KR960009861B1 - 유체회전장치 - Google Patents

Abstract

요약없음

Description

유체회전장치

제1도는 본 발명에 관한 유체회전장치의 제1실시예에 있어서의 회전제어방법을 설명하는 속도선도.

제2도는 PLL제어회로의 구성을 표시한 회로구성도.

제3도는 유체회전장치의 전체구조단면도.

제4도는 본 발명의 제2실시예가 되는 유체회전장치중 동기회전제어에 관한 부분을 표시한 블록구조도.

제5도는 본 발명의 제3실시예를 표시한 블록구조도.

제6도는 본 발명의 제4실시예를 표시한 블록구조도.

제7도는 종래의 용적식나사형진공펌프의 일례를 표시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 구동축30 : 구동모터

220 : 회전축(주동축)222 : 회전축(종동축)

230, 232 : 구동모터241, 242 : 증분형부호기

243, 244 : 절대형부호기250, 252 : 드라이버

254, 256 : 제어회로260 : 상대위치연산부

270, 272 : 펄스발생기310 : 위상계 게인콘트롤러

312 : 게인절환스위치320 : 속도계게인콘트롤러

322 : 게인절환스위치

본 발명은 유체회전장치에 관한 것이며, 상세하게는 진공펌프와 같이 고속으로 회전하는 회전축을 회전구동일때에, 회전축을 소망의 회전수 및 위상에서 정확히 회전시킬 필요가 있는 유체회전장치에 관한 것이다.

반도체제조프로세스에 있어서의 CVD장치, 건식에칭장치, 스퍼터링장치, 증착장치 등에는, 진공환경을 만들어내기 위한 진공펌프가 필요하다. 진공펌프는 자기디스크, 액정 등의 제조프로세스에서도 사용되고 있다.

제7도는 종래의 용적식 나사형진공펌프의 일례를 표시하고 있다. 하우징(211)내에는 회전중심축을 평행하게한 로터가 2개 배설되어 있고, 이들 2개의 로터(212), (212)는 각각의 외주면에 나사가 형성되어 있고, 서로의 오목부(홈)(213a)를 상대쪽의 볼록부(213b)와 맞물리게 하므로써, 양자의 사이에 밀폐공간을 만들어내고 있다. 양로터(212), (212)가 회전하면, 이 회전에 따라서 상기 밀폐공간의 용적이 변화해서 흡입, 배기작용을 행한다.

그러나, 용적식 나사진공펌프에서는, 2개의 로터(212), (212)의 동기회전은 타이밍기어의 작용에 의하고 있다. 즉 모터(215)의 회전은, 구동기어(216a)로부터 중간기어(216b)에 전달되고, 양로터(212)(212)의 축에 배설되어 서로 맞물려 있는 타이밍기어(216), (216)의 한쪽에 전달된다. 양 로터(212), (212)의 회전각의 위상은, 이들 2개의 타이밍기어(216)(216)의 맞물림에 의해 조절되고 있다. 이런 종류의 진공펌프에서는, 이와 같이 모터의 동력전달과 동기회전에 기어를 사용하고 있으므로, 상기 각 기어가 수납되어 있는 기계작동실(217)에 채워진 윤활유가 상기 기어에 공급되는 구성으로 되어있다. 또, 이 윤활유가 로터를 수납하는 유체작동실에 침입하지 않도록, 양실사이에 메카니컬시일(219)이 형성되어 있다.

이와 같은 구성으로 이루어진 2로터형 나사진공펌프에는, ① 동력전달과 동기회전을 위하여 다수의 기어를 필요로하고 부품점수가 많아서 장치가 복잡화된다. ② 기어를 사용한 접촉형의 동기회전이기 때문에 고속화할 수 없고, 장치가 대형화한다. ③ 메카니컬시일의 마모에 의한 시일의 정기적교환이 역시 필요하므로, 완전한 무정비는 아니다. ④ 메카니컬시일에 의한 접동로크가 크기때문에 기계적 손실이 크다. 등의 문제가 있었다.

이와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자들은, 독립된 모터에 의해서 구동되는 복수개의 로터를 구비하고, 회전식부호기등의 회전각 및/또는 회전수의 검출수단을 사용한 비접촉방식의 동기회전에 의해, 상기 복수개의 모터의 회전을 동기 제어하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 용적식 진공펌프를 이미 제안하고 있다. 이 제안에 의해 모터의 고속회전이 가능하고, 정비의 필요성이 없고, 클린화 및 소형화가 용이한 진공펌프를 제공할 수 있다.

본 발명은 상기 제안을 더욱 개량하는 것으로서, 상기한 특징에 덧붙여서, 상기 복수개의 모터의 동기회전제어에 있어서의 불필요한 전력소비를 없앨 수 있도록 하는 진공펌프를 제공하는 것이다.

상기 이미 제안된 진공펌프에서는, 각 로터를 구동하기 위해서는, 각각에 구동모터를 구비해두고, 이 구동모터를 전기적으로 제어해서 동기회전시키고 있다. 구동모터에는 그 회전속도를 자유롭게 제어할 수 있는 서보모터등이 사용되고 있다.

용적식 진공펌프에서는, 복수의 구동모터 즉 회전축을 정확히 동기회전시키지 않으면, 로터끼리 접촉충돌해서, 목적으로 하는 펌프작용을 충분히 다할 수 없게 되거나, 동력의 손실이 커지거나, 로터등의 기구부품이 손상되기도 하는 문제가 생긴다. 동기회전이란, 회전축의 회전속도 및 회전위치 즉 위상의 양방을 일치시킨다는 것을 말한다.

회전축의 회전을 제어하는 방법으로서는, 회전기준으로 하는 기준주파수의 위상과, 회전축에 장착된 부호기등으로부터 얻어지는 위상의 검출정보가 항상 일치하도록 구동모터를 제어하는 방법이 있다. 또 이와 같은 제어방법의 구체예로서, PLL(Phase locked loop)제어라고 불리는 방법이 있다.

PLL제어에서는, 크리스탈발진기등의 발진주파수를 기준으로 사용하고, 이것과 비교하는 주파수를 구동모터와 동축상의 주파수제너레이터 등으로부터 꺼내고, 양자를 위상(비교)제어함으로써, 구동모터의 회전속도변동을 크리스탈정도의 정밀도도 높은 안전도로 유지할 수 있다. 복수의 회전축을 동기시키기 위해서는 각 회전축으 모터를 회전구동하는 PLL 제어회로에, 동일 기준주파수를 공급함으로써, 각 회전축의 회전을 동기시키고 있었다.

그러나, 상기 이미 제안된 진공펌프에 있어서의 회전축의 구동제어방법에서는, 회전축의 작동개시 혹은 감속정지시와 정상회전시의 어느상태에서도, 제어회로에 있어서의 게인을 동일하게 설정하고 있었기 때문에, 전력의 낭비가 많다는 문제가 있었다.

이것은, 다음과 같은 이유에 의한다.

먼저, 회전축의 회전을 큰 가감속도로 변화시킬때에는, 구동모터의 파워(토크)를 크게할 필요가 있다. 이 상태에서 부하의 변동등에 의한 외탄이 가해지면, 회전에 변동이 발생하기 쉽고, 약간의 외탄에 의해서도 회전에 큰 영향이 생긴다.

상기한 용적식 펌프에서는 당연히 가감속시에도 각 회전축을 동기회전시킬 필요가 있으므로, 각 회전축의 제어회로에 부여하는 속도지령신호는 모든 회전축에 대해서 동일하도록 변화시킨다. 그러나, 각 회전축이 동일속도지령신호를 부여해도 상기한 바와 같은 개개의 회전축에 있어서의 회전의 외란에 의해 서로의 동기가 어긋나버리는 것이다. 복수의 회전축의 동기가 어긋나지 않도록 하기 위해서는 각 회전축의 회전이 외란되지 않도록, 각각의 회전축의 제어회로에 있어서의 동기제어를 잘듣게 할 필요가 있다. 동기제어를 잘 듣게하기 위해서는, 제어회로에 있어서의 게인(증폭률)의 설정을 크게 해두면 된다. 게인이 크면, 외라에 의한 회전변동에 대해서 보다 큰 파워로 원래의 바른 회전상태로 신속히 복귀시킬 수 있다.

그러나, 게인을 크게 하면 당연히 소비되는 전기에너지가 증가하고, 필요하게 되는 전력이 커진다.

정상회전시에는, 관성효과가 작용하기 때문에, 회전축에 외란이 가해져도, 회전이 혼란되기 어렵고, 복수의 회전축을 동기시키고 있는 경우도, 그다지 동기가 어긋나지 않는다. 따라서, 정상회전시에는 게인을 크게한 제어회로를 사용할 필요는 없다. 불필요하게 큰 게인으로 설정된 제어회로를 사용하는 것은 전기에너지의 낭비이다.

동기회전시키는 복수의 회전축을 구비한 장치의 작동조건이 빈번하게 작동개시장치를 반복하거나, 큰 가감속을 끊임없이 행하거나 하는 것이면 별도지만, 정상 작동기간이 대부분을 차지하는 장치에 있어서는, 상기 종래의 구동제어방법에서는 전기에너지의 낭비가 않고 런닝코스트로 비싸게 들어서 비경제적이다. 상기한 용적식 진공펌프등은, 이와 같은 정상작동이 대부분을 차지하는 장치라고 할 수 있다.

또, 상기한 진공펌프에 대한 요구수준은, 최근 점점 고도가 되고 있다. 예를들면 반도체제조프로세스에 있어서는 금후 점점 고집적화, 대구경화, 입체화, 다품중소량생산화가 진행되나, 고집적화를 위해서는 설비의 클린화가 요구되고, 대구경화를 위해서는 설비공간의 소면적화가 요구되고, 입체화를 위해서는 복합프로세스화(멀티쳄버화)가 요구되고, 다품종소량생산화를 위해서는 네트워크화가 요구되고 있는 것이 최근의 반도체 프로세스의 상황이다.

이와 같은 요망에 호응하기 위해서, 진공펌프에서는 구체적으로는 오일등에 의한 오염이 없을 것, 넓은 진공대역에 대응할 수 있을 것, 내식성이 뛰어날 것, 공간효율이 좋을 것등이 요구되고 있다.

이들의 요구중, 특히 넓은 진공대역에 대응할 수 있는 것이 강하게 요구되고 있다. 이것은, 최근에는 10^-8~10^-10torr 정도의 고진공도의 필요성이 높아지고 있으나, 현시점에서는, 이와 같은 고진공도를 단 1대의 진공펌프를 사용해서 달성할 수는 없기 때문이다. 즉, 대강진공화용 회전식 펌프라고 불리고 있는 상기 용적식 진공펌프는, 대기압에 가까운 점성흐름외 영역에서 배기하기에는 적합하나, 얻어지는 작동범위가 대기압~10^-3torr 정도의 낮은 진공도에 그친다.

다른 한편 터보펌프라고 불리고 있는 운동량이송식 진공펌프는, 1개의 로터의 회전력에 의해서 기체분자에 운동량을 부여하고, 이 운동량에 의해서 기체분자를 이송함으로써 배기하는 것이며, 작동범위가 10^-2~10^-10torr의 높은 진공도를 얻을 수 있으나, 원리상 10^-1~10^-3torr 이하의 분자흐름영역에서 밖에 배기능력을 가지지 않는다. 그래서 10^-8~10^-10torr 정도의 고진공도를 얻기 위해서는 먼저 회전식펌프에서 10^-2~10^-3torr 정도까지 대강진공화한 후 터보펌프에서 소정의 고진공도에 달하도록 할 필요가 있는 것이다.

그러나, 이것으로는 진공펌프가 적어도 2종류 필요하게 되어 설비가 대형화하는 문제가 있었다. 예를들면, 상기한 복합프로세스화(멀티쳄버화)에 대응하기 위해서는 쳄버하나하나에 진공설비는 필요로 하나, 이와 같이 2종류 이상의 진공펌프를 모든 쳄버에 사용하는 것에서는 진공배기계 장치전체의 소형화를 할 수 없기 때문에, 상기한 공간효율을 높인다는 점에서 문제가 된다. 2종류 이상의 진공펌프를 사용하는 것은 설비비용의 증대도 초래한다는 점에서도 문제이다.

그러나, 상기 종래의 유체회전장치에 있어서의 복수의 회전축에 대한 동기방법에서는, 복수의 회전축을 대략 동일 회전수 혹은 회전속도로 회전시키는 것은 가능해도, 복수의 회전축의 회전각도 혹은 위상까지 정확히 동기시킬 수는 없었다.

상기한 용적식 펌프에서는, 1쌍의 로터가 일정한 벡래쉬를 유지한 상태에서, 서로 접촉하는 일없이 정확히 회전하지 않으면 안된다. 장치의 조립시점에서 개개의 로터의 위치를, 서로 접촉하는 일이 없도록 정확히 설정해두어도, 작동중에 로터의 위치가 어긋날 가능성이 있다. 예를들면, 각 로터의 관성질량이나 하중의 차이, 구동모터의 성능의 불균일등에 의해서, 로터의 위치가 어긋날 가능성이 있다. 특히 로터의 회전상승단계와, 정상회전단계 및 감속정지단계에서 로터의 위치어긋남이 생길 가능성이 있다.

그러나, 상기한 종래의 방법에서는 구동모터의 제어회로에 공급하는 기준펄스가 동일해도 회전축의 부하나 관성질량의 차이등에 의해서 실제의 회전축의 회전특성이 달라지기 때문에, 상기한 바와 같은, 미묘한 로터의 위치어긋남까지는 방지할 수가 없었다.

그래서, 본 발명의 과제는, 복수의 회전축을 동기회전시킬때의 단지 회전수나 회전속도를 동기시킬 뿐만 아니라, 회전축의 위상까지 간단하고 또한 정확하게 동기시킬 수 있는 유체회전장치를 제공하는데 있다.

또, 본 발명의 과제는, 상기한 바와 같은 유체회전장치에 있어서, 회전축의 회전제어를 적절히 행할 수 있는 동시에, 회전제어에 따른 전력의 낭비를 없애고, 런닝코스트를 저감할 수 있도록 하는데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제1발명에 관한 유체회전장치는 하우징내에 수용된 복수개의 로터 및 이들의 로터와 일체화한 복수개의 회전축과, 이들 회전축의 회전을 지지하는 베어링과, 상기 하우징에 형성된 유체의 흡입구 및 토출구와, 상기 복수개의 회전축을 각각 독립해서 회전구동하는 모터와, 상기 모터의 회전각 및/또는 회전수를 검지하는 회전검출수단과, 상기 회전검출수단으로부터의 신호에 의해서 상기 복수개의 모터를 동기제어함으로써 상기 로터 및 상기 하우징에 의해서 형성되는 밀폐공간의 용적변화를 이용해서 유체의 흡입, 배기를 행하는 용적식 펌프부분을 구비해서 이루어진 유체회전장치에 있어서, 상기 회전축의 동기 회전구동을 PLL제어방식에 의해 행하고, 상기 PLL제어회로의 게인을, 회전축이 가감속시에는 크게, 회전측의 정상회전시에는 작게하는 게인절환수단을 구비하고 있다.

제2의 발명은, 하우징내에 수용된 복수개의 로터 및 각각의 로터와 일체화한 회전축과, 이들의 회전축을 각각 독립해서 회전구동하는 모터와, 상기 모터의 회전각 및/또는 회전수를 검지하는 회전검출수단과, 상기 하우징에 형성된 유체의 흡입구 및 토출구와, 상기 하우징 및 상기 복수개의 로터에 의해서 형성된 용적식 펌프부를 구비한 유체회전장치에 있어서, 상기 복수의 회전축중, 하나의 회전축을 주동축으로 하고, 다른 회전축을 종동축으로 하고, 상기 주동축이 되는 회전축에 구비한 상기 회전검출수단의 정보를 토대로, 상기 종동축이 되는 다른 회전축의 회전구동수단을 제어함으로써, 서로의 회전을 동기시킨다.

제3의 발명은, 제2의 발명에 있어서, 주동축이 상대적으로 권성모멘트가 큰 회전축이고, 종동축이 상대적으로 관성모멘트가 작은 회전축이다.

제4의 발명은, 제2 또는 제3의 발명에 있어서, 주동축이 고주파모터에 의해서 회전구동되는 회전축이고, 종동축이 AC서보모터에 의해서 회전구동되는 회전측이다.

본 발명에 의하면 PLL 제어방식으로 회전축의 회전제어를 행할때에, PLL 제어회로의 게인을 크게 해두면, 회전축의 회전변동에 대해서 본래로 복구시키려고 하는 작용이 강하게 작동하는 동시에, 소비하는 전기 에너지는 많아진다. 이것과는 반대로 게인을 작게해두면 전력소비는 적으나, 회전제어는 약해진다.

그래서, PLL 제어회로에 게인절환수단을 구비해두고, 상기한 바와 같은 이유에서 회전변동이 발생하기 쉬운 가감속시에 제어회로의 게인을 크게 해두면, 회전변동을 확실하고 또한 신속히 해소할 수 있다. 복수의 회전축을 동거회전시키고 있는 경우에는 가감속과정에서 각 회전축의 속도변화가 전부 동일 과정을 거쳐 목적의 속도에 달하게 되고, 가감속시에도 동기가 어긋나지 않는다.

그리고, 회전변동의 가능성이 적은 회전축의 정상회전시에는 PLL 제어회로의 게인을 작게해두면, 전기 에너지의 소비를 삭감할 수 있게 된다.

즉, 가감속시 및 정상회전시의 어느것에 대해서도 동기회전시키는 복수의 회전축에 대해서, 적절한 회전제어를 행할 수 있는 동시에 전기에너지의 낭비가 없어 경제적이다.

또, 본 발명에서는 복수의 회전축중, 주동축이 되는 하나의 회전축의 회전위치를 기준으로 해서 다른 회전축을 즉 종동축의 회전구동수단을 제어하고, 그 회전을 제어한다. 그 결과, 종동축의 회전을 향상 주동축과 동기시킬 수 있다. 복수의 회전축이 작동중에 주동축 및 종동축의 어느것에 회전의 변동이 발생해도, 곧바로 주동축의 회전위치에 맞추어서 종동축의 회전위치를 변경조정할 수 있으므로, 작동의 개시, 정상작동, 감속정지등의 작동조건의 변화에 관계없이 항상 정확한 동기회전이 가능하다.

복수의 회전축중, 상대적으로 관성모멘트가 큰 회전축을 주동축, 상대적으로 관선모멘트가 작은 회전축을 종동축으로 해두면, 주동축에 맞추어서 종동축의 회전을 변경조정하는 것이 용이하게 된다. 이것은 관성모멘트가 작은 회전축의 쪽이 회전의 변동에 요하는 힘이 작아도 되고, 같은 힘을 가해도 신속하게 목적의 회전으로 변경할 수 있기 때문이다. 또 관성모멘트가 큰 회전축의 폭이 외부요인에 의해서 회전의 외란이난 변동이 발생할 가능성이 적기 때문에, 관성모멘트가 큰 회전축을 주동축으로하고 관성모멘트가 작은 회전축을 종동축으로 한쪽이, 회전의 변경조정량도 적어도 된다. 그 결과, 종동축을 주동축의 회전변동에 추종시키는 것이 용이하게 되는 것이다.

복수의 회전축중, 주동축이 고주파모터에 의해서 회전구동되고, 종동축이 AC 서보모터에 의해서 회전구동되는 것이면, 각각의 모터의 작동원리로부터 회전속도가 안정된 고주파모터의 회전을 기준으로 해서, 회전위치에 미세한 제어가 용이한 AC서보모터의 회전을 제어하게 된다. 그 결과, 복수의 회전축의 어느것이나 회전이 안정되는 동시에 회전의 동기도 정확히 취할 수 없다.

또, 주동축은 회전동기를 위한 회전제어는 불필요하므로, 회전제어를 행하기 어려운 고주파모터를 사용해도 전혀 문제없고, AC 서보모터에 비해서 염기의 고주파 모터를 사용함으로써, 장치전체의 비용저감을 다하는 것이 가능하게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명에 관한 유체회전장치의 제1실시예에 있어서의 회전축의 구동제어방법을 설명하고, 그래프의 횡축에 시간의 경과, 종축에 회전축의 회전속도를 표시하고 있다.

A점에서 회전을 개시해서 가속하고, B점에서 목적의 회전속도 V에 달한 후에는, 이 정상속도 V에서 회전을 계속한다. C전에서 회전축의 정지를 행하기 위한 감속에 들어가고, D점에서 회전축이 정지한다. 가감속중의 속도변화 및 정상속도 V의 값은, 조작반 등에 의해서 설정하거나, 미미 적당한 프로그램을 기억시켜 두거나해서, PLL 제어회로에 속도변화에 대해 지령을 부여함으로써, 회전축의 회전속도를 변화시킨다. 또 부하의 변동등의 외부요인에 의해서 속도변동이 발생했을때에 소정의 속도로 복귀시키거나, 회전축을 다른 회전축과 동기회전시키기 위하여, 속도조정을 행하거나 할 경우에는 PLL 제어회로에 의한 회전제어가 행해진다.

상기와 같은 회전속도의 제어를 행할때에 회전축에 가속시(A-B)와 가속시(C-D)에는 PLL 제어회로의 게인을 크게하고, 회전측의 정상회전시(B-C)에는 PLL 제어회로의 게인을 작게한다. PLL 제어회로의 게인을 변경하기 위해서는 PLL 제어회로중에 게인절환용 스위치를 설치해두거나, 미리 프로그램밍 해두고 자동적으로 변경되도록 해두기도 하는 등의 게인절환수단을 구비해두면 된다.

PLL 제어회로의 게인이 큰 가감속시(A-B, C-D)에는, 회전축의 구동모터에 가해져는 인가파워가 커지고 신속한 속도변화를 행하게 할 수 있다. 또 정상회전시(B-C)에는, 회전속도의 변동을 작은 게인 즉 작은 인가파워로 조정제어한다.

제2도는 PLL 제어회로의 구체예를 표시하고 있다. 기본적인 회로구성은, 통상의 PLL 제어회로와 마찬가지이다. 회전축(20)이 장착된 구동모터(30)에는 회전속도를 검출하기 위한 부호기(40)가 장착되어 있다. 이 부호기(40)는 중분형부호기이다.

구동모터(30)를 구동제어하는 PLL 제어회로는 드라이버(300), 리플필터(302), 가산기(304), 위상계게인콘트롤러(310), 위상비교기(306), 속도계게인콘트롤러(320), 속도비교기(308), 주파수전압변환기(309) 등으로 구성되어 있다.

위상비교기(306)에는 위상기준발진기(도시생략)에서 만들어진 기준신호 ①과, 부호기(40)에 있어서의 회전검출정보가 비교되고, 위상에 관한 오차신호가 얻어진다.이 오차신호가 위상계 게인콘트롤러(310)에 의해서 증폭되어, 가산기(304)에 보내진다. 속도비교기(308)에는 기준속도지령전압변환기에서 만들어진 기준신호 ②와, 부호기(40)에 있어서의 회전검출정보가 비교되고, 속도에 관한 오차신호가 얻어진다. 이 오차신호가 속도계게인 콘트롤러(320)에 의해서 증폭되어 가산기(304)에 보내진다. 가산기(304)에서는 증폭된 위상 및 속도의 오차신호를 가산해서, 리플필터(302), 드라이버(300)에, 구동모터(30)의 회전을 전진시거나 지연시키거나 하는 지령이 보내져서, 구동모터(30)의 회전이 제어된다.

위상계게인콘트롤러(310) 및 속도계게인콘트롤러(320)에는 서로 연동하고 있는 게인절환스위치(312), (322)가 장착되어 있다. 이 게인절환스위치(312)(322)를 절환함으로써, 위상계게인콘트롤러(310) 및 속도계게인콘트로러(320)의 게인을 대소의 어느한 상태로 절환할 수 있다. 구체적으로는 게인절환스위치(312), (322)에 의해서 회로의 저항을 바꾸어 게인을 제어하고 있다.

따라서, 상기한 구조의 PLL 제어회로에서는, 절환스위치(312), (322)의 조작에 의해서, 회전축의 가감속시에는 게인을 크게하고, 회전축의 정상회전시에는 게인을 작게하면 된다.

PLL 제어회로의 구체적 구조나 게인의 제어방법은, 상기 실시예이외에도, 통상의 PLL 제어에 사용되고 있는 각종의 회로구조나 게인의 제어방법을 적용할 수 있다.

또, 상기한 실시예에서는, 위상계게인콘트롤러(310)의 속도계게인콘트롤러(320)의 게인을 함께 절환스위치(312)(322)에 의해 절환했으나, 위상계게인콘트롤러(310)의 게인만 절환해도 된다.

다음에, 제3도는 본 발명에 관한 유체회전장치의 실시예가 되는 광대역진공펌프의 전체구조를 표시한다.

이 진공펌프는 하우징(1)의 내부에 용적식 펌프부 A와 운동량이송식 펌프부 B의 2종류의 펌프구조부분이 상하로 배치되고 있고, 상단쪽의 운동량이송식펌프부 B에서 하우징(1)에 형성된 흡입구(10)로부터 유체 즉 기체를 흡입해서, 운동량이송식펌프부 B로부터 용적식펌프부 A로 기체를 통과시켜, 하단쪽의 용적식펌프부 A에서 하우징(1)에 형성된 토출구(12)로부터 기체를 배출하도록 되어있다.

용적식펌프부 A의 구조를 설명한다. 2개의 구동축(20)(22)이 수직방향으로 평행하게 배치되어 있다. 구동축(20)(22)의 하부에는, 각각 구동모터(30)(32)가 장착되어 있다. 구동모터(30)(32) 보다도 아래쪽에서, 구동축(20)(22)의 하단부에는 회전검출부호기(40)(42)가 장착되어 있다. 회전검출부호기(40)(42)는, 하우징(1)의 부호기수용실(14)에 수용되어 있다. 구동모터(30)(32)의 상부에서 구동축(20)(22)은 베어링(24)(25)에 의해 하우징(1)에 회전가능하게 지지되어 있다.

베어링(24)(25)의 상부에서 구동축(20)(22)에는 접촉방지기어(50)(52)가 장착되어 있다. 접촉방지기어(50)(52)의 위쪽에서도 구동축(20)(22)은 베어링(26)(27)에 의해 하우징(1)에 지지되고 있다. 베어링(26)(27)의 상부에서 구동축(20)(22)에는 모터(60)(62)가 장착되고 있다.

로터(60), (62)는 하우징(1)의 펌프실(16)에 수용되어 있다. 펌프실(16)의 하부는 상기한 토출구(12)에 연결되어 있다. 토터(60)(62)의 외주에 형성된 나사홈(64)(66)이 서로 맞물리게해서, 로터(60)(62)가 서로 반대방향으로 회전함으로써, 펌프실(16)의 내벽과 로터(60)(62)의 사이에 형성된 밀폐공간이 주기적으로 용적변화를 일으키고, 이 용적변화에 의해, 펌프실(16)의 위쪽으로부터 기체를 흡입하여 아래쪽으로 송출하는, 소위 펌프작용을 한다. 이와 같은 응적식 펌프부 A에 있어서의 로터(60)(62)의 구체적 구조는 통상의 각종 유체회전장치에 있어서의 용적식 펌프의 구조를 채용할 수 있다.

접촉방지기어(50)(52)는 로터(60)(62)끼리 접촉충돌하는 것을 방지하기 위하여 배설되어 있다. 즉 접촉방지기어(50)(52)는, 서로의 이빨면끼리의 사이에 일정한 간격을 둔 상태에서 배치되어 있고, 구동축(20(22)이 양호한 동기회전을 행하고 있을때에는, 접촉방지기어(50)(52)끼리 접촉하는 일은 없다. 그리고, 구동축(20(22)의 동기가 어긋나면, 로터(60)(62)끼리 접촉충돌하기보다 앞서서 접촉방지기어(50)(52)끼리 접촉함으로써 로터(60), (62)끼리의 접촉충돌이나 손상을 방지하는 것이다. 따라서 구동축(20)(22)의 회전은 접촉방지기어(50)(52)의 이빨모양끼리의 간격(백래쉬) 이상으로 동기가 어긋나는 일은 없다. 또한 상기한 바와 같은 작용을 달성하기 위해서는, 로터(60)(62)의 나사홈(64)(66)끼리의 벡래쉬보다도 접촉방지기어(50)(52)의 이빨모양끼리의 백래쉬쪽을 작게 설정해둔다. 접촉방지기어(50)(52)의 이빨면에 고체윤활막을 형성해두면, 이빨면의 마찰을 작게할 수 있다.

회전검출부호기(40)(42)는 각 구동축(20)(22)의 회전속도나 회전위치를 검출한다. 검출된 각 구동축(20)(22)의 회전속도나 회전위치의 정보를 토대로 해서 서로의 동기를 취하도록 구동모터(30)(32)를 제어한다. 이 구동모터(30)(32)의 회전제어에, 상기한 PLL제어방식이 적용된다. 즉, 구동모터(30)(32)를 가감속할때에는, 제어회로의 게인을 크게하고, 구동모터(30)(32)가 정상회전하고 있을때에는 제어의 로의 게인이 작게 되므로, 상기 게인절환스위치(312)(322)를 조작하는 것이다. 부호기(40)(42)로부터 제어장치에의 정보전달을 광케이블을 이용해서 행하면 전기적인 잡음에 의한 검출정보의 착오 혹은 동기제어의 불안정화를 방지할 수 있다.

부호기(40)(42)의 작동신뢰성을 높이기 위해서는, 부호기수용실(14)에 의계로부터 먼지나 쓰레기등의 이물이 침입하지 않도록 해둘 필요가 있다. 그때문에 부호기수용실(14)과, 그 위쪽의 공간과의 경계에서 구동축(20)(22)이 관통하는 개소에 자성유체시일을 형성해두는 것이 유효하다. 또 부호기 수용실(14)을 N₂가스 등에 의해서 일정압력으로 가압해두는 가스정화수단을 형성해두어도 된다. 자성유체시일이나 가스정화수단은, 펌프실(16)과 그 아래쪽의 베어링(26)(27)이나 구동모터(30)(32)의 사이에 형성해서, 부식성의 기체등을 취급할때에, 이 부식성의 기체가 장치의 내부구조에 침입하는 것을 방지하는 데에도 유효하다.

다음에, 용적식펄프부 A의 위쪽의 배치된 운동량이송식펌프부 B에 대해서 설명한다.

상기 구동축(20)(22)중, 한쪽의 구동축(20)은 용적식펌프부 A의 펌프실(16)로부터, 더욱 위쪽으로 뻗어있다. 그리고 구동축(20)의 상단부에 원통형상의 로터(70)가 장착되어 있다. 로터(70)는 하우징(1)의 내벽, 및 하우징(1)과 일체로된 원통형상의 내부 칸막이벽(118)의 사이에 수용되어 있다. 하우징(1)의 내벽 및 내부칸막이벽(118)의 외벽에는 나사홈이 형성되어 있고, 로터(70)의 내외면과의 사이에 펌프공간(18)을 구성하고 있다. 로터(70)가 회전함으로써 유체의 흡입구(10)로부터 흡입된 유체가, 내부칸막이벽(118)의 나사홈과 모터(70)의 간격을 통해서 위쪽으로 보내지고, 다음에 로터(70)의 하우징(1) 내벽의 나사홈의 간격을 통해서 이번에는 아래쪽으로 보내지게 된다. 즉, 이 구조에서는, 로터(70)의 회전에 의해 이 로터(70)와 접촉하고 있는 기체분자에 운동량을 부여해서, 기체의 배출작용 혹은 펌프작용을 하고 있다. 기체를 로터(70)의 내면쪽 및 외면쪽에서 반환하여 이동시킴으로써 기체에 오랜시간에 거쳐서 큰 운동량을 부여할 수 있고, 펌프작용을 높일 수 있다. 펌프공간(18)은 상기한 용적식펌프 A의 펌프실(16)에 연결되어 있고, 운동량 이송식펌프부 B로부터 배출된 기체가 용적식 펌프부 A에 보내진다.

운동량이송식펌프부 B의 구체적구조는, 상기한 이외에도 통상의 각종 유체회전장치에 있어서의 운동량이송식펌프의 구조를 채용할 수 있다.

이상에 설명한 진공펌프에 있어서, 용적식펌프부 A 및 운동량이송식펌프부 B를 수용하는 하우징(1)이 구조를 설명한다.

하우징(1)은, 그 하부로부터 상부로, 복수단의 분할체(101)(102)(104)(106)(108)(110)(112)(114)를 겹쳐 쌍은 구조로 되어 있다. 최하부의 분할체(101)는 부호기수용실(14)을 구성하는 동시에, 하단부에 장치전체를 이동하기 위한 캐스터(116)를 구비하고 있다. 다음의 분할체(102)는 구동모터(30)(32)를 수용하고 있다.

다음의 분할체(104)는 베어링(24)(25)을 수용하고 있다. 다음의 분할체(106)는 접촉방지기어(50)(52)를 수용하고 있다. 다음의 분할체(108)는 로터(60)(62)를 수용하고, 펌프실(16)을 구성하고 있다. 다음의 분할체(110)는 펌프실(16)의 상단부를 막는 동시에, 운동량이송식펌프부 B로부터 용적식펌프부 A로의 유체통로를 구성하고 있다. 구동축(20)은 상기 분할체(110)를 관통해서 위쪽으로 뻗어있다. 다음의 분할체(112)는 운동량이송식펌프부 B의 로터(70)를 수용하고 있고, 분할체(112)의 내면에는 나사홈이 형성되어 있다. 최상부의 분할체(114)는 내부칸막이 벽(118)을 사이에 두고, 분할체(112)의 위에 장착되고, 유체의 흡입구(10)를 구성하고 있다. 각 분할체(101)……끼리의 분할면은, 무도 수평면으로 되어 있고, 서로 볼트등에 의해서 연결 일체화된다.

하우징(1)을 조립하기 위해서는, 최하부의 분할체(101)의 위에, 차례로 위쪽의 분할체(102)……를 겹쳐쌓아가는 동시에, 그 중심에 구동축(20)(22)을 배치하거나, 회전검출부호기(40)(42)나 구동모터(30)(32) 등의 구성부품을 조립하거나 하게된다. 분해할때에는 상기의 반대로 위쪽의 분할체(114)로부터 순번대로 해체하면서 내부의 구성부품도 해체해가게 된다. 단 분할체(101)……조립을 도중의 분할체부터 시작해서 그 상하에 분할체를 접속해서 하우징(1) 전체를 조립하는 것도 가능하다.

상기 실시예에서는 하우징(1)을 구성하는 복수의 분할체(101)……를 순번대로 합체시키면서 그 내부에 각종 구성부품을 간단하고 또한 정확히 조립해갈 수 있으므로, 진공펌프의 조립이 매우 간단해진다. 특히 부호기(40)(42)나 구동모터(30)(32) 등이 각 구성부품마다 분할체(101)(102)가 분할되어 있으므로 각 구성부품 및 분할체(101)……의 세밀한 위치조정이 가능하고, 조립작업성의 향상 및 조립정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

단, 하우징(1)의 분말구조는 상기 실시예 이외에도 임의의 분할위치 및 분할계수라도 좋다.

다음에, 이 실시예의 하우징(1) 구조에서는 진공펌프를 용적식펌프부 A와 운동량이송식펌프부 B가 일체화된 상태에서 사용하는 경우 뿐만 아니라 용적식 펌프부 A만을 단독으로 사용하는 것도 가능하게 되어있다. 구체적으로는 구동축(20)의 상단부로부터 운동량이송식펌프부 B의 로터(70)를 해체하고, 용적식펌프부 A의 펌프실(16)을 구성하는 분할체(108) 위로부터 분할체(110)도 해체해서, 흡입구를 구비한 덮개로 막으면, 흡입구로부터 흡입한 유체를, 용적식펌프부 A만을 기능시켜 토출구(12)로부터 토출하게 된다. 이 방법은 그다지 고진공도가 요구되지 않는 대강진공화작업 등을 능률적으로 행하는데 유효하다.

상기 실시예의 진공펌프에 있어서는, 좌우의 로터(60)(62)의 회전속도 및 위상을 정확히 동기시킬 필요가 있다. 위상을 동기시키기 위하여, 상기한 접촉방지기어(50)(52)가 장착되어 있으나, 접촉방지기어(50)(52)에서는, 백래쉬의 크기이하의 작은 위상변동까지 정확히 동기시킬 수는 없다. 또 접촉방지기어(50)(52)의 이빨모양이 접촉하면, 소음이 발생하거나, 동력의 낭비가 발생하기도 하기때문에 통상의 작동시에는 가능한 한 접촉방지기어(50)(52)가 비접촉으로 회전하는 쪽이 바람직하다.

그래서 상기한 회전제어방법을 적용하면 각 구동축(20)(22)의 회전구동을 정확히 제어하는 동시에 전력의 낭비를 없애고 경제적인 가동을 다하는 것이 가능하게 된다. 또한 복수의 구동축(20)(22)의 회전을 동기시킬 경우, 각 구동축(20)(22)의 PLL 제어회로에 공급하는 기존위상 및 기준속도의 신호 ①②는 서로의 위상차 혹은 속도차를 해소하는 보정이 가해진 것으로 해둔다. 구체적으로는 예를들면, 각 구동축(20)(22)의 회전을 부호기(40)(42)에 의해서 검출한 결과로부터 한쪽의 구동축(20)의 회전에 동기시키도록 다른 쪽의 구동축(22)의 회전을 전진시키거나 지연시키는 보정을, 기준위상 및 기준속도의 신호 ①②에 행하는 것이다.

제4도는 본 발명의 제2실시예를 표시한 회전축의 동기제어의 블록도이다.

1쌍의 구동모터(230)(232)의 회전축(220)(222)에는, 각각에 일정한 관선모멘트를 가진 부하(234)(236)가 장착되어 있다. 구동모터(230)(232)는, AC서보모터이다.

각 구동모터(230)(232)에는, 증분형부호기(241)(242) 및 절대형부호기(243)(244)가 장착되어 있다. 증분형부호기(241)(242)는 구동모터(230)(232)의 회전수 즉 회전속도에 관한 정보를 검출하고, 절대형부호기(243)(244)는 구동모터(230)(232)의 회전위치 즉 위상 혹은 각변위량에 관한 정보를 검출하는 것이다. 구동모터(230)(232)에는 모터드라이버(250)(252)를 개재해서 제어회로(254)(256)가 접속되어 있다. 제어회로(254)(256)에는 펄스발생기(270)(272)가 접속되어 있다.

상기와 같은 구조의 AC 서보모터에 있어서의 회전속도의 제어기구를 설명한다. 펄스발생기(270)(272)에서는 회전속도의 기준이 되는 펄스를 발생해서 제어회로(2540(256)에 전달한다. 기준펄스주파수에 따라서 제어회로(2540(256)에 의해서, 드라이버(250)(252)를 개재해서 구동모터(230)(232)를 구동제어한다. 구동모터(230)(232)는 소정의 회전속도로 회전구동되는 동시에, 구동모터(230)(232)에 설치된 증분형 부호기(241)(242)에 의해서 검출된 회전속도의 정보는, 제어회로(254)(256)에 피드백된다. 제어회로(254)(256)에서는 검출된 실제의 회전속도와, 상기 기준펄스주파수에 의해서 결정되는 목적의 회전속도를 비교해서, 그 차이에 따라서 구동모터(230)(232)의 회전속도를 증감한다. 이에 의해서 구동모터(230)(232)의 회전속도는 안정되고, 항상 일정한 회전속도를 보이게 된다. 또한, 한쪽의 구동모터(230)에 구비한 펄스발생기(270)의 기준펄스주파수를 다른쪽의 구동모터(232)에 구비한 펄스발생기(272)에 전달해서, 이 펄스발생기(272)에서 발생하는 펄스주파수를, 상기 펄스발생기(270)의 일치시키도록 하고 있다. 각 펄스발생기(270)(272)의 기준펄스주파수가 동일하면, 구동모터(230)(232)의 회전속도도 동일하게되고, 회전속도의 동기가 이루어지게 된다. 또한 이 경우, 구동모터(230)가 주동쪽이 되고 구동모터(232)가 종동쪽이 된다. 환언하면 회전축(220)이 주동축, 회전축(222)이 종동축이다.

다음에, 이 실시예에서는, 각 구동모터(230)(232)에 구비한 절대형부호기(243)(244)에 의해서 검출된 회전위치의 정보를, 상대위치연산부(260)에 전달한다. 상대위치연산부(260)에서는 양쪽의 구동모터(230)(232)의 회전위치를 비교하고, 그 결과를 종동쪽 구동모터(232)의 펄스발생기(272)에 전달한다. 펄스발생기(272)에서는, 주동쪽 구동모터(230)의 종동쪽 구동모터(232)의 회전위치의 차에 따라서, 발생하는 펄스를 일부 빼거나 더한다. 구체적으로는 주동쪽 구동모터(230)의 회전위치가 종동쪽 구동모터(232)의 회전위치 보다도 전진하고 있으면 기준펄스에 일정한 펄스를 더해서, 종동쪽 구동모터(232)의 회전을 전진시킨다. 반대로 주동쪽 구동모터(230)의 회전위치가 종동쪽 구동모터(232)의 회전위치보다도 지연되고 있으면, 펄스를 빼서 종동쪽 구동모터(232)의 회전을 지연시킨다. 그 결과, 종동쪽 구동모터(232)의 회전위치는 항상 주동쪽 구동모터(230)의 회전위치와 동기하게 된다.

즉, 상기 실시예에서는, 주동축(220)쪽의 절대형부호기(243)에 이해서 얻어진 회전위치의 정보를 토대로, 종동축(222)쪽의 펄스발생기(272)나 제어회로(256) 등의 회전구동수단을 제어함으로써 주동축(220)과 종동축(222)의 회전위치를 동기시키고 있는 것이 된다.

상기 실시예에서는 하나의 구동모터(230) 즉 주동축(220)을 기준으로 해서, 하나의 구동모터(232) 즉 종동축(222)의 회전을 동기제어하고 있었으나, 하나의 주동축(220)을 기준으로 해서, 2개 이상의 종동축(222)의 회전을 동기제어할 수도 있다.

또 주동축(220)의 회전위치검출수단의 정보를 토대로, 종동축(222)의 회전구동수단을 제어하는 구체적 기구나 방법은, 상기 실시예이외에도, 통상의 각 회전제어장치에 있어서의 제어기구나 제어방법을 조합해서 실시할 수 있다.

다음에, 제5도에 표시한 제3실시예는 상기 제2실시예와 제어기구의 일부가 다르다.

이 실시예에서는, 주동쪽 구동모터(230)로서 고주파모터를 사용한다. 그리고, 드라이버(251) 및 제어회로(255)로서, 인버터제어기구를 사용하고 있다. 인버터제어기구에서는, 내부에서 안정된 주파수를 만들 수 있으므로, 상기 실시예에 있어서의 펄스발생기(270)는 설치되지 않는다. 또 인버터제어기구에서는 회전속도의 피드백제어도 행하지 않으므로, 증분형부호기(241)도 장착되어 있지않다. 종동쪽 구동모터(232)는 상기와 마찬가지로 AC서보모터이며, 그밖의 구조도 상기 실시예와 동일하다.

상기 구조의 실시예에 있어서의 회전동기방법을 설명한다. 주동쪽 구동모터(230)의 인버터제어기구에서는 안정된 주파수가 만들어지고 있으므로, 이 신호를 펄스 주파수 정보로해서 종동쪽 구동모터(232)의 펄스발생기(272)에 보낸다. 그 결과, 주동쪽 구동모터(230)의 종동쪽 구동모터(232)는 동일 펄스주파수로 구동되게되고 회전속도의 동기가 이루어진다. 또 상대위치연산부(260)에 의한 각 구동모터(230)(232)의 회전위치의 비교 및 그 결과에 의거한, 펄스발생기(272)에 있어서의 펄스의 증감은, 상기한 실시예의 마찬가지로 행해지고, 주동쪽 구동모터(230)의 회전위치를 기준으로 한 종동쪽 구동모터(232)의 회전위치의 동기제어가 행해진다.

상기한 제2, 제3실시예의 유제회전장치의 전체구조는 상기한 제3도의 마찬가지이므로, 중복설명은 생략한다.

단, 상기한 동기회전수단을 채용하고 있는 경우에는 접촉방지기어(50)(52)가 없어도 구동축(20)(22)의 동기회전이 가능하다. 그러나 전기적으로 동기회전을 제어하는, 상기 동기회전수단과, 접촉방지기어(50)(52)에 의한 기계적인 동기어긋남의 방지수단을 병용함으로써, 로터(60)(62)끼리의 동기회전을 보다 확실히 할 수 있다. 예를들면 전기적인 사고나 장해가 발생해도 접촉방지기어(50)(52)가 기능하면, 로터(60)(62)의 파손은 일어나지 않는다. 또 상기한 전기적인 동기회전수단을 채용함으로써, 통상의 작동시에는 접촉방지기어(50)(52)가 접촉하지 않아도 되게되기 때문에, 접촉방지기어(50)(52)의 마모손상이나 소음의 발생, 동력소비를 억제할 수 있다.

회전검출부호기(40)(42)는 각 구동축(20)(22)의 회전속도 및 회전위치를 검출한다. 즉 상기한 바와 같은 증분형 부호기나 절대형 부호기가 짜넣어져 있다. 검출된 각 구동축(20)(22)의 회전속도 및 회전위치의 정보를 토대로해서, 서로의 동기를 취하도록 구동모터(30)(32)를 제어한다. 부호기(40)(42)의 구조나, 부호기(40)(42)의 검출정보로부터 구동모터(30)(32)를 제어하는 방법은, 상기한 제4도나 제5도의 구조 및 그 작동기구가 적용된다. 구체적으로는, 구동축(20)(22)이 주동축(220) 및 종동축(222)에 대응하고, 구동모터(30)(32)가 구동모터(232)(232)에 대응하고, 부호기(40)가 증분형 부호기(241)의 절대형 부호기(243)에, 부호기(42)가 증분형 부호기(242)와 절대형 부호기(244)에 각각 대응한다.

상기한 실시예의 진공펌프에서는, 운동량이송식펌프부 B의 로터(70)가 장착되고, 관성모멘트가 크게되어 있는 구동축(20)을 주동축(220)으로 하고 이보다도 관성모멘트가 작은 구동축(22)을 종동축(222)으로 하는 것이 바람직하다. 운동량이송식펌프부 B를 해체해서 용적식펌프부 A만으로 사용하는 경우에는, 구동축(20)의 관성모멘트나 부하가 바뀌나, 본 발명의 유체회전장치에서는 관성모멘트나 부하의 변동에 따른 구동축(20) 즉 주동축(220)의 회전변동이 있어도, 이 회전변동에 따라서, 구동축(22) 즉 종동축(222)의 회전을 신속하고 또한 정확하게 추종시켜 동기시킬 수 있다.

또 용적식펌프부 A에서, 좌우의 로터(60)(62)의 구경이나 구조가 다른 경우등에는, 그에 따른 관성모멘트의 차이도 고려해서 주동축(220)과 종동축(222)의 설정을 행하면 된다.

또 이제까지의 실시예에 있어서는, 구동모터(230)(232)에 AC서보모터 혹은, 주동쪽 구동모터(230)에 고주파모터, 종동쪽 구동모터(232)에 AC서보모터를 사용했으나, 다음에 표시한 제6도의 실시예의 주동쪽 구동모터(230)의 종동쪽 구동모터(232)에 스테핑모터를 사용해도 된다.

제6도에 표시한 제4실시예는, 상기 실시예의 제어기구의 일부가 다르다.

이 실시예에서는, 주동쪽 구동모터(230)와 종동쪽 구동모터(232)에 스테핑모터를 사용한다. 그리고, 각각의 스테핑모터(230)(232)는 드라이버(250)(252)를 사용함으로써 구동력이 부여된다. 스테핑모터(230)(232)는 펄스발생기(270)(272)로부터의 펄스지령에 의해 펄스에 따라서 회전구동된다. 따라서 회전제어를 위한 구성요소인 증분형부호기(241)(242)와 제어회로(254)(256)는 필요없다. 그밖의 구조는 상기 실시예와 마찬가지로 절대형부호기(243)(244)와 상대위치연산부(260), 펄스발생기(270)(272)는 설치하고 있다.

상기 구조의 실시예에 있어서의 회전동기방법을 설명한다. 펄스발생기(270)(272)에서는, 회전속도의 기준이 되는 펄스를 발생해서 드라이버(250)(252)에 전달한다. 기준펄스주파수에 따라서 드라이버(250)(252)를 개재해서 구동모터(230)(232)를 구동제어한다. 구동모터(230)(232)는 각 펄스발생기(270)(272)의 기준펄스주파수가 동일하면, 구동모터(230)(232)의 회전 속도도 동일하게 되고, 회전속도의 동기가 이루어지게 된다. 또한, 이 경우, 구동모터(230)가 주동쪽이 되고, 구동모터(232)가 종동쪽이 된다. 환언하면, 회전축(220)이 주동축, 회전축(222)이 종동축이다.

다음에, 이 실시예에서는 각 구동모터(230)(232)에 구비한 절대형부호기(243)(244)에 의해서 검출된 회전위치의 정보를 상대위치연산부(260)에 전달한다. 상대위치 연산부(260)에서는 양쪽의 구동모터(230)(232)의 회전위치를 비교하고, 그 결과를 종동쪽 구동모터(232)의 펄스발생기(272)에 전달한다. 펄스발생기(272)에서는 주동쪽 구동모터(230)와 종동쪽 구동모터(232)의 회전위치의 차에 따라서 발생펄스를 일부 빼거나 더한다. 구체적으로는, 주동쪽 두옹모터(230)의 회전위치가 종동쪽 구동모터(232)의 회전위치 보다도 전진하고 있으면, 기준펄스에 일정펄스를 더해서 종동쪽 구동모터(232)의 회전을 전진시킨다. 반대로 주동쪽 구동모터(230)의 회전위치가 종동쪽 구동모터(232)의 회전위치 보다도 지연되고 있으면, 펄스를 빼서 종동쪽 구동모터(232)의 회전을 지연시킨다. 그 결과, 종동쪽 구동모터(232)의 회전위치는 항상 주동쪽 구동모터(230)의 회전위치와 동기하게 된다.

본 발명에 관한 유체회전장치는, PLL제어회로에 게인절환수단을 구비하고 있고, 동기회전시키는 복수의 회전축에 대해서, 호전축의 가감속시와 정사회전시에서, PLL 제어회로의 게인을 바꾸고, 가감속시에는 큰 게인으로 회전변동을 확실히 억제하고, 정상회전시에는 작은 게인으로 전력소비를 삭감할 수 있다. 그 결과, 가감속시 및 정상회전시의 어느것에 대해서도, 적절한 회전제어를 행할 수 있고, 복수의 회전축을 정확히 동기시킬 수 있는 동시에 장치를 가동중의 쓸데없는 전력소비를 없애고 런닝코스트를 저감할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 유체회전장치에 의하면, 하나의 회전축 즉 주동축의 회전위치를 기준으로 하고, 다른 회전축 즉 종동축의 회전위치를 동기제어함으로써, 종동축의 회전위치를 항상, 주동축의 회전위치와 동기시킬 수 있다. 주동축의 회전에 변동이 있어도 곧바로 종동축이 추종할 수 있으므로, 부하의 변동이나 작동조건의 변동등의 외부요인에 영향받는 일없이, 정확한 동기회전이 가능하게 된다. 그 결과, 복수의 모터의 회전을 정확히 동기시킬 수 있고, 유체회전장치의 성능향상을 도모할 수 있다.

또, 복수의 회전축중, 상대적으로 관성모멘트가 큰 회전축을 주동축, 상대적으로 관성모멘트가 작은 회전축을 종동축으로 해두면, 주동축에 대한 종동축의 회전속도나 회전위치의 조정을 용이하고 또한 신속하게 행할 수 있는 동시에, 주동축자체의 회전변동도 적고, 동기회전을 보다 양호하게 행할 수 있다.

또, 주동축을 고주파모터에 의해서, 종동축을 AC서보모터에 의해서 회전구동하도록 해두면, 회전이 안정되고 가격도 염가라는 고주파모터의 특징과, 회전제어를 용이하고 또한 정확히 행할 수 있는 AC서보모터의 특징을 잘 포함해서 양쪽의 좋은 점을 상승적으로 발휘시키는 것이 가능하게 된다.

또, 주동축과 종동축을 스테핑모터에 의해서 회전구동하도록 하면, 회전도 안정되고, 피드백제어계가 불필요하게 된다. 그 결과, 복수의 회전축을, 안정된 정확한 회전으로 동기시킬 수 있고, 장치전체의 비용도 염가가 된다.

Claims (4)

1. 하우징내에 수용된 복수개의 로터 및 이들의 로터의 일체화한 복수개의 회전축과, 이들 회전축의 회전을 지지하는 베어링과, 상기 하우징에 형성된 유체의 흡입구 및 토출구와, 상기 복수개의 회전축을 각각 독립해서 회전구동하는 모터와, 상기 모터의 회전각 및/또는 회전수를 검지하는 회전검출수단과, 상기 회전검출수단으로부터의 신호에 의해서 상기 복수개의 모터를 동기제어함으로써 상기 모터 및 상기 하우징에 의해서 형성되는 밀폐공간의 용적변화를 이용해서 유체의 흡입·배기를 행하는 용적식 펌프부분을 구비해서 이루어진 유체회전장치에 있어서, 상기 회전축의 동기 회전구동을 PLL 제어방식에 의해 행하고, 상기 PLL 제어회로의 게인을, 회전축의 가감속시에는 크게, 회전축의 정상회전시에는 작게하는 게인절환수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 유체회전장치.
2. 하우징내에 수용된 복수개의 로터 및 각각의 로터와 일체화한 회전축과, 이들의 회전축을 각각 독립해서 회전구동하는 모터와, 상기 모터의 회전각 및/또는 회전수를 검지하는 회전검출수단과, 상기 하우징에 형성된 유체의 흡입구 및 토출구와, 상기 하우징 및 상기 복수개의 로터에 의해서 형성된 용적식펌프부를 구비한 유체회전장치에 있어서, 상기 복수의 회전축중, 하나의 회전축을 주동축으로 하고, 다른 회전축을 종동축으로 하고, 상기 주동축이 되는 회전축에 구비한 상기 회전검출수단의 정보를 토대로, 상기 종동축이 되는 다른 회전축의 회전구동수단을 제어함으로써 서로의 회전을 동기시키는 것을 특징으로 하는 유체회전장치.
3. 제2항에 있어서, 주동축이 상대적으로 관성모멘트가 큰 회전축이고, 종동축이 상대적으로 관성모멘트가 작은 회전축인 것을 특징으로 하는 유체회전장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 주동축이 고주파모터에 의해서 회전구동되는 회전축이고, 종동축이 AC서보모터에 이해서 회전구동되는 회전축인 것을 특징으로 하는 유체회전장치.