JP4163468B2 - 組立ロータリージョイント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数通路を有する組立ロータリージョイントに関する。更に詳しくは、表面研磨装置等の配管に設けられてスラリー流体、空気、純水、真空等の多数の通路を有する組立ロータリージョイントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の関連技術として図５に示すロータリージョイント装置が存在する。図５は、スラリー流体用ロータリージョイント装置全体の断面図である。
図４に於いて、５０は、研磨装置のボックスである。ボックス５０には回転軸５２が回転可能に取り付けられており、この回転軸５２は歯車を介してモータ７０により回動される。回転軸５２は、加工品を加工台に平面に取り付けて加工する関係から、ボックス５０に垂直に取り付けられている。そして、回転軸５２の下端部にパッド６０が取り付けられていると共に、そのパッド６０と直結する上部にスラリー流体供給用のロータリージョイント５１が装着されている。
又、回転軸５２の上部にはエア供給用ロータリージョイント５３が装着されている。
【０００３】
この回転軸５２の上部に設けられたエア供給用ロータリージョイント５３からエアが供給されるエア通路が回転軸５２の軸方向下方へ貫通している。
又、スラリー流体供給用のロータリージョイント５１のスラリー流体が供給される流通路が回転軸５２の軸方向へ貫通している。この他、スラリー流体供給用ロータリージョイント５１には、スラリー流体用流通路の他に真空通路、冷却通路に加えてエアも通過できるようにエア通路が設けられてる。このために、スラリー流体供給用のロータリージョイント５１には、多数の通路が設けられているので径方向に大型になる。このスラリー流体供給用のロータリージョイント５１が大型になると、研磨機に於ける取付スペースとの関係からロータリージョイント５１を取付けることが困難になる。更に、回転軸５２のパッド６０近くにロータリージョイント５１を取り付けると遠心力の関係から回転軸に過大の力が作用することになるので、研磨加工精度に影響することになる。
【０００４】
更に、本発明の関連技術として図６に示すようなロータリージョイント１００が存在する。このロータリージョイント１００は、シリコンウエハの表面を研磨する表面研磨装置の配管通路に装備されるものである。このロータリージョイント１００には、円筒状のジョイント本体１０１が設けられている。このジョイント本体１０１の内周面１０１Ａ内には回転体１０２が回動自在に取り付けられている。
回転体１０２の一端にはフランジ部１０２Ａが設けられており、このフランジ部１０２Ａは、図示省略の研磨パッドに連結される。
そして、回転体１０２に設けられたスラリー用流体通路１０３と研磨パッドの流体通路とが連通するように接続される。
【０００５】
回転体１０２の図示上端部には、キャップ状の回転密封環１０５がＯリングを介して嵌合している。回転密封環１０５は中心に連通路が設けられてスラリー用流体通路１０３と連通すると共に、先端面にシール面１０５Ａが設けられている。 この回転密封環１０５は炭化珪素材製である。
【０００６】
回転密封環１０５と対向する位置には固定密封環１０６が設けられている。この固定密封環１０６は、ジョイント本体１０１の端部に設けられたヘッドカバー１１０の流体通路の内周面に移動自在に嵌合している。この固定密封環１０６はジョイント本体１０１の溝に取り付けられたＯリングを介してヘッドカバー１１０の供給通路１１１に嵌合する円筒部１０６Ａとシール面１０５Ａに密接する対向シール面１０６Ｂ１を設けた円錐状のシール部１０６Ｂとに形成されている。そして、固定密封環１０６の内周に中間通路１０７が設けられており、この中間通路１０７はスラリー用流体通路１０３と供給通路１１１に連通している。供給通路１１１からはスラリー流体が流入するので、摩耗との関係から、回転密封環１０５と同様に固定密封環１０６も硬質材製の炭化珪素にしなければならない。この固定密封環１０６は、コイルばね１０８により回転密封環１０５へ押圧されている。
この第１メカニカルシール１０４は、第２メカニカルシール１１６と単独に構成されているために、両部品間の軸方向の間隔が大きくなると共に、構造が複雑になる。又、固定密封環１０６の円筒部１０６Ａの嵌合構造と、コイルばねによる押圧構造のために、固定密封環１０６が軸方向へ長手構造になる。
【０００７】
この回転密封環１０５と固定密封環１０６により第１メカニカルシール１０４を構成する。第１メカニカルシール１０４の外周にはジョイント本体１０１との間に冷却通路１０９が形成されている。この冷却通路１０９は冷却流入口兼流出口１０９Ａと連通して冷却流入口兼流出口１０９Ａから冷却通路１０９に流入した冷却水は流入した冷却流入口兼流出口１０９Ａにより戻ることになる。このため冷却水の循環が効率的ではなく冷却効果に劣る。
又、この冷却通路１０９では、以下に述べる第２メカニカルシール１１６を冷却することは無理である。又、流通路１１５に気体又は純水等の流体を流通させると、工業用水などに比べて第２メカニカルシール１１６の各シール面の潤滑作用がないから発熱と同時に摩耗が促進される。
【０００８】
更に、ジョイント本体１０１には、流体通路口１１３Ａと連通する内周に設けられた環状の非スラリー用流体通路１１３が設けられている。この流体通路１１３は回転体１０２に設けられた流通路１１５と連通している。
この流通路１１５と非スラリー流体通路１１３との接続部には第２メカニカルシール１１６が配置されている。この第２メカニカルシール１１６は、第３メカニカルシール１１７と第４メカニカルシール１１８とから構成されている。
【０００９】
この第３メカニカルシール１１７は、回転体１０２に摺動自在に嵌合した第１回転密封環１１７Ａとジョイント本体１０１に固着された第１固定密封環１１７Ｂとから構成されている。
又、第４メカニカルシール１１８は、回転体１０２に摺動自在に嵌合した第１回転密封環１１８Ａとジョイント本体１０１に固着された第１固定密封環１１８Ｂとから構成されている。
そして、各第１回転密封環１１７Ａ、１１８Ａはそれぞれの板ばね１２０、１２０により各第１固定密封環１１７Ｂ、１１８Ｂへ弾発に押圧されている。
【００１０】
上述した流通路１１５は、回転体１０２に設けられた環状溝にスリーブ１２１を嵌着して形成された環状の第１流通路１１５Ａと径方向の孔を介して形成された軸方向の第２流通路１１５Ｂから構成されている。このために、回転体１０２に軸方向へ貫通した他の通路を形成できる余裕が無くなることになる。他の通路を形成するためには、ロータリージョイント１００の回転体１０２の径を大径にしなければならない。大径のロータリージョイント１００では、回転体１０２に慣性力を伴うので研磨装置として問題である。又、精密加工における取付スペースの問題があって研磨装置には採用不可能になる。
【００１１】
この流通路１１５は、第１流通路１１５Ａと第２流通路１１５Ｂから構成されているために、加工が困難であると共に、部品点数が多くなる問題がある。
更に又、回転体１０２に環状溝の第１流通路１１５Ａを形成するために、周方向全体が通路になるので、他の流体通路を設けることが困難になる。この流体通路を無理に形成すると、更に回転体１０２が大径になる。更に又、回転体１０２が大径になると第２メカニカルシール１１６も大径になるので、第２メカニカルシール１１６の大径になる摺動面が周速度の関係から急速に摩耗する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする課題は、ロータリージョイントに多数の必要とする流通路を設けることができるようにすると共に、軸方向の長さを小型にし、必要とする各種のロータリージョイントを組み合わせることができるようにすることにある。
【００１３】
更に、スラリー用流通路を大径可能にしてスラリーにより流通路が詰まるのを防止すると共に、流通路がスラリーにより摩耗するのを防止することにある。
又、回転軸の回転中にロータリージョイントにより遠心力の作用でパッドが揺動するのを防止することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
【００１５】
請求項１に係わる本発明の組立ロータリージョイントは、本体の供給通路と回転軸の流通路とのスラリー流体用の接続連通路を密封に連通させる第１メカニカルシール及び前記本体と前記回転軸との流体通路の連通路を密封して連通させる第２メカニカルシールを有する第１ロータリージョイントと、第２回転軸に有する第２流通路と第２流体通路及び第２本体に有する他の流体供給孔と第２回転軸に有する他の流体通路との連通路を密封に連通させる単体のシール装置を有する第２ロータリージョイントとを前記第１ロータリージョイントを流体の上流側にして第２ロータリージョイントと結合されていると共に各通路が連通されているものである。
【００１６】
請求項１に係わる本発明の組立ロータリージョイントでは、第１ロータリージョイントはスラリー流体や純水や真空に耐えるメカニカルシールの構造にし、特殊な条件の流体に対して耐久性と小型化を図ることが可能になる効果を奏する。又、第２ロータリージョイントは他の流体通路を空気通路や工業用水等の流体通路のみを流すようにして低機能のメカニカルシールのような複雑でない機構の単体のシール装置を利用できるようにし、回転軸に多数の流体通路を形成できるようになる。このような第１ロータリージョイントを第２ロータリージョイントの上流側にして結合することにより、シール困難な流体は第１ロータリージョイントから供給し、簡単な構造のシール装置でも耐久性を低下させない流体は第２ロータリージョイントから供給するようにして多数の流体通路を設けることが可能になる。その結果、組立ロータリージョイントの用途が拡大できる効果を奏する。
特に、第２ロータリージョイントの流体通路のシールをパッキン等の簡単なシール装置にすることにより小形が可能になる。このために、第２ロータリージョイントを第１ロータリージョイントに結合することが容易になると共に、全体の組立ロータリージョイントを小型にして、取付場所の問題を解決して取り付け用途を拡大できる効果を奏する。
【００１７】
請求項２に係わる本発明の組立ロータリージョイントは、第１固定密封環のシール面内周に設けられた第１連通路と連通する第２連通路を有すると共に前記第２連通路を囲んで前記シール面と密接するスラリー用シール面を有し且つスラリー用シール面と反対の面に流体用シール面と保持面とを有する第１回転密封環を有する第１メカニカルシール、前記第１回転密封環の保持面に密接して前記第２連通路と連通するスラリー流体用流通路を有する回転軸、前記回転環を囲んで一端に前記流体用シール面と密接する第２シール面を設けた第２固定密封環を有すると共に他端に前記回転軸と密接して保持された第３回転密封環を有する第２メカニカルシール及び前記第２メカニカルシールの内周通路面と前記回転軸との間に密閉された流体通路を有し、前記本体に有する第１流体通路と前記回転軸に有する第２流体通路とが前記第２メカニカルシールに有する連通路を介して前記流体通路に連通する第１ロータリージョイントと、前記第１ロータリージョイントの前記スラリー流体用流通路と連通する第２スラリー流体用流通路と前記流体通路と連通する第２流体通路とを有すると共に他の流体を供給する他の流体通路を有する第２回転軸及び前記他の流体通路に供給する他の流体供給口を有する第２ロータリージョイントとを具備し、前記第１ロータリージョイントの前記回転軸と前記第２ロータリージョイントの前記第２回転軸とが前記各通路を連通させて結合したものである。
【００１８】
この請求項２に係わる本発明の組立ロータリージョイントでは、第１固定密封環とシールする第１回転密封環の全体の長さが軸方向に小さくした配置構造にできるので、ロータリージョイントの軸方向長さを小形にすることが可能になる。
同時に、第１回転密封環は第２メカニカルシールの弾発手段により押圧される構造であるから、回転軸と第１回転密封環との嵌合間はシールできる接合状態であれば良いので、構造的に第１回転密封環の軸方向長さを短形にできると共に、連通路を大径にすることが可能になる。このために、スラリー流体が連通路を通るときに詰まる問題や連通路が研磨材等のスラリーにより摩耗されるのを効果的に防止できる。
そして、小型にできる第１ロータリージョイントは他方の流体を供給できる構造簡単な第２ロータリージョイントと結合すると多通路の組立ロータリージョイントを容易に形成することが可能になる。
【００１９】
請求項３に係わる本発明の組立ロータリージョイントは、第２メカニカルシールが一方のシール装置と他方のシール装置とが対称に配置されていると共に一方のシール装置と他方のシール装置との組み合わせ間の連通路を介して第１流体通路と第２流体通路とが連通しているものである。
【００２０】
この請求項３に係わる本発明の組立ロータリージョイントでは、第２メカニカルシールが一方のシール装置と対称に配置された他方のシール装置とにより構成されているので、このシール装置間の間隙を連通路の１部にして流体通路と第１流体通路とを連通する連通路を設けることが可能になる。
又、この第２メカニカルシールと回転軸との間に直接に流体通路を形成しているから、回転軸が流通路を大径にした割合には全体を小径にすることができる。
更に、第２メカニカルシールを弾発に押圧するばね手段で第１回転密封環の流体用シール面とスラリー用シール面とを圧接させることが可能になる。このために、第１回転密封環の形状及び取付構造が簡素化できる。この第１ロータリージョイントを小型に形成できることは、第２ロータリージョイントを結合できる構造を可能にする。
更に、第２固定密封環と第３固定密封環との内周通路面と、回転軸との間に直接流体通路を形成することを可能にして第１流体通路と第２流体通路との連通を容易にすると共に、回転軸のスラリー流体用流通路を大径にすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態の組立ロータリージョイントを、その図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、寸法関係が正確な設計図を基にした図面である。
【００２２】
図１は、本発明に係わる組立ロータリージョイント１を組み込んだ研磨装置８０の断面図である。
図１に於いて、５０は、研磨装置８０のボックスである。ボックス５０には、回転軸２０が軸受けを介して回転可能に取り付けられており、この回転軸２０は一対の歯車４２、４３を介してモータ４０により回動される。歯車４２、４３が内在するボックス５０の歯車室５１には潤滑液が満たされている。
又、回転軸２０は、加工品を加工台に平面に取り付けて加工する関係から、ボックス５０に垂直に取り付けられている。そして、この回転軸２０の下端部には、パッド６０が取り付けられている。又、回転軸２０の上部には、そのパッド６０と回転軸２０を介して回動するスラリー流体供給用の第１ロータリージョイント１が装着されている。この第１ロータリージョイント１の下部には、第１ロータリージョイント１と一体に直結したエア供給用の第２ロータリージョイント３０が設けられている。
【００２３】
第１ロータリージョイント１は、図２に示すように、中心に大径のスラリー流体用流通路１２が設けられている。又、真空通路となる流体通路１４も設けられている、更には、純水通路も設けることができる。このように、第１ロータリージョイント１は、流通させる流体として、研磨剤、高粘度液体、腐食性流体、高温高圧流体等の流体通路やシール装置に悪影響を与える流体を流す通路が設けられている。
この第１ロータリージョイント１は、このように過酷な影響を与える流体に耐えうる機構に設計されている。例えば、流体をシールする密封環は超硬合金、炭化珪素、セラミック材製である。更に、シール装置はメカニカルシールに構成されている。
【００２４】
次の、第２ロータリージョイント３０は、エア等の供給用第２ロータリージョイントとして、空気、水等に耐える機構を設けたロータリージョイントとしての材質又はシール装置が使用されている。このために、この材料はコストの安い材質を使用することが可能になる。又、シール装置はゴム材質のＯリングやパッキンを使用することが可能になる。
【００２５】
そして、回転軸２０には、図示は省略されているが、図２に示すような第１ロータリージョイント１の流体通路としてスラリー流体用流通路と真空等の流体通路が軸方向下方へ貫通状態に設けられている。更に、図３及び図４に示すような第２ロータリージョイント３０からエアが供給されるエア通路、ガス通路、工業用水通路が回転軸２０の軸方向下方へ貫通している。
この他、回転軸２０には、第１ロータリージョイント１用の流体通路として、他に真空通路、冷却通路に加えてガスも通過できるように流体通路が設けられてる。このように、回転軸２０には、多数の流体通路が設けられている。
そして、過酷な影響を与える流体は、第１ロータリージョイント１を通して供給される。又、通常の水、空気等の流体は第２ロータリージョイント３０を通して供給される。
【００２６】
図２から図４は本発明に係わる好ましい第２実施の形態を示す組立ロータリージョイントＡを示すものである。図２は、第１ロータリージョイント１の断面図である。図３は、第２ロータリージョイント３０の断面図である。図４は、図３の平面図である。図２と図３のロータリージョイント１、３０を結合して組立ロータリージョイントＡとなる。
【００２７】
図２に示す組立ロータリージョイントＡの一方である第１ロータリージョイント１は、スラリー流体供給用のロータリージョイントであって、研磨剤が含む流体、高粘度流体、純水流体、特殊なガス等を供給するのに適するように発明された技術を付加して設計されている
図２に於いて、ジョイント用の本体１０には第１回転軸（以下、回転軸とも言う）２０が貫通する貫通孔１１が設けられている。又、第１本体（以下、本体とも言う）１０は、第１本体１０Ａと第２本体１０Ｂと第３本体１０ＣとがボルトＣにより軸方向へ連結して一体化されている。
第１本体１０Ａの貫通孔１１の上端がスラリー流体を導入する供給通路１２Ａに形成されている。この供給通路１２Ａは配管が接続可能なように管用ねじが形成されている。又、供給通路１２Ａの下方の貫通孔１１には、弾性Ｏリング１５が取り付けられるテーパ面の小さな環状凹部１１Ａに形成されている。更に、第１本体１０Ａの貫通孔１１は、図示下方が大径孔１１Ｂに形成されて、第１回転密封環３が配置できるように成されている。この大径孔１１Ｂには冷却通路１３の流出口１３Ｂが連通している。
【００２８】
第１本体１０Ａの凹部１１Ａには、弾性Ｏリング１５を介して第１固定密封環２が配置されている。この第１固定密封環２には中心に第１連通路１２Ｂが貫通している。
又、第１固定密封環２の一端には第１連通路１２Ｂを囲んでシール面２Ａが形成されている。更に、外周面には環状凹部１１Ａに対向するテーパ溝２Ｂが形成されている。
この環状凹部１１Ａとテーパ溝２Ｂとの間で圧縮された弾性Ｏリング１５は、この接触する両テーパ面の作用により第１固定密封環２のシール面２Ａを第１回転密封環３のスラリー用シール面３Ａへ弾発に押圧して密接している。同時に、このＯリング１５により冷却通路１３へスラリー流体が浸入するのを効果的に防止する。この第１固定密封環２は弾性Ｏリング１５により支持する構成のために軸方向と径方向へ第１連通路１２Ｂの大きさに比較して小型に形成できる。
尚、弾性Ｏリング１５は、ニトリルゴム、フッ素ゴム、クロロプレンゴム、ポリウレタンラバー等が利用される。又、第１固定密封環２は炭化珪素、超硬質合金、セラミックなどが利用される。
【００２９】
第１本体１０Ａの大径孔１１Ｂ内には、第１回転密封環３が配置されている。この第１回転密封環３の第１固定密封環２側にはスラリー用シール面３Ａが第２連通孔を囲んで形成されている。又、第１回転密封環３の中心には第１連通路１２Ｂと連通可能な第２連通路１２Ｃが形成されている。
更に、第１回転密封環３のスラリー用シール面３Ａと軸方向反対面には流体用シール面３Ｂが形成されている。この流体用シール面３Ｂ内には、嵌合面３Ｃが形成されており、この嵌合面３Ｃに回転軸２０の１端部がＯリングを介して嵌着している。そして、円筒状の回転軸２０の連通路（以下、第１連通路とも言う）１２と第１連通路１２Ｃとは連通している。
この第１回転密封環３は回転軸２０の１端部に設けられたピン２０Ａにより軸方向へは移動可能であるが、回転軸２０とは共に回動するように構成されている。尚、第１回転密封環３と回転軸２０とは、嵌着結合しても良い。この第１回転密封環３も炭化珪素等の硬質材製である。この第１固定密封環２と第１回転密封環３が一対を成して第１メカニカルシール８を構成する。
【００３０】
第２本体１０Ｂの貫通孔１１の内周面１１Ｃには、第２メカニカルシール４が装着されている。
第２メカニカルシール４は、一方のシール装置５と他方のシール装置６から構成されている。一方のシール装置５は第２固定密封環５Ａと第１回転密封環３の流体用シール面３Ｂから形成されている。又、他方のシール装置６は第３固定密封環６Ａと第３回転密封環６Ｂから形成されている。
この第２固定密封環５Ａは、断面がＬ型に形成されており、この第２固定密封環５Ａは、円筒外周面５Ａ１がＯリング２５を介して本体１０の貫通孔１１である内周面１１Ｃに軸方向へ移動自在に嵌合していると共に、第２本体１０Ｂに設けられた固定ピンにより回動不能に保持されている。又、フランジ状の端面に設けられた第２シール面５Ａ３はコイルスプリング（ばね手段）１６により押圧されて第１回転密封環３の流体用シール面３Ｂと密接している。この第２固定密封環５Ａの内周通路面５Ａ４は回転軸２０との間に間隔を設けて流体通路１４を形成する。
【００３１】
他方のシール装置６は、第３固定密封環６Ａと第３回転密封環６Ｂから形成されている。第３固定密封環６Ａは第２固定密封環５Ａと同形状に形成されて第２本体１０Ｂの内周面１１Ｃの中央線を境にして第２固定密封環５Ａと対称に配置されている。
この第３固定密封環６Ａには、第２固定密封環５Ａと同様に、円筒外周面６Ａ１と先端面に第３シール面６Ａ３とが設けられている。又、第２本体１０Ｂに設けられた固定ピンにより回動不能に保持されている。
そして、第３固定密封環６Ａの内周通路面６Ａ４は、第２固定密封環５Ａと同様に、回転軸２０との間に間隔を設けて流体通路１４を形成している。この第２固定密封環５Ａと第３固定密封環６Ａとの間は間隙の連通路１４Ｃに形成されて第１流体通路１４Ａと連通する。
一方のシール装置５と他方のシール装置６の各密封環５Ａ、６Ａ、６Ｂはスラリー流体が通過しないので、炭化珪素等の硬質材製の他に、カーボン等も必要に応じて利用することが可能である。
【００３２】
又、第２固定密封環５Ａと第３固定密封環６Ａとはコイルスプリング１６のばね手段により互いに反する方向へ弾発に押圧されている。このコイルスプリング１６は、第２本体１０Ｂに設けられた通路１３Ｃに挿入されて保持されている。この通路１３Ｃは冷却通路１３と連通している。
本体１０には、他方のシール装置６側に冷却水を冷却通路１３へ供給する供給口１３Ａが設けられていると共に、第１固定密封環２側にこの冷却水を流出する流出口１３Ｂが形成されている。この冷却通路１３は他方のシール装置６から第１固定密封環２までの距離が短いので冷却効果に優れる。又、第１回転密封環３のスラリー用シール面３Ａと流体用シール面３Ｂを外周面から冷却するので各シール面の冷却効果と共に、各シール面の洗浄効果も奏する。
【００３３】
一方、第３固定密封環６Ａの第３シール面６Ａ３と密接する第３回転密封環６Ｂは、断面Ｌ型に形成されており、円筒内周面６Ｂ１が回転軸２０にＯリングを介して嵌着している。
そして、第３回転密封環６Ｂの端面に設けられた第３シール面６Ｂ３は、第２固定密封環６Ａの第３シール面６Ａ３と密接する。この第３回転密封環６Ｂは回転軸２０に設けられたドライブピンにより保持されて回動する。
又、第３回転密封環６Ｂの外周面は、本体１０との間を密封するパッキン１７が嵌合している。このパッキン１７により冷却通路１３と軸受２１側との連通間を密閉している。
【００３４】
本体１０のパッキン１７の図示下方の貫通孔１１と回転軸２０との間には、並列に配置された２個の軸受２１が設けられている。そして、本体１０に保持された軸受２１を介して回転軸２０が回転可能に保持されている。この軸受２１は第２メカニカルシール４の近くに取り付けられるので、第２メカニカルシール４、第１回転密封環３を安定して支持する。
【００３５】
本体１０には、第２メカニカルシール４内の流体通路１４に連通する軸方向孔の第２流体通路１４が軸方向へ形成されている。又、本体１０には一方のシール装置５と他方のシール装置６との間の連通孔１４Ｃに貫通する第１流体通路１４Ａが設けられている。
この第１流体通路１４Ａの外部には配管により図示省略の真空装置が連通している。そして、第２流体通路１４を介して研磨された加工品等を真空吸着したり、加工品に付着したスラリー流体を吸い取るものである。
特に、この流体通路１４は真空引きに利用するものであり、真空通路では流体用シール面３Ｂ、第２シール面５Ａ３、第３シール面６Ａ３には液体が介在しないから、このシール面３Ｂ、５Ａ３、６Ａ３は発熱しやすく、急速に摩耗することになる。しかし、冷却通路１３がシール面３Ｂ、５Ａ３、６Ａ３の外周に設けられているので、発熱や磨耗は効果的に防止される。
【００３６】
本体１０には、更に、ドレン孔１８が設けられている。このドレン孔１８は、冷却水等が漏れた場合に排出するものである。
又、回転軸２０の図示下部には、フランジ部が形成されており、このフランジを介してボルトＢによりエア供給用の第２ロータリージョイント３０等の他の部品を取り付ける。
【００３７】
図３は、エア供給用の第２ロータリージョイント３０の断面図である。又、図４は図３の第２ロータリージョイント３０の上部の平面図である。
図３及び図４に於いて、第２回転軸３３には、スリーブ３３Ａが嵌着している。
又、図２の第１回転軸２０の第１流通路１２と連通する第２流通路１２が軸方向へ形成されている。更に又、第２回転軸３３には第１エア通路３１と第２エア通路３２がそれぞれ外周側のスリーブ３３Ａを貫通して内部へ形成され、そこから軸方向へＬ型に曲がった孔に形成されている。
更に、第２回転軸３３には、図２の第１ロータリージョイント１の流体通路１４に連通する第２流体通路１４が軸方向に貫通している。
【００３８】
一方、第２本体４０には第１エア通路３１に連通する第１エア供給口３１Ａが設けられている。
更に、第２本体４０に第２エア通路３２と連通する第２エア供給口３２Ａが設けられている。そして、スリーブ３３Ａと第２本体４０との嵌合間の第１エア供給口３１Ａと第２エア供給口３２Ａの両側にはシール装置３５が嵌着している。そして、各シール装置３５によりスリーブ３３Ａの各エア通路３１、３２と各エア供給口３１Ａ、３２Ａとの連通する両側がシールされている。
このシール装置３５はパッキン３５であり、パッキン３５は内周側がフッ素樹脂リングで構成されていると共に、外周側がゴムリングで構成されてた特殊な形状である。そして、ゴムリングとフッ素樹脂リングとは互いに嵌着して一体化されている。
スリーブ３３Ａのパッキン３５と摺動する外周面は、細かいハッチングで示す硬質のメッキが施されている。そして、パッキン３５との摺動面が摩耗しないように構成されている。尚、４０はドレン受け容器である。
【００３９】
上述のように構成された第１ロータリージョイント１と第２ロータリージョイント３０を結合したものが組立ロータリージョイントＡである。この組立ロータリージョイントＡでは、１実施例として、組立ロータリージョイントＡの全流通路１２を流れるスラリー流体が液晶ガラスを研磨するための研磨剤を含む流体である。又、流体通路１４は液晶ガラスを吸着して加工装置から他へ移動する吸着手段に利用される真空通路である。或いは、真空通路を利用して液晶ガラスに付着した加工液等を吸い取るものである。
このスラリー流体は、液晶ガラスの表面を研磨剤により研磨するために、スラリー流体には高濃度の研磨剤が含んでいる。
従来のように流通路１２が小径の場合には、この研磨剤が流通路１２に詰まる問題がある。又、流通路１２が小径であると研磨速度の関係から研磨剤を高速流体で流さなければならない。このように、研磨剤を高速で流すと、この流通路１２を流れる研磨剤により流通路１２が削り取られたように摩耗して故障の原因となる。
【００４０】
第１ロータリージョイント１は第１回転密封環３の構成と、第２メカニカルシール４が直接に回転軸２０を囲んで第１流体通路１４を形成すると共に、第２メカニカルシール４のばね手段で第１回転密封環３を圧接する構成にしたので、第１ロータリージョイント１を小型に構成できる。そして、小型の第２ロータリージョイント３０と同径で結合を可能にする。この第２ロータリージョイント３０は、空気、水等をシールするので、シールする上で問題にならない流体である。このために、第２ロータリージョイント３０に設けられるシール装置３５は、パッキンやＯリングのような簡単な構造のシール装置にすることが可能になる。シール装置３５が単体とは、パッキン等のもので、メカニカルシールのような複雑な構成のものではない。
更に、第２メカニカルシール４の内周面と回転軸２０との間に直接に流体通路１４を形成できるので、流通路１２を大径にしても第２メカニカルシール４を第１流通路１２に比較して小径にすることが可能になる。このために、第２シール面５Ａ３と第３シール面６Ａ３と第３シール面６Ｂ３の周速度を小さくできるから、各シール面５Ａ３、６Ａ３、６Ｂ３の摺動発熱を防止できる。そして、第１流体通路１４を真空通路にしても各シール面５Ａ３、６Ａ３、６Ｂ３の摩耗を防止することが可能になる。
更に、冷却通路１３を介して冷却水がメカニカルシール４の外周から第１固定密封環２の外周へ循環するので、スラリー流体及び真空に対する各シール面の発熱及び摩耗を効果的に防止する。
この組立ロータリージョイントＡは、半導体ウエハ等の研磨加工にも利用される。更に流体通路１４は、必要に応じて空気、純水の流路にも利用される
【００４１】
【発明の効果】
本発明の組立ロータリージョイントによれば、第１ロータリージョイントを上流にして、しかも小型にできる効果により、第１ロータリージョイントに第２ロータリージョイントを結合できる効果がある。
又、一端にスラリー用シール面と他端に流体用シール面を設けてメカニカルシールに有するばね手段で第１固定密封環に押圧する構成の第１回転密封環は、軸方向の長さを短くできると共に、回転軸の嵌着保持が簡単になる効果を奏する。
これらの構成により流通路を大径にしても第１固定密封環と第１回転密封環の軸方向長さを短くすることが可能になる。このために、流通路にスラリー流体が詰まることもなく、又、流通路の摩耗が防止できる。
更に、流通路を流れるスラリー流体の流れを大容量にして研磨速度を向上させることが可能な効果を奏する。
このように第１ロータリージョイントは過酷な条件の流体を流しても耐久能力を発揮する。
【００４２】
一方、第１ロータリージョイントの結合した第２ロータリージョイントは、回転軸を横断するような第１メカニカルシールがなく、更に、条件の良い空気や水を流すようにしたので、シール装置が簡単な構造になる。このために、第２ロータリージョイントには、小径の回転軸であっても多数の流体通路を形成できる。その結果、流体の条件を第１ロータリージョイントと第２ロータリージョイントに分類することにより、多数の流体通路を簡単に設けることのできる多数路の組立ロータリージョイントが得られる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる１実施の形態を示す組立ロータリージョイントを研磨機に取り付けた状態の研磨機の断面図である。
【図２】本発明に係わる２実施の形態を示す組立ロータリージョイントの一方の第１ロータリージョイントの断面図である。
【図３】本発明に係わる第１ロータリージョイントの下端に取り付けられる第２ロータリージョイントの断面図である。
【図４】図３の第２ロータリージョイントの平面図である。
【図５】従来例のロータリージョイントの断面図である。
【図６】他の従来例のロータリージョイントの断面図である。
【符号の説明】
Ａ 組立ロータリージョイント
１ 第１ロータリージョイント
２ 第１固定密封環
２Ａ シール面
２Ｂテーパ溝
３ 第１回転密封環
３Ａ スラリー用シール面
３Ｂ 流体用シール面
３Ｃ 保持面
４ 第２メカニカルシール
５ 一方のシール装置
５Ａ 第２固定密封環
５Ａ１ 円筒外周面
５Ａ３ 第２シール面
５Ａ４ 内周通路面
６ 他方のシール装置
６Ａ 第３固定密封環
６Ａ１ 円筒外周面
６Ａ３ 第３シール面
６Ａ４ 内周通路面
６Ｂ 第３回転密封環
６Ｂ１ 円筒内周面
６Ｂ３第３シール面
８ 第１メカニカルシール
１０ 本体
１０Ａ 第１本体
１０Ｂ 第２本体
１０Ｃ 第３本体
１１ 貫通孔
１２ 流通路
１２Ａ 供給通路
１２Ｂ 第１連通路
１２Ｃ 第２連通路
１３ 冷却通路
１３Ａ 供給口
１３Ｂ 流出口
１３Ｃ 通路
１４ 流体通路
１４Ａ 第１流体通路
１５ 弾性Ｏリング
１６ ばね手段（コイルスプリング）
１７ パッキン
１８ ドレン
２０ 回転軸
２０Ａ ピン
２１ 軸受
２５ Ｏリング
３０ 第２ロータリージョイント
３１ 他の流体通路
３１Ａ 他の流体供給孔
３３ 第２回転軸
３４ 第２本体

Claims (3)

1. 本体の供給通路と回転軸の流通路とのスラリー流体用の接続連通路を密封に連通させる第１メカニカルシール及び前記本体と前記回転軸との流体通路の連通路を密封して連通させる第２メカニカルシールを有する第１ロータリージョイントと、第２回転軸に有する第２流通路と第２流体通路及び第２本体に有する他の流体供給孔と第２回転軸に有する他の流体通路との連通路を密封に連通させる単体のシール装置を有する第２ロータリージョイントとを前記第１ロータリージョイントを流体の上流側にして第２ロータリージョイントと結合されていると共に各通路が連通されている組立ロータリージョイント。
2. 第１固定密封環のシール面内周に設けられた第１連通路と連通する第２連通路を有すると共に前記第２連通路を囲んで前記シール面と密接するスラリー用シール面を有し且つスラリー用シール面と反対の面に流体用シール面と保持面とを有する第１回転密封環を有する第１メカニカルシール、前記第１回転密封環の保持面に密接して前記第２連通路と連通するスラリー流体用流通路を有する回転軸、前記回転環を囲んで一端に前記流体用シール面と密接する第２シール面を設けた第２固定密封環を有すると共に他端に前記回転軸と密接して保持された第３回転密封環を有する第２メカニカルシール及び前記第２メカニカルシールの内周通路面と前記回転軸との間に密閉された流体通路を有し、前記本体に有する第１流体通路と前記回転軸に有する第２流体通路とが前記第２メカニカルシールに有する連通路を介して前記流体通路に連通する第１ロータリージョイントと、前記第１ロータリージョイントの前記スラリー流体用流通路と連通する第２スラリー流体用流通路と前記流体通路と連通する第２流体通路とを有すると共に他の流体を供給する他の流体通路を有する第２回転軸及び前記他の流体通路に供給する他の流体供給口を有する第２ロータリージョイントとを具備し、前記第１ロータリージョイントの前記回転軸と前記第２ロータリージョイントの前記第２回転軸とが前記各通路を連通させて結合した組立ロータリージョイント。
3. 前記第２メカニカルシールが一方のシール装置と他方のシール装置とが対称に配置されていると共に前記一方のシール装置と他方のシール装置との組み合わせ間の連通路を介して前記第１流体通路と前記第２流体通路とが連通していることを特徴とする請求項１に記載の組立ロータリージョイント。

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