(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングに挿通される軸部材と、
前記軸部材に固定され、前記軸部材の軸方向と交差する方向に延出して前記ハウジングの前記軸方向の面と対面する回転部と、
前記ハウジングと前記回転部との間の隙間をシールする差動排気シールと、
前記軸部材を回転可能に支持する第１の転がり軸受部と、
前記第１の転がり軸受部に対して前記回転部の反対側に隣り合う第２の転がり軸受部と、
前記回転部に向かう前記軸方向の荷重を前記第２の転がり軸受部の外輪に加えて、前記第２の転がり軸受部および前記第１の転がり軸受部を介して前記軸部材を前記軸方向に変位させて、前記ハウジングと前記回転部との間の前記隙間を設ける押圧機構とを有する回転機構。
【請求項２】
前記押圧機構が停止した場合、前記軸部材が、前記第２の転がり軸受部および前記第１の転がり軸受部とともに前記軸方向に変位し、前記ハウジングと前記回転部との間の前記隙間が小さくなる請求項１に記載の回転機構。
【請求項３】
前記差動排気シールと前記押圧機構とを制御する制御部を有し、
前記制御部は、前記差動排気シールの異常状態の情報を受け取った場合に前記押圧機構の駆動を停止する請求項１または請求項２に記載の回転機構。
【請求項４】
前記第１の転がり軸受部の内輪と前記第２の転がり軸受部の内輪とが、内輪スペーサを介して前記軸方向に隣接するとともに前記軸部材に固定されて、
前記第１の転がり軸受部の外輪が、前記ハウジングに固定される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転機構。
【請求項５】
前記第１の転がり軸受部の内輪と前記第２の転がり軸受部の内輪とが、内輪スペーサを介して前記軸方向に隣接するとともに前記軸部材に固定されて、
前記第１の転がり軸受部の外輪が、前記第２の転がり軸受部の前記外輪と空間を設けて隣り合う請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転機構。
【請求項６】
前記第１の転がり軸受部は、複数の転がり軸受を有する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転機構。
【請求項７】
前記第１の転がり軸受部は、複数の転がり軸受を有し、複数の前記転がり軸受のうち少なくも１つが円筒ころ軸受である請求項５に記載の回転機構。
【請求項８】
前記押圧機構は、前記ハウジング内において前記第２の転がり軸受部に対して前記回転部と反対側の位置に設けられた密閉空間と、前記密閉空間の圧力を調整する圧力調整部とを有する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転機構。
【請求項９】
前記押圧機構は、ピエゾアクチュエータである請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の回転機構。
【請求項１０】
前記ハウジングは、筒状の胴部と、前記胴部と前記回転部との間に設けられたフランジ部とを有し、
前記フランジ部の内壁は、前記胴部の内壁よりも径方向の内側に位置しており、
前記回転部と前記軸部材との間に、前記軸部材の直径よりも大きい直径を有する固定部が設けられ、
前記第１の転がり軸受部の外輪の前記軸方向の端部は、前記フランジ部に接し、
前記第１の転がり軸受部の内輪の前記軸方向の端部は、前記固定部に接する請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転機構。
【請求項１１】
前記第２の転がり軸受部の剛性は、前記第１の転がり軸受部の剛性よりも大きい請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の回転機構。
【請求項１２】
前記第２の転がり軸受部の接触角は、前記第１の転がり軸受部の接触角よりも大きい請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の回転機構。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の回転機構を有する搬送装置。
【請求項１４】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の回転機構を有する工作機械。
【請求項１５】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の回転機構を有する半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転機構、搬送装置、工作機械および半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送装置、工作機械または半導体製造装置には、真空雰囲気や特殊ガス雰囲気のプロセス室内でステージを回転させる回転機構や、ステージをスライド移動させる位置決め機構が用いられる。下記特許文献１には、スライド移動可能な移動ブロックを有する位置決め機構が記載されている。移動ブロックは、静圧軸受により移動可能に支持される。移動ブロックと対面して中間ブロックが配置され、移動ブロックと中間ブロックとの間を非接触でシールする差動排気シールにより、プロセス室内の減圧雰囲気が維持される。特許文献１に記載の位置決め機構は、差動排気シールに接続された排気ポンプや配管系にトラブルが生じ、異常が検知された場合、静圧軸受へ供給する空気圧力を低下させて、静圧軸受の機能を停止、または低下させる。これにより、移動ブロックと中間ブロックとの間のシール隙間を迅速に小さくして、プロセス室内の真空度が悪化することを抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１６７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１には、回転可能なシャフトと、シャフトを支持する転がり軸受とを有する回転機構において、差動排気シールの排気ポンプ系や電源系統等にトラブルが生じた場合に、シール隙間を迅速に小さくする構造については、記載されていない。
【０００５】
本発明は、差動排気シールの異常が生じた場合に、シール隙間を小さくすることが可能な回転機構、搬送装置、工作機械および半導体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る回転機構は、ハウジングと、前記ハウジングに挿通される軸部材と、前記軸部材に固定され、前記軸部材の軸方向と交差する方向に延出して前記ハウジングの前記軸方向の面と対面する回転部と、前記ハウジングと前記回転部との間の隙間をシールする差動排気シールと、前記軸部材を回転可能に支持する第１の転がり軸受部と、前記第１の転がり軸受部に対して前記回転部の反対側に隣り合う第２の転がり軸受部と、前記回転部に向かう前記軸方向の荷重を前記第２の転がり軸受部の外輪に加えて、前記第２の転がり軸受部および前記第１の転がり軸受部を介して前記軸部材を前記軸方向に変位させて、前記ハウジングと前記回転部との間の前記隙間を設ける押圧機構とを有する。
【０００７】
この構成によれば、回転機構が定常状態で動作している場合に、押圧機構が、第１の転がり軸受部および第２の転がり軸受部を介して軸部材を変位させて、ハウジングと回転部との間に隙間が設けられる。これにより、ハウジングと回転部との間が差動排気シールによりシールされる。また、回転機構が非定常状態の場合、すなわち、差動排気シールの排気系や電源系統等に異常が発生した場合には、押圧機構が停止して第２の転がり軸受部に荷重が加えられなくなる。これにより、軸部材が定常状態の変位方向と反対方向に変位して、ハウジングと回転部との間の隙間が小さくなる。したがって、差動排気シールに異常が生じた場合に、シール隙間を小さくすることが可能である。
【０００８】
本発明の一態様に係る回転機構において、前記押圧機構が停止した場合、前記軸部材が、前記第２の転がり軸受部および前記第１の転がり軸受部とともに前記押圧機構側の前記軸方向に変位し、前記ハウジングと前記回転部との間の前記隙間が小さくなる。これによれば、差動排気シールに異常が生じた場合に、押圧機構を停止してシール隙間を小さくすることが可能である。
【０００９】
本発明の一態様に係る回転機構において、前記差動排気シールと前記押圧機構とを制御する制御部を有し、前記制御部は、前記差動排気シールの異常状態の情報を受け取った場合に前記押圧機構の駆動を停止する。これによれば、差動排気シールの異常が生じた場合に、ハウジングと回転部との間の隙間が小さくなる。
【００１０】
本発明の一態様に係る回転機構において、前記第１の転がり軸受部の内輪と前記第２の転がり軸受部の内輪とが、内輪スペーサを介して前記軸方向に隣接するとともに前記軸部材に固定されて、前記第１の転がり軸受部の外輪が、前記ハウジングに固定される。この構成によれば、第２の転がり軸受部は、第１の転がり軸受部および第２の転がり軸受部の全体の剛性への関与が小さくなり、第１の転がり軸受部により全体の剛性が決定される。
【００１１】
本発明の一態様に係る回転機構において、前記第１の転がり軸受部の内輪と前記第２の転がり軸受部の内輪とが、内輪スペーサを介して前記軸方向に隣接するとともに前記軸部材に固定されて、前記第１の転がり軸受部の外輪が、前記第２の転がり軸受部の前記外輪と空間を設けて隣り合う。この構成によれば、第１の転がり軸受部を固定する構造が簡略化される。
【００１２】
本発明の一態様に係る回転機構において、前記第１の転がり軸受部は、複数の転がり軸受を有する。これによれば、第１の転がり軸受部の剛性を向上させることができ、ハウジングと回転部との間の隙間が所定の大きさに維持される。
【００１３】
本発明の一態様に係る回転機構において、前記第１の転がり軸受部は、複数の転がり軸受を有し、複数の前記転がり軸受のうち少なくも１つが円筒ころ軸受である。これによれば、第１の転がり軸受部の変位量を大きくすることが可能である。
【００１４】
本発明の一態様に係る回転機構において、前記押圧機構は、前記ハウジング内において前記第２の転がり軸受部に対して前記回転部と反対側の位置に設けられた密閉空間と、前記密閉空間の圧力を調整する圧力調整部とを有する。これによれば、密閉空間内の圧力を変化させることで、押圧機構から第２の転がり軸受部に荷重が加えられる。
【００１５】
本発明の一態様に係る回転機構において、前記押圧機構は、ピエゾアクチュエータである。これによれば、軸部材の変位量を精度良く制御することができる。
【００１６】
本発明の一態様に係る搬送装置は、本発明の回転機構を有する。本発明の一態様に係る工作機械は、本発明の回転機構を有する。本発明の一態様に係る半導体製造装置は、本発明の回転機構を有する。この構成によれば、差動排気シールに異常が生じた場合に、シール隙間を小さくすることが可能な搬送装置、工作機械および半導体製造装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、差動排気シールに異常が生じた場合に、シール隙間を小さくすることが可能な回転機構、搬送装置、工作機械および半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１の実施形態の定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、図１の前側転がり軸受部及び後側転がり軸受部の近傍を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態の非定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、図３の前側転がり軸受部及び後側転がり軸受部の近傍を拡大して示す部分拡大断面図である。
【図５】図５は、図１のＡ−Ａ線で切断して矢印方向から見たときの回転機構の平面図である。
【図６】図６は、転がり軸受の剛性の定義を説明するための説明図である。
【図７】図７は、第２の実施形態の定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、第３の実施形態の定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、第４の実施形態の定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、第５の実施形態の定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。
【図１１】図１１は、第１の実施形態に係る回転機構を備えた半導体製造装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、図面は、実施形態の説明のため、実際の寸法、形状と適宜変更して示している。
【００２０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。図２は、図１の前側転がり軸受部および後側転がり軸受部の近傍を拡大して示す部分拡大断面図である。図３は、第１の実施形態の非定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。図４は、図３の前側転がり軸受部および後側転がり軸受部の近傍を拡大して示す部分拡大断面図である。図５は、図１のＡ−Ａ線で切断して矢印方向から見たときの回転機構の平面図である。図１から図４は、回転機構１の回転中心軸ＡＸを含み、かつ回転中心軸ＡＸと平行な平面で回転機構１を切った断面を示している。なお、本実施形態において、軸方向とは、回転中心軸ＡＸと平行な方向である。
【００２１】
本実施形態の回転機構１は、回転を伝達する機械要素である。回転機構１は、例えば、真空環境、減圧環境、プロセスガス充填環境等の環境下で使用される工作機械、搬送装置、半導体製造装置等に適用される。
【００２２】
図１に示すように、回転機構１は、ハウジング２０と、ハウジング２０に挿通される軸部材１０と、軸部材１０を回転可能に支持する前側転がり軸受部（第１の転がり軸受部）５０及び後側転がり軸受部（第２の転がり軸受部）５１と、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂに軸方向の荷重を加える押圧機構としての密閉空間７５を有する。
【００２３】
ハウジング２０は、前側転がり軸受部５０および後側転がり軸受部５１を収容する部材である。本実施形態において、ハウジング２０は、前側転がり軸受部５０を収容する第１の胴部２０ａと、後側転がり軸受部５１を収容する第２の胴部２０ｂとを有する。第１の胴部２０ａおよび第２の胴部２０ｂは、筒状の部材であり、軸方向に連続して設けられる。ハウジング２０は、第２の胴部２０ｂの軸方向後側（第１の胴部２０ａと反対側）に底部２０ｃを有する。底部２０ｃは、第２の胴部２０ｂよりも径方向の内方に延びる平板状の部材であり、第２の胴部２０ｂと一体に設けられる。また、ハウジング２０は、第１の胴部２０ａの上方にハウジングフランジ部２２を有する。ハウジングフランジ部２２は、第１の胴部２０ａの径方向の外方に延びる平板状の部材であり、第１の胴部２０ａにボルト２５で固定される。
【００２４】
ハウジングフランジ部２２は、例えば半導体製造装置等の筐体１８にボルト２６で締結される。ハウジングフランジ部２２と筐体１８とを締結することで、ハウジング２０が筐体１８に固定される。図５に示すように、ハウジングフランジ部２２は平面視円形であるが、これに限定されず適宜変更することができる。図１および図５に示すように、ハウジングフランジ部２２は、筐体１８と重なり合う部分に環状の溝を有している。この環状溝にＯリング（環状シール）９５がはめ込まれて、ハウジングフランジ部２２と筐体１８との間がシールされる。
【００２５】
図１に示すように、ハウジングフランジ部２２、第１の胴部２０ａ、第２の胴部２０ｂ、底部２０ｃは、軸方向に貫通する貫通孔２２ｃ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈをそれぞれ有している。軸部材１０は、回転機構１の出力軸（主軸）であり、貫通孔２２ｃ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈを通ってハウジング２０に挿通されている。軸部材１０は、一方向に延びる棒状の部材であり、中実状の部材でもよく、中空状の部材でもよい。軸部材１０として、例えば、外周面にネジ溝が形成されたボールねじ軸などのねじ軸や、内部に液体または気体の流通路を有する中空管等を用いることができる。
【００２６】
軸部材１０の一端部は、第１の固定部１２を介して回転部３３が接続されており、第１の固定部１２および回転部３３はボルト３５によって軸部材１０に固定される。軸部材１０と第１の固定部１２との接続面は、軸部材１０の環状溝にはめ込まれたＯリング（環状シール）９２によってシールされている。同様に、第１の固定部１２と回転部３３との接続面は、第１の固定部１２の環状溝にはめ込まれたＯリング（環状シール）９１によってシールされている。第１の固定部１２は、ハウジングフランジ部２２の貫通孔２２ｃ内に配置されており、回転部３３は、第１の固定部１２を覆うとともに、ハウジングフランジ部２２の一部と重なって配置される。
【００２７】
回転部３３は、平面視で円盤状の板部材であり、軸部材１０の軸方向と交差する方向（径方向）に延出する。回転部３３は、軸部材１０に固定され、軸部材１０とともに回転する。回転部３３の軸部材１０と反対側の面が、例えば半導体製造装置等の雰囲気ガス中に配置され、ワーク等が載置される。図１に示すように、ハウジングフランジ部２２の軸方向前側の面（第１の胴部２０ａと反対側の面）と、回転部３３の軸方向後側の面（軸部材１０側の面）とが対向する。なお、本実施形態において、「前側」とは軸方向において回転部３３側を示し、「後側」とは、回転部３３と反対側、すなわちハウジング２０の底部２０ｃ側を示す。
【００２８】
図２に示すように、回転機構１の定常状態において、回転部３３のシール面３３ａと、ハウジングフランジ部２２のシール面２２ｄとが、微小隙間Ｗ１を有して対面している。シール面３３ａは、回転部３３の軸方向の後側の面であり、シール面２２ｄは、ハウジングフランジ部２２の軸方向の前側の面である。また、ハウジングフランジ部２２に複数の排気溝２２ａ、２２ｂが設けられており、複数の排気溝２２ａ、２２ｂは回転部３３と重なる位置に配置されている。なお、図５に示すように、排気溝２２ａ、２２ｂは、回転中心軸ＡＸを中心とした環状の溝である。排気溝の本数や形状は、これに限定されず、種々の形状に変更可能である。
【００２９】
図１に示すように、排気溝２２ａには排気ポンプ７２が接続され、排気溝２２ｂには排気ポンプ７１が接続されている。排気ポンプ７１、７２によって、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間Ｗ１の気体が排気される。これによって、回転部３３のシール面３３ａとハウジングフランジ部２２のシール面２２ｄとの間が非接触の状態でシールされ、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間Ｗ１が、差動排気シール９０としての機能を有する。
【００３０】
本実施形態において差動排気シール９０とは、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間Ｗ１の気体を排気することにより、回転部３３とハウジングフランジ部２２とが非接触の状態で、回転部３３とハウジングフランジ部２２との対向面を挟む両側の雰囲気（例えば高真空と大気圧）を一定の状態に保つように機能するものをいう。また、本実施形態において「定常状態」とは、回転部３３のシール面３３ａとハウジングフランジ部２２のシール面２２ｄとの間の微小隙間が維持されて、差動排気シール９０によってシールされている状態を示す。「定常状態」は、軸部材１０および回転部３３が回転している状態と、停止している状態との両方を含む。
【００３１】
図１及び図２に示すように、前側転がり軸受部５０および後側転がり軸受部５１は、軸部材１０を回転可能に支持する。前側転がり軸受部５０と後側転がり軸受部５１とは、軸方向に隣り合って配置されており、前側転がり軸受部５０は軸方向前側（回転部３３側）に配置され、後側転がり軸受部５１は、前側転がり軸受部５０に対して軸方向後側（回転部３３と反対側）に配置される。前側転がり軸受部５０は、第１の転がり軸受４１と第２の転がり軸受４２を有する。第１の転がり軸受４１と第２の転がり軸受４２とは、軸方向に隣り合っており、例えば、背面組み合わせ（ＤＢ組み合わせ）で配置される。後側転がり軸受部５１は、第３の転がり軸受４３を有する。
【００３２】
第１の転がり軸受４１、第２の転がり軸受４２および第３の転がり軸受４３は、例えば、アンギュラ玉軸受である。第１の転がり軸受４１は、内輪４１ａと、外輪４１ｂと、転動体４１ｃとを有する。第２の転がり軸受４２は、内輪４２ａと、外輪４２ｂと、転動体４２ｃとを有する。第３の転がり軸受４３は、内輪４３ａと、外輪４３ｂと、転動体４３ｃとを有する。
【００３３】
ハウジングフランジ部２２の貫通孔２２ｃの内壁は、第１の胴部２０ａの貫通孔２０ｆの内壁よりも径方向の内側に位置している。また、第２の胴部２０ｂは、上端において第２の胴部２０ｂの貫通孔２０ｇの内壁から径方向に突出する突出部２０ｄを有する。前側転がり軸受部５０の外輪４１ｂおよび外輪４２ｂは、ハウジングフランジ部２２と突出部２０ｄとの間に挟み込まれて、ハウジング２０に固定される。外輪４１ｂおよび外輪４２ｂの軸方向の位置は、ハウジングフランジ部２２と突出部２０ｄとで固定される。
【００３４】
上述したように、軸部材１０の上端には、第１の固定部１２が接続されている。第１の固定部１２は、軸部材１０よりも大きい直径を有しており、軸部材１０の外周よりも径方向の外側に延びている。また、軸部材１０は、後側転がり軸受部５１の下方に第２の固定部１４を有する。第２の固定部１４は、軸部材１０の外周よりも外側に突出する鍔状の部材であり、軸部材１０と一体に回転する。前側転がり軸受部５０の内輪４１ａ、内輪４２ａおよび後側転がり軸受部５１の内輪４３ａは、第１の固定部１２と第２の固定部１４との間に挟み込まれて、軸部材１０に固定される。また、内輪４２ａと内輪４３ａとの間には内輪スペーサ５４が設けられている。
【００３５】
後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂは、第２の胴部２０ｂの貫通孔２０ｇの内壁に対して微小なクリアランス（図１及び図２には図示しない）を有して配置されている。また、外輪４３ｂは、第２の胴部２０ｂの突出部２０ｄに対して軸方向に空間を設けて配置されている。すなわち、外輪４３ｂは、ハウジング２０に対して軸方向に移動可能となっている。
【００３６】
次に、本実施形態の回転機構１の定常状態において、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間Ｗ１を設ける構成について説明する。図２に示すように、第２の胴部２０ｂには、外輪スペーサ５２が収納されている。外輪スペーサ５２は、後側転がり軸受部５１に対して軸方向後側（前側転がり軸受部５０と反対側）に配置されている。外輪スペーサ５２は、第１の円筒部５２ａと第２の円筒部５２ｂとを有している。第２の円筒部５２ｂの内壁には環状溝が設けられて、この環状溝にＯリング９３がはめ込まれており、外輪スペーサ５２と軸部材１０との間はＯリング９３によってシールされる。また、第１の円筒部５２ａは、第２の円筒部５２ｂよりも径方向の厚さが薄く、第２の円筒部５２ｂの外縁において軸方向に突出する。第１の円筒部５２ａは、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂと対向する。
【００３７】
図１に示すように、ハウジング２０の底部２０ｃは貫通孔２０ｈを有している。貫通孔２０ｈの内壁には環状溝が設けられて、この環状溝にＯリング９４がはめ込まれる。底部２０ｃと軸部材１０との間は、Ｏリング９４によってシールされる。図１に示すように、軸部材１０、第２の胴部２０ｂ、外輪スペーサ５２、および底部２０ｃによって囲まれた空間が密閉空間７５となる。密閉空間７５には、圧力調整部７４が接続されている。圧力調整部７４は、高圧ガス供給部７４ａから圧力調整弁７４ｂを介して高圧ガスを密閉空間７５に供給し、また、密閉空間７５のガスを圧力調整弁７４ｂから排出する。これにより、密閉空間７５の圧力が変更可能となっている。高圧ガス供給部７４ａは、高圧の空気や、窒素ガス等の高圧ガスを供給する。図１に示すように、圧力調整部７４は制御部７０により制御されて、密閉空間７５の圧力を変更する。
【００３８】
本実施形態の回転機構１の定常状態において、密閉空間７５の圧力が、ハウジング２０の前側転がり軸受部５０および後側転がり軸受部５１が設けられた空間の圧力よりも大きくなるように維持されている。これにより、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂは、外輪スペーサ５２の第１の円筒部５２ａにより軸方向前側に向かう荷重が加えられる。つまり、本実施形態において、密閉空間７５と、密閉空間７５の圧力を調整する圧力調整部７４とは、後側転がり軸受部５１に軸方向の荷重を加える押圧機構としての機能を有する。
【００３９】
上述のように、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂは、ハウジング２０に固定されておらず、軸方向に移動可能である。そのため、外輪４３ｂが外輪スペーサ５２から軸方向の荷重を受けると、軸方向前側（回転部３３側）に向かって変位する。外輪４３ｂが軸方向前側に変位すると、転動体４３ｃも外輪４３ｂに追随して軸方向に変位する。そして、転動体４３ｃの変位に伴って内輪４３ａにも軸方向の荷重が加えられる。ここで、転動体４３ｃと内輪４３ａとの接触面と、転動体４３ｃと外輪４３ｂとの接触面との間で反力が生じる。このため、密閉空間７５からの軸方向の荷重と、反力とがつり合う位置で内輪４３ａおよび外輪４３ｂが停止する。後側転がり軸受部５１は、軸方向の力を加えるとあたかも弾性体のように振る舞う。なお、前側転がり軸受部５０は、第１の転がり軸受４１と第２の転がり軸受４２の２つの軸受を有しているが、後側転がり軸受部５１と同様に全体として弾性体のように振る舞う。
【００４０】
密閉空間７５からの軸方向の荷重により、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂ、転動体４３ｃを介して、内輪４３ａに軸方向の前側に向かう荷重が加えられ、内輪４３ａは軸方向前側に変位する。前側転がり軸受部５０の内輪４１ａおよび内輪４２ａは、内輪スペーサ５４を介して、内輪４３ａと隣り合って固定されているため、内輪４３ａの変位に伴って内輪４１ａおよび内輪４２ａも軸方向に変位する。内輪４１ａ、内輪４２ａ、内輪４３ａは、前側転がり軸受部５０の反力および後側転がり軸受部５１の反力との合計と、密閉空間７５からの荷重がつり合う位置で停止する。
【００４１】
内輪４１ａの上端に第１の固定部１２が当接しているため、内輪４１ａ、内輪４２ａ、内輪４３ａの変位に伴い、第１の固定部１２、軸部材１０および回転部３３が軸方向に変位する。これにより、図２に示すように、回転機構１の定常状態において、回転部３３のシール面３３ａとハウジングフランジ部２２のシール面２２ｄとの間に微小隙間Ｗ１が設けられ、差動排気シール９０により回転部３３とハウジングフランジ部２２との間が非接触の状態でシールされる。
【００４２】
本実施形態において、定常状態の回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間Ｗ１は、差動排気シール９０に求められるシール性能により、数μｍ〜数１０μｍに適宜設定される。また、ハウジングフランジ部２２の排気溝２２ａ、２２ｂの数も、適宜変更することが可能である。
【００４３】
次に、本実施形態の回転機構１の非定常状態における、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の隙間を小さくする構成について説明する。本実施形態において、「非定常状態」とは、排気ポンプ７１、７２の故障が発生した場合や、排気ポンプ７１、７２と排気溝２２ａ、２２ｂとを接続する配管系にリークが発生した場合、電源系統に異常が発生した場合等、差動排気シール９０のシール性能を発揮できなくなる状態をいう。また、「非定常状態」は、軸部材１０および回転部３３の回転駆動が停止している状態、または、静止に近い状態である。
【００４４】
非定常状態において、図３に示すように、排気ポンプ７１、７２の非常停止等の異常を検出部７３が検知し、検出部７３は、異常信号を制御部７０に出力する。制御部７０は、異常信号を受け取った場合、排気弁７１ａ、７２ａを閉じて、排気ポンプ７１、７２と排気溝２２ａ、２２ｂとの間を遮断する。さらに、圧力調整弁７４ｂを調整して、圧力調整部７４からの高圧ガスを遮断するとともに、密閉空間７５内の気体を排出する。これにより、密閉空間７５の圧力が減少し、密閉空間７５からの軸方向の荷重が低減され、または、軸方向の荷重が発生しない状態となる。
【００４５】
これにより、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂに荷重が加えられなくなり、外輪４３ｂは軸方向後側に変位する。これに伴って、前側転がり軸受部５０の内輪４１ａ、内輪４２ａおよび後側転がり軸受部５１の内輪４３ａは、軸方向後側、つまり定常状態の変位方向と反対側の方向に変位する。よって、図４に示すように、回転部３３のシール面３３ａとハウジングフランジ部２２のシール面２２ｄとの間の微小隙間Ｗ２が小さくなる。これにより、差動排気シール９０の異常が発生した場合でも、回転部３３のシール面３３ａとハウジングフランジ部２２のシール面２２ｄとの間のシール性能の低下が抑制される。
【００４６】
本実施形態の押圧機構は、密閉空間７５の圧力で後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂに荷重を加える。したがって、外輪４３ｂの外周に沿って均一に荷重が加えられるため、微小空間Ｗ１、Ｗ２の大きさが、回転部３３の外周に沿って均一となる。したがって、定常状態において差動排気シール９０のシール性能が向上し、また、非定常状態において回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間が確実に小さくなる。
【００４７】
また、密閉空間７５の圧力を精度よく制御することにより、定常状態の微小隙間Ｗ１および非定常状態の微小隙間Ｗ２を精度よく維持することができる。例えば、ハウジング２０内に、密閉空間７５とは別の密閉空間を追加して、複数の密閉空間を多段に接続することができる。これにより、圧力調整部７４からの高圧ガスの圧力が、段階的に調整されて密閉空間７５に導入され、密閉空間７５の圧力変化が緩やかになるため、圧力制御の精度が向上する。したがって、定常状態の微小隙間Ｗ１が精度よく維持される。または、圧力調整弁７４ｂに排気タンク（図示しない）を接続することにより、密閉空間７５内の気体を排出する際に、密閉空間７５内の圧力変化が緩やかになる。これにより、非定常状態の微小隙間Ｗ２が精度よく維持される。
【００４８】
なお、本実施形態において、検出部７３は排気ポンプ７１、７２の異常停止を検出しているがこれに限定するものではない。例えば、ハウジングフランジ部２２の排気溝２２ａ、２２ｂの真空度の値から差動排気シール９０の異常を検出するものや、電源系統（図示しない）の出力電圧値から差動排気シール９０の異常を検出するものであってもよい。また、複数の検出部を組み合わせてもよい。
【００４９】
図６は、転がり軸受の剛性の定義を説明するための説明図である。図６上図は、初期状態の転がり軸受部ＲＢ１を示し、図６下図は、外輪ＯＲに軸方向の力Ｆ０を作用させて外輪ＯＲを内輪ＩＲに対して軸方向にＸ０だけ相対変位させた状態を示す。転動体Ｂは、外輪ＯＲの内周面に設けられた軌道面ＯＲａと、内輪ＩＲの外周面に設けられた軌道面ＩＲａと、に接する。外輪ＯＲを軸方向に変位させると、転動体Ｂも外輪ＯＲの変位に追随して軸方向に変位する。しかし、転動体Ｂと軌道面ＯＲａおよび軌道面ＩＲａとの間で反力が生じるため、この反力と力Ｆ０とが釣り合う位置で転動体Ｂおよび外輪ＯＲが停止する。力Ｆ０を取り除くと、反力によって転動体Ｂおよび外輪ＯＲは元の位置に戻る。
【００５０】
転がり軸受部ＲＢ１は、軸方向の力Ｆ０を加えると、あたかも弾性体のような振る舞いをする。そのため、本実施形態では、外輪ＯＲと内輪ＩＲとが軸方向に相対変位したときに、この相対変位量を「変形量」といい、転がり軸受部ＲＢ１に発生する反力を「弾性力」といい、単位変形量あたりの力（転がり軸受部ＲＢ１に作用させる軸方向の力：せん断力）の大きさを「剛性」という。図６の例では、力Ｆ０を相対変位量Ｘ０で除算した値Ｆ０／Ｘ０が転がり軸受部ＲＢ１の剛性である。転がり軸受部の剛性とは、外輪と内輪とを軸方向に相対変位させる場合の相対変位のし難さを意味する。
【００５１】
剛性は、転がり軸受部の接触角や転がり軸受部を構成する転がり軸受の数によって変化する。図６に示すように、軸部材の中心軸を含む断面において、転動体Ｂが内輪ＩＲの軌道面ＩＲａと接触する箇所を第１の点Ｃ１とし、転動体Ｂが外輪ＯＲの軌道面ＯＲａと接触する箇所を第２の点Ｃ２とする。接触角は、第１の点Ｃ１と第２の点Ｃ２を結ぶ直線が、軸部材の中心軸と直交する直線に対してなす角度θである。剛性は、接触角θが大きいほど大きい。剛性は、転がり軸受部を構成する転がり軸受の数が多いほど大きい。図６上図に示す初期状態の転がり軸受部ＲＢ１の接触角は角度θａであり、図６下図に示す外輪ＯＲを軸方向にＸ０だけ変位させたときの接触角はθｂである。外輪ＯＲを変位させたとき、接触角θｂは初期状態の接触角θａよりも大きくなり、外輪ＯＲを軸方向にＸ０だけ変位させたときの転がり軸受部ＲＢ１の剛性が大きくなる。
【００５２】
本実施形態において、前側転がり軸受部５０と後側転がり軸受部５１とを用いて軸部材１０を軸方向に変位させている。前側転がり軸受部５０と後側転がり軸受部５１との剛性を異ならせることにより、内輪４１ａ、内輪４２ａおよび内輪４３ａの変位量を変更することができる。
【００５３】
以上のように、本実施形態の回転機構１は、ハウジング２０と、ハウジング２０に挿通される軸部材１０と、軸部材１０に固定され、軸部材の軸方向と交差する方向に延出してハウジング２０の軸方向の面と対面する回転部３３と、ハウジング２０と回転部３３との間の隙間をシールする差動排気シール９０と、軸部材１０を回転可能に支持する前側転がり軸受部（第１の転がり軸受部）５０と、前側転がり軸受部（第１の転がり軸受部）５０に対して回転部３３の反対側に隣り合う後側転がり軸受部（第２の転がり軸受部）５１と、回転部３３に向かう軸方向の荷重を後側転がり軸受部（第２の転がり軸受部）５１の外輪４３ｂに加えて、後側転がり軸受部（第２の転がり軸受部）５１および前側転がり軸受部（第１の転がり軸受部）５０を介して軸部材１０を軸方向に変位させて、ハウジング２０と回転部３３との間の隙間を設ける押圧機構とを有する。
【００５４】
また、本実施形態の回転機構１は、押圧機構が停止した場合、軸部材１０が、後側転がり軸受部（第２の転がり軸受部）５１および前側転がり軸受部（第１の転がり軸受部）５０とともに軸方向１０に変位し、ハウジング２０と回転部３３との間の隙間が小さくなる。
【００５５】
これによれば、回転機構１が定常状態で動作している場合に、押圧機構が、前側転がり軸受部５０および後側転がり軸受部５１を介して軸部材１０を変位させて、ハウジング２０と回転部３３との間に微小隙間Ｗ１が設けられる。これにより、ハウジング２０と回転部３３との間が差動排気シール９０でシールされる。また、回転機構１が非定常状態の場合、すなわち、差動排気シール９０の排気系や電源系統等に異常が発生した場合には、押圧機構が停止して後側転がり軸受部５１に荷重が加えられなくなる。これにより、軸部材１０が、定常状態の変位方向と反対方向に変位し、ハウジング２０と回転部３３との間の隙間が微小隙間Ｗ２に迅速に小さくなる。したがって、差動排気シール９０に異常が生じた場合に、ハウジング２０と回転部３３との間のシール性能の低下が抑制される。
【００５６】
本実施形態の回転機構１は、差動排気シール９０と押圧機構とを制御する制御部７０を有し、制御部７０は、差動排気シール９０の異常状態の情報を受け取った場合に押圧機構の駆動を停止する。これによれば、差動排気シール９０の異常が生じた場合に、ハウジング２０と回転部３３との間の隙間が迅速に小さくなる。
【００５７】
本実施形態の回転機構１は、前側転がり軸受部５０の内輪４１ａ、４２ａと後側転がり軸受部５１の内輪４３ａとが、内輪スペーサ５４を介して軸方向に隣接するとともに軸部材１０に固定されて、前側転がり軸受部５０の外輪４１ｂ、４２ｂが、ハウジング２０に固定される。この構成によれば、後側転がり軸受部５１は、前側転がり軸受部５０および後側転がり軸受部５１の全体の剛性への関与が小さくなり、前側転がり軸受部５０により全体の剛性が決定される。
【００５８】
本実施形態の回転機構１において、押圧機構は、ハウジング２０内において後側転がり軸受部５１に対して回転部３３と反対側の位置に設けられた密閉空間７５と、密閉空間７５の圧力を調整する圧力調整部７４とを有する。これによれば、密閉空間７５の圧力が後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂに荷重を加える。したがって、外輪４３ｂの外周に沿って均一に荷重が加えられるため、差動排気シール９０の微小空間Ｗ１、Ｗ２の大きさが、回転部３３の外周に沿って均一となる。
【００５９】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態の定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。本実施形態において、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂに軸方向の荷重を加える押圧機構として、ピエゾアクチュエータ７７が設けられている。ハウジング２０、回転部３３、前側転がり軸受部５０および後側転がり軸受部５１の構造は、図１〜図５に示す第１の実施形態と同様である。
【００６０】
ピエゾアクチュエータ７７は、印加される電圧に応じて形状が変化する圧電素子を利用して、軸方向の荷重を発生させる。図７に示すように、ピエゾアクチュエータ７７は、ハウジング２０の底部２０ｃに固定されており、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂの周方向に沿って複数設けられている。ピエゾアクチュエータ７７は、駆動部７８からの駆動電圧によって変形し、軸方向の前側に延び、外輪スペーサ５３を介して後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂに、軸方向の前側に向かう荷重を加えることができる。
【００６１】
第２の実施形態の定常状態における回転機構２は、図７に示すように後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂが、ピエゾアクチュエータ７７により軸方向前側の荷重を受けて、軸方向前側に変位する。後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂ、転動体４３ｃを介して、内輪４３ａに軸方向の荷重が加えられ、内輪４３ａは軸方向前側に変位する。前側転がり軸受部５０の内輪４１ａおよび内輪４２ａは、内輪スペーサ５４を介して、内輪４３ａと隣り合って固定されているため、内輪４１ａおよび内輪４２ａも軸方向に変位する。そして、内輪４１ａ、内輪４２ａおよび内輪４３ａの変位に伴って、第１の固定部１２、軸部材１０および回転部３３が軸方向前側に変位する。これにより、回転機構２の定常状態において、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間に微小隙間が設けられ、差動排気シール９０により回転部３３とハウジングフランジ部２２との間がシールされる。
【００６２】
また、非定常状態において、排気ポンプ７１、７２の非常停止等の異常を検出部７３が検出し、検出部７３は、異常信号を制御部７０に出力する。制御部７０は、異常信号を受け取った場合、駆動部７８に駆動信号を出力し、駆動部７８からピエゾアクチュエータ７７に印加される駆動電圧を停止、または、低減させる。よって、ピエゾアクチュエータ７７からの軸方向の荷重が発生せず、または、軸方向の荷重が低減する。前側転がり軸受部５０の内輪４１ａ、内輪４２ａおよび後側転がり軸受部５１の内輪４３ａは、軸方向後側、つまり定常状態の変位方向と反対側の方向に変位する。よって、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間が小さくなるため、差動排気シール９０の異常が発生した場合でも、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間のシール性能の低下を抑制することができる。
【００６３】
本実施形態の回転機構２は、後側転がり軸受部５１に荷重を加える押圧機構としてピエゾアクチュエータ７７を用いているため、軸部材１０の変位量を精度良く制御することができる。さらに、ピエゾアクチュエータ７７は、駆動と停止とを迅速に切り替えることが可能であり、異常が検出された場合、迅速に回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間を小さくすることができる。本実施形態の回転機構２は、図１に示す、押圧機構としての密閉空間７５が設けられておらず、外輪スペーサ５３は、軸部材１０と間隔を有して配置され、また、底部２０ｃも軸部材１０と間隔を有して配置される。すなわち、図１または図３に示すＯリング９３、９４と軸部材１０との間の摺動が生じないため、本実施形態の回転機構２は、軸部材１０の高速回転に対応可能である。
【００６４】
本実施形態の回転機構２において、前側転がり軸受部５０の剛性を小さく、後側転がり軸受部５１の剛性を大きくすることにより、ピエゾアクチュエータ７７からの軸方向の荷重を受けたときに、前側転がり軸受部５０が後側転がり軸受部５１よりも弾性変形しやすくなる。したがって、内輪４１ａ、内輪４２ａおよび内輪４３ａの変位量が大きくなり、軸部材１０が効率よく変位する。具体的には、前側転がり軸受部５０の第１の転がり軸受４１および第２の転がり軸受４２の接触角を１５°とし、後側転がり軸受部５１の第３の転がり軸受４３の接触角を４５°とする。この場合、内輪４１ａ、内輪４２ａおよび内輪４３ａの変位量は、第３の転がり軸受４３の外輪４３ｂの変位量に対して約７０％の大きさとなり、ピエゾアクチュエータ７７からの軸方向の荷重によって、効率よく軸部材１０が変位する。
【００６５】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態の定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。本実施形態の回転機構３は、ハウジング２０が、１つの第１の胴部２０ａを有しており、構造が簡略化されている。図８に示すように、前側転がり軸受部５０の外輪４２ｂと後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂとの間には、空間が設けられている。すなわち、前側転がり軸受部５０の外輪４１ｂおよび外輪４２ｂは、ハウジング２０の第１の胴部２０ａに、軸方向に固定されていない。そのため、前側転がり軸受部５０を固定するための構造が簡略化され、ハウジング２０の構造が簡略化される。
【００６６】
本実施形態においても、定常状態において、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂが、ピエゾアクチュエータ７７により軸方向前側の荷重を受けて、軸方向前側に変位する。後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂ、転動体４３ｃを介して、内輪４３ａに軸方向の荷重が加えられ、内輪４１ａ、内輪４２ａおよび内輪４３ａが軸方向に変位する。内輪４１ａ、内輪４２ａおよび内輪４３ａの変位に伴って、第１の固定部１２、軸部材１０および回転部３３が軸方向前側に変位する。これにより、回転機構３の定常状態において、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間に微小隙間が設けられ、差動排気シール９０により回転部３３とハウジングフランジ部２２との間がシールされる。
【００６７】
また、非定常状態において、排気ポンプ７１、７２の非常停止等の異常を検出部７３が検出し、検出部７３は、異常信号を制御部７０に出力する。制御部７０は、異常信号を受け取った場合、駆動部７８に駆動信号を出力して、駆動部７８からピエゾアクチュエータ７７に印加される駆動電圧を停止、または、低減させる。ピエゾアクチュエータ７７からの荷重が外輪４３ｂに加えられなくなる。これにより、前側転がり軸受部５０の内輪４１ａ、内輪４２ａおよび後側転がり軸受部５１の内輪４３ａは、軸方向後側（回転部３３と反対側の方向）、つまり定常状態の変位方向と反対側の方向に変位する。よって、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間が小さくなるため、差動排気シール９０の異常が発生した場合でも、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間のシール性能の低下が抑制される。
【００６８】
本実施形態の回転機構３は、前側転がり軸受部５０の内輪４１ａ、４２ａと後側転がり軸受部５１の内輪４３ａとが、内輪スペーサ５４を介して軸方向に隣接するとともに軸部材１０に固定されて、前側転がり軸受部５０の外輪４１ｂ、４２ｂが、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂと空間を設けて隣り合う。これによれば、前側転がり軸受部５０および後側転がり軸受部５１のハウジング２０への固定構造が簡略化される。また、前側転がり軸受部５０および後側転がり軸受部５１をハウジング２０に組み込む際に、ピエゾアクチュエータ７７の変位により予圧管理を行うことも可能であり、回転機構３を短時間で製造することが可能である。
【００６９】
本実施形態の回転機構３において、前側転がり軸受部５０の剛性を小さく、後側転がり軸受部５１の剛性を大きくすることにより、ピエゾアクチュエータ７７からの軸方向の荷重を受けたときに、前側転がり軸受部５０が後側転がり軸受部５１よりも弾性変形しやすくなる。したがって、内輪４１ａ、内輪４２ａおよび内輪４３ａの変位量が大きくなり、軸部材１０が効率よく変位する。具体的には、前側転がり軸受部５０の第１の転がり軸受４１および第２の転がり軸受４２の接触角を１５°とし、後側転がり軸受部５１の第３の転がり軸受４３の接触角を４５°とする。この場合、内輪４１ａ、内輪４２ａおよび内輪４３ａの変位量は、第３の転がり軸受４３の外輪４３ｂの変位量に対して約７０％の大きさとなり、ピエゾアクチュエータ７７からの軸方向の荷重によって、効率よく軸部材１０が変位する。
【００７０】
（第４の実施形態）
図９は、第４の実施形態の定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。本実施形態の回転機構４において、前側転がり軸受部５０が第１の転がり軸受４１と第４の転がり軸受４４とを有している。第１の転がり軸受４１は、第１の実施形態と同様に、アンギュラ玉軸受であり、第４の転がり軸受４４は、円筒ころ軸受である。第４の転がり軸受４４は、内輪４４ａと、外輪４４ｂと、円筒状の転動体４４ｃとを有する。
【００７１】
第４の転がり軸受４４は、第１の転がり軸受４１に対して軸方向の後側（底部２０ｃ側）に隣り合って配置されている。第１の転がり軸受４１の内輪４１ａと、第４の転がり軸受４４の内輪４４ａとは内輪スペーサ５６を介して軸方向に並んでいる。また、第１の転がり軸受４１の外輪４１ｂと、第４の転がり軸受４４の外輪４４ｂとは外輪スペーサ５５を介して軸方向に並んでいる。
【００７２】
後側転がり軸受部５１（第３の転がり軸受４３）は、第４の転がり軸受４４の軸方向の後側に隣り合っている。第３の転がり軸受４３の内輪４３ａと、第４の転がり軸受４４の内輪４４ａとは内輪スペーサ５４を介して軸方向に並んでいる。第３の転がり軸受４３の外輪４３ｂと、第４の転がり軸受４４の外輪４４ｂとは、空間を設けて軸方向に並んでいる。
【００７３】
本実施形態において、前側転がり軸受部５０は、複数の転がり軸受４１、４４を有し、複数の転がり軸受４１、４４のうち少なくとも１つの第４の転がり軸受４４が円筒ころ軸受である。このため、アンギュラ玉軸受を用いた場合に比べ、第４の転がり軸受４４の内輪４４ａと外輪４４ｂとの相対変位量が大きくなる。つまり、前側転がり軸受部５０の剛性が小さくなる。したがって、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂが、ピエゾアクチュエータ７７から軸方向の荷重を受けて変位したときに、内輪４１ａ、内輪４４ａおよび内輪４３ａの変位量が大きくなる。したがって、回転部３３、第１の固定部１２および軸部材１０の変位量が大きくなり、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間を変更できる範囲が拡大するため、差動排気シール９０のシール性能を適切に設定することができる。
【００７４】
なお、本実施形態において、前側転がり軸受部５０の剛性は、第１〜第３の実施形態の回転機構１、２、３に比べて低下する。しかし、差動排気シール９０の微小隙間を変更する際には、軸部材１０の回転駆動が停止している状態、または、静止に近い状態であるため、前側転がり軸受部５０の剛性が低下していても、軸部材１０の回転駆動に支障はない。
【００７５】
（第５の実施形態）
図１０は、第５の実施形態の定常状態における回転機構を模式的に示す断面図である。本実施形態の回転機構５は、前側転がり軸受部５０の内輪４１ａの軸方向前側に内輪スペーサ５７を有する。その他のハウジング２０、軸部材１０、回転部３３等の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００７６】
本実施形態の回転機構５は、密閉空間７５から軸方向の荷重を受けて、後側転がり軸受部５１の外輪４３ｂが変位する。そして、前側転がり軸受部５０の内輪４１ａ、内輪４２ａおよび後側転がり軸受部５１の内輪４３ａが軸方向前側に変位する。内輪４１ａ、内輪４２、内輪４３ａは、定常状態において、第１の転がり軸受４１の内輪４１ａと外輪４１ｂの高さがほぼ一致する位置に変位する。したがって、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間Ｗ１は、内輪スペーサ５７の厚さにより設けられる。また、排気ポンプ（図１０には図示しない）等の異常が発生した場合、密閉空間７５からの軸方向の荷重が低減され、内輪４１ａ、内輪４２ａ、内輪４３ａが軸方向後側に変位する。これにより、回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の微小隙間Ｗ１が迅速に塞がれて、差動排気シール９０のシール性能の低下が抑制される。
【００７７】
本実施形態において、内輪スペーサ５７の厚さを変更することにより微小隙間Ｗ１の大きさが調整可能である。そのため、前側転がり軸受部５０および後側転がり軸受部５１の剛性や、変位量などの微調整を行うことなく、所定の微小隙間Ｗ１が維持される。
【００７８】
（半導体製造装置）
図１１は、第１の実施形態に係る回転機構を備えた半導体製造装置を模式的に示す断面図である。図１１に示すように、半導体製造装置１００は、筐体１８と、回転機構１と、電動機８と、電動機８を制御する制御装置８０とを有する。なお、半導体製造装置１００において、回転機構１が、軸部材１０としてスピンドルを備える回転駆動装置（スピンドルユニット）を一例として説明するが、回転機構１の適用対象はこれに限定されるものではない。
【００７９】
ハウジングフランジ部２２が筐体１８とボルト２６によって締結されることで、回転機構１が筐体１８に固定される。筐体１８の内部空間Ｖは、筐体１８とハウジングフランジ部２２との間のＯリング９５、および回転部３３とハウジングフランジ部２２との間の差動排気シール９０によってシールされる。これにより、筐体１８の内部空間Ｖが真空環境、減圧環境、プロセスガス充填環境に維持される。
【００８０】
回転部３３は、第１の固定部１２を介して軸部材１０に接続されて、内部空間Ｖに設置される。回転機構１の軸部材１０と電動機８とは、カップリング８２、出力シャフト８１を介して接続されて。電動機８の回転駆動により軸部材１０が回転し、回転機構１の回転部３３が回転する。半導体製造装置１００は、回転部３３の上に搬送ステージ８５を有している。半導体製造装置１００は、内部空間Ｖにある被搬送物（例えば、半導体基板、ガラス基板、工作物又は工具）を搬送ステージ８５に搭載して移動させる。すなわち、回転機構１と電動機８と搬送ステージ８５は、半導体基板等のワークを内部空間Ｖ内で搬送する搬送装置である。電動機８は、例えば、ダイレクトドライブモータ、ベルトドライブを用いた駆動装置、リニアモータ、サーボモータなどである。
【００８１】
半導体製造装置１００は、回転機構１を備えているため、定常状態で動作している場合に、ハウジング２０と回転部３３との間が差動排気シール９０でシールされ内部空間Ｖの環境が維持される。また、回転機構１が非定常状態の場合、すなわち、差動排気シール９０の排気系や電源系統等に異常が発生した場合には、押圧機構が停止して後側転がり軸受部５１に荷重が加えられなくなる。したがって、軸部材１０が、定常状態の変位方向と反対方向に変位し、ハウジング２０と回転部３３との間の隙間が迅速に塞がれる。したがって、差動排気シール９０に異常が生じた場合に、シール性能の変化を抑制することが可能であり、内部空間Ｖの環境の急激な低下が抑制される。
【００８２】
回転機構１は、半導体製造装置に限定されず種々の装置に適用可能である。例えば、回転機構１は、回転部３３にワークを載置して、ワークの位置決めをし、ワークの切削加工等を行う工作機械等にも適用可能である。
【００８３】
上述の各実施形態において、軸部材１０を回転可能に支持する転がり軸受の数および種類は、適宜変更することができる。また、後側転がり軸受部５１に軸方向の荷重を加える押圧機構として、密閉空間７５、ピエゾアクチュエータ７７を示したが、これに限定されるものではない。例えば、リニアアクチュエータや磁気アクチュエータなど、転がり軸受に軸方向の荷重を加えられるものが用いられる。第１の転がり軸受４１〜第４の転がり軸受４４の寸法は、互いに等しいものを示したが、前側転がり軸受部と後側転がり軸受部との剛性を異ならせるために、前側転がり軸受部と後側転がり軸受部の内輪および外輪の寸法を互いに異ならせてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１、２、３、４、５  回転機構
８  電動機
１０  軸部材
１２  第１の固定部
１４  第２の固定部
１８  筐体
２０  ハウジング
２０ａ  第１の胴部
２０ｂ  第２の胴部
２０ｃ  底部
２０ｄ  突出部
２０ｆ〜２０ｈ、２２ｃ  貫通孔
２２  ハウジングフランジ部
２２ａ、２２ｂ  排気溝
２２ｄ、３３ａ  シール面
３３  回転部
４１  第１の転がり軸受
４２  第２の転がり軸受
４３  第３の転がり軸受
４４  第４の転がり軸受
４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａ  内輪
４１ｂ、４２ｂ、４３ｂ、４４ｂ  外輪
４１ｃ、４２ｃ、４３ｃ、４４ｃ  転動体
５０  前側転がり軸受部
５１  後側転がり軸受部
５２、５３、５５  外輪スペーサ
５４、５６、５７  内輪スペーサ
７０  制御部
７１、７２  排気ポンプ
７３  検出部
７４  圧力調整部
７４ａ  高圧ガス供給部
７４ｂ  圧力調整弁
７５  密閉空間
７７  ピエゾアクチュエータ
７８  駆動部
８０  制御装置
８１  出力シャフト
８５  搬送ステージ
９０  差動排気シール
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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