JPH03182698A

JPH03182698A - ターボ分子ポンプの制動制御装置

Info

Publication number: JPH03182698A
Application number: JP31977789A
Authority: JP
Inventors: Toshiya Saito; 俊哉斎藤
Original assignee: Seiko Seiki KK
Current assignee: Seiko Seiki KK
Priority date: 1989-12-08
Filing date: 1989-12-08
Publication date: 1991-08-08
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JP3069704B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、ロータの支承部として磁気軸受を有するタ
ーボ分子ポンプの制動制御装置に関し、詳しくはターボ
分子ポンプを制動して停止させる際に制動用の導入ガス
を最適量導入することにより停止までの所要時間を短縮
することのできるターボ分子ポンプの制動制御装置に関
する。

（従来の技術）従来のターボ分子ポンプにおいては、運転中のロータが
磁気浮上回転している状態から急速に停止させようとし
た場合、ポンプに設置されている導入ポート部の電磁弁
を開放して大気または窒素ガスをポンプ内部に導入し、
導入ガスから発生する回転抵抗により制動して停止させ
ている。

通常、この電磁弁のオリフィス径は、ポンプの最高回転
時での導入可能な流量に設定されている。

つまり、導入されたガスにより、回転中のロータに空力
的推力（ロータ翼がヘリコプタ−の如く上方へ押し」二
げられる）が働き、この空力的推力は最高回転時に最も
大きくなる。そのため、この空力的推力が大きい場合に
は、ロータが磁気浮」ニ状態より脱落し、保護ベアリン
グに接触する。いわゆるタッチダウンの状態になるため
、上記ガスの導入量は最高回転時でもタッチダウンを起
こさないような流量に設定しなければならない。

（発明が解決しようとする課題）しかしながらこのように電磁弁のオリフィス径がポンプ
の最高回転時での導入可能な流量に固定されているため
、導入されたガスに制動されて回転数が低下するにつれ
、導入ガスから発生する制動抵抗も小さくなる。そのた
め、さらに多量のガスを導入して制動抵抗を増加させる
ことも可能であるにもかかオフらず、流量が一定である
ため制動効率が低下してしまい、ポンプの停止までの所
要時間が必要以上に長くなるという問題がある。

そこでこの発明は、このような問題を解消するためにな
されたものであり、その目的とするところは、ポンプの
回転数に応じて導入されるガス量を増減することにより
、常に効率の良い制動を可能にしたターボ分子ポンプの
制動制御装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）この発明は、上記目的を達成するために、ロータが磁気
軸受に支承されるターボ分子ポンプの回転数および／ま
たはロータ変位を検出する検出手段と、ターボ分子ポンプを停止するための制動用ガスを導入す
る導入管路−Ｌに設けられた流量制御弁と、上記検出手
段が検出したターボ分子ポンプの回転数および／または
ロータ変位に応じて、その状態で最も効率の良い制動が
得られる導入ガス量を供給するための」１記流量制御弁
の弁開度を算出する弁開度算出手段と、算出された弁開度に基づき、上記流量制御弁を開閉駆動
する駆動手段と、を備えたことを特徴とする。

（作用）このように構成されたこの発明では、ターボ分子ポンプ
の回転数および／またはロータ変位が検出手段により検
出されると、その状態において最も効串良く制動を行う
ことのできる流量制御弁の弁開度が算出され、その弁開
度値に基づき駆動手段が流量制御弁を開閉駆動すること
により、ポンプの制動状態に応じた効率の良い制動が行
われる。

（実施例〉次に、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係るターボ分子ポンプの制動制御
装置の要部の構成を模式的に示したもので、磁気軸受方
式のターボ分子ポンプ１は、中央縦方向にロータ２が配
置され、ロータ２の周囲を囲むようにステータコラム８
が配置されている。

ロータ２およびステータコラム８の中央部にはロータ２
を駆動するモータ３が、またステータコラム８にはロー
タ２の回転数および変位を検出するセンサ４がロータ２
に対面して配置されている。

ターボ分子ポンプ１の下部右端には制動用のガス導入ポ
ート５および流量制御弁６が配設されている。なお図面
では磁気軸受を構成する電磁石や保護ベアリング及び気
体分子を排気するロータ翼、ステータ翼についての表示
を省略している。

上記モータ３．センサ４．流量制御弁６は、コントロー
ラ７にそれぞれ接続され、信号の授受が行われるように
構成されている。

コントローラ７の内部は、第２図に示すように構成され
ており、変換器２１では、センサ４が検出した回転数セ
ンサ信号が人力されると、信号中に含まれる単位時間中
のパルス数に比例したレベルの回転数信号が変換器２２
へ送られる。

変換器２２では、人力された回転数信号のレベルに応じ
た指令値を、図示しない制御ブロックから出力される開
信号が人力している間のみ、アンプ２３へ送る。ここで
人力される開信号とは、ターボ分子ポンプを停止させる
ときであってしかも導入ガスによって制動を行なう場合
に発せられる信号である。またここで、入力した回転数
信号のレベルが低いほど、出力する指令値が大きくなる
ような関数（例えば反比例関係）を予め変換器２２に組
み込んでおけば、回転数が低いほど後述する流量制御弁
６の弁開度を大きくできる。

アンプ２３は、人ノｊされた指令値を所定の倍率で増幅
し、駆動信号として流量制御弁６へ送る。

流量制御弁６は、人力された駆動信号に比例した弁開度
となるように動作する。

その結果、流量制御弁６を通過する導入ガスの流量は、
センサ４が検出したその時点でのロータ２の回転数に応
じて導入可能な最大流量となり、効率的なポンプ１の制
動が行われる。

これらの制動が進むにつれ、ポンプ１の一転１ｋが低下
してくると、センサ４から人力される回転数センサ信号
中のパルスが減少し、その減少分に応じて変換器２２か
ら出力される指令値が変動し流量制御弁６の弁開度が拡
大されて導入ガス流量が増加する。

以上のようにこの実施例ではセンサ４が検出したロータ
２の回転数に基づき、ロータ２の磁気浮１−が乱されな
い範囲の最大量の導入ガスを供給することにより、その
時点の回転数における最大の制動が行われて、ポンプの
停止までの所要時間を矢０くすることかできる。

第３図は、コントローラ７内部の他の実施例を示し、変
換器３１では、センサ４が検出したロータ２の変位を表
わす変位センサ信号が人力されると、信号中に含まれる
変位量に比例したレベルの変位信号が比較器３２へ送ら
れる。

比較器３２は、人力された変位信号のレベルと、図示し
ない基準電圧発生回路から送られた基準電圧と比較し、
変位信号のレベルが所定の範囲内である場合にＨレベル
の判別信号を調整器３３へ送る。ここで入力される基準
電圧とは、ロータ２が磁気浮上の状態を続けるのに許容
される最大の変（１′ｔに相当する電圧である。

調整器３３では、入力された判別信号がＨレベルであっ
てしかも図示しない制御ブロックから出力される開信号
が送られている間のみ、指令値をアンプ３４へ送る。こ
こで入力される開信号とは、ターボ分子ポンプを停止さ
せるときであってしかも導入ガスによる制動を行なう場
合に発せられる信号である。またここで出力される指令
値は、人力した変（１’を信号がＨレベルである間、後
述する流量制御弁６の弁開度を大きくする信号値である
。

アンプ３４は、入力された指令値を所定の倍率で増幅し
、駆動信号として流量制御弁６へ送る。

流量制御弁６は駆動信号が人力されている間、弁を開放
方向に駆動する。

その結果、流量制御弁６を通過する導入ガスの流量は、
センサ４が検出したその時点におけるロータ２の変位量
が許容範囲である場合のみ、流量制御弁６を徐々に開放
し導入流量を増大させていく。つまり、ポンプの制動が
開始されると、ロータ２の変位量が許容範囲内である間
、順次流量制御弁６が開放されて導入ガス量が増えてい
き、所定の変位量が検出されたところで、弁の開放動作
が停止される。ここで制動が進むにつれ、ロータ２の回
転数が減少するとロータ２の変位量も減少し、再び流量
制御弁６が開放されて導入ガス流量が増大される。その
結果、制動開始からポンプの停止までの間、常にロータ
２の磁気浮上が乱れる直前まで導入ガスがポンプ内に供
給され、効串の良い制動が行われる。

なおこの実施例において比較器を１個増設し、比較器３
２に設定されているロータ２の変位よりも大きい範囲を
設定しておき、変位量がその範囲にある場合は弁開度を
縮小する方向に流量制御弁６を駆動するように構成する
こともできる。

上記のようにこの実施例ではセンサ４が検出したロータ
２の変位量に基づき、ロータ２の磁気浮−４二が乱され
ない範囲の最大量の導入ガスを供給することにより、そ
の状態における最大可能な制動が行われて、ポンプの停
止までの所要時間を短くすることができる。

第４図はこれらの実施例において制動されたポンプの回
転数の時間的変化を従来例と対比して示したものである
。

従来例はバルブが開放された直後は減速割合が大きいが
、回転数の低下とともに減速割合も小さくなり、停止す
るまでの所要時間がＴ２となる。

一方、この発明に係る実施例は、回転数が低下しても減
速割合はほとんど変わらずほぼ直線的に減速されていき
、停止までの所要時間も従来例の約半分のＴ１となる。

これらの実施例を用いてターボ分子ポンプの制動を制御
した場合、停止までの所要時間が短縮されることにより
頻繁に発停を繰り返す作業条件の場合、サイクルタイム
が短くなりポンプの可動効率が改善されて生産性が向上
する。

また、ポンプの運転中に停電が発生した場合、バッテリ
でバックアップして停止させる時間が同様に篤縮される
ため、バッテリへの負担が小さくなりその分バッテリを
小型にすることができる。

さらには、通常の磁気源−にを保持しながらの停止だけ
でなく、磁気軸受に異常が発生しロータ２がタッチダウ
ンした状態で非常停止させる場合も、センサ４がタッチ
ダウンを検出すると流量制御弁６を最大開度まで緊急開
放する動作を上記制動制御装置内に設定しておくと、ロ
ータ２を極めて短時間に減速し停止させることが可能と
なり保護ベアリングの劣化を最低限に抑えることができ
る。

（効果）以上のように、この発明に係るターボ分子ポンプの制動
制御装置では、ターボ分子ポンプが導入ガスによって制
動される際、低下する回転数に応じた流量が導入される
ことにより、回転数が変化しても常に効率の良い制動が
行われ、停止時間が短くなる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るターボ分子ポンプの制動制御装
置の要部を模式的に示した全体構成図、第２図は同じく
この発明に係る制御装置の第１実施例の電気的構成を示
すブロック図、第３図は同じく第２実施例の電気的構成
を示すブロック図、第４図は実施例と従来例との回転数
の減速割合を対比して示した特性図である。１・・・ターボ分子ポンプ２・・・ロータ３・・・モータ４・・・センサ５・・・ガス導入ポート６・・・流量制御弁７・・・コントローラ８・・・ステータコラム２１・・・変換器２２・・・変換器２３・・・アンプ３１・・・変換器３２・・・比較器３３・・・調整器３４・・・アンプ特許出廟人　セイコー精機株式会社

Claims

【特許請求の範囲】１、ロータが磁気軸受に支承されるターボ分子ポンプの
回転数および／またはロータ変位を検出する検出手段と
、ターボ分子ポンプを停止するための制動用ガスを導入す
る導入管路上に設けられた流量制御弁と、上記検出手段
が検出したターボ分子ポンプの回転数および／またはロ
ータ変位に応じて、その状態で最も効率の良い制動が得
られる導入ガス量を供給するための上記流量制御弁の弁
開度を算出する弁開度算出手段と、算出された弁開度に基づき、上記流量制御弁を開閉駆動
する駆動手段と、を備えたことを特徴とするターボ分子ポンプの制動制御
装置。