KR20120117867A

KR20120117867A - 진공 펌프

Info

Publication number: KR20120117867A
Application number: KR1020127021363A
Authority: KR
Inventors: 도시키 야마구치
Original assignee: 가부시키가이샤 시마쓰세사쿠쇼
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2012-10-24
Also published as: US9528525B2; US20120308380A1; CN102762869B; KR101532820B1; WO2011102006A1; JPWO2011102006A1; CN102762869A; JP5704157B2

Abstract

진공 펌프는, 베어링에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고, 모터 (36) 에 의해 고속 회전되는 로터축 (33) 과, 로터축 (33) 의 축 방향 일단에 체결되고, 진공 배기 기능부가 형성된 로터 (30) 를 구비한다. 로터축 (33) 과 로터 (30) 가 체결되는 걸어 맞춤부는, 로터축 (33) 및 로터 (30) 의 적어도 일방에 형성된 걸어 맞춤용 구멍 (330) 과 타방에 형성된 걸어 맞춤축 (30) 을 구비하고 있다. 걸어 맞춤용 구멍 (330) 과 걸어 맞춤축 (300) 의 간극에, 로터 (30) 및 로터축 (33) 보다도 전단 강도가 작은 충전 부재 (40) 가 형성되어 있다.

Description

진공 펌프{VACUUM PUMP}

본 발명은, 고속 회전하는 로터를 구비한 진공 펌프에 관한 것이다.

종래, 터보 분자 펌프에 있어서는, 베어링 (자기 베어링 또는 메카니컬 베어링) 에 의해 지지되는 로터축에 회전 날개가 형성된 로터를 볼트 체결하여, 일체로 하는 회전체 구조가 일반적이다. 그 체결 구조에는, 로터측에 형성된 걸어 맞춤용 구멍에 로터축측의 걸어 맞춤축을 삽입하거나, 반대로, 로터축측에 형성된 걸어 맞춤용 구멍에 로터측에 형성된 걸어 맞춤축을 삽입하는 끼워 맞춤 구조가 채용된다. 로터 및 로터축이 고속 회전하고, 엄격한 밸런스가 요구되는 터보 분자 펌프의 끼워 맞춤 구조로서, 일반적으로는 「가열 수축 조립」이 사용되고 있다 (특허문헌 1, 제 40 단락 참조).

일본 공개특허공보 2007-239464호

「가열 수축 조립」은, 운전 중의 끼워 맞춤부의 느슨해짐은 적지만, 체결할 때 걸어 맞춤용 구멍측을 가열함과 함께 걸어 맞춤축측을 냉각시킬 필요가 있다. 이 때문에, 장착에 시간이 걸린다.

또한, 터보 분자 펌프에서는, 회전 날개나 로터 본체의 도금 박리나 열화가 발생하기 때문에, 소정의 빈도로 로터의 수복 또는 교환을 할 필요가 있다. 그러나, 「가열 수축 조립」에서는, 일단 체결한 것을 분해하기 위해서는, 끼워 맞춤부를 프레스에 의해 타발하지 않으면 걸어 맞춤용 구멍에서 걸어 맞춤축을 빼는 것이 곤란하여, 수복?교환시의 작업에 많은 시간을 요하고 있었다.

본 발명의 제 1 양태에 의하면, 진공 펌프는, 베어링에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고, 모터에 의해 고속 회전되는 로터축과, 로터축의 축 방향 일단에 체결되고, 진공 배기 기능부가 형성된 로터와, 로터축과 상기 로터의 체결부에 형성되고, 로터축 및 로터의 일방에 형성된 걸어 맞춤용 구멍과 타방에 형성되어 걸어 맞춤용 구멍에 삽입되는 걸어 맞춤축으로 이루어지는 걸어 맞춤부와, 로터 및 로터축보다도 전단 강도가 작고, 걸어 맞춤용 구멍과 걸어 맞춤축의 간극에 형성된 충전 부재를 구비한다.

본 발명의 제 2 양태에 의하면, 제 1 양태에 의한 진공 펌프는, 충전 부재에, 걸어 맞춤용 구멍의 내주면과 걸어 맞춤축의 외주면을 접착하는 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 3 양태에 의하면, 제 2 양태에 의한 진공 펌프는, 적어도 걸어 맞춤용 구멍 및 걸어 맞춤축의 적어도 일방에, 걸어 맞춤용 구멍의 내주면 또는 걸어 맞춤축의 외주면에서 몰입되는 접착제 체류용 홈이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 4 양태에 의하면, 제 3 양태에 의한 진공 펌프는, 로터축에 걸어 맞춤축이 형성되고, 로터에 걸어 맞춤용 구멍이 형성되고, 접착제 체류용 홈은, 로터축의 걸어 맞춤축에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 5 양태에 의하면, 제 3 양태에 의한 진공 펌프는, 로터축에 걸어 맞춤용 구멍이 형성되고, 로터에 걸어 맞춤축이 형성되고, 접착제 체류용 홈은, 로터축의 걸어 맞춤용 구멍에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 6 양태에 의하면, 제 3?제 5 중 어느 하나의 양태에 의한 진공 펌프는, 접착제 체류용 홈은 걸어 맞춤용 구멍의 내주면 또는 걸어 맞춤축의 외주면의 둘레 방향을 따라, 고리형으로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 7 양태에 의하면, 제 3?제 6 중 어느 하나의 양태에 의한 진공 펌프는, 접착제 체류용 홈은 걸어 맞춤용 구멍의 내주면 또는 걸어 맞춤축의 외주면의 둘레 방향을 따라, 고리형으로 복수 개 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 8 양태에 의하면, 제 3?제 7 중 어느 하나의 양태에 의한 진공 펌프는, 접착제 체류용 홈은 걸어 맞춤용 구멍의 내주면 및 걸어 맞춤축의 외주면의 양방에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 9 양태에 의하면, 제 2?제 8 중 어느 하나의 양태에 의한 진공 펌프는 걸어 맞춤축의 근원에 접착제의 릴리프 (relief) 가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 10 양태에 의하면, 제 1 양태에 의한 진공 펌프는, 충전 부재에, 링상 수지 부재를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 11 양태에 의하면, 제 1?제 10 의 양태에 의한 진공 펌프는, 충전 부재의 전단 강도가 로터의 전단 강도의 1/5 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 로터와 로터축의 끼워 맞춤이 용이해지고, 진공 펌프의 장착을 효율적으로 실시하는 것이 가능해진다. 또한, 회전 날개가 형성된 로터가 고속 회전하는 진공 펌프에 있어서, 고속 회전에 의한 걸어 맞춤축과 걸어 맞춤용 구멍의 걸어 맞춤 느슨해짐을 방지하면서, 로터와 로터축의 분해 작업성의 향상을 도모할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태 1 을 나타내고, 터보 분자 펌프의 펌프 본체 (1) 의 단면도.
도 2 는 도 1 에 있어서의 끼워 맞춤 구조 II 의 부분의 확대도.
도 3 은 도 1 에 도시된 로터와 로터축의 분해 작업을 설명하는 도면.
도 4 는 본 발명의 실시형태 2 에 관련된, 끼워 맞춤 구조의 부분 확대도.
도 5 는 충전제로서 링 박판을 사용한 경우의 조립 방법을 설명하는 도면.
도 6 은 본 발명의 실시형태 3 에 관련된, 끼워 맞춤 구조의 부분 확대도.
도 7 은 본 발명의 실시형태 4 에 관련된, 끼워 맞춤 구조의 부분 확대도.
도 8 은 본 발명의 실시형태 5 에 관련된, 끼워 맞춤 구조의 부분 확대도.
도 9 는 본 발명의 실시형태 6 에 관련된, 끼워 맞춤 구조의 부분 확대도.
도 10 은 본 발명의 실시형태 7 에 관련된, 끼워 맞춤 구조의 부분 확대도.
도 11 은 본 발명의 실시형태 8 에 관련된, 끼워 맞춤 구조의 부분 확대도.
도 12 는 본 발명의 실시형태 9 에 관련된, 끼워 맞춤 구조의 부분 확대도.
도 13 은 본 발명의 실시형태 10 에 관련된, 끼워 맞춤 구조의 부분 확대도.
도 14(a)?(d) 는, 각각 본 발명의 걸어 맞춤용 구멍의 변형예를 나타내는 도면.

(실시형태 1)

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 제 1 실시형태에 관해서 설명한다. 도 1 은 본 발명에 관련된 진공 펌프를 설명하는 도면이고, 터보 분자 펌프를 구성하는 펌프 본체 (1) 의 단면도이다. 터보 분자 펌프는, 도 1 에 나타내는 펌프 본체 (1) 와 도시를 생략한 컨트롤 유닛으로 구성된다.

도 1 에 나타낸 터보 분자 펌프는 자기 부상식 터보 분자 펌프로서, 로터 (30) 가 체결된 로터축 (33) 은, 래디얼 방향의 자기 베어링 (37) 및 스러스트 방향의 자기 베어링 (38) 에 의해 비접촉 지지된다. 로터축 (33) 의 부상 위치는, 래디얼 변위 센서 (27) 및 액셜 변위 센서 (28) 에 의해 검출된다. 자기 베어링에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 자기 부상된 로터축 (33) 은, 모터 (36) 에 의해 고속 회전 구동된다.

로터축 (33) 의 하면에는, 메카니컬 베어링 (29) 을 개재하여 로터 디스크 (35) 가 장착되어 있다. 또한, 로터축 (33) 의 상부측에는 메카니컬 베어링 (26) 이 형성되어 있다. 메카니컬 베어링 (26, 29) 은 비상용 메카니컬 베어링이고, 자기 베어링이 작동하고 있지 않을 때에는 메카니컬 베어링 (26, 29) 에 의해 로터축 (33) 이 지지된다.

로터 (30) 와 로터축 (33) 은 볼트 (34) 에 의해 체결되어 있다. 부호 II 로 나타내는 부분은 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 끼워 맞춤 부분이고, 이러한 끼워 맞춤 구조로 함으로써, 고속 회전시의 원심력에 의해 로터 (30) 가 로터축 (33) 에 대하여 직경 방향으로 어긋나는 것을 방지하고 있다.

로터 (30) 에는, 복수 단 (段) 의 회전 날개 (32) 와 원통상의 나사 로터 (31) 가 형성되어 있다. 한편, 고정측에는, 축 방향에 대하여 회전 날개 (32) 와 교대로 배치된 복수 단의 고정 날개 (22) 와, 나사 로터 (31) 의 외주측에 형성된 나사 스테이터 (24) 가 형성되어 있다. 각 고정 날개 (22) 는, 스페이서 링 (23) 을 개재하여 베이스 (20) 상에 재치 (載置) 된다. 펌프 케이싱 (21) 을 베이스 (20) 에 고정시키면, 적층된 스페이서 링 (23) 이 베이스 (20) 와 펌프 케이싱 (21) 사이에 협지되고, 고정 날개 (22) 이 위치 결정된다. 본 실시형태의 진공 펌프 (터보 분자 펌프) 에 있어서는, 회전 날개 (32) 및 나사 로터 (31) 가 회전측의 진공 배기 기능부를 구성하고, 고정 날개 (22) 및 나사 스테이터 (24) 가 고정측의 진공 배기 기능부를 구성하고 있다.

베이스 (20) 에는 배기 포트 (25) 가 형성되고, 이 배기 포트 (25) 에 백 펌프가 접속된다. 로터 (30) 를 자기 부상시키면서 모터 (36) 에 의해 고속 회전 구동함으로써, 흡기구 (21a) 측의 기체 분자는 배기 포트 (25) 측으로 배기된다.

도 2 는, 도 1 의 부분 II 의 확대 단면도이고, 이하, 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 끼워 맞춤 구조의 상세를 설명한다. 로터 (30) 는, 볼트 (34) 에 의해 로터축 (33) 의 상단면에 체결되어 있다. 로터 (30) 의 체결면에는 로터축 (30) 측에 돌출한 원통 형상의 걸어 맞춤축 (300) 이 형성되어 있다. 한편, 로터축 (33) 의 체결면 (상단면) 에는, 원통 형상으로 개구된 걸어 맞춤용 구멍 (330) 이 형성되어 있다. 걸어 맞춤용 구멍 (330) 에는 로터 (30) 의 걸어 맞춤축 (300) 이 삽입된다. 걸어 맞춤축 (300) 과 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 끼워 맞춤은 간극이 생기는 끼워 맞춤 (헐거운 끼워 맞춤) 으로 설정되어 있다. 즉, 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 직경을 걸어 맞춤축 (300) 의 직경보다도 약간 크게 설정하고, 간극 치수 g 가 수 ㎛ 에서 수십 ㎛ 가 되도록 한다.

걸어 맞춤축 (300) 과 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 간극에는, 그 간극을 메우도록 전단 강도가 약한 간극 충전 부재 (40) 가 형성되어 있다. 간극 충전 부재 (40) 는, 걸어 맞춤축 (300) 의 축심과 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 축심이 동축이 되도록, 걸어 맞춤축 (300) 의 외주면 전체에 걸쳐 균일한 두께로 형성되어 있다. 또, 도 2 에 나타내는 예에서는, 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 깊이와 간극 충전 부재 (40) 의 축 방향 치수를 동일하게 하고 있는데, 원심력에 의한 압축력에 견디면, 간극 충전 부재 (40) 의 축 방향 치수를 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 깊이보다도 짧게 설정해도 된다.

간극 충전 부재 (40) 는, 일단 체결한 로터 (30) 및 로터축 (33) 을 용이하게 분해할 수 있도록 형성된 것이고, 로터 (30) 나 로터축 (33) 에 사용되는 재료에 비해 전단 강도가 작은 재료가 사용된다. 일반적으로 로터 (30) 에는 알루미늄 합금이 사용되고, 로터축 (33) 에는 강재가 사용된다. 분해 작업성 등을 고려한 경우, 간극 충전 부재 (40) 의 전단 강도는 로터 (30) (알루미늄 합금) 의 1/5 이하로 하는 것이 바람직하다. 알루미늄 합금의 전단 강도는 150 ㎫ 정도이기 때문에, 간극 충전 부재 (40) 의 전단 강도는 30 ㎫ 이하가 된다. 이 정도의 전단 강도이면, 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 분해 작업 (상세한 것은 후술한다) 을, 풀리 리무버 (pulley remover) 등의 간단한 지그를 사용하여 용이하게 실시할 수 있다.

간극 충전 부재 (40) 로는, 구체적으로는, 접착제를 사용하는 것이 작업성 면에서 바람직하다. 접착제에는 수지계 (에폭시계, 아크릴계 등), 고무계 등 여러 가지 종류가 있는데, 어느 경우도 전단 강도는 30 ㎫ 이하로 할 수 있다. 또한, 접착제가 아니라, 전단 강도가 약한 재료로 형성한 링상 부재를 간극 충전 부재 (40) 로서 사용해도 된다. 그 경우, 전단 강도가 약한 재료로는 합성 수지를 생각할 수 있는데, 고무를 사용하거나 부드러운 금속을 사용하거나 해도 된다.

간극 충전 부재 (40) 로서 접착제를 사용하는 경우의 제조 방법은, 먼저, 걸어 맞춤축 (300) 의 외주면 전체에 접착제를, 예를 들어 브러시 등을 사용하여 도포한다. 그리고, 접착제가 도포된 걸어 맞춤축 (300) 을 로터축 (33) 의 걸어 맞춤용 구멍 (330) 에 삽입하도록 서로의 체결면을 맞추고, 볼트 (34) 에 의해 체결한다.

걸어 맞춤축 (300) 을 걸어 맞춤용 구멍 (330) 에 삽입했을 때, 여분의 접착제가 간극에서 밀려 나와 체결면에 누출되지 않도록, 접착제를 도포할 때, 걸어 맞춤축 (300) 의 근원 근방에는 접착제를 도포하지 않도록 해 두면 된다. 그 밖에, 도 2 에 나타내는 바와 같이 걸어 맞춤축 (300) 의 근원 부분에 릴리프 (301) 를 형성하여, 밀려 나온 접착제를 릴리프 (301) 부분에 보내도록 하는 방법도 있다.

걸어 맞춤축 (300) 의 근원 부분에 릴리프 (301) 를 형성하고, 또한, 걸어 맞춤축 (300) 의 근원 근방에 접착제의 미도포부를 형성하도록 하면 한층 효과적이다.

회전 날개 (32) 및 로터 (30) 는, 도금 박리나 열화가 발생하기 때문에, 소정의 빈도로, 로터 (30) 를 수복하거나 또는 교환을 하거나 할 필요가 있다. 수복?교환의 빈도는, 사용 조건에 따라 상이한데, 수 개월?반년에 1 번 정도이며, 상당히 빈번하게 실시할 필요가 있다.

도 3 은, 로터축 (33) 과 로터 (30) 를 분해하는 상태를 나타내는 단면도이다.

동 도면에 나타내는 바와 같이, 도 1 에 도시된 터보 분자 펌프를 상하 반전하고, 풀리 리무버 (50) 를 사용하여 로터 (30) 로부터 로터축 (33) 을 빼낸다. 로터 (30) 의 나사 로터 (31) 의 단면에 지지 부재 (53) 를 건너지르고, 풀리 리무버 (50) 의 걸림부 (52) 를 로터축 (33) 에 장착된 로터 디스크 (35) 의 주연부에 건다. 풀리 리무버 (50) 의 걸림부 (52) 는, 선단이 지지 부재 (53) 의 중간부 상면에 맞닿는 나사부 (51) 에 나사식으로 결합하는 나사식 결합부 (도시하지 않음) 를 갖고 있다. 나사부 (51) 를 회전시키면, 선단이 지지 부재 (53) 에 맞닿아 있는 나사부 (51) 가 풀리 리무버 (50) 의 본체로부터 도시 하방으로 내보내지고, 걸림부 (52) 는 상방으로 이동한다. 그 결과, 간극 충전 부재 (40) 로서 형성된 접착제 부분이 전단 파괴되고, 로터축 (33) 이 상방으로 인발된다.

상기 서술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태 1 에서는, 로터 (30) 및 로터축 (33) 의 끼워 맞춤을 「헐거운 끼워 맞춤」으로 하고, 로터 (30) 및 로터축 (33) 을 간극 충전 부재 (40) 에 의해 끼워 맞추는 구조로 되어 있다. 따라서, 종래의 「가열 수축 조립」의 경우와 같이, 끼워 맞춤시에, 걸어 맞춤용 구멍을 가열함과 함께 걸어 맞춤축을 냉각시킬 필요가 없어, 장착이 매우 능률적이 된다. 또한, 로터 (30) 및 로터축 (33) 보다도 전단 강도가 작은 간극 충전 부재 (40) 를, 걸어 맞춤용 구멍 (330) 과 걸어 맞춤축 (300) 의 간극에 형성했기 때문에, 분해시에 간극 충전 부재 (40) 가 용이하게 전단 파괴되고, 걸어 맞춤용 구멍 (330) 으로부터 걸어 맞춤축 (300) 을 용이하게 인출할 수 있다.

또한, 금속끼리를 「가열 수축 조립」하는 종래의 끼워 맞춤 구조에서는, 분해가 가능했다고 해도 로터 (30) 나 로터축 (33) 에 흠집이 발생하여, 끼워 맞춤면의 수복 작업이 힘들다. 한편, 본 발명의 실시형태 1 에 의하면, 걸어 맞춤축 (300) 과 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 간극을 메우는 간극 충전 부재 (40) 가 파괴될 뿐, 걸어 맞춤축 (300) 및 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 끼워 맞춤면에 대한 데미지를 방지할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제 1 실시형태의 터보 분자 펌프에서는, 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 끼워 맞춤이 용이해지고, 진공 펌프의 장착을 효율적으로 실시하는 것이 가능해진다. 또한, 회전 날개 (32) 가 형성된 로터 (30) 가 고속 회전하는 진공 펌프에 있어서, 고속 회전에 의한 걸어 맞춤축 (300) 과 걸어 맞춤용 (330) 구멍의 걸어 맞춤 느슨해짐을 방지하면서, 로터와 로터축의 분해 작업성의 향상을 도모할 수 있다는 효과를 나타낸다.

(실시형태 2)

도 4 는, 본 발명의 실시형태 2 를 나타내고, 도 2 와 마찬가지로, 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 끼워 맞춤 구조를 나타내는 확대도이다.

도 4 에 나타내는 실시형태 2 에 있어서는, 로터 (30) 의 상부측에, 상측부 (30a) 를 관통하는 걸어 맞춤용 구멍 (302) 이 형성되고, 로터축 (33) 측에 로터 (30) 의 걸어 맞춤용 구멍 (302) 에 삽입되는 걸어 맞춤축 (331) 이 형성되어 있다. 걸어 맞춤축 (331) 은, 로터 (30) 의 걸어 맞춤용 구멍 (302) 을 관통하여, 상측부 (30a) 의 상단면의 상방에 연장 돌출되어 있다.

이 경우도, 로터 (30) 및 로터축 (33) 의 끼워 맞춤을 「헐거운 끼워 맞춤」으로 하고, 걸어 맞춤용 구멍 (302) 과 걸어 맞춤축 (331) 사이의 간극 치수 g 는, 도 2 의 경우의 간극 치수 g 와 동일하게 설정된다. 또한, 걸어 맞춤축 (331) 의 근원 부분에 릴리프 (332) 가 동일하게 형성된다.

그리고, 간극 충전 부재 (40) 는, 걸어 맞춤축 (331) 의 축심과 걸어 맞춤용 구멍 (302) 의 축심이 동축이 되도록, 걸어 맞춤축 (331) 의 외주면 전체에 걸쳐 균일한 두께로 형성되어 있다.

실시형태 2 에 있어서도, 간극 충전 부재 (40) 로서, 접착제 외에, 합성 수지, 고무, 부드러운 금속 등을 사용할 수 있다.

도 5 는, 간극 충전 부재 (40) 로서, 합성 수지, 고무, 부드러운 금속 등의 링상 박판을 사용한 경우의 조립 방법을 설명하는 도면이다.

간극 충전 부재로서 링상 박판 (41) 을 사용하는 경우에는, 도 5 에 나타내는 바와 같은 방법으로 로터축 (33) 을 장착한다. 링상 박판 (41) 을 사용하는 경우, 접착제를 사용하는 경우와 같이 걸어 맞춤용 구멍 (302) 과 걸어 맞춤축 (331) 의 간극을 수 ㎛?수십 ㎛ 로 하는 것은 어렵기 때문에, 링상 박판 (41) 을 형성할 수 있을 정도의 간극 치수로 한다. 예를 들어 2 ㎜ 정도로 한다. 또한, 링상 박판 (41) 이 장착되는 걸어 맞춤용 구멍 (302) 에는, 링상 박판 (41) 의 단면이 맞닿는 플랜지부 (303) 가 형성되어 있다.

링상 박판 (41) 의 외경은 걸어 맞춤용 구멍 (302) 의 내경보다도 약간 크게 형성되고, 압입되는 형태로, 플랜지부 (303) 에 맞닿을 때까지 삽입된다. 링상 박판 (41) 의 내경 (d2) 은, 걸어 맞춤축 (331) 의 외경 (d1) 보다도 약간 작게 설정된다. 그 때문에, 링상 박판 (41) 에 걸어 맞춤축 (331) 을 삽입할 때에는, 걸어 맞춤축 (331) 에 의해 링상 박판 (41) 의 내주면이 제거되는 형태로 삽입된다. 이와 같이, 링상 박판 (41) 을 걸어 맞춤용 구멍 (302) 에 압입하거나, 링상 박판 (41) 의 내주면을 깎아내도록 걸어 맞춤축 (331) 을 삽입하거나 하여, 링상 박판 (41) 은 걸어 맞춤용 구멍 (302) 및 걸어 맞춤축 (331) 에 고정된다. 이 때문에, 걸어 맞춤용 구멍 (302), 링상 박판 (41) 및 걸어 맞춤축 (331) 의 상호 사이에 간극이 형성되는 일이 없다. 간극이 생긴 경우, 고속 회전에 의해 로터 (30) 와 로터축 (33) 사이에 직경 방향의 어긋남이 발생하고, 밸런스 붕괴에 의한 진동이 발생한다는 문제를 야기하는 경우가 있다.

실시형태 2 에 있어서의 터보 분자 펌프의 경우도, 분해할 때에는, 도 3 에 나타낸 실시형태 1 의 경우와 동일하게 실시한다. 분해하는 방법은, 간극 충전 부재 (40) 로서 링상 박판 (41) 을 사용한 도 5 의 경우도 동일하다.

실시형태 2 에 있어서의 터보 분자 펌프에 있어서도, 실시형태 1 과 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

(실시형태 3)

실시형태 1 및 2 에 있어서는, 걸어 맞춤축 (300, 331) 의 외주면 및 걸어 맞춤용 구멍 (330, 302) 의 내주면은, 축 방향에서 평탄상으로 형성되어 있다. 그러나, 접착면에는, 접착제 체류용 홈을 형성하도록 해도 된다.

도 6 에 본 발명의 실시형태 3 으로서 나타내는 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 끼워 맞춤 구조는, 이러한 구조의 일례를 나타낸다.

도 6 에 실시형태 3 으로서 나타낸 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 끼워 맞춤 구조가, 도 2 에 실시형태 1 로서 나타낸 구조와 상이한 점은, 로터 (30) 의 걸어 맞춤축 (300) 에, 접착제 체류용 홈 (311) 이 형성되어 있는 점이다.

접착제 체류용 홈 (311) 은, 단면 사각형 형상을 갖고, 로터 (30) 의 걸어 맞춤축 (300) 의 외주면의 원주 방향을 따라 고리형으로 형성되어 있다. 접착제로 이루어지는 간극 충전 부재 (40) 는, 로터 (30) 의 걸어 맞춤축 (300) 의 외주면과 로터축 (33) 의 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 간극 및 접착제 체류용 홈 (311) 내에 충전되어 있다.

실시형태 3 에 나타내는 로터 (30) 와 로터축 (33) 을 장착하는 경우, 먼저, 로터 (30) 의 걸어 맞춤축 (300) 의 외주면에 접착제를 도포한다. 이 때, 도 2 에 나타내는 실시형태 1 의 경우, 접착제가 걸어 맞춤축 (300) 의 외주면에서, 상부로부터 하부에 흘러 내리거나, 균일한 두께로 도포되지 않게 되거나 할 우려가 있다. 특히, 작업을 서둘러, 접착제의 유동이 안정되지 않은 상태에서 작업을 진행시키는 경우, 그와 같은 가능성이 높아진다.

이것에 대하여, 도 6 에 나타내는 실시형태 3 의 경우에는, 도포한 접착제가 걸어 맞춤축 (300) 에 형성된 홈 (31) 내에 충전된다. 홈 (31) 은 에지를 갖고 있기 때문에, 접착제는 표면 장력의 작용으로, 홈 (311) 내 및 걸어 맞춤축 (30) 의 외주면에 체류한다.

따라서, 본 발명의 실시형태 3 에 의하면, 실시형태 1 과 동일한 효과가 얻어짐과 함께, 접착제가 축으로부터 흘러 내리는 것이 억제되고, 접착제의 처리가 용이해지기 때문에, 한층 작업성이 향상된다.

간극 충전 부재 (40) 로서의 접착제에 의해 걸어 맞춤축 (300) 의 축심과 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 축심이 동축이 되도록, 고리형 홈 (311) 은, 걸어 맞춤축 (300) 의 전체 둘레에 걸쳐, 동일한 깊이, 동일한 형상으로 하는 것이 바람직하다.

또, 도 6 에 있어서의 그 밖의 구성은 실시형태 1 의 경우와 동일하고, 대응하는 부재에 동일한 참조 번호를 붙여, 설명을 생략한다.

(실시형태 4)

도 7 은, 본 발명의 실시형태 4 를 나타낸다.

도 7 에 나타낸 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 끼워 맞춤 구조는, 도 6 에 실시형태 3 으로서 나타낸 구조에 대하여, 접착제 체류용 홈 (312) 의 형상이 상이하다.

도 6 에 나타낸 실시형태 3 에 있어서는, 접착제 체류용 홈 (311) 은, 단면이 사각형 형상이었다. 도 7 에서는, 접착제 체류용 홈 (312) 의 단면은, V 자 형상을 하고 있다. 고리형 홈 (312) 도, 고리형 홈 (31) 과 동일하게, 걸어 맞춤축 (300) 의 전체 둘레에 걸쳐, 동일한 깊이, 동일한 형상으로 하는 것이 바람직하다.

도 7 에 있어서의 그 밖의 구성은 실시형태 3 의 경우와 동일하고, 대응하는 부재에 동일한 참조 번호를 붙여, 설명을 생략한다.

(실시형태 5)

도 8 은, 본 발명의 실시형태 5 를 나타낸다.

도 8 에 나타낸 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 끼워 맞춤 구조는, 도 6 에 실시형태 3 으로서 나타낸 구조에 대하여, 접착제 체류용 홈 (311) 이 복수 개 형성되어 있는 점에서 상이하다.

도 6 에 나타낸 실시형태 3 에 있어서는, 접착제 체류용 홈 (311) 은, 로터 (30) 의 걸어 맞춤축 (300) 의 외주에 1 개만 형성되어 있었다. 도 8 에서는, 접착제 체류용 홈 (311) 은, 로터 (300) 의 걸어 맞춤축 (300) 의 외주에 고리형으로 2 개 형성되어 있다. 고리형 홈 (311) 은, 3 상 이상의 다수 개로 형성하도록 해도 된다. 또, 그 단면 형상은, 도 7 과 같이, V 자 형상으로 해도 된다. 또, 단면 형상을 U 자 형상으로 해도 된다.

도 8 에 있어서의 그 밖의 구성은 실시형태 3 의 경우와 동일하고, 대응하는 부재에 동일한 참조 번호를 붙여, 설명을 생략한다.

(실시형태 6)

도 9 에 본 발명의 실시형태 6 으로서 나타낸 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 끼워 맞춤 구조는, 도 4 에 실시형태 2 로서 나타낸 구조에 대하여 로터 (30) 의 걸어 맞춤용 구멍 (302) 의 외주면에, 접착제 체류용 홈 (341) 이 형성되어 있다. 요컨대, 실시형태 6 에 있어서는, 로터축 (33) 의 걸어 맞춤축 (331) 에, 접착제 체류용 홈 (341) 이 형성되어 있는 점에서 상이하다.

접착제 체류용 홈 (341) 은, 단면 사각형 형상을 갖고, 로터 (30) 의 상측부 (30a) 에 형성된 걸어 맞춤용 구멍 (302) 의 두께 방향의 중간부에, 걸어 맞춤용 구멍 (302) 의 내주면의 원주 방향을 따라 고리형으로 형성되어 있다.

도 9 에 있어서의 그 밖의 구성은 실시형태 4 의 경우와 동일하고, 대응하는 부재에 동일한 참조 번호를 붙여, 설명을 생략한다.

(실시형태 7)

도 6?도 9 에 나타낸 본 발명의 실시형태 3?6 에 있어서는, 접착제 체류용 홈 (311, 312, 341) 이 로터 (30) 측에 형성되어 있다.

그러나, 접착제 체류용 홈은, 로터축 (33) 측에 형성할 수도 있다.

도 10 에 실시형태 6 으로서 나타낸 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 끼워 맞춤 구조에서는, 로터축 (33) 의 걸어 맞춤용 구멍 (330) 에 접착제 체류용 홈 (342) 이 형성되어 있다. 요컨대, 실시형태 7 에 있어서는, 도 2 에 나타낸 실시형태 2 에 대하여, 로터축 (33) 의 걸어 맞춤용 구멍 (330) 에, 접착제 체류용 홈 (342) 이 형성되어 있는 점에서 상이하다.

접착제 체류용 홈 (342) 은, 단면 V 자 형상을 갖고, 로터축 (33) 의 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 두께 방향의 중간부에, 걸어 맞춤용 구멍 (342) 의 내주면의 원주 방향을 따라 고리형으로 형성되어 있다.

도 10 에 있어서의 그 밖의 구성은 실시형태 2 의 경우와 동일하고, 대응하는 부재에 동일한 참조 번호를 붙여, 설명을 생략한다.

(실시형태 8)

도 11 에 나타낸 실시형태 7 은, 도 4 에 나타낸 실시형태 2 에 대하여, 로터축 (33) 의 걸어 맞춤축 (331) 에 접착제 체류용 홈 (343) 이 형성되어 있는 점에서 상이하다.

접착제 체류용 홈 (343) 은, 로터축 (33) 의 걸어 맞춤축 (331) 의 외주면에 고리형으로 2 개 형성되어 있다. 고리형 홈 (343) 은, 1 개로 하거나, 3 개 이상의 다수 개로 형성하도록 해도 된다. 또, 그 단면 형상은, 도 7 에 도시되는 바와 같이, V 자 형상으로 해도 된다.

도 11 에 있어서의 그 밖의 구성은 실시형태 2 의 경우와 동일하고, 대응하는 부재에 동일한 참조 번호를 붙여, 설명을 생략한다.

(실시형태 9)

도 6?도 11 에 나타낸 실시형태 3?8 의 경우에는, 접착제 체류용 홈은, 로터 (30) 또는 로터축 (33) 중 어느 일방에만 형성되어 있다.

그러나, 접착제 체류용 홈은, 로터 (30) 및 로터축 (33) 의 양방에 형성할 수 있다.

도 12 에 도시된 실시형태 9 에 있어서는, 로터 (30) 의 걸어 맞춤축 (300) 의 외주면에, 2 개의 접착제 체류용 홈 (344) 이 형성되어 있다. 또한, 로터축 (33) 의 걸어 맞춤용 구멍 (330) 의 내주면에, 1 개의 접착제 체류용 홈 (342) 이 형성되어 있다.

접착제 체류용 홈 (344 및 342) 은, 단면이 V 자 형상을 갖고 있다. 또한, 접착제 체류용 홈 (344 및 342) 은, 상이한 높이 위치에 형성되어 있다.

홈 (342, 344) 의 단면 형상은, 사각형 형상으로 할 수도 있다. 또한, 홈 (342) 과 홈 (344) 의 단면 형상을 상이한 형상으로 할 수도 있다. 또한, 홈 (342, 344) 의 개수는, 어느 쪽도 1 개로 해도 되고, 복수 개 형성하도록 해도 된다.

도 12 에 나타낸 실시형태 9 는, 도 10 에 나타낸 실시형태 8 에 대하여, 로터 (30) 의 걸어 맞춤축 (300) 에 접착제 체류용 홈 (344) 을 형성한 점에서 상이하다. 도 12 에 있어서의 그 밖의 구성은, 도 10 에 나타낸 실시형태 7 의 경우와 동일하고, 대응하는 부재에 동일한 참조 번호를 붙여, 설명을 생략한다.

(실시형태 10)

도 13 에 나타낸 실시형태 10 에 있어서는, 롤러축 (33) 의 걸어 맞춤축 (331) 의 외주면에, 1 개의 접착제 체류용 홈 (343) 이 형성되어 있다. 또한, 롤러 (30) 의 걸어 맞춤용 구멍 (302) 의 내주면에, 2 개의 접착제 체류용 홈 (341) 이 형성되어 있다.

접착제 체류용 홈 (343 및 341) 은, 단면이 사각형 형상을 갖고 있다. 접착제 체류용 홈 (343 및 341) 은, 상이한 높이 위치에 형성되어 있다.

홈 (341, 343) 의 단면 형상은, V 자 형상으로 할 수도 있다. 홈 (341) 과 홈 (343) 의 단면 형상을 상이한 형상으로 할 수도 있다. 또한, 홈 (341, 343) 의 개수는, 어느 쪽도 1 개로 해도 되고, 복수 개 형성해도 된다.

도 13 에 나타낸 실시형태 10 은, 도 9 에 나타낸 실시형태 6 에 대하여, 로터축 (33) 의 걸어 맞춤축 (331) 에 접착제 체류용 홈 (343) 을 형성한 점에서 상이하다. 도 13 에 있어서의 그 밖의 구성은, 도 9 에 나타낸 실시형태 6 의 경우와 동일하고, 대응하는 부재에 동일한 참조 번호를 붙여, 설명을 생략한다.

(그 밖의 변형예)

접착제 체류용 홈의 형상은, 단면이 사각형 형상 또는 V 자 형상을 예로서 설명했는데, 이것에 한정되지 않고, 여러 가지 형상으로 할 수 있다.

도 14(a)?(d) 는, 접착제 체류용 홈의 단면 형상의 변형예를 나타낸다.

도 14(a) 에서는, 홈 (S) 의 단면이 반원호상 또는 타원형 형상을 갖는다. 도 14(b) 에서는, 홈 (S) 의 단면이 다각뿔대 형상을 갖는다. 도 14(c) 에서는, 홈 (S) 의 단면이, 하부가 평탄하고, 상부로부터 하부를 향하여, 경사진 형상을 갖는다. 도 14(d) 에서는, 홈 (S) 의 단면이 나선 형상을 갖는다.

이상과 같이, 본 발명의 실시형태 1?10 에 의하면, 로터 (30) 및 로터축 (33) 과의 끼워 맞춤을, 로터 (30) 와 로터축 (33) 의 간극에 간극 충전 부재 (40) 를 형성하여 실시하도록 하였다. 이 때문에, 종래의 「가열 수축 조립」의 경우와 같이, 끼워 맞춤시에, 걸어 맞춤용 구멍을 가열함과 함께 걸어 맞춤축을 냉각시킬 필요가 없어, 장착이 매우 능률적이 된다.

또한, 간극 충전 부재 (40) 는, 전단 강도가 로터 (30) 및 로터축 (33) 보다 작고, 용이하게 전단 파괴할 수 있기 때문에, 분해가 매우 용이하고, 로터 (30) 의 수복?교환을 능률적으로 실시할 수 있다.

또한, 이 경우, 종래의 「가열 수축 조립」과는 달리, 분해시, 로터 (30) 나 로터축 (33) 을 손상시키는 일이 없기 때문에, 분해 후의 장착도 현격하게 용이해진다.

또한, 간극 충전 부재 (40) 로서 접착제를 사용하는 경우, 로터 (30) 또는 로터축 (33) 중 적어도 어느 일방에 접착제 체류용 홈을 형성함으로써, 접착면에 접착제를 도포할 때, 접착제가 흘러 내리는 것을 방지하고, 효율적으로 실시하는 것이 가능하다.

상기 서술한 각 실시형태는 각각 단독으로, 또는 조합하여 사용해도 된다. 각각의 실시형태에서의 효과를 단독 또는 상승시켜 발휘할 수 있기 때문이다. 또한, 본 발명의 특징을 저해하지 않는 한, 본 발명은 상기 실시형태에 조금도 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 상기 서술한 터보 분자 펌프는 자기 베어링식인데, 자기 베어링식이 아닌 터보 분자 펌프에도 적용할 수 있다. 또한, 터보 분자 펌프뿐만 아니라, 나사 홈 로터가 고속 회전하는 드래그 펌프와 같은 진공 펌프에도, 본 발명은 적용할 수 있다.

그 밖에, 본 발명은, 발명의 취지의 범위에 있어서, 여러 가지 변형하는 것이 가능하고, 요컨대, 베어링에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고, 모터에 의해 고속 회전되는 로터축과, 로터축의 축 방향 일단에 체결되고, 진공 배기 기능부가 형성된 로터와, 로터축과 상기 로터의 체결부에 형성되고, 로터축 및 로터의 일방에 형성된 걸어 맞춤용 구멍과 타방에 형성되어 걸어 맞춤용 구멍에 삽입되는 걸어 맞춤축으로 이루어지는 걸어 맞춤부와, 로터 및 로터축보다도 전단 강도가 작고, 걸어 맞춤용 구멍과 걸어 맞춤축의 간극에 형성된 충전 부재를 구비하는 것이면 된다.

다음의 우선권 기초 출원의 개시 내용은 인용문으로서 여기에 삽입된다.

일본출원 특허출원 2010 년 제31233호

Claims

베어링에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되고, 모터에 의해 고속 회전되는 로터축과,
상기 로터축의 축 방향 일단에 체결되고, 진공 배기 기능부가 형성된 로터와,
상기 로터축과 상기 로터의 체결부에 형성되고, 상기 로터축 및 상기 로터의 일방에 형성된 걸어 맞춤용 구멍과 타방에 형성되어 상기 걸어 맞춤용 구멍에 삽입되는 걸어 맞춤축으로 이루어지는 걸어 맞춤부와,
상기 로터 및 상기 로터축보다도 전단 강도가 작고, 상기 걸어 맞춤용 구멍과 상기 걸어 맞춤축의 간극에 형성된 충전 부재를 구비한 진공 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 충전 부재에, 상기 걸어 맞춤용 구멍의 내주면과 상기 걸어 맞춤축의 외주면을 접착하는 접착제를 사용한 진공 펌프.
제 2 항에 있어서,
적어도 상기 걸어 맞춤용 구멍 및 걸어 맞춤축의 적어도 일방에, 상기 걸어 맞춤용 구멍의 내주면 또는 상기 걸어 맞춤축의 외주면에서 몰입되는 접착제 체류용 홈이 형성되어 있는 진공 펌프.
제 3 항에 있어서,
상기 로터축에 상기 걸어 맞춤축이 형성되고, 상기 로터에 상기 걸어 맞춤용 구멍이 형성되고, 상기 접착제 체류용 홈은, 상기 로터축의 걸어 맞춤축에 형성되어 있는 진공 펌프.
제 3 항에 있어서,
상기 로터축에 상기 걸어 맞춤용 구멍이 형성되고, 상기 로터에 상기 걸어 맞춤축이 형성되고, 상기 접착제 체류용 홈은, 상기 로터축의 걸어 맞춤용 구멍에 형성되어 있는 진공 펌프.
제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접착제 체류용 홈은 상기 걸어 맞춤용 구멍의 내주면 또는 상기 걸어 맞춤축의 외주면의 둘레 방향을 따라, 고리형으로 형성되어 있는 진공 펌프.
제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접착제 체류용 홈은 상기 걸어 맞춤용 구멍의 내주면 또는 상기 걸어 맞춤축의 외주면의 둘레 방향을 따라, 고리형으로 복수 개 형성되어 있는 진공 펌프.
제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접착제 체류용 홈은 상기 걸어 맞춤용 구멍의 내주면 및 상기 걸어 맞춤축의 외주면의 양방에 형성되어 있는 진공 펌프.
제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 걸어 맞춤축의 근원에 상기 접착제의 릴리프가 형성되어 있는 진공 펌프.
제 1 항에 있어서,
상기 충전 부재에 링상 박판을 사용한 진공 펌프.
제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 충전 부재의 전단 강도가 로터의 전단 강도의 1/5 이하인 진공 펌프.