JPH11210673A - 磁気浮上回転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の運転の履歴および異常発生の履歴をそ
の時刻とともに詳細に記憶することができ、コントロー
ラの電源を切っても記憶内容が消滅することがなく、し
たがって、装置の運転の履歴および異常発生の履歴を詳
細に知ることができ、故障、異常の診断が容易にできる
磁気浮上回転装置を提供する。 【解決手段】 磁気浮上回転装置は、回転体４を非接触
支持する磁気軸受６および回転体４を回転させる電動モ
ータ７を有する機械本体１と、これを制御するコントロ
ーラ２とを備えている。コントローラ２が、磁気軸受６
および電動モータ７を制御するＤＳＰ（ディジタル信号
処理プロセッサ）14と、ＤＳＰ14における処理プログラ
ムおよび制御パラメータを記憶したフラッシュメモリ16
と、実時間クロック15とを備えている。ＤＳＰ14が、実
時間クロック15の出力に基づいて、装置の運転の履歴お
よび異常発生の履歴を時刻とともにフラッシュメモリ16
に記憶させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転体を磁気軸
受により非接触支持して電動モータにより回転させる磁
気浮上回転装置、たとえば半導体製造装置などに使用さ
れる磁気軸受を用いたターボ分子ポンプなどの磁気浮上
回転装置に関する。

【０００２】以下、磁気浮上回転装置としてターボ分子
ポンプを例に説明する。

【０００３】

【従来の技術】ターボ分子ポンプとして、ポンプを構成
する回転体（ロータ）を制御型磁気軸受により非接触支
持して電動モータにより回転させる機械本体（ポンプ本
体）と、これを制御するコントローラとを備えているも
のが知られている。

【０００４】このような従来の磁気浮上回転装置におい
て、コントローラによる磁気軸受の制御はアナログＰＩ
Ｄ制御が主であり、装置の運転の履歴や、故障などによ
る異常発生の履歴を記憶しておくものはなかった。

【０００５】この種の磁気浮上回転装置では、装置の使
用状況を把握、管理するために、磁気軸受の駆動、モー
タの駆動などの運転の履歴を知る必要のある場合がある
が、そのような場合、従来は、コントローラにアワーメ
ータを設けて、磁気軸受の運転時間およびモータの運転
時間を表示するようにしていた。

【０００６】このため、コントローラに２つのアワーメ
ータを別に設ける必要があった。しかも、アワーメータ
では、磁気軸受あるいはモータの累積稼動時間を知るこ
とができるだけであり、これらの運転の履歴の詳細を知
ることはできなかった。

【０００７】また、この種の従来の磁気浮上回転装置に
は、装置に故障などによる異常が発生したときに、その
内容を表示して、記憶するものもあるが、コントローラ
の電源を切ると記憶内容が消滅するものが多く、記憶が
残っている場合でも、最後に発生した異常の内容だけで
あった。

【０００８】このため、発生した異常の内容から真の故
障、異常の内容を診断することは困難であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、装
置の運転の履歴および異常発生の履歴をその時刻ととも
に詳細に記憶することができ、コントローラの電源を切
っても記憶内容が消滅することがなく、したがって、装
置の運転の履歴および異常発生の履歴を詳細に知ること
ができ、故障、異常の診断が容易にできる磁気浮上回転
装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段および発明の効果】この発
明による磁気浮上回転装置は、回転体を非接触支持する
磁気軸受および前記回転体を回転させる電動モータを有
する機械本体と、前記機械本体を制御するコントローラ
とを備えている磁気浮上回転装置において、前記コント
ローラが、前記磁気軸受および前記電動モータを制御す
るディジタル処理手段と、前記ディジタル処理手段にお
ける処理プログラムおよび制御パラメータを記憶した不
揮発性メモリと、実時間クロックとを備え、前記ディジ
タル処理手段が、前記実時間クロックの出力に基づい
て、装置の運転の履歴および異常発生の履歴を時刻とと
もに前記不揮発性メモリに記憶させる履歴記憶手段を備
えていることを特徴とするものである。

【００１１】ディジタル処理手段としては、たとえばＭ
ＰＵ（マイクロプロセッサ）、ディジタル信号処理プロ
セッサなどが使用される。この明細書において、ディジ
タル信号処理プロセッサ（Digital Signal Processor）
とは、ディジタル信号を入力してディジタル信号を出力
し、ソフトウェアプログラムが可能で、高速実時間処理
が可能な専用ハードウェアを指す。なお、以下、これを
ＤＳＰと略すことにする。

【００１２】不揮発性メモリとしては、たとえば、フラ
ッシュメモリ、ＥＰＲＯＭなど、適当なものが使用され
る。

【００１３】たとえば、磁気軸受の起動、停止、モータ
の起動、停止が行われるたびに、その内容がそのときの
時刻とともに運転の履歴として不揮発性メモリに記憶さ
れる。また、機械本体あるいはコントローラの故障など
により、回転体の変位を検出するための変位センサの出
力信号、回転体の回転数を検出するための回転数センサ
の出力信号、コントローラにおける制御信号の演算値な
どに異常が生じた場合などには、その都度、その異常の
内容がそのときの時刻とともに異常発生の履歴として不
揮発性メモリに記憶される。このような運転の履歴およ
び異常発生の履歴は、不揮発性メモリに記憶されるた
め、コントローラの電源を切っても消滅することがな
い。したがって、いつでも任意の時点において、装置の
運転の履歴を詳細に知ることができる。また、過去の複
数の異常発生の履歴を発生時刻とともに知ることができ
るため、これらに基づいて、真の故障、異常の原因を診
断することができ、しかも診断が容易である。さらに、
従来のようにアワーメータなどを設ける必要がなく、コ
ントローラのコスト低減、小型化が可能である。

【００１４】たとえば、前記不揮発性メモリがコンピュ
ータに接続され、前記コンピュータが前記不揮発性メモ
リに記憶されている前記履歴を読み込んで表示させる表
示手段を備えている。

【００１５】コンピュータとしては、たとえばパソコン
（パーソナルコンピュータ）が使用される。また、コン
ピュータは、たとえばケーブル、通信回線などを介して
不揮発性メモリに接続される。

【００１６】このようにすると、コンピュータ側で前記
履歴を表示して、これを見ることができる。

【００１７】以下、図面を参照して、この発明の実施形
態について説明する。

【００１８】図１は、この発明による磁気浮上回転装置
をターボ分子ポンプに適用した場合の構成を示してい
る。

【００１９】ターボ分子ポンプは、ポンプ本体を構成す
る機械本体(1)およびポンプ制御部を構成するコントロ
ーラ(2)を備えており、コントローラ(2)にパソコン(3)
が接続されている。

【００２０】機械本体(1)には、ポンプを構成する回転
体（ロータ）(4)、変位検出部(5)、制御型磁気軸受
(6)、ビルトイン型電動モータ(7)および回転数センサ
(8)が設けられている。

【００２１】コントローラ(2)には、変位演算回路(9)、
磁気軸受駆動回路(10)、インバータ(11)、ＤＳＰボード
(12)およびシリアル通信ボード(13)が設けられ、ＤＳＰ
ボード(12)には、ディジタル処理手段としてのＤＳＰ(1
4)、実時間クロック(15)、不揮発性メモリであるフラッ
シュメモリ(16)、ＡＤ変換器(17)およびＤＡ変換器(18)
が設けられている。コントローラ(2)とパソコン(3)は互
いに離れた場所に設置され、フラッシュメモリ(16)とパ
ソコン(3)が通信ボード(13)とケーブル(19)を介して接
続されている。図示は省略したが、コントローラ(2)に
は、電源投入スイッチ、電源遮断スイッチ、モータ起動
スイッチ、モータ停止スイッチなどが設けられている。

【００２２】磁気軸受(6)は、図示しない複数の電磁石
の磁気吸引力により、回転体(4)の軸方向の１箇所にお
いて回転体(4)を軸方向の制御軸（アキシアル制御軸）
方向に非接触支持するとともに、回転体(4)の軸方向の
２箇所において、それぞれ、回転体(4)を互いに直交す
る２つの径方向の制御軸（ラジアル制御軸）方向に非接
触支持するものである。変位検出部(5)は、図示は省略
したが、回転体(4)の変位を検出するための複数の変位
センサを備えている。変位演算回路(9)は、変位検出部
(5)の複数の変位センサの出力信号に基づいて、回転体
(4)のアキシアル制御軸方向の変位を演算するととも
に、回転体(4)の軸方向の２箇所における前記２つのラ
ジアル制御軸方向の変位を演算し、これらの変位に対応
する変位信号をＡＤ変換器(17)を介してＤＳＰ(14)に出
力する。ＤＳＰ(14)は、ＡＤ変換器(17)から入力する変
位信号に基づいて、磁気軸受(6)の各電磁石に対する制
御電流値を演算し、これに対応する制御電流信号をＤＡ
変換器(18)を介して磁気軸受駆動回路(10)に出力する。
磁気軸受駆動回路(10)は、磁気軸受(6)の電磁石に対応
する複数の電力増幅器などを備えており、ＤＡ(18)から
出力される制御電流信号に基づいて磁気軸受(6)の対応
する電磁石に励磁電流を供給する。これにより、回転体
(4)が所定の目標位置に非接触支持される。

【００２３】モータ(7)は、磁気軸受(6)により非接触支
持された回転体(4)を回転させるものである。回転数セ
ンサ(8)は、回転体(4)の回転数を検出するためのもので
あり、たとえば、回転体(4)の１回転当り一定数（たと
えば１つ）のパルス信号をＤＳＰ(14)に出力する。ＤＳ
Ｐ(14)は、回転数センサ(8)のパルス信号から回転体(4)
の回転数を演算し、これに基づいて、モータ(7)の回転
を制御するための回転数指令信号をインバータ(11)に出
力する。そして、インバータ(11)は、ＤＳＰ(14)からの
回転数指令信号に基づいて、モータ(7)の回転を制御す
る。

【００２４】実時間クロック(15)は、常時、一定のクロ
ックパルスをカウントすることにより、実際の時刻を計
時している。なお、コントローラ(2)の電源が入ってい
ない間は、実時間クロック(15)は図示しないバックアッ
プ用のバッテリにより作動する。

【００２５】フラッシュメモリ(16)には、ＤＳＰ(14)に
おける処理プログラムが格納されている。また、フラッ
シュメモリ(16)には、図示は省略したが、磁気軸受(6)
の制御パラメータを記憶した制御パラメータテーブル、
装置の運転の履歴を記憶する運転履歴記憶テーブル、異
常発生の履歴を記憶する異常履歴記憶テーブルなどが設
けられている。

【００２６】コントローラ(2)の電源が投入されていな
い間は、回転体(4)は図示しないタッチダウン軸受によ
り機械的に支持されて、停止している。コントローラ
(2)の電源投入スイッチが操作されて、電源が投入され
ると、上記のように、磁気軸受(6)が駆動され、回転体
(4)がタッチダウン軸受から離れて目標位置に非接触支
持される。その後、モータ起動スイッチが操作される
と、上記のように、モータ(7)が駆動されて、回転体(4)
が回転させられ、装置の運転が続けられる。装置の運転
中に、モータ停止スイッチが操作されると、ＤＳＰ(14)
からインバータ(11)に回転停止指令が出力され、モータ
(7)が停止して、回転体(4)が停止する。そして、回転体
(4)が停止した後に、コントローラ(2)の電源遮断スイッ
チが操作されると、ＤＳＰ(14)からの停止指令により、
磁気軸受駆動回路(10)から磁気軸受(6)の電磁石への通
電が停止し、磁気軸受(6)による回転体(4)の支持がなく
なって、回転体(4)はタッチダウン軸受により機械的に
支持され、電源が遮断される。

【００２７】コントローラ(2)は、電源が投入されてい
る間、磁気軸受(6)、モータ(7)など、装置の運転状況を
把握し、それを装置の運転の履歴としてフラッシュメモ
リ(16)の運転履歴テーブルに記憶する。

【００２８】すなわち、コントローラ(2)の電源投入ス
イッチが操作されると、実時間クロック(15)からそのと
きの時刻を読み込み、その時刻と磁気軸受(6)の運転が
開始したことを運転履歴記憶テーブルに記憶する。同様
に、モータ駆動スイッチが操作されると、そのときの時
刻とモータ(7)の運転が開始したことを記憶し、モータ
停止スイッチが操作されると、そのときの時刻とモータ
(7)の運転が停止したことを記憶する。そして、電源遮
断スイッチが操作されると、そのときの時刻と磁気軸受
(6)の運転が停止したことを記憶し、その後、電源を遮
断する。

【００２９】また、コントローラ(2)は、電源が投入さ
れている間、ＡＤ変換器(17)の出力信号である変位信
号、回転数センサ(8)の出力信号、制御電流値の演算結
果などを常時監視しており、これらの異常を検知する
と、それを装置の異常発生の履歴としてフラッシュメモ
リ(16)の異常履歴記憶テーブルに記憶する。

【００３０】すなわち、装置のある箇所の異常を検知す
ると、実時間クロック(15)からそのときの時刻を読み込
み、その時刻と異常の内容を異常履歴記憶テーブルに記
憶する。

【００３１】装置の運転の履歴、異常発生の履歴は、不
揮発性メモリであるフラッシュメモリ(16)に記憶される
ので、コントローラ(2)の電源が遮断されても、消滅す
ることはない。

【００３２】パソコン(3)は、必要に応じ、フラッシュ
メモリ(16)の運転履歴記憶テーブルの内容および異常履
歴記憶テーブルの内容を読み込んで、外部メモリである
ハードディスクなどに記憶し、必要に応じ、運転の履
歴、異常発生の履歴、あるいは両者を合わせたものをデ
ィスプレイ(20)に表示させる。

【００３３】図２は、運転の履歴を発生時刻の順にディ
スプレイ(20)に表示させた１例を示している。

【００３４】図２において、左側の欄は発生の年月日
を、中央の欄は発生の時刻をそれぞれ表わしている。右
側の欄は運転の履歴の内容を表わしており、「power o
n」は磁気軸受(6)の運転の開始を、「start」はモータ
(7)の運転の開始を、「stop」はモータ(7)の運転の停止
を、「power off」は磁気軸受(6)の運転の停止をそれぞ
れ表わしている。

【００３５】装置の異常発生の履歴も、同様に表示する
ことができる。

【００３６】また、必要に応じ、パソコン(3)により、
フラッシュメモリ(16)の制御パラメータテーブルに記憶
されている磁気軸受(6)の制御パラメータなどを書き替
えることができる。しかしながら、コントローラ(2)
は、パソコンなどのコンピュータに接続されなくてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の実施形態を示すターボ分子
ポンプの概略構成図である。

【図２】図２は、パソコンのディスプレイの表示内容の
１例を示す説明図である。

【符号の説明】

(1) 機械本体 (2) コントローラ (3) パーソナルコンピュータ (4) 回転体 (6) 磁気軸受 (7) 電動モータ (14) ディジタル信号処理プロセッサ (15) 実時間クロック (16) フラッシュメモリ (20) ディスプレイ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転体を非接触支持する磁気軸受および前
   記回転体を回転させる電動モータを有する機械本体と、
   前記機械本体を制御するコントローラとを備えている磁
   気浮上回転装置において、 前記コントローラが、前記磁気軸受および前記電動モー
   タを制御するディジタル処理手段と、前記ディジタル処
   理手段における処理プログラムおよび制御パラメータを
   記憶した不揮発性メモリと、実時間クロックとを備え、
   前記ディジタル処理手段が、前記実時間クロックの出力
   に基づいて、装置の運転の履歴および異常発生の履歴を
   時刻とともに前記不揮発性メモリに記憶させる履歴記憶
   手段を備えていることを特徴とする磁気浮上回転装置。
2. 【請求項２】前記不揮発性メモリがコンピュータに接続
   され、前記コンピュータが前記不揮発性メモリに記憶さ
   れている前記履歴を読み込んで表示させる表示手段を備
   えていることを特徴とする請求項１の磁気浮上回転装
   置。