JP2011094761A - 油面検知兼軸受監視装置及び真空ポンプ - Google Patents
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Abstract
【課題】迅速・正確に潤滑油の状態を検出でき、同時に装置の小型化を図ることができる油面検知兼軸受監視装置及び真空ポンプを提供すること。
【解決手段】油面検知兼軸受監視装置1−1は、潤滑油169の油面169aの位置を検出する油面検知装置であり、同時にその潤滑油導入部15内に導入された潤滑油169の汚れを検知してこの潤滑油169が供給される軸受157の摩耗の程度を監視する光センサ22を取り付ける。光センサ22は油面検知兼軸受監視装置1−1に設置した光発光部23と光受光部25とを具備し、光発光部23から潤滑油導入部15内の潤滑油169に投入した光を光受光部25に受光させてその受光量を検出することで潤滑油169の汚れを検知する。
【選択図】図4
【解決手段】油面検知兼軸受監視装置1−1は、潤滑油169の油面169aの位置を検出する油面検知装置であり、同時にその潤滑油導入部15内に導入された潤滑油169の汚れを検知してこの潤滑油169が供給される軸受157の摩耗の程度を監視する光センサ22を取り付ける。光センサ22は油面検知兼軸受監視装置1−1に設置した光発光部23と光受光部25とを具備し、光発光部23から潤滑油導入部15内の潤滑油169に投入した光を光受光部25に受光させてその受光量を検出することで潤滑油169の汚れを検知する。
【選択図】図4
Description
本発明は、軸受の潤滑や冷却に用いる潤滑油の油量を検知し、同時に軸受の摩耗劣化等の状態も検知する油面検知兼軸受監視装置及び真空ポンプに関するものである。
従来、真空ポンプ等の回転機械には回転軸を軸支する軸受が設置されており、この軸受にはこれを潤滑・冷却するための潤滑油が供給される。潤滑油は潤滑油室内に溜められていて、回転機械を駆動したときに潤滑油室内の潤滑油が軸受に供給されて軸受を潤滑・冷却した後に、再び潤滑油室に戻される(例えば特許文献1参照)。
潤滑油は軸受の摩耗や熱による劣化などにより、異色化し(濁り)、徐々に暗色になっていく。そこで従来、潤滑油の汚れを目視で点検し、汚れがあるレベルに達した場合は潤滑油を入れ替えるなどの保守を行っていた。また目視に代えて光センサを用いて前記潤滑油の異色化を検出する方法もあった。
しかしながら、目視による点検では、半導体工場など、多数のポンプが稼働している場合、この点検は容易ではなく、また人の判断によるため正確な判断は困難であった。一方、光センサを用いて点検する場合は、このような問題は生じないが、光センサ等の汚れ検出装置を別途設置する必要があるので、装置の小型化が阻害される等の問題があった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものでありその目的は、迅速・正確に潤滑油の状態を検出でき、同時に装置の小型化を図ることができる油面検知兼軸受監視装置及びこの油面検知兼軸受監視装置を用いて構成される真空ポンプを提供することにある。
本願請求項1に記載の発明は、回転機械の軸受を潤滑する潤滑油を溜めておく潤滑油室に取り付けられ潤滑油の油面の位置を検出する油面検知装置を具備するとともに、前記油面検知装置に、この油面検知装置内に導入された潤滑油の汚れを検知して前記軸受の摩耗の程度を監視する光センサを取り付けたことを特徴とする油面検知兼軸受監視装置にある。
本願請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の油面検知兼軸受監視装置であって、前記光センサは前記油面検知装置に設置した光発光部と光受光部とを具備し、光発光部から油面検知装置内の潤滑油に投入した光を光受光部に受光させてその受光量を検出する構成であることを特徴とする油面検知兼軸受監視装置にある。
本願請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の油面検知兼軸受監視装置であって、前記油面検知装置は、内部に導入された潤滑油の油面の上下動に応じて上下動するフロートを、前記光センサの光発光部から光受光部に向かう光の通路に設置し、この光の通路を前記フロートが遮ることで潤滑油の油面の位置を検出する構成であることを特徴とする油面検知兼軸受監視装置にある。
本願請求項4に記載の発明は、請求項1又は2又は3に記載の油面検知兼軸受監視装置を用いた回転機械であって、前記回転機械は真空ポンプであり、この真空ポンプを運転制御する制御部は、前記光センサが検知した潤滑油の汚れの検出値を入力するとともに、入力した前記検出値が一定のしきい値を超えた際に警報信号を出力することを特徴とする真空ポンプにある。
請求項1に記載の発明によれば、油面検知装置に光センサを取り付けたので、装置のコンパクト化が図れるとともに、光センサによる迅速・正確な潤滑油の状態の検出が可能になり、軸受が故障する前に事前に軸受のオーバーホールや交換等による故障防止処置が行える。
請求項2に記載の発明によれば、光受光部に受光した受光量に応じて、容易且つ確実に潤滑油の状態を検出して軸受の摩耗の程度を判断することができる。
請求項3に記載の発明によれば、光センサを、潤滑油の状態検出と油面検出の両者に共用するので、装置のコンパクト化・小型化が図れる。
請求項4に記載の発明によれば、コンパクトな油面検知兼軸受監視装置を用いるので、真空ポンプ全体のコンパクト化・小型化が図れる。一方真空ポンプは半導体製造装置に広く使用されているが、真空ポンプが急に停止などすると半導体製造装置全体にその影響が及び、大きな損害を生じてしまう恐れがある。このため本発明にかかる油面検知兼軸受監視装置を半導体製造装置用の真空ポンプに用いることで真空ポンプの軸受を監視させれば、軸受の故障を事前に知ることができ、特に好適である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかる油面検知兼軸受監視装置1−1を用いて構成された真空ポンプ100の1例を示す一部断概略側面図である。また図2は真空ポンプ100の軸受及び歯車部分の要部拡大概略断面図である。
図1は本発明の一実施形態にかかる油面検知兼軸受監視装置1−1を用いて構成された真空ポンプ100の1例を示す一部断概略側面図である。また図2は真空ポンプ100の軸受及び歯車部分の要部拡大概略断面図である。
この真空ポンプ100はルーツ型のドライ真空ポンプであり、軸受155,157(軸受157は図2参照)に軸支された2本の回転軸153(図1,図2では1つの回転軸153のみ示している。もう1つの回転軸153は図1の紙面奥側に両回転軸153が水平で平行に並ぶように設置されている。)にルーツ型ロータ159を固定し、ロータケーシング161内に収納し、図示する一方の回転軸153の一端部にモータ163を取り付け、両回転軸153の他方の端部に両回転軸153を同期させて回転駆動するための歯車(タイミング歯車)165を取り付けて構成されている。
回転軸153の端部に取り付けた歯車165は、ギヤケース167内に収納されており、その内部は潤滑油169を溜めておく潤滑油室171になっている。歯車165の下端近傍部分は少し潤滑油169内に浸漬しており、また歯車165の一端面には油板173が取り付けられている。
そしてモータ163を駆動すれば、両回転軸153が同期反転し、回転軸153に固定されたルーツ型ロータ159が互いに同期反転し、ルーツ型ロータ159の外周面とロータケーシング161の内周面との間に閉じ込められた気体が吸込側から吐出側に送り出され、これによって真空排気が行われる。同時に油板173が回転することで油板173及び歯車165が潤滑油169を潤滑油室171の天井面まで跳ね上げ、矢印で示すように軸受157に供給されてこれを潤滑した後、潤滑油室171に戻される。
一方図1に示すように、ギヤケース167の外側壁の前記潤滑油169の油面付近に対向する位置には、油面検知兼軸受監視装置1−1が取り付けられている。図3は油面検知兼軸受監視装置1−1の正面図、図4は断面図(図5のB−B断面図)、図5は別の角度での断面図(図3のA−A断面図)である。油面検知兼軸受監視装置1−1は、潤滑油の油面を検出する油面検知装置であると同時に、この油面検知装置内に導入された油の汚れを検知して前記軸受157の摩耗の程度を監視する軸受監視装置でもある。すなわち油面検知兼軸受監視装置1−1は、略矩形板状の本体ケース11の上部に上方向に棒状に突出するセンサ保持部13を非磁性体の透明な材料にて一体成形してなるケース10と、本体ケース11の一方の側面(ギヤケース167に対向する側の面)に形成された凹状の潤滑油導入部15内にその先端側(下記するフロート本体部43側)が挿入されたフロート17と、センサ保持部13の上面から下方に向けて設けた凹状のセンサ挿入部19に挿入されるスイッチ21と、本体ケース11の左右両側面に取り付けられる光センサ(光電センサ)22とを具備して構成されている。この光センサ22は透過型の光センサであり、光発光部(発光素子)23と光受光部(受光素子)25とを有している。
本体ケース11の各角部付近には貫通する取付孔29が設けられている。取付孔29はケース10を前記ギヤケース167の外側壁に取り付けるためのボルト挿入孔である。ケース10の左右両外周側面の下部には対向するように発光部収納部30と受光部収納部31が形成されている。発光部収納部30と受光部収納部31の間には、潤滑油導入部15を途中に介して、両者を直線状に連結するように本体ケース11内部を貫通する一対の光導光路33,35が形成されている。さらに本体ケース11の前記ギヤケース167を取り付ける側の面からは、本体ケース11の面から離れる方向に向かって突出する一対のフロート取付基部37が設けられ、両フロート取付基部37に水平に架け渡される軸39によってフロート17が回動自在にケース10に取り付けられる。
フロート17は潤滑油に浮く樹脂材料を略棒状に成形して構成されており、軸部41の一端側にフロート本体部43を取り付けている。そして軸部41の途中の部分が前記軸39に回動自在に軸支されており、潤滑油169の油面169aの上下動に応じてフロート本体部43が上下動する。フロート本体部43内にはマグネット(永久磁石)47が収納されている。マグネット47はスイッチ21の真下の位置に配置されている。
センサ挿入部19に収納されるスイッチ21はリードスイッチであり、前記フロート本体部43内のマグネット47が接近するとオン(又はオフ)し、離れるとオフ(又はオン)するように動作する。スイッチ21にはリード線49が接続されており、センサ保持部13の上部から外部に引き出されている。
図4,図5に示しているフロート17の位置は、潤滑油導入部15内に導入されている潤滑油169の油面169aが基準位置にある場合の位置を示している。また前記一対の光導光路33,35は、常に潤滑油169内に開口するように、フロート本体部43の下部であって、且つ一対の光導光路33,35間を結ぶ直線がフロート本体部43の上下動によって遮られない位置に設けられている。
図6は真空ポンプ100の制御ブロック図である。同図に示すように真空ポンプ100にはこの真空ポンプ100を運転制御する制御部110が設けられている。制御部110は、図示しない操作パネルからの各種指令信号によって真空ポンプ100を運転制御するものであり、モータ163に駆動信号を出力し、警報手段175に警報信号を出力し、油面検知兼軸受監視装置1−1の油面検知装置を構成するスイッチ21からの出力を入力し、光発光部23に出力して光受光部25からの信号を入力する。制御部110はもちろん真空ポンプ100の他の各種制御も行う。警報手段175は例えば図示しない操作パネルに設けた警報ランプや、警報ブザー等によって構成される。
そして制御部110は、モータ163に駆動信号を出力することによって、前述のように真空ポンプ100を運転する。同時にスイッチ21からの入力信号により、潤滑油室171内の潤滑油169の油面169aを検出し、その油面169aが所定のレベル以下になってスイッチ21がオフ(又はオン)したことを検出した場合は、潤滑油169の量が減少したと判断し、前記警報手段175にその旨を出力し表示する。この場合、作業者は潤滑油169を真空ポンプ100に補充する。
また真空ポンプ100を運転しているときは、光発光部23で発光した光を、光導光路33と潤滑油導入部15と光導光路35とを通して光受光部25に受光させる。油潤滑式の軸受157は、軸受157の劣化により摩耗が生じ、その摩耗粉の影響から潤滑油169が黒く変色していく。一方前記光受光部25での光の受光量は、潤滑油169が黒くなるほど減少する。そこで制御部110は、光受光部25が検知した検出値を入力し、入力した前記検出値が一定のしきい値を超えた際に、軸受157が劣化・摩耗したと判断して、警報手段175に警報信号を出力しその旨を表示する。
警報信号が表示された場合、作業者は真空ポンプ100を点検し、必要に応じて軸受157のオーバーホールまたは軸受交換または潤滑油交換などを行う。例えば潤滑油169を交換し、再び短期間で警報が出るような場合は、軸受157が劣化して摩耗の速さが早いと判断できるので、この段階でオーバーホールや軸受交換を行ってもよい。
以上説明したようにこの油面検知兼軸受監視装置1−1によれば、油面検知兼軸受監視装置1−1として油面検知装置(油面検知兼軸受監視装置1−1の光センサ22以外の部分)に光センサ22を取り付けた(一体化も可能である)構成としたので、両者を別々の位置に設置する場合に比べてコンパクト化が図れ、さらにはこの油面検知兼軸受監視装置1−1を取り付ける真空ポンプ100のコンパクト化・小型化が図れる。また光センサ22による迅速・正確な潤滑油169の状態の検出が可能となり、軸受157が故障する前に事前に軸受157のオーバーホールや交換等を行うことによって、真空ポンプ100の故障防止処置が行える。つまり油面検知兼軸受監視装置1−1を真空ポンプ100に用いることで、真空ポンプ100の軸受157を監視させれば、真空ポンプ100が急に停止することなどを未然に防止することができ、従ってこの真空ポンプ100を使用した半導体製造装置を常に安定して運用することができる。つまりこの油面検知兼軸受監視装置1−1は、半導体製造装置に用いる真空ポンプ100に適用して特に有効である。もちろん他の各種装置に用いても良いことは言うまでもない。
図7は油面検知兼軸受監視装置1−2の正面図、図8は断面図(図9のD−D断面図)、図9は別の角度での断面図(図7のC−C断面図)である。この油面検知兼軸受監視装置1−2において前記油面検知兼軸受監視装置1−1と同一または相当部分には同一符号を付す。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図1〜図6に示す実施形態と同じである。この油面検知兼軸受監視装置1−2において前記油面検知兼軸受監視装置1−1と相違する点は、油面検知兼軸受監視装置1−1で取り付けたスイッチ21と、このスイッチ21を取り付けるための本体ケース11のセンサ保持部13と、フロート本体部43内に収納したマグネット47とを省略し、その代りにフロート本体部43で光の通路を遮る場所に設置し、油面169aが基準位置にある場合は一対の光導光路33,35間を結ぶ直線がフロート本体部43によって塞がれず、油面169aが下降してフロート本体部43が下降した場合は前記一対の光導光路33,35間を結ぶ直線の間にこのフロート本体部43が位置するように、一対の光導光路33,35とフロート本体部43とを設置した点である。すなわちフロート17は、光センサ22の光発光部23から光受光部25に向かう光の通路を横切るように設置され、この光の通路を前記フロート17が遮ることで潤滑油169の油面169aを検出するように構成している。
そして前記実施形態と同様に制御部110によって真空ポンプ100を運転制御する。このとき同時に光発光部23で発光した光は、光導光路33と潤滑油導入部15と光導光路35とを通して光受光部25に受光され、これによってフロート本体部43(即ち油面169a)が所定のレベル以上の位置にあることを検知する。同時に、制御部110は、光受光部25が検知した検出値を入力し、入力した前記検出値が一定のしきい値を超えた際に、軸受157が劣化・摩耗したと判断して、警報手段175に警報信号を出力しその旨を表示する。警報信号が表示された場合のその後の作業者の作業は前記実施形態の場合と同じである。
一方潤滑油169の油面169aが所定のレベル以下に低下した場合は、フロート本体部43が下降して光発光部23から光受光部25に向かう光の光路が塞がれ、光受光部25に光が受光されなくなり、これを検出した制御部110は潤滑油169の量が減少したと判断し、前記警報手段175にその旨を表示する。この場合、作業者は潤滑油169を真空ポンプ100に補充する。
以上説明したようにこの油面検知兼軸受監視装置1−2によれば、前記油面検知兼軸受監視装置1−1と同様の作用・効果を有する。さらにこの油面検知兼軸受監視装置1−2によれば、光センサ22を、潤滑油169の状態検出と油面検出の両者に共用するので、油面検知兼軸受監視装置1−2及び油面検知兼軸受監視装置1−2を用いた真空ポンプ100のコンパクト化・小型化を図ることができる。
図10は油面検知兼軸受監視装置1−3の断面図(図4に相当する部分の断面図)である。この油面検知兼軸受監視装置1−3において前記油面検知兼軸受監視装置1−1と同一または相当部分には同一符号を付す。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図1〜図6に示す実施形態と同じである。この油面検知兼軸受監視装置1−3において前記油面検知兼軸受監視装置1−1と相違する点は、光発光部23及び光受光部25からなる光センサ22の設置位置及び光導光路33,35の形成位置を変更した点である。すなわちこの油面検知兼軸受監視装置1−3においては、光発光部23と光受光部25を本体ケース11の上下に設置し、これに合わせて光導光路33,35を上下方向(この実施形態では垂直方向)を向くように形成している。一対の光導光路33,35は、光発光部23から光受光部25に向かう光が、常に潤滑油169の油面169aを通して潤滑油169内を通り、且つ一対の光導光路33,35間を結ぶ直線がフロート本体部43の上下動によって遮られない位置となるように設けられている。
そして油面検知兼軸受監視装置1−1の場合と同様に制御部110によって真空ポンプ100を運転制御する。同時にスイッチ21からの入力信号により、潤滑油室171内の油面169aを検出し、その油面169aが所定のレベル以下になってスイッチ21がオフしたことを検出した場合は、潤滑油169の量が減少したと判断し、前記警報手段175にその旨を表示する。この場合、作業者は潤滑油169を真空ポンプ100に補充する。
また真空ポンプ100を運転しているときは、光発光部23で発光した光を、光導光路33と潤滑油導入部15と光導光路35とを通して光受光部25に受光させているので、制御部110は、光受光部25が検知した検出値を入力し、入力した前記検出値が一定のしきい値を超えた際は、軸受157が劣化・摩耗したと判断して、警報手段175に警報信号を出力しその旨を表示する。警報信号が表示された場合のその後の作業者の作業は前記油面検知兼軸受監視装置1−1の場合と同じである。
図11は油面検知兼軸受監視装置1−4の断面図(図4に相当する部分の断面図)である。この油面検知兼軸受監視装置1−4において前記油面検知兼軸受監視装置1−1と同一または相当部分には同一符号を付す。なお以下で説明する事項以外の事項については、前記図1〜図6に示す実施形態と同じである。この油面検知兼軸受監視装置1−4において前記油面検知兼軸受監視装置1−1と相違する点は、光センサ22として反射型の光センサを用い、この光センサ22を本体ケース11の上部に設置し、これに合わせて光導光路33を上下方向(この実施形態では垂直方向)に向けて前記光センサ22から発射される光が潤滑油導入部15内の潤滑油169の油面169aで反射できるように構成した点である。なお前記油面検知兼軸受監視装置1−1で設けた光導光路35は省略している。この実施形態で用いる光センサ22は、光発光部(発光素子)と光受光部(受光素子)とが一体となって同方向を向いて設置されており、光発光部から発射された光を油面169aに当て、反射してくる光を光受光部で受けて検知する構成となっている。この光センサ22は反射された油面の濃淡が検出できるものである。
そして油面検知兼軸受監視装置1−1の場合と同様に制御部110によって真空ポンプ100を運転制御する。同時にスイッチ21からの入力信号により、潤滑油室171内の油面169aを検出し、その油面169aが所定のレベル以下になってスイッチ21がオフしたことを検出した場合は、潤滑油169の量が減少したと判断し、前記警報手段175にその旨を表示する。この場合、作業者は潤滑油169を真空ポンプ100に補充する。
また真空ポンプ100を運転しているときは、光センサ22の光発光部で発光した光を光導光路33と潤滑油導入部15を通して潤滑油169の油面169aで反射させ、この反射光を再び潤滑油導入部15と光導光路33を通して光センサ22の光受光部に受光させる。制御部110は、光センサ22の光受光部が検知した潤滑油169の濃淡の検出値を入力し、入力した前記検出値が一定のしきい値を超えた際は、軸受157が劣化・摩耗したと判断して、警報手段175に警報信号を出力しその旨を表示する。警報信号が表示された場合のその後の作業者の作業は前記油面検知兼軸受監視装置1−1の場合と同じである。
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載がない何れの形状や構造や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。例えば、上記実施形態では光センサ22は潤滑油169の透過度又は濃淡を検出したが、その代りに潤滑油の油色によって軸受の劣化状況を検知・判断するようにしても良い。この場合、光センサとして色を識別できる光センサを用いる。また上記各実施形態では本発明にかかる油面検知兼軸受監視装置を真空ポンプに適用した場合を示したが、真空ポンプ以外の各種回転機械に適用してもよい。また上記実施形態では本発明にかかる真空ポンプを半導体製造装置に適用した場合を示したが、真空ポンプは半導体製造装置以外に適用しても良い。
1−1〜1−4 油面検知兼軸受監視装置(油面検知装置)
10 ケース
11 本体ケース
13 センサ保持部
15 潤滑油導入部
17 フロート
19 センサ挿入部
21 スイッチ
22 光センサ
23 光発光部
25 光受光部
33,35 光導光路
43 フロート本体部
47 マグネット
100 真空ポンプ(回転機械)
110 制御部
153 回転軸
155,157 軸受
159 ルーツ型ロータ
161 ロータケーシング
163 モータ
165 歯車(タイミング歯車)
169 潤滑油
169a 油面
171 潤滑油室
173 油板
175 警報手段
10 ケース
11 本体ケース
13 センサ保持部
15 潤滑油導入部
17 フロート
19 センサ挿入部
21 スイッチ
22 光センサ
23 光発光部
25 光受光部
33,35 光導光路
43 フロート本体部
47 マグネット
100 真空ポンプ(回転機械)
110 制御部
153 回転軸
155,157 軸受
159 ルーツ型ロータ
161 ロータケーシング
163 モータ
165 歯車(タイミング歯車)
169 潤滑油
169a 油面
171 潤滑油室
173 油板
175 警報手段
Claims (4)
- 回転機械の軸受を潤滑する潤滑油を溜めておく潤滑油室に取り付けられ潤滑油の油面の位置を検出する油面検知装置を具備するとともに、
前記油面検知装置に、この油面検知装置内に導入された潤滑油の汚れを検知して前記軸受の摩耗の程度を監視する光センサを取り付けたことを特徴とする油面検知兼軸受監視装置。 - 請求項1に記載の油面検知兼軸受監視装置であって、
前記光センサは前記油面検知装置に設置した光発光部と光受光部とを具備し、光発光部から油面検知装置内の潤滑油に投入した光を光受光部に受光させてその受光量を検出する構成であることを特徴とする油面検知兼軸受監視装置。 - 請求項2に記載の油面検知兼軸受監視装置であって、
前記油面検知装置は、内部に導入された潤滑油の油面の上下動に応じて上下動するフロートを、前記光センサの光発光部から光受光部に向かう光の通路に設置し、この光の通路を前記フロートが遮ることで潤滑油の油面の位置を検出する構成であることを特徴とする油面検知兼軸受監視装置。 - 請求項1又は2又は3に記載の油面検知兼軸受監視装置を用いた回転機械であって、
前記回転機械は真空ポンプであり、
この真空ポンプを運転制御する制御部は、前記光センサが検知した潤滑油の汚れの検出値を入力するとともに、入力した前記検出値が一定のしきい値を超えた際に警報信号を出力することを特徴とする真空ポンプ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009251654A JP2011094761A (ja) | 2009-11-02 | 2009-11-02 | 油面検知兼軸受監視装置及び真空ポンプ |
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