(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空ポンプのための駆動制御装置であって、
真空ポンプの真空領域に配置されている電気デバイスと、
前記真空ポンプの真空領域の外側に配置されている制御デバイスと、
前記真空領域を画定するための隔離壁と、
前記隔離壁に真空気密に配置されており、前記電気デバイスに第１の導電体を介して結合され、前記制御デバイスにプラグコンタクト及び可撓性の第２の導電体を介して結合されている電気貫通部と
を備えており、
前記電気貫通部は前記プラグコンタクトに直接結合されており、前記プラグコンタクトは、前記制御デバイスに前記第２の導電体を介して結合されており、
前記プラグコンタクトは、組立ての前に、前記制御デバイスに少なくとも１つの結合ブリッジを介して結合されていることを特徴とする駆動制御装置。
【請求項２】
前記制御デバイスは、前記隔離壁に結合された制御回路基板を有していることを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項３】
前記プラグコンタクトは、前記隔離壁に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の駆動制御装置。
【請求項４】
前記制御デバイスは、ベースプレートに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動制御装置。
【請求項５】
前記ベースプレートは、前記隔離壁に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の駆動制御装置。
【請求項６】
前記プラグコンタクトは、前記ベースプレートに固定されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の駆動制御装置。
【請求項７】
前記プラグコンタクトはキャリアプレートに配置されており、前記結合ブリッジは前記キャリアプレートに結合されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の駆動制御装置。
【請求項８】
前記結合ブリッジは、公差を補償する組立てのために切断されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の駆動制御装置。
【請求項９】
真空ポンプであって、
ポンプハウジングに配置されており、少なくとも１つのロータ要素を支持しているロータ軸と、
前記ポンプハウジングに配置されており、前記少なくとも１つのロータ要素と協働する少なくとも１つのステータ要素と、
前記真空ポンプの真空領域に配置されている電気デバイスと、
前記真空ポンプの真空領域の外側に配置されている制御デバイスと、
前記真空領域を画定するための隔離壁と、
前記隔離壁に真空気密に配置されており、前記電気デバイスに第１の導電体を介して結合され、前記制御デバイスにプラグコンタクト及び可撓性の第２の導電体を介して結合されている電気貫通部と
を備えており、
前記電気貫通部は前記プラグコンタクトに直接結合されており、前記プラグコンタクトは、前記制御デバイスに前記第２の導電体を介して結合されており、
前記プラグコンタクトは、組立ての前に、前記制御デバイスに少なくとも１つの結合ブリッジを介して結合されていることを特徴とする真空ポンプ。
【請求項１０】
真空ポンプのための制御回路基板を製造して取り付けるための方法であって、
主キャリアを有する回路基板キャリアと、前記主キャリアに少なくとも１つの結合ブリッジを介して結合されているキャリアプレートとを製造する工程、
前記主キャリアに電子部品を取り付ける工程、
前記キャリアプレートにプラグコンタクトを配置する工程、
前記主キャリア及び／又は前記キャリアプレートを、請求項１乃至８のいずれかに記載の駆動制御装置の隔離壁又はベースプレートに組み立てる工程、及び
前記少なくとも１つの結合ブリッジを、組立てのために又は組立て中に切断する工程
を有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記プラグコンタクトを、前記電気貫通部上に又は前記電気貫通部内に差し込むことにより、前記電気貫通部に直接結合することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記プラグコンタクトを、前記ベースプレートに固定することを特徴とする請求項４及び請求項４を引用する請求項５乃至８のいずれかを引用する請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記プラグコンタクトを、前記電気貫通部に差し込んだ後、前記ベースプレートに外側から固定することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空ポンプのための駆動制御装置、真空ポンプ、及び真空ポンプのための制御回路基板を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空ポンプは、ポンプハウジングに少なくとも１つのロータ要素を備えている。例えばターボ分子ポンプでは、ロータ要素は、ロータディスクに形成された複数の動翼を有するロータである。例えば、ロータ要素は、ホルベック段（Holweckstufe）の実質的に中空の円筒状のロータであってもよい。少なくとも１つのロータ要素は、ポンプハウジングに回転自在に支持されたロータ軸によって支持されている。更に少なくとも１つのステータ要素が、ポンプハウジングに配置されており、少なくとも１つのロータ要素と協働する。ターボ分子ポンプでは、ステータ要素は、静翼を有する複数の円盤状のステータディスクによって形成されており、ステータディスクは隣り合うロータディスク間に配置されている。ホルベック段では、ステータ要素は固定された螺旋状の溝である。更に真空ポンプは、典型的には電気モータである駆動デバイスを備えている。この点において、電気モータのロータは、通常ロータ軸に直接配置されている。特に小型のポンプ構造を実現するために、電気モータのステータは、真空が存在する真空ポンプの領域に配置されている。結果として、電源が、例えばポンプハウジングの隔離壁を通って真空領域に導かれる必要がある。真空気密な電気貫通部のために、導電体がピンに両側で結合され得るように、電気を伝えるべくピン状体又はピンが隔離壁を貫通することが知られている。真空気密に密閉するために、ピンはガラス又は別の適切な封止体に鋳造されている。このような封止により、隔離壁の２つの側面間に圧力差が存在する場合であっても、十分な緊密性が保証され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第2011／095659号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ピンは、真空領域の外側に設けられた制御手段に可撓性ラインによって結合されている。この場合、ピンのガラス封止体が機械的な張力を極度に受けやすいので、可撓性ラインを設けることが必要である。このような張力は、例えば特にピン及びコネクタ間の公差により生じる場合がある。このため、可撓性ラインが設けられていない場合、組立ての際にガラス封止体が損傷することになる。しかしながら、このような可撓性ラインを設けるということは、製造及び特に組立てに関する多大な労力を意味する。可撓性ラインを有する対応するプラグコンタクトを電気貫通部のピンに手で差し込まなければならない。ここで、特にガラス封止体が過度な力によって損傷しないことを十分気を付ける必要がある。従って、製造及び組立てはコストがかかる。更に、ある程度大きな空間が必要である。
【０００５】
本発明は、電気貫通部への結合を簡略化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に定義されているような真空ポンプのための駆動制御装置、請求項１０に定義されているような真空ポンプ、及び請求項１１に定義されているような真空ポンプのための制御回路基板を製造して組み立てる方法を有する本発明によって達成される。
【０００７】
本発明の真空ポンプのための駆動制御装置は、隔離壁又はベース壁を有している。特に、隔離壁又はベース壁は、真空ポンプのポンプハウジングの一部、又は真空ポンプのポンプハウジングに結合されるように構成されている一部である。隔離壁によって、電気モータのセンサ及び他の電気部品のような駆動デバイスが配置されている真空ポンプの真空領域と別の領域とが隔てられる。この別の領域は、真空ポンプの外側の領域であってもよく、又は真空ポンプ内の別の領域であるが、より低い真空、特に大気圧が存在する別の領域であってもよい。隔離壁の一側に、電気デバイスが真空領域に配置されている一方、制御デバイスが隔離壁の反対側に、つまり真空領域の外側に配置されており、制御デバイスは、真空ポンプのポンプハウジングに直接配置されている制御デバイスであってもよく、又は外部の制御デバイスであってもよい。
【０００８】
隔離壁は、真空気密な電気貫通部を有している。典型的には電気貫通部は、隔離壁に真空気密に配置された一又は複数のピン又はピン状体によって形成されている。電気貫通部は、特にピンを隔離壁に好ましくはガラス封止体によって鋳造することにより形成されてもよい。電気貫通部は、第１の導電体によって電気デバイスに結合されている。典型的には、第１の導電体は可撓性の導電体であり、結合ワイヤが通常ピンに半田付けされている。電気貫通部及び制御デバイスは、第２の導電体を介して結合されている。本発明によれば、第２の導電体は、電気貫通部に直接結合されたプラグコンタクトとして構成されている。そのため、正確で低コストな結合が簡単になされ得る。本発明によれば、プラグコンタクトは、少なくとも１つの結合ブリッジを介して制御デバイスに結合されている。
【０００９】
本発明の実施形態では、制御デバイスの少なくとも一部が、隔離壁に結合されてもよい制御回路基板として構成されている。例えば、制御回路基板は、真空ポンプの真空領域の反対側である隔離壁の側に直接ねじ留めされているか、又は他の手段で固定されている。
【００１０】
本発明の特に好ましい実施形態では、ベースプレート又はベース要素が更に設けられている。ベースプレート又はベース要素は、隔離壁に直接又は間接的に固定されていることが好ましい。特に好ましい実施形態では、ベースプレート又はベース要素は、制御回路基板を固定すべく機能する。更に、別の好ましい実施形態では、プラグコンタクトがベースプレート又はベース要素に固定されてもよい。
【００１１】
この好ましい実施形態では、組み立てるために、制御回路基板をまずベースプレート又はベース要素に、特にはねじによって固定することが好ましい。その後、プラグコンタクト又はプラグコンタクトを支持する要素を、ベースプレート又はベース要素に、好ましくはねじによって保持するが、プラグコンタクトが依然として移動可能であるようにまだ固定していない。次の工程で、プラグコンタクトを電気貫通部に差し込んだ状態で、ベースプレート又はベース要素を隔離壁に結合する。プラグコンタクトとベースプレート又はベース要素との結合が依然としてゆるいので、電気貫通部内に力又はモーメントが生じることが防止される。その後、ベースプレート又はベース要素を、隔離壁、真空ポンプの別の部分、又はポンプハウジングに固定する。この固定の後、ひいては制御回路基板の位置を定めた後のみ、プラグコンタクトをベースプレート又はベース要素に、特に対応するねじを締めることにより固定する。そのため、プラグコンタクトを固定する前に、起こり得る既存の公差が確実に補償される。公差を補償した後で初めて、プラグコンタクトを固定する。
【００１２】
制御回路基板が隔離壁又はベースプレートのいずれかに固定されている上記の両方の実施形態では、プラグコンタクトが、第２の導電体の一部である可撓性のケーブルを介して制御回路基板に結合されていることが好ましい。更に、特に組立てを簡略化するという点では、プラグコンタクトが少なくとも１つの結合ブリッジを介して制御回路基板に結合されていることが好ましい。特に、このため、プラグコンタクトと制御回路基板に配置された他の電子部品とが自動的に位置決めされ得ることが有利である。
【００１３】
少なくとも１つの結合ブリッジがプラグコンタクトに直接結合されているか、又はキャリアプレートが更に設けられている。キャリアプレートは、プラグコンタクトを支持している状態で、少なくとも１つの結合ブリッジを介して制御回路基板に結合されている。キャリアプレートは、制御回路基板の板状の主キャリアの一部であってもよい。ここで、少なくとも１つの結合ブリッジのみが残っているように、キャリアプレートは、例えば制御回路基板内の対応する凹部によって形成されてもよい。この特に好ましい実施形態では、キャリアプレートは特に簡単に作製されることが可能であり、プラグコンタクトはキャリアプレートに簡単に、特には自動的に位置決めされてもよい。
【００１４】
好ましい実施形態では、少なくとも１つの結合ブリッジは一定の可撓性を有する。可撓性を有する少なくとも１つの結合ブリッジは、少なくとも１つの結合ブリッジの相対的に薄い設計によって達成され得る。少なくとも１つの結合ブリッジが切断され得ることが特に好ましい。従って、特に制御回路基板をベースプレート又は隔離壁に組み立てる前に、少なくとも１つの結合ブリッジを切断することが可能である。そのため、プラグコンタクトを支持するキャリアプレートをベースプレート又は隔離壁に、例えばねじ締めにより確実に固定することが可能になる。これは、制御回路基板に関しても可能である。
【００１５】
公差を補償するために、制御回路基板を隔離壁に組み立てるとき、制御回路基板をまず隔離壁に載置する一方、プラグコンタクトを電気貫通部のピンに同時的に差し込むことが好ましい。次の工程で、プラグコンタクト、特にはプラグコンタクトのキャリアプレートを隔離壁に、例えばねじ結合により固定して結合することが可能であり、少なくとも１つの結合ブリッジを場合によってはこの結合の前に切断する。次の工程で、制御回路基板を、特にはねじ結合によって隔離壁に確実に固定してもよい。
【００１６】
公差を補償するために、制御回路基板をベースプレートに取り付けるとき、制御回路基板をまずベースプレートに固定する。その後、プラグコンタクト又はキャリアプレートを、最終的に固定することなくベースプレートにゆるく固定する。その後、ベースプレートにゆるく固定されたプラグコンタクトを前もって差し込んだ状態で、ベースプレートを、特にはねじ結合によって隔離壁に直接又は間接的に固定して結合する。ここで、少なくとも１つの結合ブリッジを、特にはこの工程の前に切断する。その後、ベースプレート又はベース要素を隔離壁に固定して、最後に、プラグコンタクト又はプラグコンタクトのキャリアプレートをベースプレートに固定する。
【００１７】
制御回路基板を固定する上記に記載された両方の変形例では、結合ブリッジが可撓性を有するか又は切断される場合、プラグコンタクトを介して電気貫通部に力及び張力が生じない。張力の原因となり得る公差が、切断可能な結合ブリッジ又は可撓性の結合ブリッジと組み合わせて、特にはキャリアプレートに配置されたプラグコンタクトの本発明の設計によって補償される。
【００１８】
更に本発明は、ポンプハウジングに配置され、特には回転自在に支持されたロータ軸を備えている真空ポンプに関する。ロータ軸は少なくとも１つのロータ要素を支持している。更に少なくとも１つのステータ要素が、ポンプハウジングに配置されており、ロータ要素と協働する。更に本発明によれば、駆動制御装置に対応して、隔離壁が真空領域を画定すべく設けられている。隔離壁は、例えばピンなどを有する電気貫通部を更に含んでいる。駆動デバイス及び／又は他の電気デバイスが、特にはポンプハウジングの一部である隔離壁の一側に配置されている一方、制御デバイスが反対側に配置されている。ここで、電気デバイスが真空ポンプの真空領域に配置されている一方、制御デバイスが、より低い真空の領域、特には大気圧の領域に配置されている。本発明によれば、駆動制御装置を参照して上述したように、第１の導電体が駆動デバイスに結合されており、第２の導電体が制御デバイスに結合されており、第２の導電体は、電気貫通部に直接結合されたプラグコンタクトを有している。本発明の真空ポンプは、駆動制御装置の様々な実施形態を参照して上記に記載されているように構成されていることが好ましい。従って、駆動制御装置の上記に記載された個々の特徴は、本発明の真空ポンプの好ましい特徴を更に表わす。
【００１９】
本発明は更に、真空ポンプのための制御回路基板を製造して取り付ける方法に関する。
【００２０】
まず、主キャリアを有する回路基板キャリアとキャリアプレートとを作製する。回路基板キャリアの主キャリアは、電子部品などを受ける機能を果たす。キャリアプレートは、プラグコンタクトを受ける機能を果たし、本発明によれば、少なくとも１つの結合ブリッジによって主キャリアに結合されている。
【００２１】
回路基板キャリアを製造した後、主キャリアに電子部品を備える。この工程は、好ましい実施形態では自動的に又は自動化して行われる。その後、プラグコンタクトをキャリアプレートに配置する。この工程も、自動的に又は自動化して行われることが好ましい。本発明によれば、少なくとも１つの結合ブリッジを、組立てのために又は組立て中に切断する。そのため、本発明の駆動制御装置及び本発明の真空ポンプを参照して上記に記載された公差の補償が簡単に達成され得る。
【００２２】
回路基板キャリアを製造するために、例えば、電子回路基板に一般に使用される一体の平坦なキャリア材料から回路基板キャリアを作製して、凹部が形成されるようにプラグコンタクトを受けるキャリアプレートを製造することが好ましい。ここで、少なくとも１つの結合ブリッジを残してキャリアプレートを保持するように凹部が形成される。凹部は、フライス加工、切断などによって形成されてもよい。
【００２３】
制御回路基板、つまり主キャリア及び／又はキャリアプレートを、真空領域を画定する隔離壁又はベースプレートに上述したように取り付けることが好ましい。ここで、真空ポンプを参照して上記に記載されているように、プラグコンタクトを電気貫通部又は対応するピンに直接差し込むことが好ましい。
【００２４】
本方法は、駆動制御装置の様々な実施形態及び真空ポンプを参照して上記に記載されているように有利に構成されている。
【００２５】
本発明を、好ましい実施形態及び添付図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】ベースプレートに取り付けられた駆動制御装置を示す断面略図である。
【図２】制御回路基板及びプラグコンタクトを示す平面略図である。
【図３】隔離壁に取り付けられた駆動制御装置を示す断面略図である。
【図４】制御回路基板及びプラグコンタクトの更なる実施形態を示す断面略図である。
【図５】図４に示されている制御回路基板及びプラグコンタクトを示す断面略図である。
【図６】図５に示されている制御回路基板を、所定の位置に設けられたプラグコンタクトと共に示す断面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図示された第１の実施形態（図１及び２）では、制御デバイスが、制御回路基板12に配置された複数の単に概略的に示されている電子部品10を有している。制御回路基板12は、例えば周波数変換器、追加の制御デバイスなどに結合されている。電気モータのような概略的に図示されている駆動デバイス14が、真空ポンプを駆動すべく設けられている。ここで、電気モータは典型的には、駆動される真空ポンプのロータ軸に直接結合されている。電気モータの代わりに、温度センサ、回転速度センサ及び／又は別の電子デバイスが設けられてもよい。真空ポンプの隔離壁16に対して、電子デバイスは、真空が存在する真空領域18に配置されている。隔離壁は、より低い真空又は特に大気圧が存在する領域20から真空領域18を特に気密に隔てる。駆動デバイス14は、導電体22を介してピン24に結合されている。ピン24は隔離壁を貫通し、従って電気貫通部を表す。密閉するために、ピン24は、例えばガラス26に鋳造されている。
【００２８】
特に大気圧が存在する領域20では、ピン24はプラグコンタクト28に結合されている。プラグコンタクト28は、キャリアプレート30に配置されており、例えばキャリアプレート30に接着されている。電気的に結合するために、キャリアプレート30は、図示されている実施形態ではリボンケーブル32である可撓性のケーブルを介して制御回路基板12に結合されている。図示された実施形態では、キャリアプレート30は、ねじ34によってベースプレート35に固定されている。組立ての後、制御回路基板12は図示された実施形態では可撓性のリボンケーブル32によってのみ結合されているので、制御回路基板12はキャリアプレート30に力を生じさせず、従って力がピン24に生じない。そのため、封止体26が対応する力又は張力によって損傷しないことが保証される。ベースプレート35は、隔離壁16にねじ37によって結合されている。
【００２９】
本発明のこの好ましい実施形態では、取付けのために、制御回路基板12をまず、ベースプレート35にねじ38を使用して固定する。その後、ねじ34をプラグコンタクト28に僅かにねじ留めするが、プラグコンタクト28が依然として移動可能であるようにプラグコンタクト28をまだ固定しない。次の組立て工程で、例えばセンタリング突部、センタリングピンなどが設けられてもよい隔離壁16にベースプレート35を載置するか又は差し込む。ここで、プラグコンタクト28がピン24に差し込まれる。プラグコンタクト28がまだ固定されていないので、封止体26を損傷する場合がある対応する力又は張力が封止体26に生じることなく、プラグコンタクト28が差し込まれ得る。このような固定により、プラグコンタクト28を僅かに移動させることが依然として可能である。ベースプレート35を固定した後、プラグコンタクト28をねじ34を使用して更に固定してもよい。
【００３０】
制御回路基板12の製造に関して、制御回路基板12は回路基板キャリア42を有している（図２）。電子部品10、及び導電体経路などが回路基板キャリア42に配置されている。図示された実施形態のキャリアプレート30は、取り付けられるべく、４つの結合ブリッジ44を介して回路基板キャリア42に結合されている。そのため、プラグコンタクト28を自動的に又は自動化して位置決めすることが更に可能である。ベースプレート35に組み立てる前、又はベースプレート35に組み立てる間に結合ブリッジ44を切断する。
【００３１】
別の好ましい実施形態（図３）では、同様の要素又は同一の要素が同一の参照番号によって特定されている。
【００３２】
この実施形態の本質的な差異は、制御回路基板12及びプラグコンタクト28がベースプレート35（図１）に配置されておらず、隔離壁16に配置されている点である。図２に示されているように、制御回路基板12はキャリアプレート30に結合ブリッジ44を介して結合されている。更に、リボンケーブル32が電気的な接触のために設けられている。組立てのために、力がキャリアプレート30からひいては封止体26に伝わることを防ぐべく結合ブリッジ44を切断する。
【００３３】
組立てのために、制御デバイス12をまず、隔離壁16にねじ33によって固定する。同時的に、プラグコンタクト28を、まだ固定することなくピン24に差し込む。制御回路基板12を隔離壁16にねじ33によって固定した場合のみ、プラグコンタクト28を固定する。その後、プラグコンタクト28をねじ29によって固定する。
【００３４】
図４〜６は、制御回路基板及びプラグコンタクトの別の好ましい実施形態を示す。この実施形態は、２つの実施形態を参照して上記に記載されているように、制御回路基板及びプラグコンタクトが場合によっては隔離壁16又はベースプレート35に結合されてもよい独立した発明である。図４〜６に示されている制御回路基板46は、複数の電子部品10を更に有している。キャリアプレート48が、制御回路基板46の外側に配置されている。場合によっては、回路基板キャリア50及びキャリアプレート48を備えるために結合ブリッジ52を設けてもよく、結合ブリッジ52はその後、組立てのために切断される。しかしながら、このような結合ブリッジ52を省略してもよい。リボンケーブルとして設計されてもよい導電体54が、制御回路基板46をキャリアプレート48又はキャリアプレート48に配置されたプラグコンタクト28に結合する。場合によっては、キャリアプレート48又は制御回路基板を省略してもよい。この実施形態では、導電体54又は対応するリボンケーブルがプラグコンタクト28に直接結合されている。
【００３５】
特に、結合ブリッジ52が設けられている場合、制御回路基板46及びキャリアプレート48を自動的に取り付けることが可能である。組立てのために、結合ブリッジ52が設けられている場合には結合ブリッジ52を切断して、キャリアプレート48をプラグコンタクト28と共に、図５に示されている位置から図６に示されている位置に動かす。このために、回路基板キャリア50は通路孔56を有している。プラグコンタクト28の実質的に円筒状の突出部58が、組立てのために通路孔56を通って挿入される。通路孔56の直径は円筒状の突出部58の直径より大きい。その後、組立てのために、上記の実施形態に関して記載したように、プラグコンタクト28を隔離壁16又はベースプレート35にねじによって固定してもよい。２つのねじ60を用いて固定してもよい。組立ての際に、プラグコンタクト28をここでもピン24に差し込む。プラグコンタクト28及び制御回路基板46を機械的に隔てているため、力又は張力が封止体26に生じることが防止される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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