JP4189181B2 - Rotary joint - Google Patents
Rotary joint Download PDFInfo
- Publication number
- JP4189181B2 JP4189181B2 JP2002242563A JP2002242563A JP4189181B2 JP 4189181 B2 JP4189181 B2 JP 4189181B2 JP 2002242563 A JP2002242563 A JP 2002242563A JP 2002242563 A JP2002242563 A JP 2002242563A JP 4189181 B2 JP4189181 B2 JP 4189181B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- seal
- passage
- ring
- fluid
- seal surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
- F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
- F16L27/087—Joints with radial fluid passages
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
- F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
- F16L27/0804—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another
- F16L27/0808—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation
- F16L27/0824—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with ball or roller bearings
- F16L27/0828—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe the fluid passing axially from one joint element to another the joint elements extending coaxially for some distance from their point of separation with ball or roller bearings having radial bearings
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、例えば、研磨剤の流体を供給する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3に示すロータリージョイントが存在する。図3は、スラリー流体用のロータリージョイントの断面図である。
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。
【0003】
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。
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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とが配置されている。
【0007】
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。
【0008】
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第1流通路115Aとキリ孔により形成された第2流通路115Bから構成されている。
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。更に、回転体102が大径になるために第2メカニカルシール116も大径になる。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、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大径になる。
【0009】
【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、第1回転密封環のスラリー流体を流通させる流通路を大径にできるようにすると共に、軸方向の長さを小型にし、第1固定密封環と各第シール装置とを近接させてシール装置全体を小型にすることにある。
又、対向するシール装置を軸方向に小型にすると共に、対向するシール装置と第1回転密封環の外周を冷却水が循環できるようにして各シール面の摩擦、摩耗を防止することにある。
【0010】
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、回転軸を支持する軸受けから第1メカニカルシールまでの長さを短形にしてシール面の揺動を防止することにある。
【0011】
【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。
【0012】
請求項1に係わる本発明のロータリージョイントは、本体に密封に保持されて前記本体のスラリー流体用供給通路と連通する第1連通路を有すると共に端面に前記第1連通路を囲むシール面を有する第1固定密封環と、
前記第1固定密封環の前記第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回転密封環と、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と、前記回転軸を囲んで前記流体用シール面と密接する第2シール面を有すると共に前記本体に密封嵌合して前記第2シール面が前記流体用シール面へ向かって弾発自在に保持された第2固定密封環と、前記第2シール面と反対側で前記回転軸を囲む第3シール面を有して前記本体に密封嵌合し前記第3シール面が前記第2シール面と反対側へ向かって弾発自在に保持された第3固定密封環と、前記第3シール面と対向して密接する第3対向シール面を有すると共に前記回転軸に密封嵌合する第3回転密封環とを具備し、
前記第1回転密封環と前記第2固定密封環と前記第3回転密封環に囲まれた内周通路面と前記回転軸との間に流体通路を有し、前記流体通路と前記本体に有する真空用又は流体用の第1流体通路とが前記第2シール面と前記第3シール面との間の通路を介して連通すると共に前記流体通路が前記回転軸の内部に有する第2流体通路と連通するものである。
【0013】
この請求項1に係わる本発明のロータリージョイントでは、第1固定密封環と第1回転密封環と第2固定密封環と第3固定密封環とは、第1回転密封環の軸方向に対して狭くした形状により、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として重要な、装置への取り付けを容易にするための軸方向長さを小形にすることが可能になる。また、ロータリージョイントに設けた別の第2の流体通路は、本体の第1流体通路と回転軸の流体通路とを第1回転密封環に近接して第2固定密封環と第3固定密封環との間で回転軸が回転中でも連通可能にする。
同時に、第1回転密封環は第1固定密封環と第2固定密封環との間で互いの弾発手段により押圧されて保持された構造であるから、回転軸と第1回転密封環の保持面はシールできる接合状態であれば良い。その結果、スラリー流体によって、第1回転密封環が摩耗しても交換することが容易になる。さらに、この構造は、第1回転密封環の軸方向長さを短形にできるので、第1回転密封環の外周側から冷却効果とともに、洗浄効果を可能にする。また、各第1および第2連通路と流通路と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研磨剤等により詰まる問題や各連通路が研磨剤等により摩耗されるのを効果的に防止できる。
【0014】
また、第1固定密封環と第1回転密封環と第固定密封環とを互いに近接して配置できるので、軸受もメカニカルシールに近接できる。このため、全体が近接した構造になり、回転軸を支持する軸受が第1回転密封環を確実に支持して各シール面が摺動時に偏心して摩耗するのを効果的に防止できる。
【0015】
請求項2に係わる本発明のロータリージョイントは、第2シール面を有する第2固定密封環と第3シール面を有する第3固定密封環とが両シール面の外周側の本体に有する通路に配置されたコイルスプリングにより相反する方向へ押圧されているものである。
【0016】
この請求項2に係わる本発明のロータリージョイントでは、第2シール面を有する第2固定密封環と第3シール面を有する第3固定密封環とが両シール面の外周側に有するコイルスプリングにより相反する方向へ押圧されているので、両固定密封環を弾発に押圧する、この弾発力によってさらに第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回転密封環を薄型の形状にできるとともに、取付と取り外し構造が簡素化できる。
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。
又、第2固定密封環と第3固定密封環と第1回転密封環と第1固定密封環との外周にコイルスプリングを設けた通路を介し、冷却通路を効率的に設けることが可能になる。
【0017】
請求項3に係わる本発明のロータリージョイントは、第1固定密封環が本体と密接する弾性Oリングにより前記スラリー用シール面へ向かって弾発に支持されているものである。
【0018】
請求項3に係わる本発明のロータリージョイントでは、第1固定密封環が弾性Oリングにより本体との間をシールすると共に、弾性Oリングにより第1固定密封環を弾発に押圧しているので、第1固定密封環を押圧するばねを設ける必要がなく、第1固定密封環を軸方向と共に、径方向へ小型にすることができる。
同時に、第1固定密封環の全体形状に対して第1連通路を大径に形成できるから、スラリー流体の流速を、その分低速にできるので、連通路の目詰まりや摩耗を効果的に防止できる。更に、第1固定密封環と本体との弾性Oリングを装着した間隔が大きくとれるので、スラリー流体が第1固定密封環と本体との狭い嵌合面間にかみ込むこともなく、スラリー用シール面に対する第1固定密封環の応答性が良好になる。
【0019】
請求項4に係わる本発明のロータリージョイントは、本体に設けた供給口に一端が連通するとともに他端が流出口に連通して第3シール面の外周と第2シール面の外周と第1回転密封環の外周を通る冷却通路を有するものである。
【0020】
請求項4に係わる本発明のロータリージョイントでは、第2及び第3固定密封環と第1回転密封環とが互いにシール面が連続しているので、各シール面を通路と連続の冷却通路により効率よく冷却することが可能になる。
特に、第1固定密封環と第1回転密封環との摺動するシール面のスラリー流体によるシール能力の低下を冷却通路内の循環する流体の流れにより効果的に防止すると共に、第1回転密封環の軸方向の薄肉構造により全体を冷却してスラリー用シール面と流体用シール面の摺動発熱と摩耗とを効果的に防止できる。
【0021】
更に、第2及び第3固定密封環の内周通路面内の流体通路を流れる真空又は気体等により潤滑作用のない各シール面が発熱して摩耗するのを冷却通路により効果的に防止する。
しかも、第2及び第3固定密封環と第1回転密封環と第1固定密封環とが軸方向に1列に配置されるから、冷却通路の長さを拡大することなく全体を1つの冷却通路で冷却することが可能になる。
【0022】
【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。
【0023】
図1は本発明に係わる好ましい実施の形態を示すロータリージョイント1の断面図である。
図1に於いて、ジョイント用の本体10には回転軸20が貫通する貫通孔11が設けられている。又、本体10は、第1本体10Aと第2本体10Bと第3本体10CとがボルトA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。
【0024】
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。
【0025】
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連通路2C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(以下保持面とも言う)3Cが形成されており、この嵌合面3Cに回転軸20の一端部がOリングを介して嵌着している。
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。
【0026】
第2本体10Bの貫通孔11の内周面11Cには、メカニカルシール4が装着されている。
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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対向シール面(以下、単に、第3シール面という)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。
【0030】
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はメカニカルシール4の近くに取り付けられるので、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。
【0031】
回転軸20の段付面には、メカニカルシール4内の流体通路14に連通する孔の流体通路(第2流体通路とも言う)14が軸方向へ貫通して形成されている。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、6B3には液体が介在しないから、このシール面3B、5A3、6A3、6B3は発熱しやすく、急速に摩耗することになるが、冷却通路13を流れる冷却水により効果的に防止される。
【0032】
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によりエア供給用ロータリージョイント30等の他の部品を取り付ける。この回転軸20には、第2連通路12Cと連通する流通路12が軸芯に大径に形成されている。この流通路12をスラリー流体が流れる。
【0033】
図2は、エアー供給用ロータリージョイント30の断面図である。
図2に於いて、回転軸33には、スリーブ33Aが嵌着している。
又、図1の回転軸20の流通路12と連通する連通路12が軸方向へ形成されている。更に又、回転軸33には第1エアー通路31と第2エアー通路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、回転軸33には、図1のスラリー流体供給用のロータリージョイント1の流体通路14に連通する流体通路14が軸方向に貫通している。
【0034】
一方、本体40には第1エアー通路31に連通する第1エアー供給口31Aが設けられている。
更に、本体40に第2エアー通路32と連通する第2エアー供給口32Bが設けられている。そして、スリーブ33Aと本体40との嵌合間の第1エアー供給口31Aと第2エアー供給用32Bの両側にはリング状のパッキン35が3個所に嵌着している。そして、各パッキン35、35、35によりスリーブ33Aの各エアー通路31、32と各エアー供給口31A、32Aとの連通する両側がシールされている。
このパッキン35、35、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、各パッキン35、35、35との摺動面が摩耗しないように構成されている。なお、40Aはドレン受け等の容器である。
【0035】
上述のように構成されたロータリージョイント1では、1実施例として、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。
【0036】
更に、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を大径にしてもメカニカルシール4を流通路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、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。
このロータリージョイント1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
【0037】
【発明の効果】
本発明のロータリージョイントによれば、弾性Oリングにより第1固定密封環を弾性に支持するので、スラリーを通す流通路を大径にしても第1固定密封環全体が小形にできる効果を奏する。
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。
【0038】
又、ばね手段を成す弾性Oリングによる第1固定密封環の保持と、第1回転密封環が回転軸に簡単に保持できる構成とは、ロータリージョイント全体の組立を容易にして組立コストを低減できる効果を奏する。更に、軸方向の長さを短くして装置への取り付け場所の制限を緩和し、このロータリージョイントの産業上の用途を拡大する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる1実施の形態を示すロータリージョイントの断面図である。
【図2】本発明に係わるロータリージョイントに取り付けられるエアー供給用ロータリージョイントの断面である。
【図3】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】
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 嵌合面(保持面)
4 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
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
13 冷却通路
13A 供給口
13B 流出口
13C 通路
14 流体通路(第2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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary joint. More specifically, the present invention relates to a rotary joint that is provided in piping of a surface polishing apparatus or the like and supplies slurry fluid, for example, abrasive fluid.
[0002]
[Prior art]
As a related technique of the present invention, there is a rotary joint shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of a rotary joint for slurry fluid.
The
A
And it connects so that the
[0003]
A cap-like
[0004]
A fixed
An
Since the first
[0005]
The rotating
In the
[0006]
Further, the joint
A second
[0007]
The third mechanical seal 117 includes a first
The fourth
The first
[0008]
The
Since this
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and a problem to be solved by the invention is to enable the diameter of the flow passage through which the slurry fluid of the first rotary seal ring is circulated. At the same time, the length in the axial direction is made small, and the first fixed sealing ring and each first sealing device are brought close to each other to make the whole sealing device small.
Another object of the present invention is to reduce the size of the opposing sealing device in the axial direction and to prevent the friction and wear of each sealing surface by allowing cooling water to circulate around the opposing sealing device and the outer periphery of the first rotary seal ring.
[0010]
Furthermore, the diameter of the flow path for the slurry can be increased to prevent the flow path from being clogged with the slurry and to prevent the flow path from being worn by the slurry.
Another object of the present invention is to prevent the seal surface from swinging by shortening the length from the bearing supporting the rotating shaft to the first mechanical seal.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made to solve the technical problems as described above, and the technical solution means is configured as follows.
[0012]
The rotary joint of the present invention according to
The first fixed sealing ring has a second communication passage communicating with the first communication passage, and has a slurry seal surface surrounding the second communication passage and in close contact with the seal surface, and opposite to the slurry seal surface. A rotary shaft having a first rotating seal ring having a fluid sealing surface and a holding surface on its surface, and a slurry fluid flow passage in close contact with the holding surface of the first rotating seal ring and communicating with the second communication passage. When the resilient freely held towards the second sealing surface fitted sealed body into the fluid sealing surface and having a second sealing surface closely to the fluid sealing surface surrounding the rotary shaft The second fixed sealing ring, and a third sealing surface surrounding the rotating shaft on the opposite side of the second sealing surface, and is hermetically fitted to the main body, and the third sealing surface is connected to the second sealing surface. a third fixed seal ring which is held freely elastically toward the opposite side ; And a third rotary seal ring for sealing engagement with the rotary shaft and having a third counter seal face closely opposite to the third sealing surface,
A fluid passage is provided between an inner peripheral passage surface surrounded by the first rotary seal ring, the second fixed seal ring, and the third rotary seal ring, and the rotary shaft, and the fluid passage and the main body have the fluid passage. A first fluid passage for vacuum or fluid that communicates with the first fluid passage through the passage between the second seal surface and the third seal surface, and the fluid passage that the fluid passage has inside the rotary shaft ; It communicates.
[0013]
The rotary joint of the present invention relating to the
At the same time, since the first rotary seal ring is structured to be pressed and held between the first fixed seal ring and the second fixed seal ring by the respective resilient means, the rotary shaft and the first rotary seal ring are held. The surface should just be the joining state which can be sealed. As a result, the slurry fluid can be easily replaced even when the first rotating seal ring is worn. Furthermore, this structure, it is possible the axial length of the first rotary seal ring in the short form, together with the cooling effect from the outer peripheral side of the first rotary seal ring, enabling the cleaning effect. Moreover, consisting of a flow path and the first and second communication passage can be larger in diameter. To this slurry fluid can be effectively prevented from being more wear problems and the communication passage clogged by polishing agents and the polishing agent as it passes through the communication passage.
[0014]
Further, since the first fixed seal ring, the first rotary seal ring, and the first fixed seal ring can be arranged close to each other, the bearing can also be close to the mechanical seal. For this reason, it becomes the structure where the whole became close, and it can prevent effectively that the bearing which supports a rotating shaft supports a 1st rotation sealing ring reliably, and each seal surface decenters and wears at the time of sliding.
[0015]
The rotary joint of the present invention according to
[0016]
In the rotary joint according to the second aspect of the present invention, the second fixed seal ring having the second seal surface and the third fixed seal ring having the third seal surface conflict with each other by the coil springs on the outer peripheral sides of both seal surfaces. Since the pressure is pressed in the direction in which the two sealing rings are elastically pressed, it is possible to further press the fluid sealing surface and the slurry sealing surface of the first rotary sealing ring by this elastic force. . For this reason, while being able to make a 1st rotation sealing ring into a thin shape, attachment and removal structure can be simplified.
Furthermore, it is possible to form a fluid passage directly between the inner peripheral passage surface of the second fixed sealing ring and the third fixed sealing ring and the rotation shaft, and to facilitate communication between the first fluid passage and the second fluid passage. In addition, the diameter of the slurry fluid flow passage on the rotating shaft can be increased.
Further, it is possible through the second stationary seal ring and the third fixed seal ring and the passage in which a coil spring on the outer periphery of the first rotary seal ring and the first stationary seal ring, a cooling passage efficient The
[0017]
In the rotary joint of the present invention according to
[0018]
In the rotary joint of the present invention according to
At the same time, preventing from the first communication path for the entire shape of the first stationary seal ring can be formed to have a larger diameter, the flow rate of slurry fluids, since it in correspondingly slow, clogging and wear of the communication passage effectively it can. Further, since the space between the first fixed sealing ring and the main body attached with the elastic O-ring can be made large, the slurry fluid is not caught between the narrow fitting surfaces of the first fixed sealing ring and the main body, and the slurry seal. Responsiveness of the first fixed sealing ring to the surface is improved.
[0019]
The rotary joint of the present invention according to claim 4 has one end communicating with the supply port provided in the main body and the other end communicating with the outflow port, the outer periphery of the third seal surface, the outer periphery of the second seal surface, and the first rotation. It has a cooling passage through the outer periphery of the sealing ring.
[0020]
The rotary joint of the present invention according to claim 4, since the second and third fixed seal ring and the first rotary seal ring is continuous shea Lumpur surface each other, the cooling of the continuous each sealing surface with passage The passage allows efficient cooling.
In particular, it is possible to effectively prevent a decrease in the sealing ability due to the slurry fluid on the sliding seal surface between the first fixed seal ring and the first rotary seal ring by the flow of the circulating fluid in the cooling passage, and the first rotary seal. The entire structure is cooled by the thin-walled structure in the axial direction of the ring, so that sliding heat generation and wear of the slurry sealing surface and the fluid sealing surface can be effectively prevented.
[0021]
In addition, the cooling passages effectively prevent the seal surfaces without lubrication from being heated and worn by the vacuum or gas flowing through the fluid passages in the inner peripheral passage surfaces of the second and third fixed sealing rings.
In addition, since the second and third fixed seal rings, the first rotary seal ring, and the first fixed seal ring are arranged in a line in the axial direction, the entire cooling passage is expanded without increasing the length of the cooling passage. It becomes possible to cool in the passage.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a rotary joint according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, each drawing demonstrated below is drawing based on the design drawing with exact dimension relationship.
[0023]
FIG. 1 is a sectional view of a rotary joint 1 showing a preferred embodiment according to the present invention.
In FIG. 1, a joint body 10 is provided with a through hole 11 through which a
The upper end of the through hole 11 of the first main body 10A is formed in the
[0024]
The first
Further, a
The elastic O-
The elastic O-
[0025]
A first
Further, a fluid seal surface 3B is formed on the surface opposite to the
The first
[0026]
A mechanical seal 4 is attached to the inner peripheral surface 11C of the through hole 11 of the second main body 10B.
The mechanical seal 4 is composed of one
The second
[0027]
The
Similar to the second
Then, the inner peripheral passage surface 6A4 of the third fixed sealing ring 6A forms a
Since each of the sealing rings 5A, 6A, 6B of the one
[0028]
The second
The main body 10 is provided with a
[0029]
On the other hand, the third rotary seal ring 6B that is in close contact with the third seal surface 6A3 of the third fixed seal ring 6A has an L-shaped cross section, and the cylindrical inner peripheral surface 6B1 is fitted to the
A third opposed seal surface (hereinafter simply referred to as a third seal surface) 6B3 provided on the end surface of the third rotary seal ring 6B is in close contact with the third seal surface 6A3 of the second fixed seal ring 6A. The third rotary seal ring 6B is held by a drive pin provided on the
Further, a packing 17 that seals between the outer peripheral surface of the third rotary sealing ring 6B and the main body 10 is fitted. This packing 17 seals the communication between the cooling
[0030]
Two
[0031]
On the stepped surface of the
A vacuum device (not shown) communicates with the outside of the
In particular, the
[0032]
The main body 10 is further provided with a
Further, a flange portion is formed at the lower portion of the
[0033]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the air supply rotary joint 30.
In FIG. 2, a
Further, a
Further, a
[0034]
On the other hand, the
Further, the
The
The outer peripheral surface which slides with the packing 35 of the
[0035]
In the rotary joint 1 configured as described above, as an example, the slurry fluid flowing in the
Since this slurry fluid polishes the surface of liquid crystal glass with an abrasive, the slurry fluid contains a high concentration abrasive.
When the
[0036]
Furthermore, since the
Furthermore, since the cooling water circulates from the outer periphery of the mechanical seal 4 to the outer periphery of the first
The
【The invention's effect】
According to the rotary joint of the present invention, since the first fixed sealing ring is elastically supported by the elastic O-ring, the entire first fixed sealing ring can be reduced in size even if the flow passage through which the slurry is passed has a large diameter.
In addition, the first rotary seal ring having a slurry seal surface at one end and a fluid seal surface at the other end and pressed against the first fixed seal ring by a spring means included in the mechanical seal has a short axial length. In addition, the effect of simplifying the holding of the rotating shaft can be achieved.
With these configurations, the axial lengths of the first fixed seal ring and the first rotary seal ring can be shortened even if the flow passage has a large diameter. For this reason, slurry fluid is not clogged in the flow passage, and wear of the flow passage can be prevented. Furthermore, there is an effect that it is possible to increase the polishing rate by increasing the volume of the slurry fluid flowing through the flow passage.
[0038]
Further, the holding of the first fixed sealing ring by the elastic O-ring that constitutes the spring means and the configuration in which the first rotary sealing ring can be easily held on the rotating shaft can facilitate the assembly of the entire rotary joint and reduce the assembly cost. There is an effect. In addition, the axial length is shortened to reduce the restriction of the installation location on the apparatus, and the industrial application of this rotary joint is expanded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a rotary joint showing an embodiment according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an air supply rotary joint attached to the rotary joint according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional rotary joint.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
4
14A First
17
Claims (4)
前記第1固定密封環の前記第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回転密封環と、
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と、
前記回転軸を囲んで前記流体用シール面と密接する第2シール面を有すると共に前記本体に密封嵌合して前記第2シール面が前記流体用シール面へ向かって弾発自在に保持された第2固定密封環と、
前記第2シール面と反対側で前記回転軸を囲む端面に第3シール面を有して前記本体に密封嵌合し前記第3シール面が前記第2シール面と反対側へ向かって弾発自在に保持された第3固定密封環と、
前記第3シール面と対向して密接する第3対向シール面を有すると共に前記回転軸に密封嵌着する第3回転密封環とを具備し、
前記第1回転密封環と前記第2固定密封環と前記第3回転密封環に囲まれた内周通路面と前記回転軸との間に流体通路を有し、
前記流体通路と前記本体に有する真空用又は流体用の第1流体通路とが前記第2シール面と前記第3シール面との間の通路を介して連通すると共に、前記流体通路が前記回転軸の内部に有する第2流体通路と連通するロータリージョイント。A first fixed sealing ring having a first communication path that is hermetically held by the main body and communicates with the slurry fluid supply path of the main body and has a seal surface that surrounds the first communication path at an end surface;
The first fixed sealing ring has a second communication passage communicating with the first communication passage, and has a slurry seal surface surrounding the second communication passage and in close contact with the seal surface, and opposite to the slurry seal surface. A first rotating seal ring having a fluid sealing surface and a holding surface on the surface thereof;
A rotating shaft having a slurry fluid flow passage in close contact with a holding surface of the first rotary seal ring and communicating with the second communication passage;
The second seal surface surrounds the rotating shaft and is in close contact with the fluid seal surface and is hermetically fitted to the main body so that the second seal surface is held elastically toward the fluid seal surface . A second fixed seal ring;
A third seal surface is provided on an end surface surrounding the rotation shaft on the side opposite to the second seal surface, and the third seal surface is hermetically fitted to the main body, and the third seal surface is elastically moved toward the side opposite to the second seal surface. A third fixed sealing ring held freely;
A third rotating seal ring having a third opposing seal surface that is in close contact with the third seal surface and is hermetically fitted to the rotary shaft ;
A fluid passage is provided between the rotary shaft and an inner peripheral passage surface surrounded by the first rotary seal ring, the second fixed seal ring, and the third rotary seal ring;
The fluid passage communicates with a vacuum or fluid first fluid passage in the main body via a passage between the second seal surface and the third seal surface, and the fluid passage is connected to the rotating shaft. the second fluid passage and a rotary joint for communicating with the interior of the.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002242563A JP4189181B2 (en) | 2002-08-22 | 2002-08-22 | Rotary joint |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002242563A JP4189181B2 (en) | 2002-08-22 | 2002-08-22 | Rotary joint |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004084691A JP2004084691A (en) | 2004-03-18 |
JP4189181B2 true JP4189181B2 (en) | 2008-12-03 |
Family
ID=32051611
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002242563A Expired - Lifetime JP4189181B2 (en) | 2002-08-22 | 2002-08-22 | Rotary joint |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4189181B2 (en) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101351667B (en) | 2005-12-28 | 2010-10-20 | 伊格尔工业股份有限公司 | Rotary joint |
CN101453862B (en) * | 2007-12-04 | 2010-08-18 | 北京卫星环境工程研究所 | Large power microwave load energy dissipation apparatus |
CN102466102B (en) * | 2010-11-15 | 2014-08-13 | 陈墅庚 | Corrosion-resistant rotary displacement adjuster for pipelines |
CN102398222B (en) * | 2011-05-26 | 2013-06-05 | 云南飞隆劳尔设备有限公司 | Single-channel high-speed rotating joint capable of conveying grinding fluid |
CN102979975B (en) * | 2012-11-21 | 2015-04-15 | 中冶南方工程技术有限公司 | Vacuum water-cooling rotary joint |
JP6063838B2 (en) * | 2013-07-31 | 2017-01-18 | 日本ピラー工業株式会社 | Rotary joint |
JP7152857B2 (en) * | 2017-12-28 | 2022-10-13 | 川崎重工業株式会社 | Fluid handling fittings and fluid handling equipment |
JP7137309B2 (en) * | 2017-12-28 | 2022-09-14 | 川崎重工業株式会社 | Fluid handling fitting |
-
2002
- 2002-08-22 JP JP2002242563A patent/JP4189181B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004084691A (en) | 2004-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4958794B2 (en) | Rotary joint | |
KR101292121B1 (en) | Multi-media rotating union | |
JP3580774B2 (en) | Multi-channel rotary joint | |
JP4189181B2 (en) | Rotary joint | |
WO2006022378A1 (en) | Mechanical seal device | |
JPWO2006137305A1 (en) | Mechanical seal device | |
JP2003056719A (en) | Dynamic pressure seal device and rotary joint device using the same | |
JP2975923B1 (en) | Rotary joint device | |
JP2001012360A (en) | Rotary fluid coupling | |
JP2005520107A (en) | Rotational feedthrough | |
JP4163468B2 (en) | Assembly rotary joint | |
JP4367823B2 (en) | Rotary joint | |
JP2918874B1 (en) | Mechanical seal and rotary joint for slurry fluid | |
CN108561654B (en) | Rotary joint | |
JP4903991B2 (en) | Rotary joint | |
JP4447237B2 (en) | Rotary joint | |
JP3126685B2 (en) | Rotary joint for slurry fluid | |
JP3113869B1 (en) | Rotary joint for fluid in CMP equipment | |
JP3105195B2 (en) | Rotary joint | |
JPH06241366A (en) | Rotary joint | |
JP3145977B2 (en) | Rotary joint | |
JP2003042306A (en) | Rotary joint | |
KR20160071309A (en) | Rotary joint for spindle of construction machine | |
JP4091788B2 (en) | Mechanical seal device | |
JP3978325B2 (en) | Mechanical seal device with drain eliminator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050819 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070830 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071009 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071207 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080902 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080912 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 4189181 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |