に開けられている。貫通孔３２ｈ２は、回転部３２の回転中心軸Ｚｒに対して点対称の位置に複数開けられている。ここで、上述した搬送テーブル（可動部材）３３は、一端部から他端部に向かって軸方向に貫通する貫通孔３３ｈ１を備えている。貫通孔３３ｈ１は、搬送テーブル（可動部材）３３の回転中心軸Ｚｒに対して点対称の位置に複数開けられている。一方、シャフト３１の一端３１ｃの端面には、ねじ穴３１ｈ１及びねじ穴３１ｈ２が開けられている。ねじ穴３１ｈ１は、シャフト３１の回転中心軸Ｚｒと同軸に開けられている。ねじ穴３１ｈ２は、シャフト３１の回転中心軸Ｚｒに対して点対称の位置に複数開けられている。

ボルト３４は、回転部３２の内部の中空部にシャフト３１の一端３１ｃが挿入された状態で、貫通孔３２ｈ１を貫通し、ねじ穴３１ｈ１と締結して、回転部３２とシャフト３１とを固定する。なお、貫通孔３２ｈ１の内部を雌ねじとして、ボルト３４が貫通孔３２ｈ１にも締結してもよい。そして、ボルト３４で回転部３２とシャフト３１とが固定された状態で、複数のボルト３５は、貫通孔３３ｈ１及び貫通孔３２ｈ２を貫通し、ねじ穴３１ｈ２と締結して、回転部３２とシャフト３１とを固定する。なお、貫通孔３３ｈ１及び貫通孔３２ｈ２の少なくとも１つの内部を雌ねじとして、ボルト３４が貫通孔３３ｈ１及び貫通孔３２ｈ２の少なくとも１つにも締結してもよい。

上述したように、実施形態１の回転部３２は、シャフト３１と同軸であるが、回転部３２は、シャフト３１よりも直径が大きく張り出している。このため、回転部３２は、搬送テーブル３３の反対側の端面３２ａの少なくとも一部を内輪４２ｃに当接させ、内輪押さえとすることができる。この構造により、部品点数が削減され、安価な回転機構１を提供できる。内輪４１ｃは、シャフト３１が有する外周凹部の位置決め部３１ａに軸方向の一端が接している。回転部３２は、内輪４２ｃの軸方向の一端を位置決め固定するので、位置決め部３１ａと回転部３２とは、軸受４１、軸受スペーサ４３及び軸受４２を軸方向に挟み込み固定する。このような構造により、軸受４１、４２は、シャフト３１に取り付けられる。なお、ボルト３４は、回転部３２とシャフト３１とを固定することで、回転部３２が適正な押圧力を内輪４２ｃの軸方向へ加えることができる。

回転部３２の内部の中空部の内壁３２ｕには、軸方向と平行な平面で環状に凹む環状溝にはめ込まれたＯリング（第２環状シール部材）３６を備えている。Ｏリング（第２環状シール部材）３６は、貫通孔３２ｈ１を介して漏れる気体を抑制し、回転機構１の密封性を高めることができる。

シール固定用スペーサ２５は、隙間５５の大きさを規定するとともに、環状シール部材５Ａを固定する。図３に示すように、シール固定用スペーサ２５は、環状の部材である。図４に示すように、シール固定用スペーサ２５は、径方向外周側の一部を軸方向に張り出したスペーサ位置決め部２５ａと、シール固定凹部２５ｂと、径方向内周部２５ｃと、径方外周部２５ｄと、径方向内周部２５ｃよりも、回転部３２側に突出する環状凸部２５ｅと、軸方向の一端２５ｊと、軸方向の他端２５ｇとを備えている。径方向外周部２５ｄの少なくとも一部が胴部２１の貫通孔２１ｂの内壁に接している。シール固定用スペーサ２５は、環状シール部材５Ａのガイドとして作用するので、環状シール部材５Ａが回転部３２に対して接触する接触圧を適切な設定値とすることができる。

また、ハウジングフランジ部２２には、環状溝２２ａが回転中心軸Ｚｒと同心円状に形成されており、径方向外周部２５ｄの少なくとも一部が環状溝２２ａの壁面の一部となっている。蓋部２３がハウジングフランジ部２２にボルト２７で固定されると、環状溝２２ａにはめ込まれたＯリング（第３環状シール部材）２６が密封性を高め、封止する。また、蓋部２３は、シール固定用スペーサ２５の軸方向の一端２５ｊに当接する。そして、Ｏリング（第３環状シール部材）２６は、環状シール部材５Ａよりも直径が大きい位置に配置される。また、スペーサ位置決め部２５ａは、上述した外輪止め部材２４と胴部２１の貫通孔２１ｂの内壁との間に挟まれ固定されている。環状溝２２ａ及びＯリング（第３環状シール部材）２６は、内部空間Ｖの真空度合いが低い場合、備える必要はない。

図３に示すように、環状シール部材５は、回転部３２、シール固定用スペーサ２５、及びハウジングフランジ部２２に固定されるＯリング（第３環状シール部材）２６、Ｏリング１１と同様に回転中心軸Ｚｒを中心に同心円を描くように配置される。そして、図２に示すように、環状シール部材５は、軸受４よりも圧力の異なる２つの空間のうち、低圧側の内部空間Ｖ寄りに配置されている。この構造により、環状シール部材５が、軸受４に用いられている潤滑剤などを内部空間Ｖ側に飛散させないようにしている。

シール固定用スペーサ２８は、隙間５５の大きさを規定するとともに、環状シール部材５Ｂを固定する。図３に示すシール固定用スペーサ２５と同様に、シール固定用スペーサ２８は、環状の部材である。図４に示すように、シール固定用スペーサ２８は、シール固定凹部２８ｂと、径方向内周部２８ｃと、径方外周部２８ｄと、径方向内周部２８ｃよりも、回転部３２側に突出する環状凸部２８ｅと、軸方向の一端２８ｊと、軸方向の他端２８ｇとを備えている。径方向外周部２８ｄの少なくとも一部が胴部２１の貫通孔２１ｃの内壁に接している。シール固定用スペーサ２５は、環状シール部材５Ｂのガイドとして作用するので、環状シール部材５Ｂが回転部３２に対して接触する接触圧を適切な設定値とすることができる。軸方向の一端２８ｊは、シール固定用スペーサ２５の軸方向の他端２５ｇと対向する端面であり、軸方向の他端２８ｇは、外輪止め部材２４と対向する端面である。シール固定用スペーサ２８は、シール固定用スペーサ２５と外輪止め部材２４とに挟まれることで固定されている。

図４に示すように環状シール部材５Ａ、５Ｂは、ハウジング２のシール固定スペーサ２５、２８の径方向内周部２５ｃ、２８ｃに接する固定部５２と、回転部３２の径方向外側表面３２ｐに接するリップ部５１と、固定部５２とリップ部５１とを連結する環状連結部５３と、シールフランジ部５４とを備える。この構造により、固定部５２、環状連結部５３及びリップ部５１は、断面形状が略Ｕ字形状となっており、固定部５２、環状連結部５３及びリップ部５１が囲む空間は、圧力の異なる２つの空間のうち、高圧側となる外部空間Ｅに向かって開口している。

環状シール部材５の材質は、ポリエチレン又はポリテトラフルオロチレンであるとより好ましい。ポリエチレン又はポリテトラフルオロチレンは、環状シール部材５の材質として、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、回転部３２との潤滑に好適である。

接触する回転部３２の材質は、高炭素クロム軸受鋼鋼材、マルテンサイト系ステンレス鋼、析出硬化系ステンレス鋼、Ｓｉを３．４質量％以上含む析出硬化性ステンレスの高珪素合金のいずれか１つが好ましい。この構造により、環状シール部材５の摩耗が抑制され、実施形態１において回転機構１は、密封性を高める部品の交換頻度を低減することができる。

接触する回転部３２の材質は、表面硬度を高められる材料を使用して、回転部３２の径方向外側表面３２ｐのロックウェル硬さを５０ＨＲＣ以上になるように硬化処理する。硬化処理は、回転部３２の径方向外側表面３２ｐにダイヤモンドライクカーボン（DLC：Diamond Like Carbon）をコーティングすることにより行われる。又は、硬化処理は、回転部３２の径方向外側表面３２ｐに硬質クロムメッキすることにより行われる。これにより、回転部３２の寿命を伸ばすことができる。例えば、シャフト３１のロックウェル硬さが５０ＨＲＣ程度である場合、回転部の径方向外側表面３２ｐのロックウェル硬さを５０ＨＲＣより大きくすることができるので、回転部の径方向外側表面３２ｐは、シャフト３１の径方向外側表面よりも硬くすることができる。これにより、回転部３２の寿命を伸ばすことができる。回転機構１は、シャフト３１を別材料とすることで、摩耗抑制のために表面硬さを高められる材料の使用量を抑制することができる。そして、回転部３２の径方向外側表面３２ｐは、シャフト３１の径方向外側表面よりも硬くすることができる。回転部３２とシャフト３１とは別体であるので、シャフトの材料選択の自由度をえることができ、硬化処理の範囲を限定できることから、回転機構１は、製造コストを下げることができる。

環状シール部材５Ａ、５Ｂは、２つに限られず３つ以上でもよい。複数の環状シール部材５Ａ、５Ｂは、回転機構１の密封性を高めることができる。環状シール部材５Ａ、５Ｂが各々の材質が異なることで、耐食性と耐久性とを両立させることができる。

例えば、内部空間Ｖでは、真空環境、減圧環境、プロセスガス充填環境の影響により、環状シール部材の材質がより劣化する可能性がある。ところで、環状シール部材５Ａ、５Ｂのそれぞれは、シャフト３１の軸方向の異なる位置に配置され、回転部３２の径方向外側表面３２ｐに接している。そこで、回転機構１は、圧力の異なる２つの空間のうち、高圧側（外部空間Ｅ側）に位置する環状シール部材５Ｂは、シール性能が高い材質、例えばポリエチレンなどを使用し、低圧側（内部空間Ｖ側）に位置する環状シール部材５Ａには、耐食性の高い材料、例えばポリテトラフルオロチレンなどを使用する。これにより、シール性能の高い環状シール部材５Ｂは、内部空間Ｖにおける、真空環境、減圧環境、プロセスガス充填環境の影響が抑制され、ガスなどによる劣化が抑制される。環状シール部材５Ａには、高圧側（外部空間Ｅ側）の圧力が環状シール部材５Ｂにより減じられているので、わずかな圧力をうけるにとどまる。これにより、環状シール部材５Ａ、５Ｂのそれぞれは、シャフト３１の軸方向の異なる位置に応じて、適正な密封性を発揮でき、摩耗などの劣化の促進を抑制することができる。

図４に示すように、蓋部２３がハウジングフランジ部２２にボルト２７で固定されると、シール固定用スペーサ２５は、シール固定凹部２５ｂに挿入されたシールフランジ部５４を蓋部２３とで挟み込み固定する。これにより、実施形態１の回転機構１は、環状シール部材５Ａがシールフランジ部５４を備えることにより、回転部３２の回転により環状シール部材５Ａが共周りする可能性を抑制することができる。蓋部２３がハウジングフランジ部２２にボルト２７で固定されると、シール固定用スペーサ２５は、シール固定用スペーサ２８を押圧する。シール固定用スペーサ２５がシール固定凹部２８ｂに挿入されたシールフランジ部５４をシール固定用スペーサ２８とで挟み込み固定する。これにより、実施形態１の回転機構１は、環状シール部材５Ｂがシールフランジ部５４を備えることにより、回転部３２の回転により環状シール部材５Ｂが共周りする可能性を抑制することができる。

蓋部２３は、径方向内径側面２３ｆと径方向外側表面３２ｐとの隙間ｓ１の距離Δｄ１を適宜設定して真空度を調整することができる。距離Δｄ１は、例えば、０．００１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましい。同様に、環状凸部２５ｅは、径方向内径側面２５ｆと径方向外側表面３２ｐとの隙間ｓ２の距離Δｄ２を適宜設定して真空度を調整することができる。距離Δｄ２は、例えば、０．００１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましい。また、環状凸部２８ｅは、径方向内径側面２８ｆと径方向外側表面３２ｐとの隙間ｓ３の距離Δｄ３を適宜設定して真空度を調整することができる。距離Δｄ３は、例えば、０．００１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましい。距離Δｄ１、距離Δｄ２及び距離Δｄ３を小さくする場合、隙間５５にグリースなどの潤滑剤を保持しやすくできる。

図４に示すように、固定部５２、環状連結部５３及びリップ部５１が囲む空間の内部には、付勢部材５６が配置され、リップ部５１の押圧力を回転部３２側へ付勢することができる。付勢部材５６は、例えばステンレス鋼などで、いずれも平板状の板状部５６ａ及び板状部５６ｂを屈曲部５６ｃで折り曲げた、断面視でＶ字状となる弾性体である。付勢部材５６は、板状部５６ａ及び板状部５６ｂの先端同士が広がるように付勢されている。

環状シール部材５Ａ、５Ｂは、リップ部５１の弾性変形による圧力に加え、付勢部材５６に付加された圧力を受けたリップ部５１が回転部３２の径方向外側表面３２ｐへ接触する。このため、回転機構１は、リップ部５１が回転部３２の径方向外側表面３２ｐへ接触する接触圧を高めることができる。さらに、固定部５２、環状連結部５３及びリップ部５１が囲む空間は、圧力の異なる２つの空間のうち、高圧側となる外部空間Ｅに向かって開口しているので、圧力の異なる２つの空間の圧力差は、リップ部５１が回転部３２の径方向外側表面３２ｐへ接触する接触圧を高めることができる。これにより、回転機構１は、内部空間Ｖの真空を高くしても、高い密封性を維持できる。また、リップ部５１の内周側先端５１ａのみが径方向外側表面３２ｐへ接触するだけでなく、環状連結部５３に近いリップ部５１の内周側基部５１ｄの少なくとも一部も径方向外側表面３２ｐへ接触する。その結果、リップ部５１の内周側が面で径方向外側表面３２ｐへ接触するので、密封性を維持できる。

リップ部５１又はシャフト３１が摩耗又は変形を生じても、付勢部材５６が接触圧を維持するように作用する。このため、回転機構１は、密封性を高める部品である環状シール部材５又はシャフト３１の交換頻度を低減することができる。

以上説明したように、回転機構１は、圧力の異なる２つの内部空間Ｖと外部空間Ｅとを隔てることができる。回転機構１は、ハウジング２と、ハウジング２に挿入されるシャフト３１と、ハウジング２に備えられ、シャフト３１を回転可能に支持する軸受４と、シャフト３１の一端部に別体として固定されシャフト３１とともに回転し、かつ径方向外側表面３２ｐがハウジング２のシール固定用スペーサ２５と所定の大きさの隙間５５を有して対向する回転部３２と、環状シール部材５Ａ、５Ｂとを含む。環状シール部材５Ａ、５Ｂは、隙間５５を密封する。

この構造により、回転機構１は、回転機構１のうちシャフト３１から回転部３２を分解して取り出すことで、部品交換の作業性を向上することができる。シャフト３１は、回転部を交換した後、回転機構１に戻して使用することができるので、シャフト３１を長寿命とし、コストを低減することができる。そして、回転機構１の組み付け方法は、回転機構１を分解し、摩耗した回転部３２をシャフト３１からとりはずした後、新しい回転部３２を固定して組み立てる。このためシャフト３１ごと交換する必要がない。

実施形態１に係る環状シール５Ａ、５Ｂは、断面円形のいわゆるＯリングであってもよいが、上述したように、ハウジング２のシール固定用スペーサ２５に接する固定部５２と、回転部３２の径方向外側表面３２ｐに接するリップ部５１と、固定部５２とリップ部５１とを連結する環状連結部５３とを備えることが好ましい。付勢部材５６は、リップ部５１の押圧力を回転部３２側へ付勢する。回転機構１は、環状シール部材５が回転部３２に対して接触する接触圧を高めることができるため、高い封止性を実現することができる。これにより、回転機構１は、圧力の異なる２つの空間の一方の圧力を低くして、高い真空にすることもできる。そして、リップ部５１の摩耗により寸法変化が生じても、付勢部材５６がリップ部５１を押圧するので、密封性の低下を抑制できる。このため、回転機構１は、密封性を高める部品の交換頻度を低減することができる。

リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部部５２とで囲む空間は、圧力の異なる２つの内部空間Ｖ及び外部空間Ｅのうち、高圧側の外部空間Ｅに開口している。この構造により、環状シール部材５のリップ部５１自体の弾性変形による圧力と、付勢部材５６が加える圧力とが相乗して、環状シール部材５が回転部３２に対して接触する接触圧を高めることができる。

付勢部材５６は、固定部部５２と、環状連結部５３と、リップ部５１とで囲む空間に備えられていることが好ましい。この構造により、リップ部５１が回転部３２に対して面接触しやすくできる。

（実施形態２）
図５は、実施形態２に係る回転機構を模式的に示す断面図である。上述した実施形態１と同じ構成要素には、同じ構造を付して、説明を省略する。実施形態２に係る回転機構１は、回転部３２の内部の中空部にシャフト３１の一端３１ｃが挿入可能な凹部の内壁３２ｕを備えておらず、中実構造体である。回転部３２の一端３２ｔにある凸部３２Ｔは、平面視で円形であり、直径が回転部３２の径方向外側表面３２ｐよりも小さく、内輪４２ｃの内周側が囲む空間に挿入されて内輪４２ｃと嵌め合う。回転部３２の一端３２ｔは、シャフト３１の一端３１ｃに当接している。凸部３２Ｔは、軸方向と平行な平面で環状に凹む環状溝にはめ込まれたＯリング（第２環状シール部材）３７を備えている。Ｏリング（第２環状シール部材）３７は、貫通孔３２ｈ１を介して漏れる気体を抑制し、回転機構１の密封性を高めることができる。なお、環状溝をシャフト３１の一端３１ｃに設け、Ｏリング（第２環状シール部材）３７は、シャフト３１側に備えられるようにしてもよい。

実施形態２に係る回転機構１は、回転部３２の回転中心軸と、シャフト３１の回転中心軸とが揃うので、回転中心軸Ｚｒの調整作業が不要になる。このため、実施形態２の回転機構１は、メンテナンス時の部品交換も容易になる。

図５に示すように、付勢部材５６は、例えばステンレス鋼などで、いずれも平板状の板状部５６ａ及び板状部５６ｂを屈曲部５６ｃで折り曲げた、断面視でＵ字状となる弾性体である。屈曲部５６ｃは、所定の曲率を有するように折り曲げている。そして、付勢部材５６は、板状部５６ａ及び板状部５６ｂの先端同士が広がるように付勢されている。

以上、実施形態１から実施形態２を説明したが、前述した内容により実施形態１から実施形態２が限定されるものではない。また、実施形態１から実施形態２の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１ 回転機構
２ ハウジング
３ 回転部材
４、４１、４２ 軸受
５Ａ、５Ｂ 環状シール部材
８ 電動機
２１ 胴部
２２ ハウジングフランジ部
２３ 蓋部
２３ｆ 径方向内径側面
２４ 外輪止め部材
２５ シール固定用スペーサ
２５ａ スペーサ位置決め部
２５ｂ シール固定凹部
２５ｃ 径方向内周部
２５ｄ 径方向外周部
３２ 回転部
３３ 搬送テーブル（可動部材）
４１ａ、４２ａ 外輪
４１ｃ、４２ｃ 内輪
５１ リップ部
５１ａ 内周側先端
５１ｄ 内周側基部
５２ 固定部
５４ シールフランジ部
５５ 隙間
５６ 付勢部材
５６ｃ 屈曲部
９１ 制御装置
１００ 製造装置
Ｅ 外部空間
Ｖ 内部空間

Claims (13)

1. 圧力の異なる２つの空間を隔てる回転機構であって、
   ハウジングと、
   前記ハウジングに挿入されるシャフトと、
   前記ハウジングに備えられ、前記シャフトを回転可能に支持する軸受と、
   前記シャフトの一端部に固定されて前記シャフトとともに回転し、かつ径方向外側表面が前記ハウジングと所定の大きさの隙間を有して対向する回転部と、
   前記回転部の径方向外側表面に接して、前記隙間を密封する環状シール部材と、
   を含むことを特徴とする回転機構。
2. 前記回転部の径方向外側表面は、前記シャフトの径方向外側表面よりも硬い請求項１に記載の回転機構。
3. 前記回転部は、前記回転部の外周が前記シャフトの外周よりも外形が大きく、前記回転部の内部に前記シャフトの一端が挿入可能な凹部の内壁を備える、請求項１又は２に記載の回転機構。
4. 前記軸受は、外輪、前記外輪の径方向内側に配置される内輪及び前記外輪と前記内輪との間に配置される転動体を有する軸受であり、
   前記回転部の一端は、前記内輪が囲む空間に挿入されて前記内輪と嵌め合う、請求項１又は２に記載の回転機構。
5. 前記軸受は、外輪、前記外輪の径方向内側に配置される内輪及び前記外輪と前記内輪との間に配置される転動体を有する軸受であり、
   前記回転部は、前記内輪を固定する内輪押さえである、請求項１から４のいずれか１項に記載の回転機構。
6. 前記回転部の外周は、前記シャフトよりも外形が大きく、前記回転部の一端の少なくとも一部を前記内輪に当接させている請求項５に記載の回転機構。
7. 前記環状シール部材は、前記ハウジングに接する固定部と、前記回転部の径方向外側表面に接するリップ部と、前記固定部と前記リップ部とを連結する環状連結部とを備える請求項１から６のいずれか１項に記載の回転機構。
8. 前記リップ部の押圧力を回転部側へ付勢する付勢部材をさらに備え、
   前記付勢部材は、前記リップ部と、前記環状連結部と、前記固定部とで囲む空間に備えられている、請求項６に記載の回転機構。
9. 前記環状シール部材が複数備えられ、前記環状シール部材のそれぞれは、前記シャフトの回転中心軸と平行な軸方向の異なる位置に配置され、前記回転部の径方向外側表面に接している、請求項１から８のいずれか１項に記載の回転機構。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載の回転機構と、前記シャフトを回転させる電動機とを備える、回転駆動装置。
11. 請求項１から９のいずれか１項に記載の回転機構と、被搬送物を移動させる可動部材を備え、前記シャフトの回転と、前記可動部材とが連動する、搬送装置。
12. 請求項１から９のいずれか１項に記載の回転機構を備える、製造装置。
13. 請求項１から９のいずれか１項に記載の回転機構を分解し、前記回転部を前記シャフトからとりはずした後、新しい回転部を固定して組み立てる、回転機構の組み付け方法。

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