JP2010270599A - 真空ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】外部装置により制御やモニタをするような使い方をする場合において、使い勝手の良い真空ポンプの提供。
【解決手段】回転翼が形成された回転体をモータ１１により高速回転して真空排気するポンプ本体１と、モータ１１を駆動制御する電源装置２とを備える真空ポンプであって、電源装置２は、外部装置３によりポンプ制御状態のモニタおよび起動停止等のポンプ制御を行うための通信インターフェース２４と、通信インターフェース２４を介してポンプ制御状態のモニタおよび起動停止等のポンプ制御を行うためのソフトウェアを、予め記憶保持している記憶媒体２３とを備え、記憶媒体２３に記憶保持されたソフトウェアを、通信インターフェース２４を介して外部装置３に出力することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボ分子ポンプやドラッグポンプ等の真空ポンプに関する。

従来、真空装置に装着されたターボ分子ポンプは、真空装置側のホストコンピュータにより監視するような構成となっている。ターボ分子ポンプの制御装置にはＲＳ−２３２ＣやＲＳ−４８５規格準拠の通信インターフェースが設けられ、そのインターフェースを介してターボ分子ポンプの制御状態をホストコンピュータに送信するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３３９９５４号公報

しかしながら、これらのインターフェースは上位のプロトコルが統一されていないため、各メーカの各機器が独自のデータ形式を採用している。そのため、ターボ分子ポンプのユーザは、制御装置の通信プロトコルに合わせた専用の通信ソフトを作成する必要があり、手間がかかり、使い勝手が良くないという問題があった。

請求項１の発明は、回転体をモータにより高速回転して真空排気するポンプ本体と、モータを駆動制御する電源装置とを備える真空ポンプであって、電源装置は、外部装置によりポンプ制御状態のモニタおよび起動停止等のポンプ制御を行うための通信インターフェースと、通信インターフェースを介してポンプ制御状態のモニタおよび起動停止等のポンプ制御を行うためのソフトウェアを、予め記憶保持している記憶媒体とを備え、記憶媒体に記憶保持されたソフトウェアを、通信インターフェースを介して外部装置に出力することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の真空ポンプにおいて、通信インターフェースは、ポンプ制御状態のモニタおよび起動停止等のポンプ制御を行うための第１の通信インターフェースと、ポンプ制御状態のモニタおよび起動停止等のポンプ制御を行うためのソフトウェアを、外部装置に伝送するための第２の通信インターフェースとを備えるものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載の真空ポンプにおいて、第１の通信インターフェースの通信速度を、第２の通信インターフェースの通信速度よりも低速としたものである。
請求項４の発明は、請求項２に記載の真空ポンプにおいて、第１の通信インターフェースとしてＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ−４８５およびＣＡＮ（Controller Area Network）のいずれかに準拠の低速通信インターフェースを使用し、第２の通信インターフェースとしてＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標）、ＵＳＢおよびＩＥＥＥ１３９４のいずれかに準拠する高速通信インターフェースを使用するようにしたものである。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、記憶媒体には、ソフトウェアとともに当該真空ポンプに固有のポンプ情報が予め記憶保持され、記憶媒体に記憶保持されたソフトウェアおよびポンプ情報の少なくとも一方を、通信インターフェースを介して外部装置に出力するようにしたものである。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、電源装置はダイレクトメモリアクセスコントローラを備え、記憶媒体からソフトウェアおよびポンプ情報のいずれかを外部装置に伝送する際には、それらをダイレクトメモリアクセスコントローラにより一括して伝送するようにしたものである。

本発明によれば、外部装置により制御やモニタをするような使い方をする場合において、従来よりも使い勝手が良い真空ポンプを提供できる。

ターボ分子ポンプの概略構成を示すブロック図である。 ポンプ本体１の概略構成を示す断面図である。 ターボ分子ポンプの第１の変形例を示す図である。 ターボ分子ポンプの第２の変形例を示す図である。

以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１はターボ分子ポンプの一実施の形態を示す図であり、磁気軸受式ターボ分子ポンプの概略構成を示すブロック図である。ターボ分子ポンプは、ポンプ本体１と電源装置２とで構成されている。

図２はポンプ本体１の概略構成を示す断面図である。ロータ１３０は、磁気軸受１２を構成する電磁石１２１，１２２によって非接触支持される。磁気軸受１２によって回転自在に磁気浮上されたロータ１３０は、モータ１１により高速回転駆動される。ロータ１３０には、複数段の回転翼１３２と円筒状のネジロータ１３１とが形成されている。

一方、固定側には、軸方向に対して回転翼１３２と交互に配置された複数段の固定翼１３３と、ネジロータ１３１の外周側に設けられたネジステータ１３９とが設けられている。各固定翼１３３は、スペーサリング１３５を介してベース１４０上に載置される。ポンプケーシング１３４をベース１４０に固定すると、積層されたスペーサリング１３５がベース１４０とポンプケーシング１３４との間に挟持され、固定翼１３３が位置決めされる。

ベース１４０には排気ポート１４１が設けられ、この排気ポート１４１にバックポンプが接続される。ロータ１３０を磁気浮上させつつモータ１１により高速回転駆動することにより、吸気口側の気体分子は排気ポート１４１側へと排気される。なお、図示していないが、ロータ１３０の浮上位置は変位センサにより検出され、回転数は回転数センサによって検出される。

図１に戻り、電源装置２には、ターボ分子ポンプ駆動部２２と、ターボ分子ポンプ駆動部２２を制御するＣＰＵ２１とが設けられている。ターボ分子ポンプ駆動部２２には、電磁石１２に励磁用電流を供給する励磁アンプ２２２とモータ１１を駆動するインバータ２２１とが設けられている。ＣＰＵ１０は、変位センサや回転数センサからの信号に基づいて、ターボ分子ポンプ駆動部２２の励磁アンプ２２２およびインバータ２２１を制御する。

ＲＯＭ等の不揮発性記憶媒体であるメモリ２３には、ＣＰＵ１０で処理されるプログラムが記憶保持されるとともに、当該ターボ分子ポンプに固有の情報と通信ソフトウェア（プログラム）が格納されている。ポンプ固有の情報としては、取扱説明書を電子データ化したものや、ターボ分子ポンプを制御するためのパラメータなどがある。通信ソフトウェアには、ターボ分子ポンプの制御状態をホストコンピュータ３からモニタするためのプログラムや、電源装置２のスタートストップなどを制御するプログラムが含まれる。

電源装置２には、回転数などのポンプの制御状態を外部に通信するための通信インターフェース２４が設けられている。通信インターフェース２４には、ＲＳ−２３２ＣやＲＳ−４８５規格準拠の通信インターフェースが使用される。図１に示す例では、通信インターフェース２４を介して真空装置側のホストコンピュータ３が繋がっているが、ターボ分子ポンプを制御監視する装置としては、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）等であっても構わない。ホストコンピュータ３は、通信インターフェース２４を介して、ポンプの制御や制御状態のモニタを行うとともに、電源装置２のメモリ２３内に記憶保持された取扱説明書や通信ソフトウェアをダウンロードすることができる。ホストコンピュータ３は、電源装置２側からダウンロードした通信ソフトウェアを実行することで、制御状態のモニタやスタートストップ等の制御を行うことが可能となる。また、取扱説明書の閲覧も容易に行うことができる。

従来のターボ分子ポンプでは、ホストコンピュータ３から制御できるようにするためには、前述したように、取扱説明書の記載に基づいてその装置の通信プロトコルに合わせた専用の通信ソフトウェアを作成する必要があった。しかし、本実施の形態では、電源装置２のメモリ内に記憶保持されている通信ソフトウェアを、通信インターフェースを介してホストコンピュータ側にダウンロードできる構成となっているので、ユーザは、通信ソフトウェアを作成する手間が省ける。

また、ＣＤ−ＲＯＭ等の媒体で取扱説明書や制御および状態モニタソフトウェアを添付する形態も考えられるが、次のような問題がある。すなわち、真空装置には複数台のターボ分子ポンプが搭載されることが多いが、例えば、電源装置２のファームウェアのバージョンアップをした場合には、取扱説明書や制御および状態モニタソフトウェアも変更されるため、複数台のターボ分子ポンプと各々のＣＤ−ＲＯＭとを１対１の対応を付けて管理する必要がある。しかしながら、ポンプ本体１や電源装置２のシリアルナンバーにてＣＤ−ＲＯＭ等を管理している場合でも、ターボ分子ポンプが装置内部に組み込まれた場合には、シリアルナンバーの確認が困難であるという問題が生じる。このように、取扱説明書や制御および状態モニタソフトウェアが記憶されたＣＤ−ＲＯＭを、どの電源装置用のＣＤ−ＲＯＭかを判別しやすいように管理するのが煩雑であった。

一方、本実施の形態では、電源装置２から取扱説明書や制御および状態モニタソフトウェアをダウンロードするような構成としているので、それらは接続されている電源装置２と完全に合致している。そのため、上述したような取扱説明書や制御および状態モニタソフトウェアの管理に関する煩わしさや、制御および状態モニタソフトウェアの取り違えといったような人為的ミスを排除することができる。

図３は、図１に示したターボ分子ポンプの変形例を示す図である。図３に示す電源装置２では、２系統の通信インターフェース２４Ａ，２４Ｂを設けた。一方は、ポンプの制御や制御状態のモニタを行うための通信インターフェース２４Ａであって、他方は、取扱説明書や制御および状態モニタソフトウェアをダウンロードするための通信インターフェース２４Ｂである。このように、通信系統を分離することにより、ＰＣ側で行うポンプの制御や制御状態のモニタに影響を及ぼすことなく、取扱説明書やソフトウェアのダウンロードを行うことができる。

図３のように通信インターフェースを２系統に分けた場合、ノイズ環境下というターボ分子ポンプ特有の状況を考慮して、ポンプの制御や制御状態のモニタを行う通信インターフェース２４Ａには、耐ノイズ性の点で信頼性の高い低速のインターフェースを使用する。一方、制御および制御状態モニタに用いられるソフトウェアや取扱説明書のダウンロードに用いられる通信インターフェース２４Ｂには、情報量が多くても素早くダウンロードができるように高速のインターフェースを使用する。

高速通信と低速通信との境界としては１Ｍｂｐｓ程度が一般的であり、ここでは、通信速度が１Ｍｂｐｓを超える場合を高速通信とし、１Ｍｂｐｓ以下の場合を低速通信とする。低速の通信インターフェース２４Ａとしては、例えば、工業環境下で一般的に使用されるＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ−４８５、ＣＡＮ（Controller Area Network）等に準拠する低速通信インターフェースがある。高速の通信インターフェース２４Ｂとしては、民生品で一般的に使用されている、ＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標）、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等に準拠する高速通信インターフェースが用いられる。電源装置２に接続されたＰＣは、ＰＣ側に標準で付属するプロトコル、または、それに準ずるアプリケーションを用いて高速通信インターフェース２４Ｂにより通信を行い、取扱説明書や制御および状態モニタソフトウェアをダウンロードする。そして、そのダウンロードした通信ソフトウェアを実行し、低速通信インターフェース２４Ａを介してポンプの制御や制御状態のモニタを行う。

図４は第２の変形例を示す図であり、図３の構成にダイレクトメモリアクセスコントローラ２５を設けたものである。ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）とは、ＣＰＵ２１を介さずに周辺装置とメモリ２３との間で直接にデータ転送を行う方法のことである。このようなＤＭＡを利用すると、データが一括して処理されるので、ＣＰＵ２１がデータを直接転送するよりも速度が向上し、また、その間に他の作業をＣＰＵ２１に割り当てることで全体として効率をあげることができる。すなわち、ＣＰＵ２１による制御や制御状態のモニタに影響を与えないように、取扱説明書や制御および状態モニタソフトウェアのダウンロードを行うことができる。

上述した各実施形態はそれぞれ単独に、あるいは組み合わせて用いても良い。それぞれの実施形態での効果を単独あるいは相乗して奏することができるからである。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。上述した実施の形態ではターボ分子ポンプを例に説明したが、上述のように真空装置に装着される真空ポンプであれはターボ分子ポンプに限らず、例えば、ドラッグポンプ（ネジ溝ポンプ）などにも同様に適用することができる。

１：ポンプ本体、２：電源装置、３：外部装置、１１：モータ、１２：磁気軸受、２１：ＣＰＵ、２２：ターボ分子ポンプ駆動部、２３：メモリ、２４，２４Ａ，２４Ｂ：通信インターフェース、２５：ダイレクトメモリアクセスコントローラ、１３０：ロータ、１３２：回転翼

Claims (6)

1. 回転翼が形成された回転体をモータにより高速回転して真空排気するポンプ本体と、前記モータを駆動制御する電源装置とを備える真空ポンプであって、
   前記電源装置は、
   外部装置によりポンプ制御状態のモニタおよび起動停止等のポンプ制御を行うための通信インターフェースと、
   前記通信インターフェースを介して前記ポンプ制御状態のモニタおよび起動停止等のポンプ制御を行うためのソフトウェアを、予め記憶保持している記憶媒体とを備え、
   前記記憶媒体に記憶保持された前記ソフトウェアを、前記通信インターフェースを介して外部装置に出力することを特徴とする真空ポンプ。
2. 請求項１に記載の真空ポンプにおいて、
   前記通信インターフェースは、
   前記ポンプ制御状態のモニタおよび起動停止等のポンプ制御を行うための第１の通信インターフェースと、
   前記ポンプ制御状態のモニタおよび起動停止等のポンプ制御を行うためのソフトウェアを、前記外部装置に伝送するための第２の通信インターフェースとを備えることを特徴とする真空ポンプ。
3. 請求項２に記載の真空ポンプにおいて、
   前記第１の通信インターフェースの通信速度を、前記第２の通信インターフェースの通信速度よりも低速としたことを特徴とする真空ポンプ。
4. 請求項３に記載の真空ポンプにおいて、
   前記第１の通信インターフェースとしてＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ−４８５およびＣＡＮ（Controller Area Network）のいずれかに準拠の低速通信インターフェースを使用し、
   前記第２の通信インターフェースとしてＥＴＨＥＲＮＥＴ（登録商標）、ＵＳＢおよびＩＥＥＥ１３９４のいずれかに準拠する高速通信インターフェースを使用することを特徴とする真空ポンプ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
   前記記憶媒体には、前記ソフトウェアとともに当該真空ポンプに固有のポンプ情報が予め記憶保持され、
   前記記憶媒体に記憶保持された前記ソフトウェアおよび前記ポンプ情報の少なくとも一方を、前記通信インターフェースを介して外部装置に出力することを特徴とする真空ポンプ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空ポンプにおいて、
   前記電源装置はダイレクトメモリアクセスコントローラを備え、
   前記記憶媒体から前記ソフトウェアおよび前記ポンプ情報のいずれかを前記外部装置に伝送する際には、それらを前記ダイレクトメモリアクセスコントローラにより一括して伝送することを特徴とする真空ポンプ。

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