JP2017048819A

JP2017048819A - Seal structure, rotation driving device, transport device, machine tool, and semiconductor manufacturing device

Info

Publication number: JP2017048819A
Application number: JP2015170851A
Authority: JP
Inventors: 中村　剛; Takeshi Nakamura; 中村　　剛; 英也樋口; Hideya Higuchi; 秀樹金; Hideki Kin
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2015-08-31
Filing date: 2015-08-31
Publication date: 2017-03-09
Anticipated expiration: 2035-08-31
Also published as: JP6772440B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a seal structure capable of reducing the replacement frequency of a contact type seal, a rotation driving device, a transport device, a machine tool, and a semiconductor manufacturing device.SOLUTION: A seal structure 1 for isolating two spaces different in pressure from each other includes a cylindrical housing 2 arranged in the high pressure side space out of the two spaces different in pressure, a shaft inserted into the housing, and an annular first seal member fixed to one end of the shaft for contacting the housing while being rotated or moved in the axial direction with the shaft, to seal a first clearance.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、圧力の異なる２つの空間を隔てるシール構造、回転−直動駆動装置、搬送装置、工作機械および半導体製造装置に関する。 The present invention relates to a seal structure that separates two spaces having different pressures, a rotary-linear motion drive device, a transfer device, a machine tool, and a semiconductor manufacturing apparatus.

搬送装置、半導体製造装置または工作機械等の製造装置には、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、回転ステージを回転させたり、半導体基板、工作物または工具を回転又は直線移動させたりするシール構造が用いられる。このようなシール構造として、例えば、特許文献１には、位置決め装置（図１、図２参照）が記載されている。 In manufacturing equipment such as transfer equipment, semiconductor manufacturing equipment, or machine tools, the rotary stage is rotated and the semiconductor substrate, workpiece or tool is rotated or linearly moved while the process chamber such as a vacuum chamber is isolated from the external environment. A seal structure is used. As such a seal structure, for example, Patent Document 1 describes a positioning device (see FIGS. 1 and 2).

特開２００７−９９３９号公報JP 2007-9939 A

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、回転軸を回転させたり、平板を移動させたりするものである。しかし、特許文献１における接触式シールは、密封性を高めるものの、回転軸または平板との接触部分で摩擦を生じるので、摩耗を生じる可能性がある。さらに、摩擦熱により接触式シールの温度が上昇すると、接触式シールが熱膨張し接触式シールの回転軸または平板に対する接触圧が大きくなるので、接触式シールの摩耗が進みやすくなる。このため、接触式シールの寿命が短くなり、部品交換の頻度が高くなる可能性があった。 In the technique described in Patent Document 1, an O-ring that is a contact-type seal is accommodated in a seal groove, so that a rotating shaft can be rotated while isolating a process chamber such as a vacuum chamber from an external environment. The flat plate is moved. However, although the contact-type seal in Patent Document 1 improves the sealing performance, friction occurs at the contact portion with the rotating shaft or the flat plate, which may cause wear. Furthermore, when the temperature of the contact seal rises due to frictional heat, the contact seal expands thermally, and the contact pressure against the rotating shaft or flat plate of the contact seal increases, so that the contact seal wears easily. For this reason, the life of the contact-type seal may be shortened, and the frequency of parts replacement may be increased.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接触式シールの交換頻度を低減することができるシール構造、回転−直動駆動装置、搬送装置、工作機械および半導体製造装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a seal structure, a rotation-linear motion drive device, a transport device, a machine tool, and a semiconductor manufacturing device that can reduce the replacement frequency of contact-type seals. With the goal.

上記目的を達成するため、本発明に係るシール構造は、圧力の異なる２つの空間を隔てるシール構造であって、前記圧力の異なる２つの空間のうち高圧側の空間に配置される筒状のハウジングと、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または、軸方向に移動し、前記ハウジングに接して、前記第１隙間を密封する環状の第１シール部材と、
を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a seal structure according to the present invention is a seal structure that separates two spaces having different pressures, and is a cylindrical housing that is disposed in a space on the high-pressure side of the two spaces having different pressures. A shaft inserted into the housing, and an annular first seal that is fixed to one end of the shaft and rotates or moves in the axial direction together with the shaft and contacts the housing to seal the first gap Members,
It is characterized by providing.

これにより、シャフトが回転または軸方向に移動すると、第１シール部材とハウジングとの間で摩擦が生じる。密封部材である第１シール部材の熱伝導率は、他の部材と比較して小さい。したがって、第１シール部材およびハウジングの間で生じた摩擦熱の大部分は、ハウジング側に伝わり、シャフトの温度上昇は抑制される。そして、ハウジングの熱は、異なる２つの空間のうち高圧側の空間に伝熱する。高圧側の空間では、低圧側の空間と比較して空気の対流が大きいため、高圧側の空間の空気とハウジングの外表面との間で熱伝達が生じやすい。これにより、第１シール部材との摩擦によってハウジングに生じた熱の放熱が促進される。このため、第１シール部材の温度上昇が抑制されるので、第１シール部材の熱膨張が抑制される。したがって、第１シール部材のハウジングに対する接触圧の増加が抑制されることで、第１シール部材の摩耗の進行が抑制される。よって、本発明に係るシール構造は、接触式シールである第１シール部材の交換頻度を低減することができる。 Accordingly, when the shaft rotates or moves in the axial direction, friction is generated between the first seal member and the housing. The first seal member, which is a sealing member, has a lower thermal conductivity than other members. Therefore, most of the frictional heat generated between the first seal member and the housing is transmitted to the housing side, and the temperature rise of the shaft is suppressed. The heat of the housing is transferred to the space on the high-pressure side among the two different spaces. In the high-pressure side space, air convection is larger than in the low-pressure side space, so heat transfer is likely to occur between the air in the high-pressure side space and the outer surface of the housing. Thereby, heat dissipation of heat generated in the housing due to friction with the first seal member is promoted. For this reason, since the temperature rise of a 1st seal member is suppressed, the thermal expansion of a 1st seal member is suppressed. Therefore, the progress of the wear of the first seal member is suppressed by suppressing the increase in the contact pressure of the first seal member with respect to the housing. Therefore, the seal structure according to the present invention can reduce the replacement frequency of the first seal member, which is a contact seal.

本発明の望ましい態様として、前記第１シール部材は、前記シャフトの径方向内側に向かって突出し、前記シャフトおよび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する回転部材に挟まれて固定されるシールフランジ部を備えることが好ましい。 As a preferred aspect of the present invention, the first seal member protrudes radially inward of the shaft, is fixed to the shaft and one end of the shaft, and is sandwiched and fixed by a rotating member that rotates with the shaft. It is preferable to provide a sealed flange portion.

これにより、シャフトがハウジングに対して回転する際、第１シール部材のシャフトに対する相対的な回転が抑制される。すなわち、第１シール部材は、シャフトとともに回転しやすくなる。このため、シール構造は、第１シール部材がハウジングとの摩擦により滑る可能性を低減できる。よって、シール構造は、第１シール部材とシャフトとの間に摩擦が生じる可能性を抑制することができる。 Thereby, when a shaft rotates with respect to a housing, relative rotation with respect to the shaft of a 1st seal member is suppressed. That is, the first seal member is easy to rotate with the shaft. For this reason, the seal structure can reduce the possibility that the first seal member slides due to friction with the housing. Therefore, the seal structure can suppress the possibility of friction between the first seal member and the shaft.

本発明の望ましい態様として、前記第１シール部材は、前記シャフトに接する固定部と、前記ハウジング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。 As a desirable aspect of the present invention, the first seal member includes a fixing portion that contacts the shaft, a lip portion that contacts the housing, and an annular connecting portion that connects the fixing portion and the lip portion. preferable.

これにより、リップ部の弾性変形による弾性力により、第１シール部材はハウジングに押し付けられる。このため、シール構造は、ハウジングに対する第１シール部材の押圧力を高め、第１隙間の密封性を向上させることができる。そして、第１シール部材は、Ｏリング等である場合に比較して、ハウジングとシャフトとの間のヒートブリッジとなる部分が小さいため、ハウジングとの間で生じる摩擦熱をシャフト側へ熱伝導しにくくしている。これにより、シール構造は、摩擦熱の外部空間側への放熱をより促進することができる。このため、シール構造は、第１シール部材の摩耗を抑制することができる。 Accordingly, the first seal member is pressed against the housing by the elastic force generated by the elastic deformation of the lip portion. For this reason, the seal structure can increase the pressing force of the first seal member against the housing and improve the sealing performance of the first gap. Since the first seal member is smaller in the portion serving as a heat bridge between the housing and the shaft than in the case of an O-ring or the like, the first seal member conducts frictional heat generated between the housing and the shaft to the shaft side. It is difficult. Thereby, the seal structure can further promote the radiation of frictional heat to the external space side. For this reason, the seal structure can suppress wear of the first seal member.

本発明の望ましい態様として、前記リップ部と、前記環状連結部と、前記固定部とで囲まれる空間に設けられて、前記リップ部を前記ハウジングに押し付ける付勢部材を備えることが好ましい。 As a desirable aspect of the present invention, it is preferable that a biasing member is provided in a space surrounded by the lip portion, the annular coupling portion, and the fixing portion, and presses the lip portion against the housing.

これにより、第１シール部材は、リップ部の弾性変形による弾性力および付勢部材の弾性変形による弾性力により、ハウジングに押し付けられる。このため、シール構造は、ハウジングに対する第１シール部材の押圧力を高め、第１隙間の密封性を向上させることができる。そして、リップ部に摩耗が生じても、付勢部材は、ハウジングに対する第１シール部材の押圧力を維持するように作用する。このため、シール構造は、接触式シールである第１シール部材の交換頻度を低減することができる。 Accordingly, the first seal member is pressed against the housing by the elastic force due to the elastic deformation of the lip portion and the elastic force due to the elastic deformation of the biasing member. For this reason, the seal structure can increase the pressing force of the first seal member against the housing and improve the sealing performance of the first gap. And even if abrasion arises in a lip | rip part, an urging member acts so that the pressing force of the 1st seal member with respect to a housing may be maintained. For this reason, the seal structure can reduce the replacement frequency of the 1st seal member which is a contact-type seal.

本発明の望ましい態様として、前記リップ部と、前記環状連結部と、前記固定部とで囲まれる空間は、前記圧力の異なる２つの空間のうち、高圧側の空間に向かって開口していることが好ましい。 As a desirable mode of the present invention, a space surrounded by the lip portion, the annular connecting portion, and the fixing portion is open toward a high-pressure side space among the two spaces having different pressures. Is preferred.

これにより、リップ部と、環状連結部と、固定部とで囲まれる空間に、圧力の異なる２つの空間のうち高圧側の空間の空気が流入することで、リップ部と、環状連結部と、固定部とで囲まれる空間が膨張する。このため、圧力の異なる２つの空間の圧力差によって、ハウジングに対する第１シール部材の押圧力が高められる。これにより、シール構造は、圧力の異なる２つの空間のうち低圧側を高真空環境としても、高い密封性を維持できる。 Thereby, the air in the space on the high-pressure side of the two spaces having different pressures flows into the space surrounded by the lip portion, the annular coupling portion, and the fixed portion, so that the lip portion, the annular coupling portion, The space surrounded by the fixed part expands. For this reason, the pressing force of the 1st seal member with respect to a housing is raised with the pressure difference of two spaces from which pressure differs. Thereby, the sealing structure can maintain high sealing performance even when the low pressure side of the two spaces having different pressures is used as a high vacuum environment.

本発明の望ましい態様として、前記第１シール部材と軸方向に所定の間隔を有して前記シャフトに固定されて前記シャフトとともに回転し、かつ側面が所定の大きさの隙間である第１隙間を有して前記ハウジングの内壁と対向するシール固定部材と、前記シール固定部材に固定されて前記シール固定部材とともに回転し、前記ハウジングに接して、前記第１隙間を密封する環状の第２シール部材を、さらに備えることが好ましい。 As a desirable mode of the present invention, a first gap that is fixed to the shaft with a predetermined distance in the axial direction from the first seal member and rotates together with the shaft and whose side surface is a gap of a predetermined size is provided. A seal fixing member facing the inner wall of the housing, and an annular second seal member fixed to the seal fixing member and rotating together with the seal fixing member to contact the housing and seal the first gap Is preferably further provided.

これにより、第１シール部材と、第２シール部材が、それぞれ第１隙間を密封することで、圧力の異なる２つの空間を２重に密封し、さらに高い密封性能を維持できる。 Thereby, the 1st seal member and the 2nd seal member seal the 1st crevice, respectively, doubly seal two spaces from which pressure differs, and can maintain higher sealing performance.

本発明の望ましい態様として、前記ハウジング内周面と、前記第１シール部材と、前記第２シール部材と、前記シャフト外周面とで囲まれる空間を排気するための排気孔が前記ハウジングに形成されることが望ましい。 As a desirable aspect of the present invention, an exhaust hole for exhausting a space surrounded by the inner peripheral surface of the housing, the first seal member, the second seal member, and the outer peripheral surface of the shaft is formed in the housing. It is desirable.

これにより、第１シール部材と第２シール部材との間を排気することで、さらに高い密封性能を維持できる。 Thereby, the higher sealing performance can be maintained by exhausting between the first seal member and the second seal member.

本発明の望ましい態様として、ハウジングに上述したシール構造とを備えるとともに、第２ハウジングに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、高い密封性を実現でき、かつ接触式シールの交換頻度を低減することができる。 As a desirable mode of the present invention, it is preferable that the rotary drive device includes the above-described seal structure in the housing and the electric motor that rotates the shaft in the second housing. With this structure, the rotary drive device can achieve high sealing performance and can reduce the frequency of replacement of contact-type seals.

本発明の望ましい態様として、上述したシール構造と、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及び軸方向移動と、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、高い密封性を実現でき、かつ接触式シールの交換頻度を低減することができる。 As a desirable aspect of the present invention, it is preferable that the transfer device includes the above-described seal structure and a movable member that moves the object to be conveyed, and the rotation and axial movement of the shaft are interlocked with the movable member. With this structure, the transport device can achieve high sealing performance and can reduce the frequency of replacement of the contact-type seal.

本発明の望ましい態様として、上述したシール構造を備える、工作機械であることが好ましい。この構造により、工作機械は、高い密封性を実現することができ、かつ接触式シールの交換頻度を低減することができる。その結果、工作機械は、工作の品質を高めることができる。 As a desirable mode of the present invention, it is preferable that it is a machine tool provided with the seal structure mentioned above. With this structure, the machine tool can achieve high sealing performance and can reduce the frequency of replacement of the contact-type seal. As a result, the machine tool can improve the quality of the work.

本発明の望ましい態様として、上述したシール構造を備える、半導体製造装置であることが好ましい。この構造により、半導体製造装置は、高い密封性を実現することができ、かつ接触式シールの交換頻度を低減することができる。その結果、半導体製造装置は、製造物である半導体の品質を高めることができる。 As a desirable aspect of the present invention, a semiconductor manufacturing apparatus having the above-described seal structure is preferable. With this structure, the semiconductor manufacturing apparatus can achieve high sealing performance and can reduce the frequency of replacement of the contact seal. As a result, the semiconductor manufacturing apparatus can improve the quality of the semiconductor that is the product.

本発明によれば、接触式シールの交換頻度を低減することができるシール構造、回転−直動駆動装置、搬送装置、工作機械および半導体製造装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the seal structure which can reduce the replacement frequency of a contact-type seal, a rotation-linear drive apparatus, a conveying apparatus, a machine tool, and a semiconductor manufacturing apparatus can be provided.

図１は、実施形態１に係るシール構造を備えた半導体製造装置を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor manufacturing apparatus having a seal structure according to the first embodiment. 図２は、実施形態１に係るシール構造を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the seal structure according to the first embodiment. 図３は、実施形態１に係る第１シール部材の周辺部分の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a peripheral portion of the first seal member according to the first embodiment. 図４は、実施形態２に係るシール構造を模式的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a seal structure according to the second embodiment. 図５は、実施形態３に係るシール構造を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a seal structure according to the third embodiment.

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。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by the following embodiment. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily assumed by those skilled in the art, those that are substantially the same, and those in a so-called equivalent range. Furthermore, the constituent elements disclosed in the following embodiments can be appropriately combined.

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るシール構造を備えた半導体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に係るシール構造を模式的に示す断面図である。図１および図２は、回転部材３の回転中心軸Ｚｒを含み、かつ回転中心軸Ｚｒと平行な平面でシール構造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と平行な方向であり、径方向とは、回転中心軸Ｚｒに対して直交する方向である。図３は、実施形態１に係る第１シール部材の周辺部分の拡大図である。シール構造１は、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におかれる内部空間Ｖの密閉を保ちながら回転を伝達する機械要素である。内部空間Ｖと隔てられた外部空間Ｅは、内部空間Ｖに対して高圧である空間または大気雰囲気の空間である。シール構造１は、半導体製造また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、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）にシール構造１を適用する場合を説明するが、シール構造１の適用対象はこれに限定されるものではない。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a semiconductor manufacturing apparatus having a seal structure according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the seal structure according to the first embodiment. 1 and 2 show a cross section of the seal structure 1 taken along a plane including the rotation center axis Zr of the rotation member 3 and parallel to the rotation center axis Zr. In the first embodiment, the axial direction is a direction parallel to the rotation center axis Zr, and the radial direction is a direction orthogonal to the rotation center axis Zr. FIG. 3 is an enlarged view of a peripheral portion of the first seal member according to the first embodiment. The seal structure 1 is a mechanical element that transmits rotation while keeping the internal space V sealed in a special environment such as a vacuum environment, a reduced pressure environment, or a process gas filling environment. The external space E separated from the internal space V is a space having a high pressure relative to the internal space V or an air atmosphere space. The seal structure 1 is applied to a manufacturing apparatus such as semiconductor manufacturing or machine tool manufacturing, a transport apparatus, and a rotary drive apparatus. Here, as an example, a case where the seal structure 1 is applied to a rotary drive device (spindle unit) having a spindle as a rotation shaft in a manufacturing apparatus for semiconductor manufacturing will be described. It is not limited.

図１に示すように、例えば半導体製造に用いられる半導体製造装置１００は、シール構造１と、筐体１０と、電動機８と、直動機構７と、電動機８及び直動機構７を制御する制御装置９１を含む。シール構造１と、電動機８と、直動機構７とは、回転−直動駆動装置６として、電動機８の回転を伝達して、搬送テーブルとしての可動部材３３を回転させるとともに、直動機構７の軸方向の運動を伝達して可動部材３３を軸方向に移動させる。半導体製造装置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、工作物または工具）を可動部材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及び、直動機構７を内部空間Ｖに設置すると、電動機８及び、直動機構７の動作により異物が発生する可能性がある。そこで、半導体製造装置１００は、内部空間Ｖに可動部材３３を残したまま、電動機８及び、直動機構７を外部空間Ｅに設置する。そして、シール構造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及び、直動機構７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。直動機構７は、例えば、モータ、ねじ機構、直動案内機構を用いた駆動装置である。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及び、直動機構７を制御し、内部空間Ｖにある被搬送物（例えば、半導体基板、工作物または工具）を搬送テーブル（可動部材）３３に搭載して移動させ、半導体製造装置１００は、所望の製品を製造することができる。 As shown in FIG. 1, for example, a semiconductor manufacturing apparatus 100 used for semiconductor manufacturing includes a seal structure 1, a housing 10, an electric motor 8, a linear motion mechanism 7, and a control that controls the electric motor 8 and the linear motion mechanism 7. Device 91 is included. The seal structure 1, the electric motor 8, and the linear motion mechanism 7, as the rotation-linear motion drive device 6, transmit the rotation of the electric motor 8 to rotate the movable member 33 as the transfer table, and the linear motion mechanism 7. The movement in the axial direction is transmitted to move the movable member 33 in the axial direction. The semiconductor manufacturing apparatus 100 moves an object to be transported (for example, a semiconductor substrate, a workpiece, or a tool) in the internal space V after making the internal space V of the housing 10 into a vacuum environment, a reduced pressure environment, and a process gas filling environment. It is mounted on the member 33 and moved. When moving the object to be transported, if the electric motor 8 and the linear motion mechanism 7 are installed in the internal space V, foreign matter may be generated by the operation of the electric motor 8 and the linear motion mechanism 7. Therefore, the semiconductor manufacturing apparatus 100 installs the electric motor 8 and the linear motion mechanism 7 in the external space E while leaving the movable member 33 in the internal space V. The seal structure 1 transmits the power of the electric motor 8 and the linear motion mechanism 7 installed in the external space E to the internal space V while improving the sealing performance by separating the internal space V and the external space E. The electric motor 8 is, for example, a direct drive motor, a drive device using a belt drive, a linear motor, a servo motor, or the like. The linear motion mechanism 7 is a drive device using, for example, a motor, a screw mechanism, and a linear motion guide mechanism. The control device 91 includes an input circuit, a central processing unit (CPU) that is a central processing unit, a memory that is a storage device, and an output circuit. According to the program stored in the memory, the electric motor 8 and the linear motion mechanism 7 are controlled, and the object to be transported (for example, a semiconductor substrate, workpiece or tool) in the internal space V is mounted on the transport table (movable member) 33. The semiconductor manufacturing apparatus 100 can manufacture a desired product.

シール構造１は、ハウジング２と、回転部材３とを含む。実施形態１において、ハウジング２は、例えばアルミニウム合金、鉄またはステンレス鋼等の金属で形成されており、軸方向に貫通する貫通穴２２を有する筒状部２１Ａと、筒状部２１Ａの軸方向中間に形成されるフランジ部２１Ｂを備える。 The seal structure 1 includes a housing 2 and a rotating member 3. In the first embodiment, the housing 2 is formed of a metal such as an aluminum alloy, iron, or stainless steel, for example, and has a cylindrical portion 21A having a through hole 22 penetrating in the axial direction, and an intermediate portion in the axial direction of the cylindrical portion 21A. The flange part 21B formed in is provided.

フランジ部２１Ｂは、板状の鍔部材である。実施形態１において、フランジ部２１Ｂ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２は、フランジ部２１Ｂ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、フランジ部２１Ｂと筐体１０の壁面とをボルト２７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。このため、ハウジング２の一端からフランジ部２１Ｂまでの外壁は外部空間Ｅに曝されている。フランジ部２１Ｂは、平面視で筐体１０と重なり合う部分に環状溝２１ｃがあり、この環状溝にＯリング１１がはめ込まれている。Ｏリング１１は、フランジ部２１Ｂと筐体１０との間の隙間を密封し、シール構造１の密封性を向上させている。 The flange portion 21B is a plate-shaped flange member. In the first embodiment, the shape of the flange portion 21B is circular in plan view, but these shapes are not limited to circular. The housing 2 is fixed to the housing 10 by fitting the flange portion 21B from the outside of the housing 10 so as to cover the opening 10e of the housing 10 and fastening the flange portion 21B and the wall surface of the housing 10 with a bolt 27. Has been. Thereby, the housing 2 can block the opening 10 e of the housing 10 from the outside of the housing 10. For this reason, the outer wall from one end of the housing 2 to the flange portion 21 </ b> B is exposed to the external space E. The flange portion 21B has an annular groove 21c in a portion overlapping the housing 10 in plan view, and the O-ring 11 is fitted in the annular groove. The O-ring 11 seals the gap between the flange portion 21 </ b> B and the housing 10 and improves the sealing performance of the seal structure 1.

回転部材３は、例えばアルミニウム合金、鉄またはステンレス鋼等の金属で形成されており、シャフト８１と、可動部材３３とを備えている。シャフト８１の外径は、ハウジングの貫通孔２２の内径よりも小さくなっている。シャフト８１の一端部は、ハウジング２の貫通孔２２に挿入されている。シャフト８１の他端部は、電動機８の出力シャフト８１に接続されている。実施形態１において、シャフト８１は、電動機８の出力シャフトと一体に形成されているが、シャフト８１と電動機８の出力シャフトとの間にカップリングを介しても良い。可動部材３３は、シャフト８１の一端部に固定されている。 The rotating member 3 is formed of a metal such as an aluminum alloy, iron, or stainless steel, and includes a shaft 81 and a movable member 33. The outer diameter of the shaft 81 is smaller than the inner diameter of the through hole 22 of the housing. One end of the shaft 81 is inserted into the through hole 22 of the housing 2. The other end of the shaft 81 is connected to the output shaft 81 of the electric motor 8. In the first embodiment, the shaft 81 is formed integrally with the output shaft of the electric motor 8, but a coupling may be interposed between the shaft 81 and the output shaft of the electric motor 8. The movable member 33 is fixed to one end of the shaft 81.

可動部材３３は、シャフト８１とともに回転する。可動部材３３は、シャフト８１の一端部に接する円柱状の胴部３３１と、胴部３３１のシャフト８１側とは反対側の一端部に設けられる載置部３３２とを有する。胴部３３１の外径は、シャフト８１と同様、ハウジングの貫通孔２２の内径よりも小さくなっている。実施形態１において、載置部３３２は、胴部３３１と一体に形成される板状の部材であって、平面視が円形である。載置部３３２の外径は、胴部３３１の外径よりも大きくなっている。載置部３３２の胴部３３１側とは反対側の面に被搬送物が載置される。なお、胴部３３１および載置部３３２は、別部材で構成されてもよい。 The movable member 33 rotates together with the shaft 81. The movable member 33 includes a columnar body 331 that is in contact with one end of the shaft 81 and a mounting portion 332 that is provided at one end of the body 331 opposite to the shaft 81 side. The outer diameter of the body portion 331 is smaller than the inner diameter of the through hole 22 of the housing, like the shaft 81. In the first embodiment, the placement portion 332 is a plate-like member formed integrally with the body portion 331 and has a circular shape in plan view. The outer diameter of the mounting portion 332 is larger than the outer diameter of the body portion 331. The object to be transported is placed on the surface of the placement portion 332 opposite to the body portion 331 side. In addition, the trunk | drum 331 and the mounting part 332 may be comprised by another member.

なお、上述した本実施形態において、可動部材３３は電動機８によって回転運動し、直動機構７によって軸方向に直線運動させられているが、可動部材３３の動作は必ずしも回転運動または直線運動のいずれか一方である必要はない。例えば、可動部材３３が電動機８によって回転運動しながら、直動機構７で直線運動してもよい。 In the above-described embodiment, the movable member 33 is rotated by the electric motor 8 and linearly moved in the axial direction by the linear motion mechanism 7. However, the operation of the movable member 33 is not necessarily rotational or linear. There is no need to be either. For example, the linear motion mechanism 7 may be linearly moved while the movable member 33 is rotated by the electric motor 8.

シャフト８１の一端にはシール固定部３２が形成されている。シール固定部３２は、回転中心軸Ｚｒを中心とした環状の切り欠きであるシール固定凹部３２ｂを有する。 A seal fixing portion 32 is formed at one end of the shaft 81. The seal fixing portion 32 has a seal fixing recess 32b that is an annular notch centered on the rotation center axis Zr.

図２に示すように、本実施形態において、シャフト８１と可動部材３３とは、シャフト８１の一端に形成されたねじ部８１ａと、可動部材３３の形成されたねじ穴３３１ａによって互いに固定されるが、シャフト８１と可動部材３３との固定方法はこれに限定されない。例えば、シャフト８１にねじ穴を、可動部材３３に貫通孔を形成し、ボルトによって両者を締結固定してもよい。また、複数のボルトを用いても良い。 As shown in FIG. 2, in this embodiment, the shaft 81 and the movable member 33 are fixed to each other by a screw portion 81 a formed at one end of the shaft 81 and a screw hole 331 a formed with the movable member 33. The method for fixing the shaft 81 and the movable member 33 is not limited to this. For example, a screw hole may be formed in the shaft 81, a through hole may be formed in the movable member 33, and both may be fastened and fixed by bolts. A plurality of bolts may be used.

シール固定部３２には、第１シール部材５が備えられている。第１シール部材５は、例えば、樹脂またはゴム等の非金属材料で形成されている。第１シール部材５は、回転中心軸Ｚｒを中心とした環状の弾性部材であり、ハウジングの貫通孔２２の内径面に接するようにシャフト８１のシール固定凹部３２ｂに嵌められるとともに、シャフト８１のシール固定部３２と回転部材３３の胴部３３１の端面とで挟まれて固定されている。これにより、第１シール部材５は、シャフト８１及び回転部材３３とともに回転中心軸Ｚｒを中心として回転する。第１シール部材５は、シャフト８１の外径面８２ｂとハウジング２の貫通穴２２との間の隙間（第１隙間）１５を密封する。 The seal fixing portion 32 is provided with a first seal member 5. The first seal member 5 is made of, for example, a nonmetallic material such as resin or rubber. The first seal member 5 is an annular elastic member centered on the rotation center axis Zr. The first seal member 5 is fitted in the seal fixing recess 32b of the shaft 81 so as to be in contact with the inner diameter surface of the through hole 22 of the housing. The fixing portion 32 and the end surface of the body portion 331 of the rotating member 33 are sandwiched and fixed. As a result, the first seal member 5 rotates around the rotation center axis Zr together with the shaft 81 and the rotation member 33. The first seal member 5 seals a gap (first gap) 15 between the outer diameter surface 82 b of the shaft 81 and the through hole 22 of the housing 2.

図３に示すように、第１シール部材５は、弾性部材であり、リップ部５１と、固定部５２と、環状連結部５３と、シールフランジ部５４とを備える。リップ部５１は、ハウジング２が有する貫通孔２２の内壁に沿った環状部材であり、貫通孔２２の内壁に接する。固定部５２は、シャフト８１の外径面８２ｂに沿った環状部材であり、シャフト８１の外径面８２ｂに接する。環状連結部５３は、リップ部５１と固定部５２とを連結している。この構造により、リップ部５１、固定部５２および環状連結部５３の一体としての断面形状が略Ｕ字形状となっている。これにより、リップ部５１の弾性変形による圧力により、ハウジング２に対する第１シール部材５の押圧力が高められる。このため、第１隙間１５の密封性が向上する。また、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間は、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。 As shown in FIG. 3, the first seal member 5 is an elastic member, and includes a lip portion 51, a fixing portion 52, an annular coupling portion 53, and a seal flange portion 54. The lip portion 51 is an annular member along the inner wall of the through hole 22 included in the housing 2, and is in contact with the inner wall of the through hole 22. The fixed portion 52 is an annular member along the outer diameter surface 82 b of the shaft 81 and contacts the outer diameter surface 82 b of the shaft 81. The annular connecting part 53 connects the lip part 51 and the fixing part 52. With this structure, the cross-sectional shape of the lip portion 51, the fixed portion 52, and the annular connecting portion 53 as a unit is substantially U-shaped. Thereby, the pressing force of the first seal member 5 against the housing 2 is increased by the pressure due to the elastic deformation of the lip portion 51. For this reason, the sealing performance of the first gap 15 is improved. Further, the space surrounded by the lip portion 51, the annular connecting portion 53, and the fixed portion 52 opens toward the external space E on the high-pressure side among the two spaces having different pressures.

シールフランジ部５４は、固定部５２から径方向内側に向かって突出する部材である。シールフランジ部５４は、例えば、環状で板状の部材であり、シール固定部３２のシール固定凹部３２ｂに挿入されている。可動部材３３がシャフト８１にねじ固定されると、シャフト８１および可動部材３３は、シール固定凹部３２ｂに挿入されたシールフランジ部５４を挟み込み固定する。これにより、第１シール部材５のシャフト８１に対する相対的な回転が抑制される。すなわち、第１シール部材５は、シャフト８１とともに回転しやすくなる。このため、シール構造１は、第１シール部材５がハウジング２との摩擦により、シャフト８１に対して滑る可能性を低減できる。よって、シール構造１は、第１シール部材５とシャフト８１との間に摩擦が生じる可能性を抑制することができる。 The seal flange portion 54 is a member that protrudes radially inward from the fixed portion 52. The seal flange portion 54 is, for example, an annular plate member, and is inserted into the seal fixing recess 32 b of the seal fixing portion 32. When the movable member 33 is screwed to the shaft 81, the shaft 81 and the movable member 33 sandwich and fix the seal flange portion 54 inserted into the seal fixing recess 32b. Thereby, relative rotation with respect to the shaft 81 of the 1st seal member 5 is suppressed. That is, the first seal member 5 is easily rotated with the shaft 81. For this reason, the seal structure 1 can reduce the possibility that the first seal member 5 slides on the shaft 81 due to friction with the housing 2. Therefore, the seal structure 1 can suppress the possibility of friction between the first seal member 5 and the shaft 81.

実施形態１において、可動部材３３は、搬送テーブルであるとともに、シール押え部材でもある。この構造により、シール構造１は、部品点数を削減することができ、製造コストを抑制できる。なお、搬送テーブルとシール押え部材とは、別部材であってもよい。 In the first embodiment, the movable member 33 is a transfer table and a seal pressing member. With this structure, the seal structure 1 can reduce the number of parts and suppress the manufacturing cost. The transport table and the seal pressing member may be separate members.

図３に示すように、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間には、付勢部材５６が配置されている。付勢部材５６は、例えばステンレス鋼等であり、平板状の板状部５６ａおよび板状部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には、板状部５６ａおよび５６ｂの先端同士が広がるように弾性力が生じている。これにより、付勢部材５６は、リップ部５１をハウジング２の貫通孔２２に押し付けることができる。 As shown in FIG. 3, a biasing member 56 is disposed in a space surrounded by the lip portion 51, the annular coupling portion 53, and the fixing portion 52. The urging member 56 is made of, for example, stainless steel or the like, and is an elastic body that has a V-shaped cross-sectional view in which the flat plate-like portion 56a and the plate-like portion 56b are bent at the bent portion 56c. The urging member 56 has an elastic force so that the tips of the plate-like portions 56a and 56b spread. Thereby, the urging member 56 can press the lip portion 51 against the through hole 22 of the housing 2.

第１シール部材５は、リップ部５１の弾性変形による圧力および付勢部材５６の弾性変形による圧力により、貫通孔２２に押し付けられる。このため、シール構造１は、貫通孔２２に対する第１シール部材５の押圧力を高めることができる。さらに、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間は、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、当該空間に外部空間Ｅの空気が流入することで当該空間が膨張する。このため、圧力の異なる２つの空間の圧力差によって、貫通孔２２に対する第１シール部材５の押圧力が高められる。これにより、シール構造１は、内部空間Ｖを高真空環境としても、高い密封性を維持できる。 The first seal member 5 is pressed against the through hole 22 by the pressure due to the elastic deformation of the lip portion 51 and the pressure due to the elastic deformation of the biasing member 56. For this reason, the seal structure 1 can increase the pressing force of the first seal member 5 against the through hole 22. Furthermore, the space surrounded by the lip portion 51, the annular connecting portion 53, and the fixing portion 52 opens toward the external space E on the high pressure side, out of the two spaces having different pressures. When the air in the external space E flows into the space, the space expands. For this reason, the pressing force of the first seal member 5 against the through hole 22 is increased by the pressure difference between the two spaces having different pressures. Thereby, the seal structure 1 can maintain high sealing performance even when the internal space V is set to a high vacuum environment.

また、図３に示すように、第１シール部材５のリップ部５１においては、先端部５１ａが貫通孔２２に接触している。一方、リップ部５１の基部５１ｂは、貫通孔２２に接触しておらず、貫通孔２２との間に隙間をあけて対向している。これにより、第１シール部材５は、リップ部５１の先端部５１ａにて線状に貫通孔２２に接触するので、密封性を向上させることができる。 As shown in FIG. 3, the tip 51 a of the lip 51 of the first seal member 5 is in contact with the through hole 22. On the other hand, the base 51 b of the lip 51 is not in contact with the through hole 22 and faces the through hole 22 with a gap. Thereby, since the 1st sealing member 5 contacts the through-hole 22 linearly in the front-end | tip part 51a of the lip | rip part 51, it can improve sealing performance.

ところで、特許文献１のような従来技術においては、接触式シールは、ハウジングに固定されてシャフトに接している。このため、シャフトが回転すると、接触式シールとシャフトとの間で摩擦が生じることになる。したがって、摩擦熱によって接触式シールおよびシャフトの温度が上昇する。特に、シャフトの接触式シールと接触する面において、回転中心軸Ｚｒに対して直交する接線方向の速度が０．５ｍ／ｓ以上である場合、接触式シールの温度が上昇しやすい。樹脂またはゴムで形成される接触式シールは、金属で形成される他の部材と比較して熱膨張係数が大きいため、接触式シールが熱膨張すると、接触式シールのシャフトに対する接触圧が大きくなる。これにより、接触式シールの摩耗が進みやすくなる可能性がある。このため、接触式シールの温度上昇は抑制されるのが望ましい。そのために、従来の技術のシール構造は、接触式シールとともに高温となるシャフトの温度上昇を抑える必要がある。しかし、シャフトの一端部は高真空環境であるプロセス室に位置しているため、シャフトに蓄積した熱は、プロセス室側に放熱されない。このため、シャフトに蓄積した熱は、駆動源側に伝熱するが、駆動源側も発熱しているため、駆動源側への放熱量も限定される。 By the way, in the prior art like patent document 1, the contact-type seal is fixed to the housing and is in contact with the shaft. For this reason, when the shaft rotates, friction occurs between the contact seal and the shaft. Thus, frictional heat increases the temperature of the contact seal and shaft. In particular, when the speed of the tangential direction orthogonal to the rotation center axis Zr is 0.5 m / s or more on the surface of the shaft that contacts the contact seal, the temperature of the contact seal tends to increase. Since the contact-type seal made of resin or rubber has a larger coefficient of thermal expansion than other members made of metal, the contact pressure of the contact-type seal against the shaft increases when the contact-type seal expands thermally. . Thereby, wear of the contact-type seal may easily proceed. For this reason, it is desirable to suppress the temperature rise of the contact seal. Therefore, the seal structure of the prior art needs to suppress the temperature rise of the shaft that becomes high temperature together with the contact seal. However, since one end of the shaft is located in the process chamber which is a high vacuum environment, the heat accumulated in the shaft is not radiated to the process chamber side. For this reason, the heat accumulated in the shaft is transferred to the drive source side, but since the drive source side is also generating heat, the amount of heat released to the drive source side is also limited.

これに対して、実施形態１においては、シャフト８１が回転すると、接触式シールである第１シール部材５とハウジング２の貫通孔２２との間で摩擦が生じる。第１シール部材５は上述したように樹脂またはゴムで形成されているため、第１シール部材５の熱伝導率は、金属で形成された他の部材と比較して１／１０００から１／１００程度である。したがって、第１シール部材５および貫通孔２２の間で生じた摩擦熱の大部分は、貫通孔２２側に伝わり、回転部材３の温度上昇は抑制される。可動部材３３と貫通孔２２との間には、高真空環境である内部空間Ｖに繋がる隙間が設けられているため、実施形態１における貫通孔２２の熱は、可動部材３３側へ伝熱しにくくなっている。一方、貫通孔２２の熱は、フランジ部２１Ｂから筒状部２１Ａに伝熱する。外部空間Ｅでは、高真空環境である内部空間Ｖと異なり空気の対流があるため、外部空間Ｅの空気と外側部材２１の外表面との間で熱伝達が生じやすい。これにより、第１シール部材５との摩擦によってハウジング２の貫通孔の内壁２２ｂに生じた熱の放熱が促進される。このため、第１シール部材５の温度上昇が抑制されるので、第１シール部材５の熱膨張が抑制される。したがって、第１シール部材５の貫通孔２２に対する接触圧の増加が抑制されることで、第１シール部材５の摩耗の進行が抑制される。よって、シール構造１は、接触式シールである第１シール部材５の交換頻度を低減することができる。 In contrast, in the first embodiment, when the shaft 81 rotates, friction occurs between the first seal member 5 that is a contact seal and the through hole 22 of the housing 2. Since the first seal member 5 is formed of resin or rubber as described above, the thermal conductivity of the first seal member 5 is 1/1000 to 1/100 compared with other members formed of metal. Degree. Therefore, most of the frictional heat generated between the first seal member 5 and the through hole 22 is transmitted to the through hole 22 side, and the temperature rise of the rotating member 3 is suppressed. Since a gap is provided between the movable member 33 and the through hole 22 so as to connect to the internal space V that is a high vacuum environment, the heat of the through hole 22 in the first embodiment is difficult to transfer to the movable member 33 side. It has become. On the other hand, the heat of the through hole 22 is transferred from the flange portion 21B to the cylindrical portion 21A. In the external space E, unlike the internal space V which is a high vacuum environment, there is convection of air, so heat transfer is likely to occur between the air in the external space E and the outer surface of the outer member 21. Thereby, heat dissipation of heat generated in the inner wall 22b of the through hole of the housing 2 due to friction with the first seal member 5 is promoted. For this reason, since the temperature rise of the 1st seal member 5 is suppressed, the thermal expansion of the 1st seal member 5 is suppressed. Therefore, the progress of wear of the first seal member 5 is suppressed by suppressing an increase in contact pressure with respect to the through hole 22 of the first seal member 5. Therefore, the seal structure 1 can reduce the replacement frequency of the first seal member 5 that is a contact seal.

なお、シール構造１は、シャフト８１がハウジング２に対して回転運動するとともに、軸方向に移動するため、ハウジング２の貫通孔２２の、第１シール部材との摺接面の軸方向長さを、シャフト８１のハウジング２に対する軸方向ストロークよりも大きくする必要がある。これにより、シャフト８１が軸方向に所定の距離移動する全域において第１シール部材５によって内部空間Ｖを外部空間Ｅに対して密封することができる。 In the seal structure 1, the shaft 81 rotates relative to the housing 2 and moves in the axial direction. Therefore, the axial length of the sliding contact surface of the through hole 22 of the housing 2 with the first seal member is set. The shaft 81 needs to be larger than the axial stroke of the housing 2 with respect to the housing 2. Thereby, the internal space V can be sealed with respect to the external space E by the first seal member 5 in the entire region where the shaft 81 moves in the axial direction by a predetermined distance.

上述したように、第１シール部材５は、リップ部５１と、固定部５２と、環状連結部５３と、を備える。これにより、第１シール部材５は、例えばＯリング等である場合に比較して、貫通孔２２とシャフト８１との間のヒートブリッジとなる部分が小さいため、貫通孔２２との間で生じる摩擦熱をシャフト８１側へ熱伝導しにくくしている。これにより、シール構造１は、摩擦熱の外部空間Ｅ側への放熱をより促進することができる。このため、シール構造１は、第１シール部材５の摩耗を抑制することができる。 As described above, the first seal member 5 includes the lip portion 51, the fixing portion 52, and the annular coupling portion 53. Thereby, the first seal member 5 has a small portion serving as a heat bridge between the through hole 22 and the shaft 81 as compared with a case where the first seal member 5 is, for example, an O-ring, and thus friction generated between the first seal member 5 and the through hole 22. It is difficult to conduct heat to the shaft 81 side. Thereby, the seal structure 1 can further promote the radiation of the frictional heat to the external space E side. For this reason, the seal structure 1 can suppress wear of the first seal member 5.

なお、第１シール部材５は、例えば、シールフランジ部５４に相当する部分でシャフト８１および可動部材３３によって固定されるＯリング等であってもよい。第１シール部材５がＯリングである場合であっても、第１シール部材５とハウジング２の貫通孔２２との間で摩擦が生じることに変わりなく、第１シール部材５との摩擦によって貫通孔２２に生じた熱は、外部空間Ｅに放熱される。ただし、第１シール部材５は、上述したようにリップ部５１と、固定部５２と、環状連結部５３と、を備える方が摩擦熱をシール固定部材３２側へ熱伝導しにくくできる点で好ましい。 The first seal member 5 may be, for example, an O-ring that is fixed by the shaft 81 and the movable member 33 at a portion corresponding to the seal flange portion 54. Even when the first seal member 5 is an O-ring, friction does not change between the first seal member 5 and the through hole 22 of the housing 2, and the first seal member 5 penetrates by friction with the first seal member 5. The heat generated in the hole 22 is radiated to the external space E. However, as described above, the first seal member 5 is preferably provided with the lip portion 51, the fixing portion 52, and the annular connecting portion 53 in that it is difficult to conduct the frictional heat to the seal fixing member 32 side. .

また、実施形態１においては、リップ部５１に摩耗が生じても、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、シール構造１は、接触式シールである第１シール部材５の交換頻度を低減することができる。 In the first embodiment, the urging member 56 acts to maintain the contact pressure even when the lip 51 is worn. For this reason, the seal structure 1 can reduce the replacement frequency of the 1st seal member 5 which is a contact-type seal.

第１シール部材５の材質は、ポリエチレンまたはポリテトラフルオロエチレンであるとより好ましい。ポリエチレンまたはポリテトラフルオロエチレンは、第１シール部材５の材質として、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、ハウジング２の貫通孔２２との潤滑に好適である。 The material of the first seal member 5 is more preferably polyethylene or polytetrafluoroethylene. Polyethylene or polytetrafluoroethylene is excellent in wear resistance and chemical resistance as a material of the first seal member 5 and is suitable for lubrication with the through hole 22 of the housing 2.

第１シール部材５が接触するシャフト８１およびハウジング２の貫通孔２２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、第１シール部材５の摩耗が抑制され、実施形態１においてシール構造１は、接触式シールである第１シール部材５の交換頻度を低減することができる。 The material of the shaft 81 and the through-hole 22 of the housing 2 with which the first seal member 5 comes into contact is high carbon chromium bearing steel, martensitic stainless steel, precipitation hardening stainless steel, precipitation containing 3.4 mass% or more of Si. Any one of hard silicon high silicon alloys is preferred. With this structure, wear of the first seal member 5 is suppressed, and in the first embodiment, the seal structure 1 can reduce the replacement frequency of the first seal member 5 that is a contact seal.

以上説明したように、シール構造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。シール構造１は、圧力の異なる２つの空間のうち高圧側である外部空間Ｅに配置される筒状のハウジング２と、ハウジング２に挿入されるシャフト８１と、を備える。また、シール構造１は、シャフト８１の一端部に形成されシャフト８１とともに回転し、かつシャフト８１の外径面が所定の大きさの隙間である第１隙間１５を有してハウジング２が有する貫通孔の内壁２２ｂと対向するシール固定部３２と、シール固定部３２に固定されてシール固定部３２とともに回転し、ハウジング２が有する貫通孔２２の内壁２２ｂに接して、第１隙間１５を密封する環状の第１シール部材５とを備える。 As described above, the seal structure 1 can separate the two internal spaces V and the external space E having different pressures. The seal structure 1 includes a cylindrical housing 2 disposed in an external space E on the high pressure side of two spaces having different pressures, and a shaft 81 inserted into the housing 2. Further, the seal structure 1 is formed at one end of the shaft 81 and rotates together with the shaft 81, and the outer diameter surface of the shaft 81 has a first gap 15 which is a gap of a predetermined size, and the housing 2 has a penetration. The seal fixing portion 32 that faces the inner wall 22b of the hole, and is fixed to the seal fixing portion 32 and rotates together with the seal fixing portion 32 so as to contact the inner wall 22b of the through hole 22 of the housing 2 and seal the first gap 15. And an annular first seal member 5.

これにより、シャフト８１が回転すると、第１シール部材５とハウジング２の貫通孔２２との間で摩擦が生じる。上述したように、樹脂またはゴムで形成された第１シール部材５の熱伝導率は、金属で形成された他の部材と比較して小さい。したがって、第１シール部材５および貫通孔２２の間で生じた摩擦熱の大部分は、貫通孔２２側に伝わり、回転部材３の温度上昇は抑制される。そして、貫通孔２２の熱は、ハウジング２を介して外部空間Ｅ側に伝熱する。外部空間Ｅでは、高真空環境である内部空間Ｖと異なり空気の対流があるため、外部空間Ｅの空気とハウジング２の外表面との間で熱伝達が生じやすい。これにより、第１シール部材５との摩擦によって貫通孔２２に生じた熱の放熱が促進される。このため、第１シール部材５の温度上昇が抑制されるので、第１シール部材５の熱膨張が抑制される。したがって、第１シール部材５の貫通孔２２に対する接触圧の増加が抑制されることで、第１シール部材５の摩耗の進行が抑制される。よって、シール構造１は、接触式シールである第１シール部材５の交換頻度を低減することができる。 Thereby, when the shaft 81 rotates, friction is generated between the first seal member 5 and the through hole 22 of the housing 2. As described above, the thermal conductivity of the first seal member 5 formed of resin or rubber is smaller than that of other members formed of metal. Therefore, most of the frictional heat generated between the first seal member 5 and the through hole 22 is transmitted to the through hole 22 side, and the temperature rise of the rotating member 3 is suppressed. The heat of the through hole 22 is transferred to the external space E side through the housing 2. In the external space E, unlike the internal space V which is a high vacuum environment, there is convection of air, so heat transfer is likely to occur between the air in the external space E and the outer surface of the housing 2. Thereby, heat dissipation of heat generated in the through hole 22 due to friction with the first seal member 5 is promoted. For this reason, since the temperature rise of the 1st seal member 5 is suppressed, the thermal expansion of the 1st seal member 5 is suppressed. Therefore, the progress of wear of the first seal member 5 is suppressed by suppressing an increase in contact pressure with respect to the through hole 22 of the first seal member 5. Therefore, the seal structure 1 can reduce the replacement frequency of the first seal member 5 that is a contact seal.

実施形態１に係るシール構造１は、シール固定部３２のシャフト８１と固定される一端部とは異なる他端部に固定されてシール固定部３２とともに回転する可動部材（シール押え部材）３３を備える。また、第１シール部材５は、シャフト８１の径方向内側に向かって突出しシール固定部３２および可動部材（シール押え部材）３３に挟まれて固定されるシールフランジ部５４を備える。 The seal structure 1 according to the first embodiment includes a movable member (seal pressing member) 33 that is fixed to the other end portion different from the one end portion fixed to the shaft 81 of the seal fixing portion 32 and rotates together with the seal fixing portion 32. . The first seal member 5 includes a seal flange portion 54 that protrudes radially inward of the shaft 81 and is fixed between the seal fixing portion 32 and the movable member (seal pressing member) 33.

これにより、第１シール部材５のシャフト８１に対する相対的な回転が抑制される。すなわち、第１シール部材５は、シャフト８１とともに回転しやすくなる。このため、シール構造１は、第１シール部材５が貫通孔２２との摩擦により滑る可能性を低減できる。よって、実施形態１に係るシール構造１は、第１シール部材５とシャフト８１との間に摩擦が生じる可能性を抑制することができる。 Thereby, relative rotation with respect to the shaft 81 of the 1st seal member 5 is suppressed. That is, the first seal member 5 is easily rotated with the shaft 81. For this reason, the seal structure 1 can reduce the possibility that the first seal member 5 slides due to friction with the through hole 22. Therefore, the seal structure 1 according to the first embodiment can suppress the possibility of friction between the first seal member 5 and the shaft 81.

実施形態１に係るシール構造１において、第１シール部材５は、シール固定部３２に接する固定部５２と、ハウジング２が有する貫通孔２２の内壁２２ｂ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。 In the seal structure 1 according to the first embodiment, the first seal member 5 includes a fixing portion 52 that contacts the seal fixing portion 32, a lip portion 51 that contacts the inner wall 22b of the through hole 22 of the housing 2, a fixing portion 52, and a lip And an annular connecting portion 53 that connects the portion 51.

これにより、リップ部５１の弾性変形による弾性力により、第１シール部材５はハウジング２の貫通孔２２に押し付けられる。このため、シール構造１は、貫通孔２２に対する第１シール部材５の押圧力を高め、第１隙間１５の密封性を向上させることができる。そして、第１シール部材５は、例えばＯリング等である場合に比較して、貫通孔２２（ハウジング２）とシャフト８１との間のヒートブリッジとなる部分が小さいため、貫通孔２２との間で生じる摩擦熱をシャフト８１側へ熱伝導しにくくしている。これにより、シール構造１は、摩擦熱の外部空間Ｅ側への放熱をより促進することができる。このため、シール構造１は、第１シール部材５の摩耗を抑制することができる。 Accordingly, the first seal member 5 is pressed against the through hole 22 of the housing 2 by the elastic force generated by the elastic deformation of the lip portion 51. For this reason, the seal structure 1 can increase the pressing force of the first seal member 5 against the through hole 22 and improve the sealing performance of the first gap 15. And since the part used as the heat bridge between the through-hole 22 (housing 2) and the shaft 81 is small compared with the case where it is an O-ring etc., for example, the 1st seal member 5 is between the through-holes 22. The frictional heat generated in the above is made difficult to conduct to the shaft 81 side. Thereby, the seal structure 1 can further promote the radiation of the frictional heat to the external space E side. For this reason, the seal structure 1 can suppress wear of the first seal member 5.

実施形態１に係るシール構造１において、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間に設けられて、リップ部５１をハウジング２が有する貫通孔２２の内壁に押し付ける付勢部材５６を備える。 In the seal structure 1 according to the first embodiment, the seal structure 1 is provided in a space surrounded by the lip portion 51, the annular coupling portion 53, and the fixing portion 52, and presses the lip portion 51 against the inner wall of the through hole 22 of the housing 2. A biasing member 56 is provided.

これにより、第１シール部材５は、リップ部５１の弾性変形による弾性力および付勢部材５６の弾性変形による弾性力により、貫通孔２２に押し付けられる。このため、シール構造１は、貫通孔２２に対する第１シール部材５の押圧力を高め、第１隙間１５の密封性を向上させることができる。そして、リップ部５１に摩耗が生じても、付勢部材５６は、貫通孔２２に対する第１シール部材５の押圧力を維持するように作用する。このため、シール構造１は、接触式シールである第１シール部材５の交換頻度を低減することができる。 Accordingly, the first seal member 5 is pressed against the through hole 22 by the elastic force due to the elastic deformation of the lip portion 51 and the elastic force due to the elastic deformation of the biasing member 56. For this reason, the seal structure 1 can increase the pressing force of the first seal member 5 against the through hole 22 and improve the sealing performance of the first gap 15. Even when the lip portion 51 is worn, the biasing member 56 acts to maintain the pressing force of the first seal member 5 against the through hole 22. For this reason, the seal structure 1 can reduce the replacement frequency of the 1st seal member 5 which is a contact-type seal.

実施形態１に係るシール構造１において、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間は、圧力の異なる２つの空間のうち高圧側の空間である外部空間Ｅに向かって開口している。 In the seal structure 1 according to the first embodiment, the space surrounded by the lip portion 51, the annular coupling portion 53, and the fixing portion 52 is directed to the external space E that is a high-pressure side space among two spaces having different pressures. Open.

これにより、リップ部５１と、環状連結部５３と、固定部５２とで囲まれる空間に外部空間Ｅの空気が流入することで、当該空間が膨張する。このため、圧力の異なる２つの空間の圧力差によって、貫通孔２２に対する第１シール部材５の押圧力が高められる。これにより、シール構造１は、内部空間Ｖを高真空環境としても、高い密封性を維持できる。 Thereby, when the air of the external space E flows into the space surrounded by the lip portion 51, the annular connecting portion 53, and the fixed portion 52, the space is expanded. For this reason, the pressing force of the first seal member 5 against the through hole 22 is increased by the pressure difference between the two spaces having different pressures. Thereby, the seal structure 1 can maintain high sealing performance even when the internal space V is set to a high vacuum environment.

実施形態１に係るシール構造１において、ハウジング２は、筒状の部材である筒状部２１Ａと、筒状部２１Ａの軸方向中間に形成されるフランジ部２１Ｂと、を備え、第１シール部材５は、貫通孔２２の内壁に接する。そして、貫通孔２２の、第１シール部材との摺接面の軸方向長さは、シャフト８１のハウジング２に対する軸方向ストロークよりも長くなっている。 In the seal structure 1 according to the first embodiment, the housing 2 includes a cylindrical portion 21A that is a cylindrical member, and a flange portion 21B that is formed in the middle in the axial direction of the cylindrical portion 21A. 5 is in contact with the inner wall of the through hole 22. The axial length of the through hole 22 in the sliding contact surface with the first seal member is longer than the axial stroke of the shaft 81 with respect to the housing 2.

これにより、シャフトが直動機構７によってハウジング２に対して軸方向に所定のストロークの範囲で往復移動しても、第１シール部材５は貫通穴２２の内壁２２ｂから外れることなく摺接しつづけることができ、シャフトが軸方向に移動できる範囲において内部空間Ｖを外部空間Ｅに対して密封することができる。 Thereby, even if the shaft reciprocates within a predetermined stroke range in the axial direction with respect to the housing 2 by the linear motion mechanism 7, the first seal member 5 remains in sliding contact without being detached from the inner wall 22 b of the through hole 22. The inner space V can be sealed from the outer space E within a range in which the shaft can move in the axial direction.

（実施形態２）
図４は、実施形態２に係るシール構造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に係るシール構造１は、シール部材５を軸方向に２つ備える点が上述した実施形態１とは異なる。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a seal structure according to the second embodiment. The same components as those in the first embodiment described above are given the same structures, and descriptions thereof are omitted. The seal structure 1 according to the second embodiment is different from the first embodiment described above in that two seal members 5 are provided in the axial direction.

第２実施形態では、シャフト８１と回転部材３３との間に、シール固定部材３５が設けられる。シール固定部材３５は、軸方向両端に形成されたねじ部３５ａと、シャフト８１及び回転部材３３に形成されたねじ穴３３１ａ、３５ａによって互いに固定される。シール固定部材３５のシャフト８１側端面は、シャフト８１のシール固定凹部３２ｂに挿入された第１シール部材５のシールフランジ部５４を挟み込み固定する。シール固定部材３５の軸方向端面側端部にはシール固定凹部３５ｂが形成されており、そこに挿入された第２シール部材５０のフランジ部５４０を、回転部材３３の軸方向端面で挟み込み固定する。
本実施例では、第２シール部材５０は、第１シール部材５と同一のものを用いているが、同様の構成であれば、形状や大きさは異なっていても良い。例えば、シャフト８１に対して、回転部材３３の外径を大きく、又は小さく形成し、それに合わせて第１シール部材５に対して大きい、又は小さい第２シール部材５０を使用しても良い。 In the second embodiment, a seal fixing member 35 is provided between the shaft 81 and the rotating member 33. The seal fixing member 35 is fixed to each other by screw portions 35 a formed at both ends in the axial direction and screw holes 331 a and 35 a formed in the shaft 81 and the rotating member 33. The shaft 81 side end surface of the seal fixing member 35 sandwiches and fixes the seal flange portion 54 of the first seal member 5 inserted into the seal fixing recess 32 b of the shaft 81. A seal fixing recess 35b is formed at the end of the seal fixing member 35 in the axial direction end surface, and the flange portion 540 of the second seal member 50 inserted therein is sandwiched and fixed by the axial end surface of the rotating member 33. .
In the present embodiment, the second seal member 50 is the same as the first seal member 5, but the shape and size may be different as long as they have the same configuration. For example, the outer diameter of the rotation member 33 may be formed larger or smaller than the shaft 81, and the second seal member 50 larger or smaller than the first seal member 5 may be used accordingly.

上記実施形態によれば、ハウジング２とシャフト８１、回転部材３３及びシール固定部材３５との間の隙間を第１シール部材５及び第２シール部材５０で２重に密封することができるので、よりシール性能を向上させることができる。 According to the above embodiment, the gap between the housing 2 and the shaft 81, the rotation member 33, and the seal fixing member 35 can be double sealed with the first seal member 5 and the second seal member 50. Sealing performance can be improved.

（実施形態３）
図５は、実施形態３に係るシール構造を模式的に示す断面図である。上述した実施形態２とは、ハウジング２の軸方向中間に形成された気体通路２１ｃから、シャフト８１、内壁部２２ｂ、第１シール部材５、及び、第２シール部材５０で囲まれた空間Ｓの気体を排気する点が異なる。 (Embodiment 3)
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a seal structure according to the third embodiment. In the second embodiment described above, the space S surrounded by the shaft 81, the inner wall portion 22 b, the first seal member 5, and the second seal member 50 is formed from the gas passage 21 c formed in the middle in the axial direction of the housing 2. The difference is that the gas is exhausted.

気体通路２１ｃは、ハウジング２の筒状部２１Ａの軸方向中間位置に形成される。
筒状部２１Ａの貫通孔２２の内壁には環状溝２２ａが形成され、環状溝２２ａの底部部に気体通路２１ｃが開口している。環状溝２２ａは、シャフト８１のハウジング２に対する軸方向移動の範囲において、常に第１シール部材５と、第２シール部材５０との間に位置する様な位置に形成される。 The gas passage 21 c is formed at an intermediate position in the axial direction of the cylindrical portion 21 </ b> A of the housing 2.
An annular groove 22a is formed on the inner wall of the through hole 22 of the cylindrical portion 21A, and a gas passage 21c is opened at the bottom of the annular groove 22a. The annular groove 22 a is formed at a position that is always located between the first seal member 5 and the second seal member 50 in the range of the axial movement of the shaft 81 relative to the housing 2.

上記実施形態によれば、ハウジング２とシャフト８１、回転部材３３及びシール固定部材３５と、第１シール部材５と、第２シール部材５０で囲まれる空間を気体通路２１ｃから排気することによって、よりシール性能を向上させることができる。 According to the above embodiment, the space surrounded by the housing 2, the shaft 81, the rotation member 33 and the seal fixing member 35, the first seal member 5, and the second seal member 50 is exhausted from the gas passage 21 c, so that Sealing performance can be improved.

以上、実施形態１、実施形態２および実施形態３を説明したが、前述した内容により限定されるものではない。また、実施形態１から実施形態３の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換および変更のうち少なくとも１つを行うことができる。 As mentioned above, although Embodiment 1, Embodiment 2, and Embodiment 3 were demonstrated, it is not limited by the content mentioned above. In addition, at least one of various omissions, substitutions, and changes of the components can be made without departing from the spirit of the first to third embodiments.

１,１Ａ,１Ｂシール構造
１０筐体
１１Ｏリング
１５第１隙間
２ハウジング
２１Ａ筒状部
２１Ｂフランジ部
２２貫通孔
２２ａ環状溝
２２ｂ貫通孔
３回転部材
３２シール固定部材
３２ｂシール固定凹部
３３可動部材（搬送テーブル、シール押え部材）
３３１胴部
３３２載置部
５第１シール部材
５１リップ部
５２固定部
５３環状連結部
５４シールフランジ部
５６付勢部材
６回転−直動駆動装置
７直動機構
８電動機
９１制御装置
１００半導体製造装置
Ｅ外部空間
Ｖ内部空間 1, 1A, 1B Seal structure 10 Housing 11 O-ring 15 First gap 2 Housing 21A Tubular portion 21B Flange portion 22 Through hole 22a Annular groove 22b Through hole 3 Rotating member 32 Seal fixing member 32b Seal fixing recess 33 Movable member ( (Conveyance table, seal holding member)
331 body portion 332 placement portion 5 first seal member 51 lip portion 52 fixing portion 53 annular coupling portion 54 seal flange portion 56 biasing member 6 rotation-linear motion drive device 7 linear motion mechanism 8 electric motor 91 control device 100 semiconductor manufacturing device E External space V Internal space

Claims

A seal structure that separates two spaces having different pressures, a cylindrical housing disposed in a high-pressure side of the two spaces having different pressures, a shaft inserted into the housing, and one end of the shaft An annular first seal member that is fixed to a portion and rotates or moves in the axial direction together with the shaft and seals the first gap in contact with the housing.

The first seal member includes a seal flange portion that protrudes radially inward of the shaft, is fixed to the shaft and one end of the shaft, and is sandwiched and fixed by a rotating member that rotates together with the shaft. The seal structure according to claim 1.

The first seal member includes a fixing portion that contacts the shaft, a lip portion that contacts the housing, and an annular connecting portion that connects the fixing portion and the lip. The seal structure according to claim 1 or 2.

The seal structure according to claim 3, further comprising an urging member provided in a space surrounded by the lip portion, the annular coupling portion, and the fixing portion, and pressing the lip portion against the housing. .

The space surrounded by the lip portion, the annular connecting portion, and the fixed portion opens toward a high-pressure side space among the two spaces having different pressures. Or the seal structure of 4.

An inner wall of the housing having a first gap that is fixed to the shaft with a predetermined gap in the axial direction with the first seal member and rotates together with the shaft and whose side surface is a gap of a predetermined size. And an annular second seal member that is fixed to the seal fixing member and rotates together with the seal fixing member, contacts the housing, and seals the first gap. The seal structure according to any one of claims 1 to 5.

An exhaust hole for exhausting a space surrounded by the inner peripheral surface of the housing, the first seal member, the second seal member, and the outer peripheral surface of the shaft is formed in the housing. Item 7. The seal structure according to any one of Items 1 to 6.

A rotation drive device comprising the seal structure according to claim 1 and an electric motor that rotates the shaft.

A transport apparatus comprising: the seal structure according to claim 1; and a movable member that moves an object to be transported, wherein the rotation of the shaft is interlocked with the movable member.

A machine tool comprising the seal structure according to any one of claims 1 to 7.

A semiconductor manufacturing apparatus comprising the seal structure according to claim 1.