TWI392818B - Vacuum mechanical introduction device - Google Patents

Description

真空機械引入裝置

本發明是有關於一種真空機械引入裝置，特別是指一種將外界旋轉動力傳遞至真空系統內部的元件，以驅動該內部元件旋轉的真空機械引入裝置。

已知半導體或光電元件之製程，常需要使用真空系統進行鍍膜作業，而真空系統之腔體內部為較高度的真空環境，並且要與外界大氣環境隔絕，因此要操作真空系統內部的元件時，必須透過一真空機械引入裝置來達成，而用於操作旋轉之引入裝置，稱為旋轉式真空機械引入裝置，其結構主要包含：一裝設在該真空腔體之外部的中空安裝座，以及一穿伸通過該安裝座的轉軸，該轉軸之外端位於大氣環境中，其內端伸入該真空腔體並連結該腔體內部的元件。該轉軸之外端連結一動力源並可受驅動而繞其自身中心軸線轉動，進而驅動該真空腔體內部的元件旋轉。因此，該轉軸必須能相對該安裝座轉動，同時，該安裝座之內表面與該轉軸之外表面之間必須保持氣密，該安裝座與真空腔體之鎖固結合處亦必須保持氣密，才能隔絕大氣與真空環境。

為了在氣密隔絕的情況下使該轉軸可旋轉，目前有一種旋轉式真空機械引入裝置是利用磁流體作為隔絕手段，磁流體使動力傳導為非接觸式、無摩擦阻力，因此壽命較長，並且適合用在超高真空系統，但是其價錢昂貴，如果運用於普通真空度的真空系統，將顯得浪費。另一種真空機械引入裝置，如台灣專利第I247855號專利案所揭露，是利用O型環封閉隔絕，雖然此種設備成本較低，但是其動力傳導為接觸式，機械摩擦阻力較大，造成O型環容易損壞，其它機械構件亦因為受到摩擦而壽命較短。由上述說明可知，此兩種型態之裝置無法同時兼顧低成本與低摩擦阻力之考量。

因此，本發明之目的，即在提供一種成本低、可降低摩擦阻力的真空機械引入裝置。

於是，本發明真空機械引入裝置，安裝於一真空腔體之一腔壁上，所述真空腔體界定出一腔體空間，而該真空機械引入裝置包含：一固定地與該腔壁組裝的分隔座、一入力機構，以及一出力機構。

該分隔座包括一與該腔壁間隔的分隔端壁，以及一自該分隔端壁之周緣朝該腔壁延伸連接的分隔圍壁，該分隔圍壁與該分隔端壁共同界定出一安裝空間。該入力機構包括一可相對轉動地設置在該分隔座之外部的入力軸座，以及數個設置在該入力軸座上的第一磁性單元，所述入力軸座包括一罩覆在該分隔座之外周並供該等第一磁性單元安裝的入力本體，及一自該入力本體之一側朝遠離該腔壁之方向延伸的入力軸。

該出力機構包括一出力軸座，以及數個設置在該出力軸座上的第二磁性單元，所述出力軸座包括一設置在該分隔座之安裝空間的出力本體，以及一自該出力本體延伸出並穿過該腔壁而伸入該腔體空間的出力軸，所述第二磁性單元是安裝在該出力本體上，並且各別與該等第一磁性單元內外對應。前述出力軸座是可在該入力軸座轉動時，受到該等第一、二磁性單元間之磁力作用而隨著該入力軸座轉動。

本發明之功效：藉由該固定設置的分隔座阻隔該腔體空間及外界環境，具有極佳的氣密阻隔效果；該等入力軸與出力軸間的動力傳遞是藉由第一、二磁性單元之磁力作用，使本發明為非接觸式的動力傳導，可降低機械摩擦阻力，進而避免元件磨耗、延長使用壽命。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

參閱圖1、2、3，本發明真空機械引入裝置之較佳實施例，安裝於一真空腔體1之一腔壁11上，並用於帶動該真空腔體1內部且圖未示出之元件旋轉，所述真空腔體1還界定出一腔體空間10，而該腔壁11具有一貫穿其內、外壁面並連通該腔體空間10的貫孔111。該真空機械引入裝置包含：一分隔座2、一入力機構3，以及一出力機構4。

該分隔座2包括：一個間隔地位於該腔壁11之上方並約呈圓形的分隔端壁21、一繞一圖未示出的中心軸線並自該分隔端壁21之周緣朝該腔壁11延伸連接的分隔圍壁22，以及一自該分隔圍壁22之周緣徑向向外環繞突出並呈環形的分隔基壁23，該分隔基壁23藉由數支螺絲與該腔壁11緊密鎖固。該分隔端壁21與該分隔圍壁22、分隔基壁23共同界定出一開口朝下的安裝空間20，而且該等分隔圍壁22與分隔端壁21呈完整封閉之結構，使該安裝空間20及該腔體空間10，完全與外界大氣環境隔絕。

該入力機構3包括一入力軸座5、一固定環座31、一外殼座32、四個第一磁性單元33、四個輔助磁性單元34，以及八個固定板35。

參閱圖2、3、4，該入力軸座5包括一罩覆在該分隔座2之外周的入力本體51，以及一自該入力本體51之頂部朝上延伸的入力軸52。其中，所述入力本體51具有一個位於該分隔端壁21之上方的本體端壁511，以及一個自該本體端壁511之周緣朝該腔壁11方向延伸的本體圍壁512，該本體圍壁512間隔地位於該分隔圍壁22之外圍，並具有八個繞該中心軸線而彼此等角度間隔的第一嵌卡段513，以及八個位於兩兩相鄰之第一嵌卡段513之間的第一安裝槽514。所述第一嵌卡段513與第一安裝槽514皆為上下延伸，該等第一嵌卡段513都具有二個自其兩相反側面各別朝相鄰之第一安裝槽514突出的第一突卡部515。

該入力軸52具有一個凹設在其外表面的凹槽，可用於銜接一圖未示出之動力源，以受該動力源驅動而轉動。該固定環座31利用圖未示之螺絲鎖固在該本體圍壁512之底部，其外徑與該本體圍壁512之外徑約略相同，該固定環座31用於封閉該等第一安裝槽514之下方開口。

該外殼座32包括一個位於該本體端壁511之上方的殼端壁321，以及一自該殼端壁321朝該腔壁11延伸並包覆在該本體圍壁512之外部的殼圍壁322。所述殼端壁321是藉由圖未示出之螺絲與該本體端壁511鎖固結合。

該等第一磁性單元33與輔助磁性單元34是彼此交錯地各別嵌卡於第一安裝槽514中，亦即相鄰二個第一磁性單元33之間，即設置一輔助磁性單元34。

所述第一磁性單元33皆包括數個上下疊置的第一磁性件331，本實施例之第一磁性件331為具有強力磁性的永久磁鐵，並且皆包括二個左右間隔並與同側之第一突卡部515配合卡插的第一凹溝332，藉此使第一磁性件331嵌卡定位於第一安裝槽514中。而且第一磁性件331皆具有一第一磁性以及一第二磁性，該等第一、二磁性的其中一個朝向徑向內側，另一個朝向徑向外側，本實施例之第一磁性為N極，第二磁性為S極，圖3、4中分別以「N」及「S」標示示意。且上下相鄰之第一磁性件331的磁性為相反配置，亦即，第一、三、五個第一磁性件331的第一磁性朝內側時，第二、四個第一磁性件331的第一磁性必須朝外側、第二磁性朝內側，才能使上下疊置的第一磁性件331緊密相吸。

所述輔助磁性單元34皆包括數個上下疊置的輔助磁性件341，其結構與第一磁性件331類似，並且包括二個左右設置的輔助凹溝342，只是輔助磁性件341之磁性配置與第一磁性件331相反，亦即，第一、三、五個輔助磁性件341的第一磁性朝外側，第二、四個輔助磁性件341的第一磁性朝內側。

該等固定板35各別鎖固在該本體端壁511之外周面上，並各別位於該等第一磁性單元33及輔助磁性單元34之頂部，藉由固定板35與該固定環座31位於該等第一磁性單元33及輔助磁性單元34之兩相反側，能相互配合而定位該等第一磁性單元33與輔助磁性單元34。

該出力機構4包括一出力軸座6、一第一固定座41、一第二固定座42，以及四個第二磁性單元43。該出力軸座6包括一伸入該分隔座2之安裝空間20的出力本體61，以及一自該出力本體61之底部朝下延伸的出力軸62，該出力軸62通過該貫孔111而伸入該腔體空間10。

其中，所述出力本體61包括四個等角度間隔的第二嵌卡段611，以及四個位於兩兩相鄰之第二嵌卡段611之間的第二安裝槽612，所述第二嵌卡段611與第二安裝槽612皆為上下延伸，該等第二嵌卡段611都具有二個自其側面朝相鄰之第二安裝槽612突出的第二突卡部613。該第一固定座41呈環形，並環繞卡合在該等第二嵌卡段611之鄰近底部處，該第二固定座42固定在該出力本體61之頂部，並抵壓在該等第二磁性單元43之上方。該出力軸62具有一個凹設在其外表面的凹槽，用於銜接該真空腔體1內部之元件，以帶動該元件旋轉。

所述第二磁性單元43皆包括數個上下疊置的第二磁性件431，該等第二磁性件431皆包括二個左右間隔並與同側之第二突卡部613配合卡插的第二凹溝432，藉此嵌卡定位於第二安裝槽612。而且第二磁性單元43是各別與該等第一磁性單元33內外對應地設置，第二磁性件431與其對應的第一磁性件331之相向側的磁性相反，使互相對應的第一、二磁性件331、431之間產生磁吸力，亦即，當該第一磁性件331之第一磁性朝向內側時，該第二磁性件431就以其第二磁性朝向該第一磁性件331。同樣地，上下相鄰之第二磁性件431的第一、二磁性為相反配置。

本發明之入力機構3組裝時，先將該固定環座31鎖固於該本體圍壁512的底部，再將該等第一磁性件331與輔助磁性件341沿著第一安裝槽514而一一嵌入，再鎖固該等固定板35以定位。組裝該出力機構4時，先將第一固定座41組裝於該等第二嵌卡段611之底部，再將該等第二磁性件431沿著第二安裝槽612而一一嵌入，最後安裝該上方的第二固定座42以定位該等第二磁性單元43。

本發明組裝完成後，該出力機構4被包覆在最內側，該分隔座2罩覆在該出力本體61之外側，並利用其分隔端壁21、分隔圍壁22等完整封閉之壁部，隔絕該真空腔體1的腔體空間10與外界大氣環境。該入力軸座5罩覆在該分隔座2的外側，而該外殼座32罩覆在該入力本體51之外周，該入力軸52向上延伸而頂段穿出該殼端壁321。

本發明使用時，外部旋轉動力驅動該入力軸52繞其自身軸線轉動，該等第一磁性單元33與輔助磁性單元34亦跟著轉動，由於第一磁性單元33與第二磁性單元43之內外位置對應，彼此間具有磁吸力，所以入力軸座5轉動時，藉由磁力作用而帶動該出力軸座6亦跟著轉動，達到引入旋轉動力之目的。

值得一提的是，該等第二磁性單元43之位置，同時對應地位於二個輔助磁性單元34之間，因此對於每一第二磁性單元43而言，會受到一個由第一磁性單元33提供且徑向朝外的磁吸力，以及受到二個由鄰近的輔助磁性單元34提供且方向朝內的磁斥力，藉由此三力之平衡可以穩定第二磁性單元43之受力，進而使出力軸座6之轉動更為順暢穩定。當然，實施時不以設置該等輔助磁性單元34為必要。

雖然本實施例之第一磁性單元33皆設置數個第一磁性件331，但實施時，如果磁力夠強，也可以僅設置一個第一磁性件331。同樣地，每個第二磁性單元43與輔助磁性單元34也可以僅設置一個第二磁性件431與一個輔助磁性件341。

綜上所述，藉由該固定設置的分隔座2阻隔該腔體空間10及外界環境，具有極佳的氣密阻隔效果，使本發明可運用於真空度10^-7 torr左右之高度真空系統。而且利用該等第一、二磁性單元33、43，以及輔助磁性單元34之磁力作用，將該入力軸座5之旋轉動力透過磁力而驅動該出力軸座6亦跟著轉動，此為一種非接觸式的動力傳導，加上該入力軸座5之本體圍壁512與該分隔圍壁22間沒有接觸，該分隔圍壁22與該出力本體61之環形的外周面亦沒有接觸，由於元件間的接觸部位較少，可降低轉動時的機械摩擦阻力，進而避免元件磨耗、延長使用壽命。而該等磁性件是利用永久強力磁鐵製成，其材料易取得，製作容易且簡單方便，與以往磁流體阻隔系統相較之下，可大幅降低成本。因此本發明確實兼具成本低、阻隔效果佳、可降低摩擦阻力、使用壽命長等優點。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1．．．真空腔體

10．．．腔體空間

11．．．腔壁

111．．．貫孔

2．．．分隔座

20．．．安裝空間

21．．．分隔端壁

22．．．分隔圍壁

23．．．分隔基壁

3．．．入力機構

31．．．固定環座

32．．．外殼座

321．．．殼端壁

322．．．殼圍壁

33．．．第一磁性單元

331．．．第一磁性件

332．．．第一凹溝

34．．．輔助磁性單元

341．．．輔助磁性件

342．．．輔助凹溝

35．．．固定板

4．．．出力機構

41．．．第一固定座

42．．．第二固定座

43．．．第二磁性單元

431．．．第二磁性件

432．．．第二凹溝

5．．．入力軸座

51．．．入力本體

511．．．本體端壁

512．．．本體圍壁

513．．．第一嵌卡段

514．．．第一安裝槽

515．．．第一突卡部

52．．．入力軸

6．．．出力軸座

61．．．出力本體

611．．．第二嵌卡段

612．．．第二安裝槽

613．．．第二突卡部

62．．．出力軸

圖1是本發明真空機械引入裝置之一較佳實施例的立體組合圖；

圖2是該較佳實施例的立體分解圖；

圖3是一剖視圖，顯示該較佳實施例安裝於一真空腔體上；及

圖4是該較佳實施例的俯視剖視圖。

1．．．真空腔體

10．．．腔體空間

11．．．腔壁

111．．．貫孔

2．．．分隔座

20．．．安裝空間

21．．．分隔端壁

22．．．分隔圍壁

3．．．入力機構

33．．．第一磁性單元

4．．．出力機構

43．．．第二磁性單元

5．．．入力軸座

51．．．入力本體

52．．．入力軸

6．．．出力軸座

Claims (5)

1. 一種真空機械引入裝置，安裝於一真空腔體之一腔壁上，所述真空腔體界定出一腔體空間，而該真空機械引入裝置包含：一分隔座，固定地與該腔壁組裝，並包括一與該腔壁間隔的分隔端壁，以及一自該分隔端壁之周緣朝該腔壁延伸連接的分隔圍壁，該分隔圍壁與該分隔端壁共同界定出一安裝空間；一入力機構，包括一可相對轉動地設置在該分隔座之外部的入力軸座，以及數個設置在該入力軸座上的第一磁性單元，所述入力軸座包括一罩覆在該分隔座之外周並供該等第一磁性單元安裝的入力本體，及一自該入力本體之一側朝遠離該腔壁之方向延伸的入力軸；及一出力機構，包括一出力軸座，以及數個設置在該出力軸座上的第二磁性單元，所述出力軸座包括一設置在該分隔座之安裝空間的出力本體，以及一自該出力本體延伸出並穿過該腔壁而伸入該腔體空間的出力軸，所述第二磁性單元是安裝在該出力本體上，並且各別與該等第一磁性單元內外對應；前述出力軸座是可在該入力軸座轉動時，受到該等第一、二磁性單元間之磁力作用而隨著該入力軸座轉動；該入力本體具有一個鄰近該分隔端壁的本體端壁，以及一個自該本體端壁之周緣朝該腔壁方向延伸並間隔地位於該分隔圍壁之外圍的本體圍壁，所述第一磁性單 元是彼此間隔地設置在該本體圍壁上；該本體圍壁具有數個彼此間隔的第一嵌卡段，以及數個各別位於兩兩相鄰之第一嵌卡段之間的第一安裝槽，該等第一嵌卡段都具有二個各別朝相鄰之第一安裝槽突出的第一突卡部，該等第一磁性單元各別安裝於該等第一安裝槽，每一第一磁性單元皆包括數個相鄰的第一磁性件，所述第一磁性件皆具有二個間隔並與同側之第一突卡部配合卡插的第一凹溝；該入力機構更包括一個組裝在該本體圍壁之一側的固定環座，以及數個各別對應該等第一安裝槽並與該本體端壁結合的固定板，所述固定板及該固定環座分別位於該等第一磁性單元之兩相反側而定位該等第一磁性單元。
2. 依據申請專利範圍第1項所述之真空機械引入裝置，其中，該出力本體包括數個彼此間隔的第二嵌卡段，以及數個位於兩兩相鄰之第二嵌卡段之間的第二安裝槽，該等第二嵌卡段都具有二個各別朝相鄰之第二安裝槽突出的第二突卡部，該等第二磁性單元各別安裝於該等第二安裝槽，每一第二磁性單元皆包括數個相鄰的第二磁性件，所述第二磁性件皆包括二個間隔並與同側之第二突卡部配合卡插的第二凹溝。
3. 一種真空機械引入裝置，安裝於一真空腔體之一腔壁上，所述真空腔體界定出一腔體空間，而該真空機械引入裝置包含： 一分隔座，固定地與該腔壁組裝，並包括一與該腔壁間隔的分隔端壁，以及一自該分隔端壁之周緣朝該腔壁延伸連接的分隔圍壁，該分隔圍壁與該分隔端壁共同界定出一安裝空間；一入力機構，包括一可相對轉動地設置在該分隔座之外部的入力軸座，以及數個設置在該入力軸座上的第一磁性單元，所述入力軸座包括一罩覆在該分隔座之外周並供該等第一磁性單元安裝的入力本體，及一自該入力本體之一側朝遠離該腔壁之方向延伸的入力軸；及一出力機構，包括一出力軸座，以及數個設置在該出力軸座上的第二磁性單元，所述出力軸座包括一設置在該分隔座之安裝空間的出力本體，以及一自該出力本體延伸出並穿過該腔壁而伸入該腔體空間的出力軸，所述第二磁性單元是安裝在該出力本體上，並且各別與該等第一磁性單元內外對應；前述出力軸座是可在該入力軸座轉動時，受到該等第一、二磁性單元間之磁力作用而隨著該入力軸座轉動；所述第一、二磁性單元皆具有內外設置的一第一磁性以及一第二磁性，該第一磁性單元之第一磁性鄰近該第二磁性單元之第二磁性；該入力機構更包括數個設置在該入力本體上，並且各別位於兩兩相鄰之第一磁性單元之間的輔助磁性單元，所述輔助磁性單元皆具有內外設置的一第一磁性以及一第二磁性，該輔助磁性單元之第二磁性鄰近該第二磁 性單元之第二磁性。
4. 一種真空機械引入裝置，安裝於一真空腔體之一腔壁上，所述真空腔體界定出一腔體空間，而該真空機械引入裝置包含：一分隔座，固定地與該腔壁組裝，並包括一與該腔壁間隔的分隔端壁，以及一自該分隔端壁之周緣朝該腔壁延伸連接的分隔圍壁，該分隔圍壁與該分隔端壁共同界定出一安裝空間；一入力機構，包括一可相對轉動地設置在該分隔座之外部的入力軸座，以及數個設置在該入力軸座上的第一磁性單元，所述入力軸座包括一罩覆在該分隔座之外周並供該等第一磁性單元安裝的入力本體，及一自該入力本體之一側朝遠離該腔壁之方向延伸的入力軸；及一出力機構，包括一出力軸座，以及數個設置在該出力軸座上的第二磁性單元，所述出力軸座包括一設置在該分隔座之安裝空間的出力本體，以及一自該出力本體延伸出並穿過該腔壁而伸入該腔體空間的出力軸，所述第二磁性單元是安裝在該出力本體上，並且各別與該等第一磁性單元內外對應；前述出力軸座是可在該入力軸座轉動時，受到該等第一、二磁性單元間之磁力作用而隨著該入力軸座轉動；所述第一磁性單元都具有數個相鄰的第一磁性件，所述第一磁性件都具有內外設置的一第一磁性及一第二磁性，每一個第一磁性單元之兩兩相鄰的第一磁性件的 磁性配置相反，所述第二磁性單元都具有數個相鄰並各別與該等第一磁性件內外對應的第二磁性件，所述第二磁性件皆具有內外設置的一第一磁性以及一第二磁性，而且內外對應的第二磁性件與第一磁性件之相向側的磁性相反。
5. 一種真空機械引入裝置，安裝於一真空腔體之一腔壁上，所述真空腔體界定出一腔體空間，而該真空機械引入裝置包含：一分隔座，固定地與該腔壁組裝，並包括一與該腔壁間隔的分隔端壁，以及一自該分隔端壁之周緣朝該腔壁延伸連接的分隔圍壁，該分隔圍壁與該分隔端壁共同界定出一安裝空間；一入力機構，包括一可相對轉動地設置在該分隔座之外部的入力軸座，以及數個設置在該入力軸座上的第一磁性單元，所述入力軸座包括一罩覆在該分隔座之外周並供該等第一磁性單元安裝的入力本體，及一自該入力本體之一側朝遠離該腔壁之方向延伸的入力軸；及一出力機構，包括一出力軸座，以及數個設置在該出力軸座上的第二磁性單元，所述出力軸座包括一設置在該分隔座之安裝空間的出力本體，以及一自該出力本體延伸出並穿過該腔壁而伸入該腔體空間的出力軸，所述第二磁性單元是安裝在該出力本體上，並且各別與該等第一磁性單元內外對應；前述出力軸座是可在該入力軸座轉動時，受到該等第一、二磁性單元間之磁力作用 而隨著該入力軸座轉動；該入力本體具有一個鄰近該分隔端壁的本體端壁，以及一個自該本體端壁之周緣朝該腔壁方向延伸並間隔地位於該分隔圍壁之外圍的本體圍壁，所述第一磁性單元是彼此間隔地設置在該本體圍壁上；該入力機構更包括一外殼座，該外殼座包括一個與該本體端壁固定結合的殼端壁，以及一自該殼端壁朝該腔壁延伸並罩覆在該本體圍壁之外部的殼圍壁，該入力軸穿過該殼端壁而外露於該外殼座之外部。