TW201326601A - 使用磁性流體之密封裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係防止霧及粒子之產生，而防止真空側之真空之品質之降低及壓力變動。本發明使用磁性流體之密封裝置特徵在於包含有設於殼體內之軸方向之中央部之磁性流體密封體、及設於前述磁性流體密封體之兩側之滾動軸承；又，於前述兩側之滾動軸承中配置於真空側之滾動軸承之潤滑部填充磁性流體，並且於外環之真空側裝設磁鐵，於前述磁鐵之與前述滾動軸承之外環相反之側裝設遊嵌於旋轉軸之磁性材料製環狀軛。

Description

使用磁性流體之密封裝置 發明領域
本發明係一種使用磁性流體之密封裝置，特別是有關於一種適合在半導體、FPD及太陽電池等製造裝置之真空場使用之滾動軸承的密封之使用磁性流體之密封裝置。
發明背景
在半導體製造裝置等中，於以真空泵保持在真空狀態之反應室內配置晶圓，導入反應氣體，以CVD法等進行薄膜之形成。在反應室內之工作件之搬送需在維持氣密狀態下進行，用於此之搬送機構中，在反應室內實際地握持工作件之臂部份與用以從反應室之外部將動力傳達至臂部份之驅動機構間需以氣密狀態完全分隔。又，反應室方面需極力抑制塵埃等之產生。因此，反應室內之臂部份之驅動機構宜為不產生磨屑、潤滑劑之霧等之機構。
在如上述之半導體製造裝置等中，使用如圖10所示之磁性流體密封裝置101。此磁性流體密封裝置使用以作為一對磁極片之極片102、103、夾在此一對極片102、103間且作為磁力產生設備之磁鐵104構成的磁性電路形成設備。又，一對極片102、103藉由使密封性提高之O型環105、106裝設於殼體112，以極片102、103、磁鐵104、磁性流體107、為磁性材製之軸111形成磁性電路，將磁性流體107保 持於極片102、103與形成於軸111之複數環狀突起前端之間，而具有將為密封對象側之真空側保持在真空狀態之密封功能(以下，稱為「習知技術1」)。
又，於此種磁性流體密封裝置101之大氣側配置有作為懸臂式軸承部的軸承110。此軸承110一般避免從軸承110產生之粉塵，而配置於磁性流體密封裝置101之大氣側。於軸承110使用斜角滾珠軸承等，此軸承110之潤滑多使用滑脂。
又，密封型滾動軸承已知有圖11所示者(以下，稱為「習知技術2」。例如參照專利文獻1。)。
此習知技術2具有固定於滾動軸承130之外環131之兩側的一對密封體133、133，各密封體133由固定於外環131之永久磁鐵134、固定於該永久磁鐵134之軛135構成，於該軛135與內環132之密封間隙存在磁性流體，進入一對密封體133、133間之滑脂等潤滑劑以磁性流體密封。
然而，在上述習知技術1及2中，滑脂等潤滑劑一般係於基油混合有增稠劑者，而引起油分離。此狀況當溫度越高，便越顯著，如圖10，軸承為懸臂式時，已分離之油從軸承110流入，混入磁性流體107中，產生磁性流體107之惡化，而有對耐壓性及真空性造成不良影響且縮短磁性流體密封裝置101之壽命之問題。又，在習知技術2中，滑脂等潤滑劑亦引起油分離，混入磁性流體中，而產生與習知技術1同樣之問題(以下稱為「第1問題」。)。
又，在習知技術1中，因分離之油從軸承110流出至大 氣側，形成為乾燥狀態，故轉矩增大，最壞亦有軸承損壞之情形。再者，於軸承加滑脂時，需分解裝置，而被強制進行繁雜之作業。
另一方面，在真空側配置有軸承之兩端支撐式磁性流體密封裝置等中，與懸臂式同樣地，有第1問題，進而，氣泡或水份釋出至真空中，而使真空腔室內之真空之品質降低，引起壓力變動，而視為問題(以下稱為「第2問題」。)。
鑑於上述習知技術1之第1問題，已知有一種裝置，該裝置於大氣側之極片之上面具有於殼體側往下方凹陷之接油部，在軸承滑脂引起油分離，當分離之油從軸承流出時，積在位於軸承之下部之接油部，而可防止油混入磁性流體中(以下稱為「習知技術3」。例如參照專利文獻2)。
又，鑑於上述第2問題，已知有如圖12所示，關於用以在以分隔壁120以氣密狀態分隔之真空側與大氣側間傳達旋轉力等動力的旋轉傳達裝置，將旋轉輸出軸121支撐成旋轉自如之第1及第2滾珠軸承113、114之潤滑劑使用磁性流體取代滑脂(以下稱為「習知技術4」。例如參照專利文獻3。)。此習知技術4以夾在第1及第2滾珠軸承113、114之外環間之圓環狀第1間隔件115、夾在內環間之圓環狀第2間隔件116、圓環狀段面112a、螺帽117，規定第1及第2滾珠軸承113、114之外環及內環之軸線方向的位置，為構成磁性電路，第1間隔件115由肥粒鐵系或麻田散鐵系不鏽鋼等強磁性體形成，又，磁化成軸線方向之端形成為N極、S極，再者，旋轉輸出軸121之至少軸部份122由磁性體形成， 此外，令滾珠軸承113、114亦為一般使用之金屬製磁性體，令第2間隔件116為非磁性體，且形成為以磁性流體覆蓋滾珠軸承113、114之接觸部份之周圍的狀態。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本專利公開公報昭63-101520號
專利文獻2 日本專利公開公報2003-254446號
專利文獻3 日本專利公開公報平11-166597號
發明概要
在上述習知技術3中，防止了油之混入之磁性流體不產生惡化，對耐壓性及真空性不造成影響，而有可謀求磁性流體密封裝置之長壽命化之效果，為真空中時，有積在接油部之油所含之氣泡或水份釋出至真空中而使真空腔室內之真空之品質降低的問題。
又，如上述習知技術4般，潤滑劑使用磁性流體取代滑脂，若為以使用磁鐵之磁性電路固定磁性流體者，期待在滾珠軸承之接觸部份產生之微小之磨屑等之粒子減少，但實際地嘗試測試時，如圖8及圖9所示，相較於使用滑脂作為潤滑劑之情形，粒子產生量相當多。
惟，在此測試中，潤滑劑為滑脂時，於軸承設眾所皆知之遮蔽體，而不易產生粒子，另一方面，潤滑劑為磁性流體時，與圖12同樣地，不於軸承設遮蔽體，進而，使用 磁力弱之磁鐵。
本發明係為解決如上述之問題而發明者，其目的係提供防止從軸承部往真空側之霧及粒子之影響而可謀求真空側之真空之品質之降低及壓力變動的防止之使用磁性流體之密封裝置。
為達成上述目的，本發明之使用磁性流體之密封裝置第1係一種設於殼體與旋轉軸間而密封真空側與大氣側之密封裝置，其特徵在於包含有設於前述殼體內之軸方向之中央部之磁性流體密封體、及設於前述磁性流體密封體之兩側之滾動軸承；又，於前述兩側之滾動軸承中配置於真空側之滾動軸承之潤滑部填充磁性流體，並且於外環之真空側裝設磁鐵，於前述磁鐵之與前述滾動軸承之外環相反之側裝設遊嵌於旋轉軸之磁性材料製環狀軛。
根據此特徵，在於旋轉軸之兩側設滾動軸承而防止旋轉軸之偏心者中，防止霧及粒子之產生，而可謀求真空側之真空之品質之降低及壓力變動的防止、或磁性流體密封裝置之惡化之防止、抑或使用滑脂引起之高溫時之下垂及高轉矩化之問題的解決。又，由於於中央設有磁性流體密封體，故在滾動軸承之磁性流體密封側，以磁性流體密封體捕集粒子，故不需於滾動軸承之磁性流體密封體側設磁阱。
又，本發明之使用磁性流體之密封裝置第2係一種設於殼體與旋轉軸間而密封真空側與大氣側之密封裝 置，其特徵在於包含有設於前述殼體內之軸方向之中央部之磁性流體密封體、及設於前述磁性流體密封體之兩側之滾動軸承；又，於前述兩側之滾動軸承之潤滑部填充磁性流體，在前述兩側之滾動軸承中，於配置於真空側之滾動軸承之外環之真空側裝設磁鐵，並且於配置於大氣側之滾動軸承之外環之大氣側裝設磁鐵，於前述各磁鐵之與前述滾動軸承之外環相反之側裝設遊嵌於旋轉軸之磁性材料製環狀軛。
根據此特徵，除了第1特徵外，尚可防止粒子流出至大氣中，並且亦可謀求大氣側之滾動軸承之長壽命化。
又，本發明之使用磁性流體之密封裝置第3係一種設於殼體與旋轉軸間而密封真空側與大氣側之密封裝置，其特徵在於包含有拉開間隔配置而將前述旋轉軸在前述殼體內雙端支撐之2個滾動軸承；又，於前述2個滾動軸承中配置於真空側之滾動軸承之潤滑部填充磁性流體，並且於外環之真空側裝設磁鐵，於前述磁鐵之與前述滾動軸承之外環相反之側裝設遊嵌於旋轉軸之磁性材料製環狀軛。
根據此特徵，在於旋轉軸之兩側設滾動軸承而防止旋轉軸之偏心者中，於滾動軸承之中央不設磁性流體密封體時，亦可防止霧及粒子之產生，而可謀求真空側之真空之品質之降低及壓力變動的防止、或磁性流體密封裝置之惡化之防止、抑或使用滑脂引起之高溫時之下垂及高轉矩化之問題的解決。
又，本發明之使用磁性流體之密封裝置第4係一種設於殼體與旋轉軸間而密封真空側與大氣側之密封裝置，其特徵在於包含有拉開間隔配置而將前述旋轉軸在前述殼體內雙端支撐之2個滾動軸承；又，於前述2個滾動軸承之潤滑部填充磁性流體，在前述2個滾動軸承中，於配置於真空側之滾動軸承之外環的真空側裝設磁鐵，並且於配置於大氣側之滾動軸承之外環的大氣側裝設磁鐵，於前述各磁鐵之與前述滾動軸承之外環相反之側裝設遊嵌於旋轉軸之磁性材料製環狀軛。
根據此特徵，除了第3特徵外，還可防止粒子流出至大氣中，並且亦可謀求大氣側之滾動軸承之長壽命化。
又，本發明之使用磁性流體之密封裝置第5係在第1至第4之任一特徵中，於前述滾動軸承中至少配置於前述真空側之滾動軸承之真空側設遮蔽體。
根據此特徵，可防止磁性流體從至少配置於真空側之滾動軸承之內部漏出、或異物從軸承之外部侵入內部。
又，本發明之使用磁性流體之密封裝置第6係在第1至第5之任一特徵中，由磁性材料形成前述旋轉軸，在磁鐵、軛、旋轉軸、滾動軸承之內環、滾珠、及外環間形成將磁性流體保持於潤滑部之部份之磁性電路。
根據此特徵，可充分且輕易地進行磁性電路之形成。
又，本發明之使用磁性流體之密封裝置第7係在第1至第5之任一特徵中，由磁性材料或非磁性材料形成前述旋轉軸，在磁鐵、軛、滾動軸承之內環、滾珠、及外環 間形成將磁性流體保持於潤滑部之部份之磁性電路。
根據此特徵，除了第6特徵外，尚具有旋轉軸之材料不限於磁性材料之優點。
又，本發明之使用磁性流體之密封裝置第8係在第1至第7之任一特徵中，前述軛之截面形狀係I字形。
根據此特徵，可易進行軛之製造。
又，本發明之使用磁性流體之密封裝置第9係特在第1至第7之任一特徵中，前述軛之截面形狀為L字形，該L字形之垂直部份接觸磁鐵，水平部份配設成對向於前述旋轉軸之表面。
根據此特徵，可以良好效率捕集粒子等。
又，本發明之使用磁性流體之密封裝置第10係在第9特徵中，於前述L字形軛之水平部份之對向於前述旋轉軸之表面的面形成凹凸部。
根據此效率，可以極良好之效率捕集粒子等。
又，本發明之使用磁性流體之密封裝置第11係在第1至第10之任一特徵中，於前述環狀軛之面對前述磁鐵之側設凸出部，且於圓周方向設複數個該凸出部之於前述滾動軸承之外環側開口的筒狀或矩形凹部，而可使前述磁鐵嵌入該凹部。
根據此特徵，當以良好尺寸精確度製造軛，便不必要求磁鐵之尺寸精確度，可以簡單之構造以良好尺寸精確度設置滾動軸承，又，亦可易應用於原有之滾動軸承。
1‧‧‧旋轉軸
2‧‧‧殼體
3‧‧‧磁性流體密封體
4，13‧‧‧間隔件
5‧‧‧段部
6‧‧‧壓環
7‧‧‧螺栓
8‧‧‧擋圈
9‧‧‧磁石
10，102，103‧‧‧極片
11‧‧‧凸部
12，105，106‧‧‧O型環
20‧‧‧滾動軸承
21，131‧‧‧外環
22，132‧‧‧內環
23‧‧‧滾珠
24，33，104‧‧‧磁鐵
25‧‧‧軛
25-1‧‧‧垂直部份
25-2‧‧‧水平部份
26，107‧‧‧磁性流體
27‧‧‧鋸齒狀凹凸部
28‧‧‧方螺紋狀凹凸部
29，30‧‧‧環狀軛
31‧‧‧凸出部
32‧‧‧凹部
34‧‧‧遮蔽體
101‧‧‧磁性流體密封裝置
110‧‧‧軸承
111‧‧‧軸
113‧‧‧第1軸承
114‧‧‧第2軸承
115‧‧‧第1間隔件
116‧‧‧第2間隔件
117‧‧‧螺帽
120‧‧‧分隔壁
121‧‧‧旋轉輸出軸
122a‧‧‧圓環狀段面
130‧‧‧滾動軸承
133‧‧‧密封體
134‧‧‧永久磁鐵
135‧‧‧軛
圖1係顯示本發明第1實施形態之使用磁性流體之密封裝置的縱截面圖。
圖2係顯示本發明第2實施形態之使用磁性流體之密封裝置的縱截面圖。
圖3係用以說明本發明第1及第2實施形態之使用磁性流體之密封裝置的磁性電路者，(a)係於真空側之滾動軸承之一側設磁阱時之縱截面圖，(b)係於真空側之滾動軸承之兩側設磁阱時之縱截面圖。
圖4(a)、圖4(b)係顯示本發明第1及第2實施形態之使用磁性流體之密封裝置之軛之變形例的縱截面圖。
圖5係顯示本發明第1及第2實施形態之使用磁性流體之密封裝置之軛之另一變形例的縱截面圖。
圖6係顯示本發明第1及第2實施形態之使用磁性流體之密封裝置之軛的又另一變形例者，(a)係縱截面圖，(b)係(a)之A-A截面圖。
圖7係顯示本發明第3實施形態之使用磁性流體之密封裝置的縱截面圖。
圖8係測定在普通之滾動軸承中使用滑脂作為潤滑劑時與使用磁性流體作為潤滑劑且以使用磁鐵之磁性電路固定磁性流體時之每小時之粒子之產生量的圖。
圖9(a)、圖9(b)係測定在普通之滾動軸承中使用滑脂作為潤滑劑時、使用磁性流體作為潤滑劑且以使用磁鐵之磁性電路固定磁性流體時、及使用磁性流體作為潤滑劑且以使用磁鐵之磁性電路固定磁性流體並且裝設本發明之磁阱 (磁鐵及軛)時之隨著時間經過的每小時之粒子之產生量的圖。
圖10係顯示習知技術1之縱截面圖。
圖11係顯示習知技術2之縱截面圖。
圖12係顯示習知技術4之縱截面圖。
用以實施發明之形態
一面參照圖式，一面詳細地說明用以實施本發明之使用磁性流體之密封裝置，本發明非限於此來解釋者，只要不脫離本發明之範圍，可依據該業者之知識，加上各種變更、修正、改良。
第1實施形態
圖1係顯示本發明第1實施形態之使用磁性流體之密封裝置的縱截面圖。
在圖1中，左側係真空側，右側係大氣側。
在圖1中，使用磁性流體之密封裝置係裝設於殼體2與旋轉軸1間而密封真空側與大氣側者。
於殼體2內之中央部配置磁性流體密封體3，並且於該磁性流體密封體3之兩側配置滾動軸承20、20，由非磁性材料構成之間隔件4介在該真空側之滾動軸承20之外環21或內環22與磁性流體密封體3間、及大氣側之滾動軸承20之外環21與磁性流體密封體3間。又，於滾動軸承20、20中至少配置於真空側之滾動軸承20之真空側設為加壓加工金屬板之密封用蓋之部份的遮蔽體34，而防止磁性流體從至少配 置於真空側之滾動軸承20之內部漏出、或異物從滾動軸承20之外部侵入至內部之異物。在圖1中，遮蔽體34設於配置在真空側之滾動軸承20之真空側，除此之外，亦可配設於配置在大氣側之滾動軸承20之大氣側。此遮蔽體34安裝於滾動軸承20之外環之側面，與內環非接觸且以狹窄間隙配置。
此外，於令大氣側之滾動軸承20之潤滑劑為滑脂時設遮蔽體34為佳，而於真空側及大氣側兩者之滾動軸承20使用磁性流體時，不需設遮蔽體34。
於殼體2之內周側之左端形成段部5，於該段部5挾持後述磁鐵24及軛25而抵接滾動軸承20，朝右側依序配置間隔件4、磁性流體密封體3、間隔件4及滾動軸承20，將磁鐵24及軛25挾持且以壓環6及螺栓7壓至段部5而固定。
另一方面，在旋轉軸1，擋圈8對應於大氣側之滾動軸承20之位置而設，而將該滾動軸承20之內環22定位。
磁性流體密封體3由磁石9、配置於其兩側之極片10、10構成。於對向於極片10、10之旋轉軸1之外周面形成有複數凸部11。又，於極片10、10之外周面裝設O型環12，而密封與殼體2之內周面之間。
在圖1中，本發明第1實施形態之滾動軸承20係利用滾珠軸承或輥軸承等轉動體之滾動的軸承，外環21固定於殼體2，內環22固定於旋轉軸1。於外環21與內環22間嵌入有滾珠23。
又，於兩側滾動軸承20、20中真空側之滾動軸承20之 潤滑部填充磁性流體，於大氣側之滾動軸承20之潤滑部填充磁性流體或滑脂等之普通潤滑劑。在圖1中，顯示於兩側之滾動軸承20、20之潤滑部填充磁性流體26之情形。在大氣側之滾動軸承20亦使用磁性流體26者為長壽命。
又，於圖1顯示了下述之例，前述例係於真空側之滾動軸承20之外環21之真空側側面及大氣側之滾動軸承20之外環21之大氣側分別設磁鐵24，於該各磁鐵24之與外環21相反之側設由磁性材料構成且遊嵌於旋轉軸1之環狀軛25，此係因於兩側之滾動軸承20、20之潤滑部填充有磁性流體26之故，於大氣側之滾動軸承20之潤滑部填充普通之潤滑劑時，不需於大氣側之滾動軸承20設磁鐵24及軛25。
如圖1般，藉於各滾動軸承20之真空側及大氣側設由磁鐵24及軛25構成之磁阱，可於真空室及大氣中防止粒子之流出，而可謀求滾動軸承20之長壽命化。
又，為圖1時，將磁阱僅設於各滾動軸承20之單側係因於未設磁阱之側設磁性流體密封體3且在保持有磁性流體之極片10與旋轉軸1之複數凸部11間捕集粒子之故。惟，用於滾動軸承20之磁性流體26與磁性流體密封體之磁性流體不同，需防止相互混入時，宜於各滾動軸承20之兩側設磁阱。
滾動軸承20之潤滑劑使用磁性流體26取代滑脂，進行對被潤滑部份之潤滑。為長期間適當地進行被潤滑部份之潤滑，需形成用以將磁性流體26保持於被潤滑部份之磁性電路。
為形成磁性電路，在本實施形態中，旋轉軸1由磁性體形成，滾動軸承20之外環21、內環22及滾珠23亦為一般使用之金屬製，為磁性體。
磁性流體大致分類有水基磁性流體、烴油基磁性流體及氟油基磁性流體3種，以蒸氣壓低、在高溫、高真空中不易蒸發之烴油基磁性流體及氟油基磁性流體為佳。然而，在本發明中，不限於此，只要為具有潤滑性者，可使用所有磁性流體。
因此，在本發明中，不限於烴油基磁性流體及氟油基磁性流體，將具有潤滑性之磁性流體僅稱為磁性流體。
又，磁鐵24使用由填充有金屬或磁鐵粉之有機材料等構成之永久磁鐵，但不限於此，只要為永久磁鐵即可。
第2實施形態
圖2係顯示本發明第2實施形態之使用磁性流體之密封裝置的縱截面圖。
在圖2中，左側為真空側，右側為大氣側。
使用磁性流體之密封裝置係裝設於殼體2與旋轉軸1間而密封真空側與大氣側者。
使用磁性流體之密封裝置係於殼體2內之中央部配置由非磁性材料構成之間隔件13，並且於該間隔件13之兩側配置有滾動軸承20、20。又，於滾動軸承20、20中至少配置於真空側之滾動軸承20之真空側設遮蔽體34，而防止磁性流體從至少配置於真空側之滾動軸承20之內部漏出、或異物從滾動軸承20侵入至內部。在圖2中，遮蔽體34設於配 置在真空側之滾動軸承20之真空側，亦可設於兩側之滾動軸承之兩側。此遮蔽體34安裝於滾動軸承20之外環之側面，與內環非接觸且以狹窄之間隙配置。
此外，於令大氣側之滾動軸承20之潤滑劑為滑脂時，設遮蔽體34為佳，於真空側及大氣側兩者之滾動軸承20使用磁性流體時，不需設遮蔽體34。
於殼體2之內周側之左端形成段部5，於該段部5挾持磁鐵24及軛25，抵接滾動軸承20，朝右側依序配置間隔件13及滾動軸承20，而挾持磁鐵24及軛25，且以壓環6及螺栓7壓至段部5而固定。
另一方面，在旋轉軸1，於對應於大氣側之滾動軸承之位置設擋圈8，而定位該滾動軸承20之內環22。
在圖2中，本發明第2實施形態之滾動軸承20係利用滾珠軸承或輥軸承等轉動體之滾動之軸承，外環21固定於殼體2，內環22固定於旋轉軸1。於外環21與內環22嵌入有滾珠23。
又，於兩側滾動軸承20、20中真空側之滾動軸承20之潤滑部填充磁性流體，於大氣側之滾動軸承20之潤滑部填充磁性流體或滑脂等之普通潤滑劑。在圖2中，顯示於兩側之滾動軸承20、20之潤滑部填充磁性流體26之情形。在大氣側之滾動軸承20亦使用磁性流體26者為長壽命。
又，在圖2顯示下述例，前述例係於真空側之滾動軸承20之外環21之真空側側面及大氣側之滾動軸承20之外環21之大氣側分別設磁鐵24，於該各磁鐵24之與外環21 相反之側設由磁性材料構成且遊嵌於旋轉軸1之環狀軛25，此係因於兩側之滾動軸承20、20之潤滑部填充有磁性流體26之故，於大氣側之滾動軸承20之潤滑部填充普通之潤滑劑時，不需於大氣側之滾動軸承20設磁鐵24及軛25。
如圖2一般，藉於各滾動軸承20之真空側及大氣側設由磁鐵24及軛25構成之磁阱，可於真空室及大氣中防止粒子之流出，而可謀求滾動軸承20之長壽命化。
在圖2中，僅於各滾動軸承20之真空側及大氣側設磁阱係因2個滾動軸承之距離遠，即使粒子要流出至真空側及大氣側，在兩端之磁阱被捕集而無法流出之故。然而，若於滾動軸承20之兩側設磁阱，可進一步防止粒子流出至真空側及大氣側。
圖3係用以說明本發明第1及第2實施形態之使用磁性流體之密封裝置的磁性電路者，(a)係於真空側之滾動軸承之一側設由磁鐵24及軛25構成之磁阱時的縱截面圖，(b)係於真空側之滾動軸承之兩側設由磁鐵24及軛25構成之磁阱時的縱截面圖。
此外，為方便說明磁性電路，在圖3至圖7中，省略遮蔽體34。
旋轉軸1由磁性體形成，真空側之滾動軸承20之外環21、內環22及滾珠23亦為磁性體，於以箭號所示之方向形成磁性電路。即，形成從為永久磁鐵之磁鐵24、經由軛25、旋轉軸1、內環22、滾珠23、外環21而再度返回磁鐵24之磁性電路。因此，於滾珠23與外環21間、及滾珠23與 內環22間保持磁性流體26。
軛25呈具有稍大於旋轉軸1之徑之內徑的環狀，而可遊嵌於旋轉軸1，其截面形狀構成L字形，接觸磁鐵24之部份係L字之垂直部份25-1，對向於旋轉軸1之表面之部份係L字之水平部份25-2，該水平部份25-2朝內環22延伸。
由於在圖3(a)及圖3(b)中，此軛25配置於至少磁鐵24之真空側、即至少比滾珠23靠真空側，故即使因滾珠23之轉動，產生磁性流體等之粒子，亦可以軛25捕集，而防止粒子侵入至真空側。考慮軛25與旋轉軸1之表面間具有些微之間隙，通過此間隙，粒子侵入至真空側，而由於於軛25之水平部份25-2與旋轉軸1之表面間形成有磁性電路，故粒子可以良好效率捕集，而無法侵入至真空側。
又，如圖3(b)般，於真空側之滾動軸承之兩側設由磁鐵24及軛25構成之磁阱時，即使因滾珠23之轉動，產生磁性流體等粒子等，亦可以兩側之軛25捕集，而可防止粒子侵入至真空側及磁性流體密封體3側，於大氣側之滾動軸承之兩側設由磁鐵24及軛25構成之磁阱時，可防止粒子釋出至磁性流體密封體3側及大氣側。
此外，設於比滾動軸承之滾珠23靠大氣側之由磁鐵24及軛25構成之磁阱之磁性電路形成如圖3(b)之右側之箭號所示。
軛之變形例
圖4係顯示本發明第1及第2實施形態之使用磁性流體之密封裝置之軛之變形例的縱截面圖。
在圖4中，環狀軛25截面形狀構成L字形，接觸磁鐵24之部份為L字中之垂直部份25-1，對向於旋轉軸1之表面之部份為L字中之水平部份25-2，該水平部份25-2朝內環22延伸。
圖4(a)者於軛25之水平部份25-2之對向於旋轉軸1的表面之面形成有鋸齒狀凹凸部27。
又，圖4(b)者係於軛25之水平部份之對向於旋轉軸1的表面之面形成有方螺紋狀凹凸部28。
如此，藉對向於旋轉軸1之表面之部份於L字水平部份25-2之對向於旋轉軸1之表面的面形成鋸齒狀凹凸部27或方螺紋狀凹凸部28，可有效率地捕集粒子。
軛之另一變例
圖5係顯示本發明第1及第2實施形態之使用磁性流體之密封裝置之軛之另一變形例的縱截面圖。
在圖5中，環狀軛29其截面形狀呈I字形。在本例中，，由於截面形狀簡單，故軛29之製造容易。
軛之又另一變形例
圖6係顯示本發明第1及第2實施形態之使用磁性流體之密封裝置之軛的又另一變形例者，(a)係縱截面圖，(b)係(a)之A-A截面圖。
在圖6中，環狀軛30與圖5同樣地，其截面形狀構成I字形。於軛30之面向磁鐵33之側設凸出部31，於圓周方向設複數個該凸出部31之於滾動軸承之外環側開口的筒狀或矩形凹部32，使各圓筒狀磁鐵33嵌入至該凹部32。
當藉形成以軛30保持磁鐵33之構造，而以良好尺寸精確度製造軛30時，便不需要求磁鐵33之尺寸精確度，可以簡單之構造以良好尺寸精確度設置滾動軸承20，又，亦易應用於原有之滾動軸承。
此外，在圖6中，環狀軛30其截面形狀構成I字形，但不限於此，亦可為其他實施形態所示之形狀。
第3實施形態
圖7係顯示本發明第3實施形態之使用磁性流體之密封裝置的縱截面圖。
第3實施形態之滾動軸承20基本構造與第1實施形態相同，在圖7中，與圖3相同之標號係指與圖3相同之構件。以下，主要就與第1實施形態不同之部份作說明。
在圖7中，用以將磁性流體保持於被潤滑部份之磁性電路形成如箭號所示。即，磁性電路形成從為永久磁鐵之磁鐵24、經由軛25、內環22、滾珠23、外環21而再返回磁鐵24之路徑。因此，旋轉軸1由非磁性材料製作，或者，環狀軛25之對向於旋轉軸1之表面的水平部份25-2形成為從旋轉軸1之表面拉開間隔。
因此，具有旋轉軸1之材料不限於磁性材料之優點。
本第3實施形態之密封裝置之捕集在軛25之水平部份25-2及內環22間進行。
圖8係測定在普通之滾動軸承中使用滑脂作為潤滑劑時與使用磁性流體作為潤滑劑且以使用磁鐵之磁性電路固定磁性流體時(以下稱為「有磁性流體但無磁阱時」) 之每小時之粒子的產生量者。
此外，此測定測試為確認以磁性電路固定磁性流體時之磁阱之捕集效果，特意將磁場設定為弱，作出易產生粒子之狀態而進行者。又，使用磁性流體之軸承未設有遮蔽體，而使用滑脂之軸承則設遮蔽體而呈不易產生滑脂之粒子之狀況。
以50rpm~300rpm之範圍使直徑25mm之軸承旋轉而測定之結果，每小時，0.1μm以上之粒子之產生數隨著轉速越大而越多，不論在哪個轉速，有磁性流體而無磁阱時較使用滑脂時，粒子之產生數較多。
圖9係測定在普通之滾動軸承中使用滑脂作為潤滑劑時、有磁性流體而無磁阱時、及使用磁性流體作為潤滑劑且以使用磁鐵之磁性電路固定磁性流體並且裝設本發明之環狀軛(磁阱)時(以下稱為「有磁性流體且有磁阱時」)之隨著時間經過的每小時之粒子之產生量者。此外，測定使用直徑25mm之軸承，並以300rpm使其旋轉。
此外，此測定測試亦為確認以磁性電路固定磁性流體時之磁阱之捕集效果，特意將磁場設定為弱，作出易產生粒子之狀態而進行者。又，使用磁性流體之軸承未設有遮蔽體，而使用滑脂之軸承則設遮蔽體而呈不易產生滑脂之粒子之狀況。
又，圖9(a)及圖9(b)係顯示相同之測定結果者，圖9(b)係為易觀看有磁性流體且有磁阱時及使用滑脂時之粒子之產生數而呈半對數圖。
觀看圖9(a)，有磁性流體而無磁阱時，每小時之粒子之產生數與經過時間無關，特別多。又，可知在普通之滾動軸承使用滑脂作為潤滑劑時，相較於有磁性流體而無磁阱時，每小時之粒子之產生數約1/8左右而少，在經過12小時之前後，產生數突然增多，在其他少之時間帶，每小時亦產生約1000個左右。
相對於此，有磁性流體且有磁阱時，從圖9(b)可知，運轉剛開始後，每小時產生約500個左右，隨著時間經過，急速地降低，於數小時後，每小時減少至數個左右，之後，幾乎不產生。
從此測定結果可知在本發明之裝設有環狀軛(磁阱)之滾動軸承中，確實地進行軛所作之粒子之捕集。
1‧‧‧旋轉軸
20‧‧‧滾動軸承
21‧‧‧外環
22‧‧‧內環
23‧‧‧滾珠
24‧‧‧磁鐵
25‧‧‧軛
25-1‧‧‧垂直部份
25-2‧‧‧水平部份
26‧‧‧磁性流體

Claims (11)

  1. 一種使用磁性流體之密封裝置，係設於殼體與旋轉軸間而密封真空側與大氣側者，其特徵在於包含有：磁性流體密封體，係設於前述殼體內之軸方向之中央部者；及滾動軸承，係設於前述磁性流體密封體之兩側者；又，於前述兩側之滾動軸承中配置於真空側之滾動軸承之潤滑部填充磁性流體，並且於外環之真空側裝設磁鐵，於前述磁鐵之與前述滾動軸承之外環之相反側裝設遊嵌於旋轉軸之磁性材料製環狀軛。
  2. 一種使用磁性流體之密封裝置，係設於殼體與旋轉軸間而密封真空側與大氣側者，其特徵在於包含有：磁性流體密封體，係設於前述殼體內之軸方向之中央部者；及滾動軸承，係設於前述磁性流體密封體之兩側者；又，於前述兩側之滾動軸承之潤滑部填充磁性流體，在前述兩側之滾動軸承中，於配置於真空側之滾動軸承之外環之真空側裝設磁鐵，並且於配置於大氣側之滾動軸承之外環之大氣側裝設磁鐵，於前述各磁鐵之與前述滾動軸承之外環相反之側裝設遊嵌於旋轉軸之磁性材料製環狀軛。
  3. 一種使用磁性流體之密封裝置，係設於殼體與旋轉軸間 而密封真空側與大氣側者，其特徵在於包含有：2個滾動軸承，係離間配置，而將前述旋轉軸在前述殼體內雙端支撐者；又，於前述2個滾動軸承中配置於真空側之滾動軸承之潤滑部填充磁性流體，並且於外環之真空側裝設磁鐵，於前述磁鐵之與前述滾動軸承之外環之相反側裝設遊嵌於旋轉軸之磁性材料製環狀軛。
  4. 一種使用磁性流體之密封裝置，係設於殼體與旋轉軸間而密封真空側與大氣側者，其特徵在於包含有：2個滾動軸承，係拉開間隔配置，而將前述旋轉軸在前述殼體內雙端支撐者；又，於前述2個滾動軸承之潤滑部填充磁性流體，在前述2個滾動軸承中，於配置於真空側之滾動軸承之外環的真空側裝設磁鐵，並且於配置於大氣側之滾動軸承之外環的大氣側裝設磁鐵，於前述各磁鐵之與前述滾動軸承之外環之相反側裝設遊嵌於旋轉軸之磁性材料製環狀軛。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之使用磁性流體之密封裝置，其中於前述滾動軸承中至少於配置於前述真空側之滾動軸承之真空側設遮蔽體。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之使用磁性流體之密封裝置，其中由磁性材料形成前述旋轉軸，在磁鐵、軛、旋轉軸、滾動軸承之內環、滾珠、及外環間形成將 磁性流體保持於潤滑部之部份之磁性電路。
  7. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之使用磁性流體之密封裝置，其中由磁性材料或非磁性材料形成前述旋轉軸，在磁鐵、軛、滾動軸承之內環、滾珠、及外環間形成將磁性流體保持於潤滑部之部份之磁性電路。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之使用磁性流體之密封裝置，其中前述軛之截面形狀係I字形。
  9. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之使用磁性流體之密封裝置，其中前述軛之截面形狀為L字形，該L字形之垂直部份接觸磁鐵，水平部份配設成對向於前述旋轉軸之表面。
  10. 如申請專利範圍第9項之使用磁性流體之密封裝置，其中於前述L字形軛之水平部份之對向於前述旋轉軸之表面的面形成凹凸部。
  11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項之使用磁性流體之密封裝置，其中於前述環狀軛之面對前述磁鐵之側設凸出部，且於圓周方向設複數個於該凸出部之前述滾動軸承之外環側開口的筒狀或矩形凹部，而可使前述磁鐵嵌入該凹部。
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