JP2006250310A - Rotary shaft supporting device - Google Patents

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Masayuki Hosoya
眞幸 細谷
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps
    • F16C2360/45—Turbo-molecular pumps

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary shaft supporting device capable of avoiding interference etc. of component parts while the constitution remains compact. <P>SOLUTION: Bearings 12a are installed as pinched in the axial direction by orifices 11d and 11e, i.e. the orifices 11d and 11e are arranged closest to the bearings 12a, so that the distance from the bearings 12a to the orifice 11d or 11e can be shortened, and even in case the rotary shaft 3 is inclined or deflected, it is possible to suppress contacting with the orifice 11d or 11e. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、回転軸支持装置に関し、たとえば外部環境から隔離されたハウジング内に対して回転力を伝達する回転軸をシールする回転軸支持装置に関する。   The present invention relates to a rotary shaft support device, for example, a rotary shaft support device that seals a rotary shaft that transmits a rotational force to a housing isolated from an external environment.

半導体製造装置などにおいては、真空や特殊ガス雰囲気に維持したプロセス室内で、ワークをステージに載置して移動させて加工処理することが行われている。ここで、プロセス室内のワークを加工するために、ワークもしくは工具を移動させる必要がある。   In a semiconductor manufacturing apparatus or the like, a workpiece is placed on a stage and moved to process in a process chamber maintained in a vacuum or a special gas atmosphere. Here, in order to process the workpiece in the process chamber, it is necessary to move the workpiece or the tool.

例えばプロセス室の外部に駆動源を設け、それに連結した回転軸をハウジングの開口を介してプロセス室内へと延在させ、かかる回転軸を介して駆動力をワークや工具に伝達することが考えられる。ここで、プロセス室内における大気とは異なる特殊な環境をどのように維持するかが問題となる。特許文献１には、静圧軸受と差動排気シールとを備えた駆動装置が開示されている。
特開２００２−３０３３２３号公報 For example, it is conceivable that a drive source is provided outside the process chamber, a rotating shaft connected thereto is extended into the process chamber through the opening of the housing, and the driving force is transmitted to the workpiece or tool via the rotating shaft. . Here, the problem is how to maintain a special environment different from the atmosphere in the process chamber. Patent Document 1 discloses a driving device including a hydrostatic bearing and a differential exhaust seal.
JP 2002-303323 A

特許文献１の駆動装置によれば、軸受部と差動排気シール部とが軸線方向に分離されて配置されており、軸受部が回転軸を支持し、差動排気シール部がプロセス室と大気とを隔絶している。ところで、軸受部で回転軸を高精度に支持しても、その傾きや撓みなどがある程度生じうる。しかるに、特に軸受として転がり軸受を使用する場合、差動排気シールのオリフィス部は、その性能を発揮するのに、例えば１０μｍ程度の微小スキマが必要とされるので、軸受部と差動排気シール部とが軸線方向に分離されて配置されていると、軸受部より遠い場所にあるオリフィス部において、傾きや撓みによる回転軸の接触が生じる恐れがある。これを回避するために、オリフィス部の微小スキマを増大させると、その分だけオリフィス部を長くしなくてはならず、構成の大型化を招く。   According to the drive device of Patent Document 1, the bearing portion and the differential exhaust seal portion are arranged separately in the axial direction, the bearing portion supports the rotating shaft, and the differential exhaust seal portion is connected to the process chamber and the atmosphere. Are isolated from each other. By the way, even if the rotating shaft is supported by the bearing portion with high accuracy, the tilt or the deflection may occur to some extent. However, particularly when a rolling bearing is used as the bearing, the orifice portion of the differential exhaust seal requires a minute clearance of, for example, about 10 μm to exhibit its performance. Therefore, the bearing portion and the differential exhaust seal portion are required. Are separated from each other in the axial direction, there is a risk of contact of the rotating shaft due to inclination or deflection in the orifice portion located far from the bearing portion. In order to avoid this, if the minute clearance of the orifice part is increased, the orifice part must be lengthened correspondingly, leading to an increase in the size of the configuration.

そこで本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、コンパクトな構成ながら、部品の干渉等を回避できる回転軸支持装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotating shaft support device capable of avoiding interference of components and the like with a compact configuration in view of the problems of the related art.

上述の目的を達成するために、第１の本発明の回転軸支持装置は、ハウジングに対して取り付けられ、前記ハウジングの開口を介して延在する回転軸を回転自在に支持すると共に、前記ハウジングに対して前記回転軸をシールする回転軸支持装置において、
前記ハウジングに取り付けられる本体と、
前記本体に取り付けられて前記回転軸を回転自在に支持する複数の軸受と、
前記本体と前記回転軸との間を密封する差動排気シールとを有し、
前記差動排気シールは、軸線方向において前記複数の軸受を間に挟んで配置されている少なくとも一対のオリフィス部を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, a rotating shaft support device according to a first aspect of the present invention is attached to a housing, rotatably supports a rotating shaft extending through an opening of the housing, and the housing. In the rotary shaft support device for sealing the rotary shaft against
A body attached to the housing;
A plurality of bearings attached to the main body and rotatably supporting the rotating shaft;
A differential exhaust seal that seals between the main body and the rotary shaft;
The differential exhaust seal has at least a pair of orifice portions arranged in the axial direction with the plurality of bearings interposed therebetween.

第２の本発明の回転軸支持装置は、ハウジングに対して取り付けられ、前記ハウジングの開口を介して延在する回転軸を回転自在に支持すると共に、前記ハウジングに対して前記回転軸をシールする回転軸支持装置において、
前記ハウジングに取り付けられる本体と、
前記本体に取り付けられて前記回転軸を回転自在に支持する複数の軸受と、
前記本体と前記回転軸との間を密封する差動排気シールとを有し、
前記差動排気シールは、軸線方向において前記複数の軸受の間に配置されている少なくとも一対のオリフィス部を有することを特徴とする。 A rotating shaft support device according to a second aspect of the present invention is attached to a housing, rotatably supports a rotating shaft extending through an opening of the housing, and seals the rotating shaft with respect to the housing. In the rotary shaft support device,
A body attached to the housing;
A plurality of bearings attached to the main body and rotatably supporting the rotating shaft;
A differential exhaust seal that seals between the main body and the rotary shaft;
The differential exhaust seal has at least a pair of orifice portions disposed between the plurality of bearings in the axial direction.

第１の本発明の回転軸支持装置によれば、前記差動排気シールが、軸線方向において前記複数の軸受を間に挟んで配置されている少なくとも一対のオリフィス部を有するので、前記軸受から前記オリフィス部までの距離を短縮でき、前記回転軸が傾いたりたわんだりした場合でも、前記オリフィス部との接触を抑制することができる。ここでオリフィス部とは、前記回転軸とのスキマが３０μｍ（好ましくは２０μｍ）以下の領域を言うものとする。   According to the rotating shaft support device of the first aspect of the present invention, the differential exhaust seal has at least a pair of orifice portions arranged with the plurality of bearings interposed therebetween in the axial direction. The distance to the orifice part can be shortened, and contact with the orifice part can be suppressed even when the rotating shaft is tilted or bent. Here, the orifice portion refers to a region having a clearance of 30 μm (preferably 20 μm) or less with respect to the rotation shaft.

第２の本発明の回転軸支持装置によれば、前記差動排気シールが、軸線方向において前記複数の軸受の間に配置されている少なくとも一対のオリフィス部を有するので、前記軸受から前記オリフィス部までの距離を短縮でき、前記回転軸が傾いたりたわんだりした場合でも、前記オリフィス部との接触を抑制することができる。   According to the rotary shaft support device of the second aspect of the present invention, the differential exhaust seal has at least a pair of orifice portions disposed between the plurality of bearings in the axial direction. The contact with the orifice portion can be suppressed even when the rotating shaft is tilted or bent.

更に、前記一対のオリフィス部の間に差圧室が形成されていると、差動排気シールの効果を発揮する上で好ましい。   Further, it is preferable that a differential pressure chamber is formed between the pair of orifice portions in order to exhibit the effect of the differential exhaust seal.

本明細書中で用いる差動排気シールとは、例えば対向する２面（例えばシール開口と回転軸外周面）間の微小な間隙にある気体を前記２面間に設けられた差圧室を介して排気することにより、非接触の状態で、対向面を挟む両側の雰囲気（例えば大気圧と高真空）を一定の状態に保つように機能するものをいう。以下に述べる実施の形態においては、差圧室とそれに隣接する間隙（オリフィス部）を差動排気シールという。   The differential exhaust seal used in this specification refers to, for example, a gas in a minute gap between two opposing surfaces (for example, a seal opening and an outer peripheral surface of a rotating shaft) through a differential pressure chamber provided between the two surfaces. By evacuating the air, it functions so as to keep the atmosphere (for example, atmospheric pressure and high vacuum) on both sides sandwiching the opposite surface in a non-contact state in a constant state. In the embodiment described below, a differential pressure chamber and a gap (orifice portion) adjacent to the differential pressure chamber are referred to as a differential exhaust seal.

以下、図面を参照して、比較例と、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、比較例にかかる回転軸支持装置の断面図であり、プロセス室を覆うハウジングに取り付けた状態で示している。   Hereinafter, a comparative example and a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotary shaft support device according to a comparative example, and shows a state where the rotary shaft support device is attached to a housing that covers a process chamber.

まず、比較例から説明する。図１において、ハウジング（真空チャンバともいう）１０２は、ターボ分子ポンプＴＰ及び補助ポンプＳＰに接続され、それらを動作させることによって高真空状態に維持されるプロセス室Ｐを、その内部に有している。プロセス室Ｐ内の真空度は真空計ＶＭにより検出できる。ハウジング１０２の一面に設けられた開口１０２ａに、回転軸１０３が挿入されている。開口１０２ａを覆うようにして、ハウジング１０２の大気側の外壁に回転軸支持装置１１０が取り付けられている。回転軸１０３は、回転軸支持装置１１０に支持されている。   First, a comparative example will be described. In FIG. 1, a housing (also referred to as a vacuum chamber) 102 is connected to a turbo molecular pump TP and an auxiliary pump SP, and has a process chamber P maintained in a high vacuum state by operating them. Yes. The degree of vacuum in the process chamber P can be detected by a vacuum gauge VM. A rotating shaft 103 is inserted into an opening 102 a provided on one surface of the housing 102. The rotating shaft support device 110 is attached to the outer wall on the atmosphere side of the housing 102 so as to cover the opening 102a. The rotating shaft 103 is supported by the rotating shaft support device 110.

回転軸支持装置１１０は、本体１１１と、回転軸１０３を回転自在に支持する転がり軸受などのベアリング１１２ａ、１１２ａとからなる。円筒状の本体１１１は、ハウジング１０２に対してボルト止めされるフランジ部１１１ａと、回転軸１０３を挿通させたシール開口１１１ｂとを有している。なお、フランジ部１１１ａの端面には、シール開口１１１ｂを取り巻くようにしてＯ−リング周溝１１１ｃが形成されており、フランジ部１１１ａをハウジング１０２の外壁に取り付けたときに、Ｏ−リング周溝１１１ｃ内に配置されたＯ−リングＯＲが両者間を気密するようになっている。   The rotating shaft support device 110 includes a main body 111 and bearings 112 a and 112 a such as a rolling bearing that rotatably supports the rotating shaft 103. The cylindrical main body 111 has a flange portion 111 a that is bolted to the housing 102 and a seal opening 111 b through which the rotary shaft 103 is inserted. An O-ring circumferential groove 111c is formed on the end surface of the flange portion 111a so as to surround the seal opening 111b. When the flange portion 111a is attached to the outer wall of the housing 102, the O-ring circumferential groove 111c is formed. An O-ring OR arranged inside seals between the two.

ベアリング１１２ａ、１１２ａよりハウジング１０２側において、シール開口１１１ｂには、それぞれ回転軸１０３とのスキマを小さくした第１オリフィス部１１１ｄと、第２オリフィス部１１１ｅとを、この順序で大気側より配置形成している。第１オリフィス部１１１ｄと、第２オリフィス部１１１ｅとの間におけるシール開口１１１ｂには、差圧室となる周溝１１１ｆが形成されており、これは本体１１１に設けた孔を介して外部の排気ポンプＰ１に接続されている。   On the housing 102 side of the bearings 112a and 112a, in the seal opening 111b, a first orifice portion 111d and a second orifice portion 111e each having a small clearance with the rotary shaft 103 are arranged and formed in this order from the atmosphere side. ing. A circumferential groove 111f serving as a differential pressure chamber is formed in the seal opening 111b between the first orifice portion 111d and the second orifice portion 111e, and this is exhausted from the outside through a hole provided in the main body 111. It is connected to the pump P1.

次に、比較例に係る回転軸支持装置の動作について説明する。回転軸１０３の図で右端部は、モータ等の駆動源（不図示）に接続されており、回転軸１０３を回転駆動するようになっている。このとき、回転軸１０３は、ベアリング１１２ａ、１１２ａにより回転自在に支持されているので、摩擦などの抵抗が少ない状態で、本体１１１に対して回転可能となっている。   Next, the operation of the rotary shaft support device according to the comparative example will be described. The right end portion of the rotary shaft 103 in the figure is connected to a drive source (not shown) such as a motor, and the rotary shaft 103 is driven to rotate. At this time, since the rotating shaft 103 is rotatably supported by the bearings 112a and 112a, the rotating shaft 103 can be rotated with respect to the main body 111 with little resistance such as friction.

差動排気シールの作用について説明すると、周溝１１１ｆとプロセス室Ｐとの間にある第２オリフィス部１１１ｅにおいて、シール開口１１１ｂと回転軸１０３とのクリアランスを極力小さくして気体の流れを制限すると、大気側から流入する気体（一般的にはエア）の量が少なくなる。流入するガスのほとんどの量を周溝１１１ｆから排気すると、プロセス室Ｐ側への気体の流入は極めて微量となる。したがって、回転軸１０３が回転（又は直動）自在にシール開口１１１ｂを貫通しているにもかかわらず、プロセス室Ｐは気密的に隔離された状態を得ることができる。周溝１１１ｆ（差圧室）に接続される排気ポンプＰ１の能力（到達圧力と排気速度）に応じて、複数段の差圧室を設ける場合もある。即ち、非接触状態で回転軸１０３と本体１１１との間を気密できるため、シールからの発塵・アウトガスがなく、長寿命で、さらに温度に寿命が依存しないという特長を有する。   The operation of the differential exhaust seal will be described. In the second orifice portion 111e between the circumferential groove 111f and the process chamber P, the clearance between the seal opening 111b and the rotary shaft 103 is made as small as possible to restrict the gas flow. The amount of gas (generally air) flowing from the atmosphere side is reduced. When most of the inflowing gas is exhausted from the circumferential groove 111f, the inflow of gas into the process chamber P becomes extremely small. Accordingly, the process chamber P can be hermetically isolated even though the rotating shaft 103 passes through the seal opening 111b so as to be freely rotatable (or linearly movable). Depending on the capability (attainment pressure and exhaust speed) of the exhaust pump P1 connected to the circumferential groove 111f (differential pressure chamber), a plurality of stages of differential pressure chambers may be provided. That is, since the space between the rotating shaft 103 and the main body 111 can be hermetically closed in a non-contact state, there is no dust generation / outgas from the seal, long life, and further, the life does not depend on temperature.

ところで、比較例に示す回転軸支持装置において、第２オリフィス部１１１ｅは、スキマが極めて小さいにもかかわらず、ベアリング１１２ａから離れた位置に配置されている。従って、回転軸１０３が傾いたりたわんだりした場合、オリフィス部１１１ｅと接触する恐れがある。   By the way, in the rotating shaft support device shown in the comparative example, the second orifice portion 111e is arranged at a position away from the bearing 112a even though the clearance is extremely small. Therefore, when the rotating shaft 103 is tilted or bent, there is a risk of contact with the orifice portion 111e.

ここで、オリフィス部のスキマをどれくらいの寸法にする必要があるか、比較例の回転軸支持装置を例に取った排気系モデルについて検討する。図１に示すように、真空チャンバは、ターボ分子ポンプＴＰによって排気され、そのターボ分子ポンプＴＰを別の補助ポンプＳＰが排気しているものとする。ターボ分子ポンプＴＰの排気速度性能は、５５０Ｌ／ｓｅｃであり、補助ポンプＳＰは、このターボ分子ポンプＴＰの排気速度に見合ったものが選定されているとする。   Here, an exhaust system model taking as an example the rotating shaft support device of the comparative example will be examined to determine how much the clearance of the orifice portion needs to be made. As shown in FIG. 1, it is assumed that the vacuum chamber is evacuated by a turbo molecular pump TP, and another auxiliary pump SP is evacuating the turbo molecular pump TP. The exhaust speed performance of the turbo molecular pump TP is 550 L / sec, and it is assumed that the auxiliary pump SP is selected according to the exhaust speed of the turbo molecular pump TP.

差動排気シールに接続されている排気ポンプＰ１の性能は、排気速度性能が２６７Ｌ／ｍｉｎ、到達圧力が０．２Ｐａであり、回転軸１０３の軸径はφ８ｍｍとしている。この排気系モデルで、真空計ＶＭの測定位置での到達圧力が１．３×１０-5Ｐａになるようにした時、所定のスキマに対してどれくらいのオリフィス長さが必要かを計算した。計算結果を図２に示す。この、１．３×１０-5Ｐａ（＝１０-7Ｔｏｒｒ）という圧力値は、半導体製造装置のプロセス室等で必要とされる真空度を満足するものである。 As for the performance of the exhaust pump P1 connected to the differential exhaust seal, the exhaust speed performance is 267 L / min, the ultimate pressure is 0.2 Pa, and the shaft diameter of the rotating shaft 103 is φ8 mm. In this exhaust system model, when the ultimate pressure at the measurement position of the vacuum gauge VM was set to 1.3 × 10 −5 Pa, it was calculated how much orifice length was required for a predetermined clearance. The calculation results are shown in FIG. This pressure value of 1.3 × 10 −5 Pa (= 10 −7 Torr) satisfies the degree of vacuum required in a process chamber of a semiconductor manufacturing apparatus.

図２によれば、第２オリフィス部１１１ｅの長さＬが約１０ｍｍである時、第２オリフィス部１１１ｅの許容最大スキマＣを１０μｍ以下とする必要があることが分かる。ここで、最大許容スキマＣが１０μｍであるとすると、回転軸１０３の傾きや撓みが生じたとき、第２オリフィス部１１１ｅとの間で接触が生ずる恐れがある。これに対し、許容最大スキマＣを２０μｍまで条件を緩めると、第２オリフィス部１１１ｅとの接触は回避できるが、図２から、第２オリフィス部１１１ｅの長さＬが約７０ｍｍ以上必要となってしまい、回転軸支持装置の大型化を招くため好ましくない。以下の実施の形態によれば、かかる問題を解消できる。   As can be seen from FIG. 2, when the length L of the second orifice portion 111e is about 10 mm, the allowable maximum clearance C of the second orifice portion 111e needs to be 10 μm or less. Here, if the maximum allowable clearance C is 10 μm, there is a possibility that contact occurs with the second orifice portion 111e when the rotation shaft 103 is inclined or bent. On the other hand, if the allowable maximum clearance C is reduced to 20 μm, contact with the second orifice portion 111e can be avoided, but from FIG. 2, the length L of the second orifice portion 111e is required to be about 70 mm or more. Therefore, it is not preferable because the rotating shaft support device is increased in size. According to the following embodiment, this problem can be solved.

図３は、本実施の形態にかかる回転軸支持装置の断面図であり、プロセス室を覆うハウジングに取り付けた状態で示している。図３において、ハウジング（真空チャンバともいう）２は、ターボ分子ポンプＴＰ及び補助ポンプＳＰに接続され、それらを動作させることによって高真空状態に維持されるプロセス室Ｐを、その内部に有している。プロセス室Ｐ内の真空度は真空計ＶＭにより検出できる。ハウジング２の一面に設けられた開口２ａに、回転軸３が挿入されている。開口２ａを覆うようにして、ハウジング２の大気側の外壁に回転軸支持装置１０が取り付けられている。回転軸３は、回転軸支持装置１０に支持されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the rotary shaft support device according to the present embodiment, and shows a state where the rotary shaft support device is attached to a housing covering the process chamber. In FIG. 3, a housing (also referred to as a vacuum chamber) 2 is connected to a turbo molecular pump TP and an auxiliary pump SP, and has a process chamber P maintained in a high vacuum state by operating them. Yes. The degree of vacuum in the process chamber P can be detected by a vacuum gauge VM. A rotating shaft 3 is inserted into an opening 2 a provided on one surface of the housing 2. The rotary shaft support device 10 is attached to the outer wall on the atmosphere side of the housing 2 so as to cover the opening 2a. The rotating shaft 3 is supported by the rotating shaft support device 10.

回転軸支持装置１０は、本体１１と、回転軸３を回転自在に支持する転がり軸受などのベアリング１２ａ、１２ａとを有する。円筒状の本体１１は、ハウジング２に対してボルト止めされるフランジ部１１ａと、回転軸３を挿通させた中央開口１１ｂとを有している。なお、フランジ部１１ａの端面には、中央開口１１ｂを取り巻くようにしてＯ−リング周溝１１ｃが形成されており、フランジ部１１ａをハウジング２の外壁に取り付けたときに、Ｏ−リング周溝１１ｃ内に配置されたＯ−リングＯＲが両者間を気密するようになっている。   The rotating shaft support device 10 includes a main body 11 and bearings 12 a and 12 a such as rolling bearings that rotatably support the rotating shaft 3. The cylindrical main body 11 has a flange portion 11 a that is bolted to the housing 2 and a central opening 11 b through which the rotary shaft 3 is inserted. An O-ring circumferential groove 11c is formed on the end face of the flange portion 11a so as to surround the central opening 11b. When the flange portion 11a is attached to the outer wall of the housing 2, the O-ring circumferential groove 11c is formed. An O-ring OR arranged inside seals between the two.

本体１１のシール開口１１ｂは、回転軸３とのスキマを小さくした第１オリフィス部１１ｄと、拡径部１１ｆと、回転軸３とのスキマを小さくした第２オリフィス部１１ｅとを、この順序で大気側より軸線方向に並べて配置形成している。拡径部１１ｆ内には、一対のベアリング１２ａ、１２ａと、両者間に配置されその外輪に当接する円環状の外輪間座１３と、その内輪に当接する内輪間座１４とを配置している。所定長の外輪間座１３と内輪間座１４により、ベアリング１２ａ、１２ａに予圧が付与されるようになっている。なお図示してないが、本体１１は、軸線方向に分離可能な構成となっており、分離されることで、拡径部１１ｆに外輪間座１３と、内輪間座１４と、ベアリング１２ａ、１２ａとを組み込めるようになっている。   The seal opening 11b of the main body 11 includes, in this order, a first orifice portion 11d having a small clearance with the rotating shaft 3, a diameter-expanding portion 11f, and a second orifice portion 11e having a small clearance with the rotating shaft 3. They are arranged side by side in the axial direction from the atmosphere side. In the enlarged diameter portion 11f, a pair of bearings 12a, 12a, an annular outer ring spacer 13 disposed between the bearings 12a and 12a and contacting the outer ring, and an inner ring spacer 14 contacting the inner ring are disposed. . Preload is applied to the bearings 12a and 12a by the outer ring spacer 13 and the inner ring spacer 14 having a predetermined length. Although not shown, the main body 11 is configured to be separable in the axial direction. By being separated, the outer ring spacer 13, the inner ring spacer 14, and the bearings 12 a and 12 a Can be incorporated.

差動排気シールの差圧室として機能するシール開口１１ｂの拡径部１１ｆは、外輪間座１３に形成された孔１３ａと、本体１１に設けた孔１１ｇとを介して外部の排気ポンプＰ１に接続されている。   The enlarged diameter portion 11f of the seal opening 11b functioning as a differential pressure chamber of the differential exhaust seal is connected to an external exhaust pump P1 through a hole 13a formed in the outer ring spacer 13 and a hole 11g provided in the main body 11. It is connected.

次に、本実施の形態に係る回転軸支持装置１０の動作について説明する。回転軸３の図で右端部は、モータ等の駆動源（不図示）に接続されており、回転軸３を回転駆動するようになっている。このとき、回転軸３は、ベアリング１２ａ、１２ａにより回転自在に支持されているので、摩擦などの抵抗が少ない状態で、本体１１に対して回転可能となっている。   Next, operation | movement of the rotating shaft support apparatus 10 which concerns on this Embodiment is demonstrated. The right end of the rotary shaft 3 in the figure is connected to a drive source (not shown) such as a motor, and the rotary shaft 3 is driven to rotate. At this time, since the rotating shaft 3 is rotatably supported by the bearings 12a and 12a, the rotating shaft 3 can be rotated with respect to the main body 11 with little resistance such as friction.

差動排気シールの作用について説明すると、第１オリフィス部１１ｄと、第２オリフィス部１１ｅにおいて、回転軸３とのクリアランスを極力小さくして気体の流れを制限すると、大気側から流入する気体（一般的にはエア）の量が少なくなる。流入するガスのほとんどの量を拡径部１１ｆの孔１１ｇから排気すると、プロセス室Ｐ側への気体の流入は極めて微量となる。したがって、回転軸３が回転（又は直動）自在にシール開口１１ｂを貫通しているにもかかわらず、プロセス室Ｐは気密的に隔離された状態を得ることができる。拡径部１１ｆ（差圧室）に接続される排気ポンプＰ１の能力（到達圧力と排気速度）に応じて、複数段の差圧室を設ける場合もある。即ち、非接触状態で回転軸３と本体１１との間を気密できるため、シールからの発塵・アウトガスがなく、長寿命で、さらに温度に寿命が依存しないという特長を有する。   The operation of the differential exhaust seal will be described. When the clearance between the rotary shaft 3 is reduced as much as possible in the first orifice portion 11d and the second orifice portion 11e to restrict the gas flow, the gas flowing from the atmosphere side (general The amount of air) is reduced. If most of the inflowing gas is exhausted from the hole 11g of the enlarged diameter portion 11f, the amount of gas flowing into the process chamber P becomes extremely small. Accordingly, the process chamber P can be hermetically isolated even though the rotary shaft 3 passes through the seal opening 11b so as to be rotatable (or linearly movable). Depending on the capability (attainment pressure and exhaust speed) of the exhaust pump P1 connected to the enlarged diameter portion 11f (differential pressure chamber), a plurality of stages of differential pressure chambers may be provided. That is, since the space between the rotary shaft 3 and the main body 11 can be hermetically closed in a non-contact state, there is no dust generation / outgas from the seal, long life, and further, the life does not depend on temperature.

なお、拡径部１１ｆ内の空間が排気ポンプＰ１により吸引され、差圧室を構成するので、そこに設けられるベアリング１２ａ、１２ａには、固体潤滑剤やその他の低蒸気圧の各種潤滑剤などを付与されることが望ましい（例えば特開平７−２５９８６７号参照）。   Since the space in the enlarged diameter portion 11f is sucked by the exhaust pump P1 and constitutes a differential pressure chamber, the bearings 12a and 12a provided there have solid lubricant and other various low vapor pressure lubricants, etc. Is desirable (see, for example, JP-A-7-259867).

本実施の形態によれば、オリフィス部１１ｄ、１１ｅにより、ベアリング１２ａ、１２ａを軸線方向に挟んで配置しており、即ちオリフィス部１１ｄ、１１ｅはそれぞれベアリング１２ａ、１２ａの直近に配置されているので、ベアリング１２ａからオリフィス部１１ｄ或いは１１ｅまでの距離を短縮でき、回転軸３が傾いたりたわんだりした場合でも、オリフィス部１１ｄ或いは１１ｅとの接触を抑制することができる。ここで「直近」とは、ベアリング１２ａの内輪の側面と、これと隣り合うオリフィス部１１ｄ、或いは１１ｅの側面とが、接触する恐れがない範囲内で、できるだけ接近した状態とするという意味である。例えば１ｍｍ以内とする。   According to the present embodiment, the bearings 12a and 12a are arranged in the axial direction by the orifice parts 11d and 11e, that is, the orifice parts 11d and 11e are arranged in the immediate vicinity of the bearings 12a and 12a, respectively. The distance from the bearing 12a to the orifice portion 11d or 11e can be shortened, and contact with the orifice portion 11d or 11e can be suppressed even when the rotating shaft 3 is tilted or bent. Here, “closest” means that the side surface of the inner ring of the bearing 12a and the side surface of the orifice portion 11d or 11e adjacent to the bearing 12a are as close as possible within a range where there is no fear of contact. . For example, it is within 1 mm.

図４は、第２の実施の形態にかかる回転軸支持装置１０’の断面図である。本実施の形態においては、図３の実施の形態に対して、本体１１’の構成のみが異なっているので、異なる点のみを説明し、共通する構成に関しては同じ符号を付すことで説明を省略する。   FIG. 4 is a cross-sectional view of the rotary shaft support device 10 ′ according to the second embodiment. In the present embodiment, only the configuration of the main body 11 ′ is different from the embodiment of FIG. 3, so only the different points will be described, and the description of the common configurations will be omitted by attaching the same reference numerals. To do.

本体１１’のシール開口１１ｂ’は、回転軸３とのスキマを小さくした第１オリフィス部１１ｄと、第１拡径部１１ｆと、回転軸３とのスキマを小さくした第３オリフィス部１１ｄ’と、第２拡径部１１ｆと、回転軸３とのスキマを小さくした第４オリフィス部１１ｅ’と、第３拡径部１１ｆ’と、回転軸３とのスキマを小さくした第２オリフィス部１１ｅとを、この順序で大気側より軸線方向に並べて配置形成している。   The seal opening 11b ′ of the main body 11 ′ includes a first orifice portion 11d having a small clearance with the rotating shaft 3, a first diameter-expanding portion 11f, and a third orifice portion 11d ′ having a small clearance with the rotating shaft 3. A fourth orifice portion 11e ′ having a small clearance between the second enlarged diameter portion 11f and the rotary shaft 3, a third enlarged diameter portion 11f ′, and a second orifice portion 11e having a reduced clearance between the rotary shaft 3 and Are arranged and formed in this order in the axial direction from the atmosphere side.

第１拡径部１１ｆ’及び第３拡径１１ｆ’内には、それぞれベアリング１２ａ、１２ａが配置されている。差動排気シールの差圧室として機能する第２拡径部１１ｆは、本体１１’に設けた孔１１ｇとを介して外部の排気ポンプＰ１に接続されている。なお、本実施の形態においては、ベアリング１２ａ、１２ａは本体１１’により個々に軸線方向位置が固定されるので、内輪間座と外輪間座を設けていない。   Bearings 12a and 12a are disposed in the first enlarged diameter portion 11f 'and the third enlarged diameter 11f', respectively. The second enlarged diameter portion 11f that functions as a differential pressure chamber of the differential exhaust seal is connected to an external exhaust pump P1 through a hole 11g provided in the main body 11 '. In the present embodiment, since the bearings 12a and 12a are individually fixed in the axial direction by the main body 11 ', the inner ring spacer and the outer ring spacer are not provided.

本実施の形態によれば、上述の実施の形態の効果に加え、ベアリング１２ａ、１２ａにより、第３オリフィス部１１ｄ’及び第４オリフィス部１１ｅ’を軸線方向に挟んで配置しており、即ちオリフィス部１１ｄ’、１１ｅ’はそれぞれベアリング１２ａ、１２ａの直近に配置されているので、ベアリング１２ａからオリフィス部１１ｄ’或いは１１ｅ’までの距離を短縮でき、回転軸３が傾いたりたわんだりした場合でも、オリフィス部１１ｄ’或いは１１ｅ’との接触を抑制することができる。「直近」の意味は上記第１の実施の形態の場合と同様である。   According to the present embodiment, in addition to the effects of the above-described embodiment, the third orifice portion 11d ′ and the fourth orifice portion 11e ′ are arranged in the axial direction by the bearings 12a and 12a. Since the portions 11d ′ and 11e ′ are arranged in the immediate vicinity of the bearings 12a and 12a, respectively, the distance from the bearing 12a to the orifice portion 11d ′ or 11e ′ can be shortened, and even when the rotating shaft 3 is tilted or bent, Contact with the orifice portion 11d ′ or 11e ′ can be suppressed. The meaning of “nearest” is the same as in the case of the first embodiment.

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。   The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate.

比較例にかかる回転軸支持装置の断面図である。It is sectional drawing of the rotating shaft support apparatus concerning a comparative example. オリフィス長さと、スキマとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an orifice length and a clearance. 第１の実施の形態にかかる回転軸支持装置の断面図である。It is sectional drawing of the rotating shaft support apparatus concerning 1st Embodiment. 第２の実施の形態にかかる回転軸支持装置の断面図である。It is sectional drawing of the rotating shaft support apparatus concerning 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０、１０’ 回転軸支持装置
１１、１１’ 本体
１１ａ フランジ部
１１ｂ シール開口
１１ｂ 中央開口
１１ｃ リング周溝
１１ｄ 第１オリフィス部
１１ｅ 第２オリフィス部
１１ｆ 拡径部
１１ｇ 孔
１２ａ ベアリング
１３ 外輪間座
１３ａ 孔
１４ 内輪間座
ＯＲ Ｏ−リング
Ｐ プロセス室
Ｐ１ 排気ポンプ
ＳＰ 補助ポンプ
ＴＰ ターボ分子ポンプ
ＶＭ 真空計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 10 'Rotating shaft support apparatus 11, 11' Main body 11a Flange part 11b Seal opening 11b Center opening 11c Ring circumferential groove 11d 1st orifice part 11e 2nd orifice part 11f Diameter expansion part 11g Hole 12a Bearing 13 Outer ring spacer 13a Hole 14 Inner ring spacer OR O-ring P Process chamber P1 Exhaust pump SP Auxiliary pump TP Turbo molecular pump VM Vacuum gauge

Claims (3)

ハウジングに対して取り付けられ、前記ハウジングの開口を介して延在する回転軸を回転自在に支持すると共に、前記ハウジングに対して前記回転軸をシールする回転軸支持装置において、
前記ハウジングに取り付けられる本体と、
前記本体に取り付けられて前記回転軸を回転自在に支持する複数の軸受と、
前記本体と前記回転軸との間を密封する差動排気シールとを有し、
前記差動排気シールは、軸線方向において前記複数の軸受を間に挟んで配置されている少なくとも一対のオリフィス部を有することを特徴とする回転軸支持装置。 A rotary shaft support device attached to a housing and rotatably supporting a rotary shaft extending through an opening of the housing, and sealing the rotary shaft with respect to the housing.
A body attached to the housing;
A plurality of bearings attached to the main body and rotatably supporting the rotating shaft;
A differential exhaust seal that seals between the main body and the rotary shaft;
The differential exhaust seal has at least a pair of orifice portions arranged in the axial direction with the plurality of bearings interposed therebetween. ハウジングに対して取り付けられ、前記ハウジングの開口を介して延在する回転軸を回転自在に支持すると共に、前記ハウジングに対して前記回転軸をシールする回転軸支持装置において、
前記ハウジングに取り付けられる本体と、
前記本体に取り付けられて前記回転軸を回転自在に支持する複数の軸受と、
前記本体と前記回転軸との間を密封する差動排気シールとを有し、
前記差動排気シールは、軸線方向において前記複数の軸受の間に配置されている少なくとも一対のオリフィス部を有することを特徴とする回転軸支持装置。 A rotary shaft support device attached to a housing and rotatably supporting a rotary shaft extending through an opening of the housing, and sealing the rotary shaft with respect to the housing.
A body attached to the housing;
A plurality of bearings attached to the main body and rotatably supporting the rotating shaft;
A differential exhaust seal that seals between the main body and the rotary shaft;
The differential exhaust seal has at least a pair of orifice portions disposed between the plurality of bearings in the axial direction. 前記一対のオリフィス部の間に差圧室が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転軸支持装置。

The rotary shaft support device according to claim 1, wherein a differential pressure chamber is formed between the pair of orifice portions.

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