JPH04127892U - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本考案は、保護軸受の耐久性を向上させて真
空ポンプの保守性、信頼性を向上させることを目的とす
る。 【構成】 本考案の真空ポンプは、ステータ１５に対し
て相対回転するロータ４のロータ軸８と、このロータ軸
８を磁気浮上させて回転自在に支持する磁気軸受１０、
１１と、この磁気軸受１０、１１が正常に作動しないと
きにロータ軸８を回転自在に支持して保護する保護軸受
２１、２２とを備え、さらにロータ軸８を機械的に制動
する制動手段２４、２５を設けた構成としたものであ
る。 【効果】 本考案によれば、保護軸受２１、２２の耐久
性を向上させることができ、これらを交換する頻度が減
ることにより真空ポンプの保守性を向上させることがで
きる。また、保護軸受２１、２２の固体潤滑材が摩耗、
または剥離して、正常に軸受作用を行うことができなく
なることによる衝撃や損傷を防止することができ、真空
ポンプの信頼性を向上させることができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、真空チャンバ等を真空にする真空ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、例えばＩＣ製品等を製造する場合に、各工程を各作業室内において行っ ており、一作業室内で一工程が完了すると、被作業物を次の作業室へ搬送してい る。ここで例えば、一作業室においてはこの室内を真空にする必要がある場合が あり（真空チャンバ）、この場合には真空ポンプを使用していた。

【０００３】 このような真空ポンプとしては、例えば図３に示すような複合型ターボ分子ポ ンプがある。同図において、符号１０１はケーシングであり、このケーシング１ ０１には吸込口部１０２および排出口部１０３が形成されている。ケーシング１ ０１内にはロータ１０４が収装され、このロータ１０４にはケーシング１０１内 周壁面に向うロータ翼１０５と、螺旋状のネジ溝を有するネジ溝部１０８が形成 されている。このロータ翼１０５およびネジ溝部１０８に対向して、ステータ翼 １０６およびステータ１０９がケーシング１０１の内周壁面に取り付けられてい る。ロータ１０４はケーシング１０１内に収装されたモータ１０７によって回転 され、ロータ翼１０５およびネジ溝部１０８が、ステータ翼１０６およびステー タ１０９に対して相対的に高速回転する。

【０００４】 また、ロータ１０４にはロータ軸１１２が固設され、ロータ軸１１２は軸方向 電磁石１１３および半径方向電磁石１１４によって磁気浮上させられて、回転自 在に支持される。また磁気浮上させられているロータ軸１１２が、電磁石１１３ 、１１４によって正常に回転支持されず倒れた場合に、これを回転自在に支持し て保護する保護軸受１１５、１１６が固定部材側に設けられていて、この保護軸 受１１５、１１６はロータ軸１１２の定常回転時にはロータ軸１１２とは非接触 になるよう設けられている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来のターボ分子ポンプにあっては、半径方向電磁 石１１４および軸方向電磁石１１３によって磁気浮上させられて回転するロータ 軸１１２は、異常事態が発生して、例えば急激な大気突入などの外力の影響によ って、前記電磁石１１４、１１３により正常に回転支持されずに倒れると、保護 軸受１１５、１１６に接触する。このロータ軸１１２は、磁気浮上された状態で モータ１０７によって通常約２０，０００〜９０，０００ｒ．ｐ．ｍ．で高速回 転させられているため、停止するまで長時間かかる。また、保護軸受１１５、１ １６の摺動部には通常、固体潤滑材（例えば鉛、二硫化モリブデン等）をコーテ ィングしている。このため、上記高速回転しているロータ軸１１２が保護軸受１ １５、１１６に接触するようなことが何度もあり、その都度長時間回転負荷がか かると、この保護軸受１１５、１１６にコーティングされた上記固体潤滑材が摩 耗、または剥離して、保護軸受１１５、１１６は正常に軸受作用を行うことがで きなくなる。このため、保護軸受１１５、１１６の耐久性が低下して、それを交 換する頻度が増え、真空ポンプの保守性が悪化するという問題があった。また、 保護軸受１１５、１１６が正常に軸受作用を行うことができなくなることにより 、真空ポンプに衝撃や損傷を与えてその信頼性を低下させるという問題があった 。そこで本考案は、このような問題点を解決することを課題とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために本考案は、ステータに対して相対回転するロータの ロータ軸と、このロータ軸を磁気浮上させて回転自在に支持する磁気軸受と、前 記ロータ軸が前記磁気軸受により正常に回転支持されないときにこのロータ軸を 回転自在に支持して保護する保護軸受とを備えた真空ポンプにおいて、前記ロー タ軸を機械的に制動する制動手段を設けた構成としたものである。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例について図面に基づいて説明する。図１は、本考案によ る真空ポンプの一実施例に係わる複合型ターボ分子ポンプを示す図である。 まず構成を説明する。同図において、符号１は複合型ターボ分子ポンプのケー シングであり、このケーシング１は全体が略円筒状となっており、このケーシン グ１の上方には真空チャンバとしての作業室（図示せず）の開口部と接続する吸 込口部２が形成され、ケーシング１の下側のベース１３には排出口部３が形成さ れている。ケーシング１内の軸線方向にはロータ４が収装されており、このロー タ４の図中略上半部には、ケーシング１の内壁面に向かって伸びる複数のロータ 翼５が形成されていて、このロータ翼５はロータ４の軸線方向に多段に複数形成 されている。ケーシング１の内周壁面には、ロータ翼５と同じように複数形成さ れたステータ翼６がロータ翼５と交互に重なるように配設され、このようなステ ータ翼６はケーシング１の略上半部に取り付けられている。

【０００８】 また、ロータ４の略下半部の外周壁には螺旋状のネジ溝を有するネジ溝部１４ が形成され、このネジ溝部１４と対向して略円筒状のステータ１５がケーシング １の内周壁の略下半部に取り付けられている。ロータ４に設けられたロータ翼５ およびネジ溝部１４が、静止しているステータ翼６およびステータ１５に対して 相対的に高速回転すると、前記作業室内のガスや水分等の分子が吸込口部２に飛 び込んだ場合、ロータ翼５、ステータ翼６、ネジ溝部１４で圧縮され排出口部３ から排出される。

【０００９】 一方、ロータ４の半径内方には円筒状の固定筒７が設けられ、この固定筒７の 軸線部分にはロータ軸８がロータ４と一体的に回転するように配設されている。 固定筒７の内側には、ロータ軸８を約２０，０００〜９０，０００ｒ．ｐ．ｍ． の高速で回転駆動して、ロータ翼５およびネジ溝部１４をステータ翼６およびス テータ１５に対して相対回転させるモータ９と、ロータ軸８を半径方向に磁気浮 上させて無接触で回転支持する半径方向電磁石１０（磁気軸受）と、ロータ軸８ をアマーチャディスク１２を介して軸線方向に磁気浮上させて無接触で回転支持 する軸方向電磁石１１（磁気軸受）とが設けられている。

【００１０】 また、固定筒７の上・下端部のそれぞれには、高速回転するロータ軸８が電磁 石１０、１１によって正常に回転支持されず倒れた場合に、固定筒７等に直接触 れるのを防止して、ロータ軸８を回転自在に支持して保護する第１、第２保護軸 受２１、２２が設けられている。これらの第１、第２保護軸受２１、２２の摺動 部には、鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑材がコーティングされている。アマ ーチャディスク１２の軸方向中央部には、アマーチャディスク１２より径の大き なブレーキディスク２４が一体的に設けられており、ベース１３にはブレーキデ ィスク２４の周縁部を表裏両面から挟む加圧パッド２５ａ、２５ｂを有する加圧 手段２５が設けられている。加圧手段２５の加圧パッド２５ａ、２５ｂは、電源 投入時にはブレーキディスク２４から離隔し、後述する異常事態の発生時にはブ レーキディスク２４の周縁部を表裏両面から強く挟んで、ロータ軸８の回転を迅 速に停止させるよう制動作用を行うようになっている。

【００１１】 次に作用を説明する。 複合型ターボ分子ポンプによって作業室（真空チャンバ）を真空にする場合は 、まずモータ９を起動させてロータ４を回転駆動させ、ロータ翼５およびネジ溝 部１４を、静止しているステータ翼６およびステータ１５に対して相対的に高速 回転させる。このように、ロータ翼５およびネジ溝部１４がステータ翼６および ステータ１５に対して相対回転すると、作業室内のガスや水分等の分子が吸込口 部２に飛び込んだ場合、ロータ、ステータ翼群５，６を通り、ステータ１５とネ ジ溝部１４の間からさらに排気通路１６を通って排出口部３から排除される。

【００１２】 ここで、半径方向電磁石１０および軸方向電磁石１１によって磁気浮上させら れているロータ軸８は、異常事態が発生して、例えば急激な大気突入などの外力 の影響によって、電磁石１０、１１により正常に回転支持されずに倒れ、第１、 第２保護軸受２１、２２に接触することがある。ところが、このようにロータ軸 ８が倒れて保護軸受２１、２２に接触すると、このことを検知した信号に基づい て加圧手段２５が制御され、加圧手段２５の加圧パッド２５ａ、２５ｂが直ちに ブレーキディスク２４の周縁部を表裏両面から強く挟んで、ロータ軸８の回転を 迅速に停止させるよう制動作用を行う。このため、ロータ軸８は異常事態の発生 により迅速に回転を停止されて、長時間回転を続けることがないために、保護軸 受２１、２２の耐久性を向上させることができ、これらを交換する頻度が減るこ とにより真空ポンプの保守性を向上させることができる。また、保護軸受２１、 ２２の固体潤滑材が摩耗、または剥離して、正常に軸受作用を行うことができな くなることによる衝撃や損傷を防止することができ、真空ポンプの信頼性を向上 させることができる。

【００１３】 図２は、本考案による真空ポンプの他の実施例に係わる複合型ターボ分子ポン プを示す図である。この実施例は、ロータ軸８の周面を囲むような環状のブレー キシュー２７を設け、このブレーキシュー２７はロータ軸８の定常回転時は緩ん でいてロータ軸８の周面から離隔しており、異常事態の発生時には作動してロー タ軸８の周面を強く締付けることにより、ロータ軸８は迅速に回転を停止される ようになっている。このため、この実施例においても上記実施例と同様の効果を 得ることができる。

【００１４】 なお、上記実施例においては異常事態の発生時には、ブレーキディスク２４の 周縁部を加圧手段２５が表裏両面から強く挟むようになっていたが、異常事態と して電源が遮断した時には、加圧手段２５の加圧パッド２５ａ、２５ｂがバネな どにより加圧力を付与されることにより、ブレーキディスク２４の周縁部を表裏 両面から挟むようにしてもよい。また、上記実施例においては複合式の真空ポン プについて説明したが、翼部材だけから構成される真空ポンプ、あるいはネジ溝 部のみの真空ポンプにも本考案を適用することが可能である。

【００１５】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、ロータ軸が異常事態の発生により倒れて 保護軸受２１、２２に接触しても、制動手段がロータ軸を機械的に制動するため 、ロータ軸を短時間で停止させることによりその保護軸受２１、２２の耐久性を 向上させることができ、これらを交換する頻度が減ることにより真空ポンプの保 守性を向上させることができる。また、保護軸受２１、２２の固体潤滑材が摩耗 、または剥離して、正常に軸受作用を行うことができなくなることによる衝撃や 損傷を防止することができ、真空ポンプの信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による真空ポンプの一実施例を示す全体
断面図である。

【図２】本考案による真空ポンプの他の実施例を示す全
体断面図である。

【図３】従来の真空ポンプを示す全体断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ４ ロータ ８ ロータ軸 １０ 半径方向電磁石（磁気軸受） １１ 軸方向電磁石（磁気軸受） １５ ステータ ２１、２２ 第１、第２保護軸受 ２４ ブレーキディスク ２５ 加圧手段 ２５ａ、２５ｂ 加圧パッド ２７ ブレーキシュー

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステータに対して相対回転するロータの
   ロータ軸と、このロータ軸を磁気浮上させて回転自在に
   支持する磁気軸受と、前記ロータ軸が前記磁気軸受によ
   り正常に回転支持されないときにこのロータ軸を回転自
   在に支持して保護する保護軸受とを備えた真空ポンプに
   おいて、前記ロータ軸を機械的に制動する制動手段を設
   けたことを特徴とする真空ポンプ。