KR20230070290A - 진공 시일 장치 및 구동 전달 장치 - Google Patents

진공 시일 장치 및 구동 전달 장치 Download PDF

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고지 구보타
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나부테스코 가부시키가이샤
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Abstract

진공 시일 장치는, 하우징(11)과, 회전 전달 부재(12)와, 시일 부재(13)와, 외측 냉각 통로(19)를 구비하고 있다. 하우징(11)은 진공 챔버의 내외의 진공 측과 대기 측에 걸쳐서 배치된다. 회전 전달 부재(12)는 하우징(11)을 관통하여 대기 측으로부터 진공 측으로 회전 동력을 전달한다. 시일 부재(13)는 회전 전달 부재(12)의 외주면에 미끄럼 접촉하여 하우징(11)과 회전 전달 부재(12) 사이를 밀폐한다. 외측 냉각 통로(19)는 시일 부재(13)를 지지하는 하우징(11)의 시일 지지부(17)의 직경 방향 외측 영역에 형성되고 내부에 냉각 유체가 흐른다.

Description

진공 시일 장치 및 구동 전달 장치
본 발명은 진공 챔버 내로의 대기의 진입을 억제하면서, 진공 챔버의 외부로부터 내부로 회전 동력을 전달하는 진공 시일 장치 및 구동 전달 장치에 관한 것이다.
본원은, 2020년 10월 28일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2020-180316호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
반도체 웨이퍼나 액정 기판 등의 제조 공장에서는, 파티클에 취약하여, 정교한 처리를 필요로 한다. 그 때문에, 반송 로봇 등의 작동부가 진공 챔버(내부를 진공 상태로 만든 방) 내에 배치되는 경우가 있다. 작동부에는, 구동 전달 장치의 회전 동력이 진공 챔버의 외부로부터 전달된다. 구동 전달 장치 중 모터 등의 구동 장치는, 진공 챔버의 외부에 배치된다. 구동 전달 장치 중 회전 전달 부재는, 진공 챔버의 격벽을 관통하여, 진공 챔버 내에서 작동부에 연결된다. 진공 챔버의 격벽의 관통 구멍과 회전 전달 부재 사이의 간극을 통해 진공 챔버의 내부에 대기가 진입하는 것을 규제하기 위해서, 구동 전달 장치에는 진공 시일 장치가 장비되어 있다(예를 들어 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 기재된 진공 시일 장치는 하우징과, 회전 전달 부재와, 직접 접촉식의 시일 부재를 구비하고 있다. 하우징은, 진공 챔버의 내외(진공 측과 대기 측)에 걸쳐서 배치된다. 회전 전달 부재는, 하우징을 관통하여 대기 측으로부터 진공 측으로 회전 동력을 전달한다. 시일 부재는, 회전 전달 부재의 외주면과 미끄럼 접촉하여 하우징과 회전 전달 부재 사이를 밀폐한다. 하우징에는, 회전 전달 부재의 외주면과 시일 부재의 미끄럼 접촉부에 대기 측으로부터 면하도록 냉각 통로가 형성되어 있다. 냉각 통로에는 냉각 공기나 냉각액 등의 냉각 유체가 흐른다.
진공 시일 장치에서는, 회전 전달부의 구동에 수반하여, 하우징에 설치된 시일 부재가, 회전 전달 부재의 외주면에 미끄럼 접촉한다. 이에 의해, 회전 전달 부재와 하우징 사이를 통해 대기가 진공 챔버 내에 진입하는 것을 규제할 수 있다.
시일 부재는, 회전 전달 부재와의 미끄럼 접촉으로 발생하는 열에 의해 열화될 가능성이 있다. 시일 부재가 열화되면, 시일 부재의 시일 성능이 저하될 우려가 있다. 이 때문에, 진공 시일 장치에서는, 회전 전달 부재의 외주면과 시일 부재의 미끄럼 접촉부에 냉각 유체를 흘림으로써, 발열에 의한 시일 부재의 열화가 미연에 억제된다.
국제 공개 제2007/080986호
특허문헌 1에 기재된 진공 시일 장치는, 하우징 중의, 대기 측에 있어서 회전 전달 부재와 시일 부재의 미끄럼 접촉부에 면하는 위치에 냉각 유로가 형성되어 있다. 이 때문에, 시일 부재 중의, 진공 측에 배치되는 부분이 냉각 유체에 의해 냉각되기 어려워진다. 특히, 하우징과 회전 전달 부재 사이에, 시일 부재가 축방향을 따라서 복수단으로 배치되는 경우에는, 진공 측에 배치되는 시일 부재에는 냉각 유체가 전혀 접촉하지 않게 된다. 그 결과, 미끄럼 접촉에 의한 열이 시일 부재의 일부에 체류되기 쉬워진다.
본 발명은 시일 부재의 대기 측으로부터 진공 측에 걸치는 넓은 영역에 있어서, 시일 부재의 열을 효율적으로 제거할 수 있는 진공 시일 장치 및 구동 전달 장치를 제공한다.
(1) 본 발명의 일 양태에 관한 진공 시일 장치는, 진공 챔버의 내측인 진공 측과, 상기 진공 챔버의 외측인 대기 측에 걸쳐서 배치되는 하우징과, 상기 하우징을 관통하도록 배치되고, 중심 축선 주위로 회전함으로써 상기 대기 측으로부터 상기 진공 측으로 회전 동력을 전달하는 회전 전달 부재와, 상기 회전 전달 부재의 외주면에 미끄럼 접촉하도록 배치되고, 상기 하우징과 상기 회전 전달 부재 사이를 밀폐하는 시일 부재를 구비하고, 상기 하우징은, 상기 시일 부재를 지지하는 시일 지지부를 구비하고, 상기 하우징 중, 상기 시일 지지부에 대하여 직경 방향 외측에 위치 영역에는, 냉각 유체가 흐르는 외측 냉각 통로가 형성되어 있다.
상기의 구성에 의해, 대기 측으로부터 회전 동력이 입력된 회전 전달 부재는, 진공 챔버 내에 있어서, 필요 부위에 회전 동력을 전달한다. 이때, 하우징과 회전 전달 부재 사이는 시일 부재에 의해 밀폐 상태가 유지된다. 하우징의 시일 지지부의 직경 방향 외측 영역은 외측 냉각 통로를 흐르는 냉각 유체에 의해 냉각된다. 이 때문에, 시일 부재의 진공 측의 기부에 체류되기 쉬운 마찰열을, 외측 냉각 유로를 흐르는 냉각 유체에 의해 제거할 수 있다.
(2) 상기 하우징에는, 내부에 냉각 유체가 흐르는 내측 냉각 통로가 마련되고, 상기 내측 냉각 통로는, 상기 시일 부재 중 상기 회전 전달 부재와 접촉하는 미끄럼 접촉부와 상기 회전 전달 부재에 대하여 상기 대기 측으로부터 면하고 있도록 해도 된다.
(3) 상기 외측 냉각 통로에는, 상기 냉각 유체로서 액체가 도입되고, 상기 내측 냉각 통로에는, 상기 냉각 유체로서 기체가 도입되도록 해도 된다.
(4) 상기 시일 부재는, 상기 하우징과 상기 회전 전달 부재 사이에, 당해 회전 전달 부재의 축방향을 따라서 복수개 배치되도록 해도 된다.
(5) 상기 시일 부재는, 상기 시일 지지부에 고정되는 기부와, 상기 기부로부터 직경 방향 내측을 향하여 연장됨과 함께, 상기 회전 전달 부재의 외주면에 미끄럼 접촉하는 환상의 시일부와, 상기 시일부로부터 상기 기부에 걸치도록 매립된 코어 금속을 구비하고 있도록 해도 된다.
(6) 상기 코어 금속은, 상기 하우징에 접촉시키도록 해도 된다.
(7) 상기 시일 지지부는, 상기 회전 전달 부재의 외주면과 대향하는 내주벽과, 상기 내주벽의 축방향의 일단부로부터 직경 방향 내측을 향하여 연장되는 단부벽을 갖고, 상기 코어 금속은, 상기 단부벽에 접촉되어 있도록 해도 된다.
(8) 상기 하우징은, 축방향의 일단부 측에 개구되는 오목 홈을 갖는 제1 하우징과, 상기 오목 홈의 개구를 폐색하여, 상기 오목 홈과 함께 상기 외측 냉각 통로를 구성하는 제2 하우징을 구비하고, 상기 제2 하우징은, 상기 내측 냉각 통로의 일부를 구성하는 주위벽과, 상기 주위벽의 일단부에 마련되며, 또한 상기 오목 홈을 형성하는 내면 중 적어도 직경 방향 내측에 위치하는 면에 대하여 조밀하게 감입되는 돌기부를 구비하고 있도록 해도 된다.
(9) 본 발명의 일 양태에 관한 구동 전달 장치는, 진공 챔버의 외측인 대기 측에 배치된 구동 장치와, 상기 진공 챔버의 내부인 진공 측에 배치된 피구동부에 대하여 상기 구동 장치의 동력을 전달함과 함께, 상기 진공 챔버로의 대기의 진입을 규제하는 진공 시일 장치를 구비하고, 상기 진공 시일 장치는, 상기 진공 챔버의 상기 진공 측과 상기 대기 측에 걸쳐서 배치되는 하우징과, 상기 하우징을 관통하도록 배치되고, 중심 축선 주위로 회전함으로써 상기 구동 장치로부터 상기 피구동부로 회전 동력을 전달하는 회전 전달 부재와, 상기 회전 전달 부재의 외주면에 미끄럼 접촉하도록 배치되고, 상기 하우징과 상기 회전 전달 부재 사이를 밀폐하는 시일 부재를 구비하고, 상기 하우징은, 상기 시일 부재를 지지하는 시일 지지부를 구비하고, 상기 하우징 중, 상기 시일 지지부에 대하여 직경 방향 외측에 위치하는 영역에는, 냉각 유체가 흐르는 외측 냉각 통로가 형성되어 있다.
상술한 진공 시일 장치는, 하우징의 시일 지지부의 직경 방향 외측 영역에 마련된 외측 냉각 통로를 냉각 유체가 흐른다. 그 때문에, 시일 부재의 대기 측으로부터 진공 측에 걸치는 넓은 영역에 있어서, 시일 부재의 열이 효율적으로 제거된다. 따라서, 상술한 진공 시일 장치를 채용한 경우에는, 시일 부재의 시일 성능이 장기간에 걸쳐 양호하게 유지된다.
상술한 구동 전달 장치는, 진공 시일 장치에 의해 시일 부재의 대기 측으로부터 진공 측에 걸치는 넓은 영역에 있어서, 시일 부재의 열을 효율적으로 제거할 수 있다. 그 때문에, 시일 부재의 시일 성능을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지하면서, 구동 장치의 동력을 진공 챔버 내의 피구동부에 전달할 수 있다.
도 1은 실시 형태의 진공 시일 장치를 채용한 구동 전달 장치의 부분 단면 측면이다.
도 2는 도 1의 일부를 확대한 확대 단면도이다.
도 3은 실시 형태의 진공 시일 장치의 도 2의 III-III선을 따르는 단면도이다.
도 4는 도 2의 IV부의 확대도이다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은, 실시 형태의 진공 시일 장치(10)를 채용한 구동 전달 장치(1)의 부분 단면 측면도이다.
구동 전달 장치(1)는 진공 챔버(2)(진공 상태로 된 방)의 내외를 칸막이하는 격벽(3)의 일부에 설치되어 있다. 진공 챔버(2)의 내부에는, 도시하지 않은 작동 장치(반송 로봇 등)가 설치되어 있다. 구동 전달 장치(1)의 동력(회전력)은 진공 챔버(2)의 내부에 있어서, 작동 장치의 피구동부에 전달된다. 작동 장치는, 구동 전달 장치(1)로부터 동력을 받아서 진공 챔버(2) 내에서 동작부(암부 등)를 작동시킨다.
구동 전달 장치(1)는 구동 장치(4)와, 진공 시일 장치(10)를 구비하고 있다. 구동 장치(4)는 대기 측(진공 챔버(2)의 외부)에 배치되어 있다. 진공 시일 장치(10)는 진공 챔버(2)로의 대기의 진입을 규제하면서 구동 장치(4)의 동력을 진공 챔버(2) 내의 작동 장치(피구동부)에 전달한다.
구동 장치(4)는 회전 구동력을 발생시키는 전동식의 모터(5)와, 모터(5)의 회전력을 소정의 감속비로 감속하여 출력축(6a)으로부터 출력하는 감속기(6)를 구비하고 있다. 도면 중의 o1은, 출력축(6a)의 중심 축선이다.
이하의 설명에서는, 중심 축선(o1)을 따르는 방향을 「축방향」이라고 칭하고, 중심 축선(o1)과 직교하는 방향을 「직경 방향」이라고 칭한다. 축방향 중의 격벽(3)에 대하여 대기 측을 「축방향 외측」이라고 칭하고, 그 반대측을 「축방향 내측」이라고 칭한다. 직경 방향 중의 중심 축선(o1)을 향하는 측을 「직경 방향 내측」이라고 칭하고, 그 반대측을 「직경 방향 외측」이라고 칭한다.
본 실시 형태에서는, 모터(5)와 감속기(6)에 의해 구동 장치(4)가 구성되어 있지만, 구동 장치(4)는 모터(5)만으로 구성하도록 해도 된다. 모터(5)는 전동식에 한정되는 것은 아니고, 공압식이나 액압식의 모터여도 된다.
도 2는, 도 1의 진공 시일 장치(10) 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다. 도 3은, 도 2의 III-III선을 따르는 단면도이다.
진공 시일 장치(10)는 대략 통 형상의 하우징(11)과, 회전 전달 부재(12)와, 시일 부재(13)를 구비하고 있다. 하우징(11)은 진공 챔버(2)의 내외(진공 측과 대기 측)에 걸쳐서 배치된다. 회전 전달 부재(12)는 하우징(11)을 축방향으로 관통하여 대기 측(진공 챔버(2)의 외측)으로부터 진공 측(진공 챔버(2)의 내측)으로 회전 동력을 전달한다. 시일 부재(13)는 하우징(11)과 회전 전달 부재(12) 사이를 밀폐한다.
하우징(11)은 격벽(3)의 일부를 관통한 상태에서 격벽(3)에 고정되는 제1 하우징(11A)과, 제1 하우징(11A)의 축방향 외측의 단부에 일체로 결합된 제2 하우징(11B)을 구비하고 있다. 제1 하우징(11A)과 제2 하우징(11B)은 금속 재료에 의해 형성되어 있다.
제1 하우징(11A)은 격벽(3)의 관통 구멍(3a)(도 1 참조)에 감입된 구멍 뚫린 원판상의 베이스 벽(14)과, 베이스 벽(14)으로부터 축방향 외측으로 돌출되는 통 형상 벽(15)을 갖는다. 베이스 벽(14)과 격벽(3)의 관통 구멍(3a) 사이는 시일 부재(90)(도 1 참조)에 의해 밀폐되어 있다. 제1 하우징(11A)에 있어서의 직경 방향의 중앙 영역에는, 베이스 벽(14)과 통 형상 벽(15)을 축방향으로 관통하는 관통 구멍(16)이 형성되어 있다. 관통 구멍(16)의 축방향 중앙 영역(16c)은 관통 구멍(16)의 축방향 내측 영역(진공 챔버(2) 측의 영역)보다도 내경이 축소되어 형성되어 있다. 관통 구멍(16)의 축방향 외측 영역은, 축방향 중앙 영역(16c)에 대하여 내경이 단차상으로 확대되어 형성되어 있다. 관통 구멍(16)의 축방향 외측 영역은, 시일 부재(13)를 지지하는 시일 지지부(17)로 되어 있다.
제1 하우징(11A)에는, 오목 홈(18)이 형성되어 있다. 오목 홈(18)은 제1 하우징(11A) 중, 시일 지지부(17)의 직경 방향 외측의 영역에 배치되어 있다. 오목 홈(18)은 정면에서 보아 대략 C자상으로 형성되어 있다. 오목 홈(18)은 통 형상 벽(15)의 축방향 외측의 단부면(축방향의 일단부 측)에 개구되어 있다. 오목 홈(18)은 시일 지지부(17)의 형성 영역보다도 축방향으로 깊고, 또한 충분한 직경 방향 높이(시일 부재(13)의 직경 방향 높이보다도 충분히 높은 직경 방향 높이)로 형성되어 있다. 오목 홈(18)은 제2 하우징(11B)의 축방향 내측의 단부에 의해 폐색된다. 오목 홈(18)과 제2 하우징(11B)의 단부에 의해 둘러싸인 공간부는, 외측 냉각 통로(19)를 구성하고 있다. 외측 냉각 통로(19)의 내부에는, 냉각 유체로서 냉각액(액체)이 도입된다.
오목 홈(18)의 둘레 방향의 양단부는, 도 3에 도시한 바와 같이, 칸막이벽(76)에 의해 칸막이되어 있다. 칸막이벽(76)의 축방향 외측의 단부에는, 홈(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 홈은, 오목 홈(18)을 형성하는 내면 중 직경 방향 내측에 위치하는 둘레면을 환상으로 연결한다(오목 홈(18) 중 칸막이벽(76)에 의해 분단된 부분을 둘레 방향으로 연결함).
외측 냉각 통로(19)는 도 3에 도시한 바와 같이, 대략 C자 형상으로 형성되어 있다. 외측 냉각 통로(19)에 있어서의 둘레 방향의 일단부에는, 도입 구멍(20a)이 마련되어 있다. 외측 냉각 통로(19)에 있어서의 둘레 방향의 타단부에는, 배출 구멍(20b)이 마련되어 있다. 도입 구멍(20a)과 배출 구멍(20b)은 통 형상 벽(15)을 직경 방향으로 관통하고 있다. 도입 구멍(20a)에는, 냉각액의 냉각 배관이 접속된다. 배출 구멍(20b)에는, 냉각액의 배출 배관이 접속된다. 도입 구멍(20a)과 배출 구멍(20b)은 통 형상 벽(15)의 외주면 상에 있어서, 둘레 방향으로 근접한 위치에 배치되어 있다. 이 때문에, 공급 배관과 배출 배관이, 통 형상 벽(15)의 외주면 상의 1개소에 집약된다.
제2 하우징(11B)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 원통상의 주위벽(21)과, 통 형상 벽(15)의 단부에 결합되는 단부 결합부(22)를 갖는다.
단부 결합부(22)는 주위벽(21)의 축방향 내측의 단부에 일체로 형성되어 있다. 단부 결합부(22)는 접합 플랜지(23)와, 폐색부(24)를 갖는다. 접합 플랜지(23)는 통 형상 벽(15)의 단부면과 맞닿은 상태에서, 통 형상 벽(15)에 볼트 체결되어 있다. 폐색부(24)는 원환상으로 형성되어 있다. 폐색부(24)는 오목 홈(18)의 개구를 폐색한다. 폐색부(24)의 내주연부에는, 정면에서 보아 원환상의 돌기부(25)가 일체로 형성되어 있다. 돌기부(25)는 폐색부(24)로부터 축방향 내측을 향하여 돌출되어 있다. 돌기부(25)는 오목 홈(18)을 형성하는 내면 중 직경 방향 내측에 위치하는 둘레면과 홈에 걸쳐서 조밀하게 감입된다. 오목 홈(18)의 개구는 단부 결합부(22)에 의해 폐색되어 있다. 도 2 중의 부호 91은, 오목 홈(18)의 직경 방향 내측 위치와 외측 위치에서 제1 하우징(11A)과 제2 하우징(11B) 사이를 밀폐하는 시일 부재이다.
주위벽(21)의 내측에는, 감속기(6)의 케이스가 감입되어 있다. 제2 하우징(11B)은 감속기(6)에 고정되어 있다. 주위벽(21)의 내측의 공간부는, 시일 부재(13)의 미끄럼 접촉부에 면하는 내측 냉각 통로(26)를 구성하고 있다. 내측 냉각 통로(26)는 축방향 외측이 감속기(6)에 의해 폐색되어 있다. 내측 냉각 통로(26)에는 냉각 유체로서 냉각 기체(예를 들어 냉각 공기)가 도입된다. 주위벽(21)의 원주 방향으로 이격된 2 위치에는, 내측 냉각 통로(26)에 냉각 기체를 도입하기 위한 도입 구멍(27a)과, 내측 냉각 통로(26)로부터 냉각 기체를 배출하기 위한 배출 구멍(27b)이 형성되어 있다.
도입 구멍(27a)과 배출 구멍(27b)은 주위벽(21)의 원주 상의 거의 180° 이격된 위치에 형성되어 있다. 외측 냉각 통로(19)와 마찬가지로, 내측 냉각 통로(26)를 정면에서 보아 대략 C자상으로 형성해도 된다. 이 경우, 도입 구멍(27a)과 배출 구멍(27b)은 주위벽(21)의 원주 상에서 근접한 위치에 형성된다. 이에 의해, 냉각 기체의 공급 배관과 배출 배관이, 주위벽(21)의 외주면 상의 1개소에 집약된다.
회전 전달 부재(12)는 바닥이 있는 원통상의 금속 블록에 의해 구성되어 있다. 회전 전달 부재(12)에는, 감속기(6)의 출력축(6a)이 키(28)를 통해 결합된다. 회전 전달 부재(12)는 중심 축선(o1) 주위로 출력축(6a)과 일체 회전 가능하게 구성되어 있다. 회전 전달 부재(12)는 플랜지부(30)와, 통부(31)를 갖는다. 플랜지부(30)는 회전 전달 부재(12)의 저부측(축방향 내측)에 있어서, 커플링 부재(29)에 체결 고정된다. 커플링 부재(29)는 진공 챔버(2) 내에 있어서, 작동 장치의 피구동부에 연결된다. 통부(31)는 플랜지부(30)의 근원부로부터 축방향 외측을 향하여 돌출되어 있다. 회전 전달 부재(12)는 출력축(6a)에 결합된 상태에서, 하우징(11)(제1 하우징(11A))의 관통 구멍(16)에 삽입되어 있다. 통부(31)의 외주면은, 관통 구멍(16)의 축방향 중앙 영역(16c)과 시일 지지부(17)에 직경 방향으로 대향하고 있다.
도 4는, 도 2의 IV부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 시일 지지부(17)는 통부(31)의 외주면에 직경 방향으로 대향하는 내주벽(17a)과, 내주벽(17a)의 축방향 내측의 단부로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 단부벽(17b)을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 시일 지지부(17)에는, 두 개의 시일 부재(13)가 축방향으로 나란히 설치되어 있다. 시일 부재(13)는 제1 하우징(11A)과 통부(31)의 외주면 사이를 밀폐한다. 두 개의 시일 부재(13)는 동일 구조로 되어 있다.
시일 부재(13)는 통 형상의 기부(13a)와, 환상의 시일부(13b)와, 스프링(13c)을 구비하고 있다. 기부(13a)는 내주벽(17a)의 내측에 감입되어 있다. 시일부(13b)는 기부(13a)의 축방향 내측의 단부로부터 직경 방향 내측으로 연장된 후, 축방향 외측을 향하여 연장되어 있다. 시일부(13b)의 내주면은, 회전 전달 부재(12)(통부(31))의 외주면에 미끄럼 접촉한다. 시일부(13b) 중, 회전 전달 부재(12)의 외주면에 미끄럼 접촉하는 부분(이하, 「미끄럼 접촉부」라고 칭함)은 복수단의 환상의 립부에 의해 구성되어 있다. 스프링부(13c)는 시일부(13b)의 립 부분을 회전 전달 부재(12)의 외주면에 압박한다.
시일 부재(13)의 기부(13a)와 시일부(13b)의 주요부는 고무상의 탄성 부재에 의해 형성되어 있다. 탄성 부재에는, 단면이 대략 L자상인 코어 금속(32)(금속 부재)이 매립되어 있다. 코어 금속(32)은 시일부(13b)로부터 기부(13a)에 걸치도록 연장되어 있다. 코어 금속(32) 중 직경 방향을 따라서 연장되는 부분은, 축방향 내측에 있어서 외부에 노출되어 있다.
두 개의 시일 부재(13) 중, 축방향 내측에 배치되는 시일 부재(13)는 코어 금속(32)의 노출 부분이 시일 지지부(17)(하우징(11))의 단부벽(17b)에 맞닿아 있다. 축방향 내측에 배치되는 시일 부재(13)는 미끄럼 접촉부에서 발생한 열을, 코어 금속(32)과 단부벽(17b)의 직접 접촉부를 통해 시일 지지부(17)의 내주벽(17a)에 전달할 수 있다. 축방향 내측에 배치되는 시일 부재(13)에는, 제1 하우징(11A)의 관통 구멍(16)과 회전 전달 부재(12)의 외주면 사이의 간극을 통해 진공 챔버(2) 내의 진공압이 작용한다.
두 개의 시일 부재(13) 중, 축방향 외측에 배치되는 시일 부재(13)는 시일부(13b)의 미끄럼 접촉부가 회전 전달 부재(12)(통부(31))의 외주면과 함께, 내측 냉각 통로(26) 내에 면하고 있다. 축방향 외측의 시일 부재(13)는 회전 전달 부재(12)(통부(31))의 외주면과 함께 내측 냉각 통로(26) 내를 흐르는 냉각 기체에 의해 냉각된다.
구동 전달 장치(1)는 이하와 같이 작동한다.
구동 장치(4)의 모터(5)가 구동되면, 모터(5)의 회전이 감속기(6)에 의해 감속된 후, 출력축(6a)으로부터 회전 전달 부재(12)에 전달된다. 회전 전달 부재(12)는 회전 전달 부재(12)와 하우징(11) 사이가 두 개의 시일 부재(13)에 의해 밀폐되면서, 중심 축선(o1) 주위로 회전한다. 회전 전달 부재(12)의 회전은, 커플링 부재(29)를 통해서도 진공 챔버(2) 내의 작동 장치에 전달된다.
회전 전달 부재(12)가 회전하는 동안, 외측 냉각 통로(19)에는 냉각액이 도입됨과 함께, 내측 냉각 통로(26)에는 냉각 기체가 도입된다. 이에 의해, 시일 지지부(17)는 시일 지지부(17)의 외주측에 있어서, 외측 냉각 통로(19) 내를 흐르는 냉각액에 의해 냉각된다. 축방향 내측의 시일 부재(13)의 미끄럼 접촉부는, 회전 전달 부재(12)의 외주면과 함께 내측 냉각 통로(26)를 흐르는 냉각 기체에 의해 직접 냉각된다. 따라서, 회전 전달 부재(12)의 회전에 수반하여 시일 부재(13)의 미끄럼 접촉부에서 발생한 마찰열은, 외측 냉각 통로(19)를 흐르는 냉각액이나, 내측 냉각 통로(26)를 흐르는 냉각 기체에 의해 제거된다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)는 시일 지지부(17)의 직경 방향 외측 영역에 마련된 외측 냉각 통로(19)를 냉각 유체(냉각액)가 흐른다. 그 때문에, 시일 부재(13)의 대기 측으로부터 진공 측에 걸치는 넓은 영역에 있어서, 시일 부재(13)의 열이 효율적으로 제거된다.
따라서, 본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)를 채용한 경우에는, 시일 부재(13)의 시일 성능을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지할 수 있다.
본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)를 채용한 구동 전달 장치(1)는 시일 부재(13)의 열을 효율적으로 제거할 수 있기 때문에, 시일 부재(13)의 시일 성능을 장기간에 걸쳐 양호하게 유지하면서, 구동 장치(4)의 동력을 진공 챔버(2) 내의 작동 장치(피구동부)에 전달할 수 있다.
본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)는 하우징(11) 중, 회전 전달 부재(12)의 외주면과 시일 부재(13)의 미끄럼 접촉부에 면하는 대기 측의 영역에, 내측 냉각 통로(26)가 마련되어 있다. 이 때문에, 발열되기 쉬운 미끄럼 접촉부의 근방을, 내측 냉각 통로(26)를 흐르는 냉각 유체(냉각 기체)에 의해 효율적으로 냉각할 수 있다.
따라서, 본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)는 시일 부재(13)의 대기 측으로부터 진공 측에 걸치는 넓은 영역을, 외측 냉각 통로(19)를 흐르는 냉각 유체에 의해 냉각할 수 있다. 시일 장치(10)는 가장 발열이 큰 시일 부재(13)의 미끄럼 접촉부의 열을, 내측 냉각 통로(26)를 흐르는 냉각 유체에 의해 직접 효율적으로 제거할 수 있다.
본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)에서는, 외측 냉각 통로(19)에 냉각 유체로서 냉각액이 도입되고, 내측 냉각 통로(26)에 냉각 유체로서 냉각 기체가 도입된다. 이 때문에, 시일 부재(13)의 미끄럼 접촉부에 직접 면하지 않는 외측 냉각 통로(19)에서는, 흡열 대상으로부터의 흡열 효율이 높은 냉각액(액체)에 의해 시일 부재(13)의 열을 효율적으로 제거할 수 있다. 시일 부재(13)의 미끄럼 접촉부에 면하는 내측 냉각 통로(26)에서는, 유동 시에 고압이 되기 어려운 기체를 도입함으로써 미끄럼 접촉부의 열을 효율적으로 제거하면서도, 시일 부재(13)의 불필요한 변형을 억제하여 미끄럼 접촉부로부터 진공 측으로의 냉각 유체의 진입을 억제할 수 있다.
본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)는 하우징(11)의 시일 지지부(17)와 회전 전달 부재(12)의 외주면 사이에 시일 부재(13)가 축방향을 따라 복수개 배치되어 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)를 채용한 경우에는, 복수의 시일 부재(13)에 의해 진공 측으로의 대기의 유입을 보다 확실하게 규제하며, 또한 열이 체류되기 쉬운 축방향 내측의 시일 부재(13)를, 외측 냉각 통로(19)를 흐르는 냉각 유체에 의해 확실하게 냉각할 수 있다.
본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)에서 채용하는 시일 부재(13)는 하우징(11)의 시일 지지부(17)에 고정되는 기부(13a)와, 기부(13a)로부터 직경 방향 내측으로 연장되어 회전 전달 부재(12)의 외주면에 미끄럼 접촉하는 환상의 시일부(13b)를 구비하고 있다. 기부(13a) 및 시일부(13b)를 구성하는 고무상 탄성 부재에는, 시일부(13b)로부터 기부(13a)에 걸치도록 코어 금속(32)이 매립되어 있다. 이 때문에, 회전 전달 부재(12)의 외주면에 미끄럼 접촉하여 발열하는 시일부(13b)의 열을, 금속제의 코어 금속(32)을 경유하여 하우징(11)의 시일 지지부(17)에 효율적으로 전달할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)를 채용한 경우에는, 시일 부재(13)의 미끄럼 접촉부에서 발생한 열을, 외측 냉각 통로(19)를 흐르는 냉각 유체에 의해 효율적으로 제거할 수 있다.
본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)에서는, 시일 부재(13)의 금속제의 코어 금속(32)이 하우징(11)에 직접 접촉하는 구조로 되어 있다. 그 때문에, 시일 부재(13)의 미끄럼 접촉부에서 발생한 열을 더욱 효율적으로 시일 지지부(17)로 방출시킬 수 있다.
본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)는 단부벽(17b)에 있어서의 직경 방향 내측의 단부가 회전 전달 부재(12)의 외주면에 근접한 위치에 배치된다. 단부벽(17b)에는, 시일 부재(13)의 코어 금속(32)이 면접촉하고 있다. 이 때문에, 시일 부재(13)의 미끄럼 접촉부에서 발생한 열을 보다 효율적으로 시일 지지부(17)로 방출시킬 수 있다.
본 실시 형태의 진공 시일 장치(10)는 외측 냉각 통로(19)가 제1 하우징(11A)의 오목 홈(18)과 제2 하우징(11B)에 둘러싸여 구성되어 있다. 그 때문에, 시일 지지부(17)의 직경 방향 외측 영역에 배치되는 외측 냉각 통로(19)를 절삭 가공 등에 의해 용이하게, 또한 고정밀도로 형성할 수 있다. 제2 하우징(11B)에는, 내측 냉각 통로(26)의 일부를 구성하는 주위벽(21)에 연속되도록 돌기부(25)가 형성되어 있다. 돌기부(25)는 제1 하우징(11A)의 오목 홈(18)의 직경 방향 내측 영역에 조밀하게 감입되어 있다. 이 때문에, 외측 냉각 통로(19)와 내측 냉각 통로(26) 사이에서의 냉각 유체의 누설을 보다 확실하게 규제할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 설계 변경이 가능하다.
예를 들어 상기의 실시 형태에서는, 하우징(11)의 시일 지지부(17)와 회전 전달 부재(12)의 외주면 사이에 한 쌍의 시일 부재(13)가 배치되어 있지만, 시일 부재(13)의 수는 두 개에 한정되지 않고, 세 개 이상이어도 된다.
상기의 실시 형태에서는, 외측 냉각 통로(19)에 냉각 유체로서 액체가 도입되고, 내측 냉각 통로(26)에 냉각 유체로서 기체가 도입되는 구성으로 되어 있지만, 양쪽 냉각 통로에 액체와 기체 중 어느 한쪽을 도입하도록 해도 된다. 외측 냉각 통로(19)에 기체를 도입하고, 내측 냉각 통로(26)에 액체를 도입하도록 해도 된다.
1: 구동 전달 장치
2: 진공 챔버
3: 격벽
4: 구동 장치
10: 진공 시일 장치
11: 하우징
11A: 제1 하우징
11B: 제2 하우징
12: 회전 전달 부재
13: 시일 부재
13a: 기부
13b: 시일부
17: 시일 지지부
17a: 내주벽
17b: 단부벽
18: 오목 홈
19: 외측 냉각 통로
21: 주위벽
25: 돌기부
26: 내측 냉각 통로

Claims (9)

  1. 진공 챔버의 내측인 진공 측과, 상기 진공 챔버의 외측인 대기 측에 걸쳐서 배치되는 하우징과,
    상기 하우징을 관통하도록 배치되고, 중심 축선 주위로 회전함으로써 상기 대기 측으로부터 상기 진공 측으로 회전 동력을 전달하는 회전 전달 부재와,
    상기 회전 전달 부재의 외주면에 미끄럼 접촉하도록 배치되고, 상기 하우징과 상기 회전 전달 부재 사이를 밀폐하는 시일 부재를 구비하고,
    상기 하우징은, 상기 시일 부재를 지지하는 시일 지지부를 구비하고,
    상기 하우징 중, 상기 시일 지지부에 대하여 직경 방향 외측에 위치 영역에는, 냉각 유체가 흐르는 외측 냉각 통로가 형성되어 있는 진공 시일 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하우징에는, 내부에 냉각 유체가 흐르는 내측 냉각 통로가 마련되고,
    상기 내측 냉각 통로는, 상기 시일 부재 중 상기 회전 전달 부재에 접촉하는 미끄럼 접촉부와 상기 회전 전달 부재에 대하여 상기 대기 측으로부터 면하고 있는, 진공 시일 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 외측 냉각 통로에는, 상기 냉각 유체로서 액체가 도입되고,
    상기 내측 냉각 통로에는, 상기 냉각 유체로서 기체가 도입되는, 진공 시일 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시일 부재는, 상기 하우징과 상기 회전 전달 부재 사이에, 당해 회전 전달 부재의 축방향을 따라서 복수개 배치되어 있는, 진공 시일 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시일 부재는,
    상기 시일 지지부에 고정되는 기부와,
    상기 기부로부터 직경 방향 내측을 향하여 연장됨과 함께, 상기 회전 전달 부재의 외주면에 미끄럼 접촉하는 환상의 시일부와, 상기 시일부로부터 상기 기부에 걸치도록 매립된 코어 금속을 구비하고 있는, 진공 시일 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 코어 금속은, 상기 하우징에 접촉되어 있는, 진공 시일 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 시일 지지부는,
    상기 회전 전달 부재의 외주면과 대향하는 내주벽과,
    상기 내주벽의 축방향의 일단부로부터 직경 방향 내측을 향하여 연장되는 단부벽을 갖고,
    상기 코어 금속은, 상기 단부벽에 접촉되어 있는, 진공 시일 장치.
  8. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 하우징은,
    축방향의 일단부 측에 개구되는 오목 홈을 갖는 제1 하우징과,
    상기 오목 홈의 개구를 폐색하여, 상기 오목 홈과 함께 상기 외측 냉각 통로를 구성하는 제2 하우징을 구비하고,
    상기 제2 하우징은,
    상기 내측 냉각 통로의 일부를 구성하는 주위벽과,
    상기 주위벽의 일단부에 마련되며, 또한 상기 오목 홈을 형성하는 내면 중 적어도 직경 방향 내측에 위치하는 면에 대하여 조밀하게 감입되는 돌기부를 구비하고 있는, 진공 시일 장치.
  9. 진공 챔버의 외측인 대기 측에 배치된 구동 장치와,
    상기 진공 챔버의 내부인 진공 측에 배치된 피구동부에 대하여 상기 구동 장치의 동력을 전달함과 함께, 상기 진공 챔버로의 대기의 진입을 규제하는 진공 시일 장치를 구비하고,
    상기 진공 시일 장치는,
    상기 진공 챔버의 상기 진공 측과 상기 대기 측에 걸쳐서 배치되는 하우징과,
    상기 하우징을 관통하도록 배치되고, 중심 축선 주위로 회전함으로써 상기 구동 장치로부터 상기 피구동부로 회전 동력을 전달하는 회전 전달 부재와,
    상기 회전 전달 부재의 외주면에 미끄럼 접촉하도록 배치되고, 상기 하우징과 상기 회전 전달 부재 사이를 밀폐하는 시일 부재를 구비하고,
    상기 하우징은, 상기 시일 부재를 지지하는 시일 지지부를 구비하고,
    상기 하우징 중, 상기 시일 지지부에 대하여 직경 방향 외측에 위치하는 영역에는, 냉각 유체가 흐르는 외측 냉각 통로가 형성되어 있는 구동 전달 장치.
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