JP2021156287A - 真空ポンプ及び真空ポンプを監視する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】確実でかつ低コストである真空ポンプ又は少なくとも１つの真空ポンプを含む真空システムの状態監視のための手段を提供する。【解決手段】真空ポンプ１１又は少なくとも１つの真空ポンプを有する真空システム１２において、真空ポンプに対応付けられた慣性計測ユニット１４を備え、慣性計測ユニットは、少なくとも１つの慣性センサ１６を有し、慣性計測センサは、真空ポンプの動き及び／又は真空ポンプの配向を取得し、これに関する計測データ、及び／又は計測データの判定によって得られる情報を提供するように構成されている。【選択図】図６

Description

本発明は、真空ポンプ、特にターボ分子真空ポンプに関する。さらに本発明は、少なくとも１つの真空ポンプ、特にターボ分子真空ポンプを有する真空システムに関する。その上さらに本発明は、真空ポンプ又は少なくとも１つの真空ポンプを含む真空システムを監視する方法に関する。

真空システムとは、本開示の範囲内では、例えば、１つ又は複数の真空ポンプと、真空排気されるべき１つ又は複数の真空チャンバ又はレシピエントとから成る配置構造と解される。そのような配置構造は、ポンピングユニットと称されることも多い。

多くの技術分野において、そして真空技術の分野においても、状態監視、つまり真空システム又は個々の真空ポンプの個々のコンポーネントに関する状態情報の取得及び判定が、実地においてはますます重要になっている。状態監視に関係する目的は、極めて多様であり、例えば、真空ポンプ及び真空システムの保守及びサービスの簡素化及び改善を介して、真空ポンプの耐用期間の向上から、運用者側での利用性の改善や真空ポンプ及び真空システムに関連する情報の提供による顧客にとっての利便性の向上に至る。この関連において、顧客とは、多くの場合、ポンプ製造者から真空ポンプを入手する、真空ポンプ又は真空ポンプを含む真空システムの運用者と解される。そのような背景から、状態監視は、例えば、保証要求によるかつクレームが生じる際の、ポンプ製造者と運用者との間で起こり得る意見交換に関しても重要な役割を担い得る。

したがって、本発明の課題は、可能な限り簡単で、確実でかつ低コストである真空ポンプ又は少なくとも１つの真空ポンプを含む真空システムの状態監視のための手段を提供することである。

この課題は、それぞれ独立請求項の特徴によって解決される。

本発明に係る真空ポンプ、及び少なくとも１つの真空ポンプを含む、本発明に係る真空システムにおいて、本発明によれば、真空ポンプのうちの１つにそれぞれ対応付けられた慣性計測ユニットが設けられていて、慣性計測ユニットは、少なくとも１つの慣性センサを有し、慣性センサは、真空ポンプの動き及び／又は真空ポンプの配向を取得し、これに関する計測データ、及び／又はこれらの計測データの判定によって得られる情報を提供するように構成されている。

専門分野ではＩＭＵ（ＩＭＵ＝Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ）とも称される慣性計測ユニットは、複数の慣性センサの空間的な配置構造である。慣性センサは、例えば、加速度センサ又は角速度センサであってよい。角速度センサは、ジャイロセンサ又はジャイロスコープセンサとも称される。この種の慣性センサは、今日では数多く使用されていて、多種多様な構成及び品質のものが市場で入手可能である。

加速度センサは、典型的には、並進軸線に関する並進移動の線形の加速度値を提供する。角速度センサは、典型的には、回転軸線に関する角速度を提供する。加速度センサの加速度値を２回積分することによって、距離情報、つまり基準姿勢又は基準位置に対して進行した距離に関する情報を得ることができる。角速度センサの角速度を１回積分することによって、回転角度情報、つまり基準姿勢又は基準配向に対してそれぞれ進行した回転角に関する情報を得ることができる。そのような理由から、慣性センサは、典型的には、ナビゲーションタスクに対して、例えばドローンに対して使用される。しかも、他の用途にも、例えば携帯電話のセンサとして又は建築物や機械の振動を計測するためにも慣性センサが広く使用される。

市場で入手可能な慣性センサは、直接に加速度信号又は速度信号（つまり生計測値又は生データ）を供給する（したがって加速度信号又は速度信号はさらなる編集又は処理の必要がない）ように構成することができ、これにより、各々の加速度又は速度に関連する情報は、直接に慣性センサ自体から得られる。本発明に従って使用される慣性計測ユニットは、１つ又は複数の慣性センサを有することができ、慣性計測ユニットは、したがって直接に１つ又は複数の加速度信号又は速度信号を提供することができる。しかも代替的に、慣性計測ユニットは、原則として、「生データ」又はそこから得られる情報の任意の信号編集及び信号処理並び保存を行うことができるように構成することもでき、そしてそのために特に対応する電子装置を備え付けることができる。

物体、特に真空ポンプの「姿勢」とは、本開示の範囲内では、それぞれの座標系における物体の位置及び配向と解される。物体の並進ではその位置を変え、物体の回転ではその配向を変える。

物体の動きには、１本、２本又は３本の並進軸線に関する並進のみ、又は１本、２本又は３本の回転軸線に関する回転のみ、又は特に起こり得る全ての６自由度に関する並進及び回転の両方が含まれてよい。

物体、特に真空ポンプの「動き」とは、本開示の範囲内では、特に真空ポンプの震動又は振動と解される。

物体、特に真空ポンプの動きは、物体の周辺において音の放出をも招いてしまう。典型的には、震動又は振動によって、所望されない放射音レベルがもたらされる。音圧センサ又は音波レベル周波数センサ、つまり特にマイクロフォンによって、結果として生じる物体の音圧又は音波レベル又は音のスペクトルを取得することができる。本開示の範囲内で、容易化のために、一般的な用語「慣性センサ」は、音圧センサ又は音波レベルセンサについても、これらが特別な形態としてそれぞれ新たに別途述べられなくても、同義とみなされる。

本発明によれば、真空ポンプに対応付けられた、特に真空ポンプに組み付けられた慣性計測ユニットの少なくとも１つの慣性センサによって提供される計測データは、生計測データであってよく、要するに特に慣性センサによって直接に生成される加速度信号又は速度信号であってよい。これらの生計測データは、例えば真空ポンプに保存することができ、ゆえに例えば後の判定に利用することができる。したがってその際、特に実時間での迅速な信号処理は必要とされない。代替的に又は付加的に、提供される計測データは、編集された計測データであってもよい。編集された計測データは、例えば慣性計測ユニットに属する電子装置によって、直接に慣性センサから供給される信号から編集又は処理によって得られる。

本発明の好適な一実施例では、真空ポンプに対応付けられた、好適には真空ポンプに組み付けられた慣性計測ユニットは、したがって、１つ又は複数の慣性センサを有し、慣性センサは、それぞれ直接に加速度信号又は速度信号を供給する。

本発明に係る監視方法では、真空ポンプ又は真空システムの運転前、運転中及び／又は運転後、真空ポンプの慣性計測ユニットを用いて、真空ポンプの動き及び／又は真空ポンプの配向及び／又は真空システムの動きを取得し、これに関する計測データ、及び／又はこれらの計測データの判定によって得られる情報を提供する。本発明に係る真空ポンプ及び本発明に係る真空システムに関連して既に述べたように、これらの計測データは、慣性センサの生データ及び／又は編集された計測データであってよい。

本発明による監視は、特に真空ポンプ及び／又は真空システムの状態又は状態変化の取得又は検出又は認識並びにこれに関連する状態情報の提供及び／又は保存を含む。

本発明によれば、必須ではないが、運転中に計測データを判定し、この判定に対する反応として、真空ポンプ及び／又は真空システムの進行中の運転に介入することが可能である。ゆえに、本発明によれば、例えば、計測データ又は計測データの判定によって得られる情報を真空ポンプの運転中に保存だけしておいて、後の時点で、例えばサービスの場合又は定期的な保守期日のときに判定することが可能である。

慣性計測ユニットは、本発明によれば、真空ポンプに組み付けることができる。代替的に、慣性計測ユニットは、ポンプに着脱自在に取付け可能である外部のアクセサリに組み付けることができる。例えば、慣性計測ユニットは、真空ポンプの電子装置ハウジング内に組み付けることができる。電子装置ハウジングは、真空ポンプの実際のポンプハウジングの外側に配置されていて、特に着脱自在に真空ポンプに結合されている。計測データの編集又は評価は、言及されたアクセサリ内で、電子装置ハウジング内で、又は真空ポンプの駆動電子装置内で行うことができる。駆動電子装置は、言及された電子装置ハウジング内に位置することができる。アクセサリ及び組み付けられた手段の両方として、慣性計測ユニットは、差込コネクタにより有線接続して又は無線接続を介して、表示ユニット、出力ユニット、判定ユニット、データ転送ユニット又はその他のデータ処理ユニットに接続することができる。

本発明の、つまり本発明に係る真空ポンプ及び本発明に係る真空システム並びに本発明に係る監視方法の、考えられる他の実施形態が以下に記載されている。

本発明の一実施例によれば、真空ポンプには、慣性計測ユニットに接続された制御装置が対応付けられていて、制御装置は、慣性計測ユニットの計測データを判定するように構成されている。

本発明の別の一実施例によれば、真空ポンプには、出力装置が対応付けられていて、出力装置を介して、慣性計測ユニットの計測データ及び／又はこの計測データの判定によって得られる情報を出力する又は呼び出すことができる。この出力ユニットは、例えば真空ポンプのデータインタフェース又はアクセサリポートとも称される、真空ポンプのアクセサリ接続部であってよい。出力は、代替的に又は付加的に、無線で行うこともできる。

さらに、本発明の一実施例によれば、真空ポンプには、記憶装置が対応付けられていて、記憶装置は、慣性計測ユニットの計測データ及び／又はこれらの計測データの判定によって得られる情報を保存するように構成されている。

既に慣性計測ユニットとの関連において述べたように、制御装置及び／又は記憶装置は、真空ポンプ内に、真空ポンプの電子装置ハウジング内に、真空ポンプのアクセサリ内に、又はデータ転送を介して場合によっては外部の位置につながれたデータ記憶装置及びデータ処理装置内に組み付けることができる。したがって、本発明は、エッジコンピューティング、クラウドコンピューティング及び／又はフォグコンピューティング等のインフラストラクチャを利用することができる。

制御装置は、慣性計測ユニット内に組み付けることができる。代替的に、慣性計測ユニットは、制御装置の構成部分を形成することができる。記憶装置は、制御装置内に又は慣性計測ユニット内に組み付ける又はそれとは別に設けることができる。

慣性計測ユニット及び／又は制御装置及び／又は記憶装置は、真空ポンプの駆動電子装置内に組み付けることができる。

好適には、慣性計測ユニットは、複数の慣性センサの空間的な配置構造を有し、特に慣性計測ユニットは、真空ポンプの、対で見て相互に直交して延在する３本の並進軸線のうちのそれぞれ１本が対応付けられた２つ又は３つの加速度センサと、真空ポンプの、対で見て相互に直交して延在する３本の回転軸線のうちのそれぞれ１本が対応付けられた２つ又は３つの角速度センサとを有する。

慣性計測ユニットは、例えばＭＥＭＳ（ＭＥＭＳ＝微小電気機械システム）として構成することができる、又はＭＥＭＳの構成部分であってよい、又は光学システムとして構成することができる。

この種の慣性計測ユニットの構成及び機能形式は、そして慣性計測ユニット又はＩＭＵの他の具体的な形態も、前述のように、当業者に信用されているので、これについてより詳細に説明する必要はない。

本発明によれば、慣性計測ユニットは、原則として、真空ポンプの任意の箇所に取り付けることができる。真空ポンプの具体的な構成に依存して、そしてそれぞれの用途に依存して、真空ポンプの１つの又は特定の箇所が、慣性計測ユニットの配置にとって特に有利であることが判明している。慣性計測ユニットを配置するための考えられる１つの箇所は、本発明によれば、真空ポンプの真空フィードスルーである。この種の真空フィードスルーは、基本的に知られている。真空ポンプの真空フィードスルーは、例えばボードによって形成することができる。本発明によれば、慣性計測ユニットは、そのような真空フィードスルーを形成するボード上に配置することができる。このようにして、既存の真空ポンプに、比較的僅かな労力でかつ比較的僅かなコストで、慣性計測ユニットを後付けすることができる。別の利点は、慣性計測ユニットをそのように配置するのに真空ポンプの大量生産に比較的僅かな変更を加えるだけでよいことにある。

しかも、慣性計測ユニット又は任意の他のセンサ（例えば温度計測センサ）を、ポンプ内に固定された独自のボードに取り付けることも確かに可能である。この場合、このボードは、他のボードに又は真空フィードスルーに又は真空フィードスルーとしてのボードに、例えばケーブルを介して着脱自在に（例えばプラグイン接続によって）、限定的に着脱自在に（例えば圧接接続によって）、又は着脱不能に（例えばろう接）、接続することができる。

本発明に係る監視方法の一実施例によれば、計測データに基づいて、真空ポンプ及び／又は真空システムの１つ又は複数の状態情報を特定することが想定されている。この状態情報又は各状態情報は、本発明によれば、真空ポンプの出力装置を介して出力する、かつ／又は真空ポンプの記憶装置に保存することができる。

状態情報は、例えば、単に、真空ポンプ又は真空ポンプの１つ又は複数の所定の構成部分の「スナップショット」であってよい。代替的に、状態情報は、特にそれぞれ真空ポンプ又は関連するコンポーネントの１つ又は複数のパラメータ又は信号に関して、真空ポンプ又は各々の構成部分の時間特性又は時間進展を再現することができる。この場合、慣性計測ユニットは、基本的に任意の、所定の又は設定可能な時間分解能で計測データを繰り返し提供する。

考えられる本発明の一実施例によれば、真空ポンプ及び／又は真空システムの状態情報として、空間内の真空ポンプの配向及び／又は真空システムの１つ又は複数の他のコンポーネントに対して相対的な真空ポンプの配向を特定する。

その関連において、真空ポンプの制御装置は、特定された真空ポンプの配向に依存して、真空ポンプの運転開始を許可する又は禁止するように構成することができる。したがって、真空ポンプは、それ自体、運転が許可されず、利用者が誤って許可されない運転開始を指示することを不可能にするように配向されているかどうかを確認することができる。

代替的又は付加的に、特定された真空ポンプの配向を、真空ポンプ及び／又は真空システムの振動に関連する周波数スペクトルを判定するときに考慮することができる。この場合、真空ポンプの振動特性が空間内のポンプの配向に依存するという事項を利用することができる。したがって、振動特性は、独特の形で、特定された真空ポンプの配向に依存して判定するとともに評価することができる。

本発明の別の一実施例によれば、真空ポンプの配向は、所定の特別な事象のときにだけ保存される。つまりここでは、特定された配向は、特定された配向に依存してポンプの進行中の運転に能動的に介入されるという意味で能動的に用いられず、単なる情報の保存が、この情報の受動的な利用に用いられる。この実施例の観点で、事象とは、例えば真空ポンプの通電、真空ポンプの運転開始、真空ポンプ自体を除く、真空ポンプを含む真空システムの１つ又は複数の所定のコンポーネントの運転開始、又は真空ポンプの設置姿勢の変更であってよい。この場合、保存された情報は、後の時点で、例えばサービスの場合やクレームが付いたときに、判定のために用いることができる。

本発明の別の一実施例によれば、真空ポンプは、運転中に駆動モータによって回転させられるロータを有し、真空ポンプ及び／又は真空システムの状態情報として、ロータのアンバランス、及び／又は真空ポンプ及び／又は真空システムの振動状態を特定する。

好適には、真空ポンプの運転中、ロータアンバランス及び／又は振動状態を繰り返し特定する。このようにして、ロータアンバランス又は振動状態の時間特性、要するに特に真空ポンプの振動特性の時間的な進展を、例えば監視して記録することができ、つまり後の評価のために保存することができる。

この場合、例えば、少なくとも、ロータアンバランス及び／又は振動状態の時間変化、特に変化率の程度を算出することができる。特に、これは、ロータの一定の運転回転数でその都度特定された、ロータアンバランス及び／又は振動状態の基準状態に対して行われる。

基本状態の特定は、製造最終テスト若しくは真空システムの最初の運転時等、又は真空システムの検査若しくは最初の生産開始の間の１つ又は複数の一度きりの事象に際して、この基本状態が保存され、後続の運転で行われる状態情報の取得のための継続的な基準ベースとして用いることができるように行うことができる。

本発明の一実施例によれば、相対的な又は絶対的な限界値を超えると、反応が引き起こされる。特に、警告指示が出力される。限界値は、例えばロータアンバランス及び／又は振動状態に対する限界値、又はロータアンバランス及び／又は振動状態の時間変化に対する限界値である。例えば、振動振幅は、経時的に特定することができ、これらの補助点から補正曲線を計算により導き出すことができ、その局所的な傾きは、振動特性の時間変化の程度を表し、これを評価する又は同様に時間観察することができる。さらに、傾向分析又は分布分析、安定性や異常値の発見等の統計的方法を用いて補助点を詳しく評価することができる。

代替的に又は付加的に、別の一実施例によれば、ロータアンバランス及び／又は振動状態の相対的な又は絶対的な限界値に近づくと、又はロータアンバランス及び／又は振動状態の時間変化の相対的な又は絶対的な限界値に近づくと、真空ポンプの次回の保守期日の推定値が算出される、又は現在想定されている保守間隔が調整される。

本発明の別の一実施例によれば、真空ポンプの使用残量の程度が算出され、例えば真空ポンプの搬出時に設定された１００％の初期値を基準に、そこから真空ポンプの運転中に逆向きにカウントされる。さらに代替的に又は付加的に、真空ポンプの次回の保守までの時間の推奨値を算出し、データインタフェースを介して用意する又は出力ユニットを介して直接に出力することができる。これは、特に真空ポンプのこれまで使用量経過を考慮して、ひいては個々の真空ポンプのそれぞれについて個別に行われる。

ロータアンバランス及び／又は振動特性を特定するとき、慣性計測ユニットの計測データの判定は、ロータの回転軸線に対する半径方向の動きに制限することができる。

したがって、ロータアンバランス及び／又は振動状態の特定は、強力な診断ツールを形成する。この診断ツールによって、真空ポンプの運用者及び製造者の双方にとって、真空ポンプの機能性及び運転安全性のチェック及び監視のための多様な可能性が生じる。

特定されたロータアンバランス及び／又は特定された振動特性の評価は、本発明によれば、真空ポンプのこのパラメータが変化指数として評価されるという観点において行うことができる。その関連において、このパラメータ、つまり例えばロータアンバランスは、好適には事前に規定された複数のＫＰＩ（ＫＰＩ＝Ｋｅｙ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ、重要業績評価指標）のうちの１つを形成することができる。特に、このパラメータは、真空ポンプの現在の機能状態の評価を可能にする、いわゆる健全性ＫＰＩを形成することができる。

本発明によれば、ロータアンバランスを、ロータの運転回転数の周波数に対応する基本波によって評価することができる。高次高調波を、ロータのアンバランスのこの評価に用いることもできる。ただし、これは必須ではない。

計測データを判定するとき、本発明によれば、フーリエ解析の分野による方法、例えば、ＦＦＴ（ＦＦＴ＝Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、高速フーリエ変換）を用いることができる。このようなＦＦＴは、例えば、デジタル時間信号に基づいて作成することができる。さらに、本発明によれば、計測データを判定するとき、デジタル信号処理の特殊な方法、例えばＧｏｅｒｔｚｅｌアルゴリズム又は他のタイプの離散フーリエ変換を用いることができる。Ｇｏｅｒｔｚｅｌアルゴリズムは、周波数スペクトルの個々の離散スペクトル成分の算出を可能にする。このようにして、計測データを判定するとき、例えばいわゆる経過ピークを考慮することができる。

計測データを判定するときの信号処理については、本発明は、特に順次行われる周波数のチューニングなく、そしていわゆる周波数フィルタ回路を用いることなく済ませられる比較的容易な手順を可能する。

計測データを判定するときの前述の手段は、相互に組み合わせることができ、そして真空ポンプの振動の特定の原因に制限されるものではない。真空ポンプの振動は、例えば、ロータアンバランスによって引き起こされ得るが、外部の起源によっても、例えば慣性計測ユニットが装着された真空ポンプが属するそれぞれの真空システムにおける別のポンプ又は可動部分を有するコンポーネントによっても引き起こされ得る。

本発明の別の一実施形態によれば、真空ポンプ及び／又は真空システムの状態情報として、真空ポンプ及び／又は真空システムの振動状態を特定することができる。特にその際、真空ポンプ及び／又は真空システムの振動に関連する周波数スペクトルが特定される。

運転中の真空ポンプの振動は、とりわけ、真空ポンプが、運転中に駆動モータによって回転させられるロータを有するときに生じる。既に述べたように、真空ポンプの振動は、他の要因、例えば外的要因も含み得るが、他の内的要因も含み得る。したがって、本発明は、運転中に駆動モータによって回転させられるロータを有する真空ポンプに制限されるものではない。いわゆるスクロール真空ポンプは、例えば、運転中に回転するロータを有さず、いわゆる軌道運動を実施する１つ又は複数の他の可動のコンポーネントを有する。本発明は、この種の真空ポンプと一緒に用いることができる。

既に述べたように、本発明によれば、真空ポンプの周波数スペクトルの特定は、フーリエ解析の分野による方法、例えばいわゆるＦＦＴ（ＦＦＴ＝Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ、高速フーリエ変換）を有することができる。周波数スペクトルの特定は、個々の周波数又は周波数帯域に制限することができる。特定された周波数スペクトルの保存は、周波数スペクトルの特定の点、領域又は部分の保存に制限する、例えば、相対的な最高のピークの特定数だけが保存されるように制限することができる。

情報状態として真空ポンプ及び／又は真空システムの振動状態が特定されると、とりわけ、振動状態が真空ポンプの加速中に特定され、そして特に保存されることを想定することができる。つまり、振動状態は、真空ポンプの初期の運転段階の間に特定される一方、ロータの回転数は増加する。特に、付加的に、加速後、ロータが運転回転数で回転すると、振動状態を特定することができる。

好適には、この場合、つまり真空ポンプの加速中に、真空ポンプ及び／又は真空システムの共振状態が特定される。ポンプは、ここでは励振体として働く。ポンプ及びシステムが励振にどう反応するかが、特に０Ｈｚから運転回転数に至るまでの広い周波数スペクトルにわたる存在する共振について説明している。このような共振状態に関連する情報は、例えば外部の装置、例えば真空システムのシステム制御部へ出力するために、又は外部装置、例えば真空システムのシステム制御部によって呼び出すために提供することができ、このようにして、例えば真空システムの運用者に提供することができる。

共振状態を特定するための前述の手順は、真空ポンプの加速時だけでなく、その逆に、真空システムのサイクル又はプロセスの終了時、ひいては真空ポンプの減速時又は停止動作時にも用いることができる。この方法は、場合によっては少なくとも部分的に引き続き活性のプロセスガス流による、ロータが依然として運転回転数で回転するときの振動状態を特定するための、場合によっては、所定のプロセス終了後の又はプロセス終了に対して付加的な運転時間、例えば付加的な計測時間を要する。さらに、場合によっては真空システムの通気が遅延されて、特に能動的に制御されて行われ、これにより、可能な限り最良の共振計測を達成するために、真空ポンプを最適に減速することができる。

真空ポンプの加速中の特定に対する停止動作時の計測の潜在的な利点は、例えば、多くの場合、状況によっては空間的に近くに配置された慣性計測ユニット及びその信号ラインに関する、最大出力での代わりに全く作動しない又は僅かな制動出力でしか作動しない駆動モータによって生じる僅かな潜在的で電磁的なかつ電気機械的な干渉スペクトルである。

別の利点は、サイクル又はプロセスの終了時、状態情報の特定が、真空ポンプ及び真空システムの、安定した熱的な定常状態の間に行われることである。先行の運転経過は、通常は規則通り均一に行われ、これにより、取得された運転状態の長期的に安定した比較ベースを形成する。不特定のたまにしか生じない不都合な状態の影響又は可変性及び状態情報に対する状態の作用は、著しく低減させることができる。例えば、ここではシステムの「冷間始動」、つまり運転日の開始時の真空ポンプ及び真空システムの最初の加速又は比較的長いプロセス休止後の最初の運転サイクルも挙げられる。

最後に、場合によっては比較的長い運転経過又はバッチの終了時に可能な限り最新の状態情報が得られるという組織上の利点が挙げられるべきである。状態情報は、利用者／運用者に、後続の、場合によっては比較的長い運転経過又はバッチの、場合によっては後で計画される潜在的な開始よりまだ前に、可能な限り最良に、まだ存在する使用残量について通知する。

代替的に又は付加的に、本発明によれば、真空ポンプ及び／又は真空システムによって所定の時点で、特にロータの回転数が共振状態の回転数に近づくと、警告が出力される又はロータの回転数が自動的に調整されることにより、特定された共振状態によって、真空ポンプ及び／又は真空システムの運転安全性及び／又は耐用期間を向上させることができる。これにより、共振状態での真空ポンプの運転を回避することができる。

真空ポンプ及び／又は真空システムの振動状態の特定は、本発明によれば、代替的に又は付加的に、真空ポンプの制御装置又は真空システムのシステム制御部によって、特定された振動状態に基づいて、真空ポンプと少なくともほぼ同一の運転回転数で運転される１つ又は複数の別の真空ポンプが真空システム内で認識されるとき、真空ポンプのロータの速回転数を自動的に変更するために用いることもできる。このようにして、所望されないうなり状態を防止することができる。

真空ポンプ及び／又は真空システムの振動状態の特定は、さらに、本発明の別の一実施例によれば、特定された振動状態に基づいて、真空ポンプの１つ又は複数の所定のパラメータ及び／又は真空ポンプの１つ又は複数のセンサの１つ又は複数の信号を監視するために用いることができる。この監視は、特に１つ若しくは複数のパラメータ又は１つ若しくは複数の信号の時間特性に関して行うことができる。

好適には、このような監視は、学習段階で特定された、真空ポンプ及び／又は真空システムの目標状態に関して行われ、その際、この学習段階に続いて、真空ポンプの制御装置によって、監視された１つ又は複数のパラメータ及び／又は監視された１つ又は複数の信号が目標状態に対応するかどうかチェックされる。このチェックに際して、所定の許容差を考慮して、目標状態からの差が認識されるとき、次いで、関連するパラメータ又は信号のこの変化が、好適には所定の基準を考慮して判定されるかつ／又は評価される。

目標状態を特定するための、述べられた学習は、好適には自動で行われる。

そのような学習は、本発明によれば、極めて一般的に、つまり振動状態の特定に依存せず、そしてそれに基づく監視にも依存せず、前述のように行うこともでき、これにより、慣性計測ユニットによって実施されるあらゆる計測に対する、特に持続的な比較ベースが提供される。

本発明の別の一実施例によれば、真空ポンプ及び／又は真空システムの状態情報として、１つ又は複数の特別な事象が特定される。その際、１つ又は複数の事象を、つまり事象に関連する１つ又は複数の情報又はデータを、真空ポンプの出力装置を介して出力するかつ／又は真空ポンプの記憶装置に保存することができる。

この場合、永続的に特定される計測データは、バッファリングされるだけで、事象が実際に発生するときにだけ保存されるように設定することができる。「事象」とみなされるものは、その都度の用途に依存し、特定の基準によって設定することができる。その際、例えばパラメータとして計測される振動振幅に関する所定の境界値を用いることができ、境界値の超過は、事象の発生とみなされる。１つ又は複数の境界値は、本発明によれば、任意のパラメータ又は信号に対応付けることができる。

本発明の別の一実施例によれば、真空ポンプは、運転中、駆動モータによって回転させられるロータを有し、真空ポンプの運転中の特別な事象として、第１の軸方向位置と第２の軸方向位置との間のロータの軸方向変位が検出される。例えば、第１の軸方向位置は、ロータのいわゆる補助真空位置であり、第２の軸方向位置は、いわゆる高真空位置である。

ジャンプとも称されるロータのこのような変位は、当業者には、基本的に知られている。実地において見られるこの現象は、特にターボ分子真空ポンプのハイブリッド式に軸支されたロータで生じる。この場合、ハイブリッド式の軸支とは、ポンプの高真空側（ＨＶ側）に、磁気軸受、特に永久磁石を有する、受動的な反発に基づいて作用するラジアル軸受が、ポンプのロータとステータの間に位置することを意味する。一方、補助真空側（ＶＶ側）では、ロータは、転がり軸受、特に玉軸受によって軸支されている。相応して、軸支の構想は、磁気軸受を、回転軸線に対して半径方向の軸受作用を有する自由側軸受として確定し、転がり軸受を、回転軸線に対して半径方向のかつ／又は軸方向の軸受作用を有する固定側軸受として確定する。

「ロータジャンプ」の原因は、ロータの、運転に起因する温度上昇及びその結果生じる、ロータの回転軸線に沿ったロータの軸方向の熱膨張である。熱膨張によって、自由側軸受側で、ロータとステータとの間の、磁気軸受のロータ側の磁気軸受セットとステータ側の磁気軸受セットとの間の軸方向の相対位置が変化する。この変化は、磁気軸受においてシステムに起因する、発生が所望されない、磁気軸受の軸方向の反発力の変化を伴い、その結果、特定の時点で、ロータが、高真空側へ向けて突発的に動く。この動きは、技術的な理由に基づいて存在する固定側軸受側の軸方向のバックラッシによって生じ得るものであって、制限される。このバックラッシは、特に転がり軸受の遊び、特に軸受の隙間又は動作の遊びと、隣り合う他のコンポーネント、特に防振エラストマ軸受及び／又は制振エラストマ軸受の埋込み部の弾性率とから構成される。

ロータが冷えると、補助真空側へジャンプして戻ることも生じ得る。特にこれは、真空システムの運転停止又は休止後に真空ポンプが冷えると行われる。軸受位置間に配置されたステータコンポーネントの、運転状態に応じたそれぞれ異なる温度ひいて熱膨張も、自由側軸受側の磁気軸受コンポーネントの軸方向の変位に影響を及ぼすが、この影響は、通常、運転時のより僅かな温度変化によって、ロータへの影響よりも僅かである。運転中の共通の温度上昇によって、場合によってはロータコンポーネント及びステータコンポーネントの膨張の部分値が相互に補整されるが、しかしこれは、材料選択、例えばそれぞれの膨張係数だけでなく、場合によっては主にステータに配置される冷却装置のタイプにも大きく依存する。

ロータジャンプの事象は、特に、固定側軸受において支持される軸方向の軸受荷重の正負符号変化として記載することができる。この軸受荷重は、真空ポンプの空間配向又は組付けの向きに依存して様々な強さで作用する、ロータの重力と、磁気軸受に起因する軸方向の反発力とから構成される。磁気軸受の最大の軸方向の反発力は、最高温度でのロータと極めて良好に冷却されたステータとを有する真空ポンプの運転又は別の極値としての最低温度での最初の「完全に冷却された」真空ポンプの始動のような限界運転状態では、その値で見ると、ロータの絶対重力よりも大きいことが多い。ロータジャンプは、相応して、特定の運転段階中、特に短いウォームアップ段階の後又は真空ポンプの運転停止後に、ポンプの空間配向に依存せずに、規則的に段階ごとに一度発生する。

真空ポンプの製造又は保守の間、ハイブリッド式の軸支のいわゆる「セッティング」は、通常温度で、軸方向の反発力の作用方向及び値が、機械的なコントロール手段及び設定手段又はコントロール装置及び設定装置を用いて、真空ポンプの後の運転にとって最適に選択された値へと変化させられるように行うことができる。特に、これは、ワッシャの提供等の補助装置による又はプリロードが加えられたセルフロック式のねじ山調整要素の調整による、ステータ側での自由側軸受と固定側軸受との軸方向の距離の機械的な変化によって行われる。

セッティングによって、様々な目的を確保することができる。特に、生じ得る全ての運転状態で、最大の軸方向の軸受力は、転がり軸受の耐用期間を向上させるために、低く保たれるべきであり、さらに、必要なロータジャンプを確実に特定の運転の時点で、例えばウォームアップ中に実施することが１つの目的であってもよい。

したがって、その関連において、以前に「補助真空側で回転する」ロータの「ジャンプ」について述べるとき、ロータは、続いて「高真空側で回転する」、又は相応にその逆も然りである。

このようなロータジャンプの結果、その都度、真空ポンプが（短時間）動くので、そのような事象は、本発明による慣性計測ユニットによって検出することができる。例えば、後での判定に際して、例えば、ポンプの総運転時間のどの程度の割合で、ロータが、補助真空側に位置し、どの程度の割合で、ロータが、高真空位置にあったのかチェックすることができる。ロータ温度と個々の又は複数のポンプ本体温度との調整は、その都度の状態で作用する、磁気軸受の軸方向の反発力に起因する軸受荷重を特定するために用いることができる。この軸受荷重は、転がり軸受の通常の静的なかつ動的な軸受荷重に対する付加的な要素として現れる。ロータジャンプの点も、評価することができ、とりわけ、軸受セッティングの新たなセッティング又は修正のための保守が必要となるときに通知を生成することができる。

代替的に又は付加的に、本発明によれば、真空ポンプ全体の動きを特別な事象として検出することができる。この動きは、例えば、真空ポンプの並進及び／又は回転の方向及び値に関して解析することができる。真空ポンプの動きの解析は、例えば、真空ポンプの運転中に移動式又はいわゆる半移動式の真空システムにおいて行うことができる。

ジャイロ力に基づいて、真空ポンプのロータの回転軸に対して非同軸に生じる角速度変化の速さは、真空ポンプ等の回転システムの半径方向の軸受荷重において極めて重要な役割を演じる。したがって、角速度の解析は、真空ポンプの運転時における角速度変化の許容速さに関する情報及び／又は警告を与えるために利用することができる。この場合、許容される荷重ひいてはて変化速度は、回転方向に依存してそれぞれ異なる高さで規定することができる。情報は、空間軸ごとに出力することも、計算された、結果として生じる比較値として出力することもできる。

非接触の磁気軸受部を有する真空ポンプでは、典型的には、半径方向のみならず場合によっては存在する軸方向の軸受間隙の消失は、許容される角速度変化及び並進速度変化の両方を規定するための制限値である。とりわけ、ハイブリッド軸受部を有する真空ポンプでは、運転中に非常用軸受間隙を直接に計測することがほとんどできない。回転的及び並進的な動きの変化の、方向に応じた監視が、どの荷重領域に磁気軸受部が位置するか、そして警告閾値又はエラー閾値に対して十分な安全代が存在するかどうかの状態情報を実現する。

本発明に従って特定することができる、考えられる別の特別な事象は、真空ポンプの設置位置の変化、いわゆる「ショック」であり、これは、それぞれ所定の加速度限界値の短時間の超過をもたらしてしまう事象である。このようなショックは、例えば、真空システムに使用される弁又はスライダの衝撃によって、真空ポンプに対する衝撃によって、又は真空システム若しくは真空ポンプへの別の機械作用、例えば真空ポンプ又は真空システムの転倒によって生じ得る。

本発明によれば、計測データ及び／又はそこから得られる情報を多様な方法で利用することができる。例えば、データ／情報は、専ら真空ポンプ内で、具体的には、真空ポンプの製造者だけがこのデータ／情報に対するアクセスを有するように保存することができる。

代替的に、データ／情報は、真空ポンプ又は真空ポンプを含む真空システムの運用者に提供することができる。既に他で述べたように、運用者は、実際には、真空ポンプの製造者の顧客であることが多い。

一般に、本発明によれば、計測データ及び／又はこの計測データの判定によって得られる情報を、許可されているときにだけ出力する又は読み出すことができることが想定され得る。これは、とりわけ、真空ポンプのインタフェース又は真空ポンプのアクセサリ接続部を介して行うことができる。必要な許可は、例えば真空ポンプの製造者によって行うことができる。したがって、真空ポンプの多くの運用者に、データ／情報に対するアクセスを許可することができ、他の運用者には拒否することができる。

代替的に又は付加的に、データ／情報は、真空ポンプを含む真空システムのシステム制御部に出力するかつ／又はこのシステム制御部から呼び出すことができる。したがって、この場合、データ／情報に対するアクセスは、真空ポンプを介して直接に行う必要はなく、システム制御部（そこに真空ポンプが特にその制御装置を介して組み込まれている）を介して行うことができる。

以下、本発明を、例示的に、有利な実施形態に基づいて、添付の図面を参照して説明する。

ターボ分子ポンプの斜視図を略示する。 図１のターボ分子ポンプの下面図を略示する。 図２に示された切断線Ａ−Ａに沿ったターボ分子ポンプの断面図を略示する。 図２に示された切断線Ｂ−Ｂに沿ったターボ分子ポンプの断面図を略示する。 図２に示された切断線Ｃ−Ｃに沿ったターボ分子ポンプの断面図を略示する。 本発明に係る真空システムの一部としての本発明に係る真空ポンプの実現可能な一実施例を略示する。

図１に示されたターボ分子ポンプ１１１は、入口フランジ１１３によって包囲されたポンプ入口１１５を有し、ポンプ入口１１５には、それ自体既知のように、図示されていないレシピエントを接続することができる。レシピエントから到来するガスは、ポンプ入口１１５を介してレシピエントから吸い込まれ、ポンプを通ってポンプ出口１１７へと圧送することができる。ポンプ出口１１７には、例えばロータリベーンポンプなどの補助真空ポンプを接続することができる。

入口フランジ１１３は、図１による真空ポンプの整向では、真空ポンプ１１１のハウジング１１９の上端を形成する。ハウジング１１９は、下部１２１を有する。下部１２１には、側方に電子装置ハウジング１２３が配置されている。電子装置ハウジング１２３内には、例えば真空ポンプ内に配置された電動モータ１２５を作動させるために、真空ポンプ１１１の電気的なかつ／又は電子的なコンポーネントが収容されている（図３も参照）。電子装置ハウジング１２３には、アクセサリに対する複数の接続部１２７が設けられている。さらに、例えばＲＳ４８５規格に準拠するデータインタフェース１２９及び電流供給接続部１３１が、電子装置ハウジング１２３に配置されている。このように取り付けられた電子装置ハウジングを有さず、外部の駆動用電子機器に接続されるターボ分子ポンプも存在する。

ターボ分子ポンプ１１１のハウジング１１９には、通気入口１３３が、特に通気弁の形態で設けられていて、通気入口１３３を介して、真空ポンプ１１１に通気を行うことができる。下部１２１の領域には、その上さらに、パージガス接続部とも称されるシールガス接続部１３５が配置されていて、シールガス接続部１３５を介して、パージガスを、ポンプによって圧送されるガスに対して電動モータ１２５（例えば図３参照）を防護するために、モータ室１３７内に送り込むことができる。モータス室１３７内で、真空ポンプ１１１に、電動モータ１２５が収容されている。下部１２１内には、その上さらに２つの冷却剤接続部１３９が配置されていて、この場合、一方の冷却剤接続部は、冷却剤用の入口として、他方の冷却剤接続部は、冷却剤用の出口として設けられている。冷却剤は、冷却目的で真空ポンプ内に導入可能である。存在する他のターボ分子ポンプ（図示されていない）は、専ら冷却空気を用いて運転される。

真空ポンプの下面１４１は、スタンド面として使用することができるので、真空ポンプ１１１は、下面１４１を基準に縦置きで運転することができる。しかも、真空ポンプ１１１は、入口フランジ１１３を介してレシピエントに固定することもでき、ひいてはいわば懸架した状態で運転することができる。さらに、真空ポンプ１１１は、図１に示された向きとは別の形で整向されているときでも運転可能に構成することができる。下面１４１を下向きではなく、横向きに又は上向きに配置することができる真空ポンプの実施形態を実現することもできる。この場合、原則として、任意の角度で実現可能である。

ここで図示されるポンプよりも特に大きな、存在する他のターボ分子ポンプ（図示されていない）は、縦置きでは運転することができない。

図２に示された下面１４１には、さらに種々のねじ１４３が配置されている。これらのねじによって、ここではそれ以上は特定されない真空ポンプの構成部材が互いに固定されている。例えば、軸受カバー１４５が、下面１４１に固定されている。

下面１４１には、さらに固定孔１４７が配置されている。固定孔１４７を介して、ポンプ１１１を、例えば載置面に固定することができる。これは、ここで図示されるポンプよりも特に大きな、存在する他のターボ分子ポンプ（図示されていない）では、不可能である。

図２〜図５には、冷却剤配管１４８が示されている。冷却剤配管１４８内を、冷却剤接続部１３９を介して導入されるかつ導出される冷却剤が循環可能である。

図３〜図５の断面図に示されているように、真空ポンプは、ポンプ入口１１５に作用するプロセスガスをポンプ出口１１７へと圧送するための複数のプロセスガスポンプ段を有する。

ハウジング１１９内には、ロータ１４９が配置されていて、ロータ１４９は、回転軸線１５１を中心として回転可能なロータシャフト１５３を有する。

ターボ分子ポンプ１１１は、ポンピング作用を及ぼすように互いに直列に接続された複数のターボ分子ポンプ段を有する。これらのターボ分子ポンプ段は、ロータシャフト１５３に固定された半径方向の複数のロータディスク１５５と、ロータディスク１５５の間に配置され、そしてハウジング１１９に固定された複数のステータディスク１５７とを有する、この場合、１つのロータディスク１５５とこれに隣り合う１つのステータディスク１５７とが、それぞれ１つのターボ分子ポンプ段を形成する。ステータディスク１５７は、スペーサリング１５９によって、互いに所望の軸方向間隔を置いて保持されている。

真空ポンプは、さらに、半径方向で互いに内外に配置され、そしてポンピング作用を及ぼすように互いに直列に接続されたホルベックポンプ段を有する。ホルベックポンプ段を有しない他のターボ分子真空ポンプ（図示されてない）が存在する。

ホルベックポンプ段のロータは、ロータシャフト１５３に配置されたロータハブ１６１と、ロータハブ１６１に固定され、そしてこのロータハブ１６１によって支持された円筒側面状の２つのホルベックロータスリーブ１６３、１６５とを有する。これらのホルベックロータスリーブ１６３、１６５は、回転軸線１５１に対して同軸に整向されていて、そして半径方向で互いに内外に組み付けられている。さらに、円筒側面状の２つのホルベックステータスリーブ１６７、１６９が設けられていて、これらのホルベックステータスリーブ１６７、１６９も同様に回転軸線１５１に対して同軸に整向されていて、そして半径方向で見て互いに内外に組み付けられている。

ホルベックポンプ段の、ポンピング作用を奏する表面は、ホルベックロータスリーブ１６３、１６５及びホルベックステータスリーブ１６７、１６９の側面によって、つまり半径方向内側面及び／又は外側面によって形成されている。外側のホルベックステータスリーブ１６７の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７１を形成しつつ、外側のホルベックロータスリーブ１６３の半径方向外側面に対向していて、外側のホルベックロータスリーブ１６３の半径方向外側面とともに、ターボ分子ポンプに後続する第１のホルベックポンプ段を形成する。外側のホルベックロータスリーブ１６３の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７３を形成しつつ、内側のホルベックステータスリーブ１６９の半径方向外側面に対向していて、内側のホルベックステータスリーブ１６９の半径方向外側面とともに、第２のホルベックポンプ段を形成する。内側のホルベックステータスリーブ１６９の半径方向内側面は、半径方向のホルベック間隙１７５を形成しつつ、内側のホルベックロータスリーブ１６５の半径方向外側面に対向していて、内側のホルベックロータスリーブ１６５の半径方向外側面とともに、第３のホルベックポンプ段を形成する。

ホルベックロータスリーブ１６３の下端には、半径方向に延在するチャネルを設けることができる。このチャネルを介して、半径方向外側に位置するホルベック間隙１７１が、中央のホルベック間隙１７３に接続されている。さらに、内側のホルベックステータスリーブ１６９の上端には、半径方向に延在するチャネルを設けることができる。このチャネルを介して、中央のホルベック間隙１７３が、半径方向内側に位置するホルベック間隙１７５に接続されている。これにより、互いに内外に組み込まれた複数のホルベックポンプ段が、互いに直列に接続される。半径方向内側に位置するホルベックロータスリーブ１６５の下端には、さらに、出口１１７に通じる接続チャネル１７９を設けることができる。

ホルベックステータスリーブ１６７、１６９の、前述のポンピング作用を奏する表面は、それぞれ、螺旋状に回転軸線１５１の周りを周回しつつ軸方向に延在する複数のホルベック溝を有する。他方、ホルベックロータスリーブ１６３、１６５の、これに対向する側面は、平滑に形成されていて、そして真空ポンプ１１１を運転するためのガスをホルベック溝内にて前方に送り出す。

ロータシャフト１５３を回転可能に軸支するために、ポンプ出口１１７の領域に転がり軸受１８１が設けられていて、ポンプ入口１１５の領域に永久磁石磁気軸受１８３が設けられている。

転がり軸受１８１の領域には、ロータシャフト１５３に、転がり軸受１８１へ向けて増大していく外径を有する円錐形のスプレーナット１８５が設けられている。スプレーナット１８５は、作動媒体貯蔵部の少なくとも１つの掻落とし部材と滑り接触している。存在する他のターボ分子真空ポンプ（図示されていない）では、スプレーナットの代わりに、スプレーボルトを設けることができる。したがって様々な形態が実現可能であるので、この関連において、用語「スプレートップ」も用いられる。作動媒体貯蔵部は、上下に重ね合わされた吸収性の複数のディスク１８７を有し、これらのディスク１８７には、転がり軸受１８１用の作動媒体、例えば潤滑剤が含浸されている。

真空ポンプ１１１の運転時、作動媒体は、毛管現象によって作動媒体貯蔵部から掻落とし部材を介して、回転するスプレーナット１８５へと伝達され、そして遠心力に基づいてスプレーナット１８５に沿って、スプレーナット１８５の増大していく外径の方へと転がり軸受１８１に向かって移送される。そこでは、作動媒体は、例えば潤滑機能を満たす。転がり軸受１８１及び作動媒体貯蔵部は、真空ポンプ内で槽状のインサート１８９と軸受カバー１４５とによって囲繞されている。

永久磁石磁気軸受１８３は、ロータ側の軸受半体１９１とステータ側の軸受半体１９３とを有し、これらの軸受半体１９１、１９３は、軸方向に上下に積み重ねられた永久磁石の複数のリング１９５、１９７から成るそれぞれ１つのリングスタックを有する。リング磁石１９５、１９７は、互いに半径方向の軸受間隙１９９を形成しつつ対向していて、この場合、ロータ側のリング磁石１９５は、半径方向外側に、そしてステータ側のリング磁石１９７は、半径方向内側に配置されている。軸受間隙１９９内に存在する磁界は、リング磁石１９５、１９７の間に、ロータシャフト１５３の半径方向の軸支をもたらす磁気的反発力を惹起する。ロータ側のリング磁石１９５は、ロータシャフト１５３の支持部分２０１によって支持されている。この支持部分２０１は、リング磁石１９５を半径方向外側で取り囲む。ステータ側のリング磁石１９７は、ステータ側の支持部分２０３によって支持されている。この支持部分２０３は、リング磁石１９７を通って延在し、そしてハウジング１１９の半径方向の支材２０５に懸架されている。回転軸線１５１に対して平行に、ロータ側のリング磁石１９５が、支持部分２０１に連結されたカバー要素２０７によって固定されている。ステータ側のリング磁石１９７は、回転軸１５１に対して平行に１つの方向で、支持部分２０３に結合された固定リング２０９と支持部分２０３に結合された固定リング２１１とによって固定されている。さらに、固定リング２１１とリング磁石１９７の間に、皿ばね２１３を設けることができる。

磁気軸受内に、非常用軸受又は安全軸受２１５が設けられていて、この非常用軸受又は安全軸受２１５は、真空ポンプ１１１の標準的な運転時には、非接触で空転し、そしてロータ１４９がステータに対して相対的に半径方向に過度に変位するとようやく作用し、これにより、ロータ１４９に対する半径方向のストッパが形成され、ゆえにステータ側の構造とロータ側の構造との衝突が阻止される。安全軸受２１５は、非潤滑式の転がり軸受として構成されていて、そしてロータ１４９及び／又はステータとともに半径方向の間隙を形成する。この間隙によって、安全軸受２１５は、標準的なポンプ運転時には作用しないようになっている。安全軸受２１５が作用することになる半径方向の変位は、十分に大きく寸法付けられているので、安全軸受２１５は、真空ポンプの標準的な運転時には作用せず、そして同時に十分に小さく寸法付けられているので、ステータ側の構造とロータ側の構造との衝突があらゆる状況下で阻止される。

真空ポンプ１１１は、ロータ１４９を回転駆動するための電動モータ１２５を有する。電動モータ１２５の電機子は、ロータ１４９によって構成されている。ロータ１４９のロータシャフト１５３は、モータステータ２１７を通って延在する。ロータシャフト１５３の、モータステータ２１７を通って延在する部分には、半径方向外側に又は埋設されて、永久磁石装置を配置することができる。モータステータ２１７と、ロータ１４９の、モータステータ２１７を通って延在する部分との間には、中間スペース２１９が配置されていて、この中間スペース２１９は、半径方向のモータ間隙を有し、このモータ間隙を介して、モータステータ２１７と永久磁石装置とは、駆動モーメントを伝達するために磁気的に影響し合うことができる。

モータステータ２１７は、ハウジング内で、電動モータ１２５用に設けられたモータ室１３７内に固定されている。シールガス接続部１３５を介して、パージガスとも称され、そして例えば空気又は窒素であってよいシールガスが、モータスペース１３７内へと到達可能である。シールガスを介して、電動モータ１２５を、プロセスガスに対して、例えばプロセスガスの、腐食作用を奏する成分に対して防護することができる。モータ室１３７は、ポンプ出口１１７を介して真空排気することもできる。つまり、モータ室１３７内に、少なくとも近似的に、ポンプ出口１１７に接続された補助真空ポンプによって実現される真空圧が作用する。

ロータハブ１６１と、モータ室１３７を画成する壁部２２１との間には、さらに、それ自体既知のいわゆるラビリンスシール２２３を設けることができる。これにより、特に、半径方向外側に位置するホルベックポンプ段に対するモータ室２１７のより良好なシールが達成される。

図６は、図３の描画に基づいていて、そして、図３の断面図に対応する、本発明によるターボポンプの断面図で、以下、略してターボ分子ポンプ又はターボポンプとも称される、本発明に係るターボ分子真空ポンプを示す。

したがって、図６の実施例に示されたように、本発明は、図１〜図５に基づいて前述されたように、ターボ分子ポンプとの関連において用いることができる。

したがって、本発明に係るターボポンプ１１は、運転時、電動モータ２５によって回転軸線５１を中心に回転させられるシャフト５３を具備するロータ４９を有する。

ロータ４９には、ハイブリッド軸受部が設けられている。ＶＶ側（図６の下側）には、ロータ４９に対して転がり軸受８１が設けられている。ＨＶ側（図６の上側）では、ロータ４９は、永久磁石磁気軸受８３によって軸支されている。永久磁石磁気軸受８３は、ロータ側の軸受半部９１とステータ側の軸受半部９３とを有する。

真空ポンプ１１は、下部２１に結合された外側のハウジング１９を有する。ＨＶ側で、つまりポンプ入口で、ハウジング１９は、入口フランジ１３の領域に、いわゆるスターを有する。スターは、半径方向の複数の支材１０５を有し、支材１０５は、中心で、つまり回転軸線５１上で交差する。

ハウジング１９及び下部２１の外側に、電子装置ハウジング２３が、着脱自在に取り付けられている。電子装置ハウジング２３内には、とりわけ、真空ポンプ１１に用いられる、特に電動モータに用いられる、また例えばセンサ等の、真空ポンプ１１の考えられる他のコンポーネント（図示されていない）にも用いられる制御兼駆動電子装置（図示されていない）が存在する。

電子装置ハウジング２３は、電気的な差込コンタクトを介して接続されていて、この場合、ポンプ側のコンタクトは、真空ポンプ１１の下部２１の領域における、真空フィードスルーとして用いられるボード２２に形成されている。

ここに図示された実施例では、本発明に係る真空ポンプ１１は、真空システム１２の構成部分であり、これについては、ここでは単に破線によって概略的に示唆されている。真空システム１２は、例えばポンピングユニットを形成することができる。ポンピングユニットは、真空ポンプ１１によって真空排気されるべき真空チャンバと、真空ポンプ１１に対応付けられた補助ポンプ（図示されていない）とを有する。

原則として、真空システム１２は、任意に複雑に構成することができ、例えば１つ又は複数の真空チャンバと、本発明に係る真空ポンプに対して付加的に、本発明による態様で構成されてもされなくてもよい１つ又は複数の他の真空ポンプとを有することができる。真空システム１２は、移動式に又は半移動式に構成することができる。

真空システム１２は、システム制御部２４を有する。システム制御部２４を介して、真空システム１２の全ての構成部分とコンポーネントとを制御することができ、システム制御部２４は、制御信号及びデータの交換を可能にする。

システム制御部２４に、本発明に係る真空ポンプ１１は、例えば、真空ポンプ１１の電子装置ハウジング２３に形成されたデータインタフェース２９を介して接続することができる。図６が示すように、この電子装置ハウジング２３には、さらにアクセサリポート２７が設けられている。

本発明に係る真空ポンプ１１は、本発明による監視方法の１つ又は複数の実施例を実施するように構成されている。同様に、本発明による真空システム１２は、本発明による監視方法の１つ又は複数の実施例を実施するように構成されている。

本発明によれば、真空ポンプ１１には、慣性計測ユニット１４が設けられている。慣性計測ユニット１４は、ポンプ１１の構成部分に固く取り付けられている。本発明の範囲内で慣性計測ユニット１４を真空ポンプ１１のそれぞれ異なる箇所に配置することが可能であることを具体的に示すために、図６には、単なる例として、異なる２つの取付位置が描画されている。

実現可能な本発明による一形態によれば、慣性計測ユニット１４は、ポンプ入口で、前述の半径方向の複数の支材１０５を有するスターに、具体的には回転軸線５１に対して同心に配置されている。代替的に、真空ポンプ１１のスターに慣性計測ユニット１４を偏心的に配置することを想定することもできる。

本発明による別の一実施例によれば、慣性計測ユニット１４は、ポンプ１１の下部２１に真空フィードスルーを形成する前述のボード２２に取り付けられている。

原則的に、本発明によれば、２つ以上の慣性計測ユニット１４を真空ポンプ１１に配置することが可能である。

図６の左上において拡大された概略的な描画が示すように、慣性計測ユニット１４は、この例では６つの、複数の慣性センサ１６を有する。好適な実施例では、例として導入部で既に述べられたように、３つの加速度センサ及び３つの角速度センサが設けられていて、これにより、このようにして真空ポンプ１１の、考えられる６自由度の全てがカバーされる。

本発明に係る真空ポンプ１１及び本発明による真空システム１２の考えられる使用例について、そして特に図６に基づいて前述された本発明に係る真空ポンプ１１又は前述の真空システム１２によって実施することができる、考えられる監視法については、繰り返しを避けるために、導入部が参照される。

したがって、本発明は、真空ポンプに対応付けられた慣性計測ユニットの計測データに基づく真空ポンプ及び真空システムの状態監視にとって簡単で、確実でそして低コストの手段を提供する。

１１１、１１ ターボ分子ポンプ
１１３、１３ 入口フランジ
１１５ ポンプ入口
１１７ ポンプ出口
１１９、１９ ハウジング
１２１、２１ 下部
１２３、２３ 電子装置ハウジング
１２５、２５ 電動モータ
１２７、２７ アクセサリ接続部
１２９、２９ データインタフェース
１３１ 電流供給接続部
１３３ 通気入口
１３５ シールガス接続部
１３７ モータ室
１３９ 冷却剤接続部
１４１ 下面
１４３ ねじ
１４５ 軸受カバー
１４７ 固定孔
１４８ 冷却剤配管
１４９、４９ ロータ
１５１、５１ 回転軸線
１５３、５３ ロータシャフト
１５５ ロータディスク
１５７ ステータディスク
１５９ スペーサリング
１６１ ロータハブ
１６３ ホルベックロータスリーブ
１６５ ホルベックロータスリーブ
１６７ ホルベックステータスリーブ
１６９ ホルベックステータスリーブ
１７１ ホルベック間隙
１７３ ホルベック間隙
１７５ ホルベック間隙
１７９ 接続チャネル
１８１、８１ 転がり軸受
１８３、８３ 永久磁石磁気軸受
１８５ スプレーナット
１８７ ディスク
１８９ インサート
１９１、９１ ロータ側の軸受半体
１９３、９３ ステータ側の軸受半体
１９５ リング磁石
１９７ リング磁石
１９９ 軸受間隙
２０１ 支持部分
２０３ 支持部分
２０５、１０５ 半径方向の支材
２０７ カバー要素
２０９ 支持リング
２１１ 固定リング
２１３ 皿ばね
２１５ 非常用軸受又は安全軸受
２１７ モータステータ
２１９ 中間室
２２１ 壁部
２２３ ラビリンスシール
１２ 真空システム
１４ 慣性計測ユニット
１６ 慣性センサ
１８ 制御装置
２０ 記憶装置
２２ 真空フィードスルー、ボード
２４ 真空システムのシステム制御部

Claims (15)

1. 真空ポンプ（１１）、特にターボ分子真空ポンプ、又は少なくとも１つの真空ポンプ（１１）、特にターボ分子真空ポンプを有する真空システム（１２）において、
   真空ポンプ（１１）に対応付けられた慣性計測ユニット（１４）を備え、慣性計測ユニット（１４）は、少なくとも１つの慣性センサ（１６）、特に加速度センサ又は角速度センサを有し、慣性センサ（１６）は、真空ポンプ（１１）の動き及び／又は真空ポンプ（１１）の配向を取得し、特に生計測データ及び／又は処理された計測データとしてのこれに関する計測データ、及び／又はこれらの計測データの判定によって得られる情報を提供するように構成されている、真空ポンプ（１１）。
2. 真空ポンプ（１１）には、慣性計測ユニット（１４）に接続された制御装置（１８）が対応付けられていて、制御装置（１８）は、慣性計測ユニット（１４）の計測データを判定するように構成されている、かつ／又は、
   真空ポンプ（１１）には、出力装置、特にインタフェース（２９）又はアクセサリ接続部（２７）が対応付けられていて、出力装置を介して、慣性計測ユニット（１４）の計測データ及び／又はこれらの計測データの判定によって得られる情報を出力する又は呼び出すことができ、かつ／又は、
   真空ポンプ（１１）には、記憶装置（２０）が対応付けられていて、記憶装置（２０）は、慣性計測ユニット（１４）の計測データ及び／又はこれらの計測データの判定によって得られる情報を保存するように構成されている、請求項１に記載の真空ポンプ（１１）。
3. 慣性計測ユニット（１４）は、複数の慣性センサ（１６）の空間的な配置構造を有し、特に慣性計測ユニット（１４）は、真空ポンプ（１１）の、対で見て相互に直交して延在する３本の並進軸線のうちのそれぞれ１本が対応付けられた２つ又は３つの加速度センサ、及び／又は真空ポンプ（１１）の、対で見て相互に直交して延在する３本の回転軸線のうちのそれぞれ１本が対応付けられた２つ又は３つの角速度センサを有する、請求項１又は２に記載の真空ポンプ（１１）。
4. 慣性計測ユニット（１４）は、ＭＥＭＳ（微小電気機械システム）として構成されている、又はＭＥＭＳの構成部分である、又は光学システムとして構成されている、かつ／又は、
   慣性計測ユニット（１４）は、真空ポンプ（１１）の真空フィードスルー（２２）に組み付けられていて、特に慣性計測ユニット（１４）は、真空フィードスルー（２２）を形成するボード上に配置されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の真空ポンプ（１１）。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の真空ポンプ（１１）を監視する又は請求項１から４のいずれか１項に記載の少なくとも１つの真空ポンプ（１１）を有する真空システム（１２）を監視する方法において、
   真空ポンプ（１１）又は真空システム（１２）の運転前、運転中及び／又は運転後に、真空ポンプ（１１）の慣性計測ユニット（１４）を用いて、真空ポンプ（１１）の動き及び／又は真空ポンプ（１１）の配向及び／又は真空システム（１２）の動きを取得し、特に慣性センサ（１６）の生計測データ及び／又は処理された計測データとしての、これに関する計測データ、及び／又はこれらの計測データの判定によって得られる情報を提供する、方法。
6. 計測データに基づいて、真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の１つ又は複数の状態情報を特定し、
   特に、前記状態情報又は各状態情報を、真空ポンプ（１１）の出力装置（２７、２９）を介して出力する、かつ／又は真空ポンプ（１１）の記憶装置（２０）に保存する、請求項５に記載の方法。
7. 真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の状態情報として、空間内のかつ／又は真空システム（１２）の他の１つ又は複数のコンポーネントに対して相対的な真空ポンプ（１１）の配向を特定する、請求項５又は６に記載の方法。
8. 真空ポンプ（１１）の制御装置（１８）は、特定された真空ポンプ（１１）の配向に依存して、真空ポンプ（１１）の運転開始を許可する又は禁止するように構成されていて、かつ／又は、
   特定された真空ポンプ（１１）の配向を、真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の振動に関連する周波数スペクトルを判定するときに考慮し、かつ／又は、
   真空ポンプ（１１）の配向を、所定の特別な事象のときにだけ、特に、
   真空ポンプ（１１）が通電されるとき、
   真空ポンプ（１１）が運転を開始するとき、
   真空ポンプ（１１）を除く、真空ポンプ（１１）を含む真空システム（１２）の所定のコンポーネントが運転を開始するとき、かつ／又は、
   真空ポンプ（１１）の設置位置が変化するとき、保存する、請求項７に記載の方法。
9. 真空ポンプ（１１）は、運転中に駆動モータ（２５）によって回転させられるロータ（４９）を有し、真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の状態情報として、ロータ（４９）のアンバランス、及び／又は真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の振動状態を特定する、請求項５から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 真空ポンプ（１１）の運転中、ロータアンバランス及び／又は振動状態を繰り返し特定し、
    特にロータ（４９）の一定の運転回転数でその都度特定された、ロータアンバランス及び／又は振動状態の基準状態に対して、少なくとも、特にロータアンバランス及び／又は振動状態の時間変化、特に変化率の程度を算出し、
    ロータアンバランス及び／又は振動状態の、又はロータアンバランス及び／又は振動状態の時間変化の相対的な又は絶対的な限界値を超過すると、反応を引き起こす、特に警告指示を出力する、又は、
    ロータアンバランス及び／又は振動状態の、又はロータアンバランス及び／又は振動状態の時間変化の相対的な又は絶対的な限界値に近づくと、真空ポンプ（１１）の次回の保守期日の推定値を算出する、又は現在想定されている保守間隔を調整し、
    真空ポンプ（１１）の使用残量の程度を算出し、かつ／又は、
    特に真空ポンプ（１１）のこれまでの使用量経過を考慮して、真空ポンプ（１１）の次回の保守までの時間の推奨値を算出し、出力する、請求項９に記載の方法。
11. 真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の状態情報として、真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の振動状態を特定し、特にその際、真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の振動に関連する周波数スペクトルを特定し、特にその際、真空ポンプ（１１）は、運転中に駆動モータ（２５）によって回転させられるロータ（４９）を有する、請求項５から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 真空ポンプ（１１）の加速中、つまり真空ポンプ（１１）のロータ（４９）の回転数が増加するとき、特にさらに加速後に運転回転数でロータが回転するとき、かつ／又は真空ポンプ（１１）の減速又は停止動作中、つまり真空ポンプ（１１）のロータ（４９）の回転数が低下するとき、振動状態を特定し、特に保存し、特にその際、真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の共振状態を特定し、特にその際、共振状態に関連する情報を、真空システム（１２）の外部装置、特にシステム制御部（２４）へ出力するために又は真空システム（１２）の外部装置、特にシステム制御部（２４）によって呼び出すために提供し、かつ／又はその際、真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）から警告指示を出力する、又は自動でロータ（４９）の回転数の調整を行い、これにより共振状態でのポンプ（１１）の運転が回避され、かつ／又は、
    真空ポンプ（１１）の制御装置（１８）又は真空システム（１２）のシステム制御部（２４）によって特定される振動状態に基づいて、うなり状態を阻止するために、真空ポンプ（１１）と少なくとも略同一の運転回転数で運転される１つ又は複数の別の真空ポンプが認識されるとき、ロータ（４９）の回転数が自動で変化し、かつ／又は、
    とりわけ、特に自動の学習段階で特定される、真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の目標状態に関して、特定された振動状態に基づいて、真空ポンプ（１１）の所定の１つ又は複数のパラメータ及び／又は真空ポンプ（１１）の１つ又は複数のセンサの信号を、特にこれらの時間特性に関して監視し、学習段階に続いて、真空ポンプ（１１）の制御装置（１８）によって、監視される１つ又は複数のパラメータ及び／又は監視される１つ又は複数の信号が目標状態に対応するかどうかチェックし、チェック時に目標状態からの逸脱が認識されると、特に所定の基準に関して、関連するパラメータ又は信号の変化を判定するかつ／又は評価する、請求項１１に記載の方法。
13. 真空ポンプ（１１）及び／又は真空システム（１２）の状態情報として、１つ又は複数の特別な事象を特定し、
    特にその際、１つ又は複数の事象を、真空ポンプ（１１）の出力装置（２７、２９）を介して出力する、かつ／又は真空ポンプ（１１）の記憶装置（２０）に保存する、請求項５から１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 真空ポンプ（１１）は、運転中、駆動モータ（２５）によって回転させられるロータ（４９）を有し、真空ポンプ（１１）の運転中の特別な事象として、第１の軸方向位置、特に補助真空位置と、第２の軸方向位置、特に高真空位置との間のロータ（４９）の軸方向変位を検出し、かつ／又は、
    特別な事象として、真空ポンプ（１１）全体の動きを検出し、特にその際、この動きを、真空ポンプの並進及び／又は回転の方向及び値に関して解析する、請求項１３に記載の方法。
15. 計測データ及び／又は計測データの判定によって得られる情報を、特に真空ポンプ（１１）のインタフェース（２９）又はアクセサリ接続部（２７）を介して、許可があるときにのみ出力する又は呼び出すことができ、かつ／又は、
    計測データ及び／又は計測データの判定によって得られる情報を、特に真空ポンプ（１１）のインタフェース（２９）又はアクセサリ接続部（２７）を介して、真空ポンプ（１１）を含む真空システム（１２）のシステム制御部（２４）に出力するかつ／又はシステム制御部（２４）から呼び出す、請求項５から１４のいずれか１項に記載の方法。

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