(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナーレースと、アウターレースと、それらレースの間に配置された複数の転がり要素とを有する転がり軸受のまわりに、環状の弾性支持体を配置し、
前記転がり軸受を、前記弾性支持体の内側で、該弾性支持体の軸方向端面に関して所望の位置に配置し、
前記所望の位置において、前記転がり軸受の前記アウターレースに、軸方向に予め負荷をかけながら該転がり軸受の該アウターレースに対して前記弾性支持体を固定する、
ポンプインサートの組立方法。
【請求項２】
前記所望の位置において、前記インナーレースの軸方向端面は、前記弾性支持体の前記軸方向端面に対し、軸方向に離隔されている、
請求項１のポンプインサートの組立方法。
【請求項３】
前記転がり軸受を前記所望の位置に位置決めするためスペーサが用いられ、前記インナーレースの前記軸方向端面は、前記弾性支持体の前記軸方向端面に対し、所望の距離だけ、軸方向に離隔されている、
請求項２のポンプインサートの組立方法。
【請求項４】
前記スペーサは、前記弾性支持体の前記軸方向端面と係合する支持体係合部分と、軸受係合部分とを有し、該軸受係合部分は、前記弾性支持体の前記軸方向端面が前記スペーサの前記支持体係合部分によって係合するときに、所望の距離だけ前記弾性支持体のボア内に突出し、
前記転がり軸受は、前記インナーレースの前記軸方向端面が前記スペーサの前記軸受係合部分と係合するように、前記弾性支持体の内側に位置決めされる、
請求項３のポンプインサートの組立方法。
【請求項５】
前記転がり軸受が前記所望の位置に位置決めされるときに該転がり軸受に軸方向の負荷をかけるべく、前記スペーサと前記アウターレースとの間には、弾性部材が設けられる、請求項４のポンプインサートの組立方法。
【請求項６】
前記弾性支持体は、接着剤を用いて前記アウターレースに接着される、
請求項１乃至５の何れか一項のポンプインサートの組立方法。
【請求項７】
前記弾性支持体は、複数の可撓性部材によって接続されたインナー環状部材及びアウター環状部材を備えており、前記アウターレースの外側面は、前記弾性支持体の前記インナー環状部材における内側面に固定されている、
請求項１乃至６の何れか一項のポンプインサートの組立方法。
【請求項８】
ポンプのロータのまわりにはめ込まれるインサートであって、複数の可撓性部材によって接続されたインナー環状部材及びアウター環状部材を具備する金属の環状の弾性支持体を備え、該弾性支持体は転がり軸受のまわりに延びており、その転がり軸受は、インナーレースと、前記弾性支持体のインナー環状部材に固定されて軸方向に予め負荷がかけられたアウターレースと、前記インナーレース及びアウターレースの間に配置された複数の転がり要素とを有するものである、インサート。
【請求項９】
前記インナーレースの軸方向端面は、前記弾性支持体の軸方向端面と軸方向にずれている、請求項８のインサート。
【請求項１０】
前記インナーレースの軸方向端面は、１〜３ｍｍの範囲の距離だけ、前記弾性支持体の軸方向端面と軸方向にずれている、請求項８又は９のインサート。
【請求項１１】
前記アウターレースの外側面は、前記弾性支持体のインナー環状部材における内側面に固定されている、請求項８乃至１０の何れか一項のインサート。
【請求項１２】
前記可撓性部材のそれぞれは、前記インナー環状部材及びアウター環状部材とほぼ同心の細長いアーチ状の部材である、請求項８乃至１１の何れか一項のインサート。
【請求項１３】
前記可撓性部材は、円周方向に整列されている、請求項１２のインサート。
【請求項１４】
前記可撓性部材は、前記弾性支持体において複数の一体的な板ばねをもたらす、請求項８乃至１３の何れか一項のインサート。
【請求項１５】
前記金属は、鍛鋼、アルミニウム、チタニウム、リン青銅、ベリリウム銅、アルミニウム合金及びチタニウム合金のうちの一つで構成される、請求項８乃至１４の何れか一項のインサート。
【請求項１６】
前記弾性支持体は、接着剤を使用して前記アウターレースに接着されている、請求項８乃至１５の何れか一項のインサート。
【請求項１７】
ボディと、軸受装置によって該ボディに対して回転するように支持されたロータとを備え、前記軸受装置は、請求項８乃至１６の何れか一項のインサートを備える、真空ポンプ。
【請求項１８】
ボディと、ロータのまわりにはめ込まれたインサートによって該ボディに対して回転するように支持されたロータとを備え、前記インサートは、複数の可撓性部材によって接続されたインナー環状部材及びアウター環状部材を具備する金属の環状の弾性支持体を備え、該弾性支持体は、転がり軸受のまわりに延びており、該転がり軸受は、インナーレースと、前記弾性支持体のインナー環状部材に固定されて軸方向に予め負荷がかけられたアウターレースと、前記インナーレース及びアウターレースの間に配置された複数の転がり要素とを有する、真空ポンプ。
【請求項１９】
ボディと、該ボディに対して回転するように支持されたロータとを備える真空ポンプの組立方法であって、請求項８乃至１６の何れか一項のインサートが、前記ロータに沿ってスライドされることと、該インサートが該ロータに固定されることとを含み、前記インサートは、前記弾性支持体の軸方向端面が前記ボディに係合し且つ前記転がり軸受の前記インナーレースにおける軸方向端面が前記ロータに係合するまで、該ロータに沿ってスライドされる、真空ポンプの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概略的には、ポンプ用インサート、そのようなインサートを含んだ真空ポンプ及びポンプ用インサートを組み立てる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプは、典型的には、ボディとロータとを備え、ロータは、ポンプの入口に接続されたツールから気体を吸引すべく、ボディに対して回転するように支持される。ロータは、軸受装置によって支持され、軸受装置は、ロータの各端部に配置された２つの軸受、あるいは、ロータの各端部の中間に配置された２つの軸受を備える。通常、上部軸受は、磁気軸受形式のものであり、下部軸受は、転がり軸受形式のものである。
【０００３】
図１に示されるように、典型的な転がり軸受１０は、ロータ１４まわりに延びるインナーレース１２と、アウターレース１６と、ケージ２０によって支持されインナーレース１２とアウターレース１６との相対回転を許容する複数の転がり要素１８とを備える。転がり軸受１０は潤滑されており、荷重伝達潤滑被膜によって、回転摺動接触関係にある軸受構成要素の分離が確保され、摩擦や磨耗が最小にされる。転がり軸受１０からの潤滑剤の漏出を防止するために、シールド要素２２が設けられている。ラジアル減衰リング２４は、アウターレース１６の半径方向の動きを減衰するためのものであり、アウターレース１６の半径方向端面とポンプボディ２６との半径方向における間に配置されている。アキシアル減衰リング２８は、アウターレース１６の軸方向の動きを減衰するためのものであり、アウターレース１６の軸方向端面とポンプボディ２６との間に配置されている。転がり軸受１０は、ロータ１４の端部にねじ込まれたねじ付ナット３０によって、ロータ１４に固定されており、インナーレース１２における図示上側の軸方向端面３２は、ロータ１４の当接面３４に係合する。
【０００４】
上部磁気軸受（図示せず）は、典型的には、ロータ１４に搭載された一束の磁気軸受ロータリングと、そのロータリングの内側で同心に配置された一束の磁気軸受ステータリングと備える。ステータリングは、ポンプの入口を介してアクセスできる軸方向調整マウントに搭載される。マウントの軸方向位置は、一束のステータリングが軸方向にオフセットされるように調整される。リング間の反発力に起因して、ロータ１４は軸方向に偏らされ、軸方向の負荷が予めロータ１４にかけられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
転がり軸受１０と減衰リング２４，２８は、通常、ポンプの点検の際に交換される。軸受のインナーレース１２の軸方向上部端面と、アキシアル減衰リング２８の軸方向上部端面３６との間には、累積公差があるので、ロータ１４は、これらの構成要素の交換のあとに異なる軸方向の位置をとる。ロータ１４の位置の変化は、磁気軸受によってロータ１４にかけられる軸方向の予負荷を変化させる。もし、この予負荷があまりにも高いと、転がり軸受１０は、過度の磨耗を受ける。また、この予負荷があまりにも低いと、ポンプの使用中、ロータ１４の構成要素はポンプボディ２６の構成要素と衝突する。その結果、転がり軸受１０が交換されるときには、軸方向の予負荷が要求値となることを保証すべく磁気軸受ステータリングの取付状態を調整するよう、ポンプをツールから取り外さなければならない。これは、ポンプの点検に要する時間を大幅に増加させる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、ボディと、ロータのまわりにはめ込まれたインサートによってボディに対して回転するように支持されたロータとを備え、インサートは、複数の可撓性部材によって接続されたインナー環状部材及びアウター環状部材を備える金属の環状の弾性支持体を備え、その弾性支持体は、転がり軸受のまわりに延び、転がり軸受は、インナーレースと、弾性支持体のインナー環状部材に固定されて軸方向に予め負荷がかけられたアウターレースと、インナーレース及びアウターレースの間に配置された複数の転がり要素とを有する、真空ポンプを提供する。
【０００７】
組立中、インサートがロータにフィットしたとき、累積公差は大変小さくなるため、転がり軸受は、弾性支持体の内側に正確に位置決めされ得る。よって、転がり軸受が一組のインサート全体の弾性支持体に関して同じ位置に配置された状態で、一組のインサートが組みつけられる。その結果、転がり軸受がポンプの点検中に交換されたときにロータの位置は変化することなく、よって、ロータの軸方向の予負荷に変化はなく、且つ、点検中にツールからポンプを外す必要もない。転がり軸受のアウターレースに予め軸方向の負荷をかけることによって、転がり軸受におけるすべての内部クリアランスが除去され、それによって、半径方向及び軸方向の遊びがなくなり、システムの剛性が増加する。
【０００８】
本発明は、インサート自体にも関連するものであり、したがって、本発明は、ポンプのロータのまわりにはめ込まれるインサートであって、複数の可撓性部材によって接続されたインナー環状部材及びアウター環状部材を備える金属の環状の弾性支持体を備え、該弾性支持体は転がり軸受のまわりに延び、その転がり軸受は、インナーレースと、前記弾性支持体のインナー環状部材に固定されて軸方向に予め負荷がかけられたアウターレースと、インナーレース及びアウターレースの間に配置された複数の転がり要素とを有する、インサートを提供する。
【０００９】
インナーレースの軸方向端面は、好ましくは、弾性支持体の軸方向端面に対し軸方向にずれている。インナーレースの軸方向端面は、好ましくは、１〜３ｍｍの範囲の距離だけ、弾性支持体の軸方向端面と軸方向にずれており、好適な実施の形態では、１．８ｍｍだけ軸方向にずれている。
【００１０】
アウターレースの外側面は、好ましくは、弾性支持体のインナー環状部材の内側面に固定されている。
【００１１】
可撓性部材のそれぞれは、好ましくは、インナー環状部材及びアウター環状部材とほぼ同心の細長いアーチ状の部材である。好適な実施の形態では、これらの可撓性部材は、円周方向に整列されている。したがって、弾性支持体の可撓性部材は、弾性支持体のなかでの複数の一体的な板ばね(integral leaf springs)を提供し、それにより、弾性支持体の半径方向の剛性を決めている。弾性支持体の半径方向の可撓性は、例えば、有限要素解析を用い、駆動軸の振動特性に適合した所定のたわみ特性を有するように容易に設計することができる。５０〜５００Ｎ／ｍｍの範囲の半径方向の低い剛性は、ポンプの必要な動力に合わせられている。半径方向の剛性を低下させることは、ポンプの２次モードの固有振動数を減少させ、それにより、ポンプの全速力における振動の伝達性を減少させ、したがって特定の軸がバランスを崩すようなポンプ振動のレベルを減少させる。このようにして、高速平衡化を行う必要なく不安定な振動の伝達を許容可能なレベルにし、ポンプごとに大きなコスト低減を提供する。
【００１２】
弾性支持体は、好適には、例えば、鍛鋼、アルミニウム、チタニウム、リン青銅、ベリリウム銅、アルミニウム合金、または、チタニウム合金といった、金属で形成されている。この場合、弾性支持体の半径方向及び軸方向の剛性は、温度や時間で変化せず、すなわち、クリープによって変化しない。
【００１３】
弾性支持体は、接着剤を使用してアウターレースに接着されている。
【００１４】
本発明は、ポンプインサートの組立方法も提供し、その方法は、インナーレースと、アウターレースと、それらレースの間に配置された複数の転がり要素とを有する転がり軸受のまわりに、環状の弾性支持体を配置し、転がり軸受を、弾性支持体の内側で、弾性支持体の軸方向端面に関して所望の位置に配置し、所望の位置において、転がり軸受のアウターレースに予め負荷をかけながら転がり軸受のアウターレースに対して弾性支持体を固定する。
【００１５】
上述したように、所望の位置において、インナーレースの軸方向端面は、好ましくは、軸方向に、弾性支持体の軸方向端面とずれている。スペーサは、インナーレースの端面が弾性支持体の端面と所望の距離だけずれた所望の位置に、転がり軸受を配置するために使用される。例えば、スペーサは、弾性支持体の端面と係合する支持体係合部分と、弾性支持体の端面がスペーサの支持体係合部分と係合されるときに弾性支持体のボア内に所望距離だけ突出する軸受係合部分とを有する。転がり軸受は、インナーレースの端面がスペーサの軸受係合部分と係合するようにして、弾性支持体の内側に速やかに配置され、よって、転がり軸受は、弾性支持体の内側の所望の位置に正確に配置される。弾性部材は、例えばスプリングであり、所望の位置に配置されたときに転がり軸受に軸方向の負荷をかけるため、スペーサとアウターレースとの間に配置される。
【００１６】
本発明はさらに、真空ポンプの組立方法を提供し、その方法は、ボディと、そのボディに対して回転するように支持されたロータとを備えた真空ポンプの組立方法であって、上述したインサートがロータに沿ってスライドされることと、そのインサートがロータに固定されることとを含み、インサートは、弾性支持体の軸方向端面がボディに係合し且つ転がり軸受のインナーレースにおける軸方向端面がロータに係合するまで、該ロータに沿ってスライドされる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ポンプのロータを支持する公知の転がり軸受の断面図である。
【図２】転がり軸受を含むポンプインサートの断面図である。
【図３】図２のポンプインサートにおける弾性支持体の斜視図である。
【図４】図２のポンプインサートの組立方法を示す図である。
【図５】ポンプのロータを支持する図２のポンプインサートの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好ましい特徴を、単に例として示した添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図２は、ポンプの軸受装置の一部であるポンプインサート５０の断面図である。ポンプインサート５０は、図１を参照して既に述べたような公知の転がり軸受１０を備えており、転がり軸受１０は、インナーレース１２と、アウターレース１６と、ケージ２０によって支持されたインナーレース１２及びアウターレース１６の相対回転を許容する複数の転がり要素１８とを備える。転がり軸受１０は潤滑されており、荷重伝達潤滑被膜によって、回転摺動接触関係にある軸受構成要素の分離が確保され、摩擦や磨耗が最小にされる。転がり軸受１０からの潤滑剤の漏出を防ぐために、シールド要素２２が設けられている。
【００２０】
図３に詳細に示されているように、転がり軸受１０は、環状の弾性支持体５２の内側に配置されている。弾性支持体５２は、一体のインナー環状部材５４及びアウター環状部材５６を有する金属部材を備えている。環状部材５４，５６は、弾性支持体５２における機械加工スロット６０により形成された複数の一体的可撓性部材５８によって接続されている。各可撓性部材５８は、第１弾性ヒンジ６２によってインナー環状部材５４に接続され、第２弾性ヒンジ６４によってアウター環状部材５６に接続されている。各可撓性部材５８は、インナー環状部材５４及びアウター環状部材５６とほぼ同心の細長いアーチ状の形態を有しており、図３に示されるように、可撓性部材５８は、好適には、円周方向に整列されている。
【００２１】
再び図２を参照すると、転がり軸受１０のアウターレース１６の外径面３８は、弾性支持体５２のインナー環状部材５４における、軸方向に延びた内側円筒面６６に対し、好適には接着剤を用いて固定されている。転がり軸受１０は、好適には、弾性支持体５２の内部に配置されており、その配置位置は、転がり軸受１０のインナーレース１２の軸方向端面３２が、軸方向端面６８から軸方向に所望距離Ｙ離れた位置であり、距離Ｙは、好適には１ｍｍ〜３ｍｍ、本実施の形態では、１．８ｍｍとなっている。
【００２２】
図４は、ポンプインサート５０の組立方法を図示する。転がり軸受１０を弾性支持体５２内の所望の位置に配置するため、スペーサ８０が用いられる。スペーサ８０は、弾性支持体５２の軸方向端面６８と係合する支持体係合部分８２と、転がり軸受１０のインナーレース１２の軸方向端面３２と係合する軸受係合部分８４を有する。
支持体係合部分８２は、弾性支持体５２の軸方向端面６８の上に配置された環状の平坦面８６を有し、スペーサ８０の軸受係合部分８４は、弾性支持体５２のボア７０内に所望距離Ｙだけ突出する。転がり軸受１０は、弾性支持体５２のボア７０内に挿入され、また、転がり軸受１０は、インナーレース１２の軸方向端面３２がスペーサ８０の軸受係合部分８４における軸方向端面８８と係合するまで、スペーサ８０に向けて押し込まれる。それから、転がり軸受１０は、好適には接着剤を用いて弾性支持体５２に固定され、接着剤は、転がり軸受１０のアウターレース１６における外径面３８を弾性支持体５２のインナー環状部材５４における円筒面６６に接着する。
【００２３】
図４に図示されるように、弾性部材９０は、好適には、スペーサ８０と転がり軸受１０との間に配置された引張ばねである。弾性部材９０は、好適には、該弾性部材を適所に保持すようにスペーサ８０の平坦面８６に接続された一端を有する。転がり軸受１０がスペーサ８０に向けて動かされるとき、弾性部材９０は、スペーサ８０と転がり軸受１０のアウターレース１６との間で圧縮され、アウターレース１６に軸方向負荷を付与する。転がり軸受１０が所望の位置に配置されると、この弾性部材９０により公知のような軸方向負荷がアウターレース１６にかけられ、組み立てられたポンプインサート５０において、アウターレース１６には、軸方向に予め負荷がかけられる。
【００２４】
一セットのポンプインサート５０は、順次、スペーサ８０を使用しながら組み立てられ、そのセット内では、各転がり軸受１０が弾性支持体５２に関して同じ位置に配置され、各転がり軸受１０に同じような負荷が予め軸方向にかけられる。
【００２５】
図５は、真空ポンプのロータ１４まわりの本来の位置にあるポンプインサート５０を示す。ポンプを組み立てる間、ロータ１４がその回転が抑止されるように保持された状態で、ポンプインサート５０は、ロータ１４の端部１５に配置され、さらに、弾性支持体５２の軸方向端面６８がポンプボディ２６に係合し且つ転がり軸受１０のインナーレース１２における軸方向端面３２がロータ１４の当接面３４に係合するまで、ロータ１４に沿ってスライドされる。それから、オイルナット（ねじ付ナット）３０が、ロータ１４の端部にねじ込まれ、転がり軸受１０のインナーレース１２をロータ１４に固定する。ポンプに、ロータを支持する軸受装置の磁気軸受形成部が設けられているならば、磁気軸受の磁気軸受ステータリングの搭載を調整し、ロータ１４に所望の軸方向の負荷を予め付与する。
【００２６】
ポンプの点検中、ツールを外すときには、ロータ１４は再度、その回転が抑止されたままとなり、オイルナットがロータ１４から外され、ポンプインサート５０がポンプから取り外される。それから、新しいポンプインサート５０が、ロータ１４に挿入されて適所までスライドされ、さらに、ポンプインサート５０を適所に保持すべくオイルナット３０がロータ上に戻される。弾性支持体５２の軸方向端面６８と転がり軸受１０のインナーレース１２における軸方向端面３２との間にある累積公差は非常に小さいので、ロータ１４の軸方向位置は、ほとんど変化せず、仮にあったとしても、ポンプインサート５０を変更したことによるものである。その結果、ロータ１４に予めかける軸方向の負荷を調整するために、ポンプをツールから外す必要がない。
【図１】
0005585082.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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