KR101277380B1

KR101277380B1 - 진공 펌프

Info

Publication number: KR101277380B1
Application number: KR1020087027350A
Authority: KR
Inventors: 용웨 시; 유지 다카하시
Original assignee: 에드워즈 가부시키가이샤
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2007-05-14
Publication date: 2013-06-20
Also published as: EP2019208A4; US8246300B2; KR20090015052A; JP2007309245A; US20090257889A1; EP2019208A1; EP2019208B1; WO2007135883A1

Abstract

(과제)고정 날개를 반원환상 고정 날개로 절단하는데, 절단폭이 작은 와이어 방전 가공 등에 의하지 않고, 보다 코스트가 낮은 절삭이나 연삭에 의해서 절단해도, 고정 날개와 회전 날개의 간섭이 일어나지 않는 진공 펌프를 제공한다.

(해결 수단)고정 날개 외륜부(12a)의 기준 단면(12ta(12tb))으로부터, 대응하는 회전 날개 단면(4aa(4ab))을 포함하는 평면까지의 거리(h)를, 펌프 운전시의 회전 날개(4a)의 변형 범위보다 크게 설정한다. 이로 인해, 조립 공정에서, 고정 날개(12)의 반원환 절단폭(w)이 커서, 고정 날개(12)가 링 형상 스페이서(13)에 대해서 직경 방향으로 어긋나고, 외륜부(12a)가 회전 날개(4a)와 고정 날개(12)의 사이의 공간으로 밀려나온 경우에도, 운전 중에 고정 날개(12)의 외륜부(12a)가 회전 날개(4a)에 부딪칠 우려가 없다. 고정 날개(12)의 반원환 절단폭(w)이 커도 외륜부(12a)와 회전 날개(4a)의 간섭이 일어나지 않으므로, 고정 날개(12)의 반원환 절단에 고가의 와이어 방전 가공을 이용하지 않고, 커터 등, 절삭 가공이나 연삭 가공을 이용해 경제적으로 가공할 수 있고, 또한, 펌프 조립도 용이해진다.

Description

진공 펌프{VACUUM PUMP}

이 발명은, 진공 펌프, 특히 터보 분자 펌프부를 가지는 진공 펌프에 관한 것이다.

터보 분자 펌프부를 가지는 진공 펌프로서, 예를 들어 특허 문헌 1이 알려져 있다. 특허 문헌 1에는, 상하단의 고정 날개(11, 11) 사이에 스페이서(50)를 개재하여 설치하고, 스페이서(50)의 외주부(50a)와 펌프 케이스(1)의 내주부(1a)를 맞닿게 하여, 스페이서(50)를 직경 방향으로 위치 결정함과 더불어, 고정 날개(11)의 외주부(11a)를 펌프 케이스(1)의 내주부(1a)에 직접 맞닿게 하거나, 펌프 케이스(1)의 내주부(1a)에 맞닿아 위치 결정되어 있는 스페이서(50)의 맞닿음부에 맞닿게 하여, 고정 날개(11)를 직경 방향으로 위치 결정하고, 또, 스페이서(50)에 의해 고정 날개(11, 11) 사이의 간격을 소정의 거리로 설정하는 진공 펌프가 개시되어 있다. 스페이서(50)의 형상은 비교적 간단한 것이면 되고, 코스트 다운이 도모된다.

특허 문헌 1의 고정 날개(11)는, 방사 형상으로 배치된 복수의 날개가 반원호 형상의 내외 양 플랜지부(11-1, 11-2)를 통해 일체적으로 연결되어 있다. 외측 플랜지부(11-1)가 없는 구조의 것도 있다. 상세한 설명에는 기재가 없지만, 도면 을 참조하면, 고정 날개(11)는 측면에서 보면 단순한 원판형이고, 그 내외 양 플랜지부(11-1, 11-2)의 두께도 날개가 있는 부분과 동일하고, 전체가 평평한 상하면을 이루고 있다.

특허 문헌 1은, 고정 날개(11)와 스페이서(50)의 직경 방향 위치 결정에 중점이 있고, 고정 날개(11, 11) 사이의 간격 설정은 거의 종래와 같으므로, 고정 날개(11, 11) 사이의 간격 설정에 대해서는 상세하게는 설명하고 있지 않다. 그러나, 고정 날개(11, 11) 사이의 간격은, 고정 날개(11, 11) 사이에 배치되는 회전 날개(10)와 고정 날개(11)의 간격을 적정하게 확보하기 위해서 설정하는 것이다. 그리고, 회전 날개(10)와 고정 날개(11)는 교대로 복수 중첩되는 것이기 때문에, 개개의 스페이서 및 고정 날개의 두께의 약간의 격차, 조립 상의 오차가 누적된다. 그러므로, 회전 날개(10)와 고정 날개(11)의 간격을 모두 적정하게 확보하는 것은, 제조상 중요한 과제이며, 스페이서 및 고정 날개의 두께의 정밀한 가공 및 면밀한 조립이 요구되는 것이다.

그런데, 고정 날개(11)는, 상술한 바와 같이, 방사 형상으로 배치된 복수의 날개가 반원호 형상의 내측 플랜지부(11-2)를 통해 일체적으로 연결되어 있거나, 외측 플랜지부(11-1)에 의해서도 더 연결되어 있다. 방사 형상의 날개 부분은, 비교적 얇아 외력에 의해 변형되기 쉽기 때문에, 외측 플랜지부(11-1)가 없는 고정 날개(11)의 경우, 펌프 조립시에 스페이서와 스페이서의 사이에서 눌려 변형되기 쉽고, 고정 날개 사이의 간격 설정을 소정의 값으로 확보하는 것이 어렵다. 외측 플랜지부(11-1)를 붙이면 이 변형의 문제는 해소되지만, 외측 플랜지부의 스페이서 맞닿음면의 정밀도에 문제가 있다. 일반적으로, 고정 날개는, 방사 형상의 날개부를 가지는 복잡한 형상이기 때문에, 알루미늄 합금의 정밀 주조 등으로 형성된다. 외측 플랜지부의 상하의 스페이서 맞닿음면은, 정밀 주조 등으로 형성된 채로는 거칠고, 두께 정밀도도 충분하지 않으며, 스페이서 맞닿음면으로서의 기능을 다하지 않기 때문에, 절삭이나 연삭 등에 의한 마무리 가공을 더 실시하여, 소정의 두께와 상하 스페이서 맞닿음면의 평행도를 얻도록 하고 있다.

특허 문헌 1에 있어서는, 고정 날개 사이의 간격 설정을 의도하고 있는 것은 아니기 때문에, 이에 대한 상세한 설명은 없고, 도면의 고정 날개의 단면은 단순한 평판 형상으로 그려져 있다. 즉, 특허 문헌 1에서는, 스페이서 맞닿음면에 마무리 가공을 실시하기 쉬운 고정 날개는 설명되어 있지 않다. 그러나, 실제의 고정 날개에는, 도 8에 나타낸 바와 같은, 외측 플랜지부의 상하의 스페이서 맞닿음면에 마무리 가공을 실시하는데 매우 적합한 고정 날개가, 종래부터 이용되고 있다.

도 8은, 외측 플랜지부의 상하의 스페이서 맞닿음면에 마무리 가공을 실시하는데 매우 적합한 고정 날개를 이용한 종래의 진공 펌프를 나타내고 있다.

도 8(a)에 있어서는, 도시를 생략한 로터에 일체로 형성된 복수의 회전 날개(4a)와, 펌프 케이스(11)의 통 내에 설치되고 링 형상 스페이서(13)에 의해 소정의 간격으로 다단으로 유지된 복수의 고정 날개(12)가, 소정의 간격(g1)을 가지고 교대로 배치되어 있다. 고정 날개(12)의 외주에는 외륜부(12a)가 있어, 그 상하의 단면이 기준 단면(12tb, 12ta)으로 되어 있다. 이 기준 단면(12tb, 12ta)은, 링 형상 스페이서(13)의 하면(13f), 상면(13e)에 맞닿아 있다.

외륜부(12a)는 고정 날개(12)의 날개부보다 마무리 가공을 실시하는데 충분한 단차(s)만큼 두껍게 되어 있다. 이 단차(s)에 의해, 마무리 가공용 공구가, 날개부에 닿는 일 없이 안전하게, 기준 단면(12tb, 12ta)을 마무리 가공할 수 있다. 충분한 절삭 영역을 확보하기 위해서, 종래부터, 단차(s)는, 회전 날개(4a)와 고정 날개(12)의 작은 간격(g1)보다 f만큼 더 크게 하여, 고정 날개 날개부에 공구가 닿는 일 없이, 충분한 절삭 영역이 취해지도록 되어 있다.

이러한 형상으로 함으로써, 기준 단면(12tb, 12ta)은, 링 형상 스페이서(13)의 가공 정밀도와 같은 레벨의 마무리 가공에 의해 양호한 평행도로 마무리되고, 외륜부(12a)의 두께도 정밀도 좋게 가공되어 있다. 이렇게 하여 기준면이 정밀하게 가공된 스페이서(13)와 고정 날개(12)에 의해, 회전 날개(4a)와 고정 날개(12)의 축선 방향 간격(g1)이 적정한 값으로 설정될 수 있다.

고정 날개(12)의 외륜부 외주면(12ac)은, 펌프 케이스(11)의 내통면(11b)에 맞닿아, 고정 날개(12)의 직경 방향의 위치를 정하고, 이로 인해, 회전 날개(4a)와 고정 날개(12)의 직경 방향 간격(g2)이 적정한 값으로 설정된다.

회전 날개(4a)와 고정 날개(12)의 축선 방향 간격(g1) 및 직경 방향 간격(g2)은, 작은 쪽이 펌프 성능이 좋다. 그러나, 회전 날개(4a)가 회전 중, 펌프 내에 돌입하는 가스 등에 의해서 회전 날개(4a)가 순간적으로 변형하거나, 회전 날개(4a), 고정 날개(12), 스페이서(13)의 가공 오차, 펌프 조립 오차 등에 의해서, 회전 날개(4a)와 고정 날개(12)가 접촉하는 것을 피하기 위해서, 적정한 축선 방향 간격(g1) 및 직경 방향 간격(g2)이 필요하다.

이런 종류의 진공 펌프에서는, 특허 문헌 1에도 기재되어 있는 바와 같이, 펌프 조립을 가능하게 하기 위해서, 고정 날개(12)는 반원환상으로 2분할되어 있다. 원환상의 고정 날개를 공구로 절반으로 절단하는 것이다. 이 절단에 의해서, 거의 공구의 폭에 상당하는 절단폭(w)만큼 잘라내어지고, 원형의 중앙부가 직선 형상으로 절단폭(w)만큼 누락되어 있다(도 3 참조).

한편, 반원환상을 두 개 맞춘 고정 날개(12)의 각각이, 도 8(a)와 같이, 펌프 케이스 내통면(11b)에 딱 맞는 것이 표준이지만, 두 개의 반원환상의 사이에 절단폭(w)만큼의 극간이 있으므로, 펌프 조립 공정에서는, 반경 방향으로 어긋나 펌프 케이스 내통면(11b)으로부터 약간 떨어지고, 도 8(b)나 도 8(c)와 같이 될 가능성이 있다.

도 8(b)는, 고정 날개(12)가 절단폭(w)보다는 작은 양(w＇)만큼 어긋나, 회전 날개(4a)와 고정 날개 외륜부(12a)가 k＇에 접근한 상태를 나타내고 있다. 이 상태에서는, 회전 날개(4a) 외주와 고정 날개 외륜부(12a) 내주가 직경 방향으로 접촉할 우려가 있다.

도 8(c)는, 고정 날개(12)가 절단폭(w)만큼 어긋나, 회전 날개(4a)와 고정 날개 외륜부(12a)가 너무 접근하고, 회전 날개(4a)의 모서리가 고정 날개 외륜부(12a)의 모서리와 축선 방향으로 f, 직경 방향으로 k만큼 간섭하여, 조립이 불가능하게 된 상태를 나타내고 있다.

도 8(b)이나 도 8(c)와 같이 되지 않도록 하기 위해서는, 고정 날개(12)의 절단폭(w)을 가능한 한 작게 하는 것이 요구되고, 종래에는 절단이 가는 와이어를 이용한 와이어 방전 가공 등에 의해 행해져 왔다. 이 와이어 방전 가공은 가공 시간도 길고, 고비용이기도 하다는 문제가 있다. 절단폭(w)이 작아서 효율이 좋은 실용적인 절단 방법은 아직 발견되지 않았다.

[특허 문헌 1：일본국 특허공개 2003-269364호 공보(특허 청구의 범위, 단락 번호 0021, 0034, 도 2, 도 3, 도 4)]

(발명이 해결하고자 하는 과제)

이 발명은, 상술한 문제점을 해소하고, 고정 날개를 반원환상 고정 날개로 절단하는데, 절단폭이 작은 와이어 방전 가공 등에 의하지 않고, 보다 코스트가 낮은 절삭이나 연삭에 의해서 절단해도, 고정 날개와 회전 날개의 간섭이 일어나지 않는 진공 펌프를 제공하는 것이다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상술한 과제를 해결하기 위해서, 이 발명의 진공 펌프는, 통 형상의 펌프 케이스와, 상기 펌프 케이스의 통 내에 회전 가능하게 설치된 로터와, 상기 로터의 외주에 다단으로 형성된 복수의 회전 날개와, 상기 펌프 케이스의 통 내에 설치되고, 또한 상기 회전 날개와 소정의 간극을 가지고 교대로 다단으로 배치된 복수의 고정 날개와, 상기 펌프 케이스의 통 내에 설치되고, 또한 상기 고정 날개와 고정 날개의 사이에 각각 끼워 삽입된 복수의 링 형상 스페이서를 가지며, 상기 회전 날개에는 상하에 회전 날개 단면이 형성되고, 상기 고정 날개는, 절단된 반원환상 고정 날개를 두 개 맞추어 원환상으로 형성됨과 더불어, 회전 날개 단면에 대향하는 고정 날개 날개부 단면을 가지는 날개부와, 상기 링 형상 스페이서의 원통 맞닿음 단면과 맞닿고 상기 고정 날개 날개부 단면과 단차가 있는 기준 단면을 가지는 외륜부가 구비되고, 상기 외륜부의 기준 단면으로부터 그 기준 단면에 대응하는 상기 회전 날개 단면을 포함하는 평면까지의 거리가, 펌프 운전시의 회전 날개의 변형 범위보다 크게 설정되어 있다.

상기의 발명에 있어서, 상기 외륜부의 기준 단면이, 고정 날개 날개부 단면보다 돌출되어 있도록 하면, 기준 단면의 마무리 가공이 용이해진다.

상술의 과제를 해결하기 위해서, 이 발명의 진공 펌프의 고정 날개의 제조 방법은, 날개부와 외륜부를 가지는 원환상의 고정 날개를 형성하는 고정 날개 형성 공정과, 상기 외륜부의 단면에 기준 단면을 형성하고, 그 기준 단면이 진공 펌프의 링 형상 스페이서의 원통 맞닿음 단면과 맞닿았을 때, 기준 단면으로부터 대응하는 진공 펌프의 회전 날개 단면을 포함하는 평면까지의 거리가 펌프 운전시의 회전 날개의 변형 범위보다 크게 설정되는 기준 단면 마무리 공정과, 상기 기준 단면이 형성된 고정 날개를 반원환상으로 절삭에 의해 절단하는 반원환상 절삭 절단 공정을 구비한다.

이 발명에 있어서, 「기준 단면에 대응하는 회전 날개 단면」의 「대응하는」이란, (고정 날개의) 기준 단면과 같은 측의 고정 날개 날개부 단면이 회전 날개 단면과 대향하고 있는 것을 의미하고 있다.

이 발명에 있어서, 「외륜부의 기준 단면으로부터 그 기준 단면에 대응하는 상기 회전 날개 단면을 포함하는 평면까지의 거리」의 「거리」란, 기준 단면(12ta, 12tb)과, 회전 날개 단면(4aa, 4ab)을 포함하여 기준 단면(12ta, 12tb)에 마주하는 곳까지 연장한 평면과의 거리(h, h), 즉 펌프 축선 방향 거리를 의미하고 있다.

이 발명에 있어서, 「펌프 운전시의 회전 날개의 변형 범위보다 크게 설정」의 「변형 범위보다 크게 설정」이란, 펌프 내에 돌입하는 가스 등에 의해서 회전 날개(4a)가 순간적으로 변형하면 실험적 혹은 이론적으로 상정되는 변형량에, 회전 날개(4a), 고정 날개(12), 스페이서(13)의 가공 오차, 펌프 조립 오차 등에 의한 위치 어긋남을 가미한 변형 범위보다 크게 설정하는 것을 의미한다.

이 발명에 있어서, 「절삭」에는, 절삭에 더하여, 연삭을 포함한다.

(발명의 효과)

이 발명에 있어서는, 고정 날개 외륜부(12a)(도 5 참조)의 기준 단면(12ta(12tb))으로부터, 대응하는 회전 날개 단면(4aa(4ab))을 포함하는 평면까지의 거리(h)가, 펌프 운전시의 회전 날개(4a)의 변형 범위보다 크게 설정되기 때문에, 조립 공정에서, 고정 날개(12)의 반원환 절단폭(w)이 커서, 고정 날개(12)가 링 형상 스페이서(13)에 대해서 직경 방향으로 어긋나고, 외륜부(12a)가 회전 날개(4a)와 고정 날개(12)의 사이의 공간으로 밀려나온 경우에도, 운전 중에 고정 날개(12)의 외륜부(12a)가 회전 날개(4a)에 부딪칠 우려가 없다. 고정 날개(12)의 반원환 절단폭(w)이 커도 외륜부(12a)와 회전 날개(4a)의 간섭이 일어나지 않으므로, 고정 날개(12)의 반원환 절단에 고가의 와이어 방전 가공을 이용하지 않고, 커터 등의 절삭 가공이나 연삭 가공을 이용해 경제적으로 가공할 수 있고, 또한 펌프 조립도 용이해진다. 펌프 성능은 유지할 수 있다.

도 1은 이 발명의 일실시 형태를 나타내는 종단면도.

도 2의 (a) 및 (b)는, 각각 도 1의 요부 확대 단면도.

도 3은 도 1에 있어서의 고정 날개를 나타내고, (a)는 평면도, (b)는 단면도.

도 4는 도 3에 있어서의 Ⅳ-Ⅳ 확대 단면도.

도 5는 도 2에 있어서 고정 날개의 세트가 어긋난 경우를 나타내는 단면도.

도 6은 이 발명의 다른 실시 형태를 나타내는 요부 확대 단면도.

도 7은 이 발명의 고정 날개의 제조 방법을 나타내는 설명도.

도 8의 (a), (b) 및 (c)는, 종래의 진공 펌프의 문제점을 설명하는 설명도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1:베이스 1a:칼럼 삽입 구멍

2:스테이터 칼럼 3:로터축

4:로터 4a:회전 날개

4aa, 4ab:회전 날개 단면 4b:스커트부

5:래디얼 자기 축받이 6:액시얼 자기 축받이

7:모터 8:바닥 덮개

11:펌프 케이스 11a:스페이서 맞닿음용 단면

11c:스페이서 맞닿음용 원통면 12:고정 날개

12a:외륜부 12ta, 12tb:기준 단면

12ac:외륜부 외주면 12b:날개부

12ya, 12yb:고정 날개 날개부 단면 12c:내륜부

12w:고정 날개의 날개 12H:반원환상 고정 날개

12(B):최하단의 고정 날개 13:링 형상 스페이서

13a:내통면 13b:외통면

13c:고정 날개 직경 방향 규제 내통면

13d:단부 외통부 13e:상부 원통 맞닿음 단면

13f:중간부 원통 맞닿음 단면 13(B):최하단의 링 형상 스페이서

13(T):최상단의 스페이서 14:나사 스테이터

14a:나사 홈 14b:고정 날개 맞닿음용 단면

14c:스페이서 맞닿음용 원통면 15:흡기구

16 배기구 18 보호용 베어링

19:볼트

g1:고정 날개(12)와 회전 날개(4a)의 축선 방향 간격

g2:로터(4)의 회전 날개(4a)와 링 형상 스페이서(13)의 직경 방향 간격

h:고정 날개 외륜부(12a)의 기준 단면(12ta(12tb))으로부터, 대응하는 회전 날개 단면(4aa(4ab))을 포함하는 평면까지의 거리

s:고정 날개 날개부 단면(12ya(12yb))과 기준 단면(12tb(12ta))의 단차

w:절단폭

r:기준 단면(12ta(12tb))의 고정 날개 날개부 단면(12yb(12ya))으로부터의 함몰량

이 발명의 실시 형태를, 이하 도 1~도 7을 참조해 설명한다. 도 1은 이 발명의 일실시 형태를 나타내는 종단면도, 도 2는 도 1의 요부 확대 단면도, 도 3은 도 1에 있어서의 고정 날개를 나타내고, (a)는 평면도, (b)는 단면도, 도 4는 도 3에 있어서의 Ⅳ-Ⅳ 확대 단면도, 도 5는 도 2에 있어서 고정 날개의 세트가 어긋난 경우를 나타내는 단면도, 도 6은 이 발명의 다른 실시 형태를 나타내는 요부 확대 단면도, 도 7은 이 발명의 고정 날개의 제조 방법을 나타내는 설명도이다.

도 1에 있어서, 1은 베이스, 2는 스테이터 칼럼, 3은 로터축, 4는 로터, 5는 래디얼 자기 축받이, 6은 액시얼(axial) 자기 축받이, 7은 모터이다.

상기 베이스(1)의 중앙에는, 칼럼 삽입 구멍(1a)이 형성되어 있다. 원통형의 스테이터 칼럼(2)은, 칼럼 삽입 구멍(1a)에 상측으로부터 하부가 삽입되어 끼워 맞춰지고, 볼트 결합되어, 베이스(1)의 중앙 상방에 세워 설치되어 있다. 칼럼 삽입 구멍(1a)은, 베이스(1)의 하면에 부착된 바닥 덮개(8)에 의해 막혀 있다.

상기 로터축(3)은, 그 상부에서 결합하여 상기 로터(4)를 일체로 유지하고, 스테이터 칼럼(2)의 내통 내에 공극을 유지해 회전 가능하게 삽입되어 있다.

즉, 로터축(3)과 스테이터 칼럼(2)의 사이에는, 상기 래디얼 자기 축받이(5)와 액시얼 자기 축받이(6)가 설치되고, 상기 스테이터 칼럼(2)이 로터축(3)을 회전 가능하게 유지하기 때문에, 래디얼 자기 축받이(5)가 로터축(3)을 반경 방향으로 유지하고, 액시얼 자기 축받이(6)가 로터축(3)을 축선 방향으로 유지하고 있다.

또, 로터축(3)과 스테이터 칼럼(2)의 사이에는, 상기 모터(7)가 설치되고, 이 모터(7)가 상기 스테이터 칼럼(2)에 대해서 로터축(3), 로터(4)를 회전 구동하도록 되어 있다.

상기 로터(4)의 상부 외주에는, 복수의 회전 날개(4a, 4a,…)가 다단으로 형성되어 있다.

양 자기 축받이(5, 6)와 모터(7)의 각각의 스테이터 칼럼(2)측의 부재와 로터축(3)측의 부재의 사이에는, 약간의 공극이 있어, 자기 축받이(5, 6)의 각 공극이 제어됨으로써, 로터축(3), 로터(4)는 공간 상에 안정되게 유지되고, 모터(7)에 의해 고속 회전된다.

11은 펌프 케이스, 12, 12,…는 복수의 고정 날개, 13, 13,…은 복수의 링 형상 스페이서이다.

상기 펌프 케이스(11)는, 원통형으로, 상기 베이스(1)의 상방에 부착되고, 그 통 내에 스테이터 칼럼(2)을 수용함과 더불어, 로터축(3), 로터(4)를 회전 가능하게 수용하고 있다.

상기 고정 날개(12, 12,…)는, 상기 로터(4)의 복수의 회전 날개(4a, 4a,…)와 소정의 극간을 유지하여 교대로 서로 포개지고, 회전 날개(4a, 4a,…)와 고정 날개(12, 12,…)로 터보 분자 펌프부를 형성하고 있다.

상기 링 형상 스페이서(13, 13,…)는, 상기 펌프 케이스(11)의 통 내 상부에 축방향으로 중첩해서 설치되고, 상기 고정 날개(12)와 고정 날개(12)의 사이에 각각 끼워 삽입되어 있다.

14는, 베이스(1)와 상기 고정 날개(12, 12,…)의 사이의 펌프 케이스(11)의 내벽에 설치되고, 내주면에 나사 홈(14a)을 형성한 나사 스테이터이다. 이 나사 스테이터(14)의 나사 홈(14a)은, 상기 로터(4) 하부의 얇은 원통 형상의 스커트부(4b)의 외주면과 근접 대향하고, 나사 홈(14a)과 스커트부(4b)로 나사 홈 펌프부를 형성하고 있다.

15는 펌프의 흡기구, 16은 배기구이다. 흡기구(15)는 펌프 상부에, 배기구(16)는 베이스(1) 내에 각각 설치되어 있다.

18은, 스테이터 칼럼(2)과 로터축(3)의 사이에 설치된 보호용 베어링이다. 이 보호용 베어링(18)은, 정전이나 회로 이상시 등 자기 축받이의 제어 불능시 등에, 자기 축받이(5, 6)와 모터(7)의 각 스테이터 칼럼측과 로터축측과의 접촉을 방지하기 위한의 것이다.

다음, 이 발명의 특징인 터보 분자 펌프부의 상세에 대해서, 도 2~도 7을 참조하여 설명한다.

도 2(a)에 있어서, 상기 회전 날개(4a)에는 상하에 회전 날개 단면(4aa, 4ab)이 형성되어 있다. 상기 회전 날개 단면(4aa(4ab))은, 회전 날개(4a)에 형성되어 있는 방사 형상의 복수의 날개(도시 생략)의 상면(하면)을 포락하는 로터축선과 직교하는 평면을 이루고 있다. 또, 고정 날개 날개부 단면(12ya(12yb))은, 고정 날개 날개부(12b)에 형성되어 있는 방사 형상의 복수의 날개(12w, 12w,…)(도 3 및 도 4 참조)의 상면(하면)을 포락하는 로터축선과 직교하는 평면을 이루고 있다.

링 형상 스페이서(13)에는, 이 실시 형태에서는, 내통면(13a), 외통면(13b), 고정 날개 직경 방향 규제 내통면(13c), 단부 외통부(13d), 상부 원통 맞닿음 단면(13e) 및 중간부 원통 맞닿음 단면(13f)이 구비되어 있다.

상기 내통면(13a)은 스페이서의 상부에 형성되고, 외통면(13b)은 스페이서 외주의 거의 로터축선 방향 전체에 걸쳐서 형성되고, 고정 날개 직경 방향 규제 내통면(13c)은, 내통면(13a)과 외통면(13b)의 중간 직경으로서, 스페이서의 하부에 형성되고, 단부 외통부(13d)는 내통면(13a)과 외통면(13b)의 중간 직경으로서, 상부에 이웃하는 링 형상 스페이서(13)의 고정 날개 직경 방향 규제 내통면(13c)과 끼워 맞추도록 스페이서의 상부에 형성되어 있다. 이들 내통면(13a)과 외통면(13b)과 고정 날개 직경 방향 규제 내통면(13c)과 단부 외통부(13d)는, 서로 동심(同芯)으로 형성되어 있다.

상기 상부 원통 맞닿음 단면(13e)은, 스페이서의 최상단에서 내통면(13a)과 단부 외통부(13d)를 연결하고, 상부에 이웃하는 고정 날개(12)의 아래 쪽의 기준 단면(12ta)에 맞닿는 원통 맞닿음 단면으로 되어 있다. 상기 중간부 원통 맞닿음 단면(13f)은, 내통면(13a)과 고정 날개 직경 방향 규제 내통면(13c)을 연결하고, 하부에 이웃하는 고정 날개(12)의 상측의 기준 단면(12tb)에 맞닿는 원통 맞닿음 단면으로 되어 있다.

고정 날개(12)는, 그 외륜부(12a)의 외주면(12ac)이 링 형상 스페이서(13)의 상기 고정 날개 직경 방향 규제 내통면(13c)에 끼워넣어지고, 외륜부(12a)의 상하의 기준 단면(12tb, 12ta)이, 상기와 같이, 원통 맞닿음 단면(13f, 13e)과 각각 맞닿아, 링 형상 스페이서(13)에 상하 방향으로 끼워져 고정되어 있다. 이 상태로, 고정 날개(12)의 날개부(12b)는, 상하의 회전 날개(4a, 4a)의 사이에 위치되어 있다.

다음, 복수의 고정 날개(12, 12,…)와 링 형상 스페이서(13, 13,…)의 로터축선 방향 및 직경 방향 위치 결정 구조에 대해서, 도 2(a) 및 도 2(b)를 참조해 설명한다.

이 실시 형태에서는, 최상단의 스페이서(13)(T)의 상부 원통 맞닿음 단면(13e)이 펌프 케이스(11)의 내통 상부에 설치한 스페이서 맞닿음용 단면(11a)에 맞닿고(도 2(a)), 최하단의 고정 날개(12(B))의 아래 쪽의 기준 단면(12ta)이 나사 스테이터(14)의 상면에 설치한 고정 날개 맞닿음용 단면(14b)에 맞닿아 있다(도 2(b)). 펌프 조립시는, 나사 스테이터(14) 상에 고정 날개(12, 12,…)와 링 형상스페이서(13, 13,…)를 교대로 겹쳐 쌓은 상태로 펌프 케이스(11)를 위로부터 덮고, 베이스(1)에 펌프 케이스(11)를 볼트(19)에 의해 체결하면(도 1 참조), 모든 고정 날개(12, 12,…)의 로터축선 방향의 위치 결정이 이루어지고, 각 고정 날개(12)와 회전 날개(4a)의 간격, 즉 대향하는 고정 날개 날개부 단면(12ya(12yb))과 회전 날개 단면(4ab(4aa))의 거리가 소정의 값(g1)으로 설정된다.

최상단의 스페이서(13(T))의 단부 외통부(13d)는 상기 스페이서 맞닿음용 단면(11a)에 인접하는 스페이서 맞닿음용 원통면(11c)에 끼워 넣어지고, 최하단의 링 형상 스페이서(13(B))의 고정 날개 직경 방향 규제 내통면(13c)에는, 최하단의 고정 날개(12(B))의 외주면(12ac)과 상기 고정 날개 맞닿음용 단면(14b)에 인접하는 스페이서 맞닿음용 원통면(14c)이 끼워 넣어져 있다. 또한, 상하로 겹쳐진 복수의 링 형상 스페이서(13, 13,…)가, 서로 고정 날개 직경 방향 규제 내통면(13c)과 단부 외통부(13d)로 끼워 맞추쳐 있기 때문에, 모든 고정 날개(12, 12,…)와 링 형상 스페이서(13, 13,…)의 로터 직경 방향의 위치 결정이 이루어진다. 이로 인해, 로터(4)의 회전 날개(4a)와 링 형상 스페이서(13)의 직경 방향 간격(g2)이 설정된다.

고정 날개(12)를, 도 3 및 도 4를 참조하여, 보다 상세하게 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 고정 날개(12)는, 상기의 외륜부(12a), 날개부(12b)에 더하여, 내륜부(12c)를 더 가지고 있다.

상기 외륜부(12a)는, 이미 설명한 바와 같이, 그 상하면에 링 형상 스페이서(13)의 원통 맞닿음 단면(13e, 13f)과 맞닿는 기준 단면(12ta, 12tb)을 가지며, 상기 날개부(12b)에는, 방사 형상의 복수의 날개(12w, 12w, 12w,…)를 구비하고 있다. 날개(12w)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 뒤틀린 단면을 가지며, 날개(12w)와 역방향으로 뒤틀린 날개(도시 생략)를 갖는 로터(4)가 회전하면, 양자의 날개에 의해 기체 분자를 펌프의 하방으로 이동시키도록 되어 있다.

이들 날개(12w, 12w, 12w,…)의 선단은 외륜부(12a)에 연결되고, 기단은 내륜부(12c)에 연결되어 있고, 외륜부(12a)와 내륜부(12c)가, 각 날개(12w)의 배치가 규정됨과 더불어, 날개(12w)를 강고하게 유지하고, 대기 돌입 시 등의 날개(12w)의 변형을 막고 있다. 또한, 날개(12w)의 유지 강도는 약간 떨어지지만, 내륜부(12c)가 없어도 된다.

그런데, 이 발명의 진공 펌프의 구조에서는, 상기 고정 날개(12)는, 절단된 반원환상 고정 날개를 두개 맞추어 원환상으로 형성되는 것이다. 이와 같이, 원환 상 고정 날래(12)를 반원환상 고정 날개로 2분할하는 이유는, 고정 날개(12, 12,…)와 교대로 중첩 설치되는 회전 날개(4a, 4a,…)는, 로터(4)와 일체로 형성되어 있고, 고정 날개(12)가 원환상인 채로는 펌프의 조립이 불가능하기 때문이다. 그래서, 고정 날개(12)를 절단하여, 도 3과 같이, 반원환상 고정 날개(12H, 12H)로 해 두고, 펌프 조립 공정에 있어서 회전 날개(4a)와 회전 날개(4a)의 사이에 두 개의 반원환상 고정 날개(12H, 12H)를 마주하게 하여 삽입하여 원환상의 고정 날개(12)의 형상으로 한다.

고정 날개(12)의 절단에 의해, 고정 날개(12)는 절단 공구의 폭에 의해 절단폭(w)만큼 잘라내진 후, 두 개의 반원환상 고정 날개(12H, 12H)가 된다. 절단폭(w)만큼 잘라내진 반원환상 고정 날개(12H, 12H)를 마주하게 하여 복원한 고정 날개(12)는, 완전한 원환상은 아니다. 그러므로, 조립 공정에서 링 형상 스페이서(13, 13)에 끼워진 고정 날개(12)는, 도 5의 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 링 형상 스페이서(13)의 고정 날개 직경 방향 규제 내통면(13c)에 외주면(12ac)이 맞닿는 일도 있고, 반대로, 직경 방향 반대측으로 당겨져서 실선으로 나타낸 바와 같이 고정 날개 직경 방향 규제 내통면(13c)과 외주면(12ac)이 w만큼 떨어져 버리기도 한다. 그 중간의 위치가 되기도 한다. 즉, 외륜부(12a)가 회전 날개(4a) 측으로 밀려나는 일이 있다.

그래서, 만일 고정 날개 날개부 단면(12ya(12yb))과 기준 단면(12tb(12ta))의 단차(s)가, 회전 날개(4a)와 고정 날개(12)의 축선 방향 간격(g1)보다 크거나, 혹은 g1보다 작아도, 외륜부(12a)가 펌프 운전시의 회전 날개(4a)의 변형 범위 내 로 밀려나면, 외륜부(12a)가 회전 날개(4a)와 간섭할 우려가 생긴다.

그래서, 이 발명에서는, 단차(s)를 작게 하여, 외륜부(12a)의 기준 단면(12ta(12tb))으로부터 그 기준 단면에 대응하는 회전 날개 단면(4aa(4ab)을 포함하는 평면까지의 거리(h)를, 펌프 운전시의 회전 날개(4a)의 변형 범위보다 크게 설정한다. 이와 같이 하면, 반원환상 고정 날개(12H)의 위치가 도 5의 가장 왼쪽으로 w만큼 어긋난 경우에도, 기준 단면(12ta(12tb))과 회전 날개 단면(4aa(4ab))의 사이에 높이(h)분만큼 공간이 확보되고, 회전 날개(4a)가 펌프 운전시에 변형한 경우에도 회전 날개(4a)와 고정 날개의 외륜부(12a)가 간섭하는 일이 없다.

고정 날개(12)의 제조 상은, 외륜부(12a)의 기준 단면(12ta(12tb))이, 도 5와 같이, 고정 날개 날개부 단면(12yb(12ya))보다 돌출되어 있으면, 기준 단면(12ta(12tb))을 마무리 가공할 때, 고정 날개의 날개(12w)에 공구가 닿을 우려가 없어 바람직하다.

그러나, 이 발명은, 도 5의 예에 한정되는 것이 아니고, 도 6과 같이, 외륜부(12a)의 기준 단면(12ta(12tb))이 고정 날개 날개부 단면(12yb(12ya))보다 r만큼 오목하게 해도 된다. 이 경우는, 기준 단면(12ta(12tb))을 마무리 가공할 때, 고정 날개의 날개(12w)에 고정 날개의 부착대나 공구가 닿지 않도록, 부착대에 고정 날개 날개부(12b)의 여유각을 설치하거나, 공구가 고정 날개 날개부(12b)를 피하여 마무리 가공하는 것이 좋다.

고정 날개(12)의 제조는, 도 7의 (a)~(c)의 단계에서 행한다.

먼저, (a)정밀 주조 등에 의해, 원판상으로 날개부(12b)에 방사 형상의 복수 의 날개(12w, 12w,…)가 형성되고, 날개부(12b)의 내측에 내륜부(12c), 외측에 외륜부(12a)로 되어 있는 고정 날개 소재(12)를 형성한다. 외륜부(12a)는, 이 실시 형태에서는, 외륜부(12a)가 날개부(12b), 내륜부(12c)보다 두껍게 되어 있고, 양 단면(12ta, 12tb)에는 마무리 가공에 대비해 절삭 영역이 있다.

다음, (b)양 단면(12ta, 12tb)의 한쪽을 기준 단면 마무리용 부착대(도시 생략)의 기준면에 붙여서 고정 날개 소재(12)를 부착하고, 다른 쪽의 단면(12ta(12tb))을 선삭하여 마무리한다. 단면(12ta(12tb))과 고정 날개 날개부 단면(12yb(12ya))의 단차(s)(도 5 참조)를 설계값에 맞춘다. 그 후, 고정 날개 소재(12)를 뒤집어, 마무리하여 기준 단면이 된 단면을 기준 단면 마무리용 부착대의 기준면에 붙여서 고정 날개 소재(12)를 부착하고, 다른 면을 마찬가지로 하여 마무리하고, 외륜부(12a)의 두께를 설계값에 맞추고, 양면의 단차를 s로 마무리한다. 상기 단계(a)의 가공 오차 때문에 양면의 단차는 반드시 정확하게 일치는 하지 않지만, 약간의 오차는 상기 거리(h)의 값에 가미해 두므로 지장없다. 외륜부(12a)의 두께는, 조립시, 그 오차가 누적되기 때문에, 가능한 한 정밀하게 설계값에 맞춘다.

마지막으로, (c)상기 단계(b)에서 마무리한 외륜부(12a)의 한쪽의 기준 단면(12ta(12tb))을 절단용 부착대(도시 생략)에 맞추어 고정 날개(12)를 부착하고, 절단용 커터로 절단하여 반원환상 고정 날개(12H, 12H)로 2분한다. 절단폭(w)은, 거의 절단용 커터폭이며, 종래의 와이어 방전 가공에 의한 절단폭보다 크지만, 이 발명에서는, 외륜부(12a)의 기준 단면(12ta(12tb))으로부터 그 기준 단면에 대응하 는 회전 날개 단면(4aa(4ab))을 포함하는 평면까지의 거리(h)를, 펌프 운전시의 회전 날개(4a)의 변형 범위보다 크게 설정했기 때문에, 조립시에 반원환상 고정 날개(12H)가 직경 방향으로 어긋나도 회전 날개(4a)와 고정 날개 외륜부(12a)의 간섭은 생기지 않고, 펌프 기능에 아무런 지장도 일어나지 않는다. 또한, 절단 공구도 염가이며, 절단 시간도 짧고, 매우 경제적이다.

상기 (c)의 단계에서는, 절단용 커터 외, 다이아몬드 휠, CBN 휠, 레진 본드 휠 등의 연삭 휠을 이용해도 된다.

Claims

통 형상의 펌프 케이스와,

상기 펌프 케이스의 통 내에 회전 가능하게 설치된 로터와,

상기 로터의 외주에 다단으로 형성된 복수의 회전 날개와,

상기 펌프 케이스의 통 내에 설치되고, 또한 상기 회전 날개와 소정의 간극을 갖고 교대로 다단으로 배치된 복수의 고정 날개와,

상기 펌프 케이스의 통 내에 설치되고, 또한 상기 고정 날개와 고정 날개의 사이에 각각 끼워 삽입된 복수의 링 형상 스페이서를 가지며,

상기 회전 날개에는 상하에 회전 날개 단면(端面)이 형성되고,

상기 고정 날개는, 절단된 반원환상 고정 날개를 두 개 맞추어 원환상으로 형성됨과 더불어, 회전 날개 단면에 대향하는 고정 날개 날개부 단면을 가지는 날개부와, 상기 링 형상 스페이서의 원통 맞닿음 단면과 맞닿고 상기 고정 날개 날개부 단면과 단차가 있는 기준 단면을 가지는 외륜부가 구비되고,

상기 외륜부의 기준 단면으로부터 그 기준 단면에 대응하는 상기 회전 날개 단면을 포함하는 평면까지의 거리가, 펌프 운전시의 회전 날개의 변형 범위보다 크게 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
청구항 1에 있어서,

상기 외륜부의 기준 단면이, 고정 날개 날개부 단면보다 돌출되어 있는 터보 분자 펌프.
날개부와 외륜부를 가지는 원환상의 고정 날개를 형성하는 고정 날개 형성 공정과,

상기 외륜부의 단면에 기준 단면을 형성하고, 그 기준 단면이 진공 펌프의 링 형상 스페이서의 원통 맞닿음 단면과 맞닿았을 때, 기준 단면으로부터 대응하는 진공 펌프의 회전 날개 단면을 포함하는 평면까지의 거리를 펌프 운전시의 회전 날개의 변형 범위보다 크게 설정하는 기준 단면 마무리 공정과,

상기 기준 단면이 형성된 고정 날개를 반원환상으로 절삭에 의해 절단하는 반원환상 절삭 절단 공정을 구비한 진공 펌프의 고정 날개의 제조 방법.