KR960004261B1 - 다축구동장치 및 유체회전장치 - Google Patents

다축구동장치 및 유체회전장치 Download PDF

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마쯔시다덴기산교 가부시끼가이샤
다니이 아끼오
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Abstract

내용 없음.

Description

다축구동장치 및 유체회전장치
제 1 도는 본 발명의 다축구동장치의 실시예를 표시한 블록도
제 2 도는 본 발명의 유체회전장치의 실시예인 용적식 진공펌프를 표시한 단면도
제 3 도는 본 발명의 유체회전장치의 실시예인 용적식 진공펌프를 하우징만을 판단하여 표시한 정면도
제 4 도는 제 1 도의 다축구동장치의 운전시간경과와 구동축의 회전수의 관계를 표시한 그래프
제 5 도는 제 2 도의 진공펌프에 있어서의 스크루의 일부를 표시한 설명도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
M1, M2 : 모터 1, 2, 102, 103 : 구동축(회전축)
3, 4 : 모터제어회로 5, 6 : 증분인코더
7, 8 : 절대인커더 9 : 펄스발생기
10 : CPU 제어부 31, 32, 41, 42 : PLL 제어부
33, 43 : 회전각위상맞춤부 101 : 하우징
104, 105 : 로터 142, 152 : 스크루
145, 155 : 내부공간 160 : 진공도설정수단
161 : 진공도검출수단
본 발명은, 다축구동장치 및 유체회전장치에 관한 것이다.
종래, 동기해서 구동해야 할 복수의 구동축의 각각을 복수의 모터로 회전구동시키는 다축구동장치가 여러 가지 기기에 사용되고 있다.
이 다축구동장치에 있어서, 고정밀도의 동기구등을 실현하기 위해서, 구동축의 회전상태를 검출하는 인코더와, 회전구동펄스신호를 발생하는 펄스발생기를 구비하는 동시에, 상기 회전구동펄스신호와 피드백신호로서의 상기 인코더의 검출펄스신호를 입력함과 동시에 PLL제어부를 가진 모터제어회로를 각 모터마다 구비하고, PLL제어부를 통과하는 PLL제어루프가 형성되도록 되어 있는 장치가 있다.
그러나, 상기 종래의 다축구동장치는, 정상상태인 경우에는 고정밀도로 동기구등이 이루어지나, 구동축의 회전상승시나 하강시 등의 과도상태(비정상태)에서는 동기가 흐트러져, 과도상태에서는 고정밀도의 동기구등이 요구되는 경우에는 적용이 곤란하였다.
그런데, 진공기술은 일상생활에 밀착된 분야로부터 최첨단의 하이테크분야까지 극히 폭넓은 영역에서 사용되고 있고, 오늘날에 있어서는, 기술혁신에 불가결한 첨단기술이다.
특히, 반도체산업의 발전에 따라서, 청정한 진공을 만들어내는 오일프리(oil-free)드라이펌프가 주목되고 있다.
이 드라이펌프는 스크루식, 스크를식, 클로식 등 여러 가지 있으나, 통상, 대기압에서부터10-2∼10-3torr까지의 저진공영역에서는 용적(변화)식이 사용된다.
이 용적식의 진공펌프는, 예를 들면, 하우징내에 수납된 복수의 로터와 이들 로터를 동기해서 회전구동하는 복수의 구동축과 상기 하우징에 형성된 액체의 흡입구멍 및 토출구멍을 구비하고, 상기 로터끼리 또는 로터와 하우징에 의해 형성되는 밀폐공간의 용적변화를 이용해서 유체의 흡입토출을 행하는 펌프이다.
이 펌프를 오일프리로 하기 위해서, 종래는 로터를 구동하는 모터의 축 및 복수의 로터의 동기회전을 행하기 위한 타이밍기어, 베어링이 수납된 공간에 오일실을 설치하여, 로터와 하우징으로 형성되는 밀폐공간(흡입실)에의 오일의 진입을 방치하기 위해서 메카니컬시일(seal)을 상기 오일실과 흡입실 사이에 설치하고 있다.
그러나 종래의 펌프의 구조에서는 오일, 메카니컬시일 등의 정기교환, 정비는 역시 필요하며 오일의 수며나옴 등의 환경오염의 완전한 방지는 곤란하였다.
그래서, 본 발명자들은, 상기한 다축동기 제어를 이용해서 2개의 로터를 비접촉으로 동기회전 시킴으로써 완전한 오일프리의 구성을 도모할 수 있는 유체회전장치(진공펌프)를 이미 제안하고 있다.
그러나 이 선행의 제안은 진공펌프의 기동개시시 및 정지시의 로터의 등기제어의 구체적 방법에 대해서는 하등 언급되어 있지 않았다.
본 발명은, 상기 사정에 비추어, 비정상상태에 있어서도 고정밀도의 동기구 등이 행해지는 다축구동장치 및 회전시동시, 정지시, 정상운전시의 어느 상태에 있어서도, 복수의 로터를 비접촉으로 동기회전 시키는 유체회전장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명이 제 1 발명에 관한 다축구동장치는, 동기해서 구동해야할 복수의 구동축을 각각 회전 구동하는 복수의 모터와, 상기 각 모터에 설치되어, 상기 각 구동축의 회전상태를 검출하는 인 인코더와, 상기 각 구동축을 회전구동시키기 위한 펄스신호를 발생하는 펄스발생기와, 상기 각 모터에 설치되어 PLL제어기 및 회전각위상맞춤동작을 수행하는 회전각위상맞춤제어기를 구비함과 동시에, 상기 펄스발생기로부터의 펄스신호 및 상기 인코더에 의해 검출되어 피드백신호로서 사용되는 펄스신호를 입력하여 상기구동축의 동기를 제어하는 모터제어회로로 구성된 다축구동장치에 있어서, 상기 모터제어회로에서는, 상승시 또는 하강시에 상기 구동축을 동기해서 회전구동시키기 위하여 상기 회전각위상맞춤제어기에 의해 회전각위상맞춤제어루프를 형성하여 회전각위상맞춤을 수행하고, 상승후 및 하강전의 정상상태에서 상기 PLL제어기에 의해 정상제어루프를 형성하여 PLL제어동작을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2, 제 3 발명에 관한 유체회전장치는 하우징내에 수용된 북수개의 로터와 동기해서 구동해야 할 상기 각 로터를 회전구동하는 복수의 구동축과 상기 하우징내에 형성된 유체의 흡입구 및 토출구를 구비하고, 상기 로터와 하우징에 의해 형성된 공간의 용적변화를 이용해서 유체의 흡입·배기를 행하는 유체회전장치에 있어서, 상기 복수의 구동축의 구동을 본 발명의 제 1 발명의 다축구동장치에 의해서 행하는 구성을 취하고 있다.
본 발명의 제 3 발명의 유체회전장치는, 추가해서, 배기공간내의 진공도를 설정하는 진공도 설정수단과 배기공간내의 진공도를 검출하는 진공도 검출수단을 구비하고, 설정 진공도와 검출 진공도의 차에 따라서 회전구동펄스신호의 주파수가 변화하는 구성으로 되어있다.
본 발명의 제 1 발명에 관한 다축구동장치는 정상 상태뿐 아니라 과도상태에서도 고정밀도의 동기구등을 할 수 있기 때문에 응용범위가 넓고 대단히 유용하다.
본 발명의 제 2, 제 3 발명의 유체회전장치는 예를 들면 용적식의 진공펌프에 적용함으로써 상승시, 하강시의 과도상태 및 정상회전 상태에서도 펌프내의 각접등부를 비접촉으로 유지할 수가 있기 때문에 윤활유의 공급이 필요없는 청정한 진공펌프를 실현할 수 있다. 또, 본 발명의 제 3 발명의 유체회전장치는 나비형밸브를 사용하지 않아도 고정밀도의 압력제어를 실현할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 제 1 발명의 다축구동장치의 실시예를 설명한다.
제 1 도는, 본 발명의 다축구동장치의 구성을 표시한 블록도이며, 먼저 구성을 중심으로 하는 설명을 행한다.
이 다축구동장치는 동기해서 구동해야 할 2 개의 구동축(1), (2)의 각각을 회전구동하는 2 개의 모터(M1), (M2)를 구비하는 동시에, 각 모터(M1), (M2)마다 모터제어회로(3), (4)를 구비하고 있다.
그리고 구동축(1), (2)의 회전상태(회전위치나 회전속도)를 검출하기 위해서, 각 모터(M1), (M2)마다 증분인코더(5), (6) 및 절대(absolute) 인코더(7), (8)를 구비하고, 모터제어회로(3), (4)의 앞단(前段)에, 회전구동펄스 신호를 발생하는 펄스발생기(9)를 구비한다. 또 이들 모터제어회로(3), (4) 및 펄스발생기(9)에 대해서 필요한 제어신흘르 보내는 CPU제어부(10)도 구비하고 있다.
각 모터제어회로(3), (4)는, 제 1 도에 도시한 바와 같이, 제 1 PLL제어회로(31), (41), 제 2 PLL제어회로(32), (42), 회전각위상맞춤부(33), (43), 드라이버부(전류증폭기)(34), (44) 및 펄스추출부(35), (45)를 가지고 있다.
제 1 PLL제어회로(31), (41), 제 2 PLL제어회로(32), (42), 회전각위상맞춤부(33), (43)에는 펄스추출부(35), (45)를 개재해서 펄스발생기(9)로부터 출력된 구동축(1), (2)을 회전구동시키기 위한 펄스신호가 입력되는 동시에 중분인코더(5), (6)에 의해 검축된 펄스신호가 피드백신호로서 입력된다. 그리고, 제 1 PLL제어회로(31), (41)를 통과하는 제 1 PLL제어루프①, 제 2 PLL제어회로(32), (42)를 통과하는 제 2 PLL제어루프②, 회전각위상맞춤부(33), (43)를 통과하는 회전각위상맞춤제어루프③이 형성가능하게 되어 있다. CPUwpdjqn(10)의 출력에 의해 스위치부(36), (46)가 절환되어, 제 1 PLL제어루프①만이 형성되는 제 1 상태 [접점(36b), (46b)을 선택], 회전각위상 맞춤제어루프③만이 형성되는 제 3 상태 [접점(36b), (46b)을 선택]중 어느 하나가 선택되도록 되어있다.
상기 PLL제어회로(31), (32), (41), (42)는, 펄스발생기(9)로부터 출력된, 구동축을 회전구동시키기 위한 펄스신호와 인코더에 의해 검출된 펄스신호의 주파스 및 위상이 항상 일치하도록 그들의 위상차를 검출하고, 이와 같이 검출된 위상차를 나타내는 신호를 피드백제어용으로 사용하도록 구성되어 있다. 일례로서, 상기 양펄스신호를 PLL제어회로(31), (32), (41), (42)에 입력하고, 위상비교기로 이들 양 펄스신호간의 위상차를 검출하여, 이 위상차를 나타내는 신호를 저역통과필터를 통과시킴으로써 위상보상을 실시한다고 하는 방법을 들 수 있으나, 이 방법은 공지되어 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
또한, 펄스추출부(35), (45)는, CPU 제어부(10)의 지령에 따라서, 펄스발생기(9)로부터 출력된 구동축(1), (2)을 회전구동시키기 위한 펄스신호로부터 지령수의 펄스를 추출하는 작용을 한다.
한편, 절대인코더(7), (8)로부터 출력된 신호는, 카운터(12), (13)에 의해 구동축(1), (2)의 회전위치를 나타내는 신호로 변환되고, 이 변환된 신호는 CPU 제어부(10)에 입력된다.
이어서, 상기 구성의 장치의 동작에 대해서 설명한다.
-상승시-
(제 4 도의 ①의 기간)
먼저, 구동축(1), (2)의 회전각간의 위상차를 소정의 위상차에 맞춘다.
모터제어회로(3), (4)에서는 회전각위상맞춤제어루프③만이 형성되는 상태가 선택 [접점(36c), (46c)이 선택]된다. CPU 제어부(10)는, 펄스발생기(9)에 대해 저주파수에서 구동축(1), (2)을 회전구동시키기 위한 펄스신호를 발생시키는 지령을 발행하는 한편, 절대인코더(7), (8)에 의해서 검출된 회전위치를 나타내는 신호에 의거해서 구동축(1), (2)의 회전각위상차가 소정의 위상차가 되도록, 펄수출출부(35), (45)를 제어해서 펄스발생기(9)로부터 펄스를 필요수만큼 모터 제어회로(3), (4)로 보내어, 위상차맞춤을 행한다.
(제 4 도의 ②의 기간)
계속해서, 구동축(1), (2)의 회전각간의 위상차를 소정의 위상차로 유지한 상태에서, 해당 구동축(1), (2)의 회전수를 정상상태까지 상승시킨다.
모터제어회로(3), (4)에서는 제 2 PLL제어루프② 및 회전각위상맞춤제어루프③이 병렬형성되는 상태가 선택[접점(36b), (46b)이 선택]된다. 펄스발생기(9)로부터 출력된, 구동축(1), (2)을 회전구동시키기 위한 펄스신호의 주파수를 서서히 높혀간다. 제 2 PLL제어루프②는 응답성은 그다지 높지않아 펄스신호의 주파수변동이 크므로, 제 2 PLL제어루프②만으로는 양 구동축(1), (2)간의 초기설정회전각위상차를 유지할 수 없다. 또, 회전각위상맞춤제어루프③은, 회전각위상맞춤부(33), (43)가, 예를 들면, 편차카운터를 가지고 있어 각각 증분인코더(5), (6)의 출력을 감시하고, 구동축(1), (2)의 회전각위상차의 편차를 순식간에 보정하여 펄스신호의 주파수 상승에 정확하게 추종해가는 작용을 한다. 결국, 이 회전각위상맞춤제어루프는, 소위 f/v 변환방식의 속도제어를 행하는 루프이다. 이와 같이 해서, 제 2 PLL제어루프② 및 회전각위상맞춤제어루프 ③의 양쪽에서 과도상태에 있어서도 고정밀도의 등기구등을 실현하는 것이다.
-정상운전-
(제 4 도의 ③의 기간)
구동축(1), (2)의 회전수가 정상회전수에 도달하면, 모터제어회로(3), (4)에서는 제 1 PLL제어루프 ①만이 형성되는 상태가 선택[접점(36c), (46c)이 선택]된다. 정상상태에서는, 구동축(1), (2)을 회전구동시키기 위한 펄스신호의 주파수는 거의 변화하지 않으므로, 회전각위상맞춤제어루프 ③이 기능을 발휘하지 않더라도, 구동축(1), (2)의 회전각간의 위상차는 소정의 위상차로 유지된다. 또 회전각위상맞춤제어루프 ③이 정상상태에서 작동하지 않는다는 이유는 다음과 같다. 즉 정상상태에 있어서 반대로 약간의 위상차를 강제적으로 수정함으로써, 최적제어를 행하는 경우가 있다. 이 경우에는, 펄수추출부(35), (45)에서 구동축(1), (2)을 회전구동시키기 위한 펄스신호로부터 필요한 펄스수의 추출을 행하고, 양 구동축(1), (2)의 회전각간의 위상차를 수정하나, 회전각위상맞춤제어루프 ③이 기능을 발휘하고 있으면 수정해도 원래의 소정의 위상차로 되돌아가버려, 수정을 할 수 없는 것으로 된다.
-하강시-
(제 4 도의 ④의 기간)
운전을 정지할 경우에는, 구동축(1), (2)의 회전각간의 위상차를 소정의 위상차로 유지한 상태에서 구동축(1), (2)의 회전을 정지에 이르게 한다.
모터제어회로(3), (4)에서는 제 2 PLL 제어루프② 및 회전각위상맞춤제어루프 ③이 병렬형성되는 상태가 선택[접점(36b), (46b)이 선택]된다. 펄스발생기(9)의, 구동축(1), (2)을 회전구동시키기 위한 펄스신호의 주파수를 서서히 떨어뜨려간다. 제 2 PLL 제어루프②의 응답성이 높을 경우에는 펄스신호의 주파수 변동이 약간 있지만, 응답성이 높지 않은 경우에는 주파수변동이 크므로, 제 2 PLL 제어루프② 만으로는 양구동축(1), (2)의 회전 각간의 위상차를 소정의 위상차로 유지할 수 없다. 회전각위상맞춤제어루프 ③은, 회전각위상맞춤부(33), (43)가, 예를 들면, 편차카운터를 가지고 있어서 증분인코더(5), (6)의 출력을 감시하고, 구동축(1), (2)의 회전각간의 위상차의 편차를 순식간에 보정하여 펄스신호의 주파수하강에 정확하게 추종해가는 작용을 하는 것이다. 이와 같이 해서, 제 2 PLL 제어루프② 및 회전각위상맞춤제어루프 ③의 양쪽에서 하강시에 있어서도 고정밀도의 동기구등을 실현할 수 있다.
또한, CPU 제어부(10)는, 구동축(1), (2)의 상승시 또는 하강시의 어느 상태에 있어서도, 절대인코더(7), (8)에 의해서 검출된 구동축(1), (2)의 회전각간의 위상차를 나타내는 신호를 감시하고, 그 회전각간의 위상차에 편차가 있으면, 펄스추출부(35), (45)를 제어하는 등 해서 구동축(1), (2)의 펄스신호의 주파수 및 위상을 수정하여 해당 구동축(1), (2)의 회전각간의 위상차의 편차를 방지한다.
또, 상기 실시예에서는 각 모터제어회로(3), (4)가 PLL제어회로(31), (32), (41), (42)를 각각 2 개씩 가지고 있었으나, 각 모터제어회로(3), (4)는 PLL 제어회로(32), (42)가 1 개뿐이어서, PLL 제어회로(32), (42)의 출력을 직접 각 접점(36a), (46a)에 접속하도록 해도 된다.
이상, 제 1 도에 도시한 다축구동장치에 의하면, 각 구동축을 정상상태에서 뿐만 아니라 과도상태에 있어서도 동기에 회전구동시킬 수 있으므로, 응용범위가 넓어, 대단히 유용하다.
다음에, 상기 실시에가 적용되는 본 발명의 제 2, 제 3 발병의 유체회전장치의 실시예에 대해 제 2 도 및 제 3 도를 참조해서 설명한다.
제 2 도 및 제 3 도는, 본 발명에 관한 유체회전장치의 일실시예로서의 용적식 진공펌프를 표시한 도면이며, 제 2 도는 단면도이고, 제 3 도는 하우징만을 파단해서 표시한 정면도이다.
이 진공펌프는, 하우징(101)내에, 제 1 회전축(구동축)102)을 연직방향으로 수납한 제 1 베어링실(111)과 제 2 회전축(구동축)(103)을 연직방향으로 수납한 제 2 베어링실(112)을 구비하고 있다. 양 회전축(102), (103)의 상단부에서 통형상 로터(104), (105)가 바깥쪽으로부터 끼워맞추어져 있다. 각 로터(104), (105)의 외주면에는 서로 맞물리도록 해서 스크루(142), (152)가 형성되어 있다. 이들 양 스크루(142), (152)의 맞물리는 부분은, 용적식 진공펌프구조부분(A)으로 되어 있다. 즉, 양 스크루(142), (152)의 맞물림 부분의 오목부(홈)와 블록부 및 하우징(101)사이에 형성된 밀폐공간이, 양회전축(102, (103)의 회전에 따라 주기적으로 용적변화를 일으키고, 이 용적변화에 의해 흡입·배기작용을 발휘하도록 되어있는 것이다.
로터(104), (105)의 각 하단부외주면에는, 제 2 도에 표시한 바와 같은 스크루끼리의 접촉방지용 기어(144), (154)가 장착되어 있다. 접촉방지용 기어(144), (154)에는 다소의 금속간 접촉에도 견딜 수 있도록, 과체 윤활막이 형성되어 있다. 이들 양 접촉방지용 기어(144),(154)의 서로의 맞물림부분의 틈새(백래쉬)δ2는, 양로터(104), (105)의 각 외주면에 형성된 스크루(142), (152)의 서로의 맞물림부분(A)의 틈새(백래쉬)δ1보다도 원활하게 행해지고 있을 때는 서로가 접촉하는 일은 없으나, 만일, 이 동기가 어긋났을때는, 스크루(142), (152)끼리의 접촉에 앞서서 상기 기어(144), (154)가 서로 접촉함으로써, 양 스크루(142), (152)의 접촉충돌을 방지하는 작용을 한다. 이때 백래쉬δ12가 너무 작으면, 실용적인 레벨에서의 부재의 가공정밀도를 얻을 수 없다. 그러나, 펌프의 1공정증의 유체의 누설총량은, 펌프의 상기 1 공정에 요하는 시간이 비례하므로, 회전축(102), (103)이 고속회전이면, 양 스크루(142), (152)사이의 백래쉬δ1을 약간 크게 해도 충분히 진공펌프의 성능(도달진공도 등)을 유지할 수 있다. 그 때문에, 회전축(102), (103)을 고속으로 회전시키도록 하면, 스크루의 가동정밀도를 높이지 않더라고 스크루(142), (152)사이의 충돌방지에 필요한 치수의 백래쉬δ12를 충분히 확보할 수 있다.
하우징(101)의 맞물림부분, 즉 용적식 진공펌프구조부분(A)이 배치되어 있는 부분의 상류쪽에는 흡기구(114)가 설치되고, 하류쪽에는 배기구(115)가 설치되어 있다.
제 1 회전축(102)과 제 2 회전축(103)은, 각각의 통형상 로터(104), (105)의 내부공간(145), (155)내에 설치된 후술하는 비접촉의 정압(靜壓)베어링으로 지지되어 있다. 즉, 오리피스(116)로부터, 양 회전축(102), (103)에 형성되어 있는 원반형상부분(121), (131)의 상하면으로 압착기체를 공급함으로써, 스러스트 베어링이 구성되고, 또 한편 오리피스(117)로부터, 양 회전축(102), (103)의 외주면에 압착기체를 공급함으로써, 레이디얼 베어링이 구성되고 있다. 여기서, 압착기체로서 반도체공장 등에서 상비되어 있는 청정한 질소가스를 사용하면, 퇴적물을 발생하기 쉬운 반응성 가스의 내부공강(145), (155)내에의 진입을 방지할 수 있다.
베어링은 상기 정압베어링에 의한 것만이 아니라, 자기베어링에 의해서도 되고, 이 경우도, 정압베어링과 마찬가지로 비접촉이기 때문에 고속회전이 용이하며, 완전 오일프리한 구성으로 된다. 베어링부에 볼베어링을 사용하고, 또한 그 볼베어링의 윤활을 위하여 윤활유를 사용하는 경우에는, 질소가스를 이용한 가스경계 기구에 의해 유체작동실에의 윤활유의 침입을 방지할 수 있다.
제 1 회전축(102)도 제 2 회전축(103)도, 각각의 하부에 독립해서 설치된 AC 서브모터(108), (107)에 의해 수단 rpm의 고속으로 회전한다.
각 회전축(102), (103)의 하부에 설치된 인코더(108), (109)는 제 1 도의 인코더(5), (6), (7), (8)에 상당한다.
계속해서, 진공펌프의 동작을 설명한다.
먼저, 진공펌프를 구동하는 경우, 제 5 도에 도시한 바와 같이, 스크루(142), (152)의 요철이 중심선이 서로 일치하도록, 양 회전축(102), (103)의 회전각간의 위상차를 소정의 위상차에 맞춘다. 또한 접촉방지용 기어(144), (154)가 있는 경우, 이것을 이용해서, 상기 회전축(102), (103)의 회전각간의 위상차를 소정의 위상차로 맞출 수도 있다.
계속해서, 회전축(102), (103)의 회전각간의 위상차를 소정의 위상차로 유지한 상태에서 회전축(102), (103)의 회전수를 정상상태까지 상승시킨다. 기어(144), (154)끼리가 (스크루(142), (152)끼리도) 접촉하는 일 없이 펄스발생기(9)로부터 출력된, 회전축(102), (103)을 회전구동시키기 위한 펄스신호에 의해 지령된 회전수에 정확하게 따라서 회전축(102), (103)의 회전수를 원활히 정상상태까지 상승한다. 이것은 상기 다축구동장치의 전술한 상승시의 동작이다.
정상운전에서는, 회전축(102), (103)이 제 1 PLL 제어루프 ①에 의해 고정밀도로 동기회전구동을 계속한다.
진공펌프를 정지시키는 경우에는, 회전축(102), (103)의 회전각간의 위상차를 소정의 위상차로 유지한 상태에서, 기어(144), (154)끼리가 (스크루(142), (152)끼리도) 접촉하는 일없이, 펄스발생기(9)로부터 출력된, 상기 회전축(102), (103)을 회전구동시키기 위한 펄스신호에 의해 지령된 회전수에 정확하게 따라 회전축(102), (103)의 회전을 원활히 정지상태로 이행시킨다. 이것은 상기 다축구동장치의 전술한 하강시의 동작이다.
이와 같이, 이 진공펌프에서는, 정상상태뿐만 아니라 과도상태에서도 고정밀도로 회전축(102), (103) 또는 스크루(142), (152)를 동기회전구동할 수 있다.
즉 본 발명을 적용한 이 진공펌프에 의하면, 타이밍기어로 회전축(102), (103)의 동기를 취하지 않기 때문에 타이밍기어부에의 윤활유의 사용이 불필요하며, 또 오일시일도 생략할 수 있다. 그 결과, 오일오염이 없는 청정한 진공을 얻을 수 있다. 기계적인 접동부가 없기 때문에 회전축(102), (103)의 보다 고속회전구등이 가능하여 펌프능력의 향상이 도모되고, 또 저소음으로 펌프의 내구성의 향상이 도모된다고 하는 이점이 있다. 또한, 만약 회전축(102), (103)을 정압가스베어링으로 지지하면, 회전축(102), (103)의 더한층의 고속화가 도모되고, 펌프도 소형화할 수 있다.
이상, 제 2 도에 도시한 유체회전장치는 용적식 진공펌프에 적용가능하다. 이 때, 펌프에는 기계적인 접동부를 설치할 필요가 없으므로 회전축을 과도상태(상승시 또는 하강시)뿐만 아니라 정상상태에서도 동기회전구동 시킬 수 있다. 즉, 펌프에는 윤활유를 공급할 필요가 없으므로, 점프를 청정한 상태로 유지할 수 있고 또 회전축(로터)을 고속으로 회전시키는 외에도 장치의 내구성의 향상이 도모된다.
본 제 3 발명과 같이, 상기 장치에는, 제 2 동에 점선으로 도시한 바와 같이 배기공간내의 진공도를 설정하는 진공도설정수단(160)과 배기공간내의 진공도를 검출하는 진공도검출수단(161)을 구비할 수 있으며, 이에 의해 설정진공도와 검출진공도와의 차에 따라서 회전축(102), (103)의 회전수를 지령하는 펄스신호가 변화하도록 구성하고, 배기공간내의 검출진공도에 따라서 로터(104), (105)의 회전수를 바꾸도록 해도, 정확한 회전수 제어가 이루어지기 때문에, 저진공으로부터 고진공까지 넓은 진공도 범위에 걸쳐서 정확한 배기제어를 행할 수 있게 된다. 그결과, 나비형 밸브를 사용하지 않고도, 고정밀도의 배기능력의 제어와, 예를 들면, 진공실내의 압력제어가 용이하게 되는 것이다.
통상, 제 5 동에 도시한 바와 같이 스크루(142), (152)의 요절의 중심선이 서로 일치하도록, 양 회전축(102), (103)의 회전각간의 위상차를 소정의 위상차로 맞추지만, 정상상태 등에 있어서는, 배기효율상의 점에서, 상기 스크루(142), (152)의 요철의 중심선을 약간(예를 들면, 회전축(102), (103)의 회전각차를 0.01˚ 정도로 설정)앞 뒤 어느쪽으로든지 비키어 놓는 편이 좋은 경우가 있다. 이때는, 펄스추출부(35), (45)에서 필요한 펄스수를 회전축(102), (103)을 회전구동시키기 위한 펄스신호로부터 추출하면 된다. 상기 중심선을 앞 뒤 어느쪽이라도 비키어 놓을 수 있도록, 양 모터제어회로(3), (4)에 펄스추출부(35), (45)를 설치하고 있다. 회전축(102), (103)의 회전각차를 0.01˚ 정도로 미세조정하기 위해서는, 인코더는 360˚ (1바퀴)당 광투과슬릿이 10,000 개 정도 있는 것을 사용하여, 출력 펄스의 신호처리에 의해 상기 10,000 개의 4 배 즉 40,000 의 분해능의 펄스를 얻으면 된다. 이로써, 360˚/40,000≒0.01˚로 되어 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 제 3 발명의 유체회전장치는, 추가해서, 니비형 밸브등의 유량제어기기를 펌푸에 장착하지 않아도, 고정밀도의 배기제어 및 압력제어를 실현할 수 있다.

Claims (3)

  1. 동기해서 회전구동해야 할 복수의 구동축을 각각 회전구동하는 복수의 모터와 ; 상기 각 모터에 설치되어, 상기 각 구동축의 회전상태를 검출하는 인코더와 ; 상기 각 구동축을 회전구동시키기 위한 펄스신호를 발생하는 펄스발생기와 ; 상기 각 모터에 설치되어, PLL제어동작을 수행하는 PLL제어기 및 회전각위상 맞춤동작을 수행하는 회전각위상맞춤제어기를 구비함과 동시에, 상기 펄스발생기로부터의 펄스신호 및 상기 인코더에 의해 검출되어 피드백신호로서 사용되는 펄스신호를 입력하여 상기 구동축의 동기를 제어하는 모터제어회로로 구성된 다축구동장치에 있어서 ; 상기 모터제어회로에서는, 상승시 또는 하강시에 상기 구동축을 동기해서 회전구동시키기 위하여 상기 외전각위상맞춤제어기에 의해 회전각위상맞춤제어루프를 형성하여 회전각위상맞춤을 수행하고, 상승후 및 하강전의 정상상태에서 상기 PLL제어기에 의해 정상제어루프를 형성하여 PLL제어동작을 수행하는 것을 특징으로 다축구동장치.
  2. 하우징내에 수용된 복수개의 로터와 ; 동기해서 회전구동해야 할 상기 각 로터를 회전구동하는 복수의 구동축과, 상기 하우징내에 형성된 유체흡입구 및 토출구를 구비하고 ; 상기 로터와 하우징에 의해 형성된 공간의 용적변화를 이용해서 유체의 흡입·배기를 행하는 유체회전장치에 있어서, 동기해서 구동해야 할 상기 복수의 구동축을 각각 회전구동하는 복수의 모터와 ; 상기 각 모터에 설치되어, 상기 각 구동축의 회전상태를 검출하는 인코더와 ; 상기 각 구동축을 회전구동시키기 위한 펄스신호를 발생하는 펄스발생기와 ; 상기 각 모터에 설치되어, PLL 제어동작을 수행하는 PLL 제어기 및 회전각위상맞춤동작을 수행하는 회전각위상 맞춤제어기를 지님과 동시에, 상기 펄스발생기로부터의 펄스신호 및 상기 인코더에 의해 검출되어 피드백 신호로서 사용되는 펄스신호를 입력하여 상기 구동축의 동기를 제어하는 모터제어회로를 구비하고 ; 상기모터제어회로에서는, 상승시 또는 하강시에 상기 구동축을 동기해서 회전구동시키기 위하여 상기 회전각위상 맞춤제어기에 의해 회전각위상맞춤제어루프를 형성하여 회전각 위상맞춤을 수행하고, 상승후 및 하강전의 정상상태에서 상기 PLL 제어기에 의해 정상 제어루프를 형성하여 PLL 제어동작을 수행하는 것을 특징으로하는 유체회전장치.
  3. 하우징내에 수용된 복수개의 로터와 ; 동기해서 회전구동해야 할 상기 각 로터를 회전구동하는 복수의 구동축과 ; 하우징내에 형성된 유체흡입구 및 토출구를 구비하고 ; 상기 로터와 하우징에 의해 형성된 공간의 용적변화를 이용해서 유체의 흡입·배기를 행하는 유체회전장치에 있어서, 동기해서 구동해야 할 상기 복수의 구동축을 각각 회전구동하는 복수의 모터와 ; 상기 각 모터에 설치되어, 상기 각 구동축의 회전 상태를 검출하는 인코더와 ; 상기 각 구동축을 회전구동시키기 위한 펄수신호를 발생하는 펄스발생기와 ; 상기 각 모터에 설치되어, PLL 제어동작을 수행하는 PLL 제어기 및 회전각위상맞춤동작을 수행하는 회전각위상맞춤제어기를 지님과 동시에, 상기 펄스발생기로 부터의 펄스신호 및 상기 인코더에 의해 검출되어 피드백신호로서 사용되는 펄스신호를 입력하여 상기 구동축의 동기를 제어하는 모터제어회로를 구비하고 ; 배기 공간내의 진공도를 설정하는 진공도설정수단과 배기공간내의 진공도를 검출하는 진공도검출수단을 또 구비하여, 상기 설정진공도와 검출진공도와의 차에 따라서 상기 구동축을 회전구동시키기 위한 펄스발생기로부터의 펄스신호의 주파수가 변화하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 유체회전장치.
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