(57)【要約】  真空ポンプ内の転動体回転子軸受のための軸受ケージ保持器（１１）が提供される。軸受ケージ保持器は、該軸受ケージ保持器の方向の外輪（５）の最大長手方向軸変位限界において、軸受ケージ保持器が軸受ケージ（７）と係合しない作動配列と、前記軸受ケージ保持器の方向の前記外輪に対する前記軸受ケージの長手方向軸変位による前記軸受ケージの転位によって特徴付けられ、前記軸受ケージ保持器が前記軸受ケージと係合し、前記軸受ケージが前記軸受内での前記転動体の離間距離を維持する故障構成とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプ内の転動体回転子軸受のための軸受ケージ保持器であって、前記軸受は、外輪、内輪、及び回転可能な軸受ケージ内に保持された複数の別個の転動体を含み、前記真空ポンプは、前記軸受の前記外輪の長手方向軸変位を制限するように構成され、前記軸受ケージ保持器は、前記軸受ケージ保持器の方向の前記外輪の最大長手方向軸変位限界において、前記軸軸受ケージ保持器が前記軸受ケージと係合しない作動配列と、前記軸受ケージ保持器の方向の前記外輪に対する前記軸受ケージの長手方向軸変位による前記軸受ケージの転位によって特徴付けられ、前記軸受ケージ保持器が前記軸受ケージと係合し、前記軸受ケージが前記軸受内での前記転動体の離間距離を維持する故障構成と、を有する、軸受ケージ保持器。
【請求項２】
前記故障構成では、前記軸受ケージ保持器は、前記転動体の各々が前記軸受の前記外輪及び前記内輪の両方と転動及び／又は摺動係合するように、前記軸受ケージを支持する、請求項１に記載の軸受ケージ保持器。
【請求項３】
前記軸受ケージ保持器は、前記軸受ケージ保持器が故障構成にある場合、前記軸受ケージが回転可能であるように構成され、好ましくは、前記軸受ケージの回転軸は、前記内輪の回転軸及び／又は前記真空ポンプのロータ軸と実質的に同軸である、請求項１又は２に記載の軸受ケージ保持器。
【請求項４】
前記軸受が回転している場合、前記作動配列から前記故障構成への移行時に、前記軸受ケージ保持器は、前記軸受が故障していることを示す可聴信号及び／又は検出可能な振動の変化をもたらす、請求項１から３のいずれかに記載の軸受ケージ保持器。
【請求項５】
前記故障構成において前記軸受ケージとの摩擦摺動係合のための、少なくとも１つの軸受ケージ制動面を含む、請求項１から４のいずれかに記載の軸受ケージ保持器。
【請求項６】
前記少なくとも１つの制動面は、実質的に環状又は部分環状である、請求項５に記載の軸受ケージ保持器。
【請求項７】
前記制動面の半径方向の幅と、前記軸受ケージの半径方向の幅との比率は、約１：１〜約１：２である、請求項５又は６に記載の軸受ケージ保持器。
【請求項８】
前記故障構成では、前記少なくとも１つの制動面は前記軸受ケージのみと係合する、請求項５から７のいずれかに記載の軸受ケージ保持器。
【請求項９】
前記作動配列では、前記少なくとも１つの制動面は、前記軸受の前記外輪及び／又は前記内輪と交差する平面にあり、好ましくは、前記平面は、実質的に前記軸受の回転軸の接線方向にある、請求項５から８のいずれかに記載の軸受ケージ保持器。
【請求項１０】
部分環状ボスを含み、前記少なくとも１つの制動面は、前記ボスの前記軸受ケージ側の表面である、請求項５から９のいずれかに記載の軸受ケージ保持器。
【請求項１１】
前記故障構成にある場合に前記軸受ケージと係合するように構成されたスラストレース軸受を備える、請求項１から４のいずれかに記載の軸受ケージ保持器。
【請求項１２】
前記転動体はボールであり、前記故障構成では、前記ボールの各々の少なくとも半球は、前記内輪と前記外輪との間に位置したままである、請求項１から１１のいずれかに記載の軸受ケージ保持器。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の軸受ケージ保持器を備えるターボ分子ポンプであって、前記ターボ分子ポンプは、外輪、内輪、及び回転可能な軸受ケージ内に位置する複数の転動体を含む転動体回転子軸受と、少なくとも１つの実質的に環状のロータアレイに結合した回転可能なロータ軸と、前記ロータアレイに隣接してそれとは動作可能に離間する少なくとも１つの実質的に環状のステータアレイと、をさらに備え、前記回転可能なロータ軸は、前記軸受の前記内輪に結合し、前記軸受ケージ保持器が故障構成にある場合、前記ロータアレイ及び前記ステータアレイは離間したままである、ターボ分子ポンプ。
【請求項１４】
請求項１から１２のいずれかに記載の軸受ケージ保持器を備える、ターボ分子ポンプの軸受ダンパ用の軸受保持ナット。
【請求項１５】
ターボ分子ポンプ用の転動体回転子軸受システムであって、
外輪、内輪、及び回転可能な軸受ケージ内に保持された複数の別個の転動体を含む転動体回転子軸受と、
前記軸受の前記外輪の長手方向軸の変位を制限するように構成された軸方向バックストップと、
前記軸受ケージの下方に位置する軸受ケージ保持器であって、前記軸受ケージ保持器は、前記外輪の前記長手方向軸の方向の最大変位限界において前記軸受ケージから離れるように構成された、軸受ケージ保持器と、
を備え、
前記軸受ケージ保持器の方向における、前記外輪に対する前記軸受ケージの前記長手方向軸変位による前記軸受ケージの転位によって特徴付けられた故障構成では、前記軸受ケージ保持器は、前記軸受ケージと係合して前記外輪に対する前記軸受ケージの前記軸方向変位をある程度制限し、前記軸受ケージが前記軸受内での前記転動体の離間距離を維持するようになっている、転動体回転子軸受システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受ケージ保持器に関し、詳細には、真空ポンプ、特にターボ分子ポンプ内の転動体回転子軸受のための軸受ケージ保持器に関する。本発明は、さらにこのような保持器を含むターボ分子ポンプ、ターボポンプのための軸受システム、及びターボ分子ポンプを組み立てるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、真空ポンプは、周囲のステータに対して回転する軸上に装着されたロータの形態のインペラを含む。軸は、その各端部又は中間に位置する２つの軸受を含む軸受構成によって支持することができる。もしくは、軸は、その一端又はその中間に位置する２つの軸受で片持ち支持することができる。両構成では、これらの軸受の一方又は両方は、転動体軸受の形態にすることができる。例えば、上方軸受は磁気軸受、下方軸受は転動体軸受とすることができる。
【０００３】
図１を参照すると、一般的な転動体軸受（１）は、真空ポンプ（４）の軸（３）に対して固定された内輪（２）と、外輪（５）と、ケージ（７）によって支持されて内輪（２）と外輪（５）との相対回転を可能にする複数の転動体（６）とを含む。一般的には、外輪（５）は、軸受支持ダンパ（８）に固定的に取り付けられ、軸受支持ダンパ（８）は、真空ポンプのハウジング（９）に固定的に取り付けられる。軸受支持ダンパ（８）は、一般的には、軸受支持ナット（１０）によって所定位置に保持される。
【０００４】
転動体軸受（１）は、摩擦及び摩耗を最小にするために、回転及び摺動接触で軸受構成要素を分離する荷重支持膜を定めるよう潤滑される。
【０００５】
通常使用時、軸受（１）の種々の部品は、軸（３）の軸線（Ａ）の周りを回転する内輪（２）、転動体（６）及びケージ（７）と実質的に同じ平面にとどまることになる。しかしながら、作動中に軸受ケージを軸方向に変位させて追い出す機械的軸受内の汚染の結果として、ターボ分子ポンプが故障する可能性がある。
【０００６】
ポンプの動作中に軸受ケージが追い出されると、ポンプは３つのモードのうちの１つのモードで故障する可能性がある。
【０００７】
第１の故障モードでは、軸受は騒々しくなる可能性がある。一般的には、このような故障モード中に、ユーザは、ポンプをオフにした後に故障の原因を調査することになる。この故障モードは良性と考えられる。ポンプは修理することができる。
【０００８】
第２の故障モードでは、ポンプは動作し続けることになるが、停止すると再始動できない。再始動に失敗すると、ユーザは、一般的に故障の原因を調査することになる。この場合も同様に、この故障モードは良性と考えられる。ポンプは修理することができる。
【０００９】
第３の故障モードでは、軸受は故障し、その結果、ロータはステータに衝突してブレードの破損を引き起こす。このような故障モードは、場合によっては危険で費用がかかる。一般的には、ポンプは修理することができず、ユーザ機器の残部は汚染される場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、先行技術に関連するこれら及び他の問題に対処するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、第１の態様では、本発明は、真空ポンプ、一般的にはターボ分子ポンプ内の転動体回転子軸受に軸受ケージ保持器を提供する。
【００１２】
軸受は、外輪、内輪、及び回転可能な軸受ケージ内に位置する複数の離間した転動体を含むことができる。一般的には、転動体はボールである。好ましくは、軸受は、約６個から約１２個のボールを含み、１つの実施例は７個である。一般的には、軸受ケージは溝付きである。一般的には、転動体は実質的に均一に離間される。好ましくは、軸受ケージはリング状（環状）断面を有し、転動体は、隣接する転動体との間で等距離に離間した状態でリング内に保持される。
【００１３】
一般的には、真空ポンプは、軸受、詳細には軸受の外輪の長手方向軸変位を制限するように構成される。長手方向軸変位とは、軸受の回転軸に平行の方向の変位を意味する。長手方向軸変位は、保持ナット又は軸受ダンパ保持ナットなどの外輪に結合する取り外し可能な固定具によって制限することができる。保持ナット及び軸受ケージ保持器は、単一の一体構造とすることができる。
【００１４】
軸受ケージ保持器は、軸受ケージと係合しない作動配列を有するように構成することができる。好ましくは、軸受ケージ保持器は、該軸受ケージ保持器の方向の外輪の最大長手方向軸変位限界において、軸受ケージと係合しない作動配列を有するように構成される。従って、真空ポンプの通常使用中に、軸受ケージ保持器は、軸受ケージと係合しないことになる。
【００１５】
軸受ケージ保持器は、軸受ケージと係合する故障構成を有するようにさらに構成することができる。好ましくは、故障構成は、軸受ケージ保持器の方向の外輪に対する軸受ケージの長手方向軸変位による軸受ケージの転位によって特徴付けられ、軸受ケージ保持器は、軸受ケージに係合する。
【００１６】
一般的には、故障構成では、軸受ケージ保持器は、軸受ケージが各転動体の離間距離を維持することを可能にする。好ましくは、故障構成において、軸受ケージは、回転可能なままにすることができ、好ましくは、軸受ケージの回転軸は、内輪の回転軸及び／又は真空ポンプのロータ軸と実質的に同軸である。好ましくは、軸受ケージ及び／又は転動体は、故障構成にある場合に少なくとも部分的には軸受内に（すなわち、内輪と外輪との間）とどまる。ターボ分子ポンプの使用中、軸受ケージは作動配列で回転することができ、さらに故障構成で回転を維持する。
【００１７】
通常の作動条件下で、軸受ケージは、実質的に外輪に対する軸方向固定位置にとどまるが、外輪に対して回転する。一般的には、故障構成は、外輪に対する軸受ケージの望ましくない軸方向変位（又は転位）、一般的には下向き軸方向変位によって特徴付けられる。軸方向変位は、通常の作動構成における外輪の位置と相対的である。また、軸受ケージは、故障構成の場合に内輪に対して軸方向に変位することができる。
【００１８】
一実施形態において、故障構成は、ターボ分子ポンプの使用中に軸受が故障しているという可聴信号をもたらす。一般的には、ユーザは可聴信号を聞いてターボ分子ポンプを停止させることになる。追加的に又は代替的に、ポンプ振動の変化があり、例えば、振幅又は周波数の変化、一般的には振幅の増加がある。この場合も同様に、ユーザは振動の変化を探知してポンプを停止させることができる。振動探知は、ユーザの検査によること、又は例えば加速度計（例えば、圧電変換器）の使用による自動化手段によることができる。振動レベルは、過去の基準値と比較することができる。
【００１９】
追加的に又は代替的に、ある態様では、本発明は、転動体回転子軸受を含む真空ポンプ用の軸受ケージ保持器を提供し、軸受は、外輪、内輪、及び軸受ケージ内に位置する複数の転動体を含む軸受を備え、軸受ケージ保持器は、故障構成にある場合にのみ軸受ケージと選択的に係合するよう構成され、故障構成は、軸受が故障しており軸受ケージが回転可能なままであることの可聴信号によって特徴付けられる。好ましくは、保持器は、故障構成にある場合に軸受ケージが少なくとも部分的に軸受内にとどまるように構成される。ターボ分子ポンプの使用中、軸受ケージは、回転することができさらに故障構成において回転を維持することができる。
【００２０】
この場合も同様に、故障構成は、外輪に対する軸受ケージの軸方向変位によって特徴付けることができる。一般的には、真空ポンプはターボ分子ポンプである。
【００２１】
追加的に又は代替的に、ある態様では、本発明は、転動体回転子軸受を含む真空ポンプ用の軸受ケージ保持器を提供し、軸受は、外輪、内輪、及び回転可能な軸受ケージ内に位置する複数の転動体を含み、軸受ケージ保持器は、故障構成にある場合にのみ軸受ケージに係合するように構成され、故障構成は、外輪に対する軸受ケージの軸方向変位によって特徴付けられ、各転動体の離間距離が維持され、好ましくは、各転動体の実質的に均一な離間距離が維持される（すなわち、隣接する転動体が全て等距離に離間する）。
【００２２】
好ましくは、軸受ケージは回転可能なままである。好ましくは、軸受ケージは、故障構成にある場合に少なくとも部分的に軸受内にとどまる。ターボ分子ポンプの使用中、軸受ケージは回転すること、さらに回転を維持することができる。
【００２３】
この場合も同様に、故障構成は、外輪に対する軸受ケージの軸方向変位によって特徴付けることができる。
【００２４】
全ての態様及び実施形態では、保持器は、軸受ケージ保持器が故障構成にある場合に、転動体の円周方向の離間距離が維持されるように構成することができる。好ましくは、転動体は、実質的に周方向に等距離に離間したままである。好ましくは、故障構成において、転動体は、軸受ケージ内に少なくとも部分的に保持されたままである。好ましくは、各転動体の少なくとも半分は、軸受ケージ内にとどまる。好ましくは、転動体は、内輪及び外輪に係合したままである。好ましくは、転動体は、故障構成で転動することができる。
【００２５】
好ましくは、転動体はボールであり、故障構成では、ボールの各々の少なくとも半球は、軸受の内輪と外輪との間に位置したままである。
【００２６】
従って、本発明による軸受ケージ保持器を備えるターボ分子ポンプでは、軸受ケージが例えば軸受の汚染により軸方向に変位した状態になる場合、軸受ケージは、軸受ケージ保持器と係合することができ、転動体は軸受ケージ内に留まって実質的に等間隔に離間した位置に維持される。軸受が故障すると、ターボ分子ポンプは安全に停止させることができ、ポンプの最悪の故障を阻止する。
【００２７】
本発明の何らかの態様による軸受ケージ保持器は、故障構成において軸受ケージと摩擦摺動係合するための少なくとも１つの軸受ケージ制動面を含むことができる。何らかの特有の形状に限定されるものではないが、一般的には、少なくとも１つの制動面は、実質的に環状又は部分環状（すなわち、環の一部）である。２、３、４又は５の部分環状表面が好ましい。
【００２８】
一般的には、半径方向の制動面の幅と半径方向の軸受ケージの幅との比率は、約１：１〜約１：２、好ましくは約４：５〜約２：３である。
【００２９】
追加的に又は代替的に、軸受ケージは、故障構成では、少なくとも１つの制動面が軸受ケージのみに係合するように構成することができる。好ましくは、制動面は、故障構成にある場合に外輪及び／又は内輪に係合しない。
【００３０】
一般的には、作動配列では、少なくとも１つの制動面は、軸受の外輪及び／又は内輪と交差する平面にあり、好ましくは、平面は、実質的に軸受の回転軸及び／又はインペラの回転軸の接線方向にある。
【００３１】
一般的には、制動面は、軸受ケージ保持器の一部を形成する環状又は部分環状ボスの軸受ケージ側の表面上に位置する。
【００３２】
軸受ケージ保持器は、ターボ分子ポンプが全速力で動作しているときに、軸受ケージと係合して保持するように構成することができる。一般的には、インペラ軸及び内輪は、全速力で５０，０００ＲＰＭ以上、一般的には少なくとも６０，０００ＲＰＭで回転することになる。軸受ケージは、一般的には、ターボ分子ポンプが全速力で動作しているときに、内輪の約１／３の速度、例えば、１６，０００ＲＰＭ以上、又は２０，０００ＲＰＭ以上で回転することになる。
【００３３】
一般的には、作動配列では（すなわち、通常の運転条件では）、軸受ケージ保持器は、軸受ケージに係合しない。追加的に又は代替的に、軸受ケージ保持器は、作動配列では軸受と全く係合しない。
【００３４】
一般的には、外輪は回転可能に固定されるのに対して、内輪、軸受ケージ及び転動体は、実質的に軸の周りを回転可能であり（すなわち、これらは実質的に同軸であり)、一般的には、これらは、ターボ分子ポンプのロータ軸の軸線と同軸である。一般的には、転動体は、これら自体の軸線の周り及びロータ軸の軸線の周りを回転する。一般的には、内輪はターボ分子ポンプのロータ軸に結合する。使用中、軸受ケージ保持器は、外輪に対して回転すること又はそれに対して固定することができる。
【００３５】
軸受ケージ保持器は、何らかの適切な材料、例えば、合金、ポリマー、セラミック、又は複合材から製造することができる。一般的には、保持器のための材料及び／又は幾何学形状は、軸受故障が発生して保持器が係合した場合に、その軸方向変位を実質的に制限するように十分に剛であるように選択されることになる。材料特性は、軸受の作動温度、例えば、約９０℃〜約１５０℃に適するように選択することができる。
【００３６】
追加的に又が代替的に、材料は、所要の公差で機械加工することができ、作動及び貯蔵温度で熱的に安定であり、存在する何らかの潤滑剤に晒される場合に安定であるように選択することができる。
【００３７】
本発明の軸受ケージ保持器に使用するのに適したポリマーは、エラストマー、熱可塑性材料又は熱硬化性樹脂からなるグループから選択することができる。熱可塑性材料は好ましい。一般的には、ポリマーは、ポリエチレン及びポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、及びポリテトラフルオロエチレン、並びに誘導体及びそれらの共重合体などのフルオロポリマーからなるグループから選択される。また、高性能熱可塑性材料を使用することができる。好ましい高性能熱可塑性物質は、芳香族ポリアミド及び芳香族ポリエステルを含む液晶ポリマー、芳香族ポリイミド、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエチレンイミン、及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、又はこれらの誘導体又は共重合体からなるグループから選択することができる。
【００３８】
ポリマーは、静電防止剤、酸化防止剤、離型剤、防炎剤、潤滑剤、着色剤、流動促進剤、ナノフィラーを含むフィラー、光安定剤及び紫外線吸収剤、色素、耐候剤及び可塑剤からなるグループからの１又は２以上を追加的に含むことができる。
【００３９】
適切な合金は、ステンレス鋼、並びにアルミニウム及びチタニウムの合金を含む。
【００４０】
一実施形態において、軸受ケージ保持器は、摩耗を低減するために自己潤滑性とすること又は低摩擦面を有することができる。しかしながら、軸受及び軸受ケージ保持器が設けられるポンプの一部は一般的には注油されるので、このことは全ての実施形態において必須ではない。
【００４１】
実施形態において、軸受ケージ保持器は、詳細には制動面を形成するためのポリマー又は無機（例えば、セラミック）被膜を有する金属（例えば、ステンレス鋼）である。制動面を形成するための特に好ましい被膜は、ＰＥＥＫ、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリオキシメチレン、ＰＴＦＥ及び二硫化モリブデンからなるグループから選択することができる。
【００４２】
追加的に又が代替的に、軸受ケージ保持器は、スラスト軸受、一般的にはスラストボール軸受又はスラストローラ軸受を含むことができる。一般的には、スラスト軸受は、故障構成の場合に軸受ケージと係合する環状レースを含むことになる。
【００４３】
軸受ケージ保持器は、外輪又は内輪上に、軸受ダンパの一部として、軸受保持ナットに、フェルトポットとポンプ本体の間に、潤滑カートリッジの一部として、潤滑スタックの一部として、又は油送出ナットの一部として配置することができる。好ましくは、軸受ケージ保持器は、保守整備中にターボ分子ポンプに組み込むことができる。
【００４４】
一般的には、軸受ケージ保持器は軸受の一部を形成しない、すなわち軸受ケージ保持器は軸受自体と一体的に形成されない。しかしながら、実施形態において、保持器は、内輪及び／又は外輪の一部を形成することができる。このような構成は、公差累積において部品の数を減らすことができ、保持器が使用中にダンパと共に移動することを可能にし、ケージと保持器との間の隙間を小さくすることを可能にするので好都合である。
【００４５】
本発明は、本発明による軸受ケージ保持器を備える軸受ダンパ、軸受保持ナット、潤滑カートリッジ及び／又は油送出ナットをさらに提供する。
【００４６】
本発明は、本発明の何らかの他の態様又は実施形態による軸受ケージ保持器を含むターボ分子ポンプをさらに提供する。ターボ分子ポンプは、少なくとも１つのロータ及び少なくとも１つのステータを含むことができ、各々は、複数のロータブレード又はステータブレードを含む。好ましくは、保持器が故障状態／構成にある場合、ロータ及びステータ、又はそのブレードは互いに接触しない。
【００４７】
従って、本発明は、軸受ケージ保持器含むターボ分子ポンプを提供することができ、ターボ分子ポンプは、外輪、内輪、及び回転可能な軸受ケージ内に位置する複数の転動体を含む転動体回転子軸受と、少なくとも１つの実質的に環状のロータアレイに結合した回転可能なロータ軸と、ロータアレイに隣接してそれとは作動可能に離間する少なくとも１つの実質的に環状のステータアレイとをさらに含み、回転可能なロータ軸は、軸受の内輪に結合し、軸受ケージ保持器が故障構成にある場合、ロータアレイ及びステータアレイは離間したままである。
【００４８】
追加的に又が代替的に、本発明は、外輪、内輪及び軸受ケージ内に位置する複数の転動体を含む転動体回転子軸受を含むターボ分子ポンプをさらに提供し、ターボ分子ポンプは、軸受ケージ保持器をさらに含み、軸受ケージ保持器は、軸受ケージが外輪に対して軸受ケージ保持器の方向に所定の距離だけ軸方向に変位する場合に、軸受ケージと係合するように構成される。一般的には、所定の距離は、転動体の深さの半分程度、例えばボール深さの半分程度である。約５０μｍ〜約３ｍｍの所定の距離を用いることができ、１つの実施例は０．５ｍｍである。
【００４９】
典型的には、ターボ分子ポンプは、少なくとも１つのロータ及び少なくとも１つのステータを含む。好ましくは、ロータ及びステータ、又はそれらのブレードは、保持器及び軸受ケージが係合する場合に接触しない。
【００５０】
本発明は、ターボ分子ポンプ用の転動体回転子軸受システムをさらに提供する。軸受システムは、外輪、内輪、及び回転可能な軸受ケージ内に位置する複数の転動体を含む転動体回転子軸受と、軸受の外輪の長手方向軸変位を制限するように構成された軸方向バックストップと、軸受ケージの下に位置する軸受ケージ保持器とを含むことができ、軸受ケージ保持器は、該保持器の方向の外輪の最大長手方向軸変位限界において、軸受ケージ保持器が軸受ケージと係合しないように構成される。
【００５１】
システムは、故障構成では、軸受ケージが各転動体の離間距離を維持するように、軸受ケージ保持器が軸受ケージに係合して軸受ケージの外輪に対する軸方向変位をある程度まで制限するように構成される。この故障構成は、保持器の方向の軸受ケージの外輪に対する長手方向軸変位による、軸受ケージの転位によって特徴付けられる。好ましくは、転動体の各々は、軸受の内輪及び外輪の両方と転動、摺動係合状態のままである。追加的に又が代替的に、保持器は、軸受ケージ及び好ましくは内輪が回転可能なままであるようにある程度まで軸受ケージの外輪に対する軸方向変位を制限し、好ましくは、軸受ケージの回転軸は、内輪の回転軸及び／又は真空ポンプのロータ軸と実質的に同軸のままである。
【００５２】
本発明は、本出願の他のどこかに開示するように、軸受ケージ保持器を組み込む段階を含むことを含む、ターボ分子ポンプを製造する方法をさらに提供する。
【００５３】
本発明の好ましい特徴は、添付の図面を参照して例示的に以下に説明されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ターボ分子ポンプ内の先行技術の軸受を示す図である。
【図２】本発明による軸受ケージ保持器を示す図である。
【図３】本発明による軸受ケージ保持器を示す図である。
【図４】本発明による軸受ケージ保持器を示す図である。
【図５】本発明による軸受ケージ保持器を示す図である。
【図６】本発明による軸受ケージ保持器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
本発明は、ターボ分子ポンプ内の転動体回転子軸受に軸受ケージ保持器を提供する。
【００５６】
図２及び６に示すように、一実施例では、軸受ケージ保持器（１１）は、軸受保持ナット（１２）と一体的に形成される。好都合には、このことは、単純に本発明による軸受ケージ保持器（１１）を備える軸受保持ナット（１２）を従前の軸受保持ナット（１０）と置き換えることによって、ターボ分子ポンプ（４）の保守整備中に軸受ケージ保持器（１１）を導入することを可能にする。一般的に、ナット（１２）は、オイルが軸受から流出するのを可能にするために孔付き（vented）及び／又は溝付き（castellated）である。
【００５７】
例示の軸受ケージ保持器（１１）は、故障構成で軸受ケージ（７）を係合するのに用いられる。図６により良く示すように、軸受ケージ保持器は、各々が制動面（２０、２１、２２）を含む３つのパッド（１７、１８、１９）を備える。故障構成では、制動面（２０、２１、２２）は軸受ケージに係合する。例示の軸受保持ナットは、単一金属の一体構造体であるが、制動面は、被膜、例えばポリマー又はセラミック被膜の形態とすることができる。図２に示すように、図示の作動構成では、制動面（２０）は、内輪（２）及び外輪（５）の両方と交差する平面にあり、実質的にインペラ軸の軸線（Ａ）に接線方向である。
【００５８】
図２に示す転動体回転子軸受は、ボール軸受である。軸受は、真空ポンプのインペラ軸（３）に固定的に取り付けられた内輪（２）を含む。使用中に、インペラ軸（３）は軸線（Ａ）の周りを回転し、矢印は、通常使用時の上向き方向を示す。内輪（２）及び軸受ケージの回転軸は、軸線（Ａ）と実質的に同軸である。例示の軸受は、一般的に、軸受ケージ（７）内に位置する約６〜１２個の一連のボール（６）を含む。通常使用時、軸受ケージ（７）は、ボール（６）の円周方向に均一な距離間隔を維持する。一般的には、各ボールの実質的に均一な距離間隔を維持することで、軸線Ａに対する軸受ケージ及び内輪の実質的に同軸アライメントを維持する。軸受ケージ（７）は、例えば、スナップ式Ｔｏｒｌｏｎ（登録商標）溝付きリングとすることができる。例示のボール軸受（１）及び一体的に形成された軸受ケージ保持器（１１）を備えた軸受保持ナット（１２）は、ターボ分子ポンプ用の転動体回転子軸受システム（２３）を形成する。
【００５９】
図２において、外輪（５）は、軸受支持ダンパ（８）に固定的に取り付けられる。一般的には、外輪（５）は、接着剤を用いて支持ダンパ（８）に取り付けられる。
【００６０】
図２において、軸受ケージ保持器（１１）は、軸受ケージ（７）が外輪（５）に対して下方に軸方向に変位していない（すなわち、位置を変えない）限り、軸受ケージ保持器（１１）が軸受ケージ（７）と係合しないことになる十分な軸方向距離だけ軸受ケージから離間する。図２は、軸受ケージ保持器（１１）に関する作動配列を示す。
【００６１】
使用中に、軸受保持ナット（１０、１２）は、軸受支持ダンパ（８）に対する軸方向バックストップをもたらす。一般的には、軸受保持ナット（１０、１２）は、軸受の１５０μｍより大きい下向き軸方向変位を阻止する。従って、軸受ケージ保持器（１１）は、最大下方作動位置において軸方向に５０μｍ又はそれ以上だけ軸受ケージ（７）から離間するように配置することができる。一般的には、離間距離は、約５０μｍ〜約３ｍｍ、１つの実施例では０．５ｍｍである。好ましくは、離間距離、転動体の深さの半分程度、例えばボール深さの半分程度である。
【００６２】
故障構成では、軸受ケージ（７）は、外輪（５）に対して下向き軸方向変位状態になり、軸受ケージ保持器（１１）と接触する場合がある。これは、軸受ケージ（７）が軸受（１）から追い出されるようにする、軸受（１）内の汚染に起因して起こる場合がある。このような故障構成では、軸受ケージ保持器（１１）は、軸受（１）からの軸受ケージ（７）の完全な追い出しを阻止して、軸受ボール（６）の円周方向離間距離、好ましくは均一な円周方向の離間距離を維持することができる。軸受ボール（６）の離間距離を維持することによって、インペラ軸の軸アライメントを維持することができ、ポンプのロータがそのステータと接触するのを阻止し、それによって、最悪の故障を回避する。故障構成に達した時点で真空ポンプ（４）が動作している場合、可聴騒音又は振動の変化はユーザに警報を出すことになり、ポンプ（４）を制御された方式で停止させることができる。従って、軸受ケージ保持器（１１）は、軸受（１）を安全側で故障するようにする。軸受（１）は、故障すると一般的には軸受ケージ保持器（１１）と一緒に取り換えることが必要になるが、真空ポンプ（４）及びユーザ機器（図示せず）は、故障によって大きな影響を受けないであろう。
【００６３】
図３は、本発明の別の実施形態を示す。この実施形態において、別個の軸受ケージ保持器（１１）は、フェルトポット（１３）とポンプ本体（１４）との間に位置する。本発明の他の実施形態のように、例示の作動配列では、軸受ケージ保持器（１１）は、例えば故障構成で、軸受ケージ（７）が外輪（５）に対して下向きに軸方向に変位していない限り、軸受ケージ保持器（１１）が軸受ケージ（７）と係合しないことになる十分な距離だけ軸受ケージ（７）から軸方向に離間する。
【００６４】
この場合も同様に、軸受ケージ保持器（１１）は、好ましくは、孔付き及び／又は溝付きとされて潤滑剤が軸受の周りを流れることを可能にする。
【００６５】
好都合には、この軸受ケージ保持器（１１）は、フェルトポット（１４）が真空ポンプ（４）の定期的な保守整備時に取り換えられる際に挿入することができる。
【００６６】
図４は、軸受ケージ保持器（１１）が潤滑カートリッジ（１５）の一部を形成する本発明のさらに別の実施例を示す。本発明の他の実施形態のように、例示の軸受ケージ保持器（１１）は、軸受ケージ（７）が外輪（５）に対して下向きに軸方向に変位しない限り、軸受ケージ保持器（１１）が軸受ケージと係合しないことになる十分な距離だけ軸受ケージ（７）から軸方向に離間する。
【００６７】
この場合も同様に、好都合には、軸受ケージ保持器（１１）は、潤滑カートリッジ（１５）が保守整備時に取り換えられる際に挿入することができる。
【００６８】
図５は、軸受ケージ保持器（１１）が油送出ナット（１６）と一体的に形成される本発明のさらに別の実施例を示す。例示の軸受ケージ保持器は油切りとしても機能し、このことは好都合であろう。
【００６９】
軸受ケージ保持器（１１）は、インペラ軸（３）に結合される。従って、この軸受ケージ保持器（１１）は、ポンプの使用中に軸受ケージ（７）と異なる速度であるがインペラの軸線（Ａ）の周りを回転する。移動する軸受ケージ保持器（１１）は、ケージ（７）が追い出される際の摩耗を最小にするのを助けることができる。当業者は、固定された又は回転する保持器（１１）が特定の軸受（１）及び／又は真空ポンプ（４）に最も好都合であるかを選択することができる。
【００７０】
特許法に基づき解釈される特許請求の範囲によって定義されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく示された実施形態に対する種々の修正を行い得ることを理解されたい。
【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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【国際調査報告】
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