JPH06147185A - Magnetic levitation type vacuum pump - Google Patents

Magnetic levitation type vacuum pump

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Publication number
JPH06147185A
JPH06147185A JP29965192A JP29965192A JPH06147185A JP H06147185 A JPH06147185 A JP H06147185A JP 29965192 A JP29965192 A JP 29965192A JP 29965192 A JP29965192 A JP 29965192A JP H06147185 A JPH06147185 A JP H06147185A
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JP
Japan
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rotor shaft
magnetic levitation
vacuum pump
type vacuum
rotation
Prior art date
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Application number
JP29965192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Enosawa
秀樹 江野沢
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Seiko Seiki KK
Original Assignee
Seiko Seiki KK
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06147185A publication Critical patent/JPH06147185A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To provide a magnetic levitation type vacuum pump capable of previously detecting rock of a protecting bearing caused by touch down. CONSTITUTION:Before the start of normal operation of a magnetic leviatation type vacuum pump, an exciting current is supplied to radial electromagnets 20, 24 and axial electromagnets 32, 34 to magnetically levitate a rotor shaft 18 in the non-contact state. A high frequency motor 30 is rotated at the low speed rotational frequency of several thousands [rpm]. In such a condition, the rotation of the high frequency motor 30 and the magnetic levitation of the rotor shaft 18 are stopped and touched down. The amount of time elapsed from the touch-down until the rotation of the rotor shaft 18 is stopped is measured, and if the measured time is shorter than a designated time, it is judged that a protecting bearing is damaged in a large scale, and the replacement is directed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は磁気浮上型真空ポンプに
係り、詳細には、タッチダウンによる保護ベアリングの
ロックを事前に検出してメンテナンスを容易にした磁気
浮上型真空ポンプに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic levitation type vacuum pump, and more particularly to a magnetic levitation type vacuum pump in which lock of a protective bearing due to touchdown is detected in advance to facilitate maintenance.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば半導体製造におけるエッチング工
程やCVD工程において、真空状態を確保すると共にプ
ロセスガスの排出を行うために、真空ポンプが使用され
ている。この場合、潤滑油を使用した接触型の真空ポン
プを使用すると、SiH4 、PH3 、B2 6 、AS
3 等のプロセスガスに潤滑油が影響する虞れがあること
から、非接触軸受を使用した磁気浮上型真空ポンプが使
用されている。
2. Description of the Related Art For example, in an etching process or a CVD process in semiconductor manufacturing, a vacuum pump is used to secure a vacuum state and discharge a process gas. In this case, the use of contact-type vacuum pump of using lubricating oil, SiH 4, PH 3, B 2 H 6, A S H
A magnetic levitation vacuum pump that uses non-contact bearings is used because the lubricating oil may affect process gases such as 3 .

【0003】磁気浮上型真空ポンプは、ロータ軸を電磁
石により軸方向および半径方向に磁気浮上させながら高
周波モータで回転することによって、ロータ軸に取付け
られたロータ翼で真空状態を確保するようになってい
る。そしてロータ軸の磁気浮上や、ロータ軸の位置の検
出、高周波モータの回転等の各種制御は、本体外部に配
置された制御部によって制御される。電磁石等の被制御
部は、本体に配置されたコネクタを介して接続ケーブル
で制御部と接続されている。
The magnetic levitation type vacuum pump ensures that a vacuum state is secured by the rotor blades attached to the rotor shaft by rotating the rotor shaft by a high frequency motor while magnetically levitating the rotor shaft in the axial and radial directions. ing. Various controls such as magnetic levitation of the rotor shaft, detection of the position of the rotor shaft, and rotation of the high-frequency motor are controlled by a control unit arranged outside the main body. The controlled part such as an electromagnet is connected to the control part by a connection cable via a connector arranged in the main body.

【0004】このような磁気浮上型真空ポンプの動作中
に、コネクタが外れる等の異常が発生すると、磁気浮上
状態で高速回転していたロータ軸と固定部等とが接触
(タッチダウン)し、磁気浮上型真空ポンプを破損する
虞れがある。このため、磁気浮上型真空ポンプでは、一
般に、装置を保護するために保護ベアリングが配置され
いる。
When an abnormality such as disconnection of a connector occurs during operation of such a magnetic levitation type vacuum pump, the rotor shaft, which was rotating at a high speed in the magnetic levitation state, comes into contact (touchdown), The magnetic levitation vacuum pump may be damaged. Therefore, in the magnetic levitation vacuum pump, a protective bearing is generally arranged to protect the device.

【0005】磁気浮上型真空ポンプの保護ベアリング
は、エッチング等を行うチャンバに接続された場合、こ
のチャンバ内に大気が突入したとき、例えばチャンバ内
の真空度を計測するための真空ゲージ管の破損により大
気が突入したときにも使用され、保護されている。
When the protective bearing of the magnetic levitation type vacuum pump is connected to a chamber for etching or the like, when atmospheric air enters the chamber, for example, a vacuum gauge tube for measuring the degree of vacuum in the chamber is damaged. It is also used and protected by the atmosphere when it enters the atmosphere.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、磁気浮上型真
空ポンプは通常20000〔rpm〕〜48000〔r
pm〕の回転数で高速回転しているため、大気突入等に
よるタッチダウンを何回か行うと、保護ベアリングがダ
メージを受け、除々に回転しづらくなる。そして、保護
ベアリングが所定以上のダメージを受けた状態で、更に
タッチダウンを行うと、ついにタッチダウン時にベアリ
ングがロックしていまうという問題があった。
However, the magnetic levitation type vacuum pump is usually 20,000 [rpm] to 48,000 [r.
Since it rotates at a high speed at a rotation speed of [pm], if touchdown is performed several times due to entry into the atmosphere or the like, the protective bearing will be damaged and it will gradually become difficult to rotate. Then, if the protective bearing is damaged more than a predetermined amount and further touchdown is performed, there is a problem that the bearing finally locks at the time of touchdown.

【0007】特に、ロックにより、ロータ軸とベアリン
グとが焼きついてしまう場合があり、この場合には、修
理する場合にも、分解等が困難になるだけでなく、交換
部品が多くなり、修理コストの増大につながっていた。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、
タッチダウンによる保護ベアリングのロックを事前に検
出することが可能な磁気浮上型真空ポンプを提供するこ
とにある。
In particular, there is a case where the rotor shaft and the bearing are seized due to the lock. In this case, not only is disassembly difficult when repairing, but also many replacement parts are required, resulting in a repair cost. Had led to an increase in.
The present invention has been made in view of such problems,
It is an object of the present invention to provide a magnetic levitation vacuum pump capable of detecting lock of a protective bearing due to touchdown in advance.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、磁性を有するロータ軸と、このロータ軸を回転させ
る高周波モータと、前記ロータ軸と所定間隔をおいて配
置された複数の保護ベアリングと、前記ロータ軸を磁気
浮上させる複数の磁気浮上用電磁石と、前記ロータ軸の
位置を検出する複数の位置検出センサと、この位置検出
センサからの検出信号にもとづいて、前記ロータ軸を非
接触状態となる所定位置に磁気浮上させ、且つ保持する
ように上記複数の磁気浮上用電磁石に供給する電流を制
御する制御手段と、前記ロータ軸が所定の低速回転数で
回転している状態で前記ロータ軸を前記保護ベアリング
で軸受けさせ、前記ロータ軸の回転状態から前記保護ベ
アリングのダメージ状態を判断するダメージ判断手段
と、このダメージ判断手段により保護ベアリングが所定
以上のダメージであると判断された場合に、保護ベアリ
ングの交換を指示する交換指示手段とを、磁気浮上型真
空ポンプに具備させて前記目的を達成する。
According to a first aspect of the invention, a rotor shaft having magnetism, a high frequency motor for rotating the rotor shaft, and a plurality of protective bearings arranged at a predetermined interval from the rotor shaft. A plurality of magnetic levitation electromagnets that magnetically levitate the rotor shaft, a plurality of position detection sensors that detect the position of the rotor shaft, and the rotor shaft in a non-contact state based on detection signals from the position detection sensors. Control means for controlling the electric current supplied to the plurality of magnetic levitation electromagnets so as to magnetically levitate and hold it in a predetermined position, and the rotor shaft is rotated at a predetermined low speed revolution. Damage determining means for bearing the rotor shaft on the protective bearing, and determining the damage state of the protective bearing from the rotating state of the rotor shaft, and the damage determining means. When the protective bearing by the step is determined to be more damage predetermined, and exchange instruction means for instructing a replacement of the protective bearings, by including the magnetic levitation type vacuum pump to achieve the object.

【0009】[0009]

【作用】本発明の磁気浮上型真空ポンプでは、例えば、
運転開始前に保護ベアリングの回転状態をモニターする
ことにより、次にタッチダウンを起こした場合に保護ベ
アリングがロックする状態までダメージを受けているか
否かを判断する。そして、ダメージを受けている場合に
は、例えばアラーム等の警告により保護ベアリングの事
前交換を指示する。
In the magnetic levitation type vacuum pump of the present invention, for example,
By monitoring the rotating state of the protective bearing before starting operation, it is determined whether the protective bearing will be locked or not when the touchdown occurs next time. If the bearing is damaged, a warning such as an alarm is issued to instruct replacement of the protective bearing in advance.

【0010】[0010]

【実施例】以下本発明の磁気浮上型真空ポンプにおける
好適な実施例について、図1から図4を参照して詳細に
説明する。図1は磁気浮上型真空ポンプの全体構成を表
したものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the magnetic levitation type vacuum pump of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. FIG. 1 shows the overall structure of a magnetic levitation type vacuum pump.

【0011】この磁気浮上型真空ポンプは、例えば半導
体製造装置内等に設置され、チャンバ等からプロセスガ
スの排出を行うものである。この例では、円筒状の外装
体10の内側に複数のステータ翼12が配置され、この
それぞれのステータ翼12間に複数のロータ翼14が配
置されている。
This magnetic levitation type vacuum pump is installed in, for example, a semiconductor manufacturing apparatus, and discharges process gas from a chamber or the like. In this example, a plurality of stator blades 12 are arranged inside a cylindrical outer casing 10, and a plurality of rotor blades 14 are arranged between the respective stator blades 12.

【0012】このロータ翼14はロータ15の外周囲壁
に設けられ、ロータ15は磁性体のロータ軸18に連動
して回転するように、ボルト19でロータ軸18に固定
されている。ロータ15はいわゆる磁気軸受を利用して
おり、ロータ軸18の上部には、2対の半径方向電磁石
20がロータ軸18を挟んで対向配置されており、2対
の半径方向電磁石は互いに直交するように配置されてい
る。この半径方向電磁石20に隣接して、ロータ軸18
を挟んで対向する2対の半径方向センサー22が2対設
けられている。
The rotor blades 14 are provided on the outer peripheral wall of the rotor 15, and the rotor 15 is fixed to the rotor shaft 18 with bolts 19 so as to rotate in conjunction with the rotor shaft 18 made of a magnetic material. The rotor 15 uses a so-called magnetic bearing, and two pairs of radial electromagnets 20 are arranged above the rotor shaft 18 so as to sandwich the rotor shaft 18, and the two pairs of radial electromagnets are orthogonal to each other. Are arranged as follows. Adjacent to the radial electromagnet 20, the rotor shaft 18
Two pairs of radial sensors 22 are provided so as to face each other across the pair.

【0013】さらに、ロータ軸18の下部には、同様に
2対の半径方向電磁石24が配置され、この半径方向電
磁石24にも、隣接して一対の半径方向センサー26が
2対設けられている。これら半径方向電磁石20、24
に励磁電流が供給されることによって、ロータ軸18が
磁気浮上される。この磁気浮上時に、半径方向センサー
22、26からの位置検知信号によって、ロータ軸18
が所定位置に保持されるように励磁電流が制御されるよ
うになっている。
Further, two pairs of radial electromagnets 24 are similarly arranged under the rotor shaft 18, and the radial electromagnet 24 is also provided with two pairs of radial sensors 26 adjacent to each other. . These radial electromagnets 20, 24
When the exciting current is supplied to the rotor shaft 18, the rotor shaft 18 is magnetically levitated. During this magnetic levitation, the rotor shaft 18 is detected by the position detection signals from the radial sensors 22 and 26.
The exciting current is controlled so that is held at a predetermined position.

【0014】また、この実施例における外装体10の内
側の半径方向センサー22と半径方向センサー26との
間には高周波モータ30が配置されている。この高周波
モータ30に通電されることによって、ロータ軸18お
よび、これに固定されたロータ翼14が回転するように
なっている。
Further, a high frequency motor 30 is arranged between the radial direction sensor 22 and the radial direction sensor 26 inside the exterior body 10 in this embodiment. When the high-frequency motor 30 is energized, the rotor shaft 18 and the rotor blades 14 fixed to the rotor shaft 18 rotate.

【0015】ロータ軸18の下部には、円盤状の磁性体
の金属ディスク31が固定されており、この金属ディス
ク31を挟み、且つ対向した一対づづの軸方向電磁石3
2、34が配置されている。さらにロータ軸18の切断
端部に対向して軸方向センサー36が配置されている。
A disk-shaped magnetic metal disk 31 is fixed to the lower portion of the rotor shaft 18, and the pair of axial electromagnets 3 sandwiching the metal disk 31 and facing each other are provided.
2, 34 are arranged. Further, an axial sensor 36 is arranged so as to face the cut end of the rotor shaft 18.

【0016】この軸方向電磁石32、34の励磁電流
は、軸方向センサー36からの位置検知信号に応じて制
御され、これによりロータ軸18が軸方向で所定位置に
保持されるようになっている。また、このロータ軸18
の下端部には、ロータ軸の回転数を検出するための回転
センサー38が配置されている。
The exciting currents of the axial electromagnets 32 and 34 are controlled according to the position detection signal from the axial sensor 36, so that the rotor shaft 18 is held at a predetermined position in the axial direction. . In addition, this rotor shaft 18
A rotation sensor 38 for detecting the number of rotations of the rotor shaft is arranged at the lower end of the.

【0017】さらに、タッチダウン時に装置全体を保護
するため、ロータ軸18の周囲上部に所定間隔をおいて
半径方向の保護ベアリング50が配置され、また、下部
に所定間隔をおいて軸方向の保護ベアリング51がそれ
ぞれ配置されている。これらの各部は、軸方向電磁石3
2、34の近傍に設けられたコネクタ44を通じて、磁
気軸受コントローラやメインコントローラ等を備える信
号処理系にケーブルで接続されている。
Further, in order to protect the entire device at the time of touchdown, radial protection bearings 50 are arranged at a predetermined interval above the rotor shaft 18 and at a lower part at a predetermined interval in the axial direction. Bearings 51 are arranged respectively. Each of these parts corresponds to the axial electromagnet 3
Through a connector 44 provided in the vicinity of 2, 34, a cable is connected to a signal processing system including a magnetic bearing controller, a main controller, and the like.

【0018】図2は磁気浮上型真空ポンプの電気的構成
を表したものである。磁気浮上型真空ポンプは、主とし
てマイクロプロセッサユニット(MPU)等を用いたシ
ステムコントローラ70と、磁気浮上用コントローラ8
0により概略構成されている。
FIG. 2 shows an electrical configuration of the magnetic levitation type vacuum pump. The magnetic levitation vacuum pump mainly includes a system controller 70 using a microprocessor unit (MPU) and the like, and a magnetic levitation controller 8
It is configured by 0.

【0019】システムコントローラ70は、磁気浮上型
真空ポンプの状態監視を行うと共に本実施例による判断
動作等の各種制御を行うCPU(中央処理装置)70
a、このCPU70aにおいて各種制御を実行するため
のプログラムやデータが格納されたROM(リード・オ
ンリ・メモリ)70b、ワーキングメモリとして使用さ
れるRAM(ランダム・アクセス・メモリ)70c、キ
ーボードインタフェ−ス(I/F)70d、表示器I/
F70e、I/O70f、70g、70hを備えてお
り、これらはデータバス等のバスライン70jに接続さ
れている。また、CPU70aには、時間計測を行うた
めのタイマ70iが接続されている。
The system controller 70 monitors the state of the magnetic levitation type vacuum pump and performs various controls such as the judgment operation according to this embodiment.
a, a ROM (Read Only Memory) 70b in which programs and data for executing various controls in the CPU 70a are stored, a RAM (Random Access Memory) 70c used as a working memory, a keyboard interface ( I / F) 70d, display I / F
F70e, I / O 70f, 70g, and 70h are provided, and these are connected to a bus line 70j such as a data bus. Further, a timer 70i for measuring time is connected to the CPU 70a.

【0020】キーボ−ドI/F70dには、各種の動作
指示等の操作を行うキーボード74が接続されている。
また表示器I/F70eには、キーボード74からの操
作状態や、ロータ軸18の浮上状態、さらに磁気浮上型
真空ポンプの動作状態を表示するためのCRT、LCD
等の表示器76が接続されている。
The keyboard I / F 70d is connected to a keyboard 74 for performing various operation instructions and other operations.
Further, the display I / F 70e is a CRT or LCD for displaying the operating state from the keyboard 74, the floating state of the rotor shaft 18, and the operating state of the magnetic levitation vacuum pump.
A display device 76 such as is connected.

【0021】I/O70fには磁気浮上用コントローラ
80が接続されている。この磁気浮上用コントローラ8
0は、半径方向センサー22、26と軸方向センサー3
6からの位置検知信号が各々入力されるPID(補正回
路)82a〜82eを備えており、これらPID82a
〜82eの各出力端子には、増幅器84a、〜84eが
それぞれ接続されている。
A magnetic levitation controller 80 is connected to the I / O 70f. This magnetic levitation controller 8
0 is the radial sensor 22, 26 and the axial sensor 3
6 is provided with PIDs (correction circuits) 82a to 82e to which the position detection signals from 6 are respectively input.
Amplifiers 84a and 84e are connected to the respective output terminals of to 82e.

【0022】増幅器84a〜84dの出力端子には、一
対のコイルで構成される半径方向電磁石20、24が接
続されている。また、増幅部84eの出力端子には、一
対のコイルとして構成された軸方向電磁石32、34が
接続されている。この磁気浮上用コントローラ80は、
半径方向電磁石20、24に励磁電流を供給することに
よってロータ軸18を半径方向に磁気浮上させると共
に、半径方向センサー22、26からの位置検知信号に
応じてロータ軸18を半径方向所定位置に保持するよう
に増幅器84a〜84dの増幅率を変化させて、供給す
る励磁電流を変化させる制御を行う。
Radial electromagnets 20 and 24 composed of a pair of coils are connected to the output terminals of the amplifiers 84a to 84d. Further, the axial electromagnets 32 and 34 configured as a pair of coils are connected to the output terminal of the amplification unit 84e. This magnetic levitation controller 80 is
The rotor shaft 18 is magnetically levitated in the radial direction by supplying an exciting current to the radial electromagnets 20 and 24, and the rotor shaft 18 is held at a predetermined radial position according to the position detection signals from the radial sensors 22 and 26. As described above, the amplification factors of the amplifiers 84a to 84d are changed to control the exciting current to be supplied.

【0023】同時に、磁気浮上用コントローラ80は、
軸方向電磁石32、34に励磁電流を供給することによ
ってロータ軸18を軸方向に磁気浮上させると共に、軸
方向センサー36からの位置検知信号に応じてロータ軸
18を軸方向所定位置に保持するように増幅器84eの
増幅率を変化させて、供給する励磁電流を変化させる制
御を行う。
At the same time, the magnetic levitation controller 80
The rotor shaft 18 is magnetically levitated in the axial direction by supplying an exciting current to the axial electromagnets 32 and 34, and the rotor shaft 18 is held at a predetermined axial position according to a position detection signal from the axial sensor 36. Then, the amplification factor of the amplifier 84e is changed to control the exciting current to be supplied.

【0024】I/O70gには回転センサー38が接続
されており、この回転センサー38からのパルス信号が
CPU70aで読み取られ、ロータ軸18の回転数が検
出される。また、I/O70hには、高周波モータ30
を回転駆動するモータドライバー77が接続されてい
る。モータドハイバ77は、図示しないAC電源をコン
バータで直流に変換した後、再びインバータにより3相
交流として高周波モータ30に供給するようになってい
る。
A rotation sensor 38 is connected to the I / O 70g, and a pulse signal from the rotation sensor 38 is read by the CPU 70a to detect the rotation speed of the rotor shaft 18. In addition, the I / O 70h includes a high frequency motor 30.
A motor driver 77 for rotating and driving is connected. The motorized hiver 77 converts an AC power source (not shown) into a direct current by a converter, and then supplies it to the high frequency motor 30 as a three-phase alternating current by an inverter again.

【0025】更に、CPU70aには、時間計測を行う
ためのタイマ70iが接続されている。次に、このよう
に構成された磁気浮上型真空ポンプにより、保護ベアリ
ング50、51を交換する必要があるか否かを判断する
動作について説明する。
Further, a timer 70i for measuring time is connected to the CPU 70a. Next, the operation of determining whether or not the protective bearings 50, 51 need to be replaced by the magnetic levitation type vacuum pump configured as described above will be described.

【0026】第1の判断動作 図3は第1の判断動作を表したものである。まず、磁気
浮上型真空ポンプの通常運転を開始する前に、CPU7
0aは、I/O70fを介して磁気浮上用コントローラ
80にロータ軸18の磁気浮上を指示する。
First Judgment Operation FIG. 3 shows the first judgment operation. First, before starting the normal operation of the magnetic levitation type vacuum pump, the CPU 7
0a instructs the magnetic levitation controller 80 to magnetically levitate the rotor shaft 18 via the I / O 70f.

【0027】磁気浮上用コントローラ80は、CPU7
0aからの指示を受けると、半径方向電磁石20、24
および軸方向電磁石32、34に励磁電流を供給してロ
ータ軸18を磁気浮上させる(ステップ31)。この場
合、磁気浮上用コントローラ80では、半径方向センサ
22、26および軸方向センサ36からの位置検知信号
により、PID82a〜82eおよび増幅部84a〜8
4eによって励磁電流を制御することにより、ロータ軸
18が軸中心に保持される。
The magnetic levitation controller 80 includes the CPU 7
0a, the radial electromagnets 20, 24
Then, an exciting current is supplied to the axial electromagnets 32 and 34 to magnetically levitate the rotor shaft 18 (step 31). In this case, in the magnetic levitation controller 80, the PIDs 82a to 82e and the amplification units 84a to 8e are detected by the position detection signals from the radial direction sensors 22 and 26 and the axial direction sensor 36.
The rotor shaft 18 is held at the shaft center by controlling the exciting current by 4e.

【0028】また、CPU70aは、I/O70hを介
してモータドライバー77に高周波モータ30の回転開
始を指示する。高周波モータ30はこの指示を受ける
と、変換した3相交流を出力して高周波モータ30を回
転させる(ステップ32)。CPU70aは、高周波モ
ータ30の回転によるロータ軸18の回転数を、I/O
70gを介して回転センサ38から供給されるパルス信
号を読み取ることにより検出する。そして検出したロー
タ軸18の回転数が所定値、例えば、1分間あたり数千
回の低回転数に到達したか否かを監視する(ステップ3
2)。
The CPU 70a also instructs the motor driver 77 via the I / O 70h to start rotation of the high frequency motor 30. Upon receiving this instruction, the high frequency motor 30 outputs the converted three-phase alternating current to rotate the high frequency motor 30 (step 32). The CPU 70a calculates the number of rotations of the rotor shaft 18 due to the rotation of the high frequency motor 30 as I / O.
It is detected by reading the pulse signal supplied from the rotation sensor 38 via 70g. Then, it is monitored whether or not the detected rotation speed of the rotor shaft 18 has reached a predetermined value, for example, a low rotation speed of several thousand times per minute (step 3).
2).

【0029】CPU70aは、ロータ軸18の回転数が
所定値に到達すると(ステップ33;Y)、ロータ軸1
8が回転している状態でロータ軸18を上下動させるよ
うに、磁気浮上用コントローラ80に指示をする(ステ
ップ34)。磁気浮上用コントローラ80では、軸方向
電磁石32と軸方向電磁石34に供給する励磁電流をそ
れぞれ交互に変化させることにより、上下方向に交互に
押しつける。
When the number of rotations of the rotor shaft 18 reaches a predetermined value (step 33; Y), the CPU 70a determines the rotor shaft 1
The magnetic levitation controller 80 is instructed to move the rotor shaft 18 up and down while the rotor 8 is rotating (step 34). In the magnetic levitation controller 80, the exciting currents supplied to the axial electromagnet 32 and the axial electromagnet 34 are alternately changed to alternately press them in the vertical direction.

【0030】この間、CPU70aは軸方向センサ36
から磁気浮上用コントローラ80、I/O70fを介し
て供給される位置検出信号を監視することにより、ロー
タ軸18の回転状態を監視する(ステップ35)。CP
U70aは、軸方向センサ36からの位置検出信号によ
りロータ軸18の振動幅が所定値を越えるか否かにより
回転異常か否かを判断する(ステップ36)。回転異常
であると判断された場合には(ステップ36;Y)、保
護ベアリングのダメージが大きいと判断し、表示器I/
F70eを介して、保護ベアリング50、51の交換要
求を表示器76に表示し(ステップ37)、第1の判断
動作を終了する。
During this time, the CPU 70a keeps the axial sensor 36
The rotation state of the rotor shaft 18 is monitored by monitoring the position detection signal supplied from the magnetic levitation controller 80 and the I / O 70f (step 35). CP
The U 70a determines whether or not the rotation is abnormal depending on whether or not the vibration width of the rotor shaft 18 exceeds a predetermined value based on the position detection signal from the axial sensor 36 (step 36). If it is determined that the rotation is abnormal (step 36; Y), it is determined that the protective bearing is damaged, and the indicator I /
A request for replacement of the protective bearings 50, 51 is displayed on the display 76 via F70e (step 37), and the first determination operation is ended.

【0031】なお、回転異常であると判断された場合、
CPU70aは、保護ベアリング50、51が交換され
るまで、磁気浮上型真空ポンプの通常運転動作を禁止す
るように制御する。一方、回転異常でないと判断された
場合(ステップ36;N)、第1の判断動作を終了し
て、通常動作に移行する。
If it is determined that the rotation is abnormal,
The CPU 70a controls so that the normal operation of the magnetic levitation vacuum pump is prohibited until the protective bearings 50 and 51 are replaced. On the other hand, when it is determined that the rotation is not abnormal (step 36; N), the first determination operation is ended and the normal operation is performed.

【0032】第2の判断動作 この第2の判断動作では、ロータ軸18を磁気浮上させ
て低回転数で回転させた状態からタッチダウンさせ、ロ
ータ軸18が停止するまでの時間により、保護ベアリン
グの交換が必要か否かを判断するものである。
Second Judgment Operation In this second judgment operation, the protective bearing is magnetically levitated and rotated down at a low rotational speed to touch down the rotor shaft 18 until the rotor shaft 18 stops. Is to determine whether or not replacement is required.

【0033】図4は第2の判断動作を表したものであ
る。まずCPU70aは、第1の判断動作と同様に、磁
気浮上型真空ポンプの通常運転を開始する前に、磁気浮
上用コントローラ80に指示してロータ軸18を磁気浮
上させる(ステップ41)、と共に、モータドラバー7
7に指示して高周波モータ30を回転させる(ステップ
42)。
FIG. 4 shows the second judgment operation. First, similarly to the first determination operation, the CPU 70a instructs the magnetic levitation controller 80 to magnetically levitate the rotor shaft 18 (step 41) before starting the normal operation of the magnetic levitation vacuum pump. Motor driver 7
Instructing 7 to rotate the high frequency motor 30 (step 42).

【0034】そして、CPU70aは、回転センサ38
から供給されるパルス信号から検出されるロータ軸18
の回転数が数千〔rpm〕の所定値に到達したか否かを
監視する(ステップ42)。CPU70aは、回転数が
所定値に到達すると(ステップ43;Y)、ロータ軸1
8をタッチダウンさせる(ステップ44)。すなわちC
PU70aは、I/O70hを介してモータドライバー
77に3相交流の供給停止を指示することより、高周波
モータ30のを回転を停止させる共に、I/O70fを
介して磁気浮上用コントローラ80に励磁電流の供給停
止を指示することにより、ロータ軸18の磁気浮上を停
止させる。これによって、ロータ軸18はタッチダウン
し、保護ベアリング50、51で軸支されながら回転す
る。
Then, the CPU 70a uses the rotation sensor 38
Rotor shaft 18 detected from the pulse signal supplied from
It is monitored whether or not the number of revolutions has reached a predetermined value of several thousand [rpm] (step 42). When the rotation speed reaches a predetermined value (step 43; Y), the CPU 70a determines that the rotor shaft 1
8 is touched down (step 44). Ie C
The PU 70a stops the rotation of the high frequency motor 30 by instructing the motor driver 77 to stop the supply of the three-phase AC through the I / O 70h, and at the same time, causes the magnetic levitation controller 80 to generate an exciting current through the I / O 70f. The magnetic levitation of the rotor shaft 18 is stopped by instructing to stop the supply of. As a result, the rotor shaft 18 touches down and rotates while being supported by the protective bearings 50 and 51.

【0035】同時にPU70aは、タイマ70iによる
回転停止時間の計測をスタートさせる(ステップ4
5)。そして、CPU70aは、I/O70gを介して
回転センサ38から供給されるパルス信号から、ロータ
軸18の回転が停止したか否かを監視する(ステップ4
6)。ロータ軸18の回転が停止すると(ステップ4
6;Y)、CPU70aはタイマ70iから回転停止に
要した時間を読み取り、この停止時間が所定値以下か否
かを判断する(ステップ47)。
At the same time, the PU 70a starts measuring the rotation stop time by the timer 70i (step 4).
5). Then, the CPU 70a monitors from the pulse signal supplied from the rotation sensor 38 via the I / O 70g whether or not the rotation of the rotor shaft 18 has stopped (step 4).
6). When the rotation of the rotor shaft 18 stops (step 4
6; Y), the CPU 70a reads the time required for rotation stop from the timer 70i, and determines whether or not this stop time is less than or equal to a predetermined value (step 47).

【0036】停止時間が所定値以下であると判断された
場合(ステップ47;Y)、停止時間が短いのは、保護
ベアリング50、51がダメージを受けておりスムーズ
な回転が行われていないためであると判断されることか
ら、保護ベアリングの交換要求を表示器I/F70eを
介して表示器76に表示し(ステップ48)、第1の判
断動作を終了する。
When it is determined that the stop time is less than or equal to the predetermined value (step 47; Y), the stop time is short because the protective bearings 50 and 51 are damaged and smooth rotation is not performed. Therefore, the protection bearing replacement request is displayed on the display 76 via the display I / F 70e (step 48), and the first determination operation is ended.

【0037】なお、第1の判断動作と同様に、保護ベア
リング50、51のダメージが大きいと判断された場
合、CPU70aは、保護ベアリング50、51が交換
されるまで磁気浮上型真空ポンプの通常運転動作を禁止
するように制御する。一方、回転異常でないと判断され
た場合(ステップ47;N)、第2の判断動作を終了し
て、通常動作に移行する。
If it is determined that the protective bearings 50, 51 are damaged as in the first determining operation, the CPU 70a causes the magnetic levitation type vacuum pump to operate normally until the protective bearings 50, 51 are replaced. Control so that the operation is prohibited. On the other hand, when it is determined that the rotation is not abnormal (step 47; N), the second determination operation is ended and the normal operation is performed.

【0038】なお、この第2の判断動作において、保護
ベアリングのダメージを判断する基準となる停止時間の
所定値については、予め、磁気浮上型真空ポンプが通常
運転を行うときの回転数(20000〔rpm〕〜48
000〔rpm〕)等の種々の条件によって決定され、
その値はROM70bに予め格納される。
In the second judgment operation, the predetermined value of the stop time which is a reference for judging the damage of the protective bearing is previously set to the rotation speed (20000 [Mg. rpm] ~ 48
000 [rpm]) and other various conditions,
The value is stored in the ROM 70b in advance.

【0039】以上説明したように、本実施例によれば、
磁気浮上型真空ポンプの通常運転を開始する前に、保護
ベアリングが受けているダメージの状態を検出して交換
を要求するようにしているので、タッチダウンによる保
護ベアリングがロックしたり、ロータの破損等の大きな
損害の発生を事前に防止することができる。
As described above, according to this embodiment,
Before starting the normal operation of the magnetic levitation vacuum pump, it detects the damage state of the protective bearing and requests replacement, so the protective bearing may lock due to touchdown, or the rotor may be damaged. It is possible to prevent the occurrence of large damage such as.

【0040】なお、保護ベアリングのダメージ状態を検
出する第1または第2の判断動作は、必ずしも通常運転
動作開始前に行う必要はなく、例えば、タッチダウンが
発生した後に判断動作を行うようにしてもよい。また、
以上説明した実施例では、保護ベアリングの交換が必要
であると判断された場合に表示器を交換要求を指示する
事としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えばシステムコントローラのバスラインにI/Oを介
してブザー等の警告装置を接続してアラーム音により交
換要求を知らせるようにしてもよい。また、I/Oを介
して音声合成装置を接続し、音声により保護ベアリング
の交換を要求するようにしてもよい。
The first or second judgment operation for detecting the damage state of the protective bearing does not necessarily have to be performed before the start of the normal operation operation. For example, the judgment operation is performed after the touchdown occurs. Good. Also,
In the embodiment described above, when it is determined that the protective bearing needs to be replaced, the indicator is instructed to request replacement, but the present invention is not limited to this.
For example, a warning device such as a buzzer may be connected to the bus line of the system controller via I / O to notify the replacement request by an alarm sound. Alternatively, a voice synthesizer may be connected via the I / O, and the replacement of the protective bearing may be requested by voice.

【0041】さらに、本発明では、所定回転数の低回転
までロータ軸を磁気浮上させた状態で回転させた後に、
タッチダウンをさせ、この時の半径方向センサ22、2
6、および軸方向センサ36の位置検出信号から保護ベ
アリングのダメージ状態を判断するようにしてもよい。
Further, in the present invention, after the rotor shaft is rotated in a magnetically levitated state up to a low rotation speed of a predetermined rotation speed,
Touch down the radial sensors 22 and 2 at this time.
6 and the position detection signal of the axial sensor 36, the damage state of the protective bearing may be determined.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の磁気浮上型真空ポンプによれ
ば、以上の説明から明らかなように、タッチダウンによ
る保護ベアリングのロックを事前に検出するため、メン
テナンスを容易に行うことが可能となる。
As is apparent from the above description, according to the magnetic levitation type vacuum pump of the present invention, the lock of the protective bearing due to the touchdown is detected in advance, so that the maintenance can be easily performed. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の磁気浮上型真空ポンプにおける一実施
例の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of a magnetic levitation vacuum pump of the present invention.

【図2】同上、実施例の電気的構成を示すブロック線図
である。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the embodiment.

【図3】同上、実施例の第1の判断動作を示すフローチ
ャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing a first judgment operation of the embodiment.

【図4】同上、実施例の第2の判断動作を示すフローチ
ャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing a second judgment operation of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

15 ロータ 20、24 半径方向電磁石 30 高周波モータ 32、34 軸方向電磁石 50、51 保護ベアリング 70 システムコントローラ 80 磁気浮上用コントローラ 77 モータドライバー 15 rotor 20, 24 radial electromagnet 30 high-frequency motor 32, 34 axial electromagnet 50, 51 protective bearing 70 system controller 80 magnetic levitation controller 77 motor driver

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 磁性を有するロータ軸と、 このロータ軸を回転させる高周波モータと、 前記ロータ軸と所定間隔をおいて配置された複数の保護
ベアリングと、 前記ロータ軸を磁気浮上させる複数の磁気浮上用電磁石
と、 前記ロータ軸の位置を検出する複数の位置検出センサ
と、 この位置検出センサからの検出信号にもとづいて、前記
ロータ軸を非接触状態となる所定位置に磁気浮上させ、
且つ保持するように上記複数の磁気浮上用電磁石に供給
する電流を制御する制御手段と、 前記ロータ軸が所定の低速回転数で回転している状態で
前記ロータ軸を前記保護ベアリングで軸受けさせ、前記
ロータ軸の回転状態から前記保護ベアリングのダメージ
状態を判断するダメージ判断手段と、 このダメージ判断手段により保護ベアリングが所定以上
のダメージであると判断された場合に、保護ベアリング
の交換を指示する交換指示手段とを具備することを特徴
とする磁気浮上型真空ポンプ。
1. A rotor shaft having magnetism, a high-frequency motor for rotating the rotor shaft, a plurality of protective bearings arranged at a predetermined interval from the rotor shaft, and a plurality of magnetic bearings for magnetically levitating the rotor shaft. A levitation electromagnet, a plurality of position detection sensors for detecting the position of the rotor shaft, and based on a detection signal from the position detection sensor, magnetically levitates the rotor shaft to a predetermined position in a non-contact state,
And control means for controlling the current supplied to the plurality of magnetic levitation electromagnets so as to hold, and the rotor shaft is borne by the protective bearing in a state in which the rotor shaft is rotating at a predetermined low speed revolution, Damage determining means for determining the damage state of the protective bearing from the rotation state of the rotor shaft, and replacement for instructing replacement of the protective bearing when the damage determining means determines that the protective bearing is damaged beyond a predetermined level. A magnetic levitation vacuum pump, comprising: an indicating means.
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