KR102440091B1 - 진공 펌프 및 이 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법 - Google Patents

진공 펌프 및 이 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102440091B1
KR102440091B1 KR1020177011463A KR20177011463A KR102440091B1 KR 102440091 B1 KR102440091 B1 KR 102440091B1 KR 1020177011463 A KR1020177011463 A KR 1020177011463A KR 20177011463 A KR20177011463 A KR 20177011463A KR 102440091 B1 KR102440091 B1 KR 102440091B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
contact
displacement
signal
physical quantity
threshold value
Prior art date
Application number
KR1020177011463A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170085039A (ko
Inventor
요시노부 오타치
야스시 마에지마
츠토무 다카아다
마나부 노나카
Original Assignee
에드워즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에드워즈 가부시키가이샤 filed Critical 에드워즈 가부시키가이샤
Publication of KR20170085039A publication Critical patent/KR20170085039A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102440091B1 publication Critical patent/KR102440091B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0444—Details of devices to control the actuation of the electromagnets
    • F16C32/0446—Determination of the actual position of the moving member, e.g. details of sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F01D17/167—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes of vanes moving in translation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00—Axial-flow pumps
    • F04D19/02—Multi-stage pumps
    • F04D19/04—Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001—Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/008—Stop safety or alarm devices, e.g. stop-and-go control; Disposition of check-valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0292—Stop safety or alarm devices, e.g. stop-and-go control; Disposition of check-valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/04—Bearings not otherwise provided for using magnetic or electric supporting means
    • F16C32/0406—Magnetic bearings
    • F16C32/044—Active magnetic bearings
    • F16C32/0474—Active magnetic bearings for rotary movement
    • F16C32/0489—Active magnetic bearings for rotary movement with active support of five degrees of freedom, e.g. two radial magnetic bearings combined with an axial bearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/02—Arrangement of sensing elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/003—Arrangements for testing or measuring
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05—Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056—Bearings
    • F04D29/058—Bearings magnetic; electromagnetic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00—Function
    • F05B2260/80—Diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/607—Preventing clogging or obstruction of flow paths by dirt, dust, or foreign particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/80—Diagnostics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps
    • F16C2360/45—Turbo-molecular pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Non-Positive Displacement Air Blowers (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

[과제]회전체와 스테이터의 접촉을 검지했을 때의 접촉의 원인을 해석하고 적절한 대처를 취하는 것이 가능한 진공 펌프 및 상기 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법을 제공한다.
[해결 수단]접촉 판정은, 변위 신호에 대한 회전체 접촉 판정용 역치(B1)와 가속도 신호에 대한 회전체 접촉 판정용 역치(B2)를 가지고 행한다. 또, 회전체(103)의 언밸런스량에 대한 판정은 변위 신호에 대한 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)와 가속도 신호에 대한 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)를 가지고 행한다. 그리고, 변위 신호와 가속도 신호 중 어느 한쪽에 있어서 접촉 추정 시각이 판정되기 전의 소정 시간 내에 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1) 혹은 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)를 넘고 있으면, 생성물의 퇴적 증가에 기인하는 접촉은 아니라고 판단한다. 한편, 이 소정 시간 내에 어느 것도 넘지 않았으면, 생성물의 퇴적 증가에 기인하는 접촉이라고 판단한다.

Description

진공 펌프 및 이 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법{VACUUM PUMP AND METHOD FOR ESTIMATING CAUSE OF ANOMALY IN SUCH VACUUM PUMP}
본 발명은 진공 펌프 및 상기 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법에 관련하여, 회전체와 스테이터의 접촉을 검지했을 때의 접촉의 원인을 해석하고 적절한 대처를 취하는 것이 가능한 진공 펌프 및 상기 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법에 관한 것이다.
근래의 일렉트로닉스의 발전에 따라, 메모리나 집적회로와 같은 반도체의 수요가 급격하게 증대하고 있다.
이들 반도체는, 매우 순도가 높은 반도체 기판에 불순물을 도프하여 전기적 성질을 부여하거나, 에칭에 의해 반도체 기판 상에 미세한 회로를 형성하거나 하는 등하여 제조된다.
그리고, 이들 작업은 공기 중의 먼지 등에 의한 영향을 피하기 위해 고진공 상태의 챔버 내에서 행해질 필요가 있다. 이 챔버의 배기에는, 일반적으로 진공 펌프가 이용되고 있지만, 특히 잔류 가스가 적고, 보수가 용이한 점 등으로부터 진공 펌프 중 하나인 터보 분자 펌프가 다용되고 있다.
또, 반도체의 제조 공정에서는, 다양한 프로세스 가스를 반도체의 기판에 작용시키는 공정이 많이 있고, 터보 분자 펌프는 챔버 내를 진공으로 할 뿐만 아니라, 이들 프로세스 가스를 챔버 내로부터 배기하는데도 사용된다.
이 터보 분자 펌프는, 고속으로 회전하는 회전 날개 등의 회전체와 스테이터의 클리어런스가 매우 작다. 그 때문에, 배기가스의 응고 성분 등의 고체 생성물이 진공 펌프의 내부에 퇴적한 경우나, 크리프 현상에 의해 회전체가 변형된 경우, 또, 보호 베어링의 마모가 진행한 경우 등에 회전체와 스테이터가 접촉할 우려가 있다.
이러한 회전체와 스테이터가 접촉한 상태를 메인터넌스(오버홀)를 행하지 않고 방치해 두면, 중대한 결함이 생길 우려가 있다.
그래서, 종래는, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 기술을 이용하여 메인터넌스의 시기를 예측하고 있었다. 그리고, 적절한 시기에 메인터넌스의 실행을 재촉함으로써, 미연에 터보 분자 펌프가 재이용 불가능한 상태에 이르는 것을 방지하고 있었다.
일본국 특허제3457353호 공보 WO2010/007975호 공보
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 회전체의 경시적인 언밸런스 증대에 기인하는 진동 진폭의 증가와, 회전체와 스테이터의 물리적인 접촉에 기인하는 진동 진폭의 증가의 차이를 판별할 수 없었다.
또, 펌프가 접속되는 진공 밸브의 개폐 등에 따른 기계적 진동이나, 펌프나 펌프가 접속되는 진공 용기 등의 장치에 더해진 외부 충격(외란)에 기인하는 진동 진폭의 증가를, 회전체와 스테이터의 물리적인 접촉에 기인하는 진동 진폭의 증가와 구별할 수 없었다.
그래서, 특허 문헌 2에서는, 고체 생성물의 퇴적량이 회전체와 스테이터의 클리어런스에 이른 것을 정확하게 정밀도 좋게 검지하기 위해서, 회전체와 스테이터의 접촉을 스테이터에 붙인 가속도 픽업 등의 진동 센서를 사용하여 판정을 하고 있다. 그리고, 이로 인해, 회전체와 스테이터의 물리적인 접촉을 정밀도 좋게 검출하고 있다.
그러나, 특허 문헌 2에 의한 방법에서는, 스테이터로부터의 진동 신호의 신뢰성을 올리기 위해, 밴드 패스 필터나, 탄성 부재를 이용한 고정 방법을 취하지 않으면 안된다고 하는 과제도 존재하고 있다.
본 발명은 이러한 종래의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 회전체와 스테이터의 접촉을 검지했을 때의 접촉의 원인을 해석하고 적절한 대처를 취하는 것이 가능한 진공 펌프 및 상기 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이 때문에 본 발명(청구항 1)은 진공 펌프의 발명으로서, 회전체의 변위를 신호로서 검출하는 회전체 변위 검출 수단과, 상기 변위의 신호에 대해 설정된 회전체 변위용 역치와, 상기 변위의 신호가 상기 회전체 변위용 역치를 넘었을 때를 접촉 추정 시각으로 판정하는 접촉 판정 수단과, 상기 변위의 신호를 보존하는 보존 수단과, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호에 대해 설정된 회전체 보존 변위용 역치와, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호가, 상기 회전체 보존 변위용 역치를 넘었는지의 여부로 접촉의 원인을 추정하는 이상 원인 추정 수단을 구비하여 구성했다.
접촉 추정 시각보다 이전의 변위 신호가 회전체 보존 변위용 역치를 넘었는지의 여부를 판단함으로써, 진동 센서를 설치하지 않고 변위 신호만으로 접촉을 판별한다. 즉, 변위 신호의 값이 접촉 추정 시각보다 이전의 소정 시간 내에 회전체 보존 변위용 역치를 넘고 있으면, 회전체의 언밸런스량 증가 혹은 외부 충격에 기인한 접촉이며, 생성물의 퇴적 증가에 기인하는 접촉은 아니라고 판단한다.
이상에 의해, 진동 센서나 탄성 부재를 추가하지 않고 회전체와 스테이터의 물리적인 접촉 상황을 파악할 수 있다. 또, 어떤 원인에 기인하여 그 접촉이 발생했는지 알 수 있다. 원인을 알 수 있음으로써 적절한 대처가 가능하다.
또, 본 발명(청구항 2)은 진공 펌프의 발명으로서, 고정부의 물리량을 신호로서 검출하는 고정부 물리량 검출 수단과, 상기 물리량의 신호에 대해 설정된 고정부 물리량용 역치와, 상기 물리량의 신호가 상기 고정부 물리량용 역치를 넘었을 때를 접촉 추정 시각으로 판정하는 접촉 판정 수단과, 회전체의 변위를 신호로서 검출하는 회전체 변위 검출 수단과, 상기 변위의 신호를 보존하는 보존 수단과, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호에 대해 설정된 회전체 보존 변위용 역치와, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호가, 상기 회전체 보존 변위용 역치를 넘었는지의 여부로 접촉의 원인을 추정하는 이상 원인 추정 수단을 구비하여 구성했다.
고정부의 물리량의 신호가 고정부 물리량용 역치를 넘었을 때를 접촉 추정 시각으로 판정한다. 고정부의 물리량의 신호는, 예를 들면, 고정부의 변위, 속도, 가속도 등이다.
고정부의 가속도를 진동 센서에 의해 검출한 경우에는, 이 가속도 신호와 변위 센서에 의한 변위 신호를 이용하여 회전체와 스테이터의 물리적인 접촉 상황을 고정밀도로 파악할 수 있다. 따라서, 생성물 퇴적에 의한 적절한 오버홀 시기를 파악할 수 있다. 원인을 알 수 있음으로써 적절한 대처가 가능하다.
또한, 본 발명(청구항 3)은 진공 펌프의 발명으로서, 상기 고정부의 물리량이, 상기 고정부의 가속도 혹은 상기 고정부에 작용하는 힘인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명(청구항 4)은 진공 펌프의 발명으로서, 상기 고정부의 물리량이, 상기 고정부의 가속도를 소정의 회수만큼 미분 또는 적분한 결과에 상당하는 물리량인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명(청구항 5)은 진공 펌프의 발명으로서, 상기 이상 원인 추정 수단이, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호가 상기 회전체 보존 변위용 역치를 넘지 않은 경우에, 외부 충격 혹은 생성물 퇴적에 기인하는 접촉이라고 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명(청구항 6)은 진공 펌프의 발명으로서, 상기 물리량을 보존하는 보존 수단과, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 물리량의 신호에 대해 설정된 고정부 보존 물리량용 역치를 구비하고, 상기 이상 원인 추정 수단이, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 물리량의 신호가 상기 고정부 보존 물리량용 역치를 넘지 않은 경우에, 외부 충격 혹은 생성물 퇴적에 기인하는 접촉이라고 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명(청구항 7)은 진공 펌프의 발명으로서, 상기 접촉 추정 시각보다 이후에 있어서, 상기 회전체와 상기 회전체에 대향하는 고정부와의 간극량 혹은 상기 간극량에 기초하여 정해진 소정치와, 상기 회전체의 변위의 최대치의 차에 기초하여 상기 접촉의 원인을 생성물 퇴적이라고 추정하는 것을 특징으로 한다.
이상에 의해, 접촉의 원인을 생성물 퇴적이라고 추정할 수 있다. 따라서, 생성물 퇴적에 의한 적절한 오버홀 시기를 파악할 수 있다. 원인을 알 수 있음으로써 적절한 대처가 가능하다.
또한, 본 발명(청구항 8)은 진공 펌프의 발명으로서, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호가, 상기 회전체 보존 변위용 역치를 넘은 회수에 의해 상기 접촉의 원인을 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명(청구항 9)은 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법의 발명으로서, 회전체의 변위를 신호로서 검출하고, 상기 변위의 신호를 보존 수단에 보존하고, 상기 변위의 신호가 회전체 변위용 역치를 넘었을 때를 접촉 추정 시각으로 판정하고, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호가 회전체 보존 변위용 역치를 넘었는지의 여부로 상기 접촉의 원인을 추정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명(청구항 10)은 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법의 발명으로서, 고정부의 물리량을 신호로서 검출하고, 상기 물리량의 신호를 보존 수단에 보존하고, 상기 물리량의 신호가 고정부 물리량용 역치를 넘었을 때를 접촉 추정 시각으로 판정하고, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 물리량의 신호가 고정부 보존 물리량용 역치를 넘었는지의 여부로 상기 접촉의 원인을 추정하는 것을 특징으로 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 변위의 신호가 회전체 변위용 역치를 넘었을 때를 접촉 추정 시각으로 판정하는 접촉 판정 수단과, 접촉 추정 시각보다 이전의 변위 신호가 회전체 보존 변위용 역치를 넘었는지의 여부로 접촉의 원인을 추정하는 이상 원인 추정 수단을 구비하여 구성했으므로, 진동 센서나 탄성 부재를 추가하지 않고 회전체와 스테이터의 물리적인 접촉 상황을 파악할 수 있다. 또, 어떤 원인에 기인하여 그 접촉이 발생했는지 알 수 있다. 원인을 알 수 있음으로써 적절한 대처가 가능하다.
도 1은, 터보 분자 펌프의 구성도.
도 2는, 신호 플로우도(외부 충격에 기인하여 접촉이 발생한 경우).
도 3은, 신호 플로우도(회전체의 언밸런스량 증가에 기인하여 접촉이 발생한 경우).
도 4는, 신호 플로우도(생성물 퇴적에 기인하여 접촉이 발생한 경우).
도 5는, 생성물이 퇴적되어 있을 때의 메카 설계 상의 클리어런스와 회전체의 변위의 관계를 나타내는 도면.
도 6은, 생성물이 퇴적되어 있지 않을 때의 클리어런스와 회전체의 변위의 관계를 나타내는 도면.
도 7은, 생성물이 퇴적되어 있을 때의 클리어런스와 회전체의 변위의 관계를 나타내는 도면.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 본 발명의 실시 형태의 구성도를 도 1에 나타낸다. 도 1에 있어서, 터보 분자 펌프(100)의 원통 형상의 외통(127)의 상단에는 흡기구(101)가 형성되어 있다. 외통(127)은, 예를 들면 알루미늄, 철, 스테인리스, 동 등의 금속, 또는 이들 금속을 성분으로서 포함하는 합금 등의 금속에 의해 구성되어 있다. 외통(127)의 안쪽에는, 가스를 흡인 배기하기 위한 터빈 블레이드에 의한 복수의 회전 날개(102a, 102b, 102c, ...)를 둘레부에 방사상 또한 다단으로 형성한 회전체(103)를 구비한다. 회전체(103)는, 예를 들면 알루미늄, 철, 스테인리스, 동 등의 금속, 또는 이들 금속을 성분으로서 포함하는 합금 등의 금속에 의해 구성되어 있다.
이 회전체(103)의 중심에는 로터축(113)이 부착되어 있고, 이 로터축(113)은, 예를 들면, 이른바 5축 제어의 자기 베어링에 의해 공중에 부상 지지 또한 위치 제어되어 있다.
상측 지름 방향 전자석(104)은, 4개의 전자석이, 로터축(113)의 지름 방향의 좌표축이며 서로 직교하는 X축과 Y축에 쌍을 이루어 배치되어 있다. 이 상측 지름 방향 전자석(104)에 근접 또한 대응되어 4개의 전자석으로 이루어지는 상측 지름 방향 센서(107)가 구비되어 있다. 이 상측 지름 방향 센서(107)는 회전체(103)의 지름 방향 변위를 검출하고, 검출한 변위 신호를 도시하지 않은 제어장치에 보내도록 구성되어 있다.
제어장치에 있어서는, 상측 지름 방향 센서(107)가 검출한 변위 신호에 기초하여, PID 조절 기능을 갖는 보상 회로를 통해 상측 지름 방향 전자석(104)의 여자를 제어하고, 로터축(113)의 상측의 지름 방향 위치를 조정한다.
로터축(113)은, 고투자율재(철 등) 등에 의해 형성되고, 상측 지름 방향 전자석(104)의 자력에 의해 흡인되도록 되어 있다. 이러한 조정은, X축 방향과 Y축 방향으로 각각 독립하여 행해진다.
또, 하측 지름 방향 전자석(105) 및 하측 지름 방향 센서(108)가, 상측 지름 방향 전자석(104) 및 상측 지름 방향 센서(107)와 마찬가지로 배치되고, 로터축(113)의 하측의 지름 방향 위치를 상측의 지름 방향 위치와 마찬가지로 조정하고 있다.
또한, 축방향 전자석(106A, 106B)이, 로터축(113)의 하부에 구비한 원판 형상의 금속 디스크(111)를 상하에 끼워 배치되어 있다. 금속 디스크(111)는, 철 등의 고투자율재로 구성되어 있다. 로터축(113)의 축방향 변위를 검출하기 위해 축방향 센서(109)가 구비되고, 그 축방향 변위 신호가 도시하지 않은 제어장치에 보내지도록 구성되어 있다.
그리고, 축방향 전자석(106A, 106B)은, 이 축방향 변위 신호에 기초하여 제어장치의 PID 조절 기능을 갖는 보상 회로를 통해 여자 제어되도록 되어 있다. 축방향 전자석(106A)과 축방향 전자석(106B)은, 자력에 의해 금속 디스크(111)를 각각 상방과 하방으로 흡인한다.
이와 같이, 제어장치는, 이 축방향 전자석(106A, 106B)이 금속 디스크(111)에 미치는 자력을 적당히 조절하고, 로터축(113)을 축방향으로 자기 부상시키고, 공간에 비접촉으로 유지하도록 되어 있다.
모터(121)는, 로터축(113)을 둘러싸도록 주상(周狀)으로 배치된 복수의 자극을 구비하고 있다. 각 자극은, 로터축(113)과의 사이에 작용하는 전자력을 통해 로터축(113)을 회전 구동하도록, 도시하지 않은 제어장치에 의해 제어되고 있다.
회전 날개(102a, 102b, 102c, ...)와 약간의 공극을 두고 복수장의 고정 날개(123a, 123b, 123c, ...)가 설치되어 있다. 고정 날개(123)는, 예를 들면 알루미늄, 철, 스테인리스, 동 등의 금속, 또는 이들 금속을 성분으로서 포함하는 합금 등의 금속에 의해 구성되어 있다. 회전 날개(102a, 102b, 102c, ...)는, 각각 배기가스의 분자를 충돌에 의해 하방향으로 이송하기 때문에, 로터축(113)의 축선에 수직인 평면으로부터 소정의 각도만큼 경사하여 형성되어 있다.
또, 고정 날개(123)도, 마찬가지로 로터축(113)의 축선에 수직인 평면으로부터 소정의 각도만큼 경사하여 형성되고, 또한 외통(127)의 안쪽을 향해 회전 날개(102)의 단과 서로 다르게 설치되어 있다.
그리고, 고정 날개(123)의 일단은, 복수의 단이 쌓인 고정 날개 스페이서(125a, 125b, 125c, ...)의 사이에 끼워진 상태로 지지되어 있다.
고정 날개 스페이서(125)는 링 형상의 부재이며, 예를 들면 알루미늄, 철, 스테인리스, 동 등의 금속, 또는 이들 금속을 성분으로서 포함하는 합금 등의 금속에 의해 구성되어 있다.
고정 날개 스페이서(125)의 외주에는, 약간의 공극을 두고 외통(127)이 고정되어 있다. 외통(127)의 저부에는 베이스부(129)가 설치되고, 고정 날개 스페이서(125)의 하부와 베이스부(129)의 사이에는 나사가 달린 스페이서(131)가 설치되어 있다. 그리고, 베이스부(129) 중의 나사가 달린 스페이서(131)의 하부에는 배기구(133)가 형성되고, 외부에 연통되어 있다.
나사가 달린 스페이서(131)는, 알루미늄, 동, 스테인리스, 철, 또는 이들 금속을 성분으로 하는 합금 등의 금속에 의해 구성된 원통 형상의 부재이며, 그 내주면에 나선 형상의 나사 홈(131a)이 복수개 새겨져있다.
나사 홈(131a)의 나선의 방향은, 회전체(103)의 회전 방향으로 배기가스의 분자가 이동했을 때에, 이 분자가 배기구(133) 쪽으로 이송되는 방향이다.
회전체(103)의 회전 날개(102a, 102b, 102c, ...)에 이어지는 최하부에는 회전 원통(102d)이 수하(垂下)되어 있다. 이 회전 원통(102d)의 외주면은 원통 형상이고, 또한 나사가 달린 스페이서(131)의 내주면을 향해 뻗어 있고, 이 나사가 달린 스페이서(131)의 내주면과 소정의 간극을 두고 근접되어 있다.
베이스부(129)는, 터보 분자 펌프(100)의 기저부를 구성하는 원반 형상의 부재이며, 일반적으로는 철, 알루미늄, 스테인리스, 동 등의 금속에 의해 구성되어 있다.
베이스부(129)는 터보 분자 펌프를 물리적으로 유지함과 더불어, 열의 전도로의 기능도 겸비하고 있으므로, 철, 알루미늄이나 동 등의 강성이 있고, 열전도율도 높은 금속이 사용되는 것이 바람직하다.
이러한 구성에 있어서, 회전체(103)가 모터(121)에 의해 구동되어 로터축(113)과 함께 회전하면, 회전 날개(102)와 고정 날개(123)의 작용에 의해, 흡기구(101)를 통해 챔버로부터의 배기가스가 흡기된다.
흡기구(101)로부터 흡기된 배기가스는, 회전 날개(102)와 고정 날개(123)의 사이를 통과하고, 베이스부(129)에 이송된다. 이때, 배기가스가 회전 날개(102)에 접촉 또는 충돌할 때에 발생하는 마찰열이나, 모터(121)에서 발생한 열의 전도나 복사 등에 의해, 회전 날개(102)의 온도는 상승하지만, 이 열은, 복사 또는 배기가스의 기체 분자 등에 의한 전도에 의해 고정 날개(123) 측에 전달된다.
고정 날개 스페이서(125)는, 외주부에서 서로 접합되어 있고, 고정 날개(123)가 회전 날개(102)로부터 받은 열이나 배기가스가 고정 날개(123)에 접촉 또는 충돌할 때에 발생하는 마찰열 등을 외통(127)이나 나사가 달린 스페이서(131)로 전달한다.
나사가 달린 스페이서(131)에 이송되어 온 배기가스는, 나사 홈(131a)에 안내되면서 배기구(133)로 보내진다.
또, 흡기구(101)로부터 흡인된 가스가 모터(121), 하측 지름 방향 전자석(105), 하측 지름 방향 센서(108), 상측 지름 방향 전자석(104), 상측 지름 방향 센서(107) 등으로 구성되는 전장부측에 침입하지 않도록, 전장부는 주위가 스테이터 칼럼(122)으로 덮이고, 이 전장부 내는 퍼지 가스로 소정압으로 유지되고 있다.
여기에, 상술한 배기가스의 응고 성분 등의 고체 생성물은 배기구(133) 부근의 온도가 낮은 부분, 특히 도 1 중에 둥근 점선 테두리로 범위를 나타낸 회전 원 통(102d) 및 나사가 달린 스페이서(131) 부근에서 응고, 부착하기 쉬운 상황에 있다.
또한, 도 1에 있어서, 가속도 픽업 등의 진동 센서(201)가 나사가 달린 스페이서(131) 또는 베이스부(129) 중에 매설되고 있다. 단, 후술하는 바와 같이 이 진동 센서(201)는 생략되어도 된다.
다음에, 회전 날개와 스테이터의 물리적인 접촉의 형태에 대해 설명한다.
선술한 바와 같이, 회전 날개(102)와 나사가 달린 스페이서(131)나 고정 날개(123)를 포함하는 스테이터 부분이 물리적으로 접촉하는 경우에는, 주로 3개의 형태가 있다.
(제1 형태:외부 충격에 기인하는 접촉)
제1 형태는 외부 충격에 기인하여 접촉이 발생하는 것이다. 외부 충격은, 외통(127), 베이스부(129), 스테이터 칼럼 122, 자기 베어링(104, 105, 106)의 자기 지지를 통해 회전체(103)측에 전해진다. 이와 같이 진동이 회전체(103)측에 전해지는 것은, 상측 지름 방향 센서(107), 하측 지름 방향 센서(108), 축방향 센서(109)가 로터축(113)과 스테이터간의 상대 변위를 검출하고 있고, 스테이터의 진동은 외부 충격에 추종한다고 생각되기 때문이다.
그리고, 외부 충격에 의한 진동이 펌프에 전해진 경우에는, 도 2의 신호 플로우도(a)에 나타내는 바와 같이 변위 신호는 이 진동이 회전체(103)측에 전해지기 시작하는 회전체 접촉 판정용 역치(B1)(회전체 변위용 역치에 상당한다)를 넘은 시점(가) 근처에서 급격하게 증대한다. 여기에, 회전체 접촉 판정용 역치(B1)는 회전체(103)의 접촉 추정 시각을 판정하기 위해 설치된 역치이다. 여기에, 접촉 추정 시각은 실제로 접촉한 가능성이 있는 시각을 의미한다. 또, 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)(회전체 보존 변위용 역치에 상당한다)는 회전체(103)의 언밸런스량을 판정하기 위해서 설치된 역치이다. 변위 신호는 상측 지름 방향 센서(107), 하측 지름 방향 센서(108), 축방향 센서(109)에서 검출된 것이다.
한편, 도 2의 신호 플로우도의 가속도 신호(b)는 진동 센서(201)에서 검출된 것이며, 접촉의 원인이 된 진동이 변위 신호측의 회전체 접촉 판정용 역치(B1)를 넘은 접촉 추정 시각(가)보다 일찍부터 스테이터측의 진동으로서 추출되고 있다(시각(나) 부근). 그리고, 이 진동의 크기는 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)를 넘고 있다. 또, 진동 센서(201)에서 검출된 신호가 회전체 접촉 판정용 역치(B2)(고정부 물리량용 역치에 상당한다)를 넘은 것으로도 회전체(103)가 스테이터측과 접촉한 것을 판단할 수 있다(시각(가) 부근).
여기에, 회전체 접촉 판정용 역치(B2)는 진동 센서(201)에 의한 신호로부터 회전체(103)의 접촉 추정 시각을 판정하기 위해 설치된 역치이며, 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)는 진동 센서(201)에 의한 신호로부터 회전체(103)의 접촉이 언밸런스량 증가에 의한 것인지의 여부를 판정하기 위해 설치된 역치이다.
(제2 형태:언밸런스량 증가에 기인하는 접촉)
제2 형태는 회전체의 언밸런스량 증가에 기인하여 접촉이 발생하는 것이다. 예를 들면, 회전체(103)측에서 회전체의 경시 변화 등이 원인에 의해 회전체(103)에 언밸런스량 증가가 발생한 경우, 도 3의 신호 플로우도(a)에 나타내는 바와 같이 변위 신호는 회전체 접촉 판정용 역치(B1)를 넘은 접촉 추정 시각(가)보다 전부터 연속적으로 크게 변동하고 있다. 그리고, 접촉 추정 시각(가) 부근에서 더 증가하고 있다. 그리고, 이 진동의 크기는 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)도 넘고 있다.
한편, 언밸런스량 증가에 의한 변위량 증가는, 접촉 전까지는, 스테이터에 부여하는 진동에 거의 영향을 주지 않기 때문에, 도 3의 신호 플로우도의 가속도 신호(b)는 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)를 넘지 않았다.
(제3 형태:생성물 퇴적에 기인하는 접촉)
제3 형태는 생성물 퇴적에 기인하여 접촉이 발생하는 것이다.
스테이터측에 생성물이 퇴적한 경우, 도 4의 신호 플로우도(a)에 나타내는 바와 같이 변위 신호는 급변하고 회전체 접촉 판정용 역치(B1)를 넘는다. 한편, 생성물 퇴적에 의한 접촉은, 접촉 전까지는, 스테이터에 부여하는 진동에 거의 영향을 주지 않기 때문에, 도 4의 신호 플로우도의 가속도 신호(b)는 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)를 넘지 않았다.
실시예 1
회전 날개과 스테이터의 물리적인 접촉을 판별하는 방법에 대해 설명한다. 우선, 스테이터에 진동 센서(201)를 설치하고 변위 신호와 가속도 신호의 양쪽을 이용하여 접촉을 판별하는 경우에 대해 설명한다.
변위 신호와 가속도 신호에 대해서는 접촉 추정 시각(가)보다 예를 들면 100ms 정도 이전까지의 데이터를 보존해 둔다.
데이터 보존 시간은, 회전수(예를 들면, 20,000~60,000rpm)로부터 설정한 값이며, 접촉 판정 전의 적어도 10주기분의 신호 데이터를 취득할 수 있는 시간으로 설정하는 것이 바람직하다.
접촉 판정은, 변위 신호에 대한 회전체 접촉 판정용 역치(B1)와 가속도 신호에 대한 회전체 접촉 판정용 역치(B2)를 가지고 행한다. 또, 회전체(103)의 언밸런스량에 대한 판정은 변위 신호에 대한 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)와 가속도 신호에 대한 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)를 가지고 행한다.
그리고, 변위 신호와 가속도 신호 중 어느 한쪽에 있어서 접촉 추정 시각(가)이 판정되기 전의 소정 시간(예를 들면 100ms) 내에 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1) 혹은 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)를 넘었으면, 생성물의 퇴적 증가에 기인하는 접촉이 아니라고 판단한다.
(실시예 1-1:외부 충격에 의한 접촉 판정)
이 경우에 또한, 변위 신호가 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)를 넘은 상황에서 가속도 신호가 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)를 넘은 경우를 도 2에 나타내는 외부 충격에 기인하는 진동으로 판정할 수도 있다.
(실시예 1-2:언밸런스량 증가에 의한 접촉 판정)
또, 변위 신호가 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)를 넘은 상황에서 가속도 신호가 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)를 넘지 않은 경우를 도 3에 나타내는 언밸런스량 증가에 기인하는 진동으로 판정할 수도 있다.
(실시예 1-3:생성물의 퇴적 증가에 의한 접촉 판정)
한편, 이 소정 시간 내에 모두 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1) 혹은 언밸런스량 증가 판정용 역치(A2)를 넘지 않았으면, 생성물의 퇴적 증가에 기인하는 접촉이라고 판단한다.
이상에 의해, 진동 센서(201)에 의한 가속도 신호와 상측 지름 방향 센서(107), 하측 지름 방향 센서(108), 축방향 센서(109)에 의한 변위 신호를 이용하여 회전체(103)와 스테이터의 물리적인 접촉 상황을 고정밀도로 파악할 수 있다. 또, 어떤 원인에 기인하여 그 접촉이 발생했는지를 알 수 있다.
실시예 2
다음에, 진동 센서(201)를 설치하지 않고 변위 신호만으로 접촉을 판별하는 방법에 대해 설명한다.
이 경우에, 접촉 추정 시각의 판정은 변위 신호에 대한 회전체 접촉 판정용 역치(B1)만으로 행한다.
(실시예 2-1:외부 충격 혹은 언밸런스량 증가에 의한 접촉 판정)
변위 신호의 값이, 접촉 추정 시각(가)보다 이전의 소정 시간(예를 들면 100ms) 내에 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)를 넘고 있으면, 제1 형태인 외부 충격 또는 제2 형태인 회전체의 언밸런스량 증가에 기인한 접촉이며, 생성물의 퇴적 증가에 기인하는 접촉은 아니라고 판단한다.
(실시예 2-2(a):생성물의 퇴적 증가에 의한 접촉 판정 1)
한편, 접촉 추정 시각(가)보다 이전의 소정 시간(예를 들면 100ms) 내에 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)를 넘지 않았으면 제3 형태인 생성물 퇴적에 기인하는 것으로 판단한다.
또한, 접촉이 외부 충격과 회전체의 언밸런스량 증가 중 어느쪽에 기인한 접촉인지의 판정은, 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)를, 외부 충격과 회전체의 언밸런스량 증가를 구별할 수 있는 값으로 함으로써 판정 가능하다.
예를 들면, 언밸런스량 증가의 판정을 위한 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)를 큰 값(회전체 접촉 판정용 역치(B1) 근처)으로 설정함으로써, 언밸런스량의 증가에 의한 접촉으로 판정할 수 있는, 연속적으로 큰 진폭을 반복하는 회전체 변위인지의 여부가 판정 가능하다.
또, 외부 충격의 경우는, 도 2에 나타낸 바와 같이 접촉 판정 전에 급격하게 진폭이 증가해 간다고 생각되므로, 접촉 판정 전의 소정 기간에 있어서의 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)를 넘은 회수를 비교하거나 함으로써 특정 가능하다.
구체적으로는, 언밸런스량 증가가 일어난 경우는, 접촉 추정 시각(가)보다 이전의 소정 시간 내에 있어서, 거의 모든 변위 신호의 피크치가 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)를 넘고 있다고 생각할 수 있으므로, 외부 충격의 경우의 변위 신호가 언밸런스량 증가 판정용 역치(A1)를 넘는 회수에 비해, 현저하게 많다고 생각된다.
(실시예 2-2(b):생성물의 퇴적 증가에 의한 접촉 판정 2)
다음에, 별도의 방법으로의 제1 형태인 외부 충격 혹은 제2 형태인 언밸런스량 증가에 기인하는 접촉과 제3 형태인 생성물 퇴적에 기인하는 접촉을 진동 센서(201)를 설치하지 않고 구별하는 방법에 대해 설명한다.
도 5에 생성물이 퇴적되어 있을 때의 메카 설계상의 클리어런스와 회전체의 변위의 관계를 나타낸다. 도 1 중에 둥근 점선 테두리로 범위를 나타낸 회전 원통(102d) 및 나사가 달린 스페이서(131) 부근이 가장 생성물이 퇴적하기 쉽다고 생각되는 부분이므로, 예를 들면, 이 개소에 대해 회전체가 가동 가능한 메카 설계상의 클리어런스를 설정했다고 하여 이하 설명한다.
본래, 생성물이 나사가 달린 스페이서(131)에 부착되어 있지 않으면 도 6에 나타내는 바와 같이 클리어런스 한계까지 회전체(103)의 변위 X는 흔들리는 것이 가능할 것이다. 즉, 상기 클리어런스의 크기를 Xd(간극량에 상당한다)로 하면 회전체(103)의 최대 변위 X=클리어런스 Xd가 된다.
그러나, 접촉 추정 시각(가)보다 이후에 있어서 도 5 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 변위 X가 Xd까지 이르지 않고 X1(클리어런스 Xd보다 작다)에서 실제로 접촉이 일어나는 경우가 있다. 이것은, 메카 설계상에서는 클리어런스가 있는 상태에도 불구하고, 접촉이 일어난 상태이며, 생성물 부착에 의한 클리어런스감이 원인이라고 생각된다. 이와 같이, 메카 설계상의 클리어런스와 실제의 흔들림량의 비교에 의해, 생성물과의 접촉인지의 여부가 판단 가능해진다. 이때, 실제의 흔들림량과의 비교는, 메카 설계상의 클리어런스뿐만 아니라, 메카 설계상의 클리어런스에 기초하여 설정한 소정치(예를 들면, 메카 설계상의 클리어런스의 90% 정도)나 생성물의 퇴적량을 추정하여 설정한 소정치를 이용해도 된다.
또, 이때의 생성물의 퇴적량 ΔX는, 퇴적량 ΔX=Xd-X1로 추정 가능하다.
또한, 회전체(103)측에 생성물이 부착됨으로써 언밸런스량이 증가한 경우라도, 생성물에 의한 접촉인지의 여부는 메카 설계상의 클리어런스와 실제의 흔들림량의 비교로 마찬가지로 판단이 가능하다.
또, 실시예 2에서 설명한 대로, 외부로부터의 진동이 있던 경우라도 자기 베어링의 변위 센서가 리얼타임으로 회전체(103)와 스테이터의 상대 변위를 검출하고 있으므로, 메카 설계상의 클리어런스와 실제의 흔들림량의 비교에 의해 판단이 가능하다.
그리고, 외부 충격과 언밸런스량의 증가에 기인하는 접촉 추정 시각의 판별 에 있어서는, 회전체(103)와 스테이터의 사이에서 일어나는 상대 변위에 의해 일어나는 진폭에 의해 판단하기 때문에, 자기 베어링 강성은 관계없이, 강성이 높아도 낮아도 판단 가능하다.
또, 접촉하는 고정부로서, 나사가 달린 스페이서를 예로 한 설명을 기재했지만, 고정부에 대해서는 거기에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 자기 베어링의 백업용으로서 사용되는 보호 베어링의 경우도 있다.
이상에 의해, 진동 센서(201)를 설치하지 않아도 자기 베어링에 원래 설치되어 있는 상측 지름 방향 센서(107), 하측 지름 방향 센서(108), 축방향 센서(109)에 의한 변위 신호를 해석함으로써, 회전체(103)와 스테이터의 물리적인 접촉 상황을 파악할 수 있다. 또, 어떤 원인에 기인하여 그 접촉이 발생한 것인지 알수 있다.
100:터보 분자 펌프 102:회전 날개
103:회전체 104:상측 지름 방향 전자석
105:하측 지름 방향 전자석 106A, B:축방향 전자석
107:상측 지름 방향 센서 108:하측 지름 방향 센서
109:축방향 센서 113:로터축
121:모터 122:스테이터 칼럼
123:고정 날개 125:고정 날개 스페이서
201:진동 센서

Claims (10)

  1. 회전체의 변위를 신호로서 검출하는 회전체 변위 검출 수단과,
    상기 변위의 신호에 대해 설정된 회전체 변위용 역치와,
    상기 변위의 신호가 상기 회전체 변위용 역치를 넘었을 때를 접촉 추정 시각으로 판정하는 접촉 판정 수단과,
    상기 변위의 신호를 보존하는 보존 수단과,
    상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호에 대해 설정된 회전체 보존 변위용 역치와,
    상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호가, 상기 회전체 보존 변위용 역치를 넘었는지의 여부로 접촉의 원인을 추정하는 이상 원인 추정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  2. 고정부의 물리량을 신호로서 검출하는 고정부 물리량 검출 수단과,
    상기 물리량의 신호에 대해 설정된 고정부 물리량용 역치와,
    상기 물리량의 신호가 상기 고정부 물리량용 역치를 넘었을 때를 접촉 추정 시각으로 판정하는 접촉 판정 수단과,
    회전체의 변위를 신호로서 검출하는 회전체 변위 검출 수단과,
    상기 변위의 신호를 보존하는 보존 수단과,
    상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호에 대해 설정된 회전체 보존 변위용 역치와,
    상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호가, 상기 회전체 보존 변위용 역치를 넘었는지의 여부로 접촉의 원인을 추정하는 이상 원인 추정 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 고정부의 물리량이, 상기 고정부의 가속도 혹은 상기 고정부에 작용하는 힘인 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 고정부의 물리량이, 상기 고정부의 가속도를 소정의 회수만큼 미분 또는 적분한 결과에 상당하는 물리량인 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 이상 원인 추정 수단이, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호가 상기 회전체 보존 변위용 역치를 넘지 않은 경우에, 외부 충격 혹은 생성물 퇴적에 기인하는 접촉이라고 추정하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 물리량을 보존하는 보존 수단과,
    상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 물리량의 신호에 대해 설정된 고정부 보존 물리량용 역치를 구비하고,
    상기 이상 원인 추정 수단이, 상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 물리량의 신호가 상기 고정부 보존 물리량용 역치를 넘지 않은 경우에, 외부 충격 혹은 생성물 퇴적에 기인하는 접촉이라고 추정하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접촉 추정 시각보다 이후에 있어서,
    상기 회전체와 상기 회전체에 대향하는 고정부의 간극량 혹은 상기 간극량에 기초하여 정해진 소정치와, 상기 회전체의 변위의 최대치의 차에 기초하여 상기 접촉의 원인을 생성물 퇴적이라고 추정하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호가, 상기 회전체 보존 변위용 역치를 넘은 회수에 의해 상기 접촉의 원인을 추정하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프.
  9. 회전체의 변위를 신호로서 검출하고,
    상기 변위의 신호를 보존 수단에 보존하고,
    상기 변위의 신호가 회전체 변위용 역치를 넘었을 때를 접촉 추정 시각으로 판정하고,
    상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 변위의 신호가 회전체 보존 변위용 역치를 넘었는지의 여부로 상기 접촉의 원인을 추정하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법.
  10. 고정부의 물리량을 신호로서 검출하고,
    상기 물리량의 신호를 보존 수단에 보존하고,
    상기 물리량의 신호가 고정부 물리량용 역치를 넘었을 때를 접촉 추정 시각으로 판정하고,
    상기 보존 수단에 보존된 상기 접촉 추정 시각보다 이전의 상기 물리량의 신호가 고정부 보존 물리량용 역치를 넘었는지 여부로 상기 접촉의 원인을 추정하는 것을 특징으로 하는 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법.
KR1020177011463A 2014-11-12 2015-11-05 진공 펌프 및 이 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법 KR102440091B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014230163A JP6436731B2 (ja) 2014-11-12 2014-11-12 真空ポンプ及び該真空ポンプの異常原因推定方法
JPJP-P-2014-230163 2014-11-12
PCT/JP2015/081147 WO2016076191A1 (ja) 2014-11-12 2015-11-05 真空ポンプ及び該真空ポンプの異常原因推定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170085039A KR20170085039A (ko) 2017-07-21
KR102440091B1 true KR102440091B1 (ko) 2022-09-05

Family

ID=55954280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177011463A KR102440091B1 (ko) 2014-11-12 2015-11-05 진공 펌프 및 이 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10578158B2 (ko)
JP (1) JP6436731B2 (ko)
KR (1) KR102440091B1 (ko)
CN (1) CN107110167B (ko)
WO (1) WO2016076191A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6586275B2 (ja) * 2015-01-30 2019-10-02 エドワーズ株式会社 真空ポンプ
WO2018198288A1 (ja) * 2017-04-27 2018-11-01 株式会社島津製作所 ポンプ監視装置、真空処理装置および真空ポンプ
JP7057128B2 (ja) * 2017-12-28 2022-04-19 エドワーズ株式会社 真空ポンプ及び真空ポンプの堆積物検知装置並びに真空ポンプの堆積物検知方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013185578A (ja) * 2012-03-12 2013-09-19 Shimadzu Corp 真空ポンプ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3457353B2 (ja) * 1993-05-25 2003-10-14 ビーオーシーエドワーズテクノロジーズ株式会社 磁気軸受装置
JP2000074063A (ja) * 1998-09-02 2000-03-07 Ntn Corp 磁気軸受の制御装置
JP2003097554A (ja) * 2001-09-25 2003-04-03 Ebara Corp 磁気軸受制御装置
JP4483431B2 (ja) * 2004-06-29 2010-06-16 株式会社ジェイテクト ターボ分子ポンプ装置
JP5719592B2 (ja) * 2008-07-14 2015-05-20 エドワーズ株式会社 真空ポンプ
FR2947309A1 (fr) * 2009-06-26 2010-12-31 Alcatel Lucent Procede de prediction d'une defaillance de la rotation du rotor d'une pompe a vide et dispositif de pompage associe
CN102425560B (zh) * 2011-12-05 2014-04-30 北京中科科仪股份有限公司 一种磁悬浮分子泵动平衡方法
JP6766533B2 (ja) * 2016-09-06 2020-10-14 株式会社島津製作所 堆積物監視装置および真空ポンプ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013185578A (ja) * 2012-03-12 2013-09-19 Shimadzu Corp 真空ポンプ

Also Published As

Publication number Publication date
US10578158B2 (en) 2020-03-03
JP2016094849A (ja) 2016-05-26
KR20170085039A (ko) 2017-07-21
US20170248166A1 (en) 2017-08-31
CN107110167B (zh) 2020-02-21
CN107110167A (zh) 2017-08-29
WO2016076191A1 (ja) 2016-05-19
JP6436731B2 (ja) 2018-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102440091B1 (ko) 진공 펌프 및 이 진공 펌프의 이상 원인 추정 방법
EP2314877A1 (en) Vacuum pump
US9077214B2 (en) Magnetic bearing control device and exhaust pump having magnetic bearing control device
JP2002295398A (ja) ターボ分子ポンプの保護装置、及びターボ分子ポンプの保護方法
EP1046821A2 (en) Magnetic bearing protective device and turbomolecular pump
CN112219034B (zh) 真空泵及温度控制装置
JP5255752B2 (ja) ターボ分子ポンプ
JP2020139504A (ja) 真空ポンプ
WO2020158658A1 (ja) 真空ポンプ及び真空ポンプの制御装置
JP7408274B2 (ja) 真空ポンプ及びセンサターゲット
JP2003232292A (ja) 真空ポンプ
JPH116774A (ja) ロータ温度検出装置及び温度検出方法
WO2023095851A1 (ja) 真空ポンプ及び制御装置
WO2023112998A1 (ja) 真空ポンプ及び制御装置
JP2000291586A (ja) 真空ポンプ
JP2006083924A (ja) 磁気軸受制御装置
JP2023073747A (ja) 真空ポンプ、真空ポンプの軸受保護構造、及び真空ポンプの回転体
CN117795213A (zh) 磁轴承装置及真空泵
JP2004060486A (ja) 真空ポンプ
KR20230116781A (ko) 진공 펌프
JP2020197129A (ja) 真空ポンプ及び該真空ポンプに備えられた保護部
KR20240109979A (ko) 진공 펌프, 진공 펌프의 베어링 보호 구조, 및 진공 펌프의 회전체
WO2023187252A1 (en) A monitoring system and a method for monitoring condition of safety bearings of a magnetically levitated object

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant