JPH1172097A - High vacuum pump - Google Patents
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- JPH1172097A JPH1172097A JP9233540A JP23354097A JPH1172097A JP H1172097 A JPH1172097 A JP H1172097A JP 9233540 A JP9233540 A JP 9233540A JP 23354097 A JP23354097 A JP 23354097A JP H1172097 A JPH1172097 A JP H1172097A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は分子流域で作動する
高真空ポンプに関し、特に、軸流分子ポンプ(ターボ分
子ポンプ、モレキュラードラッグポンプ)等の高真空ポ
ンプにおけるロータの破損を未然に防止する機構に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high vacuum pump that operates in a molecular flow region, and more particularly to a mechanism for preventing damage to a rotor in a high vacuum pump such as an axial flow molecular pump (turbo molecular pump, molecular drag pump). It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】高真空ポンプである軸流分子ポンプで
は、ケース内において回転自在に支持されたロータの外
周面に回転翼を形成し、ケース内周面には当該回転翼と
対をなす固定翼を形成し、回転翼が気体分子の運動速度
と同程度の周速度となるような回転速度(数万rpm)
でロータを電動機等によって回転させることで排気を行
うようになっている。2. Description of the Related Art In an axial flow molecular pump which is a high vacuum pump, a rotor is rotatably supported in a case, and a rotor is formed on an outer peripheral surface of the rotor. Rotation speed (tens of thousands of rpm) that forms wings and makes the wings have a peripheral speed similar to the speed of movement of gas molecules
The exhaust is performed by rotating the rotor by an electric motor or the like.
【0003】このような高真空ポンプでは、継続運転に
よってロータの強度劣化が進行して、ロータが破損しポ
ンプが使用不能になるおそれがある。このため、従来に
おいては、ケースの肉厚を厚くして、ロータが破損した
場合にロータ破片をケース内に封じ込め、ロータ破損に
よる被害がポンプ以外の部分に及ばないようにしてい
る。しかしながら、ポンプの吸気口は、半導体製造装置
の反応室等のような高価な真空装置に連通しているの
で、ロータ破損による被害が真空装置に及ぶおそれがあ
る。このため、ロータの破損を未然に防止することが必
要である。In such a high-vacuum pump, there is a possibility that the strength of the rotor deteriorates due to the continuous operation, the rotor is damaged, and the pump cannot be used. For this reason, in the related art, the thickness of the case is increased so that when the rotor is damaged, the rotor fragments are sealed in the case so that damage due to the rotor damage does not reach other parts than the pump. However, since the suction port of the pump communicates with an expensive vacuum device such as a reaction chamber of a semiconductor manufacturing apparatus, there is a possibility that damage due to rotor damage may reach the vacuum device. Therefore, it is necessary to prevent the rotor from being damaged.
【0004】ロータの破損を未然に防止するために、従
来においては、予めロータ使用時間の上限を設け、使用
時間が上限を超えた時点でロータの交換を行う方法を採
用している。[0004] In order to prevent the rotor from being damaged, a method has conventionally been adopted in which an upper limit of the rotor usage time is set in advance, and the rotor is replaced when the usage time exceeds the upper limit.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロータ
の使用条件、ロータ材料の劣化状況によっては、実際の
ロータ使用時間が予め設定したロータ使用時間に到る前
の時点で突然破損し、ポンプの使用が不能になったり、
ポンプに接続されている高価な真空装置までも破損して
しまうおそれがある。However, depending on the condition of use of the rotor and the deterioration condition of the rotor material, the rotor is suddenly damaged before the actual use time of the rotor reaches the preset use time of the rotor. Becomes impossible,
Even the expensive vacuum device connected to the pump may be damaged.
【0006】ロータの破損は、ロータ材料の強度が高速
度回転に起因してロータに発生する応力よりも低下する
と発生する。ロータ材料の強度低下の要因としては、ロ
ータのクリープ、疲労、腐食等が考えられる。これらの
うち、腐食による強度低下に起因したロータ破損につい
ては、ポンプが吸引する気体に応じた表面処理をロータ
に施せば、ロータの腐食を回避でき、従って当該強度低
下に起因したロータ破損を回避できる。また、ロータの
疲労破壊については、この種の高真空ポンプは、起動・
停止頻度が少なく、定常回転数で長期運転されることが
多いので、繰り返し応力によりロータ材料が疲労破壊す
る可能性は少ない。従って、ロータ破損の主要因は、ロ
ータ材料のクリープ特性による強度劣化であると考えら
れる。[0006] Rotor breakage occurs when the strength of the rotor material falls below the stress generated on the rotor due to high speed rotation. Causes of the strength reduction of the rotor material include rotor creep, fatigue, and corrosion. Of these, regarding the rotor damage caused by the reduction in strength due to corrosion, if the rotor is subjected to a surface treatment corresponding to the gas sucked by the pump, the rotor can be prevented from being corroded, and thus the rotor damage caused by the reduction in strength can be avoided. it can. Regarding the fatigue failure of the rotor, this kind of high vacuum pump
Since the frequency of stopping is low and the operation is frequently performed at a steady rotation speed for a long period of time, the possibility that the rotor material is fatigue-destructed by repeated stress is small. Therefore, it is considered that the main factor of the rotor damage is strength deterioration due to the creep characteristics of the rotor material.
【0007】しかしながら、クリープによるロータ材料
の強度劣化は事前に予測することは困難であり、従っ
て、ロータ破損を未然に防止することは困難である。However, it is difficult to predict in advance the strength deterioration of the rotor material due to creep, and it is therefore difficult to prevent the rotor from being damaged before it occurs.
【0008】一方、近年、半導体製造工程の成膜・食刻
工程においては、高真空ポンプに吸引されるガスの種類
によっては、当該高真空ポンプ内で吸引したガスが凝縮
したり、二次的反応により生成された副生成物が当該高
真空ポンプ内に堆積してポンプ性能を低下させるおそれ
がある。場合によっては、ポンプの破損を招くおそれも
ある。この弊害を回避するために、吸引されるガスの飽
和蒸気圧特性に基づき、ポンプ内部温度を強制的に高め
て、ガスの凝縮、副反応物の堆積を防止する対策が施さ
れることがある。On the other hand, in recent years, in the film forming / etching process of the semiconductor manufacturing process, depending on the type of gas sucked by the high vacuum pump, the gas sucked in the high vacuum pump is condensed, By-products generated by the reaction may accumulate in the high vacuum pump to lower the pump performance. In some cases, the pump may be damaged. In order to avoid this adverse effect, measures may be taken to prevent the condensation of gas and the accumulation of by-products by forcibly increasing the temperature inside the pump based on the saturated vapor pressure characteristics of the gas to be sucked. .
【0009】ポンプ内部温度を上昇させると、当然にそ
れに伴ってロータ温度も上昇するので、通常のロータ使
用条件よりもロータ温度が高くなる。ロータ温度の上昇
はロータ材料のクリープ現象を助長させるので、通常の
ロータ使用条件(ロータを昇温させない場合)に比べて
当該ロータの強度劣化速度が早くなる。この結果、予め
定めたロータ使用時間の上限値よりも大幅に手前の時点
で突然にロータが破損する可能性が高くなってしまう。When the internal temperature of the pump is increased, the rotor temperature naturally increases with the increase in the internal temperature of the pump. Since an increase in the rotor temperature promotes the creep phenomenon of the rotor material, the strength deterioration speed of the rotor becomes faster as compared with a normal rotor use condition (when the rotor is not heated). As a result, there is a high possibility that the rotor will be suddenly damaged at a point substantially before the upper limit value of the predetermined rotor use time.
【0010】また、一般的に使用されているロータ材料
は高強度アルミニウム合金であるが、このアルミニウム
合金は他の金属材料に比べて比較的低温の摂氏100度
近傍からクリープ現象が顕著に現れ、強度劣化を生ずる
ことが知られている。この点からも、上記のようにロー
タ温度が上昇した場合にはロータが破損する可能性が高
い。A commonly used rotor material is a high-strength aluminum alloy. This aluminum alloy has a remarkable creep phenomenon at a relatively low temperature of about 100 degrees Celsius as compared with other metal materials. It is known that strength deterioration occurs. Also from this point, when the rotor temperature rises as described above, there is a high possibility that the rotor will be damaged.
【0011】本発明の課題は、このような点に鑑みて、
ロータ破損を確実に防止可能な機構を備えた高真空ポン
プを提案することにある。[0011] The object of the present invention is to solve the above problems.
An object of the present invention is to propose a high vacuum pump provided with a mechanism capable of reliably preventing damage to a rotor.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、ロータの外周面においてロータ回転軸
線の方向に所定の間隔で形成された回転翼と、当該回転
翼と対をなす状態に形成された固定翼と、前記ロータに
対して前記ロータ回転軸線の一方の側に形成された吸気
口および他方の側に形成された排気口とを有する高真空
ポンプにおいて、前記ロータに発生する変形量を検出す
る検出手段を有することを特徴としている。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a rotating blade formed at a predetermined interval in the direction of the rotor rotation axis on an outer peripheral surface of a rotor, and a pair with the rotating blade. A high-vacuum pump having a fixed vane formed in a formed state, an intake formed on one side of the rotor rotation axis with respect to the rotor, and an exhaust formed on the other side with respect to the rotor; It is characterized by having detecting means for detecting the amount of deformation that occurs.
【0013】このように構成した本発明の高真空ポンプ
では、検出手段によってロータに発生する変形量が常に
検出されている。変形量には瞬間的に発生する弾性歪み
量とクリープによる歪み量が含まれている。ロータ材料
が強度劣化する過程では、時間経過に伴ってクリープに
よる歪みがほぼ比例関係で増加する定常クリープ領域か
ら急激に歪みが増加する加速クリープ領域を経て歪み量
が増加し、ロータ破損に到る。従って、検出手段によっ
て検出された変形量に基づき、ロータが定常クリープ領
域内のクリープ状態にあるか否かを検出でき、当該クリ
ープ状態に到ったことが検出された場合にはロータの交
換を行うようにすれば、ロータ破壊を未然に防止でき
る。In the high vacuum pump of the present invention having the above-described structure, the amount of deformation generated in the rotor is always detected by the detecting means. The amount of deformation includes the amount of elastic strain generated instantaneously and the amount of strain due to creep. In the process of deterioration of the strength of the rotor material, the amount of strain increases from the steady creep region where the strain due to creep increases in a nearly proportional relationship with time through the accelerated creep region where the strain increases rapidly, leading to rotor damage. . Therefore, based on the amount of deformation detected by the detecting means, it can be detected whether or not the rotor is in a creep state within the steady creep region, and when it is detected that the creep state has been reached, the rotor must be replaced. By doing so, rotor breakdown can be prevented.
【0014】ここで、ロータの変形量を検出するために
は、前記ロータに、前記ロータ回転軸線を中心とする円
筒状部分を形成しておき、当該円筒状部分の縁に発生す
る変形量を前記検出手段によって検出すればよい。この
ような縁の部分はロータ回転に伴なって大きな遠心力が
発生し、従って、変形量の検出が容易である。Here, in order to detect the amount of deformation of the rotor, a cylindrical portion centered on the axis of rotation of the rotor is formed on the rotor, and the amount of deformation generated at the edge of the cylindrical portion is determined. What is necessary is just to detect by the said detection means. A large centrifugal force is generated in such an edge portion along with the rotation of the rotor, so that the amount of deformation can be easily detected.
【0015】また、ロータに発生する変形量を検出する
ための前記検出手段としては、非接触式変位センサを用
いることができる。例えば、渦電流方式変位センサを用
いることができる。あるいは、静電容量式、高周波式、
レーザ、赤外線等を利用した光学式の非接触式変位セン
サを用いることもできる。Further, a non-contact displacement sensor can be used as the detecting means for detecting the amount of deformation generated in the rotor. For example, an eddy current displacement sensor can be used. Alternatively, capacitance type, high frequency type,
An optical non-contact displacement sensor using a laser, an infrared ray, or the like can also be used.
【0016】次に、本発明の高真空ポンプは、上記の構
成に加えて、更に、前記検出手段によって検出された変
形量を予め設定されている基準量と比較する比較手段
と、この比較手段の比較結果に基づき前記ロータの回転
駆動を制御する制御手段とを有している。Next, the high vacuum pump of the present invention, in addition to the above configuration, further comprises a comparing means for comparing the amount of deformation detected by the detecting means with a preset reference amount; And control means for controlling the rotational drive of the rotor based on the comparison result.
【0017】この場合、前記比較手段の出力に基づき前
記変形量が前記基準量以上となったことが判別された場
合には、前記制御手段により前記ロータを強制的に停止
すれば、ロータの破損を未然に防止できる。In this case, if it is determined based on the output of the comparing means that the deformation amount has become equal to or more than the reference amount, the rotor is forcibly stopped by the control means. Can be prevented beforehand.
【0018】また、前記比較手段の出力に基づき前記変
形量が前記基準量以上となったことが判別された場合に
は、表示器、警報機等からなる警報発生手段によって、
その旨の警報を発生するようにすることが望ましい。When it is determined based on the output of the comparing means that the deformation amount is equal to or more than the reference amount, the alarm generating means including an indicator, an alarm device, etc.
It is desirable to generate an alarm to that effect.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
を適用した複合型ターボ分子ポンプを説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, referring to the drawings, a composite turbo molecular pump to which the present invention is applied will be described.
【0020】図1には本例の複合型ターボ分子ポンプの
断面構成を示してある。このターボ分子ポンプ1は、円
筒状のポンプケース2を有し、このポンプケース2の上
端側開口が吸気口2aとなっている。この吸気口2aに
続くポンプケース内周面2bにはポンプ軸線(ロータ回
転軸線)1aの方向に向けて所定の間隔で円環状の固定
翼3が固定されている。これらの固定翼3は環状スペー
サ4によって相互の間隔が保持されている。FIG. 1 shows a cross-sectional structure of the composite turbo-molecular pump of this embodiment. The turbo-molecular pump 1 has a cylindrical pump case 2, and an upper end side opening of the pump case 2 serves as an intake port 2 a. On the inner peripheral surface 2b of the pump case following the intake port 2a, annular fixed blades 3 are fixed at predetermined intervals in the direction of the pump axis (rotor rotation axis) 1a. The fixed wings 3 are maintained at an interval from each other by an annular spacer 4.
【0021】一方、ポンプケース2の内部には、同軸状
に回転軸5が配列されており、この回転軸5の上端側部
分5aの外周には、締結ボルト6によってロータ7が同
心状に固着されている。ロータ7の外周面にはポンプ軸
線(ロータ回転軸線)1aの方向に所定の間隔で円環状
の回転翼8が形成されており、これらの回転翼8のそれ
ぞれは上記の固定翼3と対になっており、各固定翼3の
間に相互に差し込まれた配置関係となっている。On the other hand, a rotary shaft 5 is coaxially arranged inside the pump case 2, and a rotor 7 is concentrically fixed to an outer periphery of an upper end portion 5 a of the rotary shaft 5 by a fastening bolt 6. Have been. On the outer peripheral surface of the rotor 7, annular rotating blades 8 are formed at predetermined intervals in the direction of the pump axis (rotor rotating axis) 1 a, and each of these rotating blades 8 is paired with the above-mentioned fixed blade 3. The fixed wings 3 are arranged so as to be mutually inserted between the fixed wings 3.
【0022】回転軸5の下端側部分5bは、5軸制御方
式の磁気軸受け11と、当該磁気軸受け11の上下に配
置した保護軸受け12、13を介して、円筒状のスピン
ドルケース14の内周面に対して回転自在の状態で支持
されている。また、上下の磁気軸受け11の間にはモー
タ21が組み込まれている。The lower end portion 5b of the rotary shaft 5 is provided on the inner periphery of a cylindrical spindle case 14 via a 5-axis control type magnetic bearing 11 and protection bearings 12 and 13 disposed above and below the magnetic bearing 11. It is supported rotatably with respect to the surface. Further, a motor 21 is incorporated between the upper and lower magnetic bearings 11.
【0023】スピンドルケース14の下端部分は大径と
なっており、この部分には、排気通路15が形成されて
おり、この排気通路15はスピンドルケース外周面に形
成した排気口16に連通していると共に、その上端側
は、固定翼3および回転翼8の間の隙間を通って、上端
の吸気口2aに連通している。The lower end of the spindle case 14 has a large diameter, and an exhaust passage 15 is formed in this portion. The exhaust passage 15 communicates with an exhaust port 16 formed on the outer peripheral surface of the spindle case. At the same time, the upper end thereof communicates with the intake port 2a at the upper end through a gap between the fixed wing 3 and the rotary wing 8.
【0024】ここで、ロータ7は、回転翼8が形成され
ている部分の下側に、ポンプケース2の側に固定した円
筒状のステータ17の内周面に対峙している円筒状のス
カート部分(円筒部分)7aが形成されている。このス
カート部分7aの内側には、下側から上記の回転軸5お
よびスピンドルケース14の上半部分が同軸状に挿入さ
れた状態となっている。また、このスカート部分7aの
円形内周面7bの下縁部分に対向しているスピンドルケ
ース14の外周面には検出器19が取り付けられてい
る。この検出器19は、スカート部分の円形内周面7b
の変形量(伸び量)を検出するためのものである。検出
器19の出力信号は、磁気軸受け11、モータ21等の
信号線と同様に、スピンドルケース14の外周に取り付
けてあるハーメチックシールコネクタ22を介して取り
出される。Here, the rotor 7 has a cylindrical skirt facing the inner peripheral surface of a cylindrical stator 17 fixed to the pump case 2 below the portion where the rotor 8 is formed. A portion (cylindrical portion) 7a is formed. The rotation shaft 5 and the upper half of the spindle case 14 are coaxially inserted from below into the inside of the skirt portion 7a. A detector 19 is mounted on the outer peripheral surface of the spindle case 14 facing the lower edge of the circular inner peripheral surface 7b of the skirt portion 7a. This detector 19 has a circular inner peripheral surface 7b of the skirt portion.
This is for detecting the deformation amount (elongation amount) of the. The output signal of the detector 19 is taken out via a hermetic seal connector 22 attached to the outer periphery of the spindle case 14, similarly to the signal lines of the magnetic bearing 11, the motor 21, and the like.
【0025】検出器19は非接触式変位センサであり、
例えば、ロータと検出素子との間に発生する渦電流の量
を電流、または電圧に変換してロータと検出素子との距
離を測定する渦電流方式変位センサを用いている。The detector 19 is a non-contact type displacement sensor.
For example, an eddy current displacement sensor that measures the distance between the rotor and the detection element by converting the amount of eddy current generated between the rotor and the detection element into current or voltage is used.
【0026】図2には、本例のターボ分子ポンプ1の制
御系の概要を示してある。この図に示すように、ハーメ
チックシールコネクタ22を介して取り出された検出器
19の出力信号19Sは、比較演算回路31に入力され
る。比較演算回路31では、予め定められている基準値
REFと検出器の出力信号19Sによって表される変形
量とを比較する。出力信号19Sによって表される変形
量が基準値REF以上の場合には、異常信号31Sをポ
ンプ駆動・制御回路32に出力する。FIG. 2 shows an outline of a control system of the turbo molecular pump 1 of this embodiment. As shown in this figure, the output signal 19S of the detector 19 taken out through the hermetic seal connector 22 is input to the comparison operation circuit 31. The comparison operation circuit 31 compares the predetermined reference value REF with the deformation amount represented by the output signal 19S of the detector. If the amount of deformation represented by the output signal 19S is equal to or greater than the reference value REF, an abnormal signal 31S is output to the pump drive / control circuit 32.
【0027】ポンプ駆動・制御回路32は、ポンプ1の
駆動制御を司る回路であり、異常信号31Sを受け取る
と、ロータ7の交換を催促する旨の警報表示を表示器3
3を介して表示させる。あるいは、警報器34を介して
その旨を音声、ブザー等により表示する。そして、当該
警報を発生した後に、所定の時間内にポンプ停止などの
処理が行われない場合には、ポンプ制御出力信号32S
を出力して、自動的にポンプを強制停止させるようにな
っている。The pump drive / control circuit 32 is a circuit for controlling the drive of the pump 1, and when receiving the abnormal signal 31S, displays an alarm display for urging replacement of the rotor 7 on the display unit 3.
3 is displayed. Alternatively, the fact is displayed by voice, buzzer or the like via the alarm 34. Then, if a process such as pump stop is not performed within a predetermined time after the alarm is generated, the pump control output signal 32S
Is output to forcibly stop the pump automatically.
【0028】ここで、図3にはロータ材料の一般的なク
リープ特性を示してある。クリープ特性曲線Iから分か
るように、ロータ材料は、ロータに採用する瞬間応力に
応じた弾性的な瞬間歪みが発生する。また、使用時間が
長くなると、クリープ現象により歪み量が増加する。ク
リープによる歪み量は、時間経過に伴って、遷移クリー
プ領域A、定常クリープ領域Bおよび加速クリープ領域
を経て増加し、この後は材料の破壊に到る。加速クリー
プ領域では歪み量が急激に増加して材料の破壊に到るの
で、材料がその手前の定常クリープ領域に入った場合
に、ポンプ駆動を停止して、ロータ7の交換を行えば、
ロータのクリープ破壊を確実に防止できる。従って、典
型的な制御形態としては、比較演算回路31の基準値R
EFとして、定常クリープレベルの歪み量を採用すれば
よい。FIG. 3 shows general creep characteristics of the rotor material. As can be seen from the creep characteristic curve I, elastic instantaneous distortion occurs in the rotor material according to the instantaneous stress employed in the rotor. In addition, when the usage time is long, the amount of distortion increases due to the creep phenomenon. The amount of strain due to creep increases with the passage of time through the transition creep region A, the steady creep region B, and the accelerated creep region, after which the material is destroyed. In the accelerated creep region, the amount of strain rapidly increases and the material is destroyed. Therefore, when the material enters the steady creep region in front of it, the pump drive is stopped and the rotor 7 is replaced.
Creep destruction of the rotor can be reliably prevented. Therefore, as a typical control mode, the reference value R
As the EF, a steady creep level distortion amount may be adopted.
【0029】このように構成した本例のターボ分子ポン
プ1では、ポンプ駆動・制御回路32の制御の下にモー
タ21、磁気軸受け11を駆動すると、回転軸5はこれ
らによって磁気的に浮上して高速回転する。従って、回
転軸5に連結されているロータ7が高速回転する。ロー
タ7における遠心力による変形が比較的大きくなる部
分、すなわち、そのスカート部分7aの下縁側の部分の
変形量が検出器19によって常にモニターされている。
ロータ7に発生する変形量が、そのロータ材料の定常ク
リープレベルを超える量になると、比較演算回路31に
よってそれが検出され、ポンプ駆動・制御回路32で
は、警報を発生すると共に、警報を発生した後は、ポン
プを強制的に停止する。従って、ロータ7のクリープ破
壊を確実に防止できる。When the motor 21 and the magnetic bearing 11 are driven under the control of the pump drive / control circuit 32, the rotary shaft 5 magnetically floats in the turbo-molecular pump 1 of the present embodiment having the above-described structure. Rotate at high speed. Therefore, the rotor 7 connected to the rotating shaft 5 rotates at high speed. The detector 19 constantly monitors the amount of deformation of the portion of the rotor 7 where the deformation due to the centrifugal force becomes relatively large, that is, the portion of the skirt portion 7a on the lower edge side.
When the amount of deformation generated in the rotor 7 exceeds the steady creep level of the rotor material, the amount is detected by the comparison operation circuit 31 and the pump drive / control circuit 32 generates an alarm and generates an alarm. After that, the pump is forcibly stopped. Therefore, creep destruction of the rotor 7 can be reliably prevented.
【0030】また、例えば、ロータ7がモータ21の回
転制御系等の異常のために、規定回転速度を超えた回転
速度で回転した場合にも、ロータ7に発生する応力は、
規定値よりも大きくなる。この場合にも、ロータ破壊に
繋がることがあるが、ロータ7は破損前に必ず遠心力の
作用を受けて規定値以上に変形する。従って、この場合
も検出器19の出力に基づき、ロータ7の破損を未然に
防止できる。Further, for example, even when the rotor 7 rotates at a rotation speed exceeding the specified rotation speed due to an abnormality of the rotation control system of the motor 21, the stress generated in the rotor 7 is:
It becomes larger than the specified value. In this case as well, although this may lead to rotor breakdown, the rotor 7 is always deformed to a specified value or more by the action of centrifugal force before damage. Therefore, in this case as well, damage to the rotor 7 can be prevented based on the output of the detector 19.
【0031】さらに、前述したようにポンプを強制的に
昇温してガスの凝縮、副生成物の堆積を防止する場合
や、ポンプの温度制御機構が故障した場合等には、ポン
プ内の温度、すなわちロータ温度が上昇して摂氏100
度を超えることがある。さらには、ポンプに吸引される
ガスの温度が高い場合、規定圧力以上の圧力でポンプが
運転される場合等にも、ロータ温度が上昇して摂氏10
0度を超えることがある。ロータ材料がアルミニウム合
金の場合には、摂氏100度を超えるとその強度低下が
著しいので、ロータ破損のおそれが高まる。Further, as described above, when the temperature of the pump is forcibly raised to prevent gas condensation and accumulation of by-products, or when the temperature control mechanism of the pump breaks down, the temperature inside the pump is reduced. Ie, the rotor temperature rises to 100 degrees Celsius
May exceed degrees. Further, when the temperature of the gas sucked by the pump is high, or when the pump is operated at a pressure equal to or higher than the specified pressure, the rotor temperature rises and the temperature increases by 10 ° C.
May exceed 0 degrees. When the rotor material is an aluminum alloy, if the temperature exceeds 100 degrees Celsius, the strength is significantly reduced, so that the possibility of damage to the rotor increases.
【0032】しかしながら、このような温度上昇の場合
には、ロータ7には、材料強度低下による伸びと、熱膨
張による伸びとが複合されて、大きな変形が生ずる。こ
のような異常なロータ7の伸びも検出器19によって検
出できる。よって、このような温度上昇に起因したロー
タ破損も未然に防止できる。However, in the case of such a rise in temperature, the elongation due to the decrease in the material strength and the elongation due to the thermal expansion are combined in the rotor 7, resulting in large deformation. Such an abnormal extension of the rotor 7 can also be detected by the detector 19. Therefore, it is possible to prevent the rotor from being damaged due to such a temperature rise.
【0033】(その他の実施の形態)なお、検出器19
としてはアナログ出力方式のものを採用できる。この代
わりに、検出器内に比較演算機能を内蔵した変位スイッ
チに、予めロータの破損に到る手前の変位量を設定し、
この変位量に達した場合に変位スイッチから接点信号を
出力すると共に、当該信号出力をポンプ駆動・制御回路
に入力して、前述したように警報を発生させたり、ポン
プを強制停止させるようにしてもよい。(Other Embodiments) The detector 19
An analog output type can be used. Instead, a displacement switch having a built-in comparison operation function in the detector is set in advance to a displacement amount before the rotor is damaged,
When this displacement amount is reached, a contact signal is output from the displacement switch, and the signal output is input to the pump drive / control circuit to generate an alarm or forcibly stop the pump as described above. Is also good.
【0034】また、検出器19の設置位置は、ロータ7
に発生する変形量を検出しやすい部分であればどのよう
な位置であってもよい。例えば、検出器19をロータ7
の外周面に対向配置させてその変形量を検出してもよ
い。The installation position of the detector 19 is determined by the position of the rotor 7.
Any position may be used as long as it is easy to detect the amount of deformation occurring in the image. For example, the detector 19 is connected to the rotor 7
May be disposed so as to face the outer peripheral surface, and the amount of deformation may be detected.
【0035】更に、本例ではロータ伸び量(変形量)の
危険とみなす基準値をロータ材料の定常クリープレベル
としている。しかし、ロータ内に発生する応力に対し、
使用するロータ材料のクリープ特性に対する安全率を考
慮して、1.0パーセントクリープ以下の変形量を判定
の基準値としてもよい。Further, in this embodiment, the reference value regarded as a danger of the rotor elongation (deformation) is the steady creep level of the rotor material. However, for the stress generated in the rotor,
In consideration of the safety factor for the creep characteristic of the rotor material used, a deformation amount of 1.0% or less creep may be used as the reference value for determination.
【0036】一方、本例のポンプ1は5軸制御方式の磁
気軸受けを用いているが、他の磁気軸受けを採用しても
よい。さらには、玉軸受け、空気動圧軸受け等といった
別の形式の軸受けを採用してもよい。On the other hand, although the pump 1 of the present embodiment uses a magnetic bearing of a five-axis control system, other magnetic bearings may be employed. Further, another type of bearing such as a ball bearing, an air dynamic pressure bearing, or the like may be employed.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高真空ポ
ンプはそのロータに発生する変形量を検出する検出器を
備えている。従って、当該検出器により検出した変形量
に基づき、ロータが破損に到る前にロータ交換等を行う
ことができる。よって、ロータ破損を確実に防止でき
る。As described above, the high vacuum pump according to the present invention has the detector for detecting the amount of deformation generated in the rotor. Therefore, based on the amount of deformation detected by the detector, the rotor can be replaced before the rotor is damaged. Therefore, it is possible to reliably prevent the rotor from being damaged.
【図1】本発明を適用した複合型ターボ分子ポンプの概
略縦断面図である。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a composite turbo-molecular pump to which the present invention is applied.
【図2】図1のポンプの制御系の主要部分を示す概略ブ
ロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram illustrating a main part of a control system of the pump in FIG. 1;
【図3】ロータ材料の一般的なクリープ特性曲線を示す
グラフである。FIG. 3 is a graph showing a typical creep characteristic curve of a rotor material.
1 複合型ターボ分子ポンプ 2 ポンプケース 2a 吸気口 3 固定翼 5 回転軸 7 ロータ 8 回転翼 16 排気口 19 検出器 21 モータ 31 比較演算回路 32 ポンプ駆動・制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Composite turbo molecular pump 2 Pump case 2a Intake port 3 Fixed wing 5 Rotating shaft 7 Rotor 8 Rotating wing 16 Exhaust port 19 Detector 21 Motor 31 Comparison operation circuit 32 Pump drive / control circuit
Claims (6)
の方向に向けて所定の間隔で形成された回転翼と、当該
回転翼と対をなす状態に形成された固定翼と、前記ロー
タに対して前記ロータ回転軸線の一方の側に形成された
吸気口および他方の側に形成された排気口とを有する高
真空ポンプにおいて、前記ロータに発生する変形量を検
出する検出手段を有することを特徴とする高真空ポン
プ。A rotating blade formed on the outer peripheral surface of the rotor at a predetermined interval in a direction of a rotating axis of the rotor, a fixed blade formed in a pair with the rotating blade, In a high vacuum pump having an intake port formed on one side of the rotor rotation axis and an exhaust port formed on the other side, the high vacuum pump has a detecting means for detecting an amount of deformation generated in the rotor. High vacuum pump.
ータ回転軸線を中心とする円筒状部分を備え、前記検出
手段は当該円筒状部分の縁に発生する発生する変形量を
検出することを特徴とする高真空ポンプ。2. The method according to claim 1, wherein the rotor has a cylindrical portion centered on the rotor rotation axis, and the detecting means detects an amount of deformation occurring at an edge of the cylindrical portion. And high vacuum pump.
段は非接触式変位センサであることを特徴とする高真空
ポンプ。3. The high vacuum pump according to claim 1, wherein said detecting means is a non-contact type displacement sensor.
おいて、更に、前記検出手段によって検出された変形量
を予め設定されている基準量と比較する比較手段と、こ
の比較手段の比較結果に基づき前記ロータの回転駆動を
制御する制御手段とを有することを特徴とする高真空ポ
ンプ。4. A comparison unit according to claim 1, further comprising: a comparison unit configured to compare the amount of deformation detected by the detection unit with a preset reference amount. Control means for controlling the rotational drive of the rotor based on the result.
に基づき前記変形量が前記基準量以上となったことが判
別された場合には、前記制御手段は前記ロータを停止さ
せることを特徴とする高真空ポンプ。5. The control unit according to claim 4, wherein the control unit stops the rotor when it is determined based on an output of the comparison unit that the amount of deformation is equal to or larger than the reference amount. High vacuum pump.
おいて、更に、前記検出手段によって検出された変形量
を予め設定されている基準量と比較する比較手段と、こ
の比較手段の出力に基づき前記変形量が前記基準量以上
となったことが判別された場合に警報を発生する警報発
生手段とを有していることを特徴とする高真空ポンプ。6. A comparison unit according to claim 1, further comprising: a comparison unit configured to compare a deformation amount detected by said detection unit with a predetermined reference amount, and an output of said comparison unit. And a warning generating means for generating a warning when it is determined that the amount of deformation is equal to or greater than the reference amount based on the high vacuum pump.
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