WO2008035497A1

WO2008035497A1 - Pompe À vide et bride

Info

Publication number: WO2008035497A1
Application number: PCT/JP2007/063487
Authority: WO
Inventors: Yasushi Maejima; Yoshinobu Ohtachi; Rumiko Wada
Original assignee: Edwards Japan Limited
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2008-03-27
Also published as: JP5137365B2; JP2008075489A

Description

明細書

真空ポンプ及びフランジ

技術分野

[0001] 本発明は、真空ポンプ、及びフランジに関し、例えば、真空容器の排気に用いる真空ポンプとそのフランジに関する。

背景技術

[0002] ターボ分子ポンプやねじ溝式ポンプなどの真空ポンプは、例えば、半導体製造装置の排気や、電子顕微鏡などの高真空を要する真空容器に多用されている。

これら真空ポンプの吸気口には、フランジが設けられており、真空容器の排気口にボルトなどで固定できるようになつている。このフランジと真空容器の排気口の間には oリングやガスケットなどが挟んであり、真空ポンプと真空容器との間の気密性が保たれるようになっている。

[0003] 真空ポンプの内部には、回転自在に軸支され、モータ部により高速回転が可能なロータ部と、真空ポンプのケーシングに固定されたステータ部が設けられている。真空ポンプは、ロータ部が高速回転することにより、ロータ部とステータ部が排気作用を発揮する。そして、この排気作用により、真空ポンプの吸気口より気体が吸引され、排気口から排気される。

通常、真空ポンプは、分子流領域 (真空度が高く分子同士が衝突する頻度が小さい領域）にて気体を排気する。分子流領域で排気能力を発揮するためには、ロータ部は、例えば毎分 3万回転程度の高速回転を行う必要がある。

[0004] ところで、真空ポンプの運転中に何らかのトラブルが発生し、ロータ部がステータ部やその他の真空ポンプ内の固定した部材に衝突した場合、ロータ部の角運動量がステータ部や固定部材に伝達し、真空ポンプ全体をロータ部の回転方向に回転させる大きなトルクが瞬時に発生する。このトルクは、フランジを通じて真空容器にも大きな応力を及ぼす。

このようなトルクによる衝撃を緩和するための技術が下記の特許文献に提案されている。特許文献 1 :特開 2005— 180233公報

[0005] 特許文献 1には、分子ポンプの吸気口端に配設されたフランジに、ロータの回転トルクによる衝撃の影響を緩和する変形部を設ける技術が提案されている。

詳しくは、吸気口フランジに穿設されたボルトの貫通孔の両側に V字型の切込部を設けて肉薄部を形成し、衝撃を受けた際にこの肉薄部を変形させることによりェネルギーを吸収させる構造を有する分子ポンプが提案されている。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、特許文献 1に記載されているような先端の尖った V字型の切込部を設ける際には、例えば、放電加工などの特殊な加工技術を必要とするため、加工コストが高くなつてしまう。

また、特許文献 1に記載されているような先端の尖った V字型の切込部を設けた場合には、衝撃を受けた際に切込部の先端に応力が集中してそこ力亀裂が生じ、肉薄部が変形する前に破壊してしまうおそれがある。

[0007] そこで本発明は、より安価な加工方法を用いて形成することが可能であり、衝撃を受けた際の応力集中を適切に抑制することができる緩衝構造を備えた真空ポンプ及びフランジを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] 請求項 1記載の発明では、円筒形状のケーシングと、前記ケーシング内に形成されたステータ部と、前記ステータ部内に配設されたシャフトと、前記シャフトを前記ステータ部に対して回転自在に軸支する軸受と、前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトと一体になつて回転するロータと、前記シャフトを駆動して回転させるモータと、前記ケーシングと被固定部材とを固定するためのボルトを貫入するボルト貫入部と、前記ボルト貫入部と薄肉部を介して設けられた、底部に向力つて開口面積が小さくなる凹部と、を有する、前記ケーシングの端部に形成されたフランジと、を備えた真空ボンプであり、前記凹部は、底部が非鋭角形状であることにより前記目的を達成する。請求項 2記載の発明では、請求項 1記載の真空ポンプにおいて、前記凹部の底部は、円弧状または平坦に形成されていることを特徴とする。請求項 3記載の発明では、請求項 1または請求項 2記載の真空ポンプにおいて、前記凹部は、前記フランジにおける、前記被固定部材との接合面の反対側の面に形成されていることを特徴とする。

請求項 4記載の発明では、請求項 3記載の真空ポンプにおいて、前記凹部は、前記ケーシングと前記ボルト貫入部との間に形成され、開口部の端部の少なくとも一部が前記ケーシングの外周と一致することを特徴とする。

請求項 5記載の発明では、請求項 1、請求項 2、請求項 3または請求項 4記載の真空ポンプにおいて、前記ボルト貫入部に配設されるボルトは、前記被固定部材と前記フランジとの境界に位置する部分において、ねじ山が形成されていないことを特徴とする。

請求項 6記載の発明では、請求項 1から請求項 5の、ずれか一の請求項に記載の真空ポンプにおいて、少なくとも前記凹部が設けられた領域は、前記フランジの本体と別部品で構成されて、ることを特徴とする。

請求項 7記載の発明では、真空ポンプのケーシングの端部を被固定部材に接続するためのフランジであって、前記ケーシングと被固定部材とを固定するためのボルトを貫入するボルト貫入部と、前記ボルト貫入部と薄肉部を介して設けられた、底部に向かって開口面積力、さくなる凹部と、を具備し、前記凹部は、底部が非鋭角形状であることにより前記目的を達成する。

請求項 8記載の発明では、請求項 7記載のフランジにおいて、前記凹部の底部は、円弧状または平坦に形成されていることを特徴とする。

請求項 9記載の発明では、円筒形状のケーシングと、前記ケーシング内に形成されたステータ部と、前記ステータ部内に配設されたシャフトと、前記シャフトを前記ステータ部に対して回転自在に軸支する軸受と、前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトと一体になつて回転するロータと、前記シャフトを駆動して回転させるモータと、前記ケーシングと被固定部材とを固定するためのボルトを貫入するボルト貫入部と、前記ボルト貫入部と薄肉部を介して設けられた、凹部と、を有する、前記ケーシングの端部に形成されたフランジと、を備えた真空ポンプであり、前記凹部は、内壁面と底面との境界部が円弧状であることにより前記目的を達成する。請求項 10記載の発明では、真空ポンプのケーシングの端部を被固定部材に接続するためのフランジであって、前記ケーシングと被固定部材とを固定するためのボルトを貫入するボルト貫入部と、前記ボルト貫入部と薄肉部を介して設けられた凹部と、を具備し、前記凹部は、内壁面と底面との境界部が円形状であることにより前記目的を達成する。

発明の効果

[0009] 本発明によれば、薄肉部を形成するための凹部の底部を非鋭角形状に形成することにより、また、凹部の内壁面と底面との境界部を円弧状に形成することにより、凹部の底部における応力の集中を低減させることができる。

これにより、真空ポンプが衝撃を受けた際、エネルギーを吸収する前に、薄肉部が破壊してしまうことを抑制できる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]本実施の形態に係る真空ポンプと真空容器への結合形態の一例を示した図である。

[図 2]本実施の形態の真空ポンプの軸線方向の断面を示した図である。

[図 3] (a)はフランジを図 2の矢線 A方向に見たところを示した図であり、（b)は（a)の破線円で示されるフランジに設けられた衝撃緩衝構造の拡大図であり、（c)は (b)における α— α '部の断面を示した図である。

[図 4] (a)は衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図であり、 (b)は (a)における α— α '部の断面を示した図である。

[図 5] (a)は衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図であり、 (b)は (a)における α— α '部の断面を示した図である。

[図 6] (a)は衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図であり、 (b)は

(a)における α— α '部の断面を示した図である。

[図 7]フランジの切削加工の方法を説明するための図である。

[図 8] (a)は衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図であり、 (b)は (a)における α— α '部の断面を示した図である。

[図 9] (a)は衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図であり、 (b)は (a)における a— a '部の断面を示した図である。

[図 10] (a)は衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図であり、 (b) は（a)における α— α '部の断面を示した図である。

[図 11] (a)は衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図であり、 (b) は（a)における α— α '部の断面を示した図である。

[図 12] (a)は衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図であり、 (b) は（a)の破線円で示されるフランジに設けられた衝撃緩衝構造の拡大図であり、（c) は（b)における β— β，部の断面を示した図である。

[図 13] (a)は衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図であり、 (b) は（a)における β— β，部の断面を示した図である。

[図 14]真空ポンプのフランジと真空容器のフランジとの結合状態の一例を示した図である。

[図 15]衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図である。

[図 16]衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図である。

[図 17]衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジを説明するための図である。

符号の説明

1 真空ポンプ

5 ねじ溝スぺーサ

6 吸気口

7 らせん溝

8 磁気軸受部

9 変位センサ

10 モータ部

11 シャフト

12 磁気軸受部

13 変位センサ

14 ボルト貫入部 16 ケーシング

17 変位センサ

18 ステータコラム

19 排気口

20 磁気軸受部

21 ロータ翼

22 ステータ翼

23 スぺーサ

24 ロータ部

25 ボルト

27 ベース

29 円筒部材

49 カラー

50、 51、 54〜57、 59、 60 溝部

52、 53 貫通孔

58 ボルト貫入部

61、 62 フランジ

63 ボルト

64 座金

65 ねじ穴

70- -72 薄肉部

80、 81 嵌入口

90、 91 緩衝部材

205 真空容器

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の好適な実施の形態について、図 1〜図 17を参照して詳細に説明する。

図 1は、本実施の形態に係る真空ポンプ 1と真空容器 205への結合形態の一例を示した図である。

真空ポンプ丄は、高速回転するロータ部と、固定されたステータ部との排気作用により、排気機能を発揮する真空ポンプであって、ターボ分子ポンプ、ねじ溝式ポンプ、あるいはこれら両方の構造を併せ持った複合翼タイプなどがある。

真空ポンプ 1の吸気口には、真空ポンプ 1を真空容器 205と結合するためのフランジ 61が外周側に張り出すように形成され、排気側には排気口 19が設けられている。真空容器 205は、半導体製造装置や電子顕微鏡の鏡塔などの真空装置を構成しており、真空容器 205の排気口には、真空ポンプ 1を取り付けるためのフランジ 62が設けられている。

なお、真空容器 205は、真空ポンプ 1に対する被固定部材として機能する。

[0013] フランジ 61には、厚み方向に貫通した複数のボルト貫入部 14が円周等分 8個所に形成されている。

フランジ 62には、フランジ 61に設けられたボルト貫入部 14と対応する位置（同じ位置）に、ボルトを締結するためのねじ溝が内側面に設けられたねじ穴が形成されている。

そして、フランジ 61のボルト貫入部 14にボルト 63を揷通し、これらボルト 63をフランジ 62のねじ穴に締め付けることにより、真空ポンプ 1は真空容器 205の下部に取り付けられ固定される。

真空容器 205内の気体は、真空ポンプ 1の吸気口から吸引され、排気口 19から排出される。これにより、例えば、半導体製造のための反応ガスやその他のガスを真空容器 205から排出することができる。

[0014] なお、図の例では、真空容器 205の下部に真空ポンプ 1を取り付け、真空ポンプ 1 が真空容器 205からつり下げられた形になっている力真空ポンプ 1の取り付け位置はこれに限定するものではなぐ真空ポンプ 1を横にして真空容器 205の横に取り付けたり、あるいは、真空ポンプ 1の吸気口を下側にして真空容器 205の上部に取り付けることちでさる。

さらに、真空容器 205の排気口と真空ポンプ 1の吸気口の間に排気ガスの流量を調節するための弁を設ける場合もある。また、排気口 19は、一般にロータリーポンプなどの粗引き用ポンプに接続されている。

[0015] 図 2は、本実施の形態の真空ポンプ 1の軸線方向の断面を示した図である。

本実施の形態では、真空ポンプの一例としてターボ分子ポンプ部とねじ溝式ポンプ部を備えた、いわゆる複合翼タイプの真空ポンプを例にとり説明する。

真空ポンプ丄の外装体を形成するケーシング₁₆は、円筒状の形状をしており、ケーシング 16の底部に設けられた円盤状のベース 27と共に真空ポンプ 1の筐体を構成している。そして、ケーシング 16の内部には、真空ポンプ 1に排気機能を発揮させる構造物が収納されている。

これら排気機能を発揮する構造物は、大きく分けて回転自在に軸支されたロータ部 24とケーシング 16に対して固定されたステータ部から構成されている。

また、ポンプの種類から見た場合、吸気口 6側がターボ分子ポンプ部により構成され、排気口 19側がねじ溝式ポンプ部カゝら構成されている。

[0016] ロータ部 24は、吸気口 6側（ターボ分子ポンプ部）に設けられたロータ翼 21と、排気口 19側（ねじ溝式ポンプ部）に設けられた円筒部材 29、及びシャフト 11など力構成されている。ロータ翼 21は、シャフト 11の軸線に垂直な平面力も所定の角度だけ傾斜して放射状に伸びたブレードから構成されており、ターボ分子ポンプ部では、これらロータ翼 21が軸線方向に複数段形成されて!、る。

円筒部材 29は、外周面が円筒形状をした部材であり、ねじ溝式ポンプ部のロータ部 24を構成している。

シャフト 11は、ロータ部 24の軸を構成する円柱状の部材であって、その上端部にはロータ翼 21と円筒部材 29からなる部材がボルト 25によりねじ留めされている。

[0017] シャフト 11の軸線方向中程には、外周面に永久磁石が固着してあり、モータ部 10 のロータを構成している。この永久磁石がシャフト 11の外周に形成する磁極は、外周面の半周に渡って N極となり、残り半周に渡って S極となるようになって、る。

さらに、シャフト 11のモータ部 10に対して吸気口 6側、及び排気口 19側には、シャフト 11をラジアル方向に軸支するための磁気軸受部 8、 12のロータ部 24側の部分が形成されており、シャフト 11の下端には、シャフト 11を軸線方向（スラスト方向）に軸支する磁気軸受部 20のロータ部 24側の部分が形成されている。

[0018] また、磁気軸受部 8、 12の近傍には、それぞれ変位センサ 9、 13のロータ側の部分が形成されており、シャフト 11のラジアル方向の変位が検出できるようになっている。さらに、シャフト 11の下端には変位センサ 17のロータ側の部分が形成されており、シャフト 11の軸線方向の変位が検出できるようになって、る。

これら、磁気軸受部 8、 12及び変位センサ 9、 13のロータ側の部分は、ロータ部 24 の回転軸線方向に鋼板を積層した積層鋼板により構成されている。これは、磁気軸受部 8、 12、変位センサ 9、 13のステータ側の部分を構成するコイルが発生する磁界によって、シャフト 11に渦電流が発生するのを防ぐためである。

以上に説明したロータ部 24はステンレスやアルミニウム合金などの金属を用いて構成されている。

[0019] ケーシング 16の内周側には、ステータ部が形成されている。このステータ部は、吸気口 6側（ターボ分子ポンプ部）に設けられたステータ翼 22と、排気口 19側（ねじ溝式ポンプ部）に設けられたねじ溝スぺーサ 5など力も構成されて、る。

ステータ翼 22は、シャフト 11の軸線に垂直な平面力所定の角度だけ傾斜してケ一シング 16の内周面からシャフト 11に向力つて伸びたブレードから構成されており、ターボ分子ポンプ部では、これらステータ翼 22が軸線方向に、ロータ翼 21と互い違いに複数段形成されている。各段のステータ翼 22は、円筒形状をしたスぺーサ 23により互いに隔てられている。

[0020] ねじ溝スぺーサ 5は、内周面にらせん溝 7が形成された中空円柱部材である。ねじ溝スぺーサ 5の内周面は、所定のクリアランス（間隙）を隔てて円筒部材 29の外周面に対面するようになって!/、る。

ねじ溝スぺーサ 5に形成されたらせん溝 7の方向は、らせん溝 7内をロータ部 24の回転方向にガスが輸送された場合、排気口 19に向力う方向である。らせん溝 7の深さは排気口 19に近づくにつれ浅くなるようになっており、らせん溝 7を輸送されるガスは排気口 19に近づくにつれて圧縮されるようになって!/、る。

これらステータ部はステンレスやアルミニウム合金などの金属を用いて構成されてヽる。 [0021] ベース 27は、円盤形状を有した部材であって、ラジアル方向中央には、ロータの回転軸線と同心に円筒形状を有するステータコラム 18が、吸気口 6方向に取り付けられている。

ステータコラム 18は、モータ部 10、磁気軸受部 8、 12、及び変位センサ 9、 13のステータ側の部分を支持して、る。

モータ部 10では、所定の極数のステータコイルがステータコラム 18の内周側に等間隔で配設され、シャフト 11に形成された磁極の周囲に回転磁界を発生できるようになっている。また、ステータコイルの外周には、ステンレスなどの金属で構成された円筒部材であるカラー 49が配設されており、モータ部 10を保護している。

[0022] 磁気軸受部 8、 12は、回転軸線の回りに 90度ごとに配設されたコイル力も構成されている。そして、磁気軸受部 8、 12は、これらコイルの発生する磁界でシャフト 11を吸引することにより、シャフト 11をラジアル方向に磁気浮上させる。

ステータコラム 18の底部には、磁気軸受部 20が形成されている。磁気軸受部 20は、シャフト 11から張り出した円板と、この円板の上下に配設されたコイルから構成されている。これらコイルが発生する磁界がこの円板を吸引することにより、シャフト 11が軸線方向に磁気浮上する。

[0023] ケーシング 16の吸気口 6には、ケーシング 16の外周側に張り出したフランジ 61が形成されている。

フランジ 61には、フランジ 61の厚み方向に貫通した、真空ポンプ 1を真空容器 205 に固定するためのボルト 63を通すボルト貫入部 14が複数設けられている。

ボルト貫入部 14の周囲には、真空ポンプ 1でロータ部 24の回転方向の衝撃が生じた場合、これを緩衝するための機構 (衝撃緩衝構造）が設けられている。この機構については後ほど詳細に説明する。

また、フランジ 61には、真空容器 205側のフランジ 62との気密性を保っための Oリングを装着するための溝 15が形成されている。

溝 15は、フランジ 61における真空容器 205との結合面、即ちフランジ 62との接合面と対向する面に、円周方向に延びる連続した溝部によって構成されている。

[0024] 以上のように構成された真空ポンプ 1は、以下のように動作し、真空容器 205からガスを出する。

まず、磁気軸受部 8、 12、 20がシャフト 11を磁気浮上させることにより、ロータ部 24 を非接触で空間中に軸支する。

次に、モータ部 10が作動し、ロータを所定の方向に回転させる。回転速度は例えば毎分 3万回転程度である。本実施の形態では、ロータ部 24の回転方向を図 2の矢線 A方向に見て時計回り方向とする。なお、反時計回り方向に回転するように真空ポンプ 1を構成することも可能である。

ロータ部 24が回転すると、ロータ翼 21とステータ翼 22の作用により、吸気口 6からガスが吸引され、下段に行くほど圧縮される。

ターボ分子ポンプ部で圧縮されたガスは、さらにねじ溝式ポンプ部で圧縮され、排気口 19から排出される。

[0025] 図 3 (a)は、フランジ 61を図 2の矢線 A方向に見たところを示した図である。図を簡略ィ匕するため、 Oリング用の溝 15と真空ポンプ 1の内部構造は図示していない。また、図 3 (b)は、図 3 (a)の破線円で示されるフランジ 61に設けられた衝撃緩衝構造の拡大図を示し、図 3 (c)は、図 3 (b)における α— α '部の断面を示した図である図 3 (a)に示したように、フランジ 61には同心上に所定間隔でボルト貫入部 14が複数個形成されている。それぞれのボルト貫入部 14に、ボルト 63が揷通されている。また、図 3 (c)に示すように、ボルト貫入部 14に挿入したボルト 63のヘッド部とフランジ 61との間に座金 64が配設 (介在）されて、る。

[0026] 本実施の形態に係る衝撃緩衝構造は、図 3に示すように、ボルト貫入部 14の両側、即ち、フランジ 61の円周方向に沿った両側に近接して設けられた溝部 50と、溝部 50 とボルト貫入部 14との間に形成された薄肉部 70と、によって構成されている。なお、溝部 50は、薄肉部を形成するための凹部として機能する。

ボルト貫入部 14に対して、ロータ部 24の回転方向側に設けられた溝部 50、即ち、図 3 (b)、（c)において、ボルト貫入部 14の左側に設けられている溝部 50は、フランジ 61における真空容器 205 (フランジ 62)の接合面の反対側の面に開口部を有する溝 (凹部)である。一方、ボルト貫入部 14に対して、ロータ部 24の回転方向の反対側に設けられた溝部 50、即ち、図 3 (b)、（c)において、ボルト貫入部 14の右側に設けられている溝部 5 0は、フランジ 61における真空容器 205 (フランジ 62)の接合面に開口部を有する溝である。

[0027] 溝部 50は、フランジ 61の厚み方向の深さを有する、軸線方向（フランジ 61の厚み方向）の断面がくさび形 (略 V字)の溝であり、この溝の底部は円弧状に形成されている。

溝部 50の開口部は、略長方形であり、ボルト貫入部 14と対向する開口部の長辺がボルト貫入部 14に対応した円弧状に形成されている。

詳しくは、溝部 50は、開口部のボルト貫入部 14側の長辺が薄肉部 70を隔ててボルト貫入部 14に面するように配置されて、る。

[0028] さらに、溝部 50の開口部のボルト貫入部 14と対向する辺における R形状は、薄肉部 70の厚みが略均等となるように設定されて!、る。

即ち、溝部 50における、薄肉部 70を構成する内壁面は、ボルト貫入部 14の内周壁面と同心円状になるように形成されている。

これにより、薄肉部 70は、均一の肉厚を有する壁状に形成される。

また、溝部 50の開口部の頂点（略長方形の頂点）は、円弧状に形成されている。溝部 50における、薄肉部 70を構成する内壁面と対向する内壁面は、底部に向かつて開口面積が小さくなるような勾配 (テーパ）を有して、る。

溝部 50は、薄肉部 70を形成する機能の他、真空ポンプ 1でロータ部 24の回転方向の衝撃が生じた場合における、ボルト 63の変形方向を案内する案内溝として機能する。

[0029] 次に、このように構成されたフランジ 61の緩衝機能について説明する。

真空ポンプ 1で、ロータ部 24が高速回転しているときに、これが破断するなどしてステータ部などに衝突すると、真空ポンプ 1の全体をロータ部 24の回転方向に回転させようとするトルクによる衝撃が発生する。

すると、この衝撃によりフランジ 61が真空容器 205のフランジ 62に対してロータ部 2

4の回転方向に滑って回転しょうとする。一方、ボルト 63の位置はフランジ 62で固定されているため（フランジ 62のボルト穴は通常の円形のボルト穴とする）、フランジ 61がロータ部 24の回転方向に回転すると、ボルト 63はボルト貫入部 14内において、他端部方向に相対的に移動することになる。

[0030] するとボルト 63は、ボルト貫入部 14に対して、ロータ部 24の回転方向の反対側に設けられた薄肉部 70にあたる (接触する)。

このボルト 63は真空容器 205 (フランジ 62)に固定されているため、ボルト 63は曲折する。

そして、ボルト 63が曲折されると、ボルト 63の側面が反対側の薄肉部 70にあたる。ボルト 63と当接した薄肉部 70は、溝部 50の空間側へ傾き（歪み)変形する。このように、薄肉部 70がボルト 63と衝突して塑性変形する過程で真空ポンプ 1を回転させるエネルギーが消費され、これによつて衝撃が緩和される。

なお、本実施形態では、薄肉部 70をボルト貫入部 14の両側に、即ち、薄肉部 70を

2つ設けるように構成されているが、配設する薄肉部 70の数は、これに限定されるものではない。例えば、いずれか一方の薄肉部 70を設けるように構成されていてもよい

[0031] また、このような衝撃緩衝構造を設けることにより、真空ポンプ 1でロータ部 24の回転方向の衝撃が生じた場合、溝部 50によってボルト 63の曲げ方向が案内されるため、フランジ 61とフランジ 62との接合部、即ち、真空ポンプ 1と真空容器 205との接合部における、ボルト 63の切断を抑制（防止）することができる。

これにより、ボルト 63が破断して真空ポンプ 1が真空容器 205から脱落するような不具合を防止することができる。

[0032] ところで、物体が荷重を受けたとき荷重に応じて物体の内部に生ずる抵抗力、即ち応力は、形状変化の激しい部位に集中する。

し力しながら、本実施の形態では、溝部 50の溝の底部や、溝部 50の開口部など応力の集中しゃす、部位を円弧状に形成することにより、これらの部位に集中する応力の度合、を積極的に軽減させることができるように構成されて、る。

これにより、薄肉部 70が変形する前に、即ち、薄肉部 70において衝撃を緩衝する（エネルギーを吸収する)前に、応力集中により亀裂が生じて薄肉部 70が破壊されてしまうことを抑制することができる。

[0033] なお、溝部 50は、上述したような（図 3に示すような）開口部の長辺が円弧状の長方形の溝に限定されるものではなぐボルト貫入部 14との間に衝撃吸収のための薄肉部 70を形成することが可能であり、かつ、変形した際の薄肉部 70やボルト 63の逃げ領域 (逃げ空間）を確保することができる形状であればょ、。

次に、溝部 50の変形例について具体的に説明する。

[0034] 図 4 (a)は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図であり、図 4 (b)は、図 4 (a)における α— α '部の断面を示した図である。

なお、上述した実施形態と重複する箇所には、同一符号を付し詳細な説明を省略する。

図 4に示す変形例では、ボルト貫入部 14の両側、即ち、フランジ 61の円周方向に沿った両側に近接して設けられる溝部 51の開口部が三日月型 (三日月状）に形成されている。

詳しくは、溝部 51は、開口部の三日月型の凹部が薄肉部 70を隔ててボルト貫入部 14に面するように配置されて、る。

さらに、溝部 51の開口部の三日月型の凹部における R形状は、薄肉部 70の厚みが略均等となるように設定されて!ヽる。

このように構成されたフランジ 61を用いた真空ポンプ 1に、ロータ部 24の回転方向の大きなトルクが作用すると、ボルト貫入部 14に挿通されたボルト 63により、薄肉部 7 0が圧迫されて塑性変形する。これにより回転エネルギーが吸収され衝撃が緩衝される。

[0035] 図 5 (a)は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図であり、図 5 (b)は、図 5 (a)における a— X ,部の断面を示した図である。

また、図 6 (a)は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図であり、図 6 (b)は、図 6 (a)における a— a '部の断面を示した図である。

なお、上述した実施形態と重複する箇所には、同一符号を付し詳細な説明を省略する。溝部 50、 51は、上述したような（図 3、図 4に示すような)底部が円弧状の溝に限定されるものではなぐ応力が集中しにくい、即ち形状変化が比較的緩や力な構造であればよい。

例えば、図 5に示すような、底部が平らに形成された溝部 50'や、図 6に示すような底部が平らに形成された溝部 51 'をフランジ 61に設けるようにしてもょ、。

なお、溝部 50'、 51 'における溝の底面と側面との境界は、形状変化が激しくならな V、ように、径の小さな円弧状であることが好ま U、。

このように、溝部 50'、 51 'の底部を平ら（平坦）にすることにより、溝の底部に集中する応力の度合いを積極的に軽減させることができる。

[0036] ここで、上述したような溝部 50、 50'、 51、 51 'をフランジ 61に形成する加工方法について説明する。

図 7は、フランジ 61の切削加工の方法を説明するための図である。

本実施形態に係る溝部 50、 50'、 51、 51 'は、外周面及び端面に切れ刃がある、柄のっ、たフライス、即ちエンドミルを用いた切削加工を施すことにより容易に形成することができる。

詳しくは、図 3に示す溝部 50や、図 4に示す溝部 51のように、溝の底部が円弧状である場合には、図 7 (a)に示すような、先端が半球状のボールエンドミルを使用してカロェする。

一方、図 5に示す溝部 50'や、図 6に示す溝部 51 'のように、溝の底部が平坦状である場合には、図 7 (b)に示すような、先端が平らなフラットエンドミルを使用して加工する。なお、底面と側面との境界部（隅部）のコーナ R仕上げを容易に施すために、ラジァスエンドミルを使用してもょ、。

[0037] はじめに、エンドミルをフランジ 61面に対して垂直に入れた後、エンドミルをフランジ 61面に対して水平に移動させて、湾曲した長穴形状の孔を形成し、薄肉部 70を設ける。

続いて、エンドミルの先端部における、フランジ 61面に対する垂直方向の高さはそのままで、エンドミルの後部を傾斜させて、テーパ形状の内側壁を形成する。

なお、溝部 50、 50'を加工する際には、エンドミルを一定の傾斜角を保持しながら、フランジ 61面に対して水平に移動させる。

一方、溝部 51、 51 'を加工する際には、エンドミルの傾斜角を変化させながらフランジ 61面に対して水平に移動させて三日月型の開口部を形成する。

[0038] 図 8 (a)は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図であり、図 8 (b)は、図 8 (a)における a— X ,部の断面を示した図である。

また、図 9 (a)は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図であり、図 9 (b)は、図 9 (a)における a— α '部の断面を示した図である。

上述した実施形態では、溝部 50、 51を設けることによって、エネルギーを吸収させるための薄肉部 70を形成するように構成されている。し力しながら、薄肉部 70を形成する方法はこれに限定されるものではない。

[0039] 例えば、図 8に示すように、溝部 50をフランジ 61の厚み方向に貫通させた貫通孔 5 2を、溝部 50と同様にボルト貫入部 14の両側に設けて、ボルト貫入部 14と貫通孔 52 との間に薄肉部 71を形成するようにしてもよい。

また、図 9に示すように、溝部 51をフランジ 61の厚み方向に貫通させた貫通孔 53 を、溝部 51と同様にボルト貫入部 14の両側に設けて、ボルト貫入部 14と貫通孔 53との間に薄肉部 71を形成するようにしてもよい。

なお、貫通孔 52、 53における薄肉部 71を構成する内壁面と対向する内壁面は、溝部 50、 51と同様〖こ、勾配 (テーパ）を有しており、衝撃が生じた場合におけるボルト 63の変形方向を案内する案内孔として機能する。

[0040] 貫通孔 52、 53は、底部の形状を考慮することなく加工をできるため、衝撃緩衝構造

(薄肉部 71など)を形成する際の加工時間の短縮ィ匕を図ることができる。

詳しくは、はじめに、ドリルなどを用いてフランジ 61面に対して垂直 (厚み方向）に貫通する孔を形成し、その後、溝部 50、 51と同様に、傾斜させたエンドミルを使用して貫通孔 52、 53のテーパ部を加工する。

[0041] 図 10 (a)は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図であり、図 10 (b)は、図 10 (a)における a α '部の断面を示した図である。また、図 11 (a)は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図であり、図 11 (b)は、図 11 (a)における a α '部の断面を示した図である。

上述した実施形態では、溝部 50または溝部 51を、それぞれフランジ 61における、真空容器 205 (フランジ 62)との接合面と、この接合面の反対側の面の双方の端面に設けるように構成されている。し力しながら、溝部 50、 51は、必ずしもフランジ 61の双方の端面に設ける必要はない。

[0042] 真空ポンプ 1には、図 2に示すように、フランジ 61に、真空容器 205側のフランジ 62 との気密性を保っための Οリングを装着するための溝 15が形成されている。

フランジ 61上において、 Οリングの嵌め込み溝 15、即ち Οリングの取り付け部に、制約 (制限)されることなく衝撃緩衝構造を設けるために、例えば、図 10に示すように、フランジ 61における、真空容器 205 (フランジ 62)との接合面の反対側の面にのみ溝部 50を構成するようにしてもょ、。

同様に、例えば、図 11〖こ示すよう〖こ、フランジ 61における、真空容器 205 (フランジ 62)との接合面の反対側の面にのみ溝部 51を構成するようにしてもよい。

このように、それぞれフランジ 61における、真空容器 205 (フランジ 62)との接合面上に溝部 50、 51を形成することを避けることにより、従来通り適切な位置に Οリングを酉己設することができる。

[0043] 図 12 (a)は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図であり、図 12 (b)は、図 12 (a)の破線円で示されるフランジ 61に設けられた衝撃緩衝構造の拡大図であり、図 12 (c)は、図 12 (b)における |8 β '部の断面を示した図である。なお、上述した実施形態と重複する箇所には、同一符号を付し詳細な説明を省略する。

上述した溝部 50、 51、は、円周方向に沿ったボルト貫入部 14の両側に設けられているが、溝部 50、 51を設ける位置は、これに限定されるものではない。

例えば、図 12に示すように、薄肉部 72を形成するための溝部 54、 55を、ラジアル方向（半径方向）に沿ったボルト貫入部 14の両側に設けるようにしてもよい。このように、フランジ 61の径方向に溝部 54、 55を配置する場合は、フランジ 61における、真空容器 205 (フランジ 62)との接合面の反対側の面にのみこれらの溝部 54、 55を設けることが望ましい。

これは、フランジ 61における、真空容器 205 (フランジ 62)との接合面に、 Oリングを装着するための十分な領域を確保するためである。

[0044] 溝部 54は、フランジ 61におヽて、ボルト貫入部 14の形成部位より径方向外側の位置に設けられた凹溝であり、上述した溝部 50と同様の形状を有する。

溝部 55は、フランジ 61において、ボルト貫入部 14の形成部位より径方向内側の位置に設けられた凹溝であり、溝部 55の開口部のボルト貫入部 14と対向する辺における R形状は、薄肉部 72の厚みが略均等となるように設定されて!、る。

即ち、溝部 55における、薄肉部 72を構成する内壁面は、ボルト貫入部 14の内周壁面と同心円状になるように形成されている。

これにより、薄肉部 72は、均一の肉厚を有する壁状に形成される。

一方、溝部 55における、薄肉部 72を構成する内壁面と対向する内壁面は、ケーシング 16の外周壁と等しくなるように形成されている。

このように、ケーシング 16の外周壁の近傍に未力卩ェ部を残さな、ように溝部 55を加ェすることにより、例えば、ケーシング 16を外側へ膨らませる方向にトルクによる衝撃を受けた場合における、座金 64の引っ掛力りを防止することができるため、フランジ 6 1が不適切な方向へ移動してしまうことを抑制することができる。

[0045] 図 13 (a)は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図であり、図 13 (b)は、図 13 (a)における |8 — β '部の断面を示した図である。

フランジ 61の径方向に溝部 55、 56を配置する場合においても、溝部の形状は、開口部の長辺が円弧状の長方形の溝に限定されるものではなぐ例えば、図 13に示すように、溝部 51と同様の開口部が三日月型 (三日月状)の凹溝によって構成するようにしてもよい。

[0046] 図 14は、真空ポンプ 1のフランジ 61と真空容器 205のフランジ 62との結合状態の一例を示した図である。

図 1、図 14に示すように、本実施形態に係る真空ポンプ 1は、吸気口 6端に設けられているフランジ 61と、真空容器 205の排気口端に設けられているフランジ 62とが、締結手段 (結合手段）として機能するボルト 63を用いて結合されて、る。

詳しくは、少なくとも先端部にねじ山が設けられたボルト 63を、座金 64を取り付けた後、フランジ 61に設けられたボルト貫入部 14に挿通する。そしてボルト 63の先端をフランジ 62に設けられたねじ穴 65にねじ留めすることにより、フランジ 61をフランジ 62 に固定するように構成されて、る。

[0047] また、図 14に示すように、ボルト 63は、フランジ 61とフランジ 62との接合部（接合部付近の領域）におけるねじ山が予め削られているボルト、例えば、伸びボルトを用いることが好ましい。

このような形状のボルト 63を用いることにより、真空ポンプ 1の全体をロータ部 24の回転方向に回転させようとするトルクが作用した際に、即ち、ボルト 63がフランジ 61 に接触した際に、ねじ部での応力集中を低減 (抑制）させることができる。

また、フランジ 61とフランジ 62との接合部領域におけるねじ部の応力集中を抑制するために、接合部周辺におけるボルトを配設する孔の径を、挿通するボルトの径より大きく形成するようにしてもょヽ。

[0048] 図 15は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図である。

上述した本実施の形態に係る衝撃緩衝構造では、薄肉部を設けるための溝部を直接フランジ 61に形成する構成にっ、て説明した。

フランジ 61と真空ポンプ 1のケーシング 16は、一体形成されているため、ケーシング 16のサイズが大型になるほど、衝撃緩衝構造 (溝部、薄肉部）を加工する際の作業性が低下してしまう。

そこで、衝撃緩衝構造を加工 (形成)する際の作業性を向上させるために、図 15〖こ示すような、フランジ 61とは別に形成された緩衝部材 90を用いるようにしてもよい。

[0049] 詳しくは、図 15に示すように、フランジ 61に設けられたボルト貫入部 14のフランジ 6 1の円周方向における両側に、フランジ 61の半径方向に延びる長方形の開口部を有する嵌入口 80を設け、これらの嵌入口 80へ緩衝部材 90を嵌め込む。

緩衝部材 90には、フランジ 61の厚み方向の深さを有する、軸線方向（フランジ 61 の厚み方向）の断面がくさび形 (略 V字)の溝部 57が設けられている。

溝部 57は、フランジ 61の半径方向に延びるように形成されており、また、この溝の底部は円弧状に形成されて!、る。

緩衝部材 90の厚み方向の長さは、少なくとも、嵌入口 80の深さ方向の長さと同等力または短くなるように構成されて、ることが好まし!/、。

[0050] 溝部 57におけるボルト貫入部 14側の内壁面は、緩衝部材 90の外側面と平行になるように形成され、他方の内壁面は、底部に向かって開口面積が小さくなるような勾配 (テーパ）が形成されて!ヽる。

緩衝部材 90は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、銅などの金属部材をカ卩ェすること〖こより形成することができる。

なお、嵌入口 80に嵌め込まれた緩衝部材 90は、フランジ 61からの脱落を防止するために、接着剤等を用いて固定されている。

緩衝部材 90は、小さな形状であるため、例えば、型成型やプレス加工により容易に形成することができる。これにより、製造コストの削減を図ることができる。

[0051] 図 16は、衝撃緩衝構造の他の例に係るフランジ 61を説明するための図である。

フランジ 61とは別に形成された部材を用いて衝撃緩衝構造を構成する方法は、上述した、溝部 57が設けられた緩衝部材 90を用いる方法に限定されるものではな、。例えば、図 16に示すように、フランジ 61とは別の部材で形成された、ボルト貫入部 58及び溝部 59が設けられた緩衝部材 91を、フランジ 61に形成された、フランジ 61 の円周方向に延びる長方形の開口部を有する嵌入口 81に嵌め込むようにしてもょヽ緩衝部材 91には、その中央部にボルト 63を揷通ためのボルト貫入部 58が形成されている。

また、緩衝部材 91には、上述した溝部 57と同様の形状を有する溝部 59がボルト貫入部 58の両側に設けられている。緩衝部材 91もまた、小さな形状であるため、例えば、型成型やプレス加工により容易に形成することができる。これにより、製造コストの削減を図ることができる。

上述した実施形態では、溝部 50は、底部に向かって開口面積が小さくなるような勾配 (テーパ）を有する形状であるが、薄肉部 70を形成するための溝部の形状はこれに限定されるものではない。

例えば、図 17に示すような、開口面積が変化しない形状 (断面がコの字型)であり、内壁面（内側面） 101と底面 102との境界部 103が円弧状に形成された溝部 60であつてもよい。

このように、溝部 60の内壁面（内側面）と底面との境界部を円弧状に形成することにより、底部に集中する応力の度合ヽを積極的に軽減させることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 円筒形状のケーシングと、

前記ケーシング内に形成されたステータ部と、

前記ステータ部内に配設されたシャフトと、

前記シャフトを前記ステータ部に対して回転自在に軸支する軸受と、

前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトと一体になつて回転するロータと、前記シャフトを駆動して回転させるモータと、

前記ケーシングと被固定部材とを固定するためのボルトを貫入するボルト貫入部と、前記ボルト貫入部と薄肉部を介して設けられた、底部に向かって開口面積が小さくなる凹部と、を有する、前記ケーシングの端部に形成されたフランジと、

を備えた真空ポンプであり、

前記凹部は、底部が非鋭角形状であることを特徴とする真空ポンプ。

[2] 前記凹部の底部は、円弧状または平坦に形成されていることを特徴とする請求項 1 記載の真空ポンプ。

[3] 前記凹部は、前記フランジにおける、前記被固定部材との接合面の反対側の面に形成されていることを特徴とする請求項 1または請求項 2記載の真空ポンプ。

[4] 前記凹部は、前記ケーシングと前記ボルト貫入部との間に形成され、開口部の端部の少なくとも一部が前記ケーシングの外周と一致することを特徴とする請求項 3記載の真空ポンプ。

[5] 前記ボルト貫入部に配設されるボルトは、前記被固定部材と前記フランジとの境界に位置する部分において、ねじ山が形成されていないことを特徴とする請求項 1、請求項 2、請求項 3または請求項 4記載の真空ポンプ。

[6] 少なくとも前記凹部が設けられた領域は、前記フランジの本体と別部品で構成されてヽることを特徴とする請求項 1から請求項 5の、ずれか一の請求項に記載の真空ポンプ。

[7] 真空ポンプのケーシングの端部を被固定部材に接続するためのフランジであって、前記ケーシングと被固定部材とを固定するためのボルトを貫入するボルト貫入部と前記ボルト貫入部と薄肉部を介して設けられた、底部に向かって開口面積が小さくなる凹部と、

を具備し、

前記凹部は、底部が非鋭角形状であることを特徴とするフランジ。

[8] 前記凹部の底部は、円弧状または平坦に形成されていることを特徴とする請求項 7 記載のフランジ。

[9] 円筒形状のケーシングと、

前記ケーシング内に形成されたステータ部と、

前記ステータ部内に配設されたシャフトと、

前記ケーシングと被固定部材とを固定するためのボルトを貫入するボルト貫入部と、前記ボルト貫入部と薄肉部を介して設けられた凹部と、を有する、前記ケーシングの端部に形成されたフランジと、

を備えた真空ポンプであり、

前記凹部は、内壁面と底面との境界部が円弧状であることを特徴とする真空ポンプ

[10] 真空ポンプのケーシングの端部を被固定部材に接続するためのフランジであって、前記ケーシングと被固定部材とを固定するためのボルトを貫入するボルト貫入部と前記ボルト貫入部と薄肉部を介して設けられた凹部と、

を具備し、

前記凹部は、内壁面と底面との境界部が円弧状であることを特徴とするフランジ。