JP3181971U - 回転構造物の螺子機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ターボ分子ポンプのような回転構造物において、回転シャフトとそれに固定される回転部材とを強固に固定することのできる固定機構を提供する。
【解決手段】回転シャフト２と、その回転シャフト２に固定される回転部材３とを備える回転構造物１において、回転シャフト２に回転部材３を固定するためのネジ軸部２０とナット部３０とを備える螺子機構１０であり、このネジ軸部２０とナット部３０の螺条方向を、当該ナット部３０をネジ軸部２０に嵌め込む側から見て、回転シャフト２の回転方向と逆の方向に形成する。
【選択図】図１

Description

本考案は、例えば、ターボ分子ポンプなどの回転構造物において、回転シャフトとローターとを固定するための螺子機構に関するものである。

近年、半導体製造装置や真空実験装置などの各種装置において、ターボ分子ポンプが広く使用されている（例えば、特許文献１参照）。このターボ分子ポンプは機械式真空ポンプの一種であり、動翼を備えたローターが高速回転して気体分子を弾き飛ばすことによってガスを排気する。

こうしたターボ分子ポンプには、ローターが、モーターによって反時計回り方向に回転する回転シャフトに左ネジ構造のナットによって固定され、また、回転シャフトの下端にストッパーが同じく左ネジ構造のボルトによって固定されたものがある。

特開２０１０−０２５００２号公報

しかし、上記したターボ分子ポンプにおいては、反時計回り方向に回転する回転シャフトに、ローターが左ネジ構造のナットによって固定されているので、高速回転の影響によってナットが緩み易いといった問題が発生する。ナットが緩むと、ローターと回転シャフトとの組付き力が低下するので、ローターおよびそれに設けられている動翼の回転バランスが崩れ、異音や振動が発生してしまう。

本考案はこうした問題に鑑み創案されたもので、例えば、ターボ分子ポンプのような回転構造物において、回転シャフトとそれに固定される回転部材とを強固に固定することのできる螺子機構を提供することを課題とする。

図１乃至図３を参照して説明する。請求項１に記載の回転構造物の螺子機構１０は、回転シャフト２と、その回転シャフト２に固定される回転部材３とを備える回転構造物１において、前記回転シャフト２に前記回転部材３を固定するためのネジ軸部２０とナット部３０とを備えるものであって、前記ネジ軸部２０とナット部３０の螺条方向が、前記ナット部３０をネジ軸部２０に嵌め込む側から見て、前記回転シャフト２の回転方向と逆の方向に形成されたものである。

請求項２に記載の回転構造物の螺子機構１０は、回転シャフト２と、該回転シャフト２に固定される回転部材３とを備える回転構造物１において、前記回転シャフト２に前記回転部材３を固定するためのネジ軸部２０とナット部３０とを備えるものであって、前記ネジ軸部２０とナット部３０の螺条方向が、前記ナット部３０をネジ軸部２０に嵌め込む側から見て、前記回転シャフト２の回転方向と逆の方向に形成されたものである。

また、前記回転構造物１が、ターボ分子ポンプであると共に、前記回転部材３がローターであり、前記螺子機構１０が、前記回転シャフト２の上部に位置する第一螺子機構１１と、前記回転シャフト２の下端部に位置する第二螺子機構１２とで構成されている。

また、前記第一螺子機構１１が、前記回転シャフト２の上部外周面に螺条を形成して構成した第一ネジ軸部２１と、当該第一ネジ軸部２１に螺合する螺条を備える第一ナット部３１とで構成されている。

さらに、前記第二螺子機構１２が、前記回転シャフト２の下端部外周面に螺条を形成して構成した第二ネジ軸部２２と、当該第二ネジ軸部２２に螺合する螺条を備える第二ナット部３２とで構成されている。

請求項１に記載の回転構造物の螺子機構１０は、ネジ軸部２０とナット部３０の螺条方向を、ナット部３０をネジ軸部２０に嵌め込む側から見て、回転シャフト２の回転方向と逆の方向に形成したので、当該螺子機構１０の緩みを防止することができる。これにより、回転シャフト２と回転部材３との組付き力が低下して、異音や振動が発生するといった事態を未然に防止することができる。

請求項２に記載の回転構造物の螺子機構１０は、請求項１に記載の考案と同様の効果を発揮する。すなわち、ネジ軸部２０とナット部３０の螺条方向を、ナット部３０をネジ軸部２０に嵌め込む側から見て、回転シャフト２の回転方向と逆の方向に形成したので、当該螺子機構１０の緩みを防止することができる。これにより、回転シャフト２と回転部材３との組付き力が低下して、異音や振動が発生するといった事態を未然に防止することができる。

また、回転構造物１がターボ分子ポンプであると共に、回転部材３がローターであり、螺子機構１０が、回転シャフト２の上部に位置する第一螺子機構１１と、回転シャフト２の下端部に位置する第二螺子機構１２とで構成されるので、螺子機構１０の緩みに起因する当該ターボ分子ポンプ１の異音および振動の発生を未然に防止することができる。

本考案に係る螺子機構の実施形態を示す要部断面図である。 図１のＸ矢視概略説明図である。 図１のＹ矢視概略説明図である。 本考案に係る螺子機構の他の実施形態を示す説明図である。

図１を参考にして回転構造物１がターボ分子ポンプの場合について説明する。２は回転シャフトで、回転シャフトの上半部にはローターを構成する回転部材３が嵌固着されている。回転部材３の外周には半径方向の切込入り円環状動翼３ａが上下に列べて配置されている。回転部材３の外側に配置した円筒状ケーシング４の内面には、半径方向の切込入り円環状静翼４ａが上下に列べて配置され且つ各静翼４ａは上下に隣同士の動翼３ａ，３ａの間になるように配置されている。回転部材３の上面中央凹部３ｂには回転シャフト２の第一ネジ軸部２１が突接され、ケーシング４の上端には、吸気口６ａを設けた蓋部材６が固着配置され、蓋部材６の下面に垂設した軸受筒６ｂに回転シャフト２の上端が上軸受６ｃを介して支持される。又、軸受筒６ｂと回転部材３との間には磁気軸受６ｄ，３ｃが配置されている。

ケーシング４の下側に接続した支持台７には、回転シャフト２の下部２ａがあり、モータロータ５ａが嵌着され、モータロータ５ａの下側には支持台７に装着したスラスト軸受７ａが嵌着され、更にその下側の第二ネジ軸２２に第二ナット３２が装着されている。モータロータ５ａを囲んでモータステータ５ｂが支持台７に配置されている。気体は吸気口６ａから静翼４ａと回転翼３ａ間を通って支持台７の排気口７ｂへ流れた。

本考案に係る回転構造物の螺子機構１０の一実施形態を、図１に示す。この螺子機構１０は、垂直方向に配置された回転シャフト２と、その回転シャフト２の上半部外周側に固定される回転部材３とを備える回転構造物１において、回転シャフト２に回転部材３を固定するためのものである。

本実施形態における回転構造物１はターボ分子ポンプである。このターボ分子ポンプ１は、半導体製造装置や真空実験装置などの各種装置や、研究実験室などの排気装置などとして広く使用される。

回転シャフト２はケーシング４に収納され、その下部の外周側に配置されたモーター５によって反時計回り方向に回転する。回転シャフト２は、その略上半部が、動翼３ａを備えたローター（回転部材）３の中心部を挿通している。

螺子機構１０は、回転シャフト２の上部に位置する第一螺子機構１１と、回転シャフト２の下端部に位置する第二螺子機構１２とで構成される。第一螺子機構１１は、回転シャフト２の上部外周面に螺条を形成して構成した第一ネジ軸部（ボルト構造）２１と、この第一ネジ軸部２１に螺合する螺条を備える第一ナット部（ナット構造）３１とで構成される。この第一螺子機構１１は、回転シャフト２にローター３を固定する役目を担う。

また、第二螺子機構１２は、回転シャフト２の下端部外周面に螺条を形成して構成した第二ネジ軸部（ボルト構造）２２と、この第二ネジ軸部２２に螺合する螺条を備える第二ナット部（ナット構造）３２とで構成される。この第二螺子機構１２の第二ナット部３２はストッパーの役目を担い、回転シャフト２の上下方向の移動を規制する。

そして、図２に示すように、第一螺子機構１１の第一ネジ軸部２１と第一ナット部３１の螺条方向を、第一ナット部３１を第一ネジ軸部２１に嵌め込む側から見て（すなわち図１のＸで示す上方から見て）、当該回転シャフト２および第一ネジ軸部２１の回転方向（反時計回り方向）Ｌとは逆の右方向Ｒとしている。すなわち、第一ネジ軸部２１および第一ナット部３１を右ネジ構造としている。

また、図３に示すように、第二螺子機構１２の第二ネジ軸部２２と第二ナット部３２の螺条方向を、第二ナット部３２を第二ネジ軸部２２に嵌め込む側から見て（すなわち図１のＹで示す下方から見て）、当該回転シャフト２および第二ネジ軸部２２の回転方向（時計回り方向）Ｒとは逆の左方向Ｌとしている。すなわち、第二ネジ軸部２２および第二ナット部３２を左ネジ構造としている。

本実施形態に係る螺子機構１０を備えるターボ分子ポンプ（回転構造物）１において、第一ナット部３１を第一ネジ軸部２１に嵌め込む側から見た状態で、回転シャフト２およびローター（回転部材）３がモーター５によって反時計回り方向に回転すると、その回転力によって第一螺子機構１１も同時に反時計回り方向に回転して、当該反時計回り方向に回転力が作用する。

このとき、第一螺子機構１１の第一ネジ軸部２１および第一ナット部３１の螺条は、時計回り方向に形成された右ネジ構造であるため、反時計回り方向の回転力が第一螺子機構１１を締める方向に作用する。その結果、第一螺子機構１１は緩むことなく回転シャフト２とローター３とを強く固定する。これにより、回転シャフト２とローター３との組付き力が低下して異音や振動が発生するといった事態を未然に防止することができる。

また、上記の場合において、第二ナット部３２を第二ネジ軸部２２に嵌め込む側から見た状態では、回転シャフト２およびローター（回転部材）３がモーター５によって時計回り方向に回転することになる。そして、その回転力によって第二螺子機構１２も同時に時計回り方向に回転して、当該時計回り方向に回転力が作用する。

このとき、第二螺子機構１２の第二ネジ軸部２２および第二ナット部３２の螺条は、反時計回り方向に形成された左ネジ構造であるため、時計回り方向の回転力が第二螺子機構１２を締める方向に作用する。その結果、第二螺子機構１２の第二ナット部（ストッパー）３２は緩むことなく第二ネジ軸部２２に、より強く組付く。これにより、第二ナット部３２はストッパーとしての機能を効果的に発揮する。

なお、上記実施形態においては、螺子機構１０を、回転シャフト２およびローター３が、上から見た場合に反時計回り方向に回転する回転構造物１に適用したものであるが、その逆に時計回り方向に回転する回転構造物１に適用することもできる。その場合、上記実施形態とは異なり、第一螺子機構１１を左ネジ構造とし、第二螺子機構１２を右ネジ構造とする。

また、上記実施形態における螺子機構１０は、垂直方向に配置された回転シャフト２と、その外周側に固定される回転部材（ローター）３とを備えたターボ分子ポンプ１に用いられるものであるが、本考案に係る螺子機構１０はそうした使用に限定されるものではない。

従って、本考案に係る螺子機構１０は、例えば、図４に示すように、水平方向に配置された回転シャフト２と、それに固定される回転部材（車輪）３とを備える回転構造物（各種の車両）１にも適用することができる。

この場合、右側の車輪３は時計回り方向Ｒに回転するので、この車輪３に組付ける螺子機構１０は反時計回り方向Ｌの螺条を備える左ネジ構造とする。その逆に、左側の車輪３は反時計回り方向Ｌに回転するので、この車輪３に組付ける螺子機構１０は時計回り方向Ｒの螺条を備える右ネジ構造とする。

１ 回転構造物（ターボ分子ポンプ、車両）
２ 回転シャフト
２ａ 下部
３ 回転部材（ローター）
３ａ 動翼
３ｂ 中央凹部
３ｃ 磁気軸受
４ ケーシング
４ａ 静翼
４ｂ 上軸筒
４ｃ 磁気軸受
５ モーター
５ａ モータロータ
５ｂ モータステータ
６ 蓋部材
６ａ 吸気口
６ｂ 軸受筒
６ｃ 上軸受
６ｄ 磁気軸受
７ 支持台
７ａ スラスト軸受
７ｂ 排気口
１０ 螺子機構
１１ 第一螺子機構
１２ 第二螺子機構
２０ ネジ軸部
２１ 第一ネジ軸部
２２ 第二ネジ軸部
３０ ナット部
３１ 第一ナット部
３２ 第二ナット部

Claims (2)

1. 回転シャフト（２）と，該回転シャフトに固定される回転部材（３）とを備える回転構造物（１）において，前記回転シャフトに前記回転部材を固定するためのネジ軸部（２０）とナット部（３０）とを備える螺子機構であって、前記ネジ軸部とナット部の螺条方向が，前記ナット部をネジ軸部に嵌め込む側から見て，前記回転シャフトの回転方向と逆の方向に形成されていることを特徴とする回転構造物の螺子機構。
2. 回転シャフト（２）と，該回転シャフトに固定される回転部材（３）とを備える回転構造物（１）において，前記回転シャフトに前記回転部材を固定するためのネジ軸部（２０）とナット部（３０）とを備える螺子機構であって、前記ネジ軸部とナット部の螺条方向が，前記ナット部をネジ軸部に嵌め込む側から見て，前記回転シャフトの回転方向と逆の方向に形成されており、前記回転構造物がターボ分子ポンプであると共に，前記回転部材がローターであり、前記螺子機構が，前記回転シャフトの上部に位置する第一螺子機構（１１）と，前記回転シャフトの下端部に位置する第二螺子機構（１２）とで構成され、前記第一螺子機構が，前記回転シャフトの上部外周面に螺条を形成して構成した第一ネジ軸部（２１）と，該第一ネジ軸部に螺合する螺条を備える第一ナット部（３１）とで構成され、前記第二螺子機構が，前記回転シャフトの下端部外周面に螺条を形成して構成した第二ネジ軸部（２２）と，該第二ネジ軸部に螺合する螺条を備える第二ナット部（３２）とで構成されたことを特徴とする回転構造物の螺子機構。

Images