(57)【要約】【課題】本質的に簡単且つ低コストの製作方法で製作可能であり、しかも精度および検査に与えられる高い要求を満たすロータを有する二軸真空ポンプおよびその製作方法を提供する。【解決手段】本発明はそれぞれの軸上に配置された２つのピストンの協働によりポンプ効果が発生される二軸真空ポンプに関するものであり、この場合、ピストンがそれぞれ、多数の板状構成部品から形成され、これにより、一方でピストンをきわめて低価格で製作可能であり、他方でロータ・プロフィルの必要な適合を問題なく行うことができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの軸上に配置された２つのピストンの協働によりポンプ効果が発生される二軸真空ポンプにおいて、
ピストン（１、２；２１、２２；３０、３１）がそれぞれ、多数の板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）から形成されることを特徴とする二軸真空ポンプ。
【請求項２】
二軸真空ポンプのピストン（１、２；２１、２２；３０、３１）の外側輪郭がそれぞれ、軸（４、５；８；１７、１８；２８、２９）上に配置された板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）により形成されることを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項３】
板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）が、それぞれの軸（４、５；８；１７、１８；２８、２９）に関して、角度において相互に同じ回転方向にオフセット配置され、これにより、それぞれピストン（１、２；２１、２２；３０、３１）のねじ状外側輪郭が形成されていることを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項４】
板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）が、相互にまたは軸（４、５；８；１７、１８；２８、２９）に関して、再現可能な角度オフセットを有することを特徴とする請求項１、２または３の二軸真空ポンプ。
【請求項５】
板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）が相互にオフセットされている角度が、部分的にまたは全てが異なっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの二軸真空ポンプ。
【請求項６】
ピストン（１、２；２１、２２；３０、３１）が一条ねじの構造を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの二軸真空ポンプ。
【請求項７】
ピストン（１、２；２１、２２；３０、３１）が多条ねじの構造を有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの二軸真空ポンプ。
【請求項８】
板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）が、間接的にまたは直接相互に隣接して、軸（４、５；８；１７、１８；２８、２９）上に配置されていることを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項９】
板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）の間にそれぞれ間隔ホルダ（１５、１９、２６）が配置されていることを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項１０】
間隔ホルダ（２６）が板として形成され、この場合、間隔ホルダ（２６）は板状構成部品（２３、２４）の部分表面のみを覆うことを特徴とする請求項９の二軸真空ポンプ。
【請求項１１】
間隔ホルダ（１５、１９）が板状構成部品（１２、１６）と一体に形成されていることを特徴とする請求項９の二軸真空ポンプ。
【請求項１２】
板状構成部品（３、１２、１６、３３）がそれぞれ、内歯歯車（１４、３６）および外歯歯車（１３、３７）を有し、これにより、第１の板状構成部品（３、１２、１６、３３）の外歯歯車（１３、３７）が隣接する第２の板状構成部品（３、１２、１６、３３）の内歯歯車（１４、３６）内に係合することを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項１３】
外歯歯車（１３、３７）の高さが内歯歯車（１４、３６）の深さより大きく形成されていることを特徴とする請求項１２の二軸真空ポンプ。
【請求項１４】
板状構成部品（６、２３、２４）が穴リングを有し、穴リングの穴（９）が、それぞれ相互におよびそれぞれ軸（８）の受入開口（７）に対して、等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項１５】
板状構成部品（６）の一致された穴（９）内にピンまたはロープが配置されていることを特徴とする請求項１４の二軸真空ポンプ。
【請求項１６】
軸が歯付軸として形成されていることと、および
構成部品が軸のための内歯歯車付受入開口を有し、これにより、板状構成部品を歯付軸上に一体形状に配置可能であることと、
を特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項１７】
板状構成部品（１２、１６、３３）が突起（１５、１９、３５）および／または凹部（２０、３４）を有することを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項１８】
突起（１５、１９、３５）および／または凹部（２０、３４）が板状構成部品（１２、１６、３３）の外側輪郭の範囲内に配置されていることを特徴とする請求項１７の二軸真空ポンプ。
【請求項１９】
突起（１５、１９、３５）が、それぞれ隣接する板状構成部品（１２、１６、３３）に当接するように、突起（１５、１９、３５）の高さが形成されていることを特徴とする請求項１７の二軸真空ポンプ。
【請求項２０】
板状構成部品（１２、１６、３３）の一方の側の突起（１５、１９、３５）が板状構成部品（１２、１６、３３）の他方の側の凹部により形成されていることを特徴とする請求項１８の二軸真空ポンプ。
【請求項２１】
板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）が一体に形成されていることを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項２２】
１つのピストン（１、２；２１、２２；３０、３１）または両方のピストン（１、２；２１、２２；３０、３１）の全ての板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）が同じに形成されていることを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項２３】
板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）から形成された両方のピストン（１、２；２１、２２；３０、３１）が１つのハウジング（３２）内に配置されていることを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項２４】
形成されたピストンがルーツポンプ用ピストンとして使用可能なように、板状構成部品（３；６；１２；１６）が相互に角度オフセットなしに軸上に配置されていることを特徴とする請求項１の二軸真空ポンプ。
【請求項２５】
−  板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）が打ち抜かれ且つ変形されることと、
−  板状構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）がオフセットを保持しながら軸（４、５；８；１７、１８；２８、２９）上に配置されることと、
−  構成部品（３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３）が軸（４、５；８；１７、１８；２８、２９）上に固定されることと、
−  両方のピストン（１、２；２１、２２；３０、３１）が１つのハウジング（３２）内に配置されることと、
を特徴とする請求項１の二軸真空ポンプの製作方法。
【請求項２６】
板状構成部品を軸上に配置したのちに、ピストンが、板状構成部品を配列するために、ピストンの外側輪郭に対応する負型内にピストンが配列されることを特徴とする請求項２５の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二軸真空ポンプ並びに二軸真空ポンプの製作方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばここに記載のタイプのねじポンプのような多軸真空ポンプは、乾式ポンプ装置として、特に化学工業および半導体技術において広い適用分野を有している。多軸真空ポンプは、本質的に、交差する２つの内孔を有するハウジングからなり、これらの内孔内において２つのねじ状ロータが逆方向に回転しながら相互にかみ合い且つ相互に非接触で転がっている。この協働によりポンプ効果が発生される。搬送されるべきガスはロータの一方の側の入口において吸い込まれ且つ軸方向に出口に搬送される。入口から出口へねじリードのピッチが低減することによりガスの圧縮が行われる。
【０００３】
従来技術によるロータは単一部品で形成されている。有効な特性を達成するにはきわめて高い精度が必要とされる。ロータの製作のためにレール制御された五軸加工機械の使用が前提となる。ロータの製作のみならずロータの検査もまたきわめて手数がかかり且つコストを要する。製作コストを低減させるために、一般に、理想的なプロフィルに関して譲歩がなされる。これにより、より高い逆流損失が発生するという欠点が存在する。製作方法がねじプロフィルの形成に著しく影響を与える。
【０００４】
使用目的に合わせた適合によりねじの形が変化され、これが製作機械のプログラムに、したがって工具の選択に影響を与えることになる。
特にポンプの開発の範囲において、適合が望まれることがしばしばある。このために、より多くの時間を要し、且つより高い検査および製作費用が発生する。
【０００５】
従来技術に属するポンプの他の欠点は、材料の選択が、切削性能を考慮する必要から著しく制約されることにある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本質的に簡単且つ低コストの製作方法で製作可能であり、しかも精度および検査に与えられる高い要求を満たすロータを有する二軸真空ポンプを提供することが本発明の技術的課題である。適用例に対応するロータ・プロフィルの必要な適合が実行可能であるべきである。さらに、材料選択が制約されるべきではない。さらに、同様に簡単且つ低コストの二軸真空ポンプの製作方法が提供されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この技術的課題は請求項１の特徴を有する二軸真空ポンプ並びに請求項２５の特徴を有する方法により解決される。
本発明により、それぞれの軸上に配置された２つのピストンの協働によりポンプ効果が発生される二軸真空ポンプは、ピストンがそれぞれ、多数の板状構成要素から形成されるように形成されている。
【０００８】
二軸真空ポンプのピストンを形成する多数の板状構成部品の配置により、製作においてきわめて時間を要する切削工程が回避される。本発明により、ピストンは比較的低コストで製作される構成部品から形成される。
【０００９】
板状構成部品が、それぞれの軸に関して、角度において相互に同じ回転方向にオフセット配置され、これにより、ピストンは全体としてそれぞれねじ状構造を有していることが有利である。
【００１０】
本発明による二軸真空ポンプの本質的な利点は、それが組立においてきわめて低コストであることと、およびねじ状構成部品が打抜および変形工程で製作されることとにある。
適用例に応じてそれぞれ、板状構成部品の角度オフセットが相互に同じ角度でおよび／または異なる角度で形成することが可能である。同じ角度の場合、ねじリードは同じピッチを有し、一方、異なる角度オフセットの場合、例えば入口から出口へねじリードのピッチを低減することによりガスの圧縮が行われる。角度オフセットは部分的に異なっていてもまたは全てが異なっていてもよい。
【００１１】
本発明による二軸真空ポンプは、一条、二条または多条ねじの構造で形成されていてもよい。この場合も同様に、選択は要求に基づくものである。しかしながら、本発明による構造は全てのねじポンプにおいて使用可能である。
【００１２】
本発明の好ましい実施態様により、板状構成部品は、相互にまたは軸に関して、再現可能な角度オフセットを有している。本発明においては二軸真空ポンプが対象となるので、逆の回転方向を有するねじロータが相互にかみ合い且つ相互に非接触で転がるように、角度オフセットはきわめて正確であり且つ再現可能であることが必要である。
【００１３】
板状構成部品は、本発明により、相互に重ねて配列可能であり、即ち構成部品の角度オフセットは隣接構成部品に対して付けられている。角度オフセットを軸に対して付けることもまた可能である。これは、角度誤差が加算されないという利点を有している。
【００１４】
板状構成部品は、間接的にまたは直接、軸上に配置されていることが有利である。ねじ状ロータの相互の非接触転がりを確保するために、本発明により、軸方向に板状構成部品の間に例えば大きさが１／１０ｍｍの間隔を設けるように設計されている。
【００１５】
間隔を保持するために間隔ホルダが設けられていることが好ましい。間隔ホルダは板状構成部品と一体に形成されていることが好ましい。構成部品は打抜および変形工程で製作されるので、間隔ホルダを板状構成部品内に浮き出させることが提供される。
【００１６】
間隔ホルダを別の構成部品として形成することもまた可能である。板の形状が特に有利である。この間隔ホルダは、板状構成部品の部分表面のみを覆うように形成されていることが有利である。間隔ホルダは、最大でも、隣接する板状構成部品の部分表面に対応する面を有するように形成されていることが特に有利である。
【００１７】
好ましい実施態様により、板状構成部品がそれぞれ、内歯歯車および外歯歯車を有し、これにより、第１の板状構成部品の外歯歯車が隣接する第２の板状構成部品の内歯歯車内に係合する。
【００１８】
歯車の形成により、板状構成部品のオフセットを相互にきわめて正確且つ再現可能に形成することが可能である。オフセットの大きさは、歯車の１つまたは複数の歯のオフセットが選択されることにより選択可能である。
【００１９】
特に実施態様により、外歯歯車の高さが内歯歯車の深さより大きく形成されているので、外歯歯車が内歯歯車に係合したとき、両方の板状構成部品間に間隔が残されている。この場合、追加の間隔ホルダはもはや必要ではない。
【００２０】
歯車によるオフセットの代わりに、板状構成部品内に穴リングを設けることもまた可能である。穴リングの穴は軸の受入開口に対して等間隔に、並びに相互に等間隔に配置されている。板状構成部品の配置において、穴が一致するように注意すべきである。固定するために、例えばピンまたはロープ好ましくは安定なワイヤ・ロープを、一致された穴内に差し込むことが可能である。
【００２１】
他の実施態様により、軸を歯付軸として形成し、および板状構成部品内の受入開口を内歯歯車として形成することが可能であり、これにより、板状構成部品を軸上に一体形状に配置することができる。軸／構成部品の歯を介して、構成部品相互間のオフセットを保持することが可能である。
【００２２】
他の有利な実施態様により、板状構成部品は突起および／または凹部を有している。第１の構成部品の突起が隣接する構成部品に当接するように形成されている。これにより、一方で構成部品間に間隔を形成することができる。しかしながら、他方で、板状構成部品間にシールが存在するように突起が設けられていることもまた有利であり、これにより、構成部品間に、搬送されるべきガスがそこを貫通可能な中間空間が残ることはない。
【００２３】
突起および／または凹部が板状構成部品の外側輪郭の範囲内に配置されていることが有利である。
突起の形成は、変形工程内で、板状構成部品の一方の側に凹部が形成され、この凹部が板状構成部品の他方の側に突起を形成するように行われることが有利である。
【００２４】
板状構成部品が一体に形成されているとき、それは特に有利である。これにより、構成部品の製作が特に低コストとなる。
１つのピストンまたは両方のピストンの全ての板状構成部品を同じに形成することが可能である。これによっても低コストの製作が保証される。
【００２５】
板状構成部品から形成されたピストンはそれに対応して形成された１つのハウジング内に配置されている。
特殊な例により、板状構成部品を相互に角度オフセットなしに軸上に配置することが可能である。この場合、ルーツポンプ用ピストンとして使用可能なピストンが得られる。
【００２６】
板状構成部品は、次の方法ステップ、即ち
−  板状構成部品が打ち抜かれ且つ変形されるステップと、
−  板状構成部品が軸上に配置され、この場合、角度オフセットが０°とは異なる角度をとるか、または特殊な例においては０°をとり、即ちオフセットが設けられないステップと、
−  構成部品が締め付けられ、接着され、溶接され、内孔内を引っ張られたピンまたはロープにより相互に固定される等により、構成部品が軸上に固定されるステップと、
−  両方のピストンが１つのハウジング内に配置されるステップと、
により製作される。
【００２７】
構成部品を軸上に配置したのちに、構成部品を配列させるために、ピストンの外側輪郭に対応する負型内にピストンを配置することが可能である。この場合、ピストンはそれに続いて相互に固定され、例えば相互に接着されることが有利である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明による二軸真空ポンプは、次の利点、即ち
−  製作がきわめて簡単なこと、
−  板状構成部品を打抜工程（精密切断）内で製作可能なこと、
−  多数の同一部品を使用することにより製作コストが低減されること、
−  セグメントないしロータの材料が自由に選択可能であり、このようにして、ロータを高級なステンレス鋼からも製作可能なこと、
−  巻数（ピッチ）および排気速度を自由に選択可能なこと、
−  セグメント・ピストン段を有するルーツ段を組み合わせることが可能なこと（ポンプ・スタンドの代わりとして、一体の大気段を有するルーツポンプ）、
−  開発過程において、新たな部品を製作する必要なく、部品セットにより任意の段数をテスト可能なこと、
−  ポンプ装置を製作費用なしに迅速に新たな適用に適合可能なこと（同じポンプの新たな装着）、
−  プロフィル形状を自由に選択可能なこと（１つの平面内の転がり条件）、
という利点を有している。
【００２９】
図面に本発明の一実施態様が示され、以下にこれを説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図３は、それぞれ多数の板状構成部品３からなる２つのピストン１、２を示し、この場合、ピストン１の板状構成部品３は軸４上に、およびピストン２の板状構成部品３は軸５上に配置されている。板状構成部品３は、それぞれの軸４、５に関して、角度において相互に同じ回転方向にオフセット配置されているので、それぞれピストン１、２の外側輪郭がねじ状に形成されている。
【００３１】
図２は軸４上に配置されている板状構成部品３を有するピストン１を示し、この場合、板状構成部品３は、それぞれ一定の角度で相互にオフセット配置されている。
図１は軸８の受入開口７の周りに穴９からなるリングが配置されている板状構成部品６を示す。構成部品６の相互間の角度オフセットにおいて隣接する構成部品６の穴９は一致され、これにより、ピン（図示されていない）を穴９内に差込可能であり、したがって板状構成部品６は希望の角度オフセットで相互に固定される。
【００３２】
図４は、軸４、５を有する２つのロータ１、２がその中に配置されているポンプ・ハウジング１０を示す。軸４、５上に板状構成部品３が相互に角度オフセットを有して配置されている。軸４、５は軸受１１によりハウジング１０内に支持されている。軸４、５は伝動装置３８を介して同期化される。
【００３３】
図５は下側に外歯歯車１３を有し、上側に内歯歯車１４を有する板状構成部品１２を示す。図６からわかるように、外歯歯車１３は構成部品１２の底面から突出して配置され、一方、内歯歯車１４は構成部品１２の材料内に形成された歯車として形成されている。
【００３４】
これは、多数の構成部品１２の配置において、それぞれ外歯歯車１３が隣接する構成部品１２の内歯歯車１４内に係合することを意味する。
図５に示すように、板状構成部品１２はさらに周囲を包囲するビード１５を有し、ビード１５は、多数の構成部品１２が軸上に相互に隣接して配置されたとき、隣接する構成部品に当接し、したがってシール作用が形成される。
【００３５】
図７は軸１７、１８上に配置されている板状構成部品１６を示す。板状構成部品１６は突起１９および凹部２０を有している。板状構成部品１６が四分円に分割された場合、それぞれ対角方向に向かい合う四分円内に突起または凹部が設けられ、したがって、ピストン２１、２２が相互に非接触で転がるとき、ピストン２１の構成部品１６の突起１９がピストン２２の構成部品１６の係合を妨害することはない。
【００３６】
図８は３０°の角度で相互にオフセット配置されている２つの板状構成部品２３、２４を示す。面２５は両方の構成部品２３、２４により覆われた共有面を示す。この範囲内においては隣接するピストンの対向構成部品が係合しないので、正確に面２５を有する間隔ホルダ２６は隣接する２つのピストンの非接触転がりを妨害することはない。
【００３７】
図９は軸２８、２９上に配置されている２つの板状構成部品２７を示す。構成部品２７に角度オフセット配置されている隣接構成部品は、図面を見やすくするために示されていない。構成部品２７は、同様に軸２８、２９上に配置されている隣接構成部品と共に２つのピストン３０、３１を形成し、ピストン３０、３１は１つのハウジング３２内に配置されている。構成部品２７は、二条ねじポンプが構成されるように形成されている。
【００３８】
図１０は一条ねじポンプ用板状構成部品３３を示す。構成部品３３は同様に凹部３４および突起３５並びに歯車３６を有し、歯車３６は構成部品３３の上側に配置されている。下側にそれに対応して形成された歯車３７が形成され、歯車３７は歯車３６に対する相手部品を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】板状構成部品の平面図である。
【図２】多数の板状構成部品の軸上での角度オフセット配置を示した平面図である。
【図３】多数の板状構成部品からなる２つのピストンの斜視図である。
【図４】２つのねじロータのポンプ・ハウジング内配置を示した縦断面図である。
【図５】内歯歯車および突起を有する板状構成部品の正面図である。
【図６】図５の線ＶＩ−ＶＩによる断面図である。
【図７】かみ合いをなしている板状構成部品を有する２つのピストンの正面図である。
【図８】中間板を有する、相互に角度オフセット配置された２つの板状構成部品の平面図である。
【図９】板状構成部品の二条ねじポンプ用変更態様の正面図である。
【図１０】板状構成部品の一条ねじポンプ用変更態様の正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１、２；２１、２２；３０、３１    ピストン
３；６；１２；１６；２３、２４；２７；３３    板状構成部品
４、５；８；１７、１８；２８、２９    軸
７    受入開口
９    穴
１０、３２    ポンプ・ハウジング
１１    軸受
１３、３７    外歯歯車
１４、３６    内歯歯車
１５    ビード
１９、３５    突起
２０、３４    凹部
２５    面
２６    間隔ホルダ
３８    伝動装置
【図１】
2004211690.tif 000003
【図２】
2004211690.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004211690.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004211690.tif 000011
【図１０】
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