JP2011516794A - 真空ポンプ - Google Patents

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Abstract

【解決手段】本発明は、ポンプステータ(10)及びポンプロータ(11)に関する。ポンプロータ(11)は、ポンプステータ(10)のリーダによって読み出され得るトランスポンダ(14)を含んでいる。ポンプロータ(11)は、動作データ(BD)を決定するためのセンサ(26)、及びメモリ(27)を更に含んでいる。メモリ(27)は、測定された動作データ(BD)の履歴、又は耐用寿命特性(LDK) のいずれかを記憶する。このようにして、夫々のポンプロータの摩耗の程度が決定されてポンプロータに記憶される。従って、ポンプロータは、保守に関する情報を全て格納している。ポンプロータが別の真空ポンプに使用される場合であっても、ポンプロータに関する情報はポンプロータに記憶されたままである。

Description

本発明は、ポンプロータ及びポンプステータを備えた真空ポンプに関しており、前記ポンプロータは、ロータアンテナを有するトランスポンダを含んでおり、前記ポンプステータは、ステータアンテナを有するリーダと、磨耗に関する動作データを決定するための少なくとも１つのセンサとを含んでいる。
国際公開第2007／025854号パンフレット（レイボルド バキューム ゲーエムベーハー（Leybold Vacuum GmbH ））は、ポンプロータが、例えば温度センサのような変換器を有する真空ポンプについて述べている。ポンプロータは、変換器からポンプステータの受信アンテナにデータを送信する送信アンテナを備えている。そのために、正確な測定値がポンプロータからポンプステータに送信され得る。
国際公開第2007／025854号パンフレット
真空ポンプ、特には毎分10,000回転及び毎分100,000 を超える回転間の回転速度で回転する高速回転式ターボ分子ポンプは、非常に高性能な装置であり、該装置の構成部品が、圧縮熱、摩擦熱及び遠心力による過大なストレスにさらされる。ポンプロータの過度に高い温度は、破壊の危険性を増大させ、材料疲労を促進して、ポンプロータの他の特性を変化させる。ポンプロータの製造、及びポンプロータの材料の選択は、最も高い品質基準を満たす必要がある。真空ポンプは、真空ポンプを分解する定期的な保守を必要とする。これは特に、高度な安全性を監視する必要があるポンプロータに当てはまる。ポンプロータは更に、定期的な掃除が必要である。ポンプロータは、一定の時間間隔で点検又は保守され得る。しかしながら、ポンプロータの作動量を考慮して保守間隔を設定するほうがより有利である。これは、温度又は回転速度のような測定された動作データを評価することにより達成され得る。
（事前に公開されていない）独国特許出願公開第102007009085号明細書（オーリコン レイボルド バキューム ゲーエムベーハー（Oerlikon Leybold Vacuum GmbH））は、ガスターボポンプのポンプロータの疲労度を決定する方法について述べており、該方法では、ポンプロータの回転速度が連続的に決定されて、回転速度の極大値及び極小値が決定される。回転速度の極大値及び極小値は、対で関連付けられる。対疲労値が、回転速度の極大値及び極小値の対毎に計算されて、全ての対疲労値が蓄積されて、全疲労値が得られる。全疲労値は耐用寿命特性を表わす。
本発明は、ポンプロータの保守管理が、ポンプロータが配置されている夫々のポンプステータから独立している真空ポンプを提供することを目的とする。
本発明の真空ポンプは、請求項１の特徴によって特定されている。本発明は、ポンプロータが、動作データ、又は該動作データから計算された耐用寿命特性を記憶するメモリを含んでおり、リーダによる要求の際には、トランスポンダを介してリーダに前記動作データ又は前記耐用寿命特性を読み出すことを特徴とする。
ポンプロータ側のメモリは、ポンプロータの過去の作動に基づく摩耗に関する動作データを格納している。このような動作データは、例えば、温度、回転速度（最大値及び最小値）又は材料のストレス若しくは膨張である。このため、材料の摩耗に関して作動量を評価することが可能になる。
本発明の第１変形例によれば、測定された動作データが、処理することなくポンプロータ側のメモリに直接記憶される。第２変形例によれば、耐用寿命特性が、動作データから計算されており、耐用寿命特性は、摩耗により決まり、ポンプロータの摩耗の程度を表す。ここでは、摩耗は、あらゆる種類の磨滅及び材料疲労として理解されるべきである。真空ポンプが作動される毎に、耐用寿命特性がストレス値分増大されて、更新された耐用寿命特性が生成される。夫々の耐用寿命特性と所定の制限値との差により、ポンプロータの残りの可能な作動時間に関する情報が与えられる。制限値に達すると、制御部は、真空ポンプの駆動を停止することにより、関連するポンプロータを備えた真空ポンプの更なる作動を停止することが可能である。
本発明によれば、ポンプロータが自身のメモリを有するので、ポンプロータ側のメモリは、ポンプロータの今までの作動の摩耗に関するデータを格納している。ポンプロータが配置されている真空ポンプと無関係に、ポンプロータは、自身で常時保持する関連したデータを記憶する。従って、ポンプロータは、夫々のポンプステータとは無関係に、残りの耐用寿命又は機能性に関する情報、及び摩耗の程度に関する情報を与えることが可能である。
第２変形例では、ポンプロータ側のメモリは、動作データから計算された耐用寿命特性を記憶する。ここでは、耐用寿命特性のみが記憶される必要があるので、記憶容量を比較的小さくすることが可能である。耐用寿命特性を更新するために、プロセッサが必要である。プロセッサは、トランスポンダと組み合わせてポンプロータに設けられてもよい。この場合、耐用寿命特性は、ポンプロータで直ちに更新される。
別の可能性によれば、ポンプロータの動作データ及び耐用寿命特性が、ポンプステータ側の制御部に送信されて、ポンプステータ側の制御部は、現時点の測定された動作データからストレス値を得て、更新された耐用寿命特性を生成するために、ストレス値を耐用寿命特性に加える。更新された耐用寿命特性は、ポンプロータに送信されて、ポンプロータ側のメモリに記憶される。この場合、データはポンプステータ側で処理される。
トランスポンダは、電磁結合によってリーダから電流が供給される受動トランスポンダであってもよい。しかしながら、トランスポンダは、電流を自身で供給する能動トランスポンダであってもよい。いかなる場合も、トランスポンダは、自身のメモリ、任意にはマイクロプロセッサを更に含んでいることが好ましい。トランスポンダシステムは、情報を双方向に送信すべく設計されている。
本発明の好ましい実施形態によれば、ポンプロータは、トランスポンダを介してリーダに送信され得る少なくとも１つのロータ情報を記憶する識別保護メモリを含んでおり、ロータ情報が所定の基準を満たす場合、制御部は、真空ポンプの作動を単に許可する。このため、ポンプロータの元の特性及び規定の準拠を保証することが可能になる。ポンプロータのトランスポンダは、ポンプステータに識別情報を与える。制御部は、ポンプロータが元の部品であるか否か、及びポンプロータが夫々のポンプステータに適合するか否か又は夫々のポンプステータに許容されるか否かを判断する。それにより、真空ポンプにおいて、ポンプロータの混同に対する保護、及び認められてない（模造された）ポンプロータの使用に対する保護が達成される。必要とされる安全度の監視は、破損及び休止時間の回避に役立つ。
真空ポンプのポンプステータ及びポンプロータ間で情報を伝送するための通信システムを概略的に示す図である。
本発明の実施形態を、１枚の図面を参照して以下に更に詳細に説明する。
真空ポンプの構造は、参照して本明細書に組み込まれる国際公開第2007／025854号パンフレットにおける構造と同様である。前記真空ポンプは、高速で回転するポンプロータを備えたターボ分子ポンプである。ポンプロータ及びポンプステータには、翼板が相互に係合するように列をなして配置されている。本発明は主に通信システムに重点を置いているので、ポンプステータ10及びポンプロータ11は図１に単に概略的に示されているだけである。
ポンプステータは、RFIDシステムのリーダ12を含んでいる。リーダ12は、ステータアンテナ13に接続されている。ポンプロータ11は、ロータアンテナ15を備えたRFIDトランスポンダ14又はタグを含んでいる。リーダ12及びトランスポンダ14間で、データがアンテナ13,15 を介して無線で双方向に送信される。
リーダ12は、電源（不図示）を備えている。トランスポンダ14は、アンテナ13,15 を介してリーダ12から無線で電力が供給されてもよい。
ポンプステータ10は、リーダ12と双方向に通信するメモリ16を含んでいる。メモリ16は、種々のセンサ17に接続されており、該センサ17は、回転速度センサ、モータ温度センサ、ハウジング温度センサ及び冷却水センサを含んでもよい。パラメータメモリ18が、電流、電圧、動力及び回転速度に関して特定された動作値に加えて、ポンプの型に関する情報を格納している。
メモリ16は、マイクロプロセッサを含んでいる制御部20と通信する。制御部20は、ポンプロータ11を駆動するモータ21を制御する。
トランスポンダ14は、ロータ情報をコピー保護データとして保持する識別保護メモリ25に接続されている。ロータ情報は、PIN 又はTAN であってもよい。
ポンプロータ11は、動作データBDを測定するためのセンサ26を含んでいる。例えば、センサ26の例として、温度センサ、歪みゲージ、加速度センサ又は回転速度センサが挙げられる。しかし、これらのセンサに限定されず、他のタイプのセンサが加えられてもよい。ポンプロータ11は、トランスポンダ14に一体化され得るポンプロータ側のメモリ27を更に含んでいる。
本発明の一実施形態では、メモリ27は、ポンプロータ11に関する動作データBDの履歴を記憶するように構成されている。この場合、比較的大きなメモリ27が必要とされる。
別の実施形態では、メモリ27は、測定された動作データBDから計算された耐用寿命特性LDK を記憶する。図１に示された実施形態では、耐用寿命特性LDK は、ポンプステータ側の制御部20で再計算される。このために、メモリ27に格納されている耐用寿命特性LDK は、トランスポンダ14からリーダ12に送信されて、リーダ12から制御部20に送信される。同様に、現時点の動作データBDが制御部20に伝送される。伝送された動作データBDから、制御部20は、ストレス値を計算して、更新された耐用寿命特性LDKaを得るために、計算したストレス値を例えば合計加算により耐用寿命特性LDK に加える。更新された耐用寿命特性LDKaは、リーダ12によってトランスポンダ14に送信されて、現時点の耐用寿命特性LDK としてメモリ27に記憶される。
本発明は、あらゆるポンプロータ11が、ポンプロータ11の履歴又は該履歴を表わす耐用寿命特性を自身で保持することを保証する。このため、個別のポンプロータ毎に次の保守までの残りの磨耗差分を決定することが可能になる。従って、ユーザは、残りの作動時間がまだどの程度利用可能であるか、又は、許容磨耗が何パーセント既に生じているかを決定することが可能である。更に、許容摩耗の限界に達すると、制御部20が真空ポンプの作動を抑制することが保証される。
耐用寿命特性の決定が、その開示内容が参照して本明細書に組み込まれる独国特許出願公開第102007009085号明細書に述べられている方法に従って行われることが好ましい。前記方法に従って、回転速度の経時的な関連推移の極大値及び極小値が決定されて、対で関連付けられる。回転速度の極大値及び極小値の対毎に、対疲労値がストレス値として生成される。対疲労値が蓄積されて、耐用寿命特性LDK を表す全疲労値が得られる。

Claims (6)

  1. ポンプロータ(11)及びポンプステータ(10)を備えており、
    前記ポンプロータ(11)はロータアンテナ(15)を有するトランスポンダ(14)を含んでおり、前記ポンプステータ(10)は、ステータアンテナ(13)を有するリーダ(12)と、摩耗に関連した動作データ(BD)を検出するための少なくとも１つのセンサ(26)とを含んでいる真空ポンプにおいて、
    前記ポンプロータ(11)は、動作データ(BD)、又は該動作データに基づいて計算された耐用寿命特性(LDK) を記憶するメモリ(27)を含んでおり、前記トランスポンダ(14)を介して前記リーダ(12)に前記動作データ又は前記耐用寿命特性を読み出すことを特徴とする真空ポンプ。
  2. 前記ポンプロータ(11)の動作データ(BD)の履歴が、前記ポンプロータ(11)のメモリ(27)に記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
  3. 前記ポンプロータ(11)の動作データ(BD)及び耐用寿命特性(LDK) は、前記ポンプステータ側の制御部(20)に送信されて、該制御部(20)は、現時点の測定された動作データ(BD)からストレス値を得て、更新された耐用寿命特性(LDKa)を得るために前記ストレス値を耐用寿命特性(LDK) に加えており、
    更新された耐用寿命特性(LDKa) は、前記ポンプロータ(11)に送信されて、前記ポンプロータ(11)のメモリ(27)に記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の真空ポンプ。
  4. 前記制御部(20)は、前記動作データ(BD)の履歴又は前記耐用寿命特性(LDK) から、前記真空ポンプの更なる作動が許容されるか否かを判断し、許容されない場合、前記真空ポンプの駆動を停止することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の真空ポンプ。
  5. 前記ポンプロータ(11)は、前記トランスポンダ(14)を介して前記リーダ(12)に送信され得る少なくとも１つのロータ情報を記憶する識別保護メモリ(25)を含んでおり、
    前記制御部(20)は、前記ロータ情報が所定の基準を満たす場合のみ、前記真空ポンプの作動を許可することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の真空ポンプ。
  6. 前記ポンプステータ(10)は、少なくとも１つのステータ情報を記憶するパラメータメモリ(18)を含んでおり、
    前記所定の基準は、前記ロータ情報及び前記ステータ情報が、予め特定されている一対の許容情報であることであることを特徴とする請求項５に記載の真空ポンプ。
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