JP5343884B2

JP5343884B2 - Turbo molecular pump

Info

Publication number: JP5343884B2
Application number: JP2010031232A
Authority: JP
Inventors: 耕平大上
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: JP2011169165A

Description

本発明は、ターボ分子ポンプに関する。 The present invention relates to a turbo molecular pump.

ターボ分子ポンプのロータは数万ｒｐｍの高速で回転しており、ポンプ運転中は、ロータは常に大きなエネルギーを持っている。何らかの強い外乱が印加されたときや、設計時の想定を超える条件下での連続運転等によりロータが破壊した場合、ロータ破片がポンプケーシングに衝突して大きな破壊トルク（急停止トルク）を与える。ところで、ターボ分子ポンプは、その吸気口フランジを装置側チャンバのフランジにボルト固定することにより、装置側チャンバに取り付けられている。そのため、このようなロータ破壊による急停止トルクが起こると、固定用ボルトが破断するおそれがある。 The rotor of a turbo molecular pump rotates at a high speed of tens of thousands of rpm, and the rotor always has a large energy during the pump operation. When a strong disturbance is applied, or when the rotor breaks down due to continuous operation under conditions exceeding the design assumptions, the rotor pieces collide with the pump casing and give a large breaking torque (rapid stop torque). By the way, the turbo-molecular pump is attached to the apparatus-side chamber by bolting the inlet flange to the flange of the apparatus-side chamber. For this reason, when such a sudden stop torque due to the destruction of the rotor occurs, the fixing bolt may be broken.

このような問題に対して、吸気口フランジのボルト孔の一部を長穴としたり、径の異なる複数の座グリをボルト孔に対して同心円状に設けて階段状の座グリ穴を形成したりする技術が知られている（例えば、特許文献１および２参照）。このような長穴や座グリ穴を設けることで、ボルト破断や、装置側に大きな衝撃が伝わるのを防止するようにしている。 To solve this problem, a part of the bolt hole of the inlet flange is made into a long hole, or a plurality of spot facings with different diameters are provided concentrically with the bolt hole to form a stepped spot facing hole. Are known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). By providing such long holes and counterbore holes, bolt breakage and transmission of a large impact to the apparatus side are prevented.

また、ロータ破壊時には、上述した急停止トルクという問題のほかに、ロータ破片衝突によるポンプケーシングの変形によって、吸気口フランジが楕円状に変形してしまうことがある。この場合には、固定用ボルトに対してフランジ径方向に剪断力が作用する。このような径方向の剪断力に対して、特許文献３に記載の技術では、ボルト孔に対して同心円状の大きな座グリを形成することで、ボルト破断を防止するようにしている。なお、上述した特許文献１に記載の技術ではこのように径方向の破断には対応できないが、特許文献２に記載の技術の場合には、同心円状の座グリを形成しているので対応することが可能である。 In addition, when the rotor is broken, in addition to the problem of the sudden stop torque described above, the inlet flange may be deformed into an elliptical shape due to deformation of the pump casing due to rotor fragment collision. In this case, a shearing force acts on the fixing bolt in the flange radial direction. With respect to such a radial shearing force, the technique described in Patent Document 3 prevents a bolt from breaking by forming a large conical circular spot facing the bolt hole. In addition, although the technique described in Patent Document 1 described above cannot cope with the fracture in the radial direction as described above, the technique described in Patent Document 2 corresponds to the fact that concentric counterbore is formed. It is possible.

特許第３４２６７３４号公報Japanese Patent No. 3426734 特開２００３−１４８３８８号公報JP 2003-148388 A 特開２００５−５３７４１８号公報JP-A-2005-537418

ところで、上述した急停止トルクに対するロータ回転方向のボルト塑性変形量は、吸気口フランジの変形による径方向のボルト塑性変形量よりも大きい。そのため、ロータ回転方向の塑性変形量に合わせて座グリ径を設定する必要がある。 By the way, the bolt plastic deformation amount in the rotor rotation direction with respect to the sudden stop torque described above is larger than the radial bolt plastic deformation amount due to the deformation of the intake port flange. Therefore, it is necessary to set the spot facing diameter according to the amount of plastic deformation in the rotor rotation direction.

一方、吸気口フランジのボルト孔よりも内周側のフランジ面領域はＯリングシール等のシール面に利用されるので、特許文献２や特許文献３のように同心円状に座グリを形成する場合、座グリがシール面と干渉しないように座グリ径を設定する必要がある。 On the other hand, since the flange surface area on the inner peripheral side than the bolt hole of the inlet flange is used for a seal surface such as an O-ring seal, the spot facing is formed concentrically as in Patent Document 2 and Patent Document 3. It is necessary to set the spot facing diameter so that the spot facing does not interfere with the seal surface.

そのため、ボルト破断防止や衝撃低減に必要な径寸法の座グリを形成するとシール面と干渉し、シール面に干渉しないように座グリ径を設定すると、充分なボルト塑性変形を得られるような座グリ径が形成できないという問題があった。 Therefore, if a counterbore with a diameter required to prevent bolt breakage and reduce impact is formed, it will interfere with the seal surface, and if the counterbore diameter is set so as not to interfere with the seal surface, sufficient seating can be obtained for plastic deformation of the bolt. There was a problem that the diameter of the grease could not be formed.

請求項１の発明によるターボ分子ポンプは、複数のボルト孔が形成された吸気口フランジを有するポンプケーシングと、ポンプケーシング内に設けられた固定翼と、回転翼が形成されるとともにポンプケーシング内で高速回転駆動されるロータと、吸気口フランジのシール面側にボルト孔毎に設けられ、底部を貫通するようにボルト孔が形成された凹部と、を備え、凹部は、ボルト孔に対して径方向内側に形成される第１の径方向空間と、ボルト孔に対して径方向外側に形成される第２の径方向空間と、ボルト孔に対してロータ回転逆方向に形成され、第１および第２の径方向空間よりも大きな周方向空間とを有し、凹部は、ボルト孔に対してロータ回転逆方向に偏心した円形凹部であることを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、凹部は、ボルト孔に対してロータ回転逆方向に偏心した径の異なる複数の円形凹部を、シール面側から径が段階的に小さくなるように階段状に形成した、階段状凹部であって、階段状凹部を構成する最下段の円形凹部の底部を貫通するようにボルト孔を形成したものである。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載のターボ分子ポンプにおいて、固定翼が積層載置されるとともに、ポンプケーシングが固定されるポンプベースと、ポンプケーシングに設けられ、ポンプベースにボルト固定するための複数の固定用ボルト孔が形成された固定用フランジと、を備え、複数の固定用ボルト孔の各々に対して、ロータ回転逆方向に偏心した円形凹部を固定用フランジのベース対向面側に形成するとともに、該円形凹部の底部を貫通するように固定用ボルト孔を形成したものである。 The turbo molecular pump according to the first aspect of the present invention includes a pump casing having an inlet flange formed with a plurality of bolt holes, a fixed blade provided in the pump casing, a rotating blade, and a pump blade. A rotor that is driven to rotate at high speed, and a recess that is provided for each bolt hole on the seal surface side of the inlet flange and that has a bolt hole formed so as to penetrate the bottom. A first radial space formed on the inner side in the direction, a second radial space formed on the outer side in the radial direction with respect to the bolt hole, and a rotor rotation direction opposite to the bolt hole, than the second radial space possess a large circumferential spaces, recesses, characterized in that it is a circular recess which is eccentric to the rotor rotation direction opposite to the bolt hole.
According to a second aspect of the present invention, in the turbo molecular pump according to the first aspect, the concave portion includes a plurality of circular concave portions having different diameters eccentric to the bolt hole in the direction opposite to the rotation of the rotor. A stepped recess formed in a step shape so as to be smaller, and a bolt hole is formed so as to penetrate the bottom of the lowermost circular recess forming the stepped recess.
According to a third aspect of the present invention, in the turbomolecular pump according to the first or second aspect , the fixed vanes are stacked and mounted, the pump base is fixed to the pump base, the pump casing is provided with a bolt on the pump base. A fixing flange in which a plurality of fixing bolt holes for fixing are formed, and a circular recess that is eccentric in the reverse direction of the rotor rotation is opposed to the base of the fixing flange with respect to each of the plurality of fixing bolt holes. A fixing bolt hole is formed on the surface side so as to penetrate the bottom of the circular recess.

本発明によれば、ポンプケーシング固定用のボルトに剪断力が作用した際の、ロータ回転方向のボルト変形量をより大きくすることができる。 According to the present invention, the amount of bolt deformation in the rotor rotation direction when a shearing force is applied to the bolt for fixing the pump casing can be increased.

本発明に係るターボ分子ポンプのポンプ本体１の断面図である。It is sectional drawing of the pump main body 1 of the turbo-molecular pump which concerns on this invention. 吸気口フランジ２１ｂを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。It is a figure which shows the inlet port flange 21b, (a) is a top view, (b) is AA sectional drawing. ロータ回転方向に衝撃力が作用した場合を説明する図であり、（ａ）はボルト締結部の断面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。It is a figure explaining the case where an impact force acts on a rotor rotation direction, (a) is sectional drawing of a bolt fastening part, (b) is CC sectional drawing. 吸気口フランジ２１ｂが変形した場合を説明する図であり、（ａ）はフランジ変形を示す図、（ｂ）は円形凹部２１２を示す図である。It is a figure explaining the case where the inlet flange 21b deform | transforms, (a) is a figure which shows a flange deformation | transformation, (b) is a figure which shows the circular recessed part 212. FIG. 円形凹部２１２をキリ加工した場合の断面図である。It is sectional drawing at the time of drilling the circular recessed part 212. FIG. 円形凹部２１２の変形例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。It is a figure which shows the modification of the circular recessed part 212, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 円形凹部２１２ａ，２１２ｂを形成した場合のボルト４１の塑性変形を説明する図である。It is a figure explaining the plastic deformation of the volt | bolt 41 at the time of forming circular recessed part 212a, 212b. 円形凹部２１３を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。It is a figure which shows the circular recessed part 213, (a) is a top view, (b) is sectional drawing. 装置側の架台４２に固定されたポンプ本体１を示す図である。It is a figure which shows the pump main body 1 fixed to the mount frame 42 by the side of an apparatus.

以下、図を参照して本発明の実施するための形態について説明する。図１は本発明に係るターボ分子ポンプを構成するポンプ本体１の断面図である。ターボ分子ポンプは、図１に示すポンプ本体１と不図示のコントロールユニットとで構成される。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of a pump body 1 constituting a turbo molecular pump according to the present invention. The turbo molecular pump is composed of a pump body 1 shown in FIG. 1 and a control unit (not shown).

図１に示したターボ分子ポンプは磁気浮上式のターボ分子ポンプであって、ロータ３０は、ラジアル方向の磁気軸受３７およびスラスト方向の磁気軸受３８によって非接触支持される。ロータ３０の浮上位置は、ラジアル変位センサ２７およびアキシャル変位センサ２８によって検出される。磁気軸受によって回転自在に磁気浮上されたロータ３０は、モータ３６により高速回転駆動される。２６，２９は非常用のメカニカルベアリングであり、磁気軸受が作動していない時にはこれらのメカニカルベアリング２６，２９によりロータ３０は支持される。 The turbo molecular pump shown in FIG. 1 is a magnetic levitation turbo molecular pump, and the rotor 30 is supported in a non-contact manner by a radial magnetic bearing 37 and a thrust magnetic bearing 38. The flying position of the rotor 30 is detected by a radial displacement sensor 27 and an axial displacement sensor 28. The rotor 30 magnetically levitated by the magnetic bearings is driven to rotate at high speed by the motor 36. 26 and 29 are emergency mechanical bearings, and the rotor 30 is supported by these mechanical bearings 26 and 29 when the magnetic bearing is not operating.

ロータ３０には、複数段の回転翼３２と円筒状のネジロータ３１とが形成されている。一方、固定側には、軸方向に対して回転翼３２と交互に配置された複数段の固定翼２２と、ネジロータ３１の外周側に設けられたネジステータ２４とが設けられている。なお、ネジロータ３１およびネジステータ２４の無い全翼タイプのターボ分子ポンプに対しても、本発明は適用することができる。 The rotor 30 is formed with a plurality of stages of rotating blades 32 and a cylindrical screw rotor 31. On the other hand, on the fixed side, there are provided a plurality of stages of fixed blades 22 arranged alternately with the rotary blades 32 in the axial direction, and a screw stator 24 provided on the outer peripheral side of the screw rotor 31. The present invention can also be applied to an all-blade type turbo molecular pump without the screw rotor 31 and the screw stator 24.

各固定翼２２は、スペーサリング２３を介してベース２０上に載置される。ポンプケーシング２１の固定フランジ２１ｃをボルトによりベース２０に固定すると、積層されたスペーサリング２３がベース２０とポンプケーシング２１との間に挟持され、固定翼２２が位置決めされる。ベース２０には排気ポート２５が設けられ、この排気ポート２５にバックポンプが接続される。ロータ３０を磁気浮上させつつモータ３６により高速回転駆動することにより、吸気口２１ａ側の気体分子は排気ポート２５側へと排気される。 Each fixed wing 22 is placed on the base 20 via the spacer ring 23. When the fixing flange 21c of the pump casing 21 is fixed to the base 20 with a bolt, the stacked spacer ring 23 is sandwiched between the base 20 and the pump casing 21, and the fixed blade 22 is positioned. The base 20 is provided with an exhaust port 25, and a back pump is connected to the exhaust port 25. When the rotor 30 is magnetically levitated and driven at high speed by the motor 36, the gas molecules on the intake port 21a side are exhausted to the exhaust port 25 side.

ポンプケーシング２１の吸気口側には吸気口フランジ２１ｂが形成されており、吸気口フランジ２１ｂに形成された吸気口２１ａから気体分子がポンプ内に流入する。ポンプ本体１を真空装置に取り付ける場合には、一般的に吸気口フランジ２１ｂを装置側のフランジにボルト固定する。吸気口フランジ２１ｂには、ボルトを通すためのボルト孔２１０が複数形成されている。ボルト孔２１０の数や穴径は、フランジの規格により定められている。 An intake port flange 21b is formed on the intake port side of the pump casing 21, and gas molecules flow into the pump from the intake port 21a formed in the intake port flange 21b. When the pump main body 1 is attached to a vacuum device, the inlet flange 21b is generally bolted to the device-side flange. A plurality of bolt holes 210 for passing bolts are formed in the intake flange 21b. The number of bolt holes 210 and the hole diameter are determined by the flange standard.

図２は吸気口フランジ２１ｂを示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図２（ａ）に示すように、吸気口フランジ２１ｂの吸気口２１ａには、異物流入防止用の保護ネット１９が設けられている。吸気口フランジ２１ｂにはボルト孔２１０が８つ形成されている。さらに、吸気口フランジ２１ｂの装置側フランジ面（シール面側）には、各ボルト孔２１０を囲むように円形凹部２１２がそれぞれ形成されている。すなわち、円形凹部２１２の底部を貫通するようにボルト孔２１０が形成されている。 2A and 2B are views showing the inlet flange 21b, where FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA. As shown in FIG. 2A, a protective net 19 for preventing foreign matter inflow is provided at the intake port 21a of the intake port flange 21b. Eight bolt holes 210 are formed in the intake flange 21b. Further, circular recesses 212 are respectively formed on the device side flange surface (seal surface side) of the inlet flange 21b so as to surround each bolt hole 210. That is, the bolt hole 210 is formed so as to penetrate the bottom of the circular recess 212.

円形凹部２１２の径寸法ｄ２はボルト孔２１０の径寸法ｄ１よりも大きく、円形凹部２１２の内側にボルト孔２１０が配置されるような大きさに設定されている。また、円形凹部２１２の中心線の径はボルト孔２１０の中心線の径と同一であるが、円形凹部２１２の中心位置は、ボルト孔２１０の中心位置に対してロータ回転方向と逆方向にεだけ偏心している。円形凹部２１２の深さ寸法は、ボルト孔周囲の肉厚ｔ２がフランジ厚さｔ１の１／２〜１／３よりも大きくなるように設定するのが好ましい。 The diameter d2 of the circular recess 212 is larger than the diameter d1 of the bolt hole 210, and is set such that the bolt hole 210 is disposed inside the circular recess 212. The diameter of the center line of the circular recess 212 is the same as the diameter of the center line of the bolt hole 210, but the center position of the circular recess 212 is ε in the direction opposite to the rotor rotation direction with respect to the center position of the bolt hole 210. Only eccentric. The depth dimension of the circular recess 212 is preferably set so that the thickness t2 around the bolt hole is larger than 1/2 to 1/3 of the flange thickness t1.

ハッチングを施した領域Ｂ、すなわち円形凹部２１２よりも内周側のフランジ面領域は、シール領域となっている。図１に示す例では、このシール領域ＢにＯリング２１１を配置するためのＯリング溝が形成されている。なお、真空装置側にフランジにＯリングシールが設けられている場合には、シール領域Ｂは平らなシール面とされる。 The hatched region B, that is, the flange surface region on the inner peripheral side of the circular recess 212 is a seal region. In the example shown in FIG. 1, an O-ring groove for arranging the O-ring 211 is formed in the seal region B. When the O-ring seal is provided on the flange on the vacuum device side, the seal region B is a flat seal surface.

ところで、定常運転時にはターボ分子ポンプのロータ３０は数万ｒｐｍで高速回転している。そのような高速回転時に、異常外乱等の影響によってロータ３０とステータ側（例えば、ネジステータ２４）とが接触したり、接触の衝撃によりロータ３０が破壊したりすることがある。また、設計時の想定を越える条件下で連続運転された場合には、ロータが破壊するおそれもある。そのような場合、大きな運動エネルギーを有するロータ破片がポンプケーシング２１に衝突し、大きな破壊トルク（急停止トルク）を与えることになる。その結果、吸気口フランジ２１ｂを装置側フランジに固定しているボルトに対してロータ回転方向に大きな剪断力が加わり、ボルトが破断してしまうおそれがあった。 By the way, at the time of steady operation, the rotor 30 of the turbo molecular pump rotates at a high speed of tens of thousands of rpm. During such high-speed rotation, the rotor 30 and the stator side (for example, the screw stator 24) may come into contact with each other due to the influence of abnormal disturbance or the like, or the rotor 30 may be destroyed due to the impact of contact. In addition, when continuously operated under conditions exceeding the design assumptions, the rotor may be destroyed. In such a case, a rotor fragment having a large kinetic energy collides with the pump casing 21 and gives a large breaking torque (abrupt stop torque). As a result, there is a possibility that a large shearing force is applied in the rotor rotation direction to the bolt fixing the intake port flange 21b to the apparatus side flange, and the bolt is broken.

また、ロータ破片の衝撃力によってポンプケーシング２１が変形し、吸気口フランジ２１ｂが楕円状に変形する場合もある。この場合には、ボルトはロータ回転方向だけでなく半径方向にも剪断力を受けることになる。そこで、本実施形態のターボ分子ポンプでは、図２に示すような円形凹部２１２を設けることにより、回転方向および径方向の剪断力をボルトの曲げ力と引っ張り力とに分散させ、剪断エネルギーをボルトの歪みエネルギーとして吸収できるようにした。 Further, the pump casing 21 may be deformed by the impact force of the rotor fragments, and the inlet flange 21b may be deformed into an elliptical shape. In this case, the bolt receives a shearing force not only in the rotor rotation direction but also in the radial direction. Therefore, in the turbo molecular pump of the present embodiment, by providing the circular recess 212 as shown in FIG. 2, the shearing force in the rotational direction and the radial direction is distributed to the bending force and the pulling force of the bolt, and the shearing energy is reduced to the bolt. It can be absorbed as strain energy.

図３は、ロータ回転方向の衝撃力に対する円形凹部２１２の機能を説明する図である。一方、図４は吸気口フランジ２１ｂが楕円状に変形した場合の、円形凹部２１２の機能を説明する図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating the function of the circular recess 212 with respect to the impact force in the rotor rotation direction. On the other hand, FIG. 4 is a diagram for explaining the function of the circular recess 212 when the inlet flange 21b is deformed into an elliptical shape.

図３（ａ）は、ロータ回転方向の衝撃力が加わったときの吸気口フランジ２１ｂと装置側フランジ４１とのボルト締結部の断面図であり、図２（ａ）のＡ−Ａ断面と同様の断面を示している。図３（ｂ）はＣ−Ｃ断面図である。図３（ａ），（ｂ）いずれの場合も、図示左方向がロータ回転方向である。 FIG. 3A is a cross-sectional view of the bolt fastening portion between the inlet flange 21b and the apparatus-side flange 41 when an impact force in the rotor rotation direction is applied, and is similar to the AA cross section of FIG. The cross section of is shown. FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line CC. 3A and 3B, the left direction in the figure is the rotor rotation direction.

図３（ｂ）に示すように、吸気口フランジ２１ｂのフランジ面側に形成された円形凹部２１２は、ボルト孔２１０に対してロータ回転逆方向に偏心して形成されている。そのため、円形凹部２１２内において、ボルト４１のロータ回転逆方向に最も大きな周方向ボルト変形スペースＳ１が形成されることになる。この場合、ボルト４１の径方向の内外周両側に形成される径方向ボルト変形スペースＳ２は、周方向ボルト変形スペースＳ１よりも小さくなる。 As shown in FIG. 3B, the circular recess 212 formed on the flange surface side of the intake port flange 21 b is formed eccentric to the bolt hole 210 in the direction opposite to the rotor rotation. Therefore, the largest circumferential bolt deformation space S <b> 1 is formed in the circular recess 212 in the direction opposite to the rotor rotation of the bolt 41. In this case, the radial bolt deformation space S2 formed on both the inner and outer peripheral sides in the radial direction of the bolt 41 is smaller than the circumferential bolt deformation space S1.

上述したように、ロータ破壊によりロータ破片がポンプケーシング２１に衝突すると、ロータ回転方向に回そうとする大きな衝撃力がポンプケーシング２１に加わる。従来のようにボルト孔２１０のみが形成されている吸気口フランジの場合には、ボルト４１のフランジ境界付近に剪断応力が集中して、ボルト４１が破断してしまうおそれがあった。 As described above, when the rotor fragments collide with the pump casing 21 due to the rotor destruction, a large impact force is applied to the pump casing 21 to rotate in the rotor rotation direction. In the case of an inlet flange in which only the bolt hole 210 is formed as in the prior art, there is a possibility that the shear stress concentrates near the flange boundary of the bolt 41 and the bolt 41 breaks.

本実施の形態の場合、図３（ｂ）に示すような周方向ボルト変形スペースＳ１が、ボルト４１に対してロータ回転逆方向に形成されるので、ボルト４１は図３（ａ）に示すように塑性変形することができる。ボルト孔２１０の部分は隙間が小さいのでボルト４１の変形は非常に少なく、ボルト４１は円形凹部２１２内においては右側に大きく変形している。なお、図３（ｂ）では、装置側フランジ４０におけるボルト４１の位置を二点差線で示した。このときの変形には、単にボルト４１の軸が曲げられるような変形だけでなく、ボルト４１の軸が伸びるような変形も生じており、ボルト４１に働く剪断エネルギーの一部は曲げおよび伸びの塑性変形によって吸収される。そのため、装置側に伝達される衝撃トルクを低減することができる。 In the case of the present embodiment, the circumferential bolt deformation space S1 as shown in FIG. 3B is formed in the direction opposite to the rotor rotation with respect to the bolt 41, so that the bolt 41 is as shown in FIG. Can be plastically deformed. Since the bolt hole 210 has a small gap, the deformation of the bolt 41 is very small, and the bolt 41 is greatly deformed to the right in the circular recess 212. In addition, in FIG.3 (b), the position of the volt | bolt 41 in the apparatus side flange 40 was shown with the dashed-two dotted line. The deformation at this time includes not only a deformation in which the shaft of the bolt 41 is bent but also a deformation in which the shaft of the bolt 41 extends, and a part of the shear energy acting on the bolt 41 is bent and stretched. Absorbed by plastic deformation. Therefore, the impact torque transmitted to the device side can be reduced.

また、ボルト４１が塑性変形することで、衝撃トルクによる剪断力をボルト４１の広い範囲で受け止めることができるため、ボルト強度を有効に活用することができ、ボルト４１の破断を防止することができる。 Further, since the bolt 41 is plastically deformed, the shearing force due to the impact torque can be received in a wide range of the bolt 41, so that the bolt strength can be effectively utilized and the breakage of the bolt 41 can be prevented. .

次に、図４を参照して、吸気口フランジ２１ｂがロータ破壊の衝撃で楕円状に変形した場合について説明する。図４（ａ）は、衝撃による吸気口フランジ２１ｂの変形を説明する図であり、変形前の吸気口フランジ２１ｂを二点差線で示した。図４（ａ）に示す例では、ポンプケーシング２１へのロータ破片の衝突により、吸気口フランジ２１ｂの上下領域が外周方向に変形した場合を示す。この場合、吸気口フランジ２１ｂの左右領域は内周側に変形することになる。 Next, with reference to FIG. 4, the case where the inlet flange 21b is deformed into an elliptical shape due to the impact of rotor destruction will be described. FIG. 4A is a diagram for explaining the deformation of the inlet flange 21b due to an impact, and the inlet flange 21b before deformation is indicated by a two-dotted line. In the example shown in FIG. 4A, the upper and lower regions of the inlet flange 21 b are deformed in the outer peripheral direction due to the collision of the rotor fragments with the pump casing 21. In this case, the left and right regions of the inlet flange 21b are deformed to the inner peripheral side.

このように変形した場合、吸気口フランジ２１ｂの上下位置にあるボルト孔２１０（例えば、図４（ａ）の符号２１０Ａで示すボルト孔）は、ほぼ径方向の外側へと移動する。そのため、固定用ボルト４１の吸気口フランジ側の部分もボルト孔２１０の移動と共に外側へと変形する。これは、図３（ａ）で図示左方向を外周側（径方向外側）と見なした場合に相当し、ボルト４１は図３（ａ）の場合と同様な形態に変形する。 When deformed in this way, the bolt hole 210 (for example, the bolt hole indicated by reference numeral 210A in FIG. 4A) at the upper and lower positions of the inlet flange 21b moves substantially outward in the radial direction. Therefore, the portion on the inlet flange side of the fixing bolt 41 is also deformed outward as the bolt hole 210 moves. This corresponds to the case where the left direction in FIG. 3A is regarded as the outer peripheral side (outside in the radial direction), and the bolt 41 is deformed in the same form as in FIG. 3A.

ボルト孔２１０および円形凹部２１２を基準に見ると、ボルト４１の装置側フランジ４０にねじ込まれた部分（ボルト４１の先端部分）は、図４（ｂ）の二点差線４１Ａで示すように、ボルト孔２１０に対して相対的に図示上側（内周側）に移動することになる。なお、図４（ｂ）において、図の上下方向が径方向を表しており、上側が内周側で、下側が外周側である。 When viewed on the basis of the bolt hole 210 and the circular recess 212, the portion of the bolt 41 screwed into the apparatus side flange 40 (the tip portion of the bolt 41) is a bolt as shown by a two-dot chain line 41A in FIG. It moves to the upper side (inner peripheral side) in the drawing relative to the hole 210. In FIG. 4B, the vertical direction in the figure represents the radial direction, the upper side is the inner peripheral side, and the lower side is the outer peripheral side.

一方、吸気口フランジ２１ｂの左右領域にあるボルト孔２１０は、図４（ｂ）の符号２１０Ｂで示すボルト孔２１０のように、内周側に移動することになる。この場合には、装置側フランジ４０にねじ込まれたボルト４１の先端部分は、図４（ｂ）の二点差線４１Ｂで示すように、ボルト孔２１０に対して相対的に図示下側（外周側）に移動することになる。 On the other hand, the bolt hole 210 in the left and right region of the inlet flange 21b moves to the inner peripheral side like the bolt hole 210 indicated by reference numeral 210B in FIG. 4B. In this case, the tip portion of the bolt 41 screwed into the apparatus side flange 40 is relatively lower than the bolt hole 210 (outer peripheral side) as shown by a two-dot chain line 41B in FIG. ) Will be moved.

図３，４に示す例では、ボルト孔２１０に対して円形凹部２１２をロータ回転逆方向に偏心して形成したことが特徴である。一般的に、ロータ破片衝突で吸気口フランジ２１ｂが変形することによるボルト４１の変形は、ロータ回転方向の急停止トルクによるボルト変形よりも小さい。また、ロータ３０は一方向にしか回転されないので、ボルト４１のロータ回転方向にはボルト変形スペースを形成する必要がない。 The example shown in FIGS. 3 and 4 is characterized in that a circular recess 212 is formed eccentrically with respect to the bolt hole 210 in the direction opposite to the rotor rotation. In general, the deformation of the bolt 41 due to the deformation of the inlet flange 21b due to the rotor fragment collision is smaller than the deformation of the bolt due to the sudden stop torque in the rotor rotation direction. Further, since the rotor 30 is rotated only in one direction, it is not necessary to form a bolt deformation space in the rotor rotation direction of the bolt 41.

そこで、円形凹部２１２をロータ回転逆方向に偏心させることで、ロータ回転方向のスペースをほぼゼロ程度まで小さくして、ロータ回転逆方向の周方向ボルト変形スペースＳ１の大きさを可能な限り大きくするようにした。そのため、円形凹部２１２をボルト孔２１０に対して同心円状とした場合に比べて、径方向ボルト変形スペースＳ２の大きさが若干小さくなる。しかし、上述したように径方向のボルト変形はロータ回転逆方向のボルト変形に比べて小さいので、径方向のボルト変形に対しても円形凹部２１２は十分対応することができる。 Therefore, by decentering the circular recess 212 in the direction opposite to the rotor rotation, the space in the rotor rotation direction is reduced to approximately zero, and the size of the circumferential bolt deformation space S1 in the direction opposite to the rotor rotation is increased as much as possible. I did it. Therefore, the size of the radial bolt deformation space S2 is slightly smaller than when the circular recess 212 is concentric with the bolt hole 210. However, since the bolt deformation in the radial direction is smaller than the bolt deformation in the reverse direction of the rotor rotation as described above, the circular recess 212 can sufficiently cope with the bolt deformation in the radial direction.

このようなことから、従来の座グリと同一径の円形凹部２１２であっても、ロータ回転逆方向のボルト変形スペースをより大きくすることができる。言い換えれば、ロータ回転逆方向のボルト変形スペースを同心円座グリの場合と同に設定した場合には、円形凹部２１２の径寸法は従来の座グリ径よりも小さくすることができ、図３（ｂ）の径方向寸法Ｌ１は従来よりも小さくなる。そのため、円形凹部２１２がＯリングシールやそのシール面と干渉するのを避けることができると共に、座グリ径が従来よりも小さくなる分だけ吸気口フランジ２１ｂの機械的強度の低下を抑えることができる。 For this reason, even with the circular recess 212 having the same diameter as the conventional spot facing, the bolt deformation space in the reverse direction of the rotor rotation can be further increased. In other words, when the bolt deformation space in the direction opposite to the rotation of the rotor is set to be the same as that of the concentric counterbore, the diameter of the circular recess 212 can be made smaller than the conventional counterbore diameter, and FIG. ) Is smaller than the conventional dimension L1. Therefore, it is possible to avoid the circular recess 212 from interfering with the O-ring seal and its sealing surface, and it is possible to suppress the decrease in the mechanical strength of the inlet flange 21b by the amount that the spot facing diameter is smaller than that of the conventional one. .

例えば、型式ＩＳＯ２５０の吸気口フランジの場合には、ボルト４１の直径は１０ｍｍ、ボルト孔２１０の中心間の直径は３１０ｍｍ、Ｏリング溝の外径は２９０ｍｍである。そのため、同心円座グリの場合には、座グリ径の最大値は２０ｍｍで、図３（ｂ）に示すボルト４１のロータ回転逆方向の隙間Ｌ１は５ｍｍとなる。一方、座グリ径の最大値と同一の直径２０ｍｍを有する円形凹部２１２の場合、偏心量εを約４ｍｍとすると、隙間Ｌ１は９ｍｍとなる。 For example, in the case of the inlet flange of model ISO 250, the diameter of the bolt 41 is 10 mm, the diameter between the centers of the bolt holes 210 is 310 mm, and the outer diameter of the O-ring groove is 290 mm. Therefore, in the case of a concentric counterbore, the maximum value of the counterbore diameter is 20 mm, and the gap L1 in the reverse direction of the rotor rotation of the bolt 41 shown in FIG. 3B is 5 mm. On the other hand, in the case of the circular recess 212 having the same diameter 20 mm as the maximum counterbore diameter, when the eccentricity ε is about 4 mm, the gap L1 is 9 mm.

なお、加工作業面では、ボルト孔２１０の加工、偏心、円形凹部２１２の加工（座グリ加工）の順で作業が行われ、特許文献１に記載のように長穴加工をする場合に比べ非常に簡単である。また、ボルト孔２１０および円形凹部２１２の加工は、キリ加工でも良いし、エンドミル加工であっても良く、汎用機械で加工が可能である。円形凹部２１２をキリ加工した場合には、円形凹部２１２の底面が図５に示すように円錐面となるが、機能的に問題ない。 In addition, on the processing work surface, the work is performed in the order of processing of the bolt hole 210, eccentricity, and processing of the circular recess 212 (counterbore processing). Compared to the case of performing long hole processing as described in Patent Document 1, Easy to be. Further, the machining of the bolt hole 210 and the circular recess 212 may be a drilling process or an end milling process, and can be processed by a general-purpose machine. When the circular concave portion 212 is drilled, the bottom surface of the circular concave portion 212 becomes a conical surface as shown in FIG. 5, but there is no functional problem.

図６は円形凹部２１２の変形例を示す図である。上述した実施の形態では、ボルト孔２１０に対して円形凹部を一つ形成したが。図６に示す変形例では、二段の円形凹部２１２ａ，２１２ｂを形成した。いずれの円形凹部２１２ａ，２１２ｂも、ボルト孔２１０に対してロータ回転逆方向に偏心している。Ｏ１〜Ｏ３はボルト孔２１０，円形凹部２１２ａ，２１２ｂの軸心であり、二段目の円形凹部２１２ｂの偏心量ε２は、一段目の円形凹部２１２ａの偏心量ε１よりも大きく設定されている。ボルト孔２１０は、最下段である一段目の円形凹部２１２ａの底部を貫通するように形成されている。 FIG. 6 is a view showing a modification of the circular recess 212. In the embodiment described above, one circular recess is formed in the bolt hole 210. In the modification shown in FIG. 6, two-stage circular recesses 212a and 212b are formed. Any of the circular recesses 212 a and 212 b is eccentric with respect to the bolt hole 210 in the direction opposite to the rotor rotation. O1 to O3 are axial centers of the bolt hole 210 and the circular recesses 212a and 212b, and the eccentric amount ε2 of the second-stage circular recess 212b is set larger than the eccentricity ε1 of the first-stage circular recess 212a. The bolt hole 210 is formed so as to penetrate the bottom of the first-stage circular recess 212a which is the lowest stage.

このように円形凹部を複数段とすることで、ボルト４１は、図７に示すようにボルト孔２１０，円形凹部２１２ａおよび円形凹部２１２ｂの周面や角部に当接しながら塑性変形することになる。時系列的には、最初にボルト孔２１０の角部を接触点として剪断応力が生じてボルト４１は曲げられ、次に円形凹部２１２ａの角部を接触点として曲げられ、最後に、円形凹部２１２ｂの角部を接触点として曲げられる。 By making the circular recesses into a plurality of stages as described above, the bolt 41 is plastically deformed while coming into contact with the peripheral surfaces and corners of the bolt holes 210, the circular recesses 212a and the circular recesses 212b as shown in FIG. . In chronological order, first, shear stress is generated with the corner portion of the bolt hole 210 as a contact point, the bolt 41 is bent, and then the corner portion of the circular recess portion 212a is bent with the contact point, and finally, the circular recess portion 212b. Can be bent with the corner of the contact point as the contact point.

この変形例の構成では、円形凹部２１２ａ，２１２ｂを偏心させたことによる上述の効果に加えて、曲げモーメントが時系列的に複数箇所で発生して塑性変形することにより、従来のように剪断応力が一箇所に集中することがなく、ボルト４１の破断を防止することができる。また、装置側への衝撃をさらに低減することができる。なお、ここでは円形凹部を２段設けた階段状凹部について例示したが、３段以上の階段状凹部としても良い。 In the configuration of this modified example, in addition to the above-described effect due to the eccentricity of the circular recesses 212a and 212b, the bending moment is generated at a plurality of locations in time series and plastically deformed, so that the shear stress as in the conventional case is achieved. Is not concentrated in one place, and the breakage of the bolt 41 can be prevented. Moreover, the impact on the apparatus side can be further reduced. In addition, although illustrated here about the step-shaped recessed part which provided two steps of circular recessed parts, it is good also as a step-shaped recessed part of three steps or more.

また、図３，４に示す例では、ボルト孔２１０に対して円形凹部２１２をロータ回転逆方向に偏心させることで、１つの周方向ボルト変形スペースＳ１と２つの径方向ボルト変形スペースＳ２を同時に形成した。しかし、加工工数は増えるが、図８に示すように円形凹部２１２よりも径の小さな円形凹部２１３０ａ〜２１３０ｃを、径方向内側および外側とロータ回転逆方向にずらして形成することで、全体的にロータ回転逆方向に偏った凹部２１３を形成するようにしても良い。 In the example shown in FIGS. 3 and 4, the circular recess 212 is decentered in the reverse direction of the rotor rotation with respect to the bolt hole 210, so that one circumferential bolt deformation space S <b> 1 and two radial bolt deformation spaces S <b> 2 are simultaneously formed. Formed. However, although the number of processing steps is increased, as shown in FIG. 8, the circular recesses 2130a to 2130c having a diameter smaller than that of the circular recess 212 are formed so as to be shifted from the radially inner side and the outer side to the rotor rotation reverse direction. You may make it form the recessed part 213 which is biased to the rotor reverse rotation direction.

図８に示す例では、円形凹部２１３０ａ〜２１３０ｃは全て同一径で、ロータ回転逆方向のずらし量をより大きく設定することで、ロータ回転逆方向にボルトがより大きく変形できるようにしている。なお、径方向の円形凹部２１３０ａ，２１３０ｂの径寸法とロータ回転逆方向の円形凹部２１３０ｃの径寸法とが異なっていても良い。 In the example shown in FIG. 8, the circular recesses 2130a to 2130c all have the same diameter, and the bolt can be deformed more greatly in the reverse direction of the rotor rotation by setting a larger shift amount in the reverse direction of the rotor rotation. In addition, the diameter dimension of the circular recessed parts 2130a and 2130b in the radial direction may be different from the diameter dimension of the circular recessed part 2130c in the reverse direction of the rotor rotation.

このように、本実施の形態では、図３，４のようにボルト孔２１０に対してロータ回転逆方向に円形凹部２１２を偏心させたり、図８のように円形凹部２１３０ａ〜２１３０ｃを径方向およびロータ回転逆方向にずらすことで、全体的にロータ回転逆方向に偏った凹部２１３を形成したりすることで、ボルト孔２１０に対して径方向内側および外側に配置される径方向ボルト変形スペースＳ２と、ボルト孔２１０に対してロータ回転逆方向に配置され、径方向ボルト変形スペースＳ２よりも大きな周方向ボルト変形スペースＳ１と、を形成するようにした。 As described above, in the present embodiment, the circular concave portion 212 is eccentric in the direction opposite to the rotor rotation with respect to the bolt hole 210 as shown in FIGS. 3 and 4, or the circular concave portions 2130a to 2130c are arranged in the radial direction as shown in FIG. A radial bolt deformation space S <b> 2 disposed radially inward and outward with respect to the bolt hole 210 by forming a recess 213 that is biased in the overall reverse direction of the rotor by shifting in the reverse direction of the rotor rotation. And a circumferential bolt deformation space S1 which is disposed in the direction opposite to the rotor rotation relative to the bolt hole 210 and is larger than the radial bolt deformation space S2.

その結果、ポンプケーシング固定用のボルトに剪断力が作用した際に、ボルト４１はロータ回転方向に従来よりも大きく塑性変形することができる。 As a result, when a shearing force is applied to the bolt for fixing the pump casing, the bolt 41 can be more plastically deformed in the rotor rotation direction than before.

上述した本実施の形態では、吸気口フランジのボルト孔２１０について説明したが、ポンプケーシング２１をベース２０に固定するための固定フランジ２１ｃに設けられたボルト孔に対しても同様に適用することができる。 In the above-described embodiment, the bolt hole 210 of the inlet flange has been described. However, the present invention can be similarly applied to the bolt hole provided in the fixing flange 21c for fixing the pump casing 21 to the base 20. it can.

例えば、ターボ分子ポンプを装置に固定する場合に、チャンバ側の強度の関係上、図９に示すようにポンプ本体１のベース２０を装置側に設けられた架台４３に固定する場合がある。このような構成の場合には、ポンプケーシング２１をベース２０に固定しているボルト４２に対しても急停止による過大なトルクが作用することになり、また、装置側の架台４３に衝撃が伝達される。そのため、ボルト４３用のボルト孔に関しても上述のような円形凹部を形成することで、ボルト４３を塑性変形させて衝撃エネルギーの吸収を行わせ、ボルト４３の破断防止や装置側への衝撃伝達の抑制を図ることができる。 For example, when the turbo molecular pump is fixed to the apparatus, the base 20 of the pump body 1 may be fixed to a gantry 43 provided on the apparatus side as shown in FIG. 9 due to the strength on the chamber side. In the case of such a configuration, an excessive torque due to a sudden stop acts on the bolt 42 that fixes the pump casing 21 to the base 20, and an impact is transmitted to the frame 43 on the apparatus side. Is done. Therefore, by forming a circular recess as described above for the bolt hole for the bolt 43, the bolt 43 is plastically deformed to absorb the impact energy, thereby preventing the bolt 43 from breaking and transmitting the shock to the apparatus side. Suppression can be achieved.

上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。 Each of the embodiments described above may be used alone or in combination. This is because the effects of the respective embodiments can be achieved independently or synergistically. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.

１：ポンプ本体、２０：ベース、２１：ポンプケーシング、２１ｂ：吸気口フランジ、２１ｃ：固定フランジ、２２：固定翼、３０：ロータ、３２：回転翼、４１，４２：ボルト、４３：架台、２１０：ボルト孔、２１２，２１２ａ，２１２ｂ，２１３０ａ〜２１３０ｃ：円形凹部、２１３：凹部、Ｓ１：周方向ボルト変形スペース、Ｓ２：径方向ボルト変形スペース 1: pump body, 20: base, 21: pump casing, 21b: inlet flange, 21c: fixed flange, 22: fixed blade, 30: rotor, 32: rotor blade, 41, 42: bolt, 43: mount, 210 : Bolt hole, 212, 212a, 212b, 2130a to 2130c: circular recess, 213: recess, S1: circumferential bolt deformation space, S2: radial bolt deformation space

Claims

複数のボルト孔が形成された吸気口フランジを有するポンプケーシングと、
前記ポンプケーシング内に設けられた固定翼と、
回転翼が形成されるとともに前記ポンプケーシング内で高速回転駆動されるロータと、
前記吸気口フランジのシール面側に前記ボルト孔毎に設けられ、底部を貫通するように前記ボルト孔が形成された凹部と、を備え、
前記凹部は、前記ボルト孔に対して径方向内側に形成される第１の径方向空間と、前記ボルト孔に対して径方向外側に形成される第２の径方向空間と、前記ボルト孔に対してロータ回転逆方向に形成され、前記第１および第２の径方向空間よりも大きな周方向空間とを有し、
前記凹部は、前記ボルト孔に対してロータ回転逆方向に偏心した円形凹部であることを特徴とするターボ分子ポンプ。 A pump casing having an inlet flange formed with a plurality of bolt holes;
Fixed wings provided in the pump casing;
A rotor formed with rotor blades and driven to rotate at high speed in the pump casing;
A recessed portion provided on each seal hole side of the inlet flange for each bolt hole and formed with the bolt hole so as to penetrate the bottom;
The recess includes a first radial space formed radially inward with respect to the bolt hole, a second radial space formed radially outward with respect to the bolt hole, and the bolt hole. rotor rotational direction opposite to the formed, possess a large circumferential space than the first and second radial space for,
The turbo molecular pump according to claim 1, wherein the concave portion is a circular concave portion that is eccentric with respect to the bolt hole in a direction opposite to a rotor rotation .

請求項１に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記凹部は、前記ボルト孔に対してロータ回転逆方向に偏心した径の異なる複数の円形凹部を、前記シール面側から径が段階的に小さくなるように階段状に形成した、階段状凹部であって、
前記階段状凹部を構成する最下段の円形凹部の底部を貫通するように前記ボルト孔を形成したことを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo-molecular pump according to claim 1,
The concave portion is a stepped concave portion in which a plurality of circular concave portions having different diameters that are eccentric in the rotor rotation reverse direction with respect to the bolt hole are formed in a stepped shape so that the diameter gradually decreases from the seal surface side. There,
The turbo-molecular pump characterized in that the bolt hole is formed so as to penetrate the bottom of the lowermost circular concave portion constituting the stepped concave portion.

請求項１または２に記載のターボ分子ポンプにおいて、
前記固定翼が積層載置されるとともに、前記ポンプケーシングが固定されるポンプベースと、
前記ポンプケーシングに設けられ、前記ポンプベースにボルト固定するための複数の固定用ボルト孔が形成された固定用フランジと、を備え、
前記複数の固定用ボルト孔の各々に対して、ロータ回転逆方向に偏心した円形凹部を前記固定用フランジのベース対向面側に形成するとともに、該円形凹部の底部を貫通するように前記固定用ボルト孔を形成したことを特徴とするターボ分子ポンプ。 The turbo molecular pump according to claim 1 or 2 ,
A pump base on which the fixed wings are stacked and mounted, and the pump casing is fixed;
A fixing flange provided on the pump casing and formed with a plurality of fixing bolt holes for fixing the bolt to the pump base;
For each of the plurality of fixing bolt holes, a circular concave portion eccentric in the direction opposite to the rotation of the rotor is formed on the base facing surface side of the fixing flange, and the fixing concave portion is penetrated through the bottom of the circular concave portion. A turbo molecular pump characterized by forming a bolt hole.