TWI495812B - High sensitivity vacuum power introduction device and vacuum process equipment - Google Patents

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Jyh Nan Shieh
Kuny Ming Hsu
Kai Jeih Chang
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高靈敏真空動力引入裝置及真空製程設備
本發明是關於真空設備相關產業,尤其指一種可在真空作業環境下,將動力構件之摩擦力減弱,以達到以小動力即可完成真空機械動力引入,可快速準確反應出以微小動力輸出的反應機構。
按,在半導體、光電、平面顯示器以及表面鍍膜處理等相關產業中,經常會看到真空系統的使用。由於特殊需求,真空系統需要與外界隔絕而呈高度真空的環境,確保製程於真空中進行。如此,要操作真空系統內的各種元件,即必須使用真空動力引入裝置來達成。
圖5所示為習知真空動力引入裝置,其包括有一殼體1,裝置於一真空系統中;該殼體1內設置有一傳動軸3,用來傳遞動力;為保持真空度,該殼體1與傳動軸3之間設置有傳動軸密封件5,該傳動軸密封件5可為O型環或磁性流體,用來保持該殼體1與傳動軸3之間的氣密性,以及維持該傳動軸3良好的轉動。
然而,習知真空動力引入裝置存有明顯的缺點,有待加以改進。我們知道,對於動力傳輸的機構而言,摩擦力是影響效能的首要原因,而對於該習知真空動力引入裝置而言,摩擦力的產生主要來自於該傳動軸密封件5位置, 當該傳動軸3旋轉時,即會與該傳動軸密封件5發生摩擦,產生能量的損耗。尤其在該習知真空引入裝置上,為確保環境的真空,必須強化該傳動軸密封件5的密合性,例如增加O型環的尺寸或更多的磁性流體,更使摩擦力大幅度增加。
因此,目前相關的真空引入技術,所使用的結構基本上皆為大動力引入,無法達成以小動力完成真空機械動力引入之功能,影響製造真空設備時程以及增加生產成本。
有鑑於前述習知技術在實際使用上所衍生的缺點,本案發明人乃積極尋求改善,經多年悉心研究,終於研發完成本件高靈敏真空動力引入裝置。
本發明之主要目的在於提供一種高靈敏真空動力引入裝置,其藉由外軸的設置,減少傳動軸與殼體之間摩擦力,以達成用小動力即可完成真空機械動力引入之功能。
本發明之另一目的在於提供一種高靈敏真空動力引入裝置,其減少動力傳輸時的損耗,且結構簡單,大幅降低生產成本。
本發明之再一目的在於提供一種高靈敏真空動力引入裝置,藉由該結構,可縮短製造真空設備時程,提高真空設備的自製率。
本發明所稱一種高靈敏真空動力引入裝置,包括有一 殼體,在該殼體內設置有外軸,該外軸可相對該殼體進行旋轉,另在該外軸內設置有傳動軸,該傳動軸可相對於外軸進行旋轉。並在該殼體與外軸之間裝置有外軸密封件,該外軸與傳動軸之間則裝置有傳動軸密封間,以維持各裝置之間的氣密與真空度。藉由前述設置,該傳動軸可在真空環境下,減少構件之間的摩擦力,達到以小動力即可完成真空機械動力引入之目的。
本發明的技術,係在傳統的殼體與傳動軸之間增設有外軸,經實驗結果,增設外軸可大幅降低機構之間的摩擦力,使該傳動軸可快速準確反應出微小動力而產生輸出,相較傳統機構的大動力輸入,本發明確可降低成本、減少工作時間,提高真空設備製作的效率。
請參閱圖1、圖2所示為本發明所稱之一種高靈敏真空動力引入裝置,包括有殼體1、外軸2、傳動軸3、外軸密封件4、傳動軸密封件5。
該殼體1設置在真空製程設備中,用來設置其它的元件;該外軸2設置在該殼體1內,且該外軸2可相對固定的殼體1進行旋轉;該傳動軸3則設置在該外軸2內,同樣地,該傳動軸3可相對於外軸2而進行旋轉,使該傳動軸3得用來傳輸動力;在該殼體1與外軸2之間設置該外軸密封件4,以維持該殼體1與外軸2之間的密合與真空 度,該外軸2與傳動軸3之間則設置有傳動軸密封件5,以維持該外軸2與傳動軸3之間的真空度。該外軸密封件4、傳動軸密封件5為O型環或磁性流體或等效密封件,該外軸密封件4在該殼體1與外軸2之間設置有1個以上(較佳地,設置2個外軸密封件4分別鄰近於動力引入方向的高壓側71及動力輸出方向的低壓側72),同理,該傳動軸密封件5在該外軸2與傳動軸3之間設置有1個以上(較佳地,設置2個傳動軸密封件5分別鄰近於高壓側71及低壓側72)。
藉此,該高靈敏真空動力引入裝置在增加殼體1與傳動軸3之間的外軸2情況下,可有效降低各組件之間的摩擦力,使該傳動軸3可快速準確反應出微小動力而進行輸出,達到以小動力即可完成真空機械動力引入之目的。
請參閱圖3為本發明的工作原理與習知技術比較圖,如圖所示,習知的旋轉動力結構與本發明的旋轉動力結構可轉換為等效的線性機構進行比較。其中各符號定義為:
① 習知真空動力引入裝置
② 本發明高靈敏真空動力引入裝置
M1 傳動軸3的質量
M2 外軸2的質量
K1 傳動軸密封件5的彈性係數
K2 外軸密封件4的彈性係數
F 對傳動軸3的施力
X① 習知裝置受力F後的位移量(傳動軸3的旋轉量)
X② 本發明受力F後的位移量(傳動軸3的旋轉量)
習知真空動力引入裝置可假設其彈性係數為K1,而本發明高靈敏真空動力引入裝置可假設其彈性係數為1/K1+1/K2(串聯)。因此,習知真空動力引入裝置之彈性係數大於本發明高靈敏真空動力引入裝置之彈性係數。
當摩擦力相同,且施力F相同的情況下,根據虎克定律,則:X ②>X
即,在相同施力F的情況下,該傳動軸3可產生更大的轉動量,使其對小動力的反應靈敏度大增,故可達到以小動力即可完成真空機械動力引入之目的。
藉由上述完成之真空動力引入裝置,請參閱圖4所示,其實際應用在一真空製程設備上,如本實施例為一真空鍍膜設備6。該真空鍍膜設備6包括有一真空腔體61,該真空腔體61包括一開口62,使該真空動力引入裝置緊密地設置於該開口62內,並使該殼體1固定於該真空腔體61上。如此,該傳動軸3鄰近於高壓側71處穿出該真空腔體61而連接有動力源8,而該該傳動軸3鄰近於低壓側72處則連接有加工裝置63,以將動力源8的動力引 入而進行鍍膜加工。
上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明,惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍,凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更,均應包含於本案之專利範圍中。
1‧‧‧殼體
2‧‧‧外軸
3‧‧‧傳動軸
4‧‧‧外軸密封件
5‧‧‧傳動軸密封件
6‧‧‧真空鍍膜設備
61‧‧‧真空腔體
62‧‧‧開口
63‧‧‧加工裝置
71‧‧‧高壓側
72‧‧‧低壓側
8‧‧‧動力源
①‧‧‧習知真空動力引入裝置
②‧‧‧本發明高靈敏真空動力引入裝置
M1、M2‧‧‧質量
K1、K2‧‧‧彈性係數
F‧‧‧施力
X①、X②‧‧‧位移量
請參閱有關本發明之詳細說明及其附圖,將可進一步瞭解本發明之技術內容及其目的功效;有關附圖為:圖1 本發明的立體剖面圖;圖2 本發明的平面剖面圖;圖3 本發明的工作原理與習知技術比較圖;以及圖4 本發明應用在真空製程設備上的實施例圖,以及圖5 習知裝置的平面剖面圖。
1‧‧‧殼體
2‧‧‧外軸
3‧‧‧傳動軸
4‧‧‧外軸密封件
5‧‧‧傳動軸密封件
6‧‧‧真空鍍膜設備
61‧‧‧真空腔體
62‧‧‧開口
63‧‧‧加工裝置
8‧‧‧動力源

Claims (10)

  1. 一種真空動力引入裝置,包括:一殼體;一外軸,設置在該殼體內而可旋轉;一傳動軸,設置在該外軸內而可旋轉,用來傳輸動力;一外軸密封件,設置在該殼體與外軸之間,以維持該殼體與外軸之間的真空度;以及一傳動軸密封件,設置在該外軸與傳動軸之間,以維持該外軸與傳動軸之間的真空度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之真空動力引入裝置,其中,該外軸密封件、傳動軸密封件為O型環或磁性流體。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之真空動力引入裝置,其中,該外軸密封件在該殼體與外軸之間設置有1個以上;以及該傳動軸密封件在該外軸與傳動軸之間設置有1個以上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之真空動力引入裝置,其中,在該殼體與外軸之間設置有2個外軸密封件,其分別鄰近於一高壓側及一低壓側。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之真空動力引入裝置,其中,在該殼體與外軸之間設置有2個傳動軸密封件, 其分別鄰近於一高壓側及一低壓側。
  6. 一種真空製程設備,包括:一真空腔體,該腔體包括一開口;以及一如申請專利範圍第1項所述之真空動力引入裝置,該真空動力引入裝置緊密地設置於該開口內,且該殼體固定於該腔體。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之真空製程設備,其中該真空製程設備為一真空鍍膜設備。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之真空製程設備,其中,該外軸密封件、傳動軸密封件為O型環或磁性流體。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之真空製程設備,其中,該外軸密封件在該殼體與外軸之間設置有1個以上;該傳動軸密封件在該外軸與傳動軸之間設置有1個以上。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之真空製程設備,其中,在該殼體與外軸之間設置有2個外軸密封件,其分別鄰近於一高壓側及一低壓側;以及在該殼體與外軸之間設置有2個傳動軸密封件,其分別鄰近於一高壓側及一低壓側。
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