JP5333359B2 - Vacuum pump - Google Patents
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Description
本発明は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプに関するものである。 The present invention relates to a vacuum pump such as a turbo molecular pump.
従来から、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプにおいて、ポンプユニット内の温度センサから所定の異常温度が検出された場合には、ポンプユニットの動作を直ちに停止させることが知られている（特許文献１）。 Conventionally, in a vacuum pump such as a turbo molecular pump, when a predetermined abnormal temperature is detected from a temperature sensor in the pump unit, it is known to immediately stop the operation of the pump unit (Patent Document 1). .
しかしながら、温度センサによる異常温度の検知に応答して直ちに真空ポンプのモータ駆動を零にしてしまうと、異常温度が生じた状況・原因に拘わりなく所謂フリーランの状態となってしまうので、真空ポンプを含めた製造システムの運転中断を招来してしまうという問題があった。 However, if the motor drive of the vacuum pump is immediately made zero in response to the detection of the abnormal temperature by the temperature sensor, it will be in a so-called free-run state regardless of the situation and cause of the abnormal temperature. There was a problem that the operation of the manufacturing system including the system was interrupted.
本発明に係る真空ポンプは、真空ポンプに内蔵されているモータの温度を検出する温度検出手段と、複数のモータ温度に対応した重み値を記憶しておく記憶手段と、前記温度検出手段により検出されたモータ温度に対応する重み値を前記記憶手段から所定の周期毎に逐次読み出す読出手段と、前記読出手段から出力された重み値を累算する累算手段と、前記累算手段による累算結果に応じて所定の応答信号を発する応答手段とを備えている。
ここで、前記累算手段による累算結果が所定の下限値以下となるときは、前記累積結果を前記所定の下限値に設定するのが好適である。より具体的には、前記記憶手段に記憶されている重み値は、モータ温度が所定のモータ温度閾値以下となるときには負の値を、モータ温度が前記モータ温度閾値を越えるときには正の値を有する。
前記重み値は、モータ温度が前記モータ温度閾値以下であるときには−Ｗ０であり、モータ温度が前記モータ温度閾値を越えて上昇するにしたがって＋Ｗ１，・・・，＋ＷＮ−１，＋ＷＮとなる（Ｗ０およびＷ１〜ＷＮは正数であって、Ｗ１＜ＷＮ−１＜ＷＮ）ように予め設定しておくことができる。
前記応答手段は、前記累算手段による累算結果が規定値以上に達した時点で、前記応答信号として警報信号（アラーム）を発することができる。
さらに、前記モータに流れる電流の値を、前記応答信号に対応して制御するモータ電流制御手段を備えることができる。ここで、前記モータ電流制御手段は、前記累算手段による累算結果が所定の最大値に達したときには、前記モータの電流値を所定の最小値（例えば、定格電流の規定パーセント）に維持するのが好適である。
前記累算手段の累積演算は、前記モータのコントローラへ電力の供給を開始した直後から開始してもよいし、あるいは、前記温度検出手段により検出されたモータ温度が所定のモータ温度閾値を超えた時点から開始してもよい。
前記温度検出手段として、例えばターボ分子ポンプの非回転部に設置されている温度センサの出力に基づいて前記モータのロータ温度を推定することができる。あるいは、前記温度検出手段として、例えばターボ分子ポンプのシャフトから所定の空隙を介して配置されている非接触型温度センサの出力に基づいて前記モータのロータ温度を検出してもよい。
The vacuum pump according to the present invention includes temperature detection means for detecting the temperature of a motor built in the vacuum pump, storage means for storing weight values corresponding to a plurality of motor temperatures, and detection by the temperature detection means. A reading means for sequentially reading out the weight value corresponding to the motor temperature from the storage means at predetermined intervals, an accumulating means for accumulating the weight value output from the reading means, and an accumulation by the accumulating means Response means for issuing a predetermined response signal according to the result.
Here, when the accumulation result by the accumulating means is not more than a predetermined lower limit value, it is preferable to set the accumulation result to the predetermined lower limit value. More specifically, the weight value stored in the storage means has a negative value when the motor temperature falls below a predetermined motor temperature threshold, and has a positive value when the motor temperature exceeds the motor temperature threshold. .
The weight value is −W 0 when the motor temperature is equal to or lower than the motor temperature threshold, and + W 1 ,..., + W N−1 , + W N as the motor temperature rises above the motor temperature threshold. (W 0 and W 1 to W N are positive numbers, and can be set in advance such that W 1 <W N−1 <W N ).
The response means can issue an alarm signal (alarm) as the response signal when the accumulation result by the accumulation means reaches a predetermined value or more.
Furthermore, motor current control means for controlling the value of the current flowing through the motor corresponding to the response signal can be provided. Here, the motor current control means maintains the current value of the motor at a predetermined minimum value (for example, a specified percentage of the rated current) when an accumulation result by the accumulation means reaches a predetermined maximum value. Is preferred.
The accumulation operation of the accumulation means may be started immediately after the start of power supply to the controller of the motor, or the motor temperature detected by the temperature detection means exceeds a predetermined motor temperature threshold. You may start from the moment.
As the temperature detection means, for example, the rotor temperature of the motor can be estimated based on the output of a temperature sensor installed in a non-rotating part of a turbo molecular pump. Alternatively, as the temperature detecting means, for example, the rotor temperature of the motor may be detected based on the output of a non-contact type temperature sensor arranged from a shaft of a turbo molecular pump through a predetermined gap.
請求項１に係る発明によれば、真空ポンプに内蔵されているモータの温度を検出する温度検出手段と、複数のモータ温度に対応した重み値を記憶しておく記憶手段と、前記温度検出手段により検出されたモータ温度に対応する重み値を前記記憶手段から所定の周期毎に逐次読み出す読出手段と、前記読出手段から出力された重み値を累算する累算手段と、前記累算手段による累算結果に応じて所定の応答信号を発する応答手段とを備えているので、モータ温度が上昇していく経過を検知することにより、適切なモータ温度管理を実行することができる。例えば、モータの異常温度が検知された際にも直ちに真空ポンプのモータの駆動が零になってしまうという不都合を回避することができる。
より具体的には、請求項１に係る本発明によれば、モータ温度の変化状況に応じてアラーム発報時刻を適切に可変制御することができる。特に、一瞬だけモータ温度がある値を越えただけでは直ちにアラーム発報とならないので、真空ポンプを用いるプロセス系統への悪影響を避けることができる。すなわち、従来は、ガス負荷などに起因してモータ温度が一瞬あるいは短期間だけある値を越えたとしてもアラームが発報されてモータがフリーラン状態になってしまったが、短時間かつ軽度な温度超過に起因する各種の不都合を避けることができる。
請求項２に係る発明によれば、前記累算手段による累算結果が所定の下限値以下となるときは、前記累積結果を前記所定の下限値に設定するので、モータ温度がある値を挟んで変化する際にも、適切な時期にアラーム発報などの応答信号を発することができる。
請求項３に係る発明によれば、前記記憶手段に記憶されている重み値は、モータ温度が所定のモータ温度閾値以下となるときには負の値を、モータ温度が前記モータ温度閾値を越えるときには正の値を有するので、ある短期間だけモータ温度が上昇したような場合にも、不要なアラーム発報などを避けることができる。
請求項４に係る発明によれば、前記重み値は、モータ温度が前記モータ温度閾値以下であるときには−Ｗ０であり、モータ温度が前記モータ温度閾値を越えて上昇するにしたがって＋Ｗ１，・・・，＋ＷＮ−１，＋ＷＮとなる（Ｗ０およびＷ１〜ＷＮは正数であって、Ｗ１＜ＷＮ−１＜ＷＮ）ように予め設定しておくことにより、軽微な温度超過に対しては時間遅れをもった緩やかな温度検知システムを提供すると共に、モータの適正温度維持に対して見過ごすことができない温度経過がモニタされた場合には迅速にモータ温度の低下処理を実行することができる。より具体的には、モータ温度の変化状況に応じてアラーム発報時刻などの応答信号発生時刻を適切に可変制御することができる。
請求項５に係る発明によれば、前記応答手段は、前記累算手段による累算結果が規定値以上に達した時点で、前記応答信号として警報信号（アラーム）を発することができるので、規定値を適宜変更することにより、稼働中のプロセスに適合したアラーム発報をなすことができる。
請求項６に係る発明によれば、前記モータに流れる電流の値を、前記応答信号に対応して制御するモータ電流制御手段を備えることにより、前記累算手段による累算結果に応じてモータ電流を可変制御することができる。より具体的には、応答信号が表す累算結果に対応してモータに流れる電流の大きさを制御することにより、モータ温度をある一定値近辺に維持することができる。その結果、モータの寿命を延ばすことができる。
請求項７に係る発明によれば、前記モータ電流制御手段は、前記累算手段による累算結果が所定の最大値に達したときには、前記モータの電流値を所定の最小値に維持するので、定格電流の規定パーセントを維持したモータ電流値を実現することができる。
請求項８に係る発明によれば、前記累算手段の累積演算は、前記モータのコントローラへ電力の供給を開始した直後から開始するので、制御シーケンスの簡略化を図ることができる。
請求項９に係る発明によれば、前記累算手段の累積演算は、前記温度検出手段により検出されたモータ温度が所定のモータ温度閾値を超えた時点から開始するので、モータ温度閾値を越えるまでは演算動作を停止させておくことができる。
請求項１０に係る発明によれば、ターボ分子ポンプの非回転部に設置されている温度センサの出力に基づいて前記モータのロータ温度を推定するので、従来から知られている温度センサを用いた温度管理を行うことができる。
請求項１１に係る発明によれば、ターボ分子ポンプのシャフトから所定の空隙を介して配置されている非接触型温度センサの出力に基づいてロータ温度を検出するので、より正確なロータ温度を直接検出し、もって正確な温度管理を実現することができる。
According to the first aspect of the present invention, temperature detecting means for detecting the temperature of the motor built in the vacuum pump, storage means for storing weight values corresponding to a plurality of motor temperatures, and the temperature detecting means A reading means for sequentially reading out the weight value corresponding to the motor temperature detected by the storage means at every predetermined period, an accumulating means for accumulating the weight value output from the reading means, and the accumulating means Response means for issuing a predetermined response signal according to the accumulated result is provided, so that appropriate motor temperature management can be executed by detecting the progress of the motor temperature. For example, it is possible to avoid the inconvenience that the driving of the motor of the vacuum pump immediately becomes zero even when an abnormal temperature of the motor is detected.
More specifically, according to the first aspect of the present invention, the alarm issue time can be appropriately variably controlled in accordance with the change state of the motor temperature. In particular, if the motor temperature exceeds a certain value for a moment, an alarm is not generated immediately, so that adverse effects on the process system using the vacuum pump can be avoided. In other words, in the past, even if the motor temperature exceeded a certain value for a moment or for a short period due to a gas load or the like, an alarm was issued and the motor was in a free-run state. Various inconveniences caused by excessive temperature can be avoided.
According to the second aspect of the present invention, when the accumulated result by the accumulating means is less than or equal to a predetermined lower limit value, the accumulated result is set to the predetermined lower limit value. Even when it changes, response signals such as alarms can be issued at an appropriate time.
According to the invention of claim 3, the weight value stored in the storage means is a negative value when the motor temperature is equal to or lower than a predetermined motor temperature threshold, and is positive when the motor temperature exceeds the motor temperature threshold. Therefore, even when the motor temperature rises for a short period of time, unnecessary alarms can be avoided.
According to the invention of
According to the invention according to claim 5, the response means can issue an alarm signal (alarm) as the response signal when the accumulation result by the accumulation means reaches a specified value or more. By appropriately changing the value, it is possible to issue an alarm suitable for the process in operation.
According to the invention which concerns on Claim 6, by providing the motor current control means which controls the value of the electric current which flows into the said motor according to the said response signal, motor current according to the accumulation result by the said accumulation means Can be variably controlled. More specifically, the motor temperature can be maintained near a certain value by controlling the magnitude of the current flowing through the motor in accordance with the accumulation result represented by the response signal. As a result, the life of the motor can be extended.
According to the invention of claim 7, the motor current control means maintains the current value of the motor at a predetermined minimum value when the accumulation result by the accumulation means reaches a predetermined maximum value. A motor current value that maintains a specified percentage of the rated current can be realized.
According to the eighth aspect of the present invention, since the accumulation operation of the accumulation means starts immediately after the supply of power to the controller of the motor is started, the control sequence can be simplified.
According to the ninth aspect of the invention, since the accumulation operation of the accumulation means starts from the time when the motor temperature detected by the temperature detection means exceeds a predetermined motor temperature threshold, the accumulation operation is continued until the motor temperature threshold is exceeded. Can stop the operation.
According to the invention of claim 10, since the rotor temperature of the motor is estimated based on the output of the temperature sensor installed in the non-rotating part of the turbo molecular pump, a conventionally known temperature sensor is used. Temperature management can be performed.
According to the eleventh aspect of the invention, the rotor temperature is detected based on the output of the non-contact type temperature sensor that is arranged from the shaft of the turbo molecular pump via a predetermined gap, so that a more accurate rotor temperature can be directly obtained. Therefore, accurate temperature management can be realized.
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
＜実施の形態１＞
図１は、本発明を適用した真空ポンプの温度制御システムを示す全体構成図である。ポンプ本体１として、本実施の形態ではターボ分子ポンプを用いている。ターボ分子ポンプの回転体（後に、図２を参照して説明する）を駆動するモータ６の回転数（ｒｐｍ）は、コントローラ８０のモータ制御部８２から出力されるモータ制御信号ＳＧ８２により制御される。モータ６の回転数は回転数センサ１３により検出され、回転数信号ＳＧ１３としてモータ制御部８２に入力される。モータ６のステータ側に設置されているモータ温度センサ３１は、モータ温度信号ＳＧ３１を温度制御部８４に送出する。なお、このモータ温度センサ３１はロータ温度を直接測定する形式のものではないので、温度制御部８４は、モータ温度信号ＳＧ３１により表された温度をロータ温度に変換するために、予め設計段階で得られたデータに基づいてロータ温度への変換を行うのが好適である。
<Embodiment 1>
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing a temperature control system of a vacuum pump to which the present invention is applied. As the pump body 1, a turbo molecular pump is used in the present embodiment. The rotational speed (rpm) of the motor 6 that drives the rotating body of the turbo molecular pump (described later with reference to FIG. 2) is controlled by a motor control signal SG82 output from the
温度制御部８４には、記憶部８６と累積演算部８８が接続されている。この記憶部８６には、モータの各温度ｘに対応した重み値Ｗｘ（後の詳述する）が記憶されている。累積演算部８８は、記憶部８６から一定周期毎（本実施の形態１では、１秒毎）に読み出された重み値を累算して累算結果を温度制御部８４に知らせる。
A
上記の重み値Ｗｘは、
Ｗｘ＝−Ｗ０，＋Ｗ１，・・・，＋ＷＮ−１，＋ＷＮ （式１）
（ここで、Ｗ０およびＷ１〜ＷＮは正数）
であり、負の重み値−Ｗ０と、正の重み値＋Ｗ１，・・・，＋ＷＮ−１，＋ＷＮを有している。本実施の形態では、後に表１を参照して詳述するように、
Ｗ１＜ＷＮ−１＜ＷＮ （式２）
とすることにより、モータの電流を迅速且つ適切に制御している。
The weight value Wx is
Wx = −W 0 , + W 1 ,..., + W N−1 , + W N (Formula 1)
(Here, W0 and W1～W N is a positive number)
And have negative weight values −W 0 and positive weight values + W 1 ,..., + W N−1 , + W N. In the present embodiment, as will be described in detail later with reference to Table 1,
W 1 <W N-1 <W N (Formula 2)
Thus, the motor current is controlled quickly and appropriately.
これら重み値を逐次累算して得られた累算結果に基づいて、温度制御部８４は所定の応答信号ＳＧ８４をモータ制御部８２に出力する。この応答信号ＳＧ８４をトリガとして、モータ制御部８２はモータ電流を予め定めた値（具体的には、モータ電流＝０）に強制設定する。すなわち本実施の形態では、応答信号ＳＧ８４として、モータの駆動を停止してフリーランさせるためのアラーム発報信号を出力する。また、アラーム発報信号の出力前にアラーム前段階信号を出力することにより、モータへの供給電流を所定値（例えば、定格電流の３０％）まで減少させてもよい。
Based on the accumulation result obtained by sequentially accumulating these weight values, the
操作部９０は、オペレータによる手動入力によりポンプ制御に必要な指令およびパラメータ等をコントローラ８０に入力することができる。また、図示しない外部入力端子を介して、記憶部８６に記憶されている重み値を書き換えることも可能である。
The
図２は、ポンプ本体１（ターボ分子ポンプ）の詳細な断面構成図である。ポンプ本体１に設けられたケーシング２０の内部には、モータ６により回転駆動される回転体４が設けられている。回転体４の素材にはアルミ合金が用いられ、回転体４には複数段のロータ翼２１およびネジ溝部２２が形成されている。回転体４の回転速度は、回転数センサ１３により検出される。モータ温度は、モータ６内の所定位置（ステータ）に設置されたモータ温度センサ３１により検出される。しかし、ステータ温度とロータ温度とは異なっているのが通常であるので、既述のように、モータ温度信号ＳＧ３１により表された温度を温度制御部８４でロータ温度に変換し、その変換値をモータ温度としてもよい。
FIG. 2 is a detailed cross-sectional configuration diagram of the pump body 1 (turbomolecular pump). A
軸方向に配設された複数段のロータ翼２１に対しては複数段のステータ翼２３が交互に配設され、ネジ溝部２２に対しては径方向に僅かな隙間を介して筒状部材２４が配設されている。ロータ翼２１およびステータ翼２３は、タービン翼で構成されている。各ステータ翼２３はスペーサ２５によって所定の間隔に維持されており、最上段のスペーサ２５の上端は、ケーシング２０の上端内側に設けられた突起部分に当接している。ケーシング２０をベース２８に固定することにより、軸方向交互に重ねられたステータ翼２３およびスペーサ２５はケーシング２０の上端部分とベース２８との間に挟持される。
A plurality of stages of stator blades 23 are alternately disposed with respect to the plurality of stages of
モータ６により回転体４を高速回転すると、排気作用が生じる。その結果、吸気口側のガスが矢印Ｇ１のように排気され、排気口２６に接続された補助ポンプ（図示せず）によってポンプ外へと排出される。
When the
ロータ翼２１およびステータ翼２３による排気作用は高真空側で有効に作用し、ネジ溝部２２および筒状部材２４による排気作用は低真空側で有効に作用するものであり、ガスの凝縮による生成物付着は低真空側においてより顕著に発生する。そこで、ポンプ本体のベース２８にはヒータ２９が設けられており、生成物が付着しやすいガスを排気する場合には、このヒータ２９によりポンプ温度を上昇させて生成物の付着を抑制する。その際、冷却装置３０による冷却とヒータ２９による加熱とを制御してポンプ温度の制御を行う。冷却装置３０は冷却水により冷却を行うものであり、電磁バルブ等により流量を調節することにより冷却効果の制御を行う。
The exhaust action by the
図２に示したターボ分子ポンプは５軸制御形磁気軸受ターボ分子ポンプであり、回転体４はラジアル磁気軸受を構成する電磁石５１，５２とアキシャル磁気軸受を構成する電磁石５３とにより非接触支持される。回転体４の浮上位置はラジアル変位センサ７１，７２およびアキシャル変位センサ７３によって検出される。２７は非常用のメカニカルベアリングであり、磁気軸受が作動していない時にはメカニカルベアリング２７により回転体４は支持される。
The turbo molecular pump shown in FIG. 2 is a five-axis control type magnetic bearing turbo molecular pump, and the
図３は、温度制御部８４から応答信号ＳＧ８４としてアラーム発報信号を送出する過程を示した説明図である。次に示す表１は、記憶部８６に記憶されている重み値を示している。本実施の形態では、現在のモータ温度が１２０．０℃以下のときに重み値（カウント数）を−１０とし、１２０℃を越えるにしたがって重み値（カウント数）を＋１から＋１０まで順次増加させている。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a process of sending an alarm signal as a response signal SG84 from the
表１の備考欄に記載してあるように、累積演算部８８による累算結果（トータルカウント値）の下限値は“０”に設定する。換言すると、モータ温度として１２０℃以下が継続して生ずることにより逐次算出される累算結果（１秒毎に算出される累算結果）が０以下になったとしても、累積演算部８８から出力される累算結果の下限値は“０”に設定する。これとは逆に、モータ温度として１２０℃を越える温度が継続して生ずることにより累算結果が５００を越えたとしても、累積演算部８８から出力される累算結果（トータルカウント値）の上限値は“５００”に設定する。
As described in the remarks column of Table 1, the lower limit value of the accumulation result (total count value) by the
アラーム発報の過程を具体的に示すと、次のようになる。まず、モータ温度があるモータ温度リミット閾値（１２０℃）以上に上昇した場合、モータ温度リミット閾値（１２０℃）を超過している期間中の重み値（表１のカウント数）を記憶部８６から１秒毎に読み出していき、累算を累積演算部８８で逐次行っていく。そして、累算結果（トータルカウント値）が５００を越えたときに、温度制御部８４は応答信号ＳＧ８４としてアラーム発報信号を出力する。
Specifically, the process of alarm generation is as follows. First, when the motor temperature rises above a certain motor temperature limit threshold (120 ° C.), the weight value (count number in Table 1) during the period when the motor temperature limit threshold (120 ° C.) is exceeded is stored from the
例えば、図３の曲線Ｐ１のように、急激にモータ温度が上昇するケースでは累算結果が短期間で上限値“５００”となってしまうので、タイミングＡでアラームが発報される。特に、モータ温度リミット閾値（１２０℃）を越える程度が増すにつれて重み値（表１のカウント数）が大きくなっているので、モータ温度の上昇が急激となる場合には、迅速にアラーム発報がなされる。 For example, as shown by the curve P1 in FIG. 3, in the case where the motor temperature rises rapidly, the accumulated result becomes the upper limit value “500” in a short period, so that an alarm is issued at timing A. In particular, as the degree of exceeding the motor temperature limit threshold (120 ° C.) increases, the weight value (the number of counts in Table 1) increases. Therefore, if the motor temperature rises rapidly, an alarm is issued immediately. Made.
また、図３の曲線Ｐ２のように、モータ温度が急激に上昇した後に再びモータ温度リミット閾値（１２０℃）以下まで急速に降下する場合には、累算結果（トータルカウント値）が上限値“５００”に達することなく下限値“０”に達してしまうので、アラーム発報はなされない。さらに、図３の曲線Ｐ３のように、モータ温度がじわじわと徐々に上昇していく場合には、累算結果（トータルカウント値）が上限値“５００”に達したタイミングＢでアラームが発報される。 Also, as shown by the curve P2 in FIG. 3, when the motor temperature rapidly increases and then rapidly decreases again to the motor temperature limit threshold value (120 ° C.) or less, the accumulation result (total count value) becomes the upper limit value “ Since the lower limit value “0” is reached without reaching 500 ”, no alarm is issued. Further, when the motor temperature gradually rises as shown by the curve P3 in FIG. 3, an alarm is generated at the timing B when the accumulated result (total count value) reaches the upper limit value “500”. Is done.
図４は、ターボ分子ポンプ（図２参照）のモータ６を加速していく最中に、アラームが発報されたときの具体例を示す。図４の曲線Ｒ１はモータ温度を、曲線Ｒ２はモータ回転数を、曲線Ｒ３はモータ電流を示している。本図から明らかなように、モータ６の回転数が定格回転数の４０％近辺に達した時点で、モータ温度はモータ温度リミット閾値（１２０℃）に達している。この時点から累積演算部８８での累算が開始される。累算結果（トータルカウント値）の初期値は、下限値０である。累積演算の開始と同時に、温度制御部８４はモータ制御部８２に対して、モータ温度がモータ温度リミット閾値（１２０℃）達したことを示すアラーム前段階信号を発する。このアラーム前段階信号の送出は、図示しない信号線を介して行われる。あるいは、応答信号ＳＧ８４を送出する信号線を介して、アラーム前段階信号を報知することも可能である。
FIG. 4 shows a specific example when an alarm is issued during acceleration of the motor 6 of the turbo molecular pump (see FIG. 2). The curve R1 in FIG. 4 represents the motor temperature, the curve R2 represents the motor rotation speed, and the curve R3 represents the motor current. As is apparent from this figure, when the rotational speed of the motor 6 reaches around 40% of the rated rotational speed, the motor temperature reaches the motor temperature limit threshold (120 ° C.). From this time point, accumulation by the
モータ制御部８２がアラーム前段階信号を受け取ると、曲線Ｒ３に示すように、モータ制御部８２はモータ電流を所定の値まで低減させる。しかしながら、モータ電流の低減にも拘わらず、モータ温度がモータ温度リミット閾値（１２０℃）を越えたままであるので、ある時間が経過した後に累算結果（トータルカウント値）が上限値５００に達する。すると温度制御部８４は、応答信号ＳＧ８４として、アラーム発報信号をモータ制御部８２に送出する。モータ制御部８２は、このアラーム発報信号に応答して、モータ電流を０に制御する。すなわち、モータ電流の遮断により、モータ６はフリーランとなるので、回転数は徐々に下がっていく。それと同時に、モータ温度も降下していく。なお、図４に示した制御例では、アラーム発報後にモータ駆動を再開していないが、所定時間の経過後に再びモータ駆動を開始してもよい。
When the
−実施の形態１による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
（１）ターボ分子ポンプ１に内蔵されているモータ６の温度を検出するモータ温度センサ３１と、複数のモータ温度に対応した重み値を記憶しておく記憶部８６と、モータ温度センサ３１により検出されたモータ温度に対応する重み値を記憶部８６から１秒（または、所定の周期）毎に逐次読み出す温度制御部８４と、温度制御部８４から供給された重み値を累算する累積演算部８８とを備えており、温度制御部８４は、累積演算部８８による累算結果に応じてアラーム発報を表す応答信号ＳＧ８４を発する構成としてあるので、モータ温度の変化状況に応じてアラーム発報時刻を適切に可変制御することができる。
特に、一瞬だけモータ温度がモータ温度リミット閾値を越えただけでは直ちにアラーム発報とならないので、本実施の形態に係るターボ分子ポンプを用いるプロセス系統への悪影響を避けることができる。
より具体的に述べると、従来は、ガス負荷などに起因してモータ温度が一瞬あるいは短期間だけモータ温度リミット閾値を越えたとしてもアラームが発報されてしまうので、モータがフリーラン状態になって減速してしまった。したがって、モータ温度リミット閾値ぎりぎりとなるようなガス負荷をかけて運転している場合には、短時間かつ軽度な温度超過に対応することができなかったが、本実施の形態によれば、生産工程の停止などモータ停止による各種の不都合を避けることができる。
-Actions and effects of the first embodiment-
According to the present embodiment, the following actions and effects can be achieved.
(1) Detected by a
In particular, since the alarm is not generated immediately when the motor temperature exceeds the motor temperature limit threshold value for a moment, adverse effects on the process system using the turbo molecular pump according to the present embodiment can be avoided.
More specifically, conventionally, an alarm is issued even if the motor temperature exceeds the motor temperature limit threshold for a moment or for a short period due to a gas load or the like, so the motor enters a free-run state. And slowed down. Therefore, when operating with a gas load that is just below the motor temperature limit threshold, it was not possible to respond to a short temperature and a slight overtemperature, but according to this embodiment, production Various inconveniences due to motor stoppage such as process stoppage can be avoided.
（２）累積演算部８８による累算結果（トータルカウント値）が下限値＝０以下となるときは、実際の累算結果に拘わりなく、累算結果を下限値＝０に設定しているので、モータ温度リミット閾値（１２０℃）を挟んでモータ温度が変化する際にも、適切な時期にアラーム発報をすることができる。
(2) When the accumulation result (total count value) by the
（３）記憶部８６に記憶されている重み値（表１のカウント数）は、モータ温度がモータ温度閾値（１２０℃）以下となるときには負の値（−１０）を、モータ温度がモータ温度閾値（１２０℃）を越えるときには正の値（＋１〜＋１０）に設定してあるので、ある短期間だけモータ温度が上昇したような場合（図３の曲線Ｐ２のような場合）には、不要なアラーム発報を避けることができる。
(3) The weight value (count number in Table 1) stored in the
（４）表１に示したように、重み値（カウント数）は、モータ温度閾値以下であるときには−Ｗ０であり、モータ温度閾値を越えて上昇するにしたがって＋Ｗ１，・・・，＋ＷＮ−１，＋ＷＮとなる（Ｗ０およびＷ１〜ＷＮは正数であって、Ｗ１＜ＷＮ−１＜ＷＮ）ように設定してあるので、モータ温度の変化状況に応じてアラーム発報時刻を適切に可変制御することができる。 (4) As shown in Table 1, the weight value (number of counts) is −W 0 when it is equal to or lower than the motor temperature threshold, and + W 1 ,. N−1 , + W N (W 0 and W 1 to W N are positive numbers, and W 1 <W N−1 <W N ) is set. Thus, the alarm issue time can be appropriately variably controlled.
（５）温度制御部８４は、累積演算部８８による累算結果（トータルカウント値）が規定値（＝上限値である５００）以上に達した時点で応答信号としてアラーム発報信号を発する構成としてあるので、上限値を適宜変更することにより、稼働中のプロセスに適合したアラーム発報をなすことができる。
(5) The
（６）モータ制御部８２は、累積演算部８８による累算結果（トータルカウント値）が上限値（＝５００）に達する前に、モータ電流を所定の値（図４の曲線Ｒ３参照）に制限するので、モータ温度の上昇を抑制することができる。
(6) The
（７）累積演算部８８は、モータ温度センサ３１により検出されたモータ温度がモータ温度閾値（１２０℃）を超えた時刻を起点として、１秒（または、所定の周期）毎に記憶部８６から読み出された重み値を累算していくので、モータ温度閾値（１２０℃）を超えるまでは演算動作を停止させておくことができる。
(7) The
（８）モータ温度センサ３１は、ターボ分子ポンプ（図２）に内蔵されているモータ６のステータに設置されているので、従来から知られている温度センサを用いることができる。
(8) Since the
＜実施の形態２＞
上述した実施の形態１では、応答信号ＳＧ８４としてアラーム発報信号を出力する場合について説明したが、以下に述べる実施の形態２では、累算結果に応じてモータ電流を制御する動作について説明する。すなわち、実施の形態２では図１と同じブロック構成を有するが、応答信号ＳＧ８４に応じてモータ電流を可変制御する点が異なっている。以下、実施の形態２について詳細に説明する。
<Embodiment 2>
In the first embodiment described above, the case where the alarm signal is output as the response signal SG84 has been described. In the second embodiment described below, an operation for controlling the motor current according to the accumulation result will be described. That is, the second embodiment has the same block configuration as that of FIG. 1, but is different in that the motor current is variably controlled according to the response signal SG84. Hereinafter, the second embodiment will be described in detail.
実施の形態２では、重み値として、次の表２に示すようなカウント数を記憶部８６に記憶させておく。
温度制御部８４は、モータ温度がモータ温度リミット閾値（１２０℃）を越えた時点から、０．０１秒毎に記憶部８６から重み値（カウント数）を読み出していく。そして、累積演算部８８は、先に説明した実施の形態１と同様、累算を行う。但し、実施の形態２において、累算結果（トータルカウント値）の下限値は“０”、累算結果（トータルカウント値）の上限値は“８０００”に設定する。
The
温度制御部８４は、応答信号ＳＧ８４として、累積演算部８８での累算結果（トータルカウント値）を表す累算結果信号をモータ制御部８２に出力する。この累算結果信号を受けたモータ制御部８２は、累算結果信号により表されるトータルカウント値に応じて、モータ電流を可変制御する。モータ電流の大きさは、次の（式３）で示すモータ電流指令値によって決定される。
The
（モータ電流指令値）＝
（ＭＡＸ値）×（１００００−（トータルカウント値））／１００００
（式３）
ここで、（ＭＡＸ値）とは、モータ温度に関係なく設定されている最大電流値である。
(Motor current command value) =
(MAX value) × (10000− (total count value)) / 10000
(Formula 3)
Here, (MAX value) is the maximum current value set regardless of the motor temperature.
図５に示すように、モータ温度が１２０．１℃となった時点（タイミング１：図中では丸１として描いてある）で累積演算が開始される。そして、累算結果（トータルカウント値）が増加するにしたがって、モータ電流はタイミング２（図中の丸２）およびタイミング３（図中の丸３）に至るまで時間の経過と共に低下していく。しかし、タイミング３では累算結果（トータルカウント値）が上限値＝８０００に達するので、モータ電流の大きさは（式３）から明らかなように、最大電流値の２０％に固定される。 As shown in FIG. 5, the cumulative calculation is started when the motor temperature reaches 120.1 ° C. (timing 1: drawn as circle 1 in the drawing). As the accumulation result (total count value) increases, the motor current decreases with time until reaching timing 2 (circle 2 in the figure) and timing 3 (circle 3 in the figure). However, since the accumulated result (total count value) reaches the upper limit value = 8000 at timing 3, the magnitude of the motor current is fixed to 20% of the maximum current value, as is apparent from (Equation 3).
タイミング３以降は、モータ電流の大きさが最大値の２０％に固定されたままであるので、モータ温度は徐々に降下していく。そして、タイミング４（図中の丸４）ではモータ温度リミット閾値（１２０℃）以下となるので、表２に示すようなカウント数＝−２０が累積演算部８８に入力される。その結果として累算結果（トータルカウント値）も徐々に小さくなってくるので、モータ電流は次第に増加していく。その後、タイミング５（図中の丸５）では累算結果（トータルカウント値）が０となるので、モータ電流は（式３）中の（ＭＡＸ値）となる。
After timing 3, since the motor current remains fixed at 20% of the maximum value, the motor temperature gradually decreases. At timing 4 (
図６は、ターボ分子ポンプ（図２参照）の回転数を定格値の１００％まで加速していく過程のモータ電流およびモータ温度を示している。図６の曲線Ｋ１はモータ温度を、曲線Ｋ２はモータ回転数を、曲線Ｋ３はモータ電流を示している。本図から明らかなように、モータ温度がモータ温度リミット閾値（１２０℃）に達した時点以降では、モータ電流の制御（制限と解除の繰り返し）が行われるので、モータ温度はモータ温度リミット閾値（１２０℃）近辺に維持されていることが判る。 FIG. 6 shows the motor current and the motor temperature in the process of accelerating the rotational speed of the turbo molecular pump (see FIG. 2) to 100% of the rated value. The curve K1 in FIG. 6 represents the motor temperature, the curve K2 represents the motor rotation speed, and the curve K3 represents the motor current. As is apparent from the figure, since the motor current is controlled (repeated limit and release) after the motor temperature reaches the motor temperature limit threshold (120 ° C.), the motor temperature is the motor temperature limit threshold ( It can be seen that the temperature is maintained in the vicinity of 120 ° C.).
−実施の形態２による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
（１）モータ制御部８２は、応答信号ＳＧ８４が表す累算結果（トータルカウント値）に対応してモータ６に流れる電流の大きさを制御しているので、モータ温度をモータ温度リミット閾値（１２０℃）近辺に維持することができる。その結果、モータ６の寿命を延ばすことができる。なお、モータの寿命は、一般的に次の（式４）により表されるので、モータ温度リミット閾値を適宜設定することにより、維持管理の手間をより少なくすることができる。
（モータ寿命）＝
（定格温度時の寿命）×２＾（（定格温度−周囲温度）／１０） （式４）
-Actions and effects of the second embodiment-
According to the present embodiment, the following actions and effects can be achieved.
(1) Since the
(Motor life) =
(Life at rated temperature) x 2 ^ ((rated temperature-ambient temperature) / 10) (Formula 4)
＜実施の形態３＞
実施の形態３では、上述した実施の形態１と実施の形態２とを組み合わせた真空ポンプを構成する。すなわち、下記の（１）および（２）を併せもつ真空ポンプを構成する。その他の構成は同じであるので、説明は省略する。
（１）ターボ分子ポンプ１に内蔵されているモータ６の温度を検出するモータ温度センサ３１と、複数のモータ温度に対応した重み値を記憶しておく記憶部８６と、モータ温度センサ３１により検出されたモータ温度に対応する重み値を記憶部８６から１秒（または、所定の周期）毎に逐次読み出す温度制御部８４と、温度制御部８４から供給された重み値を累算する累積演算部８８とを備えており、温度制御部８４は、累積演算部８８による累算結果に応じてアラーム発報を表す応答信号ＳＧ８４を発する。
（２）モータ制御部８２は、応答信号ＳＧ８４が表す累算結果（トータルカウント値）に対応してモータ６に流れる電流の大きさを制御することにより、モータ温度をモータ温度リミット閾値（１２０℃）近辺に維持させる。すなわち、応答信号ＳＧ８４は、累算結果（トータルカウント値）をモータ制御部８２に知らせるのみならず、累算結果に応じたアラーム発報をモータ制御部８２に知らせる。
<Embodiment 3>
In the third embodiment, a vacuum pump in which the first embodiment and the second embodiment described above are combined is configured. That is, a vacuum pump having the following (1) and (2) is configured. Since other configurations are the same, description thereof is omitted.
(1) Detected by a
(2) The
−実施の形態３による作用・効果−
本実施の形態によれば、以下のような作用・効果を奏することができる。
（１）真空ポンプのモータ駆動が急に零になってしまうという使い勝手の悪化を防止すると同時に、モータ寿命の短命化を防止することができる、という格別な効果が得られる。
-Actions and effects of the third embodiment-
According to the present embodiment, the following actions and effects can be achieved.
(1) It is possible to obtain a special effect that it is possible to prevent the deterioration of the usability that the motor driving of the vacuum pump suddenly becomes zero and at the same time to prevent the motor life from being shortened.
＜その他の変形例＞
（１）実施の形態１ないし実施の形態３では、モータ温度リミット閾値を越えたことが検出されてから累積演算部８８による累積演算を開始しているが、モータ６を始動（＝コントローラ８０への電力の供給を意味する）した直後から、所定の周期毎に記憶部８６から読み出された重み値（カウント数）を累算していく構成としてもよい。
（２）図１および図２に示すモータ温度センサ３１は、ステータの一部に取り付けてあるが、ターボ分子ポンプのシャフトから所定の空隙を介して配置されている非接触型温度センサの出力に基づいてロータ温度を検出することも可能である。例えば、本出願人による特開２００３−４２１５５号公報，特開２００６−１９４０９４号公報に記載されている非接触式のロータ温度センサを用いてもよい。
（３）実施の形態１および実施の形態２では、ターボ分子ポンプを駆動するモータについて説明してきたが、ターボ分子ポンプに限らずドラッグポンプ等の真空ポンプにも適用することができる。
<Other variations>
(1) In the first to third embodiments, the cumulative calculation by the
(2) The
(3) In the first and second embodiments, the motor for driving the turbo molecular pump has been described. However, the present invention can be applied not only to the turbo molecular pump but also to a vacuum pump such as a drag pump.
以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上述した実施の形態および変形例に限定されるものではない。
実施の形態と変形例の一つとを組み合わせること、もしくは、実施の形態と変形例の複数とを組み合わせることも可能である。
変形例同士をどのように組み合わせることも可能である。
さらに、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
The above description is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications unless the features of the present invention are impaired.
It is also possible to combine the embodiment and one of the modified examples, or to combine the embodiment and a plurality of modified examples.
It is possible to combine the modified examples in any way.
Furthermore, other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention.
１ ポンプ本体
６ モータ
１３ 回転数センサ
３１ モータ温度センサ
８０ コントローラ
８２ モータ制御部
８４ 温度制御部
８６ 記憶部
８８ 累積演算部
９０ 操作部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pump main body 6
Claims (11)
複数のモータ温度に対応した重み値を記憶しておく記憶手段と、
前記温度検出手段により検出されたモータ温度に対応する重み値を前記記憶手段から所定の周期毎に読み出す読出手段と、
前記読出手段から出力された重み値を累算する累算手段と、
前記累算手段による累算結果に応じて所定の応答信号を発する応答手段とを備えたことを特徴とする真空ポンプ。 Temperature detection means for detecting the temperature of the motor built in the vacuum pump;
Storage means for storing weight values corresponding to a plurality of motor temperatures;
A reading means for reading a weight value corresponding to the motor temperature detected by the temperature detecting means from the storage means at predetermined intervals;
Accumulating means for accumulating the weight value output from the reading means;
A vacuum pump comprising: response means for issuing a predetermined response signal in accordance with an accumulation result by the accumulation means.
前記累算手段による累算結果が所定の下限値以下となるときは、前記累積結果を前記所定の下限値に設定することを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1, wherein
A vacuum pump characterized in that, when an accumulation result by the accumulating means is equal to or less than a predetermined lower limit value, the accumulation result is set to the predetermined lower limit value.
前記記憶手段に記憶されている重み値は、モータ温度が所定のモータ温度閾値以下となるときには負の値を、モータ温度が前記モータ温度閾値を越えるときには正の値を有することを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 1 or 2,
The weight value stored in the storage means has a negative value when the motor temperature falls below a predetermined motor temperature threshold value, and has a positive value when the motor temperature exceeds the motor temperature threshold value. pump.
前記重み値は、モータ温度が前記モータ温度閾値以下であるときには−Ｗ０であり、モータ温度が前記モータ温度閾値を越えて上昇するにしたがって＋Ｗ１，・・・，＋ＷＮ−１，＋ＷＮとなる（Ｗ０およびＷ１〜ＷＮは正数であって、Ｗ１＜ＷＮ−１＜ＷＮ）ことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 3,
The weight value is −W 0 when the motor temperature is equal to or lower than the motor temperature threshold, and + W 1 ,..., + W N−1 , + W N as the motor temperature rises above the motor temperature threshold. (W 0 and W 1 to W N are positive numbers, and W 1 <W N−1 <W N ).
前記応答手段は、前記累算手段による累算結果が規定値以上に達した時点で、前記応答信号として警報信号を発することを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 4,
The vacuum pump according to claim 1, wherein the response means emits an alarm signal as the response signal when an accumulation result by the accumulation means reaches a predetermined value or more.
前記モータに流れる電流の値を、前記応答信号に対応して制御するモータ電流制御手段を更に備えたことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 5,
A vacuum pump further comprising motor current control means for controlling a value of a current flowing through the motor in accordance with the response signal.
前記モータ電流制御手段は、前記累算手段による累算結果が所定の最大値に達したとき、前記モータの電流値を所定の最小値に維持することを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to claim 6,
The motor current control means maintains a current value of the motor at a predetermined minimum value when an accumulation result by the accumulation means reaches a predetermined maximum value.
前記累算手段は、前記モータのコントローラへ電力の供給を開始した直後から、所定の周期毎に前記記憶手段から読み出された重み値を累算していくことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 7,
The vacuum pump characterized in that the accumulating means accumulates the weight value read from the storage means every predetermined cycle immediately after the supply of electric power to the controller of the motor is started.
前記累算手段は、前記温度検出手段により検出されたモータ温度が所定のモータ温度閾値を超えた時点から、所定の周期毎に前記記憶手段から読み出された重み値を累算していくことを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 7,
The accumulating means accumulates the weight value read from the storage means every predetermined period from the time when the motor temperature detected by the temperature detecting means exceeds a predetermined motor temperature threshold. A vacuum pump characterized by
前記温度検出手段は、ターボ分子ポンプの非回転部に設置されている温度センサの出力に基づいて前記モータのロータ温度を推定することを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 9,
The vacuum pump characterized in that the temperature detecting means estimates a rotor temperature of the motor based on an output of a temperature sensor installed in a non-rotating part of the turbo molecular pump.
前記温度検出手段は、ターボ分子ポンプのシャフトから所定の空隙を介して配置されている非接触型温度センサの出力に基づいて前記モータのロータ温度を検出することを特徴とする真空ポンプ。 The vacuum pump according to any one of claims 1 to 9,
The vacuum pump characterized in that the temperature detecting means detects a rotor temperature of the motor based on an output of a non-contact type temperature sensor arranged through a predetermined gap from a shaft of the turbo molecular pump.
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