JPH11287371A - Rotary joint - Google Patents
Rotary jointInfo
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- JPH11287371A JPH11287371A JP10092099A JP9209998A JPH11287371A JP H11287371 A JPH11287371 A JP H11287371A JP 10092099 A JP10092099 A JP 10092099A JP 9209998 A JP9209998 A JP 9209998A JP H11287371 A JPH11287371 A JP H11287371A
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- sealing ring
- seal
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- ring
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、２種以上の流体を
混在させることなく各別のルートで相対回転部材間にお
いて流動させるためのロータリジョイントに関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a rotary joint for causing two or more fluids to flow between relative rotating members on different routes without being mixed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍ
ｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）法による半
導体ウエハの表面研摩処理は、ターンテーブルとトップ
リングとを、その間に半導体ウエハを挟圧させた状態
で、別個独立して回転させることにより行われるが、か
かる場合に、ターンテーブル又はトップリングから加圧
空気等の２種以上の流体を噴出させることがある。この
ため、ＣＭＰ法による表面研摩装置（以下「ＣＭＰ装
置」という）にあっては、ＣＭＰ装置本体とこれに回転
自在に支持されたターンテーブル又はトップリングとの
間に、２種以上の流体を別ルートで漏れを生じることな
く流動させるロータリジョイントを設けておく必要があ
る。2. Description of the Related Art For example, CMP (Chemical M)
The surface polishing treatment of the semiconductor wafer by the mechanical polishing method is performed by separately and independently rotating the turntable and the top ring while the semiconductor wafer is sandwiched between the turntable and the top ring. Two or more fluids such as pressurized air may be ejected from a table or a top ring. For this reason, in a surface polishing apparatus using a CMP method (hereinafter referred to as “CMP apparatus”), two or more types of fluids are applied between a CMP apparatus main body and a turntable or top ring rotatably supported by the main body. It is necessary to provide a rotary joint that allows the fluid to flow without leakage on another route.
【０００３】而して、ＣＭＰ装置本体のような固定側部
材に形成した固定側流体通路とターンテーブル又はトッ
プリングのような回転側部材に形成した回転側流体通路
とを連結するロータリジョイントとしては、一般に、固
定側部材に取付けた第１ジョイント構成部材と回転側部
材に取付けた第２ジョイント構成部材とを相対回転自在
に連結し、両ジョイント構成部材に、回転軸線方向に対
向して相対回転自在に密接する第１及び第２シール面を
一体形成又は固設し、第１シール面が設けられている第
１ジョイント構成部材に、固定側流体通路に連通し且つ
第１シール面の相対回転中心部に開口する流体通路部分
を形成すると共に、第２シール面が設けられている第２
ジョイント構成部材に、回転側流体通路に連通し且つ第
２シール面の相対回転中心部に開口する流体通路部分を
形成して、両流体通路部分をシールされた状態で相対回
転自在に連結するように構成された金属製のもの（以下
「従来ジョイント」という）が周知である。A rotary joint for connecting a fixed fluid passage formed in a fixed member such as a main body of a CMP apparatus to a rotating fluid passage formed in a rotating member such as a turntable or a top ring is known as a rotary joint. Generally, a first joint component attached to a fixed-side member and a second joint component attached to a rotary-side member are relatively rotatably connected to each other, and the two joint components are rotated relative to each other in the direction of the rotation axis. First and second sealing surfaces that are freely in close contact with each other are integrally formed or fixed, and the first joint component provided with the first sealing surface communicates with the fixed-side fluid passage and the relative rotation of the first sealing surface. A second passage having a fluid passage portion opened at the center portion and having a second sealing surface;
A fluid passage portion communicating with the rotation-side fluid passage and opening at the center of relative rotation of the second sealing surface is formed in the joint component, and the two fluid passage portions are rotatably connected in a sealed state. (Hereinafter referred to as "conventional joint") is well known.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来ジョイン
トにあっては、ジョイント構成部材の回転軸線上におい
て両流体通路部分を両シール面により連結するように構
成されていることから、流体の流動ルートを複数設ける
ことができない。したがって、従来ジョイントは、ＣＭ
Ｐ装置のように２種以上の流体を扱う装置，機器には使
用することができず、その用途が大幅に限定されるもの
であった。However, in the conventional joint, since both fluid passages are connected by both sealing surfaces on the rotation axis of the joint component, the fluid flow route Cannot be provided in plurality. Therefore, the conventional joint is CM
It cannot be used for devices and devices that handle two or more types of fluids, such as the P device, and its use has been greatly limited.
【０００５】しかも、従来ジョイントは、流体通路部分
間のシールを両シール面の接触により行なうように構成
されたものであるから、良好なシール機能を維持するた
めには、両シール面の接触圧及び接触状態を適正に保持
しておく必要がある。しかし、各シール面はジョイント
構成部材と一体をなすものであるから、ジョイント構成
部材が軸振れを生じた場合、両シール面の平行性が損な
われて（いわゆる片当たり現象を生じて）シール機能が
低下する虞れがあり、安定したシール機能を発揮するこ
とができない。勿論、片当たり現象が生じると、両シー
ル面が局部的に強く接触することから、その接触部分で
激しく摩耗し、シール機能が喪失する虞れもある。した
がって、従来ジョイントは、長期に亘って安定したシー
ル機能を発揮することができないものであり、流体漏れ
のない清浄環境が要求されるＣＭＰ装置等の装置，機器
には使用することができない。In addition, the conventional joint is constructed so that the seal between the fluid passage portions is performed by contact between the two seal surfaces. Therefore, in order to maintain a good seal function, the contact pressure between the two seal surfaces is required. It is necessary to keep the contact state properly. However, since each sealing surface is integral with the joint component, when the joint component causes shaft runout, the parallelism of both sealing surfaces is impaired (so-called one-side contact phenomenon occurs) and the sealing function is performed. May be reduced, and a stable sealing function cannot be exhibited. Needless to say, when the one-sided contact phenomenon occurs, the two sealing surfaces locally come into strong contact with each other, so that the contact portions may be severely worn and the sealing function may be lost. Therefore, the conventional joint cannot exhibit a stable sealing function over a long period of time, and cannot be used for devices and devices such as a CMP device that requires a clean environment without fluid leakage.
【０００６】本発明は、このような問題を生じることな
く、２種以上の流体を混在させることなく各別のルート
で流動させることができ、長期に亘って安定したシール
機能を発揮させることができる実用的なロータリジョイ
ントを提供することを目的とするものである。According to the present invention, two or more kinds of fluids can be caused to flow through different routes without causing such a problem, and a stable sealing function can be exhibited over a long period of time. It is an object of the present invention to provide a practical rotary joint that can be used.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】この課題を解決した本発
明のロータリジョイントは、第１ジョイント構成部材
と、第１ジョイント構成部材の内周部にベアリングを介
して回転自在に連結された第２ジョイント構成部材と、
回転軸線方向における両ジョイント構成部材の対向端部
間に配設されたメカニカルシールであって、一方の対向
端部に回転軸線と同心状をなして固定された固定密封環
及び他方の対向端部に固定密封環と同心対向状をなして
軸線方向に移動可能に保持され且つ固定密封環へと押圧
附勢された可動密封環を具備する端面側メカニカルシー
ルと、第１ジョイント構成部材の内周部とこれに対向す
る第２ジョイント構成部材の外周部との間に回転軸線方
向に並列状に配設された複数のメカニカルシールであっ
て、各々が、第１ジョイント構成部材の内周部に固定さ
れた静止密封環及び第２ジョイント構成部材の外周部に
静止密封環と同心対向状をなして軸線方向に移動可能に
保持され且つ静止密封環へと押圧附勢された回転密封環
を具備する周面側メカニカルシールと、各ジョイント構
成部材を貫通して、各々の一端部が端面側メカニカルシ
ールの密封環内に開口された第１流体通路部分と、各ジ
ョイント構成部材を貫通して、各々の一端部が隣接する
周面側メカニカルシール間に開口された第２流体通路部
分と、少なくとも一の静止密封環の内周部に形成されて
おり、第２ジョイント構成部材の外周部を回転自在に嵌
合保持する環状の軸受部と、を具備するものである。か
かるロータリジョイントにあって、各周面側メカニカル
シールにおいては、回転密封環を静止密封環へと押圧附
勢するスプリング部材として、当該密封環の軸線方向に
弾性変形可能な板バネを使用しておくことが好ましい。
また、前記一方の対向端部に、第１流体通路部分が開口
する凹部を設けて、この凹部に固定密封環を嵌合固定さ
せておくことが好ましい。A rotary joint according to the present invention, which solves the above problem, comprises a first joint member and a second joint member rotatably connected to an inner peripheral portion of the first joint member via a bearing. Joint components,
A mechanical seal disposed between opposed ends of both joint components in the direction of the rotation axis, wherein a fixed sealing ring fixed to one of the opposed ends concentrically with the rotation axis and the other opposed end An end face side mechanical seal having a movable sealing ring which is concentrically opposed to the fixed sealing ring and is movably held in the axial direction and is urged against the fixed sealing ring, and an inner periphery of the first joint constituting member A plurality of mechanical seals disposed in parallel in the direction of the rotation axis between the portion and the outer peripheral portion of the second joint component facing the same, each of which is provided on the inner peripheral portion of the first joint component. A fixed stationary sealing ring and a rotary sealing ring which is concentrically opposed to the stationary sealing ring and is movably held in the axial direction on the outer peripheral portion of the second joint component and is urged against the stationary sealing ring. Peripheral surface One end of each penetrating through the joint seal member, the first fluid passage portion which is opened in the sealing ring of the end face side mechanical seal, penetrates each joint constituent member, and each end part is penetrated by each joint constituent member. A second fluid passage portion opened between adjacent peripheral side mechanical seals and an inner peripheral portion of at least one stationary sealing ring, and an outer peripheral portion of the second joint component is rotatably fitted and held. And an annular bearing portion. In such a rotary joint, in each peripheral-surface-side mechanical seal, a leaf spring that is elastically deformable in the axial direction of the sealing ring is used as a spring member that presses and biases the rotating sealing ring toward the stationary sealing ring. Preferably.
In addition, it is preferable that a recessed portion in which the first fluid passage portion is opened is provided at the one opposite end, and a fixed sealing ring is fitted and fixed in the recessed portion.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜図３に基づいて具体的に説明する。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be specifically described with reference to FIGS.
【０００９】この実施の形態における本発明に係るロー
タリジョイント１０１は、図１に示す如く、固定側部材
（例えば、冒頭で述べたＣＭＰ装置本体）に取り付けら
れる第１ジョイント構成部材１と、回転側部材（例え
ば、冒頭で述べたトップリング又はターンテーブル）に
取付けられる第２ジョイント構成部材２と、両ジョイン
ト構成部材１，２間に介装された端面側メカニカルシー
ル３並びに第１及び第２周面側メカニカルシール４，５
と、両ジョイント構成部材１，２に形成された一連の第
１及び第２流体通路６，７とを具備する。なお、以下に
おいて、上下とは図１における上下を意味するものとす
る。As shown in FIG. 1, a rotary joint 101 according to the present invention in this embodiment includes a first joint component 1 attached to a fixed member (for example, a CMP apparatus main body described at the beginning) and a rotary joint 101. A second joint member 2 attached to a member (for example, a top ring or a turntable described at the beginning), an end face side mechanical seal 3 interposed between the two joint members 1 and 2, and first and second circumferences; Surface side mechanical seal 4,5
And a series of first and second fluid passages 6 and 7 formed in both joint components 1 and 2. In addition, below, the up and down shall mean the up and down in FIG.
【００１０】第１ジョイント構成部材１は、図１に示す
如く、円形の内周部１０ａを有する筒状の側部壁１０
と、その上端部にこれを閉塞すべく嵌合取着された端部
壁１１とからなる。なお、両壁１０，１１の嵌合部分
は、Ｏリング１２によりシールされている。As shown in FIG. 1, the first joint component 1 has a cylindrical side wall 10 having a circular inner peripheral portion 10a.
And an end wall 11 fitted and attached to its upper end to close it. The fitting portion between the two walls 10 and 11 is sealed by an O-ring 12.
【００１１】第２ジョイント構成部材２は、図１に示す
如く、円柱状の主体部２０と主体部２０の下端部に形成
された円盤状のフランジ部２２と主体部２０に外嵌され
た円筒状の蓋部２３とからなる。蓋部２３を除く第２ジ
ョイント構成部材部分（主体部２０及びフランジ部２
２）は一体成形されている。第２ジョイント構成部材２
は、第１ジョイント構成部材２の内周部つまり側部壁１
０の内周部１０ａと第２ジョイント構成部材１の外周部
である蓋部２３との下端部間に介装したベアリング１３
により、フランジ部２２を除く第２ジョイント構成部材
部分（主体部２０及び蓋部２３）を第１ジョイント構成
部材１内に挿入させた状態で、第１ジョイント構成部材
１に回転自在に支持されている。なお、第２ジョイント
構成部材２は、トップリング等の回転側部材の回転に伴
って強制回転せしめられる。また、主体部２０と蓋部２
３との嵌合部分は、その上下端部位に配したＯリング２
６，２６によりシールされている。As shown in FIG. 1, the second joint component 2 includes a cylindrical main body 20, a disk-shaped flange 22 formed at the lower end of the main body 20, and a cylinder externally fitted to the main body 20. And a lid 23 in the shape of a letter. The second joint constituent members except the lid 23 (the main body 20 and the flange 2
2) is integrally formed. Second joint component 2
Is the inner peripheral portion of the first joint component 2, that is, the side wall 1.
Bearing 13 interposed between a lower end portion of the inner peripheral portion 10a of the first joint member 0 and a lid portion 23 which is an outer peripheral portion of the second joint component 1.
Accordingly, the second joint component (the main body 20 and the lid 23) excluding the flange portion 22 is rotatably supported by the first joint component 1 in a state of being inserted into the first joint component 1. I have. The second joint component 2 is forcibly rotated with the rotation of a rotation-side member such as a top ring. The main body 20 and the lid 2
3 are O-rings 2 arranged at the upper and lower ends thereof.
Sealed by 6,26.
【００１２】端面側メカニカルシール３は、図１及び図
２に示す如く、回転軸線方向における両ジョイント構成
部材１，２の対向端部間つまり第１ジョイント構成部材
１の端部壁１１と第２ジョイント構成部材２の主体部２
０の上端部たる密封環保持部２１との間に配設された端
面接触形のメカニカルシールであって、第２ジョイント
構成部材２に設けられた固定密封環３０と、第１ジョイ
ント構成部材１に設けられた可動密封環３１と、可動密
封環３１と第１ジョイント構成部材１との間に介装され
た回転阻止機構３２及びスプリング部材３３とを具備す
るものである。As shown in FIGS. 1 and 2, the end face side mechanical seal 3 is provided between the opposite ends of the joint members 1 and 2 in the direction of the rotation axis, that is, the end wall 11 of the first joint member 1 and the second wall. Main part 2 of joint component 2
0 is a mechanical seal of an end surface contact type disposed between a sealing ring holding portion 21 as an upper end portion of the first joint member 1 and a fixed sealing ring 30 provided on a second joint member 2. , A rotation preventing mechanism 32 and a spring member 33 interposed between the movable sealing ring 31 and the first joint component 1.
【００１３】固定密封環３０は、図２に示す如く、円筒
状に構成されており、第２ジョイント構成部材２の回転
軸線と同心状をなして、密封環保持部２１に形成した凹
部２４に嵌合固定されている。固定密封環３０の上端面
は、軸線に直交する環状平滑面である密封端面３０ａに
構成されている。固定密封環３０は、上端部を僅かに突
出させた状態で凹部２４に嵌合されており、その嵌合部
分はＯリング２５により二次シールされている。As shown in FIG. 2, the stationary seal ring 30 is formed in a cylindrical shape, and is concentric with the rotation axis of the second joint component 2, and is formed in a concave portion 24 formed in the seal ring holding portion 21. Fitted and fixed. The upper end surface of the fixed sealing ring 30 is formed as a sealing end surface 30a which is an annular smooth surface orthogonal to the axis. The stationary sealing ring 30 is fitted in the recess 24 with its upper end slightly protruding, and the fitted portion is secondarily sealed by an O-ring 25.
【００１４】可動密封環３１は、図２に示す如く、円環
状の本体部３１ａとその上端部に一体形成された円筒状
の保持部３１ｂとからなるものであり、保持部３１ｂを
端部壁１１に設けた保持孔１１ａに嵌合させることによ
り、第１ジョイント構成部材１に固定密封環３０と同心
対向状をなして軸線方向移動可能に保持されている。保
持部３１ｂと保持孔１１ａとの嵌合部分は、保持孔１１
ａの内周部に保持させたＯリング１４により二次シール
されている。本体部３１ａの外径は保持部３１ｂの外径
より所定量大きく設定されている。本体部３１ａの下端
面は、軸線に直交する環状平滑面である密封端面３１ｃ
に構成されている。As shown in FIG. 2, the movable sealing ring 31 comprises an annular main body 31a and a cylindrical holding part 31b integrally formed at the upper end thereof, and the holding part 31b is connected to an end wall. By being fitted into the holding hole 11a provided in the base 11, the first joint constituting member 1 is concentrically opposed to the stationary sealing ring 30 and is movably held in the axial direction. The fitting portion between the holding portion 31b and the holding hole 11a is
The secondary sealing is performed by the O-ring 14 held on the inner peripheral portion of the portion a. The outer diameter of the main body portion 31a is set to be larger than the outer diameter of the holding portion 31b by a predetermined amount. The lower end surface of the main body 31a is a sealed end surface 31c which is an annular smooth surface orthogonal to the axis.
Is configured.
【００１５】回転阻止機構３２は、図２に示す如く、第
１ジョイント構成部材１の端部壁１１の下端部に、保持
孔１１ａの外周領域に配して、一又は複数の係止ピン３
２ａを下方に向けて突設すると共に、可動密封環３１の
本体部３１ａの外周部に一又は複数の係合凹部３２ｂを
形成して、係止ピン３２ａを係合凹部３２ｂに係合させ
ることにより、可動密封環３１を第１ジョイント構成部
材１に対して軸線方向移動を許容しつつ相対回転不能に
係止保持するものである。As shown in FIG. 2, the rotation preventing mechanism 32 is disposed at the lower end of the end wall 11 of the first joint component 1 in the outer peripheral area of the holding hole 11a, and one or more locking pins 3 are provided.
2a is projected downward, and one or more engaging recesses 32b are formed on the outer peripheral portion of the main body portion 31a of the movable sealing ring 31, and the locking pins 32a are engaged with the engaging recesses 32b. Accordingly, the movable seal ring 31 is locked and held so as to be relatively non-rotatable while allowing the movable seal ring 31 to move in the axial direction with respect to the first joint component 1.
【００１６】スプリング部材３３は、図２に示す如く、
可動密封環３１の本体部３１ａの上端部とこれに対向す
る第１ジョイント構成部材１の端部壁１１の下端部との
間に介装された複数のコイルスプリングで構成されてお
り、可動密封環３１を、両密封端面３０ａ，３１ｃが相
互に押圧接触せしめられるべく、固定密封環３０へと押
圧附勢するものである。The spring member 33 is, as shown in FIG.
The movable seal ring 31 includes a plurality of coil springs interposed between an upper end of the main body 31a of the movable seal ring 31 and a lower end of the end wall 11 of the first joint component 1 opposed thereto. The ring 31 is urged toward the stationary sealing ring 30 so that the two sealing end faces 30a and 31c are brought into pressure contact with each other.
【００１７】端面側メカニカルシール３は、第２ジョイ
ント構成部材２の回転に伴う密封端面３０ａ，３１ｃの
相対回転摺接作用により、その相対回転部分の内周側領
域（以下「第１接続領域」という）３ａと外周側領域３
ｂとの間をシールするものであり、周知の端面接触形メ
カニカルシールと同様のシール機能を発揮するものであ
る。なお、密封端面３０ａ，３１ｃの径を含めた各構成
要素の寸法等は、両領域３ａ，３ｂの圧力関係が逆転す
る場合（例えば、第１流体通路６内が負圧ないしドライ
モードに切り換えられた場合）にも密封端面３０ａ，３
１ｃによる良好なシール機能が維持されるように（例え
ばバランス比を零とする等）設定されている。The end face side mechanical seal 3 has an inner peripheral side area (hereinafter referred to as a "first connection area") of the relative rotation portion due to the relative rotation sliding action of the sealing end faces 30a, 31c accompanying the rotation of the second joint component 2. 3a) and the outer peripheral region 3
b and seals the same sealing function as a well-known end face contact type mechanical seal. The dimensions of the components including the diameters of the sealing end faces 30a and 31c are determined when the pressure relationship between the two regions 3a and 3b is reversed (for example, the inside of the first fluid passage 6 is switched to a negative pressure or a dry mode). End) 30a, 3
It is set so that the good sealing function by 1c is maintained (for example, the balance ratio is set to zero).
【００１８】第１及び第２周面側メカニカルシール４，
５は、図１に示す如く、第２ジョイント構成部材２の外
周部である蓋部２３とこれを同心状に囲繞する第１ジョ
イント構成部材１の内周部つまり側部壁１０の内周部１
０ａとの間に第２ジョイント構成部材２の軸線方向に並
列して上下に配設されている。The first and second peripheral surface side mechanical seals 4,
As shown in FIG. 1, reference numeral 5 denotes a lid 23 which is an outer peripheral portion of the second joint component 2 and an inner peripheral portion of the first joint component 1 which concentrically surrounds the lid 23, that is, an inner peripheral portion of the side wall 10. 1
The second joint component 2 is disposed vertically above and below the first joint component 0a.
【００１９】上位の第１周面側メカニカルシール４は、
図１及び図３に示す如く、側部壁１０と蓋部２３との間
に介装された端面接触形のメカニカルシールであり、前
記外周側領域３ｂの下端部をシールして、この領域を密
閉された冷却水供給領域３ｂとなすものである。すなわ
ち、第１周面側メカニカルシール４は、図３に示す如
く、側壁部１０の内周部１０ａにＯリング４２を介して
内嵌状に固定された静止密封環４３と、静止密封環４３
の下位に配して、蓋部２３にＯリング４４を介して軸線
方向移動可能に挿通保持された回転密封環４５と、回転
密封環４５の下位に配して、蓋部２３に固定されたスプ
リングリテーナ４６と、回転密封環４５とスプリングリ
テーナ４６との間に介装されて、回転密封環４５を静止
密封環４３へと押圧附勢するスプリング部材４７とを具
備して、両密封環４３，４５の相対回転摺接作用によ
り、その相対回転部分の外周側領域４ａと内周側領域た
る冷却水供給領域３ｂとの間をシールするように構成さ
れている。回転密封環４５は、図１に示す如く、その外
周部に形成した係合溝４５ａにスプリングリテーナ４６
に形成した係合突部４６ａを係合させることにより、第
２ジョイント構成部材２に軸線方向移動を許容しつつ相
対回転不能に保持されている。スプリング部材４７は、
軸線方向に密接状に並列する複数の皿状の板バネで構成
されている。而して、冷却水供給領域３ｂには、図１及
び図２に示す如く、第１ジョイント構成部材１の側部壁
１０に設けた給水口１０ｂから冷却水（通常、常温清水
が使用される）１０８が供給されるようになっており、
この冷却水１０８により第１メカニカルシール３の密封
環３０，３１を冷却するように工夫されている。なお、
側部壁１０には、図示していないが、冷却水供給領域３
ｂに連通する排水口が設けられている。The upper first peripheral surface side mechanical seal 4 is
As shown in FIGS. 1 and 3, an end surface contact type mechanical seal is provided between the side wall 10 and the lid 23, and a lower end portion of the outer peripheral side region 3 b is sealed. It forms a closed cooling water supply area 3b. That is, as shown in FIG. 3, the first peripheral surface side mechanical seal 4 includes a stationary sealing ring 43 fixed to the inner peripheral portion 10 a of the side wall portion 10 via the O-ring 42 so as to be fitted therein, and a stationary sealing ring 43.
, A rotary seal ring 45 inserted and held in the lid 23 through an O-ring 44 so as to be movable in the axial direction, and a rotary seal ring 45 disposed below the rotary seal ring 45 and fixed to the lid 23. A spring retainer 46 and a spring member 47 interposed between the rotary seal ring 45 and the spring retainer 46 for urging the rotary seal ring 45 toward the stationary seal ring 43 are provided. , 45, the outer peripheral area 4a of the relative rotational portion and the cooling water supply area 3b, which is the inner peripheral area, are sealed. As shown in FIG. 1, the rotary seal ring 45 has a spring retainer 46 in an engagement groove 45a formed in the outer peripheral portion thereof.
The second joint component 2 is held so as to be relatively non-rotatable while allowing the second joint component 2 to move in the axial direction. The spring member 47 is
It is composed of a plurality of dish-shaped leaf springs which are closely arranged in the axial direction. As shown in FIGS. 1 and 2, the cooling water supply area 3b is supplied with cooling water (usually room temperature clean water) from a water supply port 10b provided in the side wall 10 of the first joint component 1. ) 108 is supplied,
The cooling water 108 cools the sealing rings 30 and 31 of the first mechanical seal 3. In addition,
Although not shown, the cooling water supply area 3 is provided on the side wall 10.
A drain port communicating with b is provided.
【００２０】また、静止密封環４３の内周部には、これ
を第２ジョイント構成部材２の軸受部材としても機能さ
せるべく、図１及び図３に示す如く、蓋部２３の上端部
を相対回転自在に嵌合保持する環状の軸受部４８が形成
されている。したがって、第２ジョイント構成部材２
は、その上下端部をベアリング１３及び軸受部４８を介
して第１ジョイント構成部材１に回転自在に支持される
ことになり、ベアリング１３のみで支持させた場合に比
して、軸振れを生じることなく円滑に回転されることに
なる。なお、軸受部４８と蓋部２３との間には、極く微
小な環状間隙４９が存在して、これに侵入した冷却水１
０８により潤滑膜が形成されることになり、この潤滑膜
の形成により軸受部４８による軸受機能がより効果的に
発揮されることになる。軸受部４８の内径は、蓋部２３
を径方向変位不能（軸振れしない）に且つ相対回転自在
に嵌合保持しうることを条件として、蓋部２３の外径に
略一致する寸法に設定される。具体的には、蓋部２３と
の間に０．１ｍｍ程度の環状隙間４９が生じるように設
定しておくことが好ましい。As shown in FIGS. 1 and 3, the inner peripheral portion of the stationary sealing ring 43 is provided with an upper end portion of the lid portion 23 so as to function as a bearing member of the second joint component 2. An annular bearing portion 48 that is rotatably fitted and held is formed. Therefore, the second joint component 2
Will be rotatably supported by the first joint component 1 via the bearing 13 and the bearing portion 48, and will cause shaft runout as compared with the case where the bearing is supported only by the bearing 13. It can be rotated smoothly without any. A very small annular gap 49 exists between the bearing 48 and the lid 23, and the cooling water 1
08, a lubricating film is formed, and the formation of this lubricating film more effectively exerts the bearing function of the bearing portion 48. The inner diameter of the bearing portion 48 is
Is set to a size that substantially matches the outer diameter of the lid portion 23, provided that the outer diameter of the lid portion 23 can be fitted and held so that it cannot be displaced in the radial direction (does not shake the shaft) and can be relatively rotated. Specifically, it is preferable to set so that an annular gap 49 of about 0.1 mm is formed between the lid 23 and the cover 23.
【００２１】下位の第２周面側メカニカルシール５は、
図１及び図３に示す如く、第１周面側メカニカルシール
４の下方位において側部壁１０と蓋部２３との間に介装
された端面接触形のメカニカルシールであって、第１周
面側メカニカルシール４とは上下対称構造をなす点及び
軸受部４８を有しない点を除いて同一構造に構成された
ものである。すなわち、第２周面側メカニカルシール５
は、図３に示す如く、側壁部１０の内周部１０ａにＯリ
ング５２を介して内嵌状に固定された静止密封環５３
と、静止密封環５３の上位に配して、蓋部２３にＯリン
グ５４を介して軸線方向移動可能に挿通保持された回転
密封環５５と、回転密封環５５の上位に配して、蓋部２
３に固定されたスプリングリテーナ４６と、回転密封環
５５とスプリングリテーナ４６との間に介装されて、回
転密封環５５を静止密封環５３へと押圧附勢するスプリ
ング部材（複数の皿状の板バネで構成されている）５７
とを具備して、両密封環５３，５５の相対回転摺接作用
により、その外周側領域４ａと内周側領域であるベアリ
ング１３側の大気領域４ｂとの間をシールするように構
成されている。スプリングリテーナ４６は、第１周面側
メカニカルシール４と兼用されている。回転密封環５５
は、第１周面側メカニカルシール４における回転密封環
４５と同様に、その外周部に形成した係合溝５５ａにス
プリングリテーナ４６に形成した係合突部５６ａを係合
させることにより、第２ジョイント構成部材２に軸線方
向移動を許容しつつ相対回転不能に保持されている。外
周側領域４ａは、両ジョイント構成部材１，２の内外周
部１０ａ，２３間の環状領域の上下端部を第１及び第２
周面側メカニカルシール４，５により密閉シールされた
接続領域（以下「第２接続領域」という）４ａとなされ
ている。The lower second peripheral surface side mechanical seal 5 is
As shown in FIGS. 1 and 3, a mechanical seal of an end surface contact type interposed between the side wall 10 and the lid 23 in a downward direction of the first peripheral side mechanical seal 4, wherein The surface side mechanical seal 4 has the same structure except that it has a vertically symmetric structure and does not have the bearing portion 48. That is, the second peripheral surface side mechanical seal 5
As shown in FIG. 3, a stationary sealing ring 53 fixed to the inner peripheral portion 10a of the side wall portion 10 through an O-ring 52 so as to be fitted inside.
A rotary seal ring 55 disposed above the stationary seal ring 53 and inserted and held in the lid portion 23 via an O-ring 54 so as to be movable in the axial direction; and a rotary seal ring 55 disposed above the rotary seal ring 55. Part 2
3 and a spring member (a plurality of plate-like plates) which is interposed between the rotary seal ring 55 and the spring retainer 46 to press and urge the rotary seal ring 55 to the stationary seal ring 53. 57)
The sealing ring 53, 55 is configured to seal between the outer peripheral region 4a and the inner peripheral region, that is, the atmosphere region 4b on the bearing 13 side, by the relative sliding sliding action of the sealing rings 53, 55. I have. The spring retainer 46 is also used as the first peripheral surface side mechanical seal 4. Rotary seal ring 55
As in the case of the rotary seal ring 45 in the first peripheral surface side mechanical seal 4, the second engagement portion 56a formed in the spring retainer 46 is engaged with the engagement groove 55a formed in the outer peripheral portion thereof. The joint component 2 is held so as to be relatively non-rotatable while allowing movement in the axial direction. The outer peripheral side region 4a is formed by first and second upper and lower ends of an annular region between the inner and outer peripheral portions 10a and 23 of the joint components 1 and 2.
A connection region (hereinafter, referred to as a “second connection region”) 4 a hermetically sealed by the peripheral surface side mechanical seals 4 and 5 is provided.
【００２２】第１流体通路６は、図１〜図３に示す如
く、第１ジョイント構成部材１に形成した固定側第１流
体通路部分６０と第２ジョイント構成部材２に形成した
回転側第１流体通路部分６１とを端面側メカニカルシー
ル３により密閉シールされた第１接続領域３ａを介して
連通させてなる一連のものであり、第１流体（例えば、
ＣＭＰ装置においてトップリング又はターンテーブルか
ら半導体ウエハに噴出させる純水等）１０２を流動させ
るものである。固定側第１流体通路部分６０は、第１ジ
ョイント構成部材１の端部壁１１に形成されている。固
定側第１流体通路部分６０の一端部は密封環内である第
１接続領域３ａに開口されており、その他端部は、端部
壁１１の外周部に開口されていて、第１ジョイント構成
部材１が取付けられる固定側部材の固定側流体通路（第
１流体用通路）１０３に接続されるようになっている。
回転側第１流体通路部分６１は第２ジョイント構成部材
２の主体部２０、密封環保持部２１及びフランジ部２２
にその回転軸線（第２ジョイント構成部材２の回転軸
線）を貫通して形成されている。回転側第１流体通路部
分６１の一端部は密封環内である第１接続領域３ａに開
口されており、その他端部は、フランジ部２２の下端部
に開口されていて、第２ジョイント構成部材２が取付け
られる回転側部材の回転側流体通路（第１流体用通路）
１０４に接続されるようになっている。As shown in FIGS. 1 to 3, the first fluid passage 6 includes a fixed first fluid passage portion 60 formed in the first joint component 1 and a rotating first fluid passage portion 60 formed in the second joint component 2. A series of fluid passage portions 61 are communicated with each other through a first connection region 3a hermetically sealed by the end face side mechanical seal 3, and the first fluid (for example,
In the CMP apparatus, pure water or the like 102 which is jetted from a top ring or a turntable to a semiconductor wafer flows. The fixed-side first fluid passage portion 60 is formed on the end wall 11 of the first joint component 1. One end of the fixed-side first fluid passage portion 60 is opened to the first connection region 3a in the sealing ring, and the other end is opened to the outer peripheral portion of the end wall 11 to form a first joint structure. The fixed-side fluid passage (first fluid passage) 103 of the fixed-side member to which the member 1 is attached is connected.
The rotation-side first fluid passage portion 61 includes the main body portion 20, the sealing ring holding portion 21, and the flange portion 22 of the second joint component 2.
Is formed to penetrate the rotation axis (the rotation axis of the second joint component 2). One end of the rotation-side first fluid passage portion 61 is open to the first connection region 3a in the sealing ring, and the other end is open to the lower end of the flange portion 22. Rotation-side fluid passage (first fluid passage) of the rotation-side member to which 2 is attached
104.
【００２３】第２流体通路７は、図１及び図３に示す如
く、第１ジョイント構成部材１に形成した固定側第２流
体通路部分７０と第２ジョイント構成部材２に形成した
回転側第２流体通路部分７１とを第１及び第２周面側メ
カニカルシール４，５により密閉シールされた第２接続
領域４ａを介して連通させてなる一連のものであり、第
２流体（例えば、ＣＭＰ装置のトップリングに設けられ
た半導体ウエハ保持機能部を作動させるための加圧空気
等）１０５を第１流体１０２と別ルートで流動させるも
のである。固定側第２流体通路部分７０は第１ジョイン
ト構成部材１の側部壁１０に穿設されており、その一端
部は両周面側メカニカルシール３，４間つまり第２接続
領域４ａに開口されている。また、固定側第２流体通路
部分７０の他端部は固定側部材の固定側流体通路（第２
流体用通路）１０６に接続されるようになっている。回
転側第２流体通路部分７１は、主体部２０の外周部に形
成した環状溝を蓋部２３で閉塞してなる環状通路７１ａ
と、回転側第１流体通路部分６１を囲繞する環状をなし
てフランジ部２２の下端部に開口された環状通路７１ｂ
と、主体部２０に形成されて両環状通路７１ａ，７１ｂ
間を連通する連通路７１ｃと、蓋部２３及びスプリング
リテーナ４６を貫通して、環状通路７１ａを第２接続領
域４ａに開口させる開口通路７１ｄとからなる。この回
転側第２流体通路部分７１の下端開口部である環状通路
７１ｂは、回転側部材に形成された回転側流体通路（第
２流体用通路）１０７に接続されるようになっている。As shown in FIGS. 1 and 3, the second fluid passage 7 has a fixed second fluid passage portion 70 formed in the first joint component 1 and a rotating second fluid passage portion 70 formed in the second joint component 2. A fluid passage portion 71 is communicated through a second connection region 4a hermetically sealed by first and second peripheral surface side mechanical seals 4 and 5, and is formed of a series of fluids such as a CMP fluid. (A pressurized air or the like) for operating the semiconductor wafer holding function unit provided on the top ring (not shown) of the first ring 102 and another route. The fixed-side second fluid passage portion 70 is formed in the side wall 10 of the first joint component 1, and one end thereof is opened between the two peripheral surface side mechanical seals 3 and 4, that is, in the second connection region 4 a. ing. The other end of the fixed-side second fluid passage portion 70 is connected to the fixed-side fluid passage (second
(A fluid passage) 106. The rotation-side second fluid passage portion 71 has an annular passage 71 a formed by closing an annular groove formed in the outer peripheral portion of the main body portion 20 with the lid portion 23.
And an annular passage 71b formed in an annular shape surrounding the rotation-side first fluid passage portion 61 and opened at a lower end portion of the flange portion 22.
And both annular passages 71a, 71b formed in the main body 20.
A communication passage 71c that communicates between them and an opening passage 71d that penetrates the lid 23 and the spring retainer 46 and opens the annular passage 71a to the second connection region 4a. The annular passage 71b, which is an opening at the lower end of the rotation-side second fluid passage portion 71, is connected to a rotation-side fluid passage (second fluid passage) 107 formed in the rotation-side member.
【００２４】ところで、各ジョイント構成部材１，２
は、この例では、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼で構成
してあるが、各ジョイント構成部材１，２の構成材料は
流動させる流体１０２，１０５の性状やジョイト使用条
件等に応じて適宜に選定することができる。例えば、第
１流体１０２が、金属汚染を嫌う半導体ウエハ等に直接
触れる液体である場合には、少なくとも第１流体１０２
の接液部（第１流体通路６の内壁部）を、金属イオンを
溶出したり金属パーティクルを発生したりすることがな
く且つ加工による寸法安定性，耐熱性に優れたＰＥＥＫ
（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ ｅｔｈｅｒ ｋｅｔｏｎｅ）、
ＰＥＳ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ）又はＰＣ
（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）等のエンジニアリング
プラスチックで構成し、また第１流体１０２が腐食性の
高いものである場合には、上記接液部にＰＴＦＥ（ｐｏ
ｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｌａ
ｓｔｉｃ）、ＰＦＡ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙ
ｌｅｎｅ ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ ｖｉｎｙ
ｌ ｅｔｈｅｒ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）又はＦＥＰ（ｆ
ｌｕｏｒｎａｔｅｄ ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌ
ｅｎｅ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の
耐食性プラスチックをコーティングしておく。また、こ
の例では、固定密封環３０及び静止密封環４３，５３を
カーボンで構成し、可動密封環３１及び回転密封環４
５，５５を炭化珪素で構成してあるが、各密封環の構成
材料はシールしようとする流体１０２，１０５の性状を
含めたシール条件に応じて適宜に選定することができ
る。例えば、全密封環３０，３１，４３，４５，５３，
５５を、耐熱性，耐食性，硬度性等に優れた炭化珪素で
構成しておくようにしてもよい。特に、固定密封環３０
については、上記した如く円筒状に構成しておくことに
よって、炭化珪素で構成する場合にも容易に製作するこ
とができる。Incidentally, each of the joint constituting members 1 and 2
Is made of stainless steel such as SUS304 in this example, but the constituent materials of the joint constituent members 1 and 2 should be appropriately selected according to the properties of the fluids 102 and 105 to be flown, the use conditions of the joy, and the like. Can be. For example, when the first fluid 102 is a liquid that directly touches a semiconductor wafer or the like that dislikes metal contamination, at least the first fluid 102
The PEEK which does not elute metal ions or generate metal particles and has excellent dimensional stability and heat resistance by processing without contacting the liquid contact portion (the inner wall portion of the first fluid passage 6).
(Polyether ether ketone),
PES (polyethersulfone) or PC
(Polycarbonate) or the like, and when the first fluid 102 is highly corrosive, PTFE (po
lytetrafluoroethylene pla
stick, PFA (tetrafluoroethy)
line perfluoroalkoxy vine
l ether copolymer) or FEP (f
Luorated ethylene propyl
A corrosion-resistant plastic such as ene copolymer plastics is coated. In this example, the stationary sealing ring 30 and the stationary sealing rings 43 and 53 are made of carbon, and the movable sealing ring 31 and the rotating sealing ring 4 are formed.
5, 55 are made of silicon carbide, and the constituent material of each sealing ring can be appropriately selected according to the sealing conditions including the properties of the fluids 102, 105 to be sealed. For example, all the sealing rings 30, 31, 43, 45, 53,
55 may be made of silicon carbide having excellent heat resistance, corrosion resistance, hardness and the like. In particular, the stationary sealing ring 30
Can be easily manufactured even if it is made of silicon carbide by forming it into a cylindrical shape as described above.
【００２５】以上のように構成されたロータリジョイン
ト１０１によれば、冒頭で述べた如き問題を生じること
なく、第１及び第２流体１０２，１０５を相対回転部材
間で良好に流動させることができる。According to the rotary joint 101 configured as described above, the first and second fluids 102 and 105 can be satisfactorily caused to flow between the relative rotating members without causing the above-described problem. .
【００２６】すなわち、第１流体１０２は、固定側部材
の固定側流体通路１０３からロータリジョイント１０１
の第１流体通路６を経て回転側部材の回転側流体通路１
０４へと流動される。そして、第１流体通路６において
は、第１ジョイント構成部材１０の固定側第１流体通路
部分６０と第２ジョイント構成部材１１の回転側第１流
体通路部分６１とが回転側部材の回転に伴って相対回転
せしめられるが、両流体通路部分６０，６１間を接続す
る第１接続領域３ａが固定密封環３０と可動密封環３１
との相対回転摺接作用によってシールされていることか
ら、第１流体１０２は両通路部分６０，６１間から漏洩
することなく第１流体通路６を流動せしめられることに
なる。That is, the first fluid 102 flows from the stationary fluid passage 103 of the stationary member to the rotary joint 101.
Through the first fluid passage 6 of the rotating member 1
It flows to 04. In the first fluid passage 6, the fixed-side first fluid passage portion 60 of the first joint component 10 and the rotation-side first fluid passage portion 61 of the second joint component 11 move with the rotation of the rotation-side member. The first connection region 3a connecting between the two fluid passage portions 60 and 61 has a fixed sealing ring 30 and a movable sealing ring 31.
The first fluid 102 is allowed to flow through the first fluid passage 6 without leaking from between the two passage portions 60 and 61 because the first fluid 102 is sealed by the relative rotational sliding action with the first fluid 102.
【００２７】このとき、可動密封環３１がスプリング部
材３３により固定密封環３０へと押圧附勢されているか
ら、両ジョイント構成部材１，２の相対位置関係が振動
等により変動した場合にも、両密封端面３０ａ，３１ｃ
が適正に接触されることになる。しかも、第２ジョイン
ト構成部材３の上下端部が静止密封環４３の軸受部４８
とベアリング１３とによって軸受支持されているから、
第２ジョイント構成部材３の軸振れが効果的に防止され
る。したがって、両密封端面３０ａ，３１ｃの径方向位
置関係が変動するようなことなく、常に、両密封端面３
０ａ，３１ｃの接触状態が適正に保持されて、良好なシ
ール機能が発揮される。また、密封端面３０ａ，３１ｃ
は、冷却水供給領域３ｂに供給された冷却水１０８によ
り冷却されて、焼き付きを生じる虞れはない。また、固
定密封環３０は、回転密封環４５，５５と異なって、第
２ジョイント構成部材２に密に嵌合させておく必要があ
るため、加工精度が高くない場合や嵌合手法として焼嵌
めを採用した場合には歪（残留歪，焼嵌歪等）が生じ
て、良好なシール機能を発揮できない虞れがあるが、上
記した如く、固定密封環３０を円筒状として、その大部
分を第２ジョイント構成部材２の凹部２４に嵌入させる
ようにしておくと、このような問題は生じない。At this time, since the movable sealing ring 31 is pressed and urged toward the fixed sealing ring 30 by the spring member 33, even if the relative positional relationship between the two joint constituent members 1 and 2 fluctuates due to vibration or the like. Both sealed end faces 30a, 31c
Will be properly contacted. In addition, the upper and lower ends of the second joint component 3 are mounted on the bearings 48 of the stationary sealing ring 43.
And the bearing 13 supports the bearing.
Shaft runout of the second joint component 3 is effectively prevented. Therefore, the two sealed end faces 30a, 31c are always kept in the radial position without being changed.
The contact states of 0a and 31c are properly maintained, and a good sealing function is exhibited. Also, the sealing end faces 30a, 31c
Is cooled by the cooling water 108 supplied to the cooling water supply region 3b, and there is no fear that image sticking may occur. In addition, unlike the rotary seal rings 45 and 55, the fixed seal ring 30 needs to be closely fitted to the second joint component 2, so that the working accuracy is not high or the fitting method is shrink-fitting. In the case where is adopted, distortion (residual distortion, shrinkage distortion, etc.) may occur and a good sealing function may not be exhibited. However, as described above, the stationary sealing ring 30 is formed in a cylindrical shape, and most of the stationary sealing ring 30 is formed. Such a problem does not occur if the second joint component 2 is fitted into the concave portion 24.
【００２８】また、第２流体１０５は、固定側流体通路
１０６からロータリジョイント１０１の第２流体通路７
を経て回転側流体通路１０７に供給される。第２流体通
路７においては、第１ジョイント構成部材１の固定側第
２流体通路部分７０と第２ジョイント構成部材２の回転
側第２流体通路部分７１とが回転側部材の回転に伴って
相対回転せしめられるが、両通路部分７０，７１間を接
続する第２接続領域４ａが第１及び第２周面側メカニカ
ルシール４，５によりシールされていることから、第２
流体１０５は第２流体通路部分７０，７１間から漏洩す
ることなく第２流体通路７を流動せしめられることにな
る。The second fluid 105 flows from the fixed fluid passage 106 to the second fluid passage 7 of the rotary joint 101.
And is supplied to the rotation-side fluid passage 107. In the second fluid passage 7, the fixed-side second fluid passage portion 70 of the first joint component 1 and the rotation-side second fluid passage portion 71 of the second joint component 2 move relative to each other as the rotation-side member rotates. Although it is rotated, the second connection region 4a connecting the two passage portions 70 and 71 is sealed by the first and second peripheral surface side mechanical seals 4 and 5, so that the second connection region 4a is closed.
The fluid 105 flows through the second fluid passage 7 without leaking from between the second fluid passage portions 70 and 71.
【００２９】このとき、前述した如く、第２ジョイント
構成部材２の上下端部が、ベアリング１３と第１周面側
メカニカルシール４の静止密封環４３に設けた軸受部４
８とによって軸受支持されていて、第２ジョイント構成
部材２に軸振れが生じることがないから、第１及び第２
周面側メカニカルシール４，５における両密封環４３，
４５及び５３，５５の径方向位置関係が変動するような
ことがなく、各メカニカルシール４，５によるシール機
能が良好に発揮され、第２流体１０５が第２流体通路７
から漏洩する虞れはない。また、このように、第１周面
側メカニカルシール４の静止密封環４３に軸受機能をも
たせたから、第２ジョイント構成部材２の軸振れを防止
するためにベアリング数を多く設ける必要がなく、ベア
リング１３の設置数を最小限とし得て、ロータリジョイ
ント１０６の小型化（回転軸線方向長さの短縮化）を図
ることができる。また、スプリング部材４７，５７とし
て、コイルスプリングに比して占有スペースが小さくて
足りる皿状の板バネを使用することによって、ロータリ
ジョイント１０６の更なる小型化を図ることができる。At this time, as described above, the upper and lower ends of the second joint component 2 are mounted on the bearing 13 and the bearing portion 4 provided on the stationary sealing ring 43 of the first peripheral surface side mechanical seal 4.
8, the first and second joint components 2 do not run out.
Both sealing rings 43 on the peripheral side mechanical seals 4 and 5
45, 53, 55 does not change in the radial direction, the sealing function of the mechanical seals 4, 5 is exhibited well, and the second fluid 105 is supplied to the second fluid passage 7.
There is no danger of leakage from Further, since the stationary sealing ring 43 of the first peripheral surface side mechanical seal 4 has a bearing function as described above, it is not necessary to provide a large number of bearings in order to prevent the second joint component 2 from oscillating. 13 can be minimized, and the size of the rotary joint 106 can be reduced (the length in the rotation axis direction can be reduced). Further, by using, as the spring members 47 and 57, dish-shaped leaf springs that occupy less space than coil springs, the rotary joint 106 can be further reduced in size.
【００３０】なお、本発明は上記した実施の形態に限定
されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範
囲において、適宜に改良，変更することができる。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately improved and changed without departing from the basic principle of the present invention.
【００３１】例えば、本発明に係るロータリジョイント
１０１は、３種以上の流体を各別のルートで流動させる
ように構成することもできる。すなわち、構造上、第１
流体通路６は複数となし得ないが、第２流体通路７につ
いては、周面側メカニカルシール４，５の数を増やすこ
とによって、任意に増やすことができる。この場合、上
記した如く、第１周面側メカニカルシール４を冷却水供
給領域３ｂ及び第２接続領域４ａを仕切るシール手段と
して兼用している例に習って、ロータリジョイント１０
１の大型化を避けるために、２つの第２接続領域４ａの
境界部を一つの周面側メカニカルシールでシールするよ
うにしておくことが好ましい。つまり、Ｎ個の第２流体
通路７が必要とされる場合（第１流体１０２を含めた
（Ｎ＋１）種の流体を流動させる場合）、Ｎ個の第２接
続領域４ａが必要となるが、かかるＮ個の第２接続領域
４ａは、（Ｎ＋１）個の周面側メカニカルシールを並設
することによって確保することができる。For example, the rotary joint 101 according to the present invention can be configured so that three or more kinds of fluids flow through different routes. That is, structurally, the first
Although the number of the fluid passages 6 cannot be plural, the number of the second fluid passages 7 can be arbitrarily increased by increasing the number of the peripheral surface side mechanical seals 4, 5. In this case, as described above, unlike the example in which the first peripheral surface side mechanical seal 4 is also used as a sealing means for partitioning the cooling water supply area 3b and the second connection area 4a, the rotary joint 10 is used.
In order to avoid an increase in size, it is preferable that the boundary between the two second connection regions 4a be sealed with one peripheral surface side mechanical seal. That is, when N second fluid passages 7 are required (when (N + 1) types of fluids including the first fluid 102 are flowed), N second connection regions 4a are required, Such N second connection regions 4a can be secured by arranging (N + 1) peripheral surface side mechanical seals in parallel.
【００３２】また、軸受部４８は、ベアリング１３から
最も離れた位置に位置する一の静止密封環（上記の例で
は、第１周面側メカニカルシール４の静止密封環４３）
に設けておくことが好ましいが、他の一又は複数の静止
密封環（上記の例では、第２周面側メカニカルシール５
の静止密封環５３）にも設けておくことも可能である。Further, the bearing portion 48 is a stationary seal ring located farthest from the bearing 13 (in the above example, the stationary seal ring 43 of the first peripheral surface side mechanical seal 4).
It is preferable to provide one or more stationary sealing rings (in the above example, the second peripheral surface side mechanical seal 5).
Can also be provided in the stationary sealing ring 53).
【００３３】また、端面側メカニカルシール３におい
て、上記した例と異なって、固定密封環３０を第１ジョ
イント構成部材１側に設けると共に可動密封環３１（及
びその付属部材３２，３３）を第２ジョイント構成部材
２側に設けるようにすることも当然に可能である。Further, in the end face side mechanical seal 3, unlike the above-mentioned example, the fixed sealing ring 30 is provided on the first joint component 1 side, and the movable sealing ring 31 (and its attached members 32, 33) is provided on the second joint. Of course, it is also possible to provide it on the joint component 2 side.
【００３４】[0034]
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発
明のロータリジョイントは、２種以上の流体を混在させ
ることなく各別のルートで相対回転部材間において流動
させることができ、しかもジョイント構成部材間におい
て安定したシール機能を発揮させて、流体漏れを確実に
防止することができるものである。また、静止密封環に
軸受機能をもたせることにより、更にはスプリング部材
として板バネを使用することにより、ジョイント構造の
可及的な小型化を図ることができるものである。したが
って、本発明によれば、従来ジョイントを使用できない
ＣＭＰ装置等にも好適に使用することができ、広範な用
途に供しうる極めて実用的価値の高いロータリジョイン
トを提供することができる。As will be understood from the above description, the rotary joint of the present invention can flow between the relative rotating members by different routes without mixing two or more kinds of fluids. A stable sealing function can be exerted between the constituent members to reliably prevent fluid leakage. Further, by providing the stationary sealing ring with a bearing function and using a leaf spring as a spring member, the joint structure can be made as small as possible. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a rotary joint having extremely high practical value that can be suitably used for a CMP apparatus or the like in which a conventional joint cannot be used, and can be used for a wide range of applications.
【図１】本発明に係るロータリジョイントの一例を示す
縦断側面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional side view showing an example of a rotary joint according to the present invention.
【図２】図１の要部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
【図３】図１の他の要部の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of another main part of FIG. 1;
１…第１ジョイント構成部材、２…第２ジョイント構成
部材、３…端面側メカニカルシール、３ａ…第１接続領
域、４，５…周面側メカニカルシール、４ａ…第２接続
領域、６…第１流体通路、７…第２流体通路、１０ａ…
内周部（第１ジョイント構成部材の内周部）、１１…端
部壁（他方の対向端部）、２１…密封環保持部（一方の
対向端部）、２３…蓋部（第２ジョイント構成部材の外
周部）、２４…凹部（一方の対向端部に形成された凹
部）、３０…固定密封環、３１…可動密封環、３３…ス
プリング部材、４７，５７…板バネ（スプリング部
材）、６０…固定側第１流体通路部分（第１ジョイント
構成部材に形成された第１流体通路部分）、６１…回転
側第１流体通路部分（第２ジョイント構成部材に形成さ
れた第１流体通路部分）、７０…固定側第１流体通路部
分（第１ジョイント構成部材に形成された第２流体通路
部分）、７１…回転側第２流体通路部分（第２ジョイン
ト構成部材に形成された第２流体通路部分）、１０２…
第１流体、１０５…第２流体。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st joint structural member, 2 ... 2nd joint structural member, 3 ... end surface side mechanical seal, 3a ... 1st connection area, 4, 5 ... peripheral surface side mechanical seal, 4a ... 2nd connection area, 6 ... second 1 fluid passage, 7 ... second fluid passage, 10a ...
Inner perimeter (inner perimeter of first joint component), 11 ... end wall (other opposing end), 21 ... sealing ring holding part (one opposing end), 23 ... lid (second joint) 24: recess (recess formed on one of the opposite ends), 30: fixed sealing ring, 31: movable sealing ring, 33: spring member, 47, 57: leaf spring (spring member) , 60 ... fixed-side first fluid passage portion (first fluid passage portion formed in the first joint component), 61 ... rotation-side first fluid passage portion (first fluid passage formed in the second joint component) , 70 ... fixed first fluid passage portion (second fluid passage portion formed in the first joint component), 71 ... rotating second fluid passage portion (second fluid passage portion formed in the second joint component member) Fluid passage), 102 ...
1st fluid, 105 ... 2nd fluid.
Claims (3)
ョイント構成部材と、 回転軸線方向における両ジョイント構成部材の対向端部
間に配設されたメカニカルシールであって、一方の対向
端部に回転軸線と同心状をなして固定された固定密封環
及び他方の対向端部に固定密封環と同心対向状をなして
軸線方向に移動可能に保持され且つ固定密封環へと押圧
附勢された可動密封環を具備する端面側メカニカルシー
ルと、 第１ジョイント構成部材の内周部とこれに対向する第２
ジョイント構成部材の外周部との間に回転軸線方向に並
列状に配設された複数のメカニカルシールであって、各
々が、第１ジョイント構成部材の内周部に固定された静
止密封環及び第２ジョイント構成部材の外周部に静止密
封環と同心対向状をなして軸線方向に移動可能に保持さ
れ且つ静止密封環へと押圧附勢された回転密封環を具備
する周面側メカニカルシールと、 各ジョイント構成部材を貫通して、各々の一端部が端面
側メカニカルシールの密封環内に開口された第１流体通
路部分と、 各ジョイント構成部材を貫通して、各々の一端部が隣接
する周面側メカニカルシール間に開口された第２流体通
路部分と、 少なくとも一の静止密封環の内周部に形成されており、
第２ジョイント構成部材の外周部を回転自在に嵌合保持
する環状の軸受部と、 を具備することを特徴とするロータリジョイント。1. A first joint member, a second joint member rotatably connected to the first joint member, and a mechanical member disposed between opposed ends of the two joint members in the direction of the rotation axis. A seal, which is fixed to one of the opposed ends concentrically with the rotation axis and fixed to the other opposed end so as to be concentrically opposed to the fixed seal ring so as to be movable in the axial direction. And an end face side mechanical seal having a movable sealing ring pressed and urged to the fixed sealing ring; and an inner peripheral portion of the first joint component member and a second
A plurality of mechanical seals arranged in parallel with the outer peripheral portion of the joint component in the direction of the rotation axis, each of which is a stationary seal ring fixed to an inner peripheral portion of the first joint component and a second seal. A peripheral mechanical seal including a rotary sealing ring which is concentrically opposed to the stationary sealing ring on the outer peripheral portion of the two joint constituent members and is movably held in the axial direction and is urged against the stationary sealing ring; A first fluid passage portion that penetrates each joint component and has one end opened in a sealing ring of the end face side mechanical seal; and a peripheral portion that penetrates each joint component and has one end adjacent thereto. A second fluid passage portion opened between the surface-side mechanical seals, and an inner peripheral portion of at least one stationary sealing ring;
An annular bearing portion for rotatably fitting and holding an outer peripheral portion of the second joint component member.
転密封環を静止密封環へと押圧附勢するスプリング部材
として、当該密封環の軸線方向に弾性変形可能な板バネ
を使用したことを特徴とする、請求項１に記載するロー
タリジョイント。2. In each peripheral surface side mechanical seal, a leaf spring capable of being elastically deformed in the axial direction of the sealing ring is used as a spring member for pressing and biasing the rotating sealing ring toward the stationary sealing ring. The rotary joint according to claim 1, wherein
の対向端部に形成した凹部に嵌合固定させてあることを
特徴とする、請求項１又は請求項２に記載するロータリ
ジョイント。3. The rotary joint according to claim 1, wherein the stationary sealing ring is formed in a cylindrical shape, and is fitted and fixed in a recess formed in the one opposite end. .
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
| JP09209998A JP3145977B2 (en) | 1998-04-03 | 1998-04-03 | Rotary joint |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3145977B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007278424A (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Seiko Epson Corp | Rotary joint |
| JP2009228804A (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | Rotary joint for cutting machine |
| CN110005942A (en) * | 2019-04-30 | 2019-07-12 | 鞍山市昱虎流体设备有限公司 | Anti-freezing low temperature fluid handling arm |
-
1998
- 1998-04-03 JP JP09209998A patent/JP3145977B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007278424A (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-25 | Seiko Epson Corp | Rotary joint |
| JP2009228804A (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Nippon Pillar Packing Co Ltd | Rotary joint for cutting machine |
| CN110005942A (en) * | 2019-04-30 | 2019-07-12 | 鞍山市昱虎流体设备有限公司 | Anti-freezing low temperature fluid handling arm |
| CN110005942B (en) * | 2019-04-30 | 2023-12-22 | 鞍山市昱虎流体设备有限公司 | Anti-freezing low-temperature fluid loading and unloading arm |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3145977B2 (en) | 2001-03-12 |
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