JP2009287573A - Turbo molecular pump and method for predicting breakdown thereof - Google Patents
Turbo molecular pump and method for predicting breakdown thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009287573A JP2009287573A JP2009207983A JP2009207983A JP2009287573A JP 2009287573 A JP2009287573 A JP 2009287573A JP 2009207983 A JP2009207983 A JP 2009207983A JP 2009207983 A JP2009207983 A JP 2009207983A JP 2009287573 A JP2009287573 A JP 2009287573A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- molecular pump
- turbo molecular
- rotor
- motor
- rotor shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、半導体製造プロセスで使用されるターボ分子ポンプおよびその故障予測方法に関するものである。 The present invention relates to a turbo molecular pump used in a semiconductor manufacturing process and a failure prediction method thereof.
半導体プロセスは、光学的処理や化学的処理等からなる様々な工程により実現される。光学的処理の代表例としては、ウェハ面への回路パターン焼き付けを行う露光処理が挙げられ、化学的処理では例えば、ウェハ面において薄膜を作製する等の表面処理、エッチング処理、洗浄処理等が挙げられる。また、これらの処理を実現するためには、光学的処理においては露光装置、化学的処理においては様々な化学薬品やこれを安全に取り扱うための各種機器が用いられる。これら様々な工程又は各種装置および機器においては、半導体の更なる高集積化等への要求が高まりつつある中で、それぞれが技術的に高度な水準を要求されており、また更なる発展をも図るべく関係各所にて鋭意研究、開発が進行することとなっている。 The semiconductor process is realized by various processes including optical processing and chemical processing. Typical examples of the optical processing include exposure processing for baking a circuit pattern on the wafer surface, and chemical processing includes, for example, surface processing such as forming a thin film on the wafer surface, etching processing, cleaning processing, and the like. It is done. In order to realize these processes, an exposure apparatus is used for optical processing, and various chemicals and various devices for safely handling these are used for chemical processing. In these various processes or various devices and equipment, as the demand for further higher integration of semiconductors and the like is increasing, each is required to have a high technical level and further development is required. In order to achieve this, intensive research and development are going on at various places concerned.
その中で特に具体的技術を挙げると、化学的処理工程に注目すれば、基板表面に溝を形成するエッチング技術がある。このエッチングとは、ウェハ等の基板上に対して原料ガスを供給するとともにプラズマを発生させ、当該基板上で化学反応を経て、その基板に所望の溝を形成する技術である。この技術は、ゲートの薄膜化、配線間容量低減等の半導体高集積化を実現するためには欠くことのできないものとなっている。 Among them, a specific technique is an etching technique for forming a groove on the surface of a substrate when paying attention to a chemical treatment process. This etching is a technique in which a source gas is supplied to a substrate such as a wafer and plasma is generated to form a desired groove on the substrate through a chemical reaction on the substrate. This technology is indispensable for realizing high integration of semiconductors such as thinning of gates and reduction of inter-wiring capacitance.
ところで、上記エッチングを実現するためには、ガスの安定した供給を実現するための機器、また、基板面上の化学反応を有効に進行させるよう、その基板面周囲の領域をクリアに保つ環境保持用の機器等が必要となってくる。なお、エッチングにおいて使用されるガスとは、一般に極めて毒性が高いものが多く、その取り扱いには十分な注意が必要となっている。したがって、ガス供給用機器、またそれを回収する機器に関してはその点に対する配慮が不可欠である。また、「基板面周囲の領域をクリアに保つ」方法としては、具体的には真空雰囲気を現出させる手段が一般的にとられ、したがって、それを実現するため真空排気系が用意されることとなる。 By the way, in order to realize the above-described etching, an apparatus for realizing a stable supply of gas, and an environmental maintenance that keeps the area around the substrate surface clear so as to effectively advance the chemical reaction on the substrate surface. Equipment is needed. In general, many gases used in etching are extremely toxic, and sufficient care must be taken in handling them. Therefore, it is indispensable to consider this point with respect to gas supply equipment and equipment for recovering it. In addition, as a method of “keeping the area around the substrate surface clear”, specifically, a means for revealing a vacuum atmosphere is generally taken, and therefore a vacuum exhaust system is prepared to realize this. It becomes.
上記真空排気系としては、一般に大気圧からの多段階排気を可能とするようロータリポンプ、デフュージョンポンプ、ターボ分子ポンプ等、複数のポンプにより構成されたものが利用される。このうち、ターボ分子ポンプをも含めた構成となる真空排気系では、その真空度が約10−10Torrにまでも達する超高真空が実現される。なお、ターボ分子ポンプとは、周知のように、毎分約数万rpmで回転するロータにより気体分子をたたいて排気するような構成を備えたものである。 As the evacuation system, a system constituted by a plurality of pumps such as a rotary pump, a diffusion pump, and a turbo molecular pump is generally used so as to enable multi-stage evacuation from atmospheric pressure. Among these, in the vacuum exhaust system including the turbo molecular pump, an ultra-high vacuum whose vacuum degree reaches about 10 −10 Torr is realized. As is well known, a turbo molecular pump has a configuration in which gas molecules are struck and exhausted by a rotor rotating at about several tens of thousands rpm per minute.
従来、ターボ分子ポンプの異常直前の事象を記憶し、この記憶した結果を異常の原因調査に寄与できるようにしようとしたものがある(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, there has been an attempt to store an event immediately before an abnormality of a turbo molecular pump so that the stored result can contribute to an investigation of the cause of the abnormality (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述した特許文献1のものでは、将来起こるであろう故障(たとえば、動翼の破損など)を予測することができなかったため、最悪の場合、動翼が破損して、ターボ分子ポンプを停止させてしまうとともに、装置全体を停止させてしまうおそれがあった。 However, in the case of the above-mentioned Patent Document 1, since a failure that would occur in the future (for example, damage to a moving blade) could not be predicted, in the worst case, the moving blade was damaged, and the turbo molecular pump was In addition to stopping, there is a risk of stopping the entire apparatus.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、故障を予測することができるターボ分子ポンプおよびその故障予測方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a turbo molecular pump capable of predicting a failure and a failure prediction method thereof.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項1に記載のターボ分子ポンプは、ロータ室内に静翼を設け、動翼を取り付けたロータシャフトを、磁気軸受を介して前記ロータ室内で回転可能に支持し、前記ロータシャフトを高速回転させるモータをポンプ内に備えたターボ分子ポンプにおいて、前記ロータシャフトの振動を検出する変位センサと、前記ロータシャフトの振動値、前記モータの回転数および、前記モータの電流値を予め定めた条件と比較し、該条件を満たすときに、前記振動値をパルス的な変動と認識する制御部と、所定時間経過後に、前記パルス的な変動があったことを伝える信号を第2の制御部に送信する送信手段と、前記送信手段が信号を送信したときの前記モータの電流値が所定の値以下であるときに、前記制御部で認識したパルス的な変動がターボ分子ポンプの故障の要因となる軸変位であると認定する第2の制御部と、前記第2の制御部が認定した故障の要因となる軸変位の回数をカウントする積算手段と、を具備していることを特徴とするを具備していることを特徴とする。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The turbo molecular pump according to claim 1, wherein a stator blade is provided in a rotor chamber, a rotor shaft to which a moving blade is attached is rotatably supported in the rotor chamber via a magnetic bearing, and the rotor shaft is rotated at a high speed. In a turbo molecular pump equipped with a motor in a pump, a displacement sensor for detecting vibration of the rotor shaft, the vibration value of the rotor shaft, the rotation speed of the motor, and the current value of the motor are compared with predetermined conditions. When the condition is satisfied, the control unit recognizes the vibration value as a pulse-like fluctuation, and transmits a signal indicating that the pulse-like fluctuation has occurred after a predetermined time has passed to the second control unit. When the current value of the motor when the transmission means and the transmission means transmit a signal is equal to or less than a predetermined value, the pulse-like fluctuation recognized by the control unit And includes a second control unit to certify that the axial displacement causes the failure of the flop, and integrating means for said second control unit counts the number of axial displacement causes the failure certified, the It is characterized by having.
このようなターボ分子ポンプによれば、ロータシャフトの振動を変位センサで検出し、その振動がパルス的なものであるかどうかを制御部で認識し、前記制御部で認識したパルス的な変動がターボ分子ポンプの故障の要因となる軸変位であるかどうかを第2の制御部で認定し、その結果、軸変位がターボ分子ポンプの故障の要因となるものであった場合には、そのことを信号として積算手段に送るとともに、その回数を積算手段でカウントする。
すなわち、ロータシャフトに起こった故障の要因となる軸変位の回数が、積算手段に記憶されることとなる。
According to such a turbo molecular pump, the vibration of the rotor shaft is detected by the displacement sensor, the control unit recognizes whether the vibration is pulse-like , and the pulse-like fluctuation recognized by the control unit is detected. If the second control unit recognizes whether or not the shaft displacement is a cause of failure of the turbo molecular pump , as a result, if the shaft displacement causes the failure of the turbo molecular pump, As a signal to the integrating means, and the number of times is counted by the integrating means.
That is, the number of shaft displacements that cause a failure that has occurred in the rotor shaft is stored in the integrating means.
請求項2に記載のターボ分子ポンプは、前記積算手段によりカウントされた積算回数が所定回数を超えた場合、あるいは前記積算手段によりカウントされた回数が所定時間内で所定回数を超えた場合に警報を発する警報手段とを備えていることを特徴とする。
The turbo molecular pump according to
このようなターボ分子ポンプによれば、積算手段によりカウントされた積算回数が所定回数を超えた場合、あるいは積算手段によりカウントされた回数が所定時間内で所定回数を超えた場合、警報手段により警報が発せられるようになっている。 According to such a turbo-molecular pump, when the number of integrations counted by the integration unit exceeds a predetermined number, or when the number of times counted by the integration unit exceeds a predetermined number within a predetermined time, an alarm unit alarms. Can be emitted.
請求項3に記載のターボ分子ポンプの故障予測方法は、ロータ室内に静翼を設け、動翼を取り付けたロータシャフトを、磁気軸受を介して前記ロータ室内で回転可能に支持し、前記ロータシャフトを高速回転させるモータをポンプ内に備えたターボ分子ポンプにおいて、前記ロータシャフトの振動値、前記モータの回転数および、前記電気モータの電流値を予め定めた条件と比較し、該条件を満たすときに、前記振動値をパルス的な変動と認識する第1の段階と、前記第1の段階の後に、前記モータの電流値を所定値と比較し、所定値以下であるときに、前記第1の段階で認識したパルス的な変動がターボ分子ポンプの故障の要因となる軸変位であると認定する第2の段階と、前記第2の段階で認定した故障の要因となる軸変位の積算回数あるいは発生回数をカウントする第3の段階と、を具備していることを特徴とする
The failure prediction method for a turbo molecular pump according to
このようなターボ分子ポンプの故障予測方法によれば、ロータシャフトの振動を検出し、その振動がパルス的なものであるかどうかを認識し、さらに、認識したパルス的な変動がターボ分子ポンプの故障の要因となる軸変位であるかどうかを認定し、その結果、軸変位がターボ分子ポンプの故障の要因となるものであった場合には、その積算回数あるいは発生回数をカウントする。
すなわち、ロータシャフトに起こった故障の要因となる軸変位の回数をカウントしていく。
According to such a failure prediction method of the turbo molecular pump, to detect the vibration of the rotor shaft, it recognizes whether the vibration is of a pulsed, further recognized pulsed variation of the turbo molecular pump It is determined whether or not the shaft displacement is a cause of failure . As a result, if the shaft displacement is a cause of failure of the turbo molecular pump , the number of times of accumulation or occurrence is counted.
That is, the number of axial displacements that cause a failure in the rotor shaft is counted.
請求項4に記載のターボ分子ポンプの故障予測方法は、前記第3の段階によりカウントされた積算回数が所定回数を超えた場合、あるいは前記第3の段階によりカウントされた発生回数が所定時間内で所定回数を超えた場合に警報を発する段階とを備えていることを特徴とする。
5. The turbo molecular pump failure prediction method according to
このようなターボ分子ポンプの故障予測方法によれば、カウントした回数が所定回数を超えた場合、あるいはカウントした回数が所定時間内で所定回数を超えた場合、警報が発せられるようになっている。 According to such a failure prediction method for a turbo molecular pump, an alarm is issued when the counted number exceeds a predetermined number or when the counted number exceeds a predetermined number within a predetermined time. .
本発明のターボ分子ポンプおよびその故障予測方法によれば、以下の効果を奏する。
請求項1に記載のターボ分子ポンプまたは請求項3に記載のターボ分子ポンプの故障予測方法によれば、ロータシャフトに起こった故障の要因となる軸変位の回数をカウントし、その数を容易に知ることができるので、その回数を見ただけでターボ分子ポンプの故障時期を予測することができるとともに、故障前の点検あるいは部品交換が可能となり、故障による装置の停止を回避することができる。
また、その時々にあわせて最も効率の良いメンテナンスが可能となり、ターボ分子ポンプおよび装置全体を常に良好な状態に維持することができる。
さらに、メンテナンスの時期が明確になるため、その時期に合わせて必要な予備部品を用意しておけばよく、計画的な準備が可能となる。
The turbo molecular pump and its failure prediction method according to the present invention have the following effects.
According to the turbo molecular pump according to claim 1 or the turbo molecular pump failure prediction method according to
In addition, the most efficient maintenance is possible according to the time, and the turbo molecular pump and the entire apparatus can always be maintained in a good state.
Furthermore, since the time of maintenance becomes clear, it is sufficient to prepare necessary spare parts according to the time, and planned preparation is possible.
請求項2に記載のターボ分子ポンプまたは請求項4に記載のターボ分子ポンプの故障予測方法によれば、カウントした回数が所定回数を超えた場合、あるいはカウントした回数が所定時間内で所定回数を超えた場合、警報が発せられるようになっているので、故障時期を確実に把握することができ、人為的ミスをなくすことができるとともに、確実な保守点検作業を行うことができるようになる。
According to the turbo molecular pump according to
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
回転真空ポンプの一種であるターボ分子ポンプは、半導体製造装置を真空引きする場合などに広く使用されている。図1はターボ分子ポンプの概略構造を示している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
A turbo molecular pump, which is a type of rotary vacuum pump, is widely used for vacuuming semiconductor manufacturing equipment. FIG. 1 shows a schematic structure of a turbo molecular pump.
このターボ分子ポンプPは、ケーシング1内部に各種部品が備えられた構成となっており、このケーシング1においては、その上半部1aに吸気口1c、下半部1bに排気口1dがそれぞれ形成されている。
The turbo molecular pump P has a configuration in which various components are provided inside the casing 1. In the casing 1, an
ケーシング1内部におけるロータ室2には、ロータ4が配設されている。ロータ4は、鉛直に立設されたロータシャフト4aと、当該ロータシャフト4a周囲に放射状に配置された動翼5とを備えた構成となっている。また、ケーシング上半部1aには静翼3が固定されている。このロータ4は、高速回転する部材であるため、一般には軽量かつ応力強度の高いアルミニウム合金等をその材質として選択するのが好ましい。
A
ロータシャフト4aの下端部には、スラスト磁気ディスク6が備えられている。このスラスト磁気ディスク6の上面および下面には、これらに対向した形でスラスト磁気軸受8が設けられている。また、ロータシャフト4aとケーシング下半部1bとの対向面における上方および下方には、それぞれラジアル磁気軸受7a,7bが設けられている。さらに、ロータシャフト4a上端部にラジアル用上部保護軸受として設けられたボールベアリング9、同下端ネック部にはラジアルおよびスラスト用下部保護軸受として設けられたボールベアリング10が設けられている。そして、ケーシング下半部1bには、ロータ駆動用モータ11が設けられている。
A thrust
一方、ラジアル磁気軸受7a,7bおよびスラスト磁気軸受8にはそれぞれ位置センサ(変位センサ)7a’,7b’,8’が設けられており、これら磁気軸受7a,7b,8の電磁石に流す電流値を、位置センサ7a’,7b’,8’からの信号でフィードバック制御することで発生電磁力を調整し、ロータ4を非接触で支持して軸受としての動作をするようにしている。
On the other hand, the radial
真空排気の際には、モータ11を駆動してロータ4を回転させると、ロータ4の回転により動翼5と静翼3との間で圧縮が行われたあと、排気口1dの方向へ流れて真空排気される。
During vacuum evacuation, if the
さて、本発明者は、上述したようなターボ分子ポンプPの試験運転を繰り返し行っていくうちに、反応生成物の付着時(特に、プロセスが終了し、モータ負荷が下がる時)に発生するロータシャフト4aのパルス的な変動の発生回数と、ターボ分子ポンプPの故障時期(実際の試験ではターボ分子ポンプPの動翼が破壊に至った時点)との間に相関関係があることを新たに見出した。
すなわち、ロータシャフト4aのこのようなパルス的な変動をカウンタ(積算計)でカウント(積算)することにより、ターボ分子ポンプPの故障時期を予測することができるようになったのである。
なお、ここでいう反応生成物とは、たとえば塩化アルミニウム(AlCl3)、塩化アンモニウム(NH4Cl)、五塩化タングステン(WCl5)、ヨウ化インジウム(InI3)などである。
Now, the inventor repeatedly performs the test operation of the turbo molecular pump P as described above, and the rotor generated when the reaction product adheres (particularly, when the process ends and the motor load decreases). It is newly found that there is a correlation between the number of occurrences of pulse-like fluctuations in the
In other words, the failure time of the turbo molecular pump P can be predicted by counting (accumulating) such pulse-like fluctuations in the
The reaction product referred to here includes, for example, aluminum chloride (AlCl 3 ), ammonium chloride (NH 4 Cl), tungsten pentachloride (WCl 5 ), indium iodide (InI 3 ), and the like.
ロータシャフト4aのパルス的な変動とは、たとえば図2に示すようなものである。図2は、1400リットルクラスのターボ分子ポンプPを使って試験運転したときの、ある時刻(図では18時23分00秒〜18時25分00秒の間)におけるロータシャフト4aの振動値[μm]、モータ電流値(mA)、および回転数(r.p.s.)の変化を示すグラフである。図2に示す試験運転では、ロータシャフト4aが毎秒約519回転(毎分31,140回転)で運転されていることがわかる。また、18時23分30秒にプロセスが終了してモータの負荷が減ったために、モータ電流値が約1430mA(1.43A)から約660mAに時間とともに下がっていくことが読みとれる。
The pulse-like fluctuation of the
18時23分55秒に前述したロータシャフト4aのパルス的な変動(この場合、1秒間に約1回の大きな振幅、いわゆる1秒パルス)を見ることができる。このとき、約2.5μmで安定していた振動値が約11μmまで急激に上昇するとともに、約660mAであったモータ電流値が約900mAまで急激に上昇していることがわかる。
ここで、このような振動値のパルス的な変動は、たとえばターボ分子ポンプPに隣接して設けられた弁(バルブ)が閉まることによっても起こる。しかしながら、ターボ分子ポンプPに隣接して設けられた弁が閉まる場合にはモータ電流値のパルス的な変動は検出されないため、故障の要因となる変動なのかそれとも隣接して設けられた弁が閉まるなどといった外乱による変動なのかを電流値の変化を見ることによって判別することができる。
なお図2において、18時24分10秒以降、ロータシャフト4aの振動値が約4.5μmで落ち着いているように見えるが、時間の経過とともに徐々に低下していき、元の振動値(約2.5μm)に最終的に戻る。また、振動値はラジアル磁気軸受7bの下方に設けられた位置センサ(変位センサ)7b’の電圧を測ることにより得ることができる。たとえば、電圧の値が0.089Vのとき振動値は9μmとなる。
At 18:23:55, the aforementioned pulse-like fluctuation of the
Here, such a pulse-like fluctuation of the vibration value also occurs, for example, when a valve (valve) provided adjacent to the turbo molecular pump P is closed. However, when the valve provided adjacent to the turbo molecular pump P is closed, the pulse-like fluctuation of the motor current value is not detected, so that the valve provided adjacent to the fluctuation or the cause of failure is closed. It is possible to determine whether the fluctuation is due to disturbance such as by looking at the change in the current value.
In FIG. 2, after 18:24:10, it seems that the vibration value of the
つぎに、このようなパルス的な変動をカウントしていく本発明によるロジックを、図3を用いて説明する。
このロジックは、制御部(判断手段)21と、第2の制御部22と、カウンタ(積算手段)Cと、警報器(警報手段)Aと、表示器Dとを主たる要素として構成されたものである。
制御部21には常時、振動値、モータ電流、およびモータ回転数のデータが常時送られてくる。制御部21では、モータ電流値が0.7A以上、モータ電流値が2.0A以下、モータ回転数が519r.p.s.以上であるという条件がすべてそろっている時を定常プロセス状態と定義し、その状態で振動値が9μm以上となったものをパルス的な変動として認識(判断)する。
そして、30秒後に制御部21からパルス的な変動があったことを伝える信号が第2の制御部22に送られるとともに、その時(制御部21からパルス的な変動があったことを伝える信号が送られる時)のモータ電流のデータが第2の制御部に送信される。このときのモータ電流値が2.0A以下であった場合、故障の要因となる軸変位(軸振動)が1回発生したとして、カウンタCに信号が送られて、カウントされる。カウントは運転開始時から今までの累計を記憶しておくことができるとともに、日毎に発生した回数をそれぞれ記憶しておくことができるようになっている。
モータ電流値が2.0A以下であることを条件としていれるのは、真空チャンバーのクリーニング工程時に、モータ電流値が2.0Aよりも高くなるからである。すなわち、クリーニング工程時に起こるロータシャフト4aのパルス的な変動をカウントしないようにするためである。
Next, the logic according to the present invention for counting such pulse-like fluctuations will be described with reference to FIG.
This logic is composed mainly of a control unit (determination unit) 21, a
The
Then, after 30 seconds, a signal indicating that there has been a pulse-like variation is sent from the
The reason that the motor current value is 2.0 A or less is that the motor current value becomes higher than 2.0 A during the vacuum chamber cleaning process. That is, it is to prevent counting of pulse-like fluctuations of the
カウンタCでのカウントが、運転開始から何日目に何回行われたか、そしてそのカウントの累積がいくらになったか、そしてその時のモータ電流値がいくらであるかを示したものが図4である。図4において●はその日1日にカウンタCでカウントされた回数(振動頻度)、■はその日までにカウンタCでカウントされた総回数(振動累積回数)、および◆はその日におけるモータ電流値を示している。
なお、データの最終日、すなわち運転を開始して380日目に、その日10回目のカウント(トータルして77回目のカウント)が行われたとき、ターボ分子ポンプPの動翼が破損してターボ分子ポンプPが停止した。
FIG. 4 shows how many times the count in the counter C has been performed on what day from the start of operation, how much the count has accumulated, and how much the motor current value at that time is. is there. In FIG. 4, ● represents the number of times counted by the counter C on the day (vibration frequency), ■ represents the total number of times counted by the counter C until that day (vibration cumulative number), and ◆ represents the motor current value on that day. ing.
When the 10th count (the 77th count in total) is performed on the last day of the data, that is, on the 380th day after starting the operation, the rotor blades of the turbo molecular pump P are damaged and the turbo The molecular pump P has stopped.
図4に示すように、カウンタCでカウントされた回数の総回数が急激に増加し始めた日(300日目)からしばらくして(80日後に)ターボ分子ポンプPの動翼が破壊に至っている。また、カウンタCでカウントされた回数が1日10回に達した日(330日目)からしばらくして(50日後に)ターボ分子ポンプPの動翼が破壊に至っている。 As shown in FIG. 4, the rotor blades of the turbo molecular pump P were destroyed after a while (after 80 days) from the day (300th day) when the total number of times counted by the counter C began to increase rapidly. Yes. Further, after a while (50 days later) from the day (day 330) when the number of times counted by the counter C reaches 10 times a day, the moving blades of the turbo molecular pump P have been destroyed.
したがって、カウンタCでカウントされた回数の総回数が急激に増加し始めた日、あるいはカウンタCでカウントされた回数が1日10回に達した日から近いうちに(そう遠くない日に)ターボ分子ポンプPの動翼が破壊に至ることが予測可能となる。
なお、電流値の上昇を見てターボ分子ポンプPの故障を予測することも不可能ではないが、電流値よりも急激に上昇する振動頻度あるいは振動累積回数を見ることにより、より確実に故障を予測することができる。
Therefore, the turbo is soon (not too far away) from the day when the total number of times counted by the counter C starts to increase suddenly or the day when the number counted by the counter C reaches 10 times a day. It can be predicted that the moving blades of the molecular pump P will be destroyed.
Although it is not impossible to predict the failure of the turbo molecular pump P by looking at the increase in the current value, it is possible to more reliably detect the failure by looking at the vibration frequency or the cumulative number of vibrations that increase more rapidly than the current value. Can be predicted.
本試験運転に使用した1400リットルクラスのターボ分子ポンプPの場合には、上記のような傾向があることがわかったので、たとえばカウンタCでカウントされた回数の総回数が急激に増加し始めた日から60日後、あるいはカウンタCでカウントされた回数が1日10回に達した日から30日後にターボ分子ポンプPの運転を停止して、部品交換等の保守整備作業を実施するなどして、ターボ分子ポンプPの動翼が破壊に至ってしまうことを未然に防止することができる。 In the case of the turbo molecular pump P of 1400 liter class used in the test operation, it was found that there was a tendency as described above. For example, the total number of times counted by the counter C started to increase rapidly. After 60 days from the day, or after 30 days from the day when the number counted by the counter C reaches 10 times a day, the operation of the turbo molecular pump P is stopped and maintenance work such as parts replacement is performed. It is possible to prevent the rotor blades of the turbo molecular pump P from being destroyed.
このように、ターボ分子ポンプPの動翼が破壊に至るであろう日を的確に予測することができるため、故障前の点検あるいは部品交換が可能となり、故障による装置の停止を回避することができる(予防保全)。
また、その時々にあわせて最も効率の良いメンテナンスが可能となり、ターボ分子ポンプPおよび装置全体を常に良好な状態に維持することができる。
さらに、メンテナンスの時期が明確になるため、その時期に合わせて必要な予備部品を用意しておけばよく、計画的な準備が可能となる。
In this way, since the day when the rotor blade of the turbo molecular pump P will be destroyed can be accurately predicted, it is possible to inspect before the failure or replace the parts, and to avoid stopping the device due to the failure. Yes (preventive maintenance).
In addition, the most efficient maintenance is possible according to the time, and the turbo molecular pump P and the entire apparatus can always be maintained in a good state.
Furthermore, since the time of maintenance becomes clear, it is sufficient to prepare necessary spare parts according to the time, and planned preparation is possible.
また、図3に示すように、カウンタCに蓄積された結果(言い換えれば、図4に示すようなグラフ)を表示器Dに表示させて、ユーザに注意喚起を促すようにしておけばさらに好適である。
このように構成しておくことで、ユーザが一々カウンタCにアクセスして確認作業を行う必要が無くなり、監視作業の簡略化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 3, it is more preferable that the result accumulated in the counter C (in other words, the graph as shown in FIG. 4) is displayed on the display device D to urge the user to call attention. It is.
By configuring in this way, it is not necessary for the user to access the counter C and perform confirmation work one by one, and the monitoring work can be simplified.
さらに、カウンタCでカウントされた回数の総回数が急激に増加し始めたこと、あるいはカウンタCでカウントされた回数が1日10回に達したことを意味する信号を警報器Aに送り、警報音や音声などでユーザに知らせるようにしておけばさらに好適である。
このように構成しておくことにより、ユーザが表示器Dに表示された表示を見落としたり見誤ったとしても確実にターボ分子ポンプPの動翼が破壊に至るであろう日を把握することができ、人為的ミスをなくすことができるとともに、確実な保守点検作業を行うことができるようになる。
Further, a signal indicating that the total number of times counted by the counter C has begun to increase suddenly or that the number counted by the counter C has reached 10 times a day is sent to the alarm device A, It is more preferable to inform the user by sound or voice.
By configuring in this way, even if the user overlooks or mistakes the display displayed on the display device D, it is possible to reliably grasp the date when the moving blade of the turbo molecular pump P will be destroyed. It is possible to eliminate human error and to perform reliable maintenance inspection work.
なお、上述した振動値、モータ電流、およびモータ回転数の値は上記のものに限定されるものではなく、ターボ分子ポンプPの大きさや使用条件などによっても変わるものである。 The vibration values, motor currents, and motor rotation speeds described above are not limited to those described above, but may vary depending on the size of the turbo molecular pump P, usage conditions, and the like.
また、ターボ分子ポンプPは図1に示すようなものに限定されるものではなく、同様の構成を有するものであれば、いかなる形態を有するものであっても良い。 Further, the turbo molecular pump P is not limited to the one shown in FIG. 1, and may have any form as long as it has the same configuration.
さらに、上述した実施形態ではロータシャフト4aの軸変位をラジアル磁気軸受7bの下方に設けられた位置センサ(変位センサ)7b’により検知するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ラジアル磁気軸受7aの上方に設けられた位置センサ(変位センサ)7a’や、スラスト磁気軸受8の下方に設けられた位置センサ(変位センサ)8aによっても検知可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the axial displacement of the
2 ロータ室
3 静翼
4a ロータシャフト
5 動翼
7a ラジアル磁気軸受
7b ラジアル磁気軸受
7b’位置センサ(変位センサ)
8 スラスト磁気軸受
11 モータ
21 制御部(判断手段)
A 警報器(警報手段)
C カウンタ(積算手段)
2
8 Thrust
A Alarm (alarm means)
C counter (accumulation means)
Claims (4)
前記ロータシャフトの振動を検出する変位センサと、
前記ロータシャフトの振動値、前記モータの回転数および、前記モータの電流値を予め定めた条件と比較し、該条件を満たすときに、前記振動値をパルス的な変動と認識する制御部と、
所定時間経過後に、前記パルス的な変動があったことを伝える信号を第2の制御部に送信する送信手段と、
前記送信手段が信号を送信したときの前記モータの電流値が所定の値以下であるときに、前記制御部で認識したパルス的な変動がターボ分子ポンプの故障の要因となる軸変位であると認定する第2の制御部と、
前記第2の制御部が認定した故障の要因となる軸変位の回数をカウントする積算手段と、を具備していることを特徴とするターボ分子ポンプ。 In a turbo molecular pump provided with a stationary blade in a rotor chamber, a rotor shaft to which a rotor blade is attached is rotatably supported in the rotor chamber via a magnetic bearing, and a motor that rotates the rotor shaft at a high speed is provided in the pump. ,
A displacement sensor for detecting vibration of the rotor shaft;
A control unit that compares the vibration value of the rotor shaft, the rotation speed of the motor, and the current value of the motor with predetermined conditions, and recognizes the vibration value as a pulse-like variation when the conditions are satisfied;
A transmission means for transmitting a signal indicating that the pulse-like fluctuation has occurred to the second control unit after a predetermined time has elapsed;
When the current value of the motor when the transmission means transmits a signal is a predetermined value or less, the pulse-like fluctuation recognized by the control unit is an axial displacement that causes a failure of the turbo molecular pump. A second controller to authorize;
A turbo molecular pump comprising: an accumulating unit that counts the number of axial displacements that cause a failure that is recognized by the second control unit .
前記ロータシャフトの振動値、前記モータの回転数および、前記電気モータの電流値を予め定めた条件と比較し、該条件を満たすときに、前記振動値をパルス的な変動と認識する第1の段階と、
前記第1の段階の後に、前記モータの電流値を所定値と比較し、所定値以下であるときに、前記第1の段階で認識したパルス的な変動がターボ分子ポンプの故障の要因となる軸変位であると認定する第2の段階と、
前記第2の段階で認定した故障の要因となる軸変位の積算回数あるいは発生回数をカウントする第3の段階と、を具備していることを特徴とするターボ分子ポンプの故障予測方法。 In a turbo molecular pump provided with a stationary blade in a rotor chamber, a rotor shaft to which a rotor blade is attached is rotatably supported in the rotor chamber via a magnetic bearing, and a motor that rotates the rotor shaft at a high speed is provided in the pump. ,
The vibration value of the rotor shaft, the rotational speed of the motor, and the current value of the electric motor are compared with a predetermined condition, and when the condition is satisfied, the vibration value is recognized as a pulse-like variation. Stages,
After the first stage, the current value of the motor is compared with a predetermined value, and when it is equal to or less than the predetermined value, the pulse-like fluctuation recognized in the first stage causes a failure of the turbo molecular pump. A second stage of identifying the axial displacement ;
A turbo molecular pump failure prediction method comprising: a third step of counting the number of times of axial displacement integration or occurrence that is a cause of the failure identified in the second step .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009207983A JP5126186B2 (en) | 2009-09-09 | 2009-09-09 | Turbomolecular pump and failure prediction method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009207983A JP5126186B2 (en) | 2009-09-09 | 2009-09-09 | Turbomolecular pump and failure prediction method thereof |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002315881A Division JP2004150340A (en) | 2002-10-30 | 2002-10-30 | Turbo molecular pump and method for predicting its breakdown |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009287573A true JP2009287573A (en) | 2009-12-10 |
JP5126186B2 JP5126186B2 (en) | 2013-01-23 |
Family
ID=41456994
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009207983A Expired - Lifetime JP5126186B2 (en) | 2009-09-09 | 2009-09-09 | Turbomolecular pump and failure prediction method thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5126186B2 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2010007975A1 (en) * | 2008-07-14 | 2012-01-05 | エドワーズ株式会社 | Vacuum pump |
CN102425556A (en) * | 2011-11-11 | 2012-04-25 | 北京中科科仪技术发展有限责任公司 | Method for obtaining radial suspension centers of rotor of magnetic molecular pump |
CN102425557A (en) * | 2011-12-08 | 2012-04-25 | 北京中科科仪技术发展有限责任公司 | Control method for acquiring rotor suspension center of magnetic suspension molecular pump |
CN106762713A (en) * | 2017-03-09 | 2017-05-31 | 苏州摩星真空科技有限公司 | Vertical compound runoff molecular pump |
JP2018003615A (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-11 | 株式会社島津製作所 | Rotor life estimation device and vacuum pump |
WO2020134020A1 (en) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 合肥美的暖通设备有限公司 | Magnetic bearing compressor, air conditioner, and protective air gap value setting method |
JP2022092457A (en) * | 2020-12-10 | 2022-06-22 | 株式会社島津製作所 | Analysis device of vacuum pump, vacuum pump, and analysis program |
WO2023112998A1 (en) * | 2021-12-16 | 2023-06-22 | エドワーズ株式会社 | Vacuum pump and control device |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02204697A (en) * | 1989-01-31 | 1990-08-14 | Shimadzu Corp | Turbo-molecular pumping plant |
JP2000234598A (en) * | 1999-02-15 | 2000-08-29 | Kobe Steel Ltd | Trouble deciding method for multistage centrifugal compressor |
JP2000283056A (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-10 | Hitachi Ltd | Vacuum pump abnormality monitoring system |
JP2002295398A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-09 | Boc Edwards Technologies Ltd | Device and method for protecting turbo molecular pump |
-
2009
- 2009-09-09 JP JP2009207983A patent/JP5126186B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02204697A (en) * | 1989-01-31 | 1990-08-14 | Shimadzu Corp | Turbo-molecular pumping plant |
JP2000234598A (en) * | 1999-02-15 | 2000-08-29 | Kobe Steel Ltd | Trouble deciding method for multistage centrifugal compressor |
JP2000283056A (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-10 | Hitachi Ltd | Vacuum pump abnormality monitoring system |
JP2002295398A (en) * | 2001-03-28 | 2002-10-09 | Boc Edwards Technologies Ltd | Device and method for protecting turbo molecular pump |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5719592B2 (en) * | 2008-07-14 | 2015-05-20 | エドワーズ株式会社 | Vacuum pump |
JPWO2010007975A1 (en) * | 2008-07-14 | 2012-01-05 | エドワーズ株式会社 | Vacuum pump |
CN102425556A (en) * | 2011-11-11 | 2012-04-25 | 北京中科科仪技术发展有限责任公司 | Method for obtaining radial suspension centers of rotor of magnetic molecular pump |
CN102425556B (en) * | 2011-11-11 | 2014-07-02 | 北京中科科仪股份有限公司 | Method for obtaining radial suspension centers of rotor of magnetic molecular pump |
CN102425557A (en) * | 2011-12-08 | 2012-04-25 | 北京中科科仪技术发展有限责任公司 | Control method for acquiring rotor suspension center of magnetic suspension molecular pump |
CN102425557B (en) * | 2011-12-08 | 2014-09-03 | 北京中科科仪股份有限公司 | Control method for acquiring rotor suspension center of magnetic suspension molecular pump |
JP2018003615A (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-11 | 株式会社島津製作所 | Rotor life estimation device and vacuum pump |
CN106762713A (en) * | 2017-03-09 | 2017-05-31 | 苏州摩星真空科技有限公司 | Vertical compound runoff molecular pump |
WO2020134020A1 (en) * | 2018-12-29 | 2020-07-02 | 合肥美的暖通设备有限公司 | Magnetic bearing compressor, air conditioner, and protective air gap value setting method |
US11965685B2 (en) | 2018-12-29 | 2024-04-23 | Hefei Midea Heating & Ventilating Equipment Co., Ltd. | Magnetic bearing compressor, air conditioner, and protective air gap value setting method |
JP2022092457A (en) * | 2020-12-10 | 2022-06-22 | 株式会社島津製作所 | Analysis device of vacuum pump, vacuum pump, and analysis program |
JP7480691B2 (en) | 2020-12-10 | 2024-05-10 | 株式会社島津製作所 | Vacuum pump analysis device, vacuum pump and analysis program |
WO2023112998A1 (en) * | 2021-12-16 | 2023-06-22 | エドワーズ株式会社 | Vacuum pump and control device |
JP2023089702A (en) * | 2021-12-16 | 2023-06-28 | エドワーズ株式会社 | Vacuum pump and control device |
JP7408618B2 (en) | 2021-12-16 | 2024-01-05 | エドワーズ株式会社 | Vacuum pump and control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5126186B2 (en) | 2013-01-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5126186B2 (en) | Turbomolecular pump and failure prediction method thereof | |
JP5719592B2 (en) | Vacuum pump | |
JP2017142153A (en) | Life prediction method, life prediction device, and life prediction system | |
JP2002295398A (en) | Device and method for protecting turbo molecular pump | |
JP2012013082A (en) | System and method for monitoring health of airfoil | |
JP2012013079A (en) | System and method for monitoring health of airfoil | |
EP1574719A2 (en) | Method and apparatus to reduce vibrations in a pumping arrangement | |
JP2004150340A (en) | Turbo molecular pump and method for predicting its breakdown | |
JP2007107830A (en) | Control device of fan filter unit | |
JP2020041455A (en) | Pump monitoring device and vacuum pump | |
JP7057128B2 (en) | Vacuum pump and vacuum pump deposit detector and vacuum pump deposit detection method | |
CN112219034B (en) | Vacuum pump and temperature control device | |
JP2003232292A (en) | Vacuum pump | |
JP3986295B2 (en) | Abnormality detection device for turbo molecular pump | |
JP2004117091A (en) | Vacuum pump | |
WO2016076191A1 (en) | Vacuum pump and method for estimating cause of anomaly in such vacuum pump | |
JP6485874B2 (en) | Vacuum pump with backup bearing contact sensor | |
JP3546144B2 (en) | Turbo molecular pump and its protection operation method | |
JP2009275578A (en) | Magnetic bearing type turbo-molecular pump and vacuum system | |
TW202212703A (en) | Pump monitoring apparatus, vacuum pump, pump monitoring method, and storage medium storing pump monitoring program | |
JP2006002614A (en) | Magnetic bearing type turbo molecular pump | |
KR20020001816A (en) | Vacuum pump | |
JP2003148376A (en) | Turbo-molecular pump, and method for measuring axial deflection quantity therein | |
JP2022126391A (en) | Vacuum pump and vacuum pump control method | |
JP2007138892A (en) | Magnetic bearing type turbo-molecular pump |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090909 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110927 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111108 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120106 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120710 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120824 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121002 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121015 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5126186 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109 Year of fee payment: 3 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |