(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内で回転するロータを具備し、該ロータの外周表面が該ロータの回転により吸気口から排気口へ排気されるガスの流路に面している構成の真空ポンプのアンバランス修正方法において、
前記ロータは、前記ケーシング内で外周面にネジ溝が形成されたステータ側固定筒状部の外周を回転するようになっており、該ロータの回転によりパージポートから流入する不活性ガスが該ステータ側固定筒状部の外周と該ロータ内周面の間を通って前記排気口へ流れるようになっており、排気するガスに対する耐食処理を表面に施す前の該ロータと主軸の組立体であるロータアッセンブリを軸受で支承してロータの所定部位を削ってバランスをとった後、該ロータアッセンブリのロータ表面に前記ガスに対する耐食処理を施し、その後に該ロータの内周表面の前記ステータ側固定筒状部のネジ溝との対向面の下端近傍を除く箇所で、前記耐食処理で生じた該ロータのアンバランス量を削除することにより、該ロータアッセンブリのアンバランス修正を行うことを特徴とする真空ポンプのアンバランス修正方法。
【請求項２】
吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内で回転するロータを具備し、該ロータの外周表面が該ロータの回転により吸気口から排気口へ排気されるガスの流路に面している構成の真空ポンプにおいて、
前記ロータは、前記ケーシング内で外周面にネジ溝が形成されたステータ側固定筒状部の外周を回転するようになっており、該ロータの回転によりパージポートから流入する不活性ガスが該ステータ側固定筒状部の外周と該ロータ内周面の間を通って前記排気口へ流れるようになっており、排気するガスに対する耐食処理を表面に施す前の該ロータと主軸の組立体であるロータアッセンブリを軸受で支承してロータの所定部位を削ってバランスをとり、該バランスをとったロータアッセンブリの表面に前記ガスに対する耐食処理を施し、該耐食処理を施したロータの内周表面の前記ステータ側固定筒状部のネジ溝との対向面の下端近傍を除く箇所に前記耐食処理で生じた該ロータのアンバランス量を修正する削除部を設けたことを特徴とする真空ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内で回転するロータを具備し、該ロータの回転により吸気口から排気口へガスの排気を行う真空ポンプのアンバランス修正方法、真空ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）の構成例を図１に示す。このターボ分子ポンプは、筒状のポンプケーシング１の内部に、ロータ（回転部）Ｒとステータ（固定部）Ｓにより翼排気部Ｌ1及び溝排気部Ｌ2からなる排気部が構成されている。ポンプケーシング１の下部はポンプ基部２によって覆われ、このポンプ基部２には溝排気部Ｌ2の排気側に連通する排気口２０を有する排気口構成部材２１が連結されている。吸気口１ａを有するポンプケーシング１の上部には排気すべき装置や配管に接続するためのフランジ１ｂが設けられている。ステータＳは、ポンプ基部２の中央部に立設された固定筒状部３と、翼排気部Ｌ1及び溝排気部Ｌ2の固定側部分とから主に構成されている。
【０００３】
ロータＲは、固定筒状部３の内部に挿入された主軸４と、それに取り付けられた回転筒状部５とから構成されている。主軸４と固定筒状部３の間には駆動用モータ６と、その上下に上部ラジアル磁気軸受７及び下部ラジアル磁気軸受８が設けられている。そして、主軸４の下部には、主軸４の下端にターゲットディスク９と、ステータＳ側の上下の電磁石１０ａ、１０ｂを有するアキシャル磁気軸受１１が配置されている。このような構成によって、ロータＲが５軸の能動制御を受けながら高速回転するようになっている。
【０００４】
回転筒状部５の上部外周には、回転翼１２が一体に設けられて羽根車を構成し、ポンプケーシング１の内面には、回転翼１２と交互に配置される固定翼１３が設けられ、これらが、高速回転する回転翼１２と静止している固定翼１３との相互作用により排気を行う翼排気部Ｌ1を構成している。固定翼１３は、その周縁部を固定翼スペーサ１４により上下から押さえられてポンプケーシング１内に固定されている。
【０００５】
更に、翼排気部Ｌ1の下方には溝排気部Ｌ2が設けられている。即ち、回転筒状部５には、外周面にねじ溝１８ａが形成されたねじ溝部１８が固定筒状部３を囲むように設けられ、一方、ステータＳには、このねじ溝部１８の外周を囲むねじ溝部スペーサ１９が配置されている。溝排気部Ｌ2は、高速回転するねじ溝部１８のねじ溝１８ａのドラッグ作用によって排気を行う。
【０００６】
このように翼排気部Ｌ1の下流側に溝排気部Ｌ2を有することで、広い流量範囲に対応可能な広域型ターボ分子ポンプが構成されている。この例では、溝排気部Ｌ2のねじ溝をロータＲ側に形成した例を示しているが，ねじ溝をステータＳ側に形成することも行われている。
【０００７】
上記のような構造の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）において、ロータＲは高速回転（数万回転／分）するため、ロータＲのアンバランス修正は、非常に精度の高いレベルが必要となる。そのため、ロータＲの製作時には、アンバランス量を極力生じさせないように、加工に留意すると共に、ロータＲの組立集合体であるロータアッセンブリ“Ｒ”を組み立てる前に主軸４や回転筒状部５及びターゲットディスク９等の単体の部品でアンバランスを修正したり、精度よく加工を行っている。
【０００８】
また、単体部品でアンバランスを修正してもロータアッセンブリ“Ｒ”の状態に組み立てて、磁気軸受や軸受でロータＲを支承させて回転させると、微小なアンバランスで振動や騒音が生じ、運転不能になる場合がある。また、非常に回転速度の高いロータＲであるため、僅かなアンバランスでロータＲの一次曲げや二次曲げモードの振動を励振しやすくなる。更に、磁気軸受の場合、軸受の支持剛性がボールベアリング等の接触型の軸受と比較して低いため、所謂剛体モードの振動が発生しやすい。この剛体モードの振動もロータＲの僅かなアンバランスで励振されやすくなる。よって、ロータアッセンブリ“Ｒ”の状態でのアンバランスの修正が不可欠であり、従来は下記のような方法でアンバランスを修正している。
【０００９】
ロータアッセンブリ“Ｒ”を軸受で支持した状態で実際に回転をさせ、接触型軸受やロータＲの位置センサを用いない磁気軸受の場合には、ポンプの外部振動を参考にして、一方、ロータＲの位置センサを用いた磁気軸受の場合には、ロータＲ（実際は磁気軸受センサターゲット部）の径方向の振れ量をセンシングすることにより、ロータＲのアンバランス量を最小にするように修正を行っている。
【００１０】
その際、アンバランスの修正方法としては、ロータＲのアンバランスが存在する箇所を削除する所謂削除方法か、又はロータＲのアンバランスが存在する箇所のロータＲの回転軸に対して１８０°対向部に質量を付加する所謂付加マス方法が一般的に採用されている。
【００１１】
このような修正方法において、実際の手法としては削除方法では、回転筒状部５の外表面をドリル等の削除工具でアンバランス分の質量を削除し、付加マス方法では、回転筒状部５にメネジ部等を設けロータＲのアンバランス部の１８０°対向部のメネジにオネジをねじ込み質量を付加し、カシメや接着によりネジ部の回り止めを行う方法が採られている。
【００１２】
上記のようなロータＲのアンバランス修正方法で製作された真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）では次のような問題があった。
【００１３】
ターボ分子ポンプ等のロータを高速回転させることによりガスを排気する真空ポンプにおいて、ロータの材料は強度が高く、密度の低い所謂比強度の高い材料が使用され、現在の技術ではアルミニウム合金が広く採用されている。一方、半導体製造工程で使用されている真空ポンプの排気すべきガスは、アルミニウム合金等のロータ材料を腐食させてしまう腐食性ガスが多く、ロータ表面に耐食表面処理を施す等の対策が採られている。
【００１４】
また、前述したように、真空ポンプのロータのアンバランス修正の精度は高いレベルが必要であり、ロータを種々の軸受で支承し、回転させた状態でのアンバランス修正、所謂フィールドバランスが必要であり、ロータ表面の耐食能力を保持しつつ、ロータＲのアンバランスを修正しなければならない。この場合のロータＲのアンバランス修正方法は、前述のように削除方法や付加マス方法があるが、いずれの方法も、ロータＲの表面の耐食能力を保持しつつ、アンバランスを修正するのが困難であった。
【００１５】
具体的には、削除方法によりアンバランスを修正するときはロータＲのアンバランス部をドリル等の削除工具により、アンバランス発生源である余分なロータの「肉」を削除するわけであるが、このときロータＲの表面の耐食処理膜も同時に削ることになり、耐食能力が満たされなくなる。また、これを防止するために、削除箇所に耐食塗料を塗布する方法も考えられるが、真空ポンプのロータＲが高温になったり、高応力下におかれる等の周囲条件の厳しさや耐食塗料自身の耐食性能等も不充分な点が多く、アンバランス修正部の信頼性、耐久性に問題がある。最悪の場合、同部より腐食が進みロータＲの高応力という条件とあいまって、ロータＲの応力腐食割れによる破壊を生じるという問題もある。
【００１６】
一方、付加マス方法には、予めロータＲのバランス修正部にメネジ等の付加マス取付手段が設けられているわけであるが、その箇所に付加マスであるオネジ等をねじ込む際にロータＲの表面の耐食処理膜を傷付けたりするおそれがあり、耐食能力の維持及び徹底が困難である。更に、高速回転するロータＲに付加マスを付加するのであるから、付加マスのロータＲに対する取り付けの信頼性向上のためにカシメや接着剤の塗布等が考えられるがカシメのある場合は、前述と同様ロータの耐食処理膜に傷を付けるおそれがある。接着剤の使用も真空ポンプのロータが高温になったり、高応力下に置かれ、更に腐食性ガスに曝される等の周囲条件や運転条件の厳しさにより信頼性、耐久性に欠けるという問題がある。
【００１７】
以上の問題解決のため、予め主軸４とロータＲ等を組み合わせたロータアッセンブリ“Ｒ”の状態でアンバランスを修正しておき、その後、ロータＲの表面に耐食処理を施しその後、アンバランスを修正しない方法も考えられるが、ロータＲの表面の耐食処理の工程中に耐食処理膜の厚さや成分の不均一等の原因により耐食処理後にアンバランスが生じることがあり、適策ではない。
【００１８】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、真空ポンプのロータのアンバランスを修正するにあたり、真空ポンプが腐食性ガスを排気する場合でも、ロータの腐食性ガスによる腐食を確実に防止すると共に、ロータのアンバランスを高い精度で修正し、ロータの高速回転の安定性を実現した、信頼性の高い真空ポンプのアンバランス修正方法、真空ポンプを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため請求項１に記載の発明は、吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内で回転するロータを具備し、該ロータの外周表面が該ロータの回転により吸気口から排気口へ排気されるガスの流路に面している構成の真空ポンプのアンバランス修正方法において、ロータは、ケーシング内で外周面にネジ溝が形成されたステータ側固定筒状部の外周を回転するようになっており、該ロータの回転によりパージポートから流入する不活性ガスが該ステータ側固定筒状部の外周と該ロータ内周面の間を通って前記排気口へ流れるようになっており、排気するガスに対する耐食処理を表面に施す前の該ロータと主軸の組立体であるロータアッセンブリを軸受で支承してロータの所定部位を削ってバランスをとった後、該ロータアッセンブリのロータ表面にガスに対する耐食処理を施し、その後に該ロータの内周表面のステータ側固定筒状部のネジ溝との対向面の下端近傍を除く箇所で、耐食処理で生じた該ロータのアンバランス量を削除することにより、該ロータアッセンブリのアンバランス修正を行うことを特徴とする。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、吸気口と排気口を有するケーシングと、該ケーシング内で回転するロータを具備し、該ロータの外周表面が該ロータの回転により吸気口から排気口へ排気されるガスの流路に面している構成の真空ポンプにおいて、ロータは、ケーシング内で外周面にネジ溝が形成されたステータ側固定筒状部の外周を回転するようになっており、該ロータの回転によりパージポートから流入する不活性ガスが該ステータ側固定筒状部の外周と該ロータ内周面の間を通って前記排気口へ流れるようになっており、排気するガスに対する耐食処理を表面に施す前の該ロータと主軸の組立体であるロータアッセンブリを軸受で支承してロータの所定部位を削ってバランスをとり、該バランスをとったロータアッセンブリの表面にガスに対する耐食処理を施し、該耐食処理を施したロータの内周表面の前記ステータ側固定筒状部の外周面のネジ溝との対向面の下端近傍を除く箇所に耐食処理で生じた該ロータのアンバランス量を修正する削除部を設けたことを特徴とする。
【００２１】
上記のように排気するガスに対する耐食処理を表面に施す前の該ロータと主軸の組立体であるロータアッセンブリを軸受で支承してロータの所定部位を削ってバランスをとった後、ロータ表面に耐食処理を施したので、ロータは排気するガスに曝されても腐食しない。また、この耐食処理で生じた該ロータのアンバランス量を排気するガスに曝されないロータの内周表面のステータ側固定筒状部の外周面のネジ溝との対向面の下端近傍を除く箇所を削って修正するので、更に精度よくアンバランスが修正でき、且つ削った部分も腐食することがない。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図２は本発明に係る真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）の構成を示す図である。同図において、図１と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示す。矢印Ａは吸気口１ａから排気口２０への排気ガスの流れを模式的に示す。なお、便宜上矢印Ａは中心線に対して右半分のみに示しているが、左半分にも同様な流れがあり、ガスが排気される。
【００３３】
回転筒状部５の外周表面は、吸気口１ａ側に回転翼１２が、排気口２０側にねじ溝１８ａが設けられ、排気ガスＡが流れる排気ガス流路が形成されている。よって排気ガスＡは回転筒状部５の外周表面に接して排気される。一方、回転筒状部５の内周表部の太実線Ｂで示した部分は、ロータＲのアンバランスを修正するアンバランス修正部であり、回転筒状部５と主軸４が組み合わさったロータアッセンブリ“Ｒ”を軸受で支承し、回転させた時のアンバランス量が最少になるようにアンバランス修正部Ｂを削除することによりロータＲのアンバランスを修正（バランスどり）を実施する。このように回転筒状部５の内周部にアンバランス修正部Ｂを設けることにより、該アンバランス修正部Ｂは排気ガスＡに接する（曝される）ことを防止できる。
【００３４】
一方、図３はロータアッセンブリ“Ｒ”の回転筒状部５に対しての耐食処理の箇所を模式的に示す図である。耐食処理の施工の条件上（無電解Ｎｉメッキ等により均一に耐食処理膜を被加工物全体に生成させる条件上）、回転筒状部５の表面、即ち太点線Ｃで示す部分に耐食処理膜を形成する。また、図３のロータアッセンブリ“Ｒ”の状態において軸受で支承し、回転をさせてフィールドバランスをとった後に、回転筒状部５に対して耐食処理膜Ｃを施す方法もある。この方が耐食処理を施した後のアンバランス修正量が少なくなることが多い。
【００３５】
上記のように、耐食処理膜Ｃを実施した後に、図２のアンバランス修正部Ｂでアンバランスの修正をすれば、アンバランス修正部Ｂが排気ガスＡと接することなく、該アンバランス修正部Ｂを削除方法でアンバランス修正し、耐食処理膜Ｃがなくなった場合でも、ロータの腐食の問題はなく、真空ポンプを運転することができる。
【００３６】
また、排気ガスＡと接する箇所であっても、その箇所自身に耐食能力を有する箇所であれば、アンバランス修正部に設定することができる。例えば図２の太点線で示す主軸４の軸頂部は材料自身が耐食能力のあるステンレス鋼等で製作されており、腐食の問題がない状態で削除方法によりアンバランス修正を行うアンバランス修正部Ｂ’とすることができる。
【００３７】
更にはこれと同様にロータの任意の箇所に耐食能力を有する部品を追加し、該部品を削除方法によりアンバランス修正部に設定することも可能である。例えば、回転筒状部５を主軸４に固定するためにキャップ状又はリング状の部品を設定し、これ自身に耐食性を有し、同部を削除方法によりアンバランス修正部とすることができる。更に、該リング状、又はキャップ状を取付けるためのボルト、ピン等も削除方法によるアンバランス修正部にできる。
【００３８】
更に、図２に示すように、回転筒状部５の内周表面と対向するステータＳ側の固定筒状部３の外周にロータＲの回転筒状部５の回転により、ロータＲ（回転筒状部５）の内側上部から下部の方向に圧力が上昇するようなねじ溝部３ａを設けることにより、ラビリンスシールによりアンバランス修正部Ｂへの排気ガスＡの接触を確実に防止し、ロータＲの腐食を防止することができる。
【００３９】
また、更に図２に示すように、ロータアッセンブリ“Ｒ”を支承している軸受の近傍に不活性ガスを導入するパージポート２２を設け、該パージポート２２から主軸４外周表面と固定筒状部３内周表面の間の間隙２３及び該固定筒状部３外周表面と回転筒状部５内周表面の間の間隙２４に矢印Ｄに示すように不活性ガスＤをパージすることにより、回転筒状部５の内周表面の上側から下側への不活性ガスＤの流れが生じ前述のねじ溝部３ａによるラビリンスシールとの効果とあいまってアンバランス修正部が排気ガスＡと接することを更に確実に防止することができる。
【００４０】
上記のように構成することにより、腐食性ガスに腐食されない安全な箇所でロータのアンバランスを修正することができる。なお、本実施形態例では、軸受を５軸制御型磁気軸受とし、ロータＲの形状を回転筒状部５を有する吊り鐘型とし、磁気軸受で支持された主軸４がロータＲと一体になったモデルで説明したが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態を用いてもよいことはいうまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、排気するガスに対する耐食処理を表面に施す前の該ロータと主軸の組立体であるロータアッセンブリを軸受で支承してロータの所定部位を削ってバランスをとった後、ロータ表面に耐食処理を施し、該耐食処理で生じた該ロータのアンバランス量を排気するガスに曝されないロータの内周表面のステータ側固定筒状部の外周面のネジ溝との対向面の下端近傍を除く箇所を削って修正するので、下記のような優れた効果が得られる。
【００４２】
真空ポンプのロータに大きな変更を加えることなく、腐食性排気ガスに対するロータの耐食性能を保持しつつ、ロータのアンバランス量を精度よく且つ効率的に修正することができ、腐食性ガスを排気する真空ポンプのロータの安定回転及び耐食能力を従来に比較して大幅に向上させることができ、信頼性及び耐久性の高い真空ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）の構成例を示す図である。
【図２】本発明の真空ポンプ（ターボ分子ポンプ）の構成例を示す図である。
【図３】本発明の真空ポンプのロータアッセンブリの回転筒状部に対しての耐食処理の箇所を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１            ポンプケーシング
１ａ          吸気口
１ｂ          フランジ
２            ポンプ基部
３            固定筒状部
３ａ          ねじ溝部
４            主軸
５            回転筒状部
６            駆動用モータ
７            上部ラジアル磁気軸受
８            下部ラジアル磁気軸受
９            ターゲットディスク
１０ａ        電磁石
１０ｂ        電磁石
１１          アキシャル磁気軸受
１２          回転翼
１３          固定翼
１４          固定翼スペーサ
１８          ねじ溝部
１８ａ        ねじ溝
１９          ねじ溝部スペーサ
２０          排気口
２１          排気口構成部材
２２          パージポート
Ｒ            ロータ
Ｓ            ステータ
Ｌ1          翼排気部
Ｌ2          溝排気部
Ａ            排気ガス
Ｂ            アンバランス修正部
Ｂ’          アンバランス修正部
Ｃ            耐食処理膜
Ｄ            不活性ガス
【図１】
0003819267.tif 000002
【図２】
0003819267.tif 000003
【図３】
0003819267.tif 000004