JP2004100624A - Vacuum pump system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空ポンプシステムに係わり、特に複数台の真空ポンプが配設された場合でも、各真空ポンプの回転体の回転数及びその位相を一致させることで、うなりや低周波の振動を防止する真空ポンプシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年のエレクトロニクスの発展に伴い、メモリや集積回路といった半導体の需要が急激に増大している。
これらの半導体は、きわめて純度の高い半導体基板に不純物をドープして電気的性質を与えたり、エッチングにより半導体基板上に微細な回路を形成したりなどして製造される。
【0003】
そして、これらの作業は空気中の塵等による影響を避けるため高真空状態のチャンバ内で行われる必要がある。このチャンバの排気には、一般に真空ポンプが用いられているが、特に残留ガスが少なく、保守が容易等の点から真空ポンプの中の一つであるターボ分子ポンプが多用されている。
【0004】
また、半導体の製造工程では、様々なプロセスガスを半導体の基板に作用させる工程が数多くあり、ターボ分子ポンプはチャンバ内を真空にするのみならず、これらのプロセスガスをチャンバ内から排気するのにも使用される。
さらに、真空ポンプは、電子顕微鏡等の設備において、粉塵等の存在による電子ビームの屈折等を防止するため、電子顕微鏡等を収納したチャンバ内の環境を高度の真空状態にするのにも用いられている。
【0005】
以上のように各分野に多用されている真空ポンプであるが、最近では半導体の製造に関し従来以上に大きな半導体ウェハの製造が企画されたり、電子顕微鏡等の分野に関し従来以上に大型の電子顕微鏡等が装置化されたり、設備の増設の行われる機会が多く存在している。
【0006】
このような場合、真空ポンプは複数台使用される場合がある。このポンプシステムの簡略構成図を図7に示す。
図7において、吸引減圧される吸引対象機器のチャンバ300には、複数台の真空ポンプ、例えばターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dが接続されている。
【0007】
なお、ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dによって吸引減圧される吸引対象機器のチャンバ300との間には、実際には開閉バルブ等のバルブと振動吸収用のダンパとがそれぞれ存在しているが簡略のため省略している。
【0008】
ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dは、制御装置200A、200B、200C、200Dによりそれぞれ制御されるようになっている。ターボ分子ポンプの縦断面図を図8に示す。
【0009】
図8において、ターボ分子ポンプ100は、円筒状の外筒127の上端に吸気口101が形成されている。外筒127の内方には、ガスを吸引排気するためのタービンブレードによる複数の回転翼102a、102b、102c・・・を周部に放射状かつ多段に形成した回転体103を備える。
この回転体103の中心にはロータ軸113が取り付けられており、このロータ軸113は、例えば、いわゆる5軸制御の磁気軸受により空中に浮上支持かつ位置制御されている。
【0010】
上側径方向電磁石104は、4個の電磁石がX軸とY軸とに対をなして配置されている。この上側径方向電磁石104に近接かつ対応されて4個の電磁石からなる上側径方向センサ107が備えられている。この上側径方向センサ107はロータ軸113の径方向変位を検出し、制御装置200に送るように構成されている。
制御装置200においては、上側径方向センサ107が検出した変位信号に基づき、図示しないPID調節機能を有する補償回路を介して上側径方向電磁石104の励磁を制御し、ロータ軸113の上側の径方向位置を調整する。
【0011】
ロータ軸113は、高透磁率材(鉄など)などにより形成され、上側径方向電磁石104の磁力により吸引されるようになっている。かかる調整は、X軸方向とY軸方向とにそれぞれ独立して行われる。
また、下側径方向電磁石105及び下側径方向センサ108が、上側径方向電磁石104及び上側径方向センサ107と同様に配置され、ロータ軸113の下側の径方向位置を上側の径方向位置と同様に調整している。
【0012】
さらに、軸方向電磁石106A、106Bが、ロータ軸113の下部に備えた円板状の金属ディスク111を上下に挟んで配置されている。金属ディスク111は、鉄などの高透磁率材で構成されている。ロータ軸113の軸方向変位を検出するために軸方向センサ109が備えられ、その軸方向変位信号が制御装置200に送られるように構成されている。
【0013】
そして、軸方向電磁石106A、106Bは、この軸方向変位信号に基づいて、制御装置200の図示しないPID調節機能を有する補償回路を介して励磁制御されるようになっている。軸方向電磁石106Aは、磁力により金属ディスク111を上方に吸引し、軸方向電磁石106Bは、金属ディスク111を下方に吸引する。
このように、制御装置200は、この軸方向電磁石106A、106Bが金属ディスク111に及ぼす磁力を適当に調節し、ロータ軸113を軸方向に磁気浮上させ、空間に非接触で保持するようになっている。
【0014】
モータ121は、いわゆる3相のブラシレスモータとなっている。このモータ及びモータ制御回路の回路構成図を図9に示す。
図9において、ロータ軸113の周囲には、モータ121の回転子側として、2極(N極、S極)の永久磁石が取り付けられている。
【0015】
そして、モータ121は、その固定子側に3個の回転検出センサ124A、124B、124Cを備えており、これらの回転検出センサ124A、124B、124Cは、ロータ軸113の周囲を取り囲むように配設されている。また、それぞれの回転検出センサ124A、124B、124Cは、互いにおよそ120°の間隔を隔てて配置されている。
【0016】
なお、回転検出センサ124A、124B、124Cは、例えば、半導体ホールセンサ等であり、モータ121の回転子側の永久磁石の磁束密度を検出することで、ロータ軸113の回転数やその位相等を検知するようになっている。
【0017】
また、モータ121は、その固定子側に3相のモータ巻線126U、126V、126Wを備えている。これらのモータ巻線126U、126V、126Wも、ロータ軸113を取り囲むように配設されている(図中、モータ121の回転子側とは、便宜上別に示してある。)。
そして、各モータ巻線126U、126V、126Wは、制御装置200に配設されたモータ駆動回路222に接続されている。
【0018】
このモータ駆動回路222は、直流電源238と、三相ブリッジを形成する6個のトランジスタ226、228、230、232、234、236とを備えている。各トランジスタ226、228、230、232、234、236のベース端子には、所定のゲート信号が入力されており、このゲート信号により、モータ巻線126U、126V、126Wに供給する交流電圧をパルス幅制御(PWM制御)するようになっている。
【0019】
一方、回転検出センサ124Aによって検出された検出信号は、制御装置200に配設された回転数検出回路240に入力され、また、回転検出センサ124A、124B、124Cによって検出された検出信号は、ゲート信号生成回路246に入力されている。
【0020】
回転数検出回路240は、回転検出センサ124Aによって検出された検出信号に基づいてロータ軸113の回転数を検知し、この検知した回転数を比較器242へ出力するようになっている。
【0021】
また、この比較器242には、基準値設定回路244において予め設定された所定の基準回転数が入力されるようになっている。そして、比較器242は、この所定の基準回転数と回転数検出回路240で検出されたロータ軸113の回転数とを比較し、その比較結果をゲート信号生成回路246に出力するようになっている。なお、基準値設定回路244は、例えば水晶発振器にて構成される。
【0022】
ゲート信号生成回路246は、比較器242の比較結果を受けて、ロータ軸113の回転数が基準回転数以上であるときは、回転検出センサ124A、124B、124Cの検出信号と比較してロータ軸113を低速回転させるよう、トランジスタ226、228、230、232、234、236の各ゲート信号を制御するようになっている。一方、ロータ軸113の回転数が基準回転数未満であるときは、ロータ軸113を高速回転させるよう、ゲート信号を制御するようになっている。
このように、モータ121は制御され、ロータ軸113の回転制御を行っている。
【0023】
一方、このロータ軸113には、回転翼102a、102b、102c・・・が形成されているが、この回転翼102a、102b、102c・・・とわずかの空隙を隔てて複数枚の固定翼123a、123b、123c・・・が配設されている。回転翼102a、102b、102c・・・は、それぞれ排気ガスの分子を衝突により下方向に移送するため、ロータ軸113の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成されている。
【0024】
また、固定翼123も、同様にロータ軸113の軸線に垂直な平面から所定の角度だけ傾斜して形成され、かつ外筒127の内方に向けて回転翼102の段と互い違いに配設されている。
そして、固定翼123の一端は、複数の段積みされた固定翼スペーサ125a、125b、125c・・・の間に嵌挿された状態で支持されている。
【0025】
固定翼スペーサ125はリング状の部材であり、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、銅などの金属、又はこれらの金属を成分として含む合金などの金属によって構成されている。
【0026】
固定翼スペーサ125の外周には、わずかの空隙を隔てて外筒127が固定されている。外筒127の底部にはベース部129が配設され、固定翼スペーサ125の下部とベース部129の間にはネジ付きスペーサ131が配設されている。そして、ベース部129中のネジ付きスペーサ131の下部には排気口133が形成され、外部に連通されている。
【0027】
ネジ付きスペーサ131は、アルミニウム、銅、ステンレス、鉄、又はこれらの金属を成分とする合金などの金属によって構成された円筒状の部材であり、その内周面に螺旋状のネジ溝131aが複数条刻設されている。
ネジ溝131aの螺旋の方向は、回転体103の回転方向に排気ガスの分子が移動したときに、この分子が排気口133の方へ移送される方向である。
【0028】
回転体103の回転翼102a、102b、102c・・・に続く最下部には回転翼102dが垂下されている。この回転翼102dの外周面は、円筒状で、かつネジ付きスペーサ131の内周面に向かって張り出されており、このネジ付きスペーサ131の内周面と所定の隙間を隔てて近接されている。
【0029】
ベース部129は、ターボ分子ポンプ100の基底部を構成する円盤状の部材であり、一般には鉄、アルミニウム、ステンレスなどの金属によって構成されている。また、ベース部129はターボ分子ポンプ100を物理的に保持すると共に、熱の伝導路の機能も兼ね備えているので、鉄、アルミニウムや銅などの剛性があり、熱伝導率も高い金属が使用されるのが望ましい。
【0030】
かかる構成において、ロータ軸113がモータ121により駆動されて回転翼102と共に回転すると、回転翼102と固定翼123の作用により、吸気口101を通じてチャンバからの排気ガスが吸気される。
【0031】
吸気口101から吸気された排気ガスは、回転翼102と固定翼123の間を通り、ベース部129へ移送される。このとき、排気ガスが回転翼102に接触する際に生ずる摩擦熱や、モータ121で発生した熱の伝導などにより、回転翼102の温度は上昇するが、この熱は、輻射又は排気ガスの気体分子などによる伝導により固定翼123側に伝達される。
【0032】
固定翼スペーサ125は、外周部で互いに接合しており、固定翼123が回転翼102から受け取った熱や排気ガスが固定翼123に接触する際に生ずる摩擦熱などを外部へと伝達する。
ベース部129に移送されてきた排気ガスは、ネジ付きスペーサ131のネジ溝131aに案内されつつ排気口133へと送られる。
【0033】
なお、上記では、ネジ付きスペーサ131は回転翼102dの外周に配設し、ネジ付きスペーサ131の内周面にネジ溝131aが刻設されているとして説明した。しかしながら、これとは逆に回転翼102dの外周面にネジ溝が刻設され、その周囲に円筒状の内周面を有するスペーサが配置される場合もある。
【0034】
また、吸気口101から吸引されたガスがモータ121、下側径方向電磁石105、下側径方向センサ108、上側径方向電磁石104、上側径方向センサ107などで構成される電装部側に侵入することのないよう、電装部は周囲をステータコラム122で覆われ、この電装部内はパージガスにて所定圧に保たれている。
【0035】
このため、ベース部129には図示しない配管が配設され、この配管を通じてパージガスが導入される。導入されたパージガスは、保護ベアリング120とロータ軸113間、モータ121のロータとステータ間、ステータコラム122と回転翼102間の隙間を通じて排気口133へ送出される。
【0036】
ここに、ターボ分子ポンプ100は、個々に調整された固有のパラメータ(例えば、機種の特定、機種に対応する諸特性)に基づいた制御を要する。この制御パラメータを格納するために、上記ターボ分子ポンプ100は、その本体内に電子回路部141を備えている。
【0037】
電子回路部141は、EEP−ROM等の半導体メモリ及びそのアクセスのための半導体素子等の電子部品、その実装用の基板143等から構成される。
この電子回路部141は、ターボ分子ポンプ100の下部を構成するベース部129の中央付近の下部に収容され、気密性の底蓋145によって閉じられている。
【0038】
ところで、プロセスガスは、反応性を高めるため高温の状態でチャンバに導入されることがある。そして、これらのプロセスガスは、排気される際に冷却されてある温度になると固体となり排気系に生成物を析出する場合がある。
そして、この種のプロセスガスがターボ分子ポンプ100内で低温となって固体状となり、ターボ分子ポンプ100内部に付着して堆積する。
【0039】
例えば、Alエッチング装置にプロセスガスとしてSiCl4が使用された場合、低真空(760[torr]〜10−2[torr])かつ、低温(約20[℃])のとき、固体生成物(例えばAlCl3)が析出し、ターボ分子ポンプ100内部に付着堆積することが蒸気圧曲線からわかる。
ターボ分子ポンプ100内部にプロセスガスの析出物が堆積すると、この堆積物がポンプ流路を狭め、ターボ分子ポンプ100の性能を低下させる原因となる。
【0040】
ここに、前述した生成物は排気口付近の温度が低い部分、特に回転翼102及びネジ付きスペーサ131付近で凝固、付着しやすい状況にあった。この問題を解決するために、従来はベース部129等の外周に図示しないヒータや環状の水冷管149を巻着させ、かつ例えばベース部129に図示しない温度センサ(例えばサーミスタ)を埋め込み、この温度センサの信号に基づきベース部129の温度を一定の高い温度(設定温度)に保つようにヒータの加熱や水冷管149による冷却の制御(以下TMSという。TMS;Temperature Management System)が行われている。
【0041】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図7のように、真空ポンプとしてターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dが複数台使用された場合には、従来、制御装置200A、200B、200C、200Dにはそれぞれ独立した制御が行われていた。
【0042】
この場合、各制御装置200A、200B、200C、200Dは、それぞれのターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dの回転体103の回転数の設定を、例えば定格回転数48,000rpm(800Hz)に対し、誤差数Hzの範囲内で精度良く設定可能であった。
【0043】
しかしながら、各ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dの回転体103の定格回転数を同じ値に設定した場合でも、上述した誤差数Hzの範囲内で、例えば、ターボ分子ポンプ100A側は48,000rpm(800Hz)で運転され、一方、ターボ分子ポンプ100B側は48,060rpm(801Hz)で運転されるというように、各ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dの回転体103の回転数に微差を生ずることがあった。
【0044】
このとき、この回転体103の回転数の差は、各ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dにうなりを生じさせ、このうなりに起因して、各ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dは、低周波の振動を発生することがあった。
【0045】
そして、このような低周波の振動は、前述した各ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dとチャンバ300との間に介在されたダンパによっても完全に取り去ることが困難であるため、この振動が、各ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dからチャンバ300側に伝わると、チャンバ300内に収納された電子顕微鏡等の測定や半導体の製造に影響を与えるおそれがあった。
【0046】
本発明はこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、複数台の真空ポンプが配設された場合でも、各真空ポンプの回転体の回転数及びその位相を一致させることで、うなりや低周波の振動を防止する真空ポンプシステムを提供することを目的とする。
【0047】
【課題を解決するための手段】
このため本発明は、回転体と、該回転体を回転駆動するモータとを備え、被対象設備より所定のガスを吸引するため該被対象設備に並設して取り付けられたN台の真空ポンプと、該真空ポンプに接続され、前記回転体の回転状態である回転数及び/又は回転位相を制御する制御装置とを備えた真空ポンプシステムであって、前記真空ポンプを停止する停止手段と、前記制御装置のうちのいずれか1台をマスター制御装置として設定し、該マスター制御装置を除くN−1台をスレーブ制御装置として設定する設定手段と、前記真空ポンプのうち前記マスター制御装置が接続されたマスター真空ポンプの回転体の回転状態を検出するマスター検出手段と、前記真空ポンプのうち前記スレーブ制御装置が接続されたスレーブ真空ポンプの回転体の回転状態を検出するスレーブ検出手段と、該スレーブ検出手段で検出された前記回転体の回転状態が前記マスター検出手段で検出された前記回転体の回転状態に同期するよう制御される制御手段とを備え、該制御手段は、前記停止手段により前記マスター真空ポンプが停止されたとき、前記スレーブ検出手段で検出された前記回転体の回転状態が、前記スレーブ真空ポンプに設定された基準の回転数及び/又は回転位相との比較のもとに制御されることを特徴とする。
【0048】
マスター制御装置からは、マスター真空ポンプの回転体の回転状態が出力される。一方、スレーブ制御装置では、マスター真空ポンプの回転体の回転状態が取り込まれる。そして、制御手段では、スレーブ真空ポンプの回転体の回転状態が、マスター真空ポンプの回転体の回転状態と同期するよう制御される。
また、マスター真空ポンプが停止した場合、スレーブ真空ポンプの回転体の回転状態は、基準の回転数及び/又は回転位相との比較のもとに、その回転状態が制御される。
このことにより、複数台の真空ポンプが配設された場合でも、各真空ポンプの回転体の回転数及びその回転位相を一致させて、うなりや低周波の振動を防止することが可能である。また、マスター制御装置が停止された場合でも、スレーブ制御装置を停止させることなく、運転を続けることが可能である。
【0049】
また、本発明は、回転体と、該回転体を回転駆動するモータとを備え、被対象設備より所定のガスを吸引するため該被対象設備に並設して取り付けられたN台の真空ポンプと、該真空ポンプに接続され、前記回転体の回転状態である回転数及び/又は回転位相を制御する制御装置とを備えた真空ポンプシステムであって、前記真空ポンプを停止する停止手段と、前記制御装置のうちのいずれか1台をマスター制御装置として設定し、該マスター制御装置を除くN−1台をスレーブ制御装置として設定する設定手段と、前記真空ポンプのうち前記マスター制御装置が接続されたマスター真空ポンプの回転体の回転状態を検出するマスター検出手段と、前記真空ポンプのうち前記スレーブ制御装置が接続されたスレーブ真空ポンプの回転体の回転状態を検出するスレーブ検出手段と、該スレーブ検出手段で検出された前記回転体の回転状態が前記マスター検出手段で検出された前記回転体の回転状態に同期するよう制御される制御手段と、前記停止手段により前記マスター真空ポンプが停止されたとき、前記スレーブ制御装置のうちのいずれか1台をマスター制御装置として再設定する再設定手段とを備えて構成した。
【0050】
マスター真空ポンプが停止した場合、スレーブ側の装置のうち1台を新たなマスター制御装置として切り替え、これをマスター制御装置として、再び運転を開始する。
このことにより、マスター制御装置が停止した場合でも、スレーブ制御装置を停止させることなく、かつ、残ったスレーブ制御装置のみで同期運転を続けることが可能である。
【0051】
さらに、本発明は、前記再設定手段における再設定は、所定の順位付けに基づいて行われることを特徴とする。
【0052】
マスター制御装置が停止した場合、所定の順位付けに従って、スレーブ制御装置のうちの1台がマスター制御装置に切り替えられる。
なお、所定の順位付けは、例えば、真空ポンプの稼働時間、ポンプの容量や故障履歴等に基づき順位等を定め、自動設定されても良い。また、作業者等により手動で設定されても良い。
【0053】
さらに、本発明は、前記制御手段は、前記停止手段により前記マスター真空ポンプが停止され、かつ、前記スレーブ真空ポンプのうちの1台を残し全てが停止されたとき、該残されたスレーブ真空ポンプの回転体の回転状態が、該スレーブ真空ポンプに設定された基準の回転数及び/又は回転位相との比較のもとに制御されることを特徴とする。
【0054】
スレーブ真空ポンプが1台になったとき、そのスレーブ真空ポンプの回転体の回転状態は、基準の回転数及び/又は回転位相と比較され、この比較の結果に基づき回転体の回転制御が行われる。
このことにより、真空ポンプが1台になっても運転を続行することができる。
【0055】
さらに、本発明は、前記制御装置及び/又は前記真空ポンプの故障を検知する故障検知手段を備え、前記停止手段は、前記故障検知手段で故障が検知された前記真空ポンプを停止することを特徴とする。
【0056】
制御装置や真空ポンプの故障が故障検知手段で検出されることで、故障した真空ポンプが停止される。
【0057】
さらに、本発明は、回転体と、該回転体を回転駆動するモータと、前記回転体の回転状態である回転数及び/又は回転位相を検出する検出手段と、該検出手段で検出された前記回転体の回転状態が基準の回転数及び/又は回転位相と比較される内部比較手段と、前記検出手段で検出された前記回転体の回転状態が外部の同期信号と比較される外部比較手段と、前記同期信号の外部への送信又は同期信号の外部からの受信が所定の切替信号に基づき選択され、かつ、前記内部比較手段の比較結果と前記外部比較手段の比較結果とが入力され該入力のうちいずれか一方が前記所定の切替信号に基づき選択され出力信号として出力される切替手段と、該切替手段から出力された出力信号に基づき前記回転体の回転状態が制御される回転制御手段とを備えて構成した。
【0058】
切替手段では、所定の切替信号に基づき、同期信号の送信あるいは受信が選択される。
また、切替手段では、この所定の切替信号に基づき、回転体の回転状態が、基準の回転数及び/又は回転位相に対して制御されるか、外部の同期信号に対して制御されるか選択される。
このことにより、マスター真空ポンプあるいはスレーブ真空ポンプへの制御の切り替えが容易になる。
【0059】
さらに、本発明は、前記所定の切替信号は、前記制御装置のうちのいずれか1台をマスター制御装置として設定し、該マスター制御装置を除くN−1台をスレーブ制御装置として設定する信号であり、該所定の切替信号によりマスター制御装置側が設定されたとき、前記切替手段では、前記検出手段で検出された回転体の回転状態が同期信号として外部へ送信されつつ、前記内部比較手段の比較結果が選択され、前記所定の切替信号によりスレーブ制御装置側が設定されたとき、前記切替手段では、前記同期信号が外部より受信されつつ、前記外部比較手段の比較結果が選択されることを特徴とする。
【0060】
制御装置は、所定の切替信号により、マスター制御装置あるいはスレーブ制御装置として設定される。
マスター制御装置からは、回転体の回転状態が同期信号として外部へ出力され、かつ、マスター真空ポンプの回転体の回転状態が、基準の回転数及び/又は回転位相との比較結果に基づいて制御される。
一方、スレーブ制御装置では、マスター制御装置から出力された同期信号が受信され、スレーブ真空ポンプの回転体の回転状態は、この同期信号との比較のもとに制御される。
このことにより、スレーブ真空ポンプの回転体の回転状態は、マスター真空ポンプの回転体の回転状態と同期するよう制御される。
【0061】
さらに、本発明は、前記同期信号は、有線又は無線で交信されることを特徴とする。
【0062】
このことにより、制御装置等が配置される場所の状況を考慮して、交信されやすい方法を選択することができる。
【0063】
さらに、本発明は、前記回転体は、回転翼及び該回転翼の中央に配設されたロータ軸を有し、該ロータ軸を空中に磁気浮上させ径方向及び/又は軸方向に位置調整する磁気軸受手段を備えたことを特徴とする。
【0064】
磁気軸受手段により磁気浮上されつつ回転体が高速回転する場合にも、その回転体の回転数や位相を合わせて、うなりや低周波の振動を防止することが可能である。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1実施形態について説明する。
本発明の第1実施形態であるポンプシステムの簡略構成図を図1に、また、モータ及びモータ制御回路の回路構成図を図2に示す。なお、図7、図9と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
【0065】
図1において、本実施形態であるポンプシステムは、同期運転コントローラ500を備えている。この同期運転コントローラ500は、各制御装置400A、400B、400C、400D毎に交信可能となっている。
【0066】
具体的には、同期運転コントローラ500は、各制御装置400A、400B、400C、400Dにマスター/スレーブ信号502を出力するようになっている。このマスター/スレーブ信号502は、後述のように、制御装置400A、400B、400C、400Dのうち、どの装置をマスター側の装置にして、どの装置をスレーブ側の装置にするかを決める信号となっている。
【0067】
一方、各制御装置400A、400B、400C、400Dは、それぞれの間が、回転同期信号501により交信されるようになっている。
図2において、制御装置400は、従来の制御装置200に対し、出力スイッチ402、入力スイッチ403、同期信号比較回路405及びモード切替スイッチ401を備えている。
【0068】
出力スイッチ402は、回転検出センサ124Aの検出信号が入力され、この検出信号を回転同期信号501として出力可能になっている。また、出力スイッチ402は、マスター/スレーブ信号502により制御されており、回転同期信号501を出力するか否かを切り替えるようになっている。
【0069】
一方、入力スイッチ403は、回転同期信号501が入力され、この回転同期信号501を所定の信号(以下、比較信号という)として同期信号比較回路405に出力可能となっている。また、入力スイッチ403も、出力スイッチ402と同様に、マスター/スレーブ信号502により制御され、回転同期信号501を取り込むか否かを切り替えるようになっている。
【0070】
また、同期信号比較回路405には、回転検出センサ124Aの検出信号が入力されている。そして、この同期信号比較回路405には、位相制御回路であるPhase Locked Loop回路(以下、PLL回路という)等が内蔵されており、回転検出センサ124Aの検出信号と入力スイッチ403の出力である比較信号との位相比較等を行い、この比較結果をモード切替スイッチ401に出力するようになっている。
【0071】
モード切替スイッチ401は、同期信号比較回路405の出力(以下、同期モード側という)と、比較器242の出力(以下、非同期モード側という)とを切り替え可能となっている。また、モード切替スイッチ401も、マスター/スレーブ信号502により制御され、切り替えた側の出力をゲート信号生成回路246に出力するようになっている。
【0072】
かかる構成において、同期運転中、出力スイッチ402、入力スイッチ403及びモード切替スイッチ401は、マスター/スレーブ信号502により、以下のように制御される。
【0073】
このマスター/スレーブ信号502によるスイッチの切り替えの様子を図3を用いて説明する。なお、本実施形態の説明にあたり、制御装置400Aをマスター側の装置とし、制御装置400B、400C、400Dをスレーブ側の装置とする。この場合、マスター/スレーブ信号502が、制御装置400Aではマスター側となり、制御装置400B、400C、400Dではスレーブ側となる。
【0074】
図3において、マスター側である制御装置400A(図中、マスターの欄)は、その出力スイッチ402は「回転同期信号を出力する」状態になり、入力スイッチ403は「回転同期信号を取り込まない」状態になり、さらに、モード切替スイッチ401は、「非同期モード側」になる。
【0075】
すなわち、マスター側である制御装置400Aからは、その出力スイッチ402を介して、回転同期信号501が出力される。
また、制御装置400Aは、モード切替スイッチ401が非同期モード側に切り替わっているため、ゲート信号生成回路246には、比較器242の出力が伝えられる。従って、マスター側である制御装置400Aにおけるロータ軸113の回転制御は、従来と同様な方法によって行われる。
【0076】
一方、スレーブ側である制御装置400B、400C、400D(図中、スレーブの欄)は、それぞれの出力スイッチ402が「回転同期信号を出力しない」状態になり、入力スイッチ403は「回転同期信号を取り込む」状態になり、さらに、モード切替スイッチ401は、「同期モード側」になる。
【0077】
すなわち、スレーブ側である制御装置400B、400C、400Dでは、それぞれの入力スイッチ403を介して、回転同期信号501が取り込まれ、この回転同期信号501に応じた比較信号が、同期信号比較回路405に出力される。
【0078】
そして、同期信号比較回路405では、回転検出センサ124Aの検出信号の立ち上がり/立ち下がりと、比較信号の立ち上がり/立ち下がりとから、それぞれの信号の位相が検出される。また、同期信号比較回路405では、それぞれの信号の位相に対し、位相の一致・不一致が判断される。
【0079】
そして、同期信号比較回路405における比較の結果は、モード切替スイッチ401が同期モード側に倒れているため、ゲート信号生成回路246に伝えられる。ゲート信号生成回路246では、同期信号比較回路405の比較の結果に基づいて、ロータ軸113の回転速度を上げたり下げたりして、回転検出センサ124Aの検出信号と、回転同期信号501の位相を合わせる処理が行われる。このスレーブ側の装置における位相合わせ処理の様子を図4に示す。
【0080】
図4において、ケース1は、回転同期信号501の位相よりも、回転検出センサ124Aの検出信号の位相の方が遅れている。そのため、同期信号比較回路405からは、ゲート信号生成回路246へ、ロータ軸113の回転速度を上げるような制御が行われる。
【0081】
一方、ケース2は、回転同期信号501の位相よりも、回転検出センサ124Aの検出信号の位相の方が進んでいる。そのため、同期信号比較回路405からは、ゲート信号生成回路246へ、ロータ軸113の回転速度を下げるような制御が行われる。
【0082】
このような制御を受けたゲート信号生成回路246は、従来と同様に、モータ駆動回路222のトランジスタ226、228、230、232、234、236の各ゲート信号を制御して、ロータ軸113の回転速度を変化させる。
この結果、各ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dのそれぞれのロータ軸113の回転数及びその位相は一致するようになる。
【0083】
従って、ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dには、うなりも生ぜず、低周波の振動も発生しない。
このことにより、複数台のターボ分子ポンプ100が配設された場合でも、各ターボ分子ポンプ100のロータ軸113の回転数及びその位相を一致させることで、うなりや低周波の振動を発生させないポンプシステムを達成することができる。
【0084】
なお、本実施形態では、制御装置400Aをマスター側の装置であるとして説明したが、他の制御装置400B、400C、400Dのいずれか1台がマスター側の装置になった場合でも、その制御は同様である。
【0085】
このとき、複数台の制御装置400のうち、マスター側の装置を選択する際のやり方は、ポンプシステムの作業者等により予め決められていても良いし、同期運転コントローラ500側の自動の設定により決められても良い。
【0086】
また、本実施形態では、ターボ分子ポンプ100及び制御装置400を4台配設した例を示したが、これに限られず、2台、3台若しくは5台以上の配設される場合も同様である。
【0087】
さらに、本実施形態では、各制御装置400A、400B、400C、400Dの間は、有線により回転同期信号501が交信されるとして説明したが、これに限られず、無線により交信されても良い。
このことにより、制御装置400等が配置される場所の状況を考慮して、回転同期信号501が交信されやすい方法を選択することができる。
【0088】
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
第1実施形態であるポンプシステムは、同期運転コントローラと制御装置との間が、マスター/スレーブ信号により交信されていたが、第2実施形態であるポンプシステムは、さらに、運転/停止信号とアラーム信号により交信されるものである。
【0089】
本発明の第2実施形態であるポンプシステムの簡略構成図を図5に示す。なお、図1と同一要素のものについては同一符号を付して説明は省略する。
各制御装置400A、400B、400C、400Dは、同期運転コントローラ500へアラーム信号503を出力するようになっている。なお、アラーム信号503とは、ターボ分子ポンプ100及び制御装置400の故障を知らせたり、これらのメンテナンス時期を表す信号である。
【0090】
また、同期運転コントローラ500は、各制御装置400A、400B、400C、400Dへ運転/停止信号504を出力するようになっている。この運転/停止信号504は、ターボ分子ポンプ100及び制御装置400を運転させたり、停止させたりするための信号である。
【0091】
かかる構成において、第1実施形態と同様に、各ターボ分子ポンプ100A、100B、100C、100Dのロータ軸113の回転数及びその位相は、互いに一致するよう制御される。
【0092】
また、このような同期運転中、制御装置400A、400B、400C、400Dのいずれかより、故障等によってアラーム信号503が出力されたとき、同期運転コントローラ500は、自身の制御により、その故障した制御装置400に対して運転/停止信号504を出力し、その制御装置400及びターボ分子ポンプ100を停止状態にさせる。故障した制御装置400が他の制御装置400に悪影響を及ぼさないようにするためである。
【0093】
そして、故障等により停止した制御装置400がスレーブ側の装置である場合、スレーブ側の装置は、回転同期信号501を取り込んでいるだけなので、同期運転を行っている他の制御装置400には、影響が及ばない。従って、残りの正常な制御装置のみで、同期運転が続行される。
【0094】
一方、故障等により停止した制御装置400がマスター側の装置であった場合、マスター側の装置から回転同期信号501が出力されなくなるため、他のスレーブ側の装置も運転ができなくなってしまうおそれがある。
【0095】
しかしながら、本実施形態では、同期運転コントローラ500が、制御装置400の運転/停止を制御するとともに、第1実施形態と同様に、マスター/スレーブ信号502も出力しているため、停止している制御装置400がマスター側であるか否かを判断することができる。
【0096】
従って、同期運転コントローラ500は、マスター側の装置が停止した場合、スレーブ側の装置に同期運転を止めさせて、スレーブ側の装置が全て単独運転できるように制御する。
【0097】
この場合、スレーブ側の装置内の出力スイッチ402、入力スイッチ403及びモード切替スイッチ401は、マスター/スレーブ信号502により、図3に示すように切り替わる。
【0098】
すなわち、単独運転を行う全ての制御装置400(図中、単独運転の欄)は、その出力スイッチ402は「回転同期信号を出力しない」状態になり、入力スイッチ403は「回転同期信号を取り込まない」状態になり、さらに、モード切替スイッチ401は、「非同期モード側」になる。
【0099】
従って、この制御装置400は、従来と同様に、自身のみの制御により、ターボ分子ポンプ100のロータ軸113の回転数等の制御を行うようになる。
このことにより、同期運転中に、マスター側の装置が故障等した場合でも、スレーブ側の装置を停止させることなく、運転を続けることが可能である。
【0100】
なお、本実施形態では、同期運転コントローラ500は、それ自身の制御により、故障したマスター側の制御装置400に対して運転/停止信号504を出力して停止させ、その他の全てのスレーブ側の制御装置400を単独運転させるとして説明したが、これに限られない。
【0101】
すなわち、故障等した制御装置400からアラーム信号503が出力されたとき、ポンプシステムのメンテナンス作業者等が、マスター側の制御装置400の図示しない停止ボタンを押すなどして、その制御装置400を停止させ、その他のスレーブ側の装置を全て単独運転させるようにしても良い。
【0102】
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
第2実施形態であるポンプシステムは、同期運転中にマスター側の装置が故障等したとき、スレーブ側の装置は単独運転するように制御されるが、第3実施形態であるポンプシステムは、マスター側の装置が故障等した場合でも、スレーブ側の残りの装置のみで同期運転するように制御するものである。
【0103】
本実施形態であるポンプシステムの構成は、第2実施形態のポンプシステムの構成(図5)と同様の構成となっている。
かかる構成において、第2実施形態と同様に、同期運転中、制御装置400A、400B、400C、400Dのいずれかより、故障等によってアラーム信号503が出力されたとき、同期運転コントローラ500は、その故障した制御装置400及びターボ分子ポンプ100を停止状態にさせる。
【0104】
そして、第2実施形態と同様に、故障等により停止した制御装置400がマスター側の装置であった場合、他のスレーブ側の装置も運転ができなくなってしまうおそれがある。
【0105】
しかしながら、本実施形態では、マスター側の装置が停止した場合、スレーブ側の装置のうち1台を新たなマスター側の装置として切り替え、これをマスター側として、再び同期運転を開始するように制御する。
【0106】
この制御装置のスレーブ側/マスター側の切り替えの様子を図6に示す。
図6において、正常運転時は、上述の通り、制御装置400Aがマスター側の装置となり、制御装置400B、400C、400Dがスレーブ側の装置となる。
【0107】
ここで、マスター側である制御装置400Aが、故障等により停止したとする。この場合、故障していないスレーブ側である制御装置400B、400C、400Dのうちの1台が、予め決められた順序に従って、マスター側の装置に切り替えられる。なお、本実施形態の説明では、ポンプシステムのメンテナンス作業者等により、切り替えの順序が予め▲1▼制御装置400B→▲2▼制御装置400C→▲3▼制御装置400Dの順に設定されているとする。
【0108】
従って、制御装置400Bは、マスター側の装置となるように制御される。すなわち、制御装置400Bの出力スイッチ402、入力スイッチ403及びモード切替スイッチ401は、マスター/スレーブ信号502により、図3中の「スレーブ」の状態から、「マスター」の状態に切り替えられる。
そして、この3台の制御装置400B、400C、400Dは、第1実施形態と同様の制御により、同期運転を再開する。
【0109】
さらに、このような運転中に、新しくマスター側の装置となった制御装置400Bが停止したとする。
この場合も、前述した予め決められた順序に従って、制御装置400Cが、マスター側の装置となるように制御される。
そして、制御装置400C、400Dは、同期運転が再開される。
【0110】
さらに、このような運転中に、制御装置400Cが停止したとする。
この場合、運転中の装置が制御装置400Dの1台のみとなるため、制御装置400Dは、運転を続行するために同期運転を止めて単独運転するように制御される。制御装置400Dの出力スイッチ402、入力スイッチ403及びモード切替スイッチ401は、マスター/スレーブ信号502により、図3中の「スレーブ」の状態から、「単独運転」の状態に切り替えられる。
そして、制御装置400Dのみで、従来と同様の制御により、ロータ軸113の回転数等の制御を行う。
【0111】
このことにより、同期運転中に、マスター側の装置が故障等した場合でも、スレーブ側の装置を停止させることなく、かつ、スレーブ側の装置のみで同期運転を続けることが可能である。
【0112】
なお、故障等を起こしたマスター側の装置は、新たなマスター装置となる制御装置400の動作に悪影響を及ぼさないようにするため、スレーブ側の装置より切り離すことが望ましい。
そのため、故障等を起こしたマスター側の装置は、その停止の際、例えば、図3に示す「単独運転」の状態に切り替えれば良い。
【0113】
また、本実施形態では、スレーブ側の装置は、作業者等により予め決められた順序に従って切り替えられるとして説明したが、これに限られない。
すなわち、例えば、同期運転コントローラ500自身の制御により、自動でランダムな順序に選択されるなどしても良い。
【0114】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スレーブ真空ポンプの回転体の回転状態をマスター真空ポンプの回転体の回転状態と同期するように構成したので、複数台の真空ポンプを配設した場合でも、各真空ポンプの回転体の回転数及びその位相を一致させて、うなりや低周波の振動を防止することが可能である。
【0115】
また、スレーブ真空ポンプそれぞれに設定された基準の回転数及び/又は回転位相との比較のもとに回転体の回転状態を制御するように構成したので、マスター制御装置が停止した場合でも、スレーブ制御装置を停止させることなく、運転を続けることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態のポンプシステムの簡略構成図
【図2】本発明の第1実施形態のモータ及びモータ制御回路の回路構成図
【図3】マスター/スレーブ信号による切り替えの様子を示した図
【図4】スレーブ側の装置における位相合わせ処理の様子を示した図
【図5】本発明の第2実施形態のポンプシステムの簡略構成図
【図6】制御装置のスレーブ側/マスター側の切り替えの様子を示した図
【図7】従来のポンプシステムの簡略構成図
【図8】ターボ分子ポンプの縦断面図
【図9】従来のモータ及びモータ制御回路の回路構成図
【符号の説明】
100 ターボ分子ポンプ
103 回転体
104 上側径方向電磁石
105 下側径方向電磁石
106A、106B 軸方向電磁石
107 上側径方向センサ
108 下側径方向センサ
109 軸方向センサ
113 ロータ軸
121 モータ
124A、124B、124C 回転検出センサ
200、400 制御装置
222 モータ駆動回路
240 回転数検出回路
242 比較器
244 基準値設定回路
246 ゲート信号生成回路
300 チャンバ
401 モード切替スイッチ
402 出力スイッチ
403 入力スイッチ
405 同期信号比較回路
500 同期運転コントローラ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum pump system, and in particular, even when a plurality of vacuum pumps are provided, prevents a beat or a low-frequency vibration by matching the rotation speed and the phase of a rotating body of each vacuum pump. It relates to a vacuum pump system.
[0002]
[Prior art]
With the recent development of electronics, demand for semiconductors such as memories and integrated circuits has been rapidly increasing.
These semiconductors are manufactured by doping impurities into a very high purity semiconductor substrate to give electrical properties, or by forming a fine circuit on the semiconductor substrate by etching.
[0003]
These operations need to be performed in a high vacuum chamber in order to avoid the influence of dust and the like in the air. A vacuum pump is generally used for exhausting the chamber, but a turbo-molecular pump, which is one of the vacuum pumps, is frequently used in terms of particularly low residual gas and easy maintenance.
[0004]
Also, in a semiconductor manufacturing process, there are many steps of applying various process gases to a semiconductor substrate, and a turbo molecular pump not only evacuates the chamber but also exhausts these process gases from the chamber. Is also used.
Further, vacuum pumps are also used in equipment such as electron microscopes to prevent the refraction of an electron beam due to the presence of dust and the like, and to bring the environment in a chamber containing an electron microscope and the like to a high vacuum state. ing.
[0005]
As described above, vacuum pumps are widely used in various fields. Recently, however, larger semiconductor wafers have been planned for manufacturing semiconductors, and larger electron microscopes have been used in fields such as electron microscopes. There are many opportunities for equipment to be installed or for additional equipment.
[0006]
In such a case, a plurality of vacuum pumps may be used. FIG. 7 shows a simplified configuration diagram of this pump system.
In FIG. 7, a plurality of vacuum pumps, for example, turbo
[0007]
In addition, a valve such as an opening / closing valve and a damper for vibration absorption are actually provided between the turbo
[0008]
The turbo
[0009]
8, the turbo
A
[0010]
The upper
The
[0011]
The
Further, the lower
[0012]
Further, the
[0013]
The excitation of the
As described above, the
[0014]
The
9, two permanent magnets (N-pole, S-pole) are mounted around the
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
The
[0018]
The
[0019]
On the other hand, the detection signal detected by the
[0020]
The rotation
[0021]
Further, the
[0022]
The gate
In this manner, the
[0023]
On the other hand,
[0024]
Similarly, the fixed blade 123 is also formed to be inclined by a predetermined angle from a plane perpendicular to the axis of the
One end of the fixed wing 123 is supported by being inserted between a plurality of stacked fixed
[0025]
The fixed wing spacer 125 is a ring-shaped member and is made of, for example, a metal such as aluminum, iron, stainless steel, or copper, or a metal such as an alloy containing these metals as components.
[0026]
An
[0027]
The threaded
The spiral direction of the
[0028]
The
[0029]
The
[0030]
In this configuration, when the
[0031]
Exhaust gas sucked from the
[0032]
The fixed wing spacers 125 are joined to each other at their outer peripheral portions, and transmit the heat received by the fixed wings 123 from the rotary wings 102 and the frictional heat generated when the exhaust gas comes into contact with the fixed wings 123 to the outside.
The exhaust gas transferred to the
[0033]
In the above description, it has been described that the threaded
[0034]
Further, the gas sucked from the
[0035]
Therefore, a pipe (not shown) is provided in the
[0036]
Here, the turbo-
[0037]
The
The
[0038]
Incidentally, the process gas may be introduced into the chamber at a high temperature in order to increase the reactivity. When these process gases are exhausted and cooled to a certain temperature, they become solids and may deposit products in an exhaust system.
Then, this type of process gas becomes low temperature in the turbo-
[0039]
For example, SiCl is used as a process gas in an Al etching apparatus. 4 Is used, a low vacuum (760 [torr] to 10) -2 [Torr]) and at a low temperature (about 20 ° C.), a solid product (eg, AlCl 3 It can be seen from the vapor pressure curve that) is deposited and adheres and deposits inside the turbo-
When deposits of the process gas accumulate inside the turbo-
[0040]
Here, the above-mentioned product was in a state of being easily solidified and adhered in a portion having a low temperature in the vicinity of the exhaust port, particularly in the vicinity of the rotary blade 102 and the threaded
[0041]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as shown in FIG. 7, when a plurality of turbo
[0042]
In this case, each of the
[0043]
However, even when the rated rotation speed of the
[0044]
At this time, the difference between the rotation speeds of the
[0045]
Since it is difficult to completely remove such low-frequency vibration even by the damper interposed between the turbo
[0046]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and even when a plurality of vacuum pumps are provided, by matching the number of rotations and the phase of the rotating body of each vacuum pump, the beat is increased. An object of the present invention is to provide a vacuum pump system that prevents low-frequency vibration.
[0047]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the present invention provides a rotating body and a motor for rotating the rotating body, and N vacuum pumps mounted in parallel with the target equipment to suction a predetermined gas from the target equipment. And a control device connected to the vacuum pump and controlling a rotation speed and / or a rotation phase of the rotating body, wherein a stop unit for stopping the vacuum pump; Setting means for setting any one of the control devices as a master control device, and setting N-1 devices other than the master control device as a slave control device; Master detecting means for detecting the rotation state of the rotating body of the master vacuum pump, and rotating the rotating body of the slave vacuum pump to which the slave control device is connected among the vacuum pumps. Slave detecting means for detecting a state, and control means for controlling the rotation state of the rotating body detected by the slave detecting means to be synchronized with the rotating state of the rotating body detected by the master detecting means. The control means, when the master vacuum pump is stopped by the stop means, changes the rotation state of the rotating body detected by the slave detection means to a reference rotation speed and / or a reference rotation speed set in the slave vacuum pump. Alternatively, it is controlled based on a comparison with the rotation phase.
[0048]
The rotation state of the rotating body of the master vacuum pump is output from the master control device. On the other hand, in the slave control device, the rotation state of the rotating body of the master vacuum pump is captured. Then, the control means controls the rotation state of the rotating body of the slave vacuum pump to be synchronized with the rotation state of the rotating body of the master vacuum pump.
When the master vacuum pump is stopped, the rotational state of the rotating body of the slave vacuum pump is controlled based on comparison with a reference rotational speed and / or rotational phase.
Thus, even when a plurality of vacuum pumps are provided, it is possible to prevent the beat and low-frequency vibration by matching the rotation speed and the rotation phase of the rotating body of each vacuum pump. Further, even when the master control device is stopped, the operation can be continued without stopping the slave control device.
[0049]
The present invention also provides a rotating body and a motor for rotating the rotating body, and N vacuum pumps mounted in parallel with the target equipment to suction a predetermined gas from the target equipment. And a control device connected to the vacuum pump and controlling a rotation speed and / or a rotation phase of the rotating body, wherein a stop unit for stopping the vacuum pump; Setting means for setting any one of the control devices as a master control device, and setting N-1 devices other than the master control device as a slave control device; Detecting means for detecting the rotation state of the rotating body of the master vacuum pump, and rotation of the rotating body of the slave vacuum pump to which the slave controller is connected among the vacuum pumps Slave detecting means for detecting a state, control means for controlling the rotation state of the rotator detected by the slave detection means to be synchronized with the rotation state of the rotator detected by the master detection means, And resetting means for resetting any one of the slave control devices as the master control device when the master vacuum pump is stopped by the stopping means.
[0050]
When the master vacuum pump stops, one of the devices on the slave side is switched as a new master control device, and operation is started again using this as the master control device.
Thus, even when the master controller stops, it is possible to continue the synchronous operation only with the remaining slave controllers without stopping the slave controllers.
[0051]
Further, the present invention is characterized in that the resetting by the resetting means is performed based on a predetermined ranking.
[0052]
If the master controller stops, one of the slave controllers is switched to the master controller according to a predetermined ranking.
The predetermined ranking may be determined automatically based on, for example, the operating time of the vacuum pump, the capacity of the pump, the failure history, and the like. Further, it may be set manually by an operator or the like.
[0053]
Furthermore, the present invention provides the control means, wherein the master vacuum pump is stopped by the stop means, and when all but one of the slave vacuum pumps are stopped, the remaining slave vacuum pump is stopped. Is controlled based on comparison with a reference rotation speed and / or rotation phase set for the slave vacuum pump.
[0054]
When the number of slave vacuum pumps becomes one, the rotation state of the rotating body of the slave vacuum pump is compared with a reference rotation speed and / or rotation phase, and the rotation of the rotating body is controlled based on the result of the comparison. .
Thus, the operation can be continued even if the number of vacuum pumps becomes one.
[0055]
Further, the present invention includes failure detection means for detecting a failure of the control device and / or the vacuum pump, and the stopping means stops the vacuum pump for which a failure has been detected by the failure detection means. And
[0056]
When the failure of the control device or the vacuum pump is detected by the failure detection means, the failed vacuum pump is stopped.
[0057]
Further, the present invention provides a rotating body, a motor for rotating the rotating body, a detecting means for detecting a rotation speed and / or a rotating phase which is a rotating state of the rotating body, and a detecting means for detecting the rotating state. Internal comparing means for comparing the rotation state of the rotating body with a reference rotation speed and / or rotation phase; and external comparing means for comparing the rotation state of the rotating body detected by the detection means with an external synchronization signal. The transmission of the synchronization signal to the outside or the reception of the synchronization signal from the outside is selected based on a predetermined switching signal, and the comparison result of the internal comparison means and the comparison result of the external comparison means are input and the input is performed. One of which is selected based on the predetermined switching signal and is output as an output signal, and a rotation control means that controls a rotation state of the rotator based on the output signal output from the switching means. To Ete was constructed.
[0058]
The switching means selects transmission or reception of the synchronization signal based on a predetermined switching signal.
The switching means selects whether the rotation state of the rotating body is controlled with respect to a reference rotation speed and / or rotation phase or is controlled with respect to an external synchronization signal based on the predetermined switching signal. Is done.
This facilitates switching of control to the master vacuum pump or the slave vacuum pump.
[0059]
Further, in the present invention, the predetermined switching signal is a signal for setting any one of the control devices as a master control device and setting N-1 devices excluding the master control device as a slave control device. When the master control device side is set by the predetermined switching signal, the switching unit transmits the rotation state of the rotating body detected by the detection unit to the outside as a synchronization signal while comparing the rotation state of the rotating body with the internal comparison unit. When a result is selected and the slave control device side is set by the predetermined switching signal, the switching unit selects the comparison result of the external comparing unit while the synchronization signal is received from the outside. I do.
[0060]
The control device is set as a master control device or a slave control device by a predetermined switching signal.
From the master control device, the rotation state of the rotating body is output to the outside as a synchronization signal, and the rotation state of the rotating body of the master vacuum pump is controlled based on a comparison result with a reference rotation speed and / or rotation phase. Is done.
On the other hand, in the slave control device, the synchronization signal output from the master control device is received, and the rotation state of the rotating body of the slave vacuum pump is controlled based on a comparison with the synchronization signal.
Thus, the rotation state of the rotating body of the slave vacuum pump is controlled to be synchronized with the rotation state of the rotating body of the master vacuum pump.
[0061]
Further, the present invention is characterized in that the synchronization signal is communicated by wire or wirelessly.
[0062]
This makes it possible to select a method that facilitates communication in consideration of the situation of the place where the control device and the like are arranged.
[0063]
Further, according to the present invention, the rotating body has a rotor blade and a rotor shaft arranged at the center of the rotor blade, and magnetically levitates the rotor shaft in the air to adjust the position in the radial direction and / or the axial direction. A magnetic bearing means is provided.
[0064]
Even when the rotating body rotates at high speed while being magnetically levitated by the magnetic bearing means, it is possible to prevent beats and low-frequency vibrations by adjusting the rotation speed and phase of the rotating body.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a simplified configuration diagram of a pump system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a circuit configuration diagram of a motor and a motor control circuit. 7 and 9 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0065]
1, the pump system according to the present embodiment includes a
[0066]
Specifically, the
[0067]
On the other hand, the
2, the
[0068]
The
[0069]
On the other hand, the
[0070]
The detection signal of the
[0071]
The
[0072]
In such a configuration, during the synchronous operation, the
[0073]
How the switches are switched by the master / slave signal 502 will be described with reference to FIG. In the description of the present embodiment, the
[0074]
In FIG. 3, the
[0075]
That is, the rotation synchronization signal 501 is output from the
In the
[0076]
On the other hand, in the
[0077]
That is, in the
[0078]
Then, the synchronization
[0079]
The result of the comparison in the synchronization
[0080]
In FIG. 4, in case 1, the phase of the detection signal of the
[0081]
On the other hand, in case 2, the phase of the detection signal of the
[0082]
The gate
As a result, the rotational speeds and phases of the
[0083]
Therefore, no beat is generated in the turbo
Accordingly, even when a plurality of turbo-
[0084]
In the present embodiment, the
[0085]
At this time, the method of selecting the master device from among the plurality of
[0086]
In the present embodiment, an example in which four turbo
[0087]
Further, in the present embodiment, the rotation synchronization signal 501 is communicated by wire between the
This makes it possible to select a method in which the rotation synchronization signal 501 is easily communicated in consideration of the situation of the place where the
[0088]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The pump system according to the first embodiment communicates between the synchronous operation controller and the control device by a master / slave signal. However, the pump system according to the second embodiment further includes an operation / stop signal and an alarm. They are communicated by signals.
[0089]
FIG. 5 shows a simplified configuration diagram of a pump system according to a second embodiment of the present invention. The same elements as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
Each of the
[0090]
The
[0091]
In such a configuration, as in the first embodiment, the rotation speed and the phase of the
[0092]
Also, during such a synchronous operation, when any of the
[0093]
When the
[0094]
On the other hand, when the
[0095]
However, in the present embodiment, the
[0096]
Therefore, when the device on the master side stops, the
[0097]
In this case, the
[0098]
That is, in all the
[0099]
Therefore, the
As a result, even if the device on the master side fails during the synchronous operation, the operation can be continued without stopping the device on the slave side.
[0100]
Note that, in the present embodiment, the
[0101]
That is, when the alarm signal 503 is output from the failed
[0102]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The pump system according to the second embodiment is controlled such that, when the device on the master side fails during the synchronous operation, the device on the slave side is operated independently. However, the pump system according to the third embodiment is controlled by the master system. Even if the device on the slave side breaks down, control is performed such that only the remaining devices on the slave side operate synchronously.
[0103]
The configuration of the pump system according to the present embodiment is similar to the configuration (FIG. 5) of the pump system according to the second embodiment.
In such a configuration, as in the second embodiment, when any of the
[0104]
Then, similarly to the second embodiment, when the
[0105]
However, in this embodiment, when the device on the master side stops, one of the devices on the slave side is switched as a new device on the master side, and control is performed such that the synchronous operation is started again using the device as the master side. .
[0106]
FIG. 6 shows how the control device switches between the slave side and the master side.
In FIG. 6, during normal operation, as described above, the
[0107]
Here, it is assumed that the
[0108]
Therefore, the
Then, the three
[0109]
Further, it is assumed that the
Also in this case, the
Then, synchronous operation of
[0110]
Further, it is assumed that the
In this case, since only one
Then, only the
[0111]
As a result, even when the master device breaks down during the synchronous operation, the synchronous operation can be continued only by the slave device without stopping the slave device.
[0112]
It is desirable that the device on the master side having a failure or the like be separated from the device on the slave side so as not to adversely affect the operation of the
For this reason, the device on the master side that has caused a failure or the like may be switched to, for example, the state of “independent operation” shown in FIG.
[0113]
Further, in the present embodiment, it has been described that the devices on the slave side are switched according to the order determined in advance by an operator or the like, but the present invention is not limited to this.
That is, for example, selection may be automatically performed in a random order under the control of the
[0114]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the rotation state of the rotating body of the slave vacuum pump is configured to be synchronized with the rotation state of the rotating body of the master vacuum pump, even when a plurality of vacuum pumps are provided. In addition, it is possible to prevent the beat and low-frequency vibration by matching the rotation speed and the phase of the rotating body of each vacuum pump.
[0115]
Further, since the rotation state of the rotating body is controlled based on comparison with the reference rotation speed and / or rotation phase set for each of the slave vacuum pumps, even when the master control device is stopped, the slave It is possible to continue operation without stopping the control device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified configuration diagram of a pump system according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a motor and a motor control circuit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a state of switching by a master / slave signal;
FIG. 4 is a diagram showing a state of a phase matching process in a device on the slave side.
FIG. 5 is a simplified configuration diagram of a pump system according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a state of switching between a slave side and a master side of the control device.
FIG. 7 is a simplified configuration diagram of a conventional pump system.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a turbo molecular pump.
FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a conventional motor and a motor control circuit.
[Explanation of symbols]
100 turbo molecular pump
103 rotating body
104 Upper radial electromagnet
105 Lower radial electromagnet
106A, 106B axial electromagnet
107 Upper radial sensor
108 Lower radial sensor
109 Axial direction sensor
113 Rotor shaft
121 motor
124A, 124B, 124C rotation detection sensor
200, 400 control device
222 Motor drive circuit
240 speed detection circuit
242 comparator
244 Reference value setting circuit
246 Gate signal generation circuit
300 chambers
401 Mode switch
402 Output switch
403 Input switch
405 Sync signal comparison circuit
500 Synchronous operation controller
Claims (9)
該真空ポンプに接続され、前記回転体の回転状態である回転数及び/又は回転位相を制御する制御装置とを備えた真空ポンプシステムであって、
前記真空ポンプを停止する停止手段と、
前記制御装置のうちのいずれか1台をマスター制御装置として設定し、該マスター制御装置を除くN−1台をスレーブ制御装置として設定する設定手段と、
前記真空ポンプのうち前記マスター制御装置が接続されたマスター真空ポンプの回転体の回転状態を検出するマスター検出手段と、
前記真空ポンプのうち前記スレーブ制御装置が接続されたスレーブ真空ポンプの回転体の回転状態を検出するスレーブ検出手段と、
該スレーブ検出手段で検出された前記回転体の回転状態が前記マスター検出手段で検出された前記回転体の回転状態に同期するよう制御される制御手段とを備え、
該制御手段は、
前記停止手段により前記マスター真空ポンプが停止されたとき、前記スレーブ検出手段で検出された前記回転体の回転状態が、前記スレーブ真空ポンプに設定された基準の回転数及び/又は回転位相との比較のもとに制御されることを特徴とする真空ポンプシステム。A rotator, and a motor for rotating the rotator, and N vacuum pumps mounted side by side with the target equipment for sucking a predetermined gas from the target equipment;
A vacuum pump system comprising: a control device connected to the vacuum pump to control a rotation speed and / or a rotation phase of the rotating body,
Stopping means for stopping the vacuum pump,
Setting means for setting any one of the control devices as a master control device and setting N-1 devices excluding the master control device as slave control devices;
Master detection means for detecting the rotation state of the rotating body of the master vacuum pump to which the master control device is connected among the vacuum pumps,
Slave detection means for detecting the rotation state of the rotating body of the slave vacuum pump to which the slave control device is connected among the vacuum pumps;
Control means for controlling the rotation state of the rotating body detected by the slave detection means to be synchronized with the rotation state of the rotation body detected by the master detection means,
The control means includes:
When the master vacuum pump is stopped by the stopping means, the rotation state of the rotating body detected by the slave detecting means is compared with a reference rotation speed and / or rotation phase set in the slave vacuum pump. A vacuum pump system characterized by being controlled under pressure.
該真空ポンプに接続され、前記回転体の回転状態である回転数及び/又は回転位相を制御する制御装置とを備えた真空ポンプシステムであって、
前記真空ポンプを停止する停止手段と、
前記制御装置のうちのいずれか1台をマスター制御装置として設定し、該マスター制御装置を除くN−1台をスレーブ制御装置として設定する設定手段と、
前記真空ポンプのうち前記マスター制御装置が接続されたマスター真空ポンプの回転体の回転状態を検出するマスター検出手段と、
前記真空ポンプのうち前記スレーブ制御装置が接続されたスレーブ真空ポンプの回転体の回転状態を検出するスレーブ検出手段と、
該スレーブ検出手段で検出された前記回転体の回転状態が前記マスター検出手段で検出された前記回転体の回転状態に同期するよう制御される制御手段と、
前記停止手段により前記マスター真空ポンプが停止されたとき、前記スレーブ制御装置のうちのいずれか1台をマスター制御装置として再設定する再設定手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプシステム。A rotator, and a motor for rotating the rotator, and N vacuum pumps mounted side by side with the target equipment for sucking a predetermined gas from the target equipment;
A vacuum pump system comprising: a control device connected to the vacuum pump to control a rotation speed and / or a rotation phase of the rotating body,
Stopping means for stopping the vacuum pump,
Setting means for setting any one of the control devices as a master control device and setting N-1 devices excluding the master control device as slave control devices;
Master detection means for detecting the rotation state of the rotating body of the master vacuum pump to which the master control device is connected among the vacuum pumps,
Slave detection means for detecting the rotation state of the rotating body of the slave vacuum pump to which the slave control device is connected among the vacuum pumps;
Control means for controlling the rotation state of the rotator detected by the slave detection means to be synchronized with the rotation state of the rotator detected by the master detection means;
A vacuum pump system, comprising: resetting means for resetting any one of the slave control devices as a master control device when the master vacuum pump is stopped by the stopping device.
前記停止手段により前記マスター真空ポンプが停止され、かつ、前記スレーブ真空ポンプのうちの1台を残し全てが停止されたとき、該残されたスレーブ真空ポンプの回転体の回転状態が、該スレーブ真空ポンプに設定された基準の回転数及び/又は回転位相との比較のもとに制御されることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の真空ポンプシステム。The control means includes:
When the master vacuum pump is stopped by the stopping means, and all but one of the slave vacuum pumps are stopped, the rotational state of the rotating body of the remaining slave vacuum pump is changed to the slave vacuum pump. 4. The vacuum pump system according to claim 2, wherein the vacuum pump system is controlled based on comparison with a reference rotation speed and / or rotation phase set for the pump.
前記停止手段は、
前記故障検知手段で故障が検知された前記真空ポンプを停止することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の真空ポンプシステム。A failure detection unit that detects a failure of the control device and / or the vacuum pump;
The stopping means,
The vacuum pump system according to any one of claims 1 to 4, wherein the vacuum pump in which a failure is detected by the failure detection unit is stopped.
該回転体を回転駆動するモータと、
前記回転体の回転状態である回転数及び/又は回転位相を検出する検出手段と、該検出手段で検出された前記回転体の回転状態が基準の回転数及び/又は回転位相と比較される内部比較手段と、
前記検出手段で検出された前記回転体の回転状態が外部の同期信号と比較される外部比較手段と、
前記同期信号の外部への送信又は同期信号の外部からの受信が所定の切替信号に基づき選択され、かつ、前記内部比較手段の比較結果と前記外部比較手段の比較結果とが入力され該入力のうちいずれか一方が前記所定の切替信号に基づき選択され出力信号として出力される切替手段と、
該切替手段から出力された出力信号に基づき前記回転体の回転状態が制御される回転制御手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプシステム。A rotating body,
A motor that rotationally drives the rotating body;
Detecting means for detecting a rotational speed and / or a rotational phase, which is the rotational state of the rotating body, and an internal unit for comparing the rotational state of the rotating body detected by the detecting means with a reference rotational speed and / or rotational phase Means of comparison;
External comparison means for comparing the rotation state of the rotating body detected by the detection means with an external synchronization signal,
Transmission of the synchronization signal to the outside or reception of the synchronization signal from the outside is selected based on a predetermined switching signal, and the comparison result of the internal comparison unit and the comparison result of the external comparison unit are input and the input A switching unit, one of which is selected based on the predetermined switching signal and output as an output signal,
A rotation control unit for controlling a rotation state of the rotating body based on an output signal output from the switching unit.
前記制御装置のうちのいずれか1台をマスター制御装置として設定し、該マスター制御装置を除くN−1台をスレーブ制御装置として設定する信号であり、
該所定の切替信号によりマスター制御装置側が設定されたとき、前記切替手段では、前記検出手段で検出された回転体の回転状態が同期信号として外部へ送信されつつ、前記内部比較手段の比較結果が選択され、
前記所定の切替信号によりスレーブ制御装置側が設定されたとき、前記切替手段では、前記同期信号が外部より受信されつつ、前記外部比較手段の比較結果が選択されることを特徴とする請求項6記載の真空ポンプシステム。The predetermined switching signal is:
A signal for setting any one of the control devices as a master control device and setting N-1 devices excluding the master control device as slave control devices;
When the master control device side is set by the predetermined switching signal, the switching unit transmits the rotation state of the rotating body detected by the detection unit to the outside as a synchronization signal, while comparing the comparison result of the internal comparison unit. Selected,
7. The comparison means according to claim 6, wherein when the slave control device is set by the predetermined switching signal, the switching means selects the comparison result of the external comparing means while receiving the synchronization signal from outside. Vacuum pump system.
有線又は無線で交信されることを特徴とする請求項7記載の真空ポンプシステム。The synchronization signal is
The vacuum pump system according to claim 7, wherein the communication is performed by wire or wirelessly.
該ロータ軸を空中に磁気浮上させ径方向及び/又は軸方向に位置調整する磁気軸受手段を備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の真空ポンプシステム。The rotor has a rotor blade and a rotor shaft disposed at the center of the rotor blade,
The vacuum pump system according to any one of claims 1 to 8, further comprising magnetic bearing means for magnetically levitating the rotor shaft in the air and adjusting a position in a radial direction and / or an axial direction.
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