CN113446407A - 蝶阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及蝶阀。提供了能够在抑制成本增加的同时准确地检测电动机处发生的异常振动的蝶阀。蝶阀(1)配设在具备压力传感器(35)的真空室(32)与真空泵(33)之间的配管(34)上,并且进行真空室(32)的压力控制,蝶阀(1)具备:伺服电动机(11);蝶阀体(9),其以连接于伺服电动机(11)的连杆(10)为中心沿开方向或者闭方向旋转;以及控制部(13),其基于压力传感器(35)检测得到的真空室(32)的压力值来调整蝶阀体(9)的开度。控制部(13)具备异常振动检测程序(132a),其至少在真空室(32)的压力值稳定的情况下基于在监视时间M1至M6内的蝶阀体(9)的开度的变动量来判断伺服电动机(11)处是否发生异常振动。
Description
技术领域
本发明涉及一种蝶阀,该蝶阀配设在具备压力传感器的真空室与真空泵之间的配管上,并且进行真空室的压力控制,该蝶阀具备:电动机;蝶阀体,其以连接于电动机的旋转轴为中心沿开方向或者闭方向旋转;以及控制部,其基于压力传感器检测得到的真空室的压力值来调整蝶阀体的开度。
背景技术
以往,在半导体制造装置中,使用通过工艺气体进行晶圆的成膜处理以及用于进行真空室排气的真空泵,在真空室与真空泵之间的配管上配设有进行真空室的压力控制的蝶阀。例如,如专利文献1中公开的,蝶阀具备电动机和蝶阀体,该蝶阀体以连接于电动机的旋转轴为中心沿开方向或者闭方向旋转,通过基于真空室的压力值进行的对电动机的控制来调整蝶阀体的开度。通过该开度調整来进行真空室的压力控制。
为了使真空室达到目标压力值,将蝶阀的蝶阀体的开度控制为该目标压力值所对应的开度,但是在真空室达到目标压力值并稳定于目标压力值期间,蝶阀体并非固定地保持在规定的开度完全不动,而是存在为了保持真空室的压力值的稳定状态,而由于压力控制反复进行微小的开度变动的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-19851号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而,上述现有技术中存在如下问题。
在蝶阀中,发生电动机的控制参数不匹配,并且由于装配不良或经年劣化而导致机械滑动抵抗增加,于是存在在电动机处发生异常振动的情况。
尤其是,随着近年的原子层沉积法(ALD:Atomic layer deposition)的普及,电动机处发生异常振动的问题变得显著。通过ALD的半导体制造周期被缩短,在一个周期当中使用多种气体,因此通过蝶阀的真空室的压力控制也高速化。为了应对该压力控制的高速化,追求从蝶阀体的全开至全闭(或者全闭至全开)的时间为0.1秒左右的非常快的速度。在这样的背景下,在蝶阀处使用伺服电动机,提高增益以加快应答速度。在提高增益时,虽然加快了伺服电动机的应答速度,但是伺服电动机的反应过于良好,以至于即使在期望蝶阀体停止在规定的开度处的情况下蝶阀体也很难停止,于是不必要地反复进行微小的开度变动。该不必要的开度变动可能成为伺服电动机处发生异常振动的原因。
若置之不理,上述电动机的异常振动恐会导致蝶阀破损(蝶阀所使用的密封构件的磨损或支撑旋转轴的轴承的破损等等)。若蝶阀破损,则不得不停下半导体制造装置的运转并更换蝶阀,因此,恐会导致半导体制造效率降低。因此,为了不对电动机的异常振动置之不理,需要进行监视。
为了检测电动机的异常振动,考虑在蝶阀处安装加速度传感器,但是担心新部件的增加会增大成本。此外,纵使在蝶阀处安装了加速度传感器,由于在装配了蝶阀的半导体制造装置中具备许多驱动部机构并且它们各自发生振动,因此仅检测蝶阀的电动机的振动也存在困难。
本发明是为了解决上述问题点而完成的,其目的在于提供能够在抑制成本增加的同时准确地检测电动机处发生的异常振动的蝶阀。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题,本发明的蝶阀具有以下那样的结构。
(1)一种蝶阀,该蝶阀配设在具备压力传感器的真空室与真空泵之间的配管上,该蝶阀为进行所述真空室的压力控制的蝶阀,该蝶阀具备:电动机;蝶阀体,其以连接于所述电动机的旋转轴为中心沿开方向或者闭方向旋转;以及控制部,其基于所述压力传感器检测得到的所述真空室的压力值来调整所述蝶阀体的开度,在这样的蝶阀中,所述控制部具备异常振动检测程序,其至少在所述真空室的压力值稳定的情况下、基于规定时间内的所述蝶阀体的开度的变动量来判断所述电动机处是否发生异常振动。
根据上述蝶阀,使得能够在抑制成本增加的同时准确地检测电动机处发生的异常振动。
为了使真空室达到目标压力值,将蝶阀的蝶阀体的开度控制为该目标压力值所对应的开度,但是在真空室达到目标压力值并稳定于目标压力值期间,蝶阀体并非固定地保持在规定的开度完全不动,而是存在为了保持压力的稳定状态而由于压力控制反复进行微小的开度变动(以下称为微小变动)的情况。在这种情况下,申请人发现,在电动机处发生异常振动的情况下也发生微小变动,进而发现,在由于压力控制的正常的微小变动与电动机处发生异常振动的情况下的微小变动中,微小变动的周期不同。电动机处发生异常振动的情况下的微小变动的周期与正常时的微小变动的周期相比,短至约几十分之一。因而,控制部具备异常振动检测程序,其在真空室的压力值稳定的情况下,基于在规定时间(例如,比正常时的微小变动的周期充分短的时间)内的蝶阀体的开度的变动量来判断电动机处是否发生异常振动,从而能够区分由于压力控制的正常的微小变动与在电动机处发生异常振动的情况下的微小变动,并且使得能够检测电动机处发生的异常振动。
此外,并非是通过加速度传感器之类的来直接检测振动,而是异常振动检测程序基于蝶阀体的开度的变动量来判断是否发生异常振动,因此,无需加速度传感器之类的其他用途的部件,能够抑制成本的增大。此外,由于基于蝶阀体的开度的变动量来判断是否发生异常振动,即使将蝶阀安装在了半导体制造装置中,也不会与半导体制造装置具有的许多驱动部机构所发生的振动相混淆,使得能够准确地检测仅电动机的振动,因此,能够防止对异常振动置之不理而在蝶阀处发生破损,并且能够防止半导体制造效率降低。
再有,规定时间可以在根据蝶阀的使用条件确定了什么程度的蝶阀体变动判断为异常之后,被任意地设定为与正常时的微小变动的周期相比充分短的时间(例如,20至40毫秒之间)。
(2)在(1)中记载的蝶阀中,其特征在于,所述异常振动检测程序在实际变动量与累计变动量的差分在规定阈值以上时判断所述电动机处发生异常振动,所述实际变动量为所述规定时间的开始时间点处的所述蝶阀体的开度与所述规定时间的结束时间点处的所述蝶阀体的开度的差分,所述累计变动量是所述开始时间点至所述结束时间点之间的所述蝶阀体的变动量累计得到的。
根据(2)中记载的蝶阀,使得能够检测电动机处发生的异常振动。
申请人发现,在电动机处发生异常振动的情况下,实际变动量与累计变动量之间发生背离,所述实际变动量为规定时间的开始时间点处的蝶阀体的开度与规定时间的结束时间点处的蝶阀体的开度的差分,累计变动量是开始时间点至结束时间点之间的蝶阀体的变动量累计得到的。因此,观察实际变动量与累计变动量的差分,在该差分超过规定阈值的情况下,能够判断电动机处发生异常振动。再有,规定阈值可以根据蝶阀的使用条件在确定了什么程度的蝶阀体变动判断为异常后,任意地设定。
(3)在(2)中记载的蝶阀中,其特征在于,所述电动机具备编码器,所述异常振动检测程序基于由所述编码器输出的脉冲来算出用于算出所述实际变动量的第一脉冲计数数和用于算出所述累计变动量的第二脉冲计数数,所述第一脉冲计数数是通过在所述蝶阀体沿开方向或者闭方向旋转的情况下进行向上计数、并在所述蝶阀体沿与所述向上计数的方向相反的方向旋转的情况下进行向下计数而算出的,所述实际变动量通过所述开始时间点处的所述第一脉冲计数数与所述结束时间点处的所述第一脉冲计数数的差分来表示,所述第二脉冲计数数是通过与所述蝶阀体的旋转方向无关地进行向上计数而算出的,所述累计变动量通过所述开始时间点处的所述第二脉冲计数数与所述结束时间点处的所述第二脉冲计数数的差分来表示。
根据(3)中记载的蝶阀,异常振动检测程序能够通过基于由电动机所具备的编码器输出的脉冲而算出的实际变动量与累计变动量的差分是否超过规定阈值来判断电动机处是否发生异常振动。
(4)在(1)至(3)中的任一个中记载的蝶阀中,其特征在于,所述异常振动检测程序在连续的多次所述规定时间当中,判断了在所述电动机处发生异常振动连续规定的次数时,通知在所述电动机处发生异常。
根据(4)中记载的蝶阀,使得能够更加准确地把握电动机处是否发生异常振动。
例如,即使是在真空室变为目标压力值时,由于发生过冲而将为了调整该过量的蝶阀体的开度变动判断为异常振动等,而实际上电动机处没有发生异常的情况下,异常振动检测程序也有可能判断电动机处发生异常振动。因而,如果异常振动检测程序只判断电动机处发生异常振动仅一回,则可能无法准确地把握发动机处确实发生异常。因此,通过被构造为在连续的多次规定时间当中,判断了在电动机处发生异常振动连续规定的次数时,通知在电动机处发生异常,使得能够更加准确地把握电动机处是否发生异常。
(5)在(1)至(4)中的任一个中记载的蝶阀中,其特征在于,所述电动机为伺服电动机。
随着近年的ALD的普及,存在使用应答速度快的伺服电动机作为使蝶阀体旋转的电动机的情况。为了加快应答速度而提高了增益的伺服电动机反应过于良好,以至于即使在期望蝶阀体停止在规定的开度处的情况下蝶阀体也很难停止,于是不必要地反复进行微小变动。该不必要的微小变动的反复进行可能成为伺服电动机处发生异常振动的原因。然而,根据本发明,异常振动检测程序至少在真空室的压力值稳定的情况下,基于在规定时间内的蝶阀体的开度的变动量来判断电动机处是否发生异常振动,因此即使是在蝶阀处使用伺服电动机的情况下,也不会对由于反复进行不必要的开度变动而导致的异常振动置之不理,并且能够防止蝶阀处发生破损。
发明的效果
根据本发明的蝶阀,使得能够在抑制成本增加的同时准确地检测电动机处发生的异常振动。
附图说明
图1是使用蝶阀的真空压力控制系统的概要图。
图2是蝶阀的、沿与电动机轴的轴线平行且与流路平行的方向切断后的截面图。
图3是表示在蝶阀体旋转的情况下的时间与控制计数数的关系的图表。
图4是图3的80毫秒时间点到100毫秒时间点之间的放大后的图表。
图5是表示在由于伺服电动机的异常振动而反复进行微小变动的情况下的、第一脉冲计数数和第二脉冲计数数的行为的图表。
图6是表示在由于压力控制而反复进行正常的微小变动的情况下的、第一脉冲计数数和第二脉冲计数数的行为的图表。
图7是表示在几乎不发生蝶阀体的微小变动的情况下的、第一脉冲计数数和第二脉冲计数数的行为的图表。
图8是表示异常振动检测程序的操作的流程图。
具体实施方式
一边参照附图一边对本发明所涉及的蝶阀的实施方式详细地说明。
首先,对本实施方式所涉及的蝶阀的结构进行说明。图1是半导体制造装置中的使用蝶阀的真空压力控制系统的概要图。如图1所示,蝶阀1在半导体制造装置中被配设在将真空室32与真空泵33连接的配管34上,被用作对从气体供给源37供给气体的真空室32的压力进行控制的真空压力控制装置。
图2是本发明的实施方式所涉及的蝶阀1的、沿与电动机轴11a的轴线RA平行且与流路30平行的方向切断后的截面图。
如图2所示,蝶阀1由驱动部2和阀部3构成。驱动部2具有伺服电动机(电动机的一例)11。如图1所示,伺服电动机11连接于电动机驱动器12和编码器14。此外,电动机驱动器12连接于控制部13。此外,如图2所示,伺服电动机11具有电动机轴11a。在此,将电动机轴11a的旋转中心设为轴线RA。
如图1所示,在控制部13连接有电动机驱动器12和对真空室32的压力进行检测的压力传感器35。控制部13具有CPU 131、ROM 132、RAM 133和存储部134,ROM 132存储有用于检测在伺服电动机11中发生的异常振动的异常振动检测程序132a。CPU 131根据异常振动检测程序132a一边将数据临时保存在RAM 133中,一边按照编码器14输出的脉冲来算出后述的蝶阀体9的变动量、并监视伺服电动机11处是否发生异常振动(详细情况将在后面描述)。
在存储部134存储有例如蝶阀体9的全闭位置和全开位置,或真空室32的任意的目标压力值所对应的电动机轴11a的旋转角度(即,后述的连杆(rod)10和蝶阀体9的旋转角度)。而且,电动机驱动器12基于从存储部134读出的旋转角度,对伺服电动机11的旋转进行控制。
如图2所示,经由金属板弹簧式的联轴器17,在电动机轴11a上连接有插入阀部3的连杆(旋转轴的一例)10的一端(在图2中为上端),利用联轴器17,即使连杆10被后述的在流路30中流动的工艺气体(例如,200℃左右的气体)加热,该热也难以传导到伺服电动机11。
此外,驱动部2经由散热器15和绝热构件16,与阀部3连接,因此,能够防止工艺气体或被后述的加热器27加热后的阀部3的热传递到驱动部2。
与驱动部2连结的阀部3具有阀体8和蝶阀体9。阀体8由具有耐腐蚀性或耐热性的不锈钢构成。
阀主体8在图2中的右端部具备接头5,在图2中的左端部具备接头6,在接头5的内周面形成有输入侧流路8b,在接头6的内周面形成有输出侧流路8c。而且,在输入侧流路8b与输出侧流路8c之间形成有由截面圆弧状的内周面构成的阀孔8a。输入侧流路8b、阀孔8a和输出侧流路8c被设置在同轴上并且将它们连通,构成一连串流路30。然后,在例如半导体制造工序中,如图1所示,接头5经由配管34连接于真空室32,接头6经由配管34连接于真空泵33,通过流路30进行真空室32的排气。
并且,如图2所示,阀体8具有将驱动部2侧的端面(上端面)和阀孔8a贯通的插通孔8d,连杆10插穿插通孔8d。插穿插通孔8d后的连杆10沿与流路30正交的方向架设在阀孔8a中。
连杆10是将具有耐腐蚀性或耐热性的不锈钢削割而形成为圆柱状而得到的。
在连杆10与插通孔8d的内周面之间,沿连杆10的轴向排列配置三个密封用的O型环18、19、20。O型环18、19、20被连杆10的外周面和插通孔8d的内周面压缩,防止在流路30中流动的流体通过插通孔8d向驱动部2侧泄漏。再有,O型环18、19、20三个全部都是同一种类的O型环。
此外,连杆10插穿流路30侧的一端(在图2中为下端)以可旋转的方式被套管22轴支承。套管22由耐腐蚀性高且滑动性好的树脂构成。进而此外,连杆10在阀主体8的外侧被沿连杆10的轴向相邻地排列的两个滚珠轴承21A、21B以可旋转的方式轴支承。连杆10被滚珠轴承21A、21B和套管22以两端固定状态轴支承,由此,旋转中心轴稳定而不易摇晃。
连杆10插入流路30的部分具备阀体安装部10b。如图2所示,将具有耐腐蚀性或耐热性的不锈钢削割而形成为圆盘状而得到的蝶阀体9,通过螺钉25A、25B、25C和垫圈26A、26B、26C与该阀体安装部10b结合。再有,螺钉25A、25B、25C3个都是同一种类的螺钉,垫圈26A、26B、26C3个也都是同一种类的垫圈。
由于蝶阀体9与连杆10结合,所以,当伺服电动机11的电动机轴11a以轴线RA为中心沿正方向K旋转时,使与电动机轴11a经由联轴器17连接的连杆10以轴心(与电动机轴11a的轴心RA同轴)为中心沿正方向K旋转,使蝶阀体9沿相同方向旋转。此外,当伺服电动机11的电动机轴11a以轴线RA为中心沿负方向-K旋转时,使与电动机轴11a经由联轴器17连接后的连杆10沿负方向-K旋转,使蝶阀体9沿相同方向旋转。
图2所示的蝶阀体9处于全闭位置,当连杆10从该状态开始向正方向K旋转时,使堵塞阀孔8a后的蝶阀体9沿相同方向旋转,使流路30开放。当流路30被开放时,使得能够从真空室32排气。再有,连杆10沿正方向K旋转90度后的位置是蝶阀体9的全开位置。
然后,在蝶阀体9为全开位置的状态下,当伺服电动机11的电动机轴11a以轴线RA为中心沿与开阀时相反方向即负方向-K旋转90度时,连杆10沿负方向-K方向旋转,如图2所示那样,蝶阀体9为堵塞阀孔8a的全闭位置。
如前所述,在存储部134存储有真空室32的任意的目标压力值所对应的电动机轴11a的旋转角度(即,连杆10和蝶阀体9的旋转角度),电动机驱动器12基于从存储部134读出的旋转角度,对伺服电动机11的旋转进行控制。由此,蝶阀体9被控制为在全闭位置与全开位置之间的真空室32的任意的目标压力值所对应的开度。
通过对编码器14输出的脉冲进行计数来控制蝶阀体9的开度(将用于蝶阀体9的开度控制的脉冲的计数数设为控制计数数)。例如,如果编码器的分辨率设为131072个脉冲,则已知1个脉冲进行大约0.0027度的旋转,因此,当蝶阀体9沿开方向(正方向K)旋转时,通过对控制计数数进行向上计数,能够辨别沿开方向旋转了多少度;当蝶阀体9沿闭方向(负方向-K)旋转时,通过对控制计数数进行向下计数,使得能够辨别沿闭方向旋转了多少度(例如,如果控制计数数向上计数了100个脉冲,则能够辨别蝶阀体9进行了沿开方向的0.27度的旋转,如果控制计数数向下计数了100个脉冲,则能够辨别蝶阀体9进行了沿闭方向的0.27度的旋转)。
因此,在从存储部134读出真空室32的任意的目标压力值所对应的旋转角度时,进行控制计数数达到该旋转角度所对应的值的蝶阀体9的旋转,停止在所达到的位置(例如,在蝶阀体9进行1个脉冲大约0.0027度的旋转的情况下,如果从存储部134读出的旋转角度为27度,则进行使控制计数数变为10000的蝶阀体9的旋转,蝶阀体9停止在控制计数数变为10000后的位置)。
接着,对异常振动检测程序132a的操作进行说明。
首先作为前提,对真空室32的压力值处于稳定状态时的蝶阀体9的操作进行说明。当蝶阀体9停止在真空室32的任意的目标压力值所对应的旋转角度时,认为真空室32的压力值为稳定于目标压力值后的状态。在真空室32稳定于目标压力值期间,蝶阀体9并非固定地保持在目标压力值所对应的开度完全不动,而是存在为了保持压力的稳定状态而由于压力控制反复进行微小的开度变动(以下称为微小变动)的情况。
使用图3和图4来对该微小变动进行说明。图3是表示在蝶阀体9从相当于控制计数数0的开度旋转至相当于控制计数数PL11的开度的情况(例如,从全闭位置旋转至全开位置的情况)下的、时间与控制计数数的关系的图表。图4是图3的80毫秒时间点至100毫秒时间点之间的放大后的图表。
图3所示的波形V11的行为在0毫秒的时间点至80毫秒的时间点之间表示蝶阀体9从控制计数数0旋转至控制计数数PL11所对应的开度。这是因为从存储部134读出控制计数数PL11所对应的角度作为真空室32的任意的目标压力值所对应的角度。而且,80毫秒的时间点之后的波形V11表示稳定于控制计数数PL11所对应的开度的状态。
在80毫秒的时间点之后处于开度稳定的状态,但是在放大查看例如80毫秒至100毫秒之间时,如图4所示,波形V11不断波动。这表示蝶阀体9反复进行微小的开度变动(换言之,蝶阀体9的微小的向正方向K的旋转和向负方向-K的旋转),换言之,这意味着由于上述压力控制而反复进行微小的变动。
尽管以上说明的微小变动是正常操作,但是申请人发现,在伺服电动机11处发生异常振动的情况下蝶阀体9处也发生微小变动。而且进而发现,由于压力控制的正常的微小变动与在伺服电动机11处发生异常振动的情况下的微小变动的周期相比时,异常时的微小变动的周期与正常时的微小变动的周期相比,短至几十分之一。因此,通过利用该微小变动,使得能够判断伺服电动机11处是否发生异常振动。具体来说,使用蝶阀体9的实际变动量和累计变动量来判断伺服电动机11处是否发生异常振动。
例如,在聚焦于图4所示的微小变动时,若仅比较80毫秒的时间点处的蝶阀体9的开度(控制计数数PL11)与100毫秒的时间点处的蝶阀体9的开度(控制计数数PL12)的话,80毫秒的时间点至100毫秒的时间点之间的蝶阀体9的开度的变动量由控制计数数PL11与控制计数数PL12的差分来表示。该差分为实际变动量。例如,如果80毫秒的时间点处的脉冲的计数数为5715个脉冲并且100毫秒的时间点处的控制计数数为5700个脉冲,则其差分为15个脉冲,这即为80毫秒的时间点至100毫秒的时间点之间的蝶阀体9的开度的实际变动量。例如,如果1个脉冲进行大约0.0027度的旋转,则蝶阀体9的实际变动量为0.0405度。
但是实际上,如从波形V11的不断波动可知,蝶阀体9反复进行微小的向正方向K的旋转和向负方向-K的旋转,因此,若80毫秒的时间点至100毫秒的时间点之间的蝶阀体9的变动量与正方向K、负方向-K无关地进行累计,则该累计变动量变为比上述实际变动量更大的值。而且,在伺服电动机11处发生异常振动的情况下,由于微小变动的周期与正常时的周期相比,变得短至几十分之一,因此累计的变动量比正常时增加,并且累计变动量与实际变动量之差变大。因此,通过设定规定阈值并监视累计变动量与实际变动量的差分是否在该阈值以上,能够区分由于压力控制的正常的微小变动与在伺服电动机11处发生异常振动的情况下的微小变动,并且使得能够判断伺服电动机11处发生异常振动。
基于上述内容,异常振动检测程序132a在真空室32的压力值稳定后的状态(换言之,蝶阀体9的开度稳定后的状态(例如,在图3中,在80毫秒的时间点之后))下求解在被划分为20毫秒(其为比正常时的微小变动的周期更短的时间)的监视时间M1至M6中的每一个中的实际变动量与累计变动量的差分,所述实际变动量为监视时间M1至M6的开始时间点t11(参照图5至7)处的蝶阀体9的开度与监视时间M1至M6的结束时间点t12(参照图5至7)处的蝶阀体9的开度的差分,所述累计变动量是监视时间M1至M6的开始时间点至监视时间M1至M6的结束时间点之间的蝶阀体9的变动量累计得到的,当该差分超过规定阈值时,能够判断伺服电动机11处发生异常振动。再有,在本实施方式中,监视时间由M1至6的6个划分来表示,但是数量不限于此,在真空室32的压力值处于稳定状态的时间变长时,该数量随控制条件而变动。
异常振动检测程序132a使用第一脉冲计数数来算出实际变动量,并使用第二脉冲计数数来算出累计变动量。基于由编码器输出的脉冲来算出第一脉冲计数数和第二脉冲计数数二者。
第一脉冲计数数是如下算出的:在监视时间M1至M6的开始时间点t11处将其设为0,其后,在蝶阀体9沿开方向旋转的情况下进行向上计数,在蝶阀体沿闭方向旋转的情况下进行向下计数。另一方面,第二计数数是如下算出的:在监视时间M1至M6的开始时间点t11处将其设为0,其后,与蝶阀体9的旋转方向无关地进行向上计数。
实际变动量通过监视时间M1至M6的开始时间点t11处的第一脉冲计数数(换言之0)与监视时间M1至M6的结束时间点t12处的第一脉冲计数数的差分来表示。再有,先前以控制计数数PL11与控制计数数PL12的差分作为实际变动量进行了说明,但是这是为了对实际变动量的概念进行说明,在异常振动检测程序132a中,实际变动量是通过如上所述的第一脉冲计数数而算出的。
此外,累计变动量通过监视时间M1至M6的开始时间点t11处的第二脉冲计数数(换言之0)与监视时间M1至M6的结束时间点t12处的第二脉冲计数数的差分来表示。
使用图5至图8来详细说明异常振动检测程序132a的操作。图5是表示在由于伺服电动机11的异常振动而反复进行微小变动的情况下的、监视时间M1处的第一脉冲计数数和第二脉冲计数数的行为的图表。图6是表示在由于压力控制而反复进行正常的微小变动的情况下的、监视时间M1处的第一脉冲计数数和第二脉冲计数数的行为的图表。图7是表示在几乎不发生蝶阀体9的微小变动的情况下的、监视时间M1处的第一脉冲计数数和第二脉冲计数数的行为的图表。在全部图5至图7的图表中,纵轴为第一脉冲计数数和第二脉冲计数数的值,并且横轴为时间。而且,波形V21、V22、V23示出了第一脉冲计数数的行为,并且波形V31、V32、V33示出了第二脉冲计数数的行为。此外,图8是表示异常振动检测程序132a的操作的流程图。
异常振动检测程序132a从真空室32的压力值稳定后的状态开始(例如,如图3所示,从变为蝶阀体9的开度稳定后的状态的80毫秒的时间点开始)操作,在被划分为20毫秒的监视时间M1至6中的每一个中监视伺服电动机11处是否发生异常振动。
首先,控制部13从监视时间M1的开始时间点t11起开始第一脉冲计数数和第二脉冲计数数的计数(图8:S11)。如图5至图7所示,监视时间M1的开始时间点t11处的第一脉冲计数数和第二脉冲计数数为0。
该第一脉冲计数数和第二脉冲计数数的计数持续进行至设定为规定时间的监视时间M1的结束时间点t12为止(S12:NO)。
第一脉冲计数数在蝶阀体9沿开方向旋转的情况下进行向上计数,并在蝶阀体9沿闭方向旋转的情况下进行向下计数,因此,第一脉冲计数数随着蝶阀体9的微小变动而上下变动,如图5和图6所示的波形V21那样。由于伺服电动机11处发生异常振动的情况下的微小变动的周期比正常时的微小变动的周期更短,因此在比较图5和图6时,表示伺服电动机11处发生异常振动的情况下的实际变动量的波形V21的频率比表示正常时的实际变动量的波形V22的频率更大。此外,在图7中,由于几乎不发生蝶阀体9的微小变动,因此波形V23并不反复进行如波形V21、V22那样的上下变动,而是缓慢地从计数数0向计数数PL22变动。也就是说,图7中的蝶阀体9意味着仅沿开方向进行微小旋转。
此外,由于第二脉冲计数数与蝶阀体9的旋转方向无关地进行向上计数,因此第二脉冲计数数随着蝶阀体9的微小变动而如图5至图7所示的波形V31、V32、V33那样与时间经过成比例地增加。由于在伺服电动机11处发生异常振动的情况下的微小变动的周期比正常时的微小变动的周期更短,因此在伺服电动机11处发生异常振动的情况下的累计得到的变动量比正常时累计得到的变动量更多。因而,在比较图5与图6时,表示在伺服电动机11处发生异常振动的情况下的累计变动量的波形V31的倾斜度比表示正常时的累计变动量的波形V32的倾斜度更大。此外,在图7中,如上所述,由于蝶阀体9处于仅沿开方向进行微小旋转的状态,因此波形V33示出为与波形V23相同的行为。
随着监视时间的经过(S12:YES),控制部13检测得到监视时间M1的结束时间点t12处的第一脉冲计数数(图5至图7的PL21、PL22、PL23)和第二脉冲计数数(图5至图7的PL31、PL32、PL33)(S13)。
接着,控制部13基于在S13中检测得到さ的第一脉冲计数数和第二脉冲计数数来算出蝶阀体9的实际变动量和累计变动量(S14)。
实际变动量是从结束时间点t12处的第一脉冲计数数(PL21、PL22、PL23)减去开始时间点t11处的第一脉冲计数数(0)的值。例如,图5至图7中的实际变动量各自为约10个脉冲。
累计变动量是从结束时间点t12处的第二脉冲计数数(PL31、PL32、PL33)减去开始时间点t11处的第二脉冲计数数(0)的值。例如,图5中的累计变动量为约380个脉冲。图6中的累计变动量为约210个脉冲。图7中的累计变动量为与实际变动量同一个值(约10个脉冲)。
接着,控制部13求解实际变动量与累计变动量的差分(S15)。具体来说,求解从累计变动量减去实际变动量的值。例如,图5中的实际变动量与累计变动量的差分为约370个脉冲。图6中的实际变动量与累计变动量的差分为约200个脉冲。图7中的实际变动量与累计变动量的差分由于实际变动量与累计变动量为同一个值而是0个脉冲。
而且,控制部13判断在S15中算出的实际变动量与累计变动量的差分是否在阈值以上(S16)。例如,若将阈值设定为350,则由于图5中的实际变动量与累计变动量的差分为约370个脉冲,因此判断该差分在阈值以上。图6和图7中的实际变动量与累计变动量的差分各自为约200个脉冲和0个脉冲,因此判断为不足阈值。
若不足阈值(S16:NO),则在将在监视时间M1中计数得到的第一脉冲计数数和第二脉冲计数数重置为0(S20)之后,在接下来的监视时间M2中,异常振动检测程序132a从S11开始操作。再有,在监视时间M2中也在S16中,若判断为不足阈值(S16:NO),则在将在监视时间M2中计数得到的第一脉冲计数数和第二脉冲计数数重置为0(S20)之后,在接下来的监视时间M3中,异常振动检测程序132a从S11开始操作,在所有的监视时间M1至6中,反复进行同样的操作。再有,在每个该反复进行中,开始监视时间的开始时间点与紧接在其前面的监视时间的结束时间点为同一个时间点(例如,监视时间M1的结束时间点t12为监视时间M2的开始时间点t11)。
另一方面,若在S15中算出的实际变动量与累计变动量的差分在阈值以上(S16:YES),则判断是否连续n次在阈值以上(S17)。若连续n次在阈值以上(S17:YES),则通知在电动机处发生异常(S18)。应用于该n的数值能够由蝶阀1的使用者任意地设定。若设定为例如连续3次,则能够判断在监视时间M1至M3或监视时间M2至4等中连续的实际变动量与累计变动量的差分在阈值以上(S17:YES),并通知在电动机处发生异常(S18)。
另一方面,在实际变动量与累计变动量的差分在阈值以上仅一回之类的并非连续n次的情况下(S17:NO),不进行通知,在将在监视时间M1中计数得到的第一脉冲计数数和第二脉冲计数数重置为0(S20)之后,在接下来的监视时间M2中,异常振动检测程序132a从S11开始操作。再有,在监视时间M2中也在S17中,若判断为并非连续n次(S17:NO),则在将在监视时间M2中计数得到的第一脉冲计数数和第二脉冲计数数重置为0(S20)之后,在接下来的监视时间M3中,异常振动检测程序132a从S11开始操作,在所有的监视时间M1至6中,反复进行同样的操作。再有,在每个该反复进行中,开始监视时间的开始时间点与紧接在其前面的监视时间的结束时间点为同一个时间点(例如,监视时间M1的结束时间点t12为监视时间M2的开始时间点t11)。
若在S16中在阈值以上,则可以说伺服电动机11处发生异常振动,但是即使是在真空室32变为目标压力值时,发生过冲而将为了调整该过量的蝶阀体9的开度变动判断为异常振动等,而实际上电动机(伺服电动机11)处没有发生异常的情况下,异常振动检测程序132a也能够判断电动机(伺服电动机11)处发生异常振动。因此,在连续多次的监视时间中在阈值以上的情况下,通知在伺服电动机11处发生异常。
进行通知直到工作人员解除通知(S19:NO),在解除通知时(S19:YES),异常振动检测呈现132a结束。
如以上那样,基于蝶阀体9的开度的变动量来判断是否发生异常振动,因此,无需加速度传感器之类的其他用途的部件,能够抑制成本的增大。此外,即使将蝶阀1安装在了半导体制造装置中,也不会与从半导体制造装置所具有的许多驱动部机构发生的振动混淆,使得能够准确地检测仅伺服电动机11的振动,因此,能够防止对异常振动置之不理而在蝶阀1处发生破损(O型环18、19、20或套管22的磨损,或者滚珠轴承21A、21B的破损等),并且能够防止半导体制造效率降低。
再有,上述监视时间M1至6的长度各自为20毫秒,但是不限于此,蝶阀1的使用者能够将其任意地设定为与正常时的微小变动(波形V22)的周期相比充分短的时间。此外,上述阈值为350,但是不限于此,蝶阀1的使用者能够根据希望在蝶阀体9的微小变动以什么程度的变动量(相当于波形V21、V22、V23的振幅)、以什么样的周期反复进行时(相当于波形V21、V22、V23的频率)判断为伺服电动机11异常振动来任意地设定蝶阀体9的微小变动。
例如,在当蝶阀体9以控制计数数25个脉冲的数量(0.04度)的变动、以350Hz的频率反复进行时判断为伺服电动机11异常振动的情况下,若监视时间M1至6的长度为20毫秒,则阈值变为如下阈值:即上述频率乘以上述振幅的二倍后的值以及上述监视时间而得到的值(350Hz×2×25个脉冲×0.02秒=350)。
此外,在上述说明中,异常振动检测程序132a从真空室32的压力值稳定后的状态开始(例如,如图3所示,从变为蝶阀体9的开度稳定后的状态的80毫秒的时间点开始)操作,但是异常振动检测程序132a也可以在图3中所示的0至80毫秒之间之类的向蝶阀体9的从存储部134读出的角度旋转之中操作。
(1)如以上说明那样,根据本实施方式的蝶阀1,蝶阀1配设在具备压力传感器35的真空室32与真空泵33之间的配管34上,蝶阀1为进行真空室32的压力控制的蝶阀,蝶阀1具备:电动机(例如,伺服电动机11);蝶阀体9,其以电动机(伺服电动机11)的电动机轴11a为中心沿开方向(例如,正方向K)或者闭方向(例如,负方向-K)旋转;以及控制部13,其基于压力传感器35检测得到的真空室32的压力值来调整蝶阀体9的开度,控制部13具备异常振动检测程序132a,其至少在真空室32的压力值稳定的情况下、基于规定时间(例如,监视时间M1至M6)内的蝶阀体9的开度的变动量来判断电动机(伺服电动机11)处是否发生异常振动。
根据(1)中记载的蝶阀1,使得能够在抑制成本增加的同时准确地检测电动机(伺服电动机11)处发生的异常振动。
为了使真空室32达到目标压力值,将蝶阀1的蝶阀体9的开度控制为该目标压力值所对应的开度,但是在真空室32达到目标压力值并稳定于目标压力值期间,蝶阀体9并非固定地保持在规定的开度完全不动,而是存在为了保持压力的稳定状态而由于压力控制反复进行微小的开度变动(以下称为微小变动(例如,波形V22))的情况。在这种情况下,申请人发现,在伺服电动机11处发生异常振动的情况下也发生微小变动(例如,波形V21),进而发现,在由于压力控制的正常的微小变动(波形V22)与伺服电动机11处发生异常振动的情况下的微小变动(波形V21)中,微小变动的周期不同。电动机处发生异常振动的情况下的微小变动(波形V21)的周期与正常时的微小变动(波形V22)的周期相比,短至约几十分之一。因而,控制部13具备异常振动检测程序132a,其在真空室32的压力值稳定的情况下基于在规定时间(例如,比正常时的微小变动(波形V22)的周期充分更短的时间(例如,20毫秒))内的蝶阀体9的开度的变动量来判断电动机(伺服电动机11)处是否发生异常振动,从而能够区分由于压力控制的正常的微小变动与在伺服电动机11处发生异常振动的情况下的微小变动,并且使得能够检测电动机(伺服电动机11)处发生的异常振动。
此外,并非是通过加速度传感器之类的来直接检测振动,而是异常振动检测程序132a基于蝶阀体9的开度的变动量来判断是否发生异常振动,因此,无需加速度传感器之类的其他用途的部件,能够抑制成本的增大。此外,由于基于蝶阀体9的开度的变动量来判断是否发生异常振动,即使将蝶阀1安装在了半导体制造装置中,也不会与从半导体制造装置具有的许多驱动部机构所发生的振动相混淆,使得能够准确地检测仅电动机(伺服电动机11)的振动,因此,能够防止对异常振动置之不理而在蝶阀1处发生破损,并且能够防止半导体制造效率降低。
再有,规定时间可以在根据蝶阀1的使用条件确定了什么程度的蝶阀体9变动判断为异常之后,被任意地设定为与正常时的微小变动(波形V22)的周期相比充分短的时间(例如,20至40毫秒之间)。
(2)在(1)中记载的蝶阀1中,异常振动检测程序132a在实际变动量与累计变动量的差分在规定阈值以上时判断电动机(伺服电动机11)处发生异常振动,所述实际变动量为规定时间(监视时间M1至M6)的开始时间点t11处的蝶阀体9的开度与规定时间(监视时间M1至M6)的结束时间点t12处的蝶阀体9的开度的差分,所述累计变动量是开始时间点t11至结束时间点t12之间的蝶阀体9的变动量累计得到的。
根据(2)中记载的蝶阀1,使得能够检测电动机(伺服电动机11)处发生的异常振动。
申请人发现,在电动机(伺服电动机11)处发生异常振动的情况下,实际变动量与累计变动量之间发生背离,所述实际变动量为规定时间(监视时间M1至M6)的开始时间点t11处的蝶阀体9的开度与规定时间(监视时间M1至M6)的结束时间点t12处的蝶阀体9的开度的差分,累计变动量是开始时间点t11至结束时间点t12之间的蝶阀体9的变动量累计得到的。因此,观察实际变动量与累计变动量的差分,在该差分超过规定阈值的情况下,使得能够判断电动机(例如,伺服电动机11)处发生异常振动。再有,规定阈值可以在根据蝶阀的使用条件确定了什么程度的蝶阀体变动判断为异常之后,任意地设定。
(3)在(2)中记载的蝶阀1中,电动机(伺服电动机11)具备编码器14,异常振动检测程序132a基于由编码器14输出的脉冲来算出用于算出实际变动量的第一脉冲计数数(例如,波形V21、V22、V23)和用于算出累计变动量的第二脉冲计数数(例如,波形V31、V32、V33),第一脉冲计数数是通过在蝶阀体9沿开方向(正方向K)或者闭方向(负方向-K)旋转的情况下进行向上计数、并在蝶阀体9沿与向上计数的方向相反的方向旋转的情况下进行向下计数而算出的,实际变动量通过开始时间点t11处的第一脉冲计数数与结束时间点t12处的第一脉冲计数数的差分来表示,第二脉冲计数数是通过与蝶阀体9的旋转方向无关地进行向上计数而算出的,累计变动量通过开始时间点t11处的第二脉冲计数数与结束时间点t12处的第二脉冲计数数的差分来表示。
根据(3)中记载的蝶阀1,异常振动检测程序132a能够通过基于由电动机(伺服电动机11)所具备的编码器14输出的脉冲而算出的实际变动量与累计变动量的差分是否超过规定阈值来判断电动机(伺服电动机11)处是否发生异常振动。
(4)在(1)至(3)中的任一个中记载的蝶阀1中,异常振动检测程序132a在连续的多次规定时间当中,判断了在电动机(伺服电动机11)处发生异常振动连续规定的次数时,通知在电动机(伺服电动机11)处发生异常。
根据(4)中记载的蝶阀1,使得能够更加准确地把握电动机(伺服电动机11)处是否发生异常振动。
例如,即使是在真空室32变为目标压力值时,发生过冲而将为了调整该过量的蝶阀体9的开度变动判断为异常振动等,而实际上电动机(伺服电动机11)处没有发生异常的情况下,异常振动检测程序132a也能够判断电动机(伺服电动机11)处发生异常振动。因而,如果异常振动检测程序132a只判断电动机(伺服电动机11)处发生异常振动仅一回,则可能无法准确地把握发动机(伺服电动机11)处确实发生异常。因此,通过被构造为在连续的多次规定时间(监视时间M1至M6)当中,判断了在电动机(伺服电动机11)处发生异常振动连续规定的次数时,通知电动机(伺服电动机11)处发生异常,使得能够更加准确地把握电动机(伺服电动机11)处是否发生异常。
(5)在(1)至(4)中的任一个中记载的蝶阀1中,电动机为伺服电动机11。
随着近年的ALD的普及,存在使用应答速度快的伺服电动机11作为使蝶阀体旋转的电动机的情况。为了加快应答速度而提高了增益的伺服电动机11反应过于良好,以至于即使在期望蝶阀体9停止在规定的开度处的情况下蝶阀体9也很难停止,于是不必要地反复进行微小变动。该不必要的微小变动的反复进行可能成为伺服电动机11处发生异常振动的原因。然而,根据本发明,异常振动检测程序132a至少在真空室32的压力值稳定的情况下基于在规定时间(监视时间M1至M6)内的蝶阀体9的开度的变动量来判断电动机处是否发生异常振动,因此即使是在蝶阀1处使用伺服电动机11的情况下,也不会对由于反复进行不必要的开度变动而导致的异常振动置之不理,并且能够防止蝶阀1处发生破损。
再有,上述实施方式只不过仅仅是例示,丝毫不会限定本发明。因而,本发明当然能够在不偏离其主旨的范围内进行各种改良、变形。例如,第一脉冲计数数和第二脉冲计数数在开始时间点t11处都设为0,但是不必必须设为0。因而,即使异常振动检测程序132a不进行第一脉冲计数数和第二脉冲计数数的重置(S20)也能够算出实际变动量和累计变动量。
附图标记说明
1 蝶阀
9 蝶阀体
10 连杆(旋转轴的一例)
11 伺服电动机(电动机的一例)
13 控制部
32 真空室
33 真空泵
34 配管
35 压力传感器
132a 异常振动检测程序。
Claims (6)
1.一种蝶阀,该蝶阀(1)配设在具备压力传感器(35)的真空室(32)与真空泵(33)之间的配管(34)上,并且进行所述真空室(32)的压力控制,该蝶阀(1)具备:电动机(11);蝶阀体(9),其以连接于所述电动机(11)的旋转轴为中心沿开方向(K)或者闭方向(-K)旋转;以及控制部(13),其基于所述压力传感器(35)检测得到的所述真空室(32)的压力值来调整所述蝶阀体(9)的开度,
其特征在于,所述控制部(13)具备异常振动检测程序,其至少在所述真空室(32)的压力值稳定的情况下,基于在规定时间内的所述蝶阀体(9)的开度的变动量来判断所述电动机(11)处是否发生异常振动。
2.根据权利要求1所述的蝶阀,其特征在于,所述异常振动检测程序在实际变动量与累计变动量的差分在规定阈值以上时判断所述电动机处发生异常振动,所述实际变动量为所述规定时间的开始时间点处的所述蝶阀体的开度与所述规定时间的结束时间点处的所述蝶阀体的开度的差分,所述累计变动量是所述开始时间点至所述结束时间点之间的所述蝶阀体的变动量累计得到的。
3.根据权利要求2所述的蝶阀,其特征在于,所述电动机具备编码器,
所述异常振动检测程序基于由所述编码器输出的脉冲来算出用于算出所述实际变动量的第一脉冲计数数和用于算出所述累计变动量的第二脉冲计数数,
所述第一脉冲计数数是通过在所述蝶阀体沿开方向或者闭方向旋转的情况下进行向上计数、并在所述蝶阀体沿与所述向上计数的方向相反的方向旋转的情况下进行向下计数而算出的,
所述实际变动量通过所述开始时间点处的所述第一脉冲计数数与所述结束时间点处的所述第一脉冲计数数的差分来表示,
所述第二脉冲计数数是通过与所述蝶阀体的旋转方向无关地进行向上计数而算出的,
所述累计变动量通过所述开始时间点处的所述第二脉冲计数数与所述结束时间点处的所述第二脉冲计数数的差分来表示。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的蝶阀,其特征在于,所述异常振动检测程序在连续的多次所述规定时间当中,判断了在所述电动机处发生异常振动连续规定的次数时,通知在所述电动机处发生异常。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的蝶阀,其特征在于,所述电动机是伺服电动机。
6.根据权利要求4所述的蝶阀,其特征在于,所述电动机是伺服电动机。
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