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Title:
VACUUM PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/089791
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a vacuum pump (10) comprising a pump unit (14) and an operator unit (12), which is connected to the pump unit (14) to control the same and is located at a distance from said pump unit (14). The pump unit (14) and the operator unit (12) each have a transceiver module (20, 22) for the bi-directional wireless transmission and receipt of control and operating data. The pump unit (14) and the operator unit (12) are exclusively interconnected in a wireless manner.

Inventors:
BEYER CHRISTIAN (DE)
HARIG CHRISTIAN (DE)
HOELZER RAINER (DE)
GREVEN ALOIS (DE)
BOY HERMANN (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/003891
Publication Date:
October 30, 2003
Filing Date:
April 15, 2003
Export Citation:
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Assignee:
LEYBOLD VAKUUM GMBH (DE)
BEYER CHRISTIAN (DE)
HARIG CHRISTIAN (DE)
HOELZER RAINER (DE)
GREVEN ALOIS (DE)
BOY HERMANN (DE)
International Classes:
F04B49/00; F04B37/16; (IPC1-7): F04B49/00
Foreign References:
DE19605132A11997-08-14
EP0664399A11995-07-26
US6211632B12001-04-03
EP1146231A22001-10-17
DE19605132A11997-08-14
EP0664399A11995-07-26
Other References:
TURINSKY G: "IR-SENDE- UND IR-EMPFANGSMODEMS FUER INDUSTRIESTEUERUNGEN", RADIO FERNSEHEN ELEKTRONIK, VEB VERLAG TECHNIK. BERLIN, DE, vol. 41, no. 2, 1992, pages 127 - 129, XP000288675, ISSN: 1436-1574
Attorney, Agent or Firm:
Selting, Günther (Bahnhofsvorplatz 1, Köln, DE)
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Claims:
ANSPRÜCHE
1. Vakuumpumpe mit einer Pumpeneinheit (14) mit einem Pumpenaggregat (16) und einer Bedieneinheit (12), die zur Steuerung der Pumpenein heit (14) mit dieser verbunden und räumlich entfernt von der Pumpeneinheit (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinheit (14) und die Bedieneinheit (12) je weils ein SendeEmpfangsModul (20,22) zum bidirektionalen drahtlosen Senden und Empfangen von Steuerungsund Be triebsdaten aufweisen, wobei die Pumpeneinheit (14) und die Bedieneinheit (12) ausschließlich drahtlos miteinander verbunden sind.
2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinheit (14) eine Pumpensteuerung (40) und ein Überwachungsmodul (42) zur kontinuierlichen Überwachung des SendeEmpfangsModules (20) aufweist, wobei die Pumpen steuerung (40) das Pumpenaggregat (16) in einen SicherheitsBetriebszustand schaltet, wenn das Überwa chungsmodul (42) eine Unterbrechung des Empfanges eines kontinuierlich von dem BedieneinheitSendeEmpfangsModul (22) gesendeten Kontrollsignales meldet.
3. Vakuumpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (12) ein Überwachungsmodul (44) aufweist, das den Empfang des SendeEmpfangsModules (22) kontinu ierlich überwacht und kontinuierlich das Senden des Kon trollsignales an die Pumpeneinheit (14) veranlasst, wenn ein fehlerfreier Empfang festgestellt wird.
4. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sendeund Empfangsmodule (20,22) Funk module sind, durch die eine Funkverbindung zwischen der Pumpeneinheit (14) und der Bedieneinheit (12) besteht.
5. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Sendeund Empfangsmodule InfrarotMo dule sind, durch die eine InfrarotVerbindung zwischen der Pumpeneinheit (14) und der Bedieneinheit (12) besteht.
6. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 15, dadurch gekenn zeichnet, dass die Pumpeneinheit (14) oder die Bedienein heit (12) ein FunktelefonModul (34) aufweist.
7. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 14, dadurch gekenn zeichnet, dass die Pumpeneinheit (14) oder die Bedienein heit (12) ein StandortBestimmungsModul (26) aufweist.
8. Verfahren zum Steuern einer Vakuumpumpe (10) mit einer Pum peneinheit (14) mit einem Pumpenaggregat (16) und einer räumlich entfernt von der Pumpeneinheit (14) angeordneten Bedieneinheit (12), wobei die Pumpeneinheit (14) und die Bedieneinheit (12) bidirektional und ausschließlich draht los miteinander verbunden sind, mit den Verfahrensschrit ten : kontinuierliches Senden von der Pumpeneinheit (14) zu der Bedieneinheit (12) und umgekehrt, kontinuierliches Überwachen des Empfanges in der Pumpen einheit (14) und in der Bedieneinheit (12), und Betrieb des Pumpenaggregates (16) in einem Sicherheits Betriebszustand, wenn eine Unterbrechung des kontinuier. lichen Empfanges in der Pumpeneinheit (14) und/oder in der Bedieneinheit (12) festgestellt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Verfah rensschritte kontinuierliches Senden eines Kontrollsignales von der Bedieneinheit (12) an die Pumpeneinheit (14), solange ein fehlerfreier Empfang in der Bedieneinheit (12) fest gestellt wird, kontinuierliches Überwachen des Empfanges des Kontroll signales in der Pumpeneinheit (14), und Betrieb des Pumpenaggregates (16) in einem Sicherheits Betriebszustand, wenn kein Kontrollsignal empfangen wird. 1/1.
Description:
Vakuumpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumpumpe mit einer Pum- peneinheit und einer davon räumlich entfernt aufgestellten Be- dieneinheit und ein Verfahren zur Steuerung einer Vakuumpumpe.

Bei einer Vielzahl von Anlagen mit Vakuumpumpen sind die ein Pumpenaggregat aufweisende Pumpeneinheit und die Bedieneinheit zur Bedienung der Pumpeneinheit räumlich getrennt voneinander angeordnet. Beispiele hierfür sind Flachglasbeschichtungs-An- lagen, Reinraum-Anlagen, Glasfaserherstellungs-Anlagen, Bild- röhren-Fertigungsanlagen, Elementarteilchenbeschleuniger etc.

Die Verbindung zwischen der Bedieneinheit und der Pumpeneinheit besteht aus elektrischen Daten-und Steuerleitungen, durch die die Steuer-und Kontrollsignale zwischen der Pumpeneinheit und der Bedieneinheit übertragen werden. Die elektrischen Datenlei- tungen sind jedoch insbesondere bei großer Leitungslänge an- fällig für induzierte Störimpulse. Ferner erfordern Steuer-und Datenleitungen ggf. Leitungsdurchführungen durch Wände, die schwierig abzudichten sind. Bei bewegten Pumpen müssen die Signale über lange Schleppleitungen und/oder Schleifkontakte übertragen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vakuumpumpe die Über- tragung von Steuer-und Kontrollsignalen zwischen der Bedien- einheit und der Pumpeneinheit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An- spruchs 1 bzw. 8 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vakuumpumpe weisen die Pumpeneinheit und die Bedieneinheit jeweils ein Sende-Empfangsmodul zum drahtlosen kontinuierlichen Senden und Empfangen von Steue- rungs-und Betriebsdaten in beiden Richtungen auf. Die Pumpen- einheit und die Bedieneinheit sind ausschließlich drahtlos miteinander verbunden, d. h. es besteht keine elektrische Steuerleitung mehr zwischen der Bedieneinheit und der Pumpen- einheit. Bei der Installation der Vakuumpumpe müssen keine Lei- tungen mehr verlegt werden. Durch den Wegfall der Leitungen ist die Induktion von Störsignalen praktisch ausgeschlossen. Wand- durchbrüche zur Hindurchführung von Leitungen entfallen eben- falls. Auf diese Weise wird die Installation der Vakuumpumpe erheblich vereinfacht. Ferner wird die Störanfälligkeit der Datenverbindung zwischen der Bedieneinheit und der Pumpenein- heit verringert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Pumpeneinheit eine Pumpensteuerung und ein Überwachungsmodul zur kontinuier- lichen Überwachung des Pumpeneinheits-Sende-Empfangs-Modules auf. Die Pumpensteuerung schaltet das Pumpenaggregat in einen Sicherheits-Betriebszustand, wenn das Überwachungsmodul eine Unterbrechung des kontinuierlichen Empfangens eines durch die Pumpeneinheit an die Bedieneinheit kontinuierlich gesendeten Kontrollsignales feststellt. Sobald die kontinuierliche Über- tragung zwischen der Bedieneinheit und der Pumpeneinheit unter- brochen ist, wird durch die Pumpensteuerung das Pumpenaggregat in einen Sicherheits-Betriebszustand geschaltet. Hierdurch wird bei Störungen der drahtlosen Übertragung das Pumpenaggregat sofort in einen sicheren Betriebszustand gebracht, in dem eine Gefährdung von Personen oder einer angeschlossenen Produk- tionsanlage ausgeschlossen sind, bzw. eine Zerstörung des Pum- penaggregates vermieden werden kann.

Die Überwachung des drahtlosen Sende-Empfangs-Betriebes erfolgt. kontinuierlich, d. h. in einem engen zeitlichen Raster von maximal wenigen Sekunden.

Vorzugsweise weist auch die Bedieneinheit ein Überwachungsmodul auf, das kontinuierlich den Empfang des Sende-Empfangs-Modules überwacht und kontinuierlich das Senden eines Kontrollsignals veranlasst, solange ein fehlerfreier Empfang festgestellt wird.

Wenn das Überwachungsmodul des Pumpenaggregates kein korrektes Kontrollsignal empfängt, sendet es ein Sicherheits-Betriebszu- stand-Signal an die Pumpensteuerung. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nur bei ununterbrochener Übertragung zwi- schen der Pumpeneinheit und der Bedieneinheit sowie zwischen der Bedieneinheit und der Pumpeneinheit das Kontrollsignal in der Pumpeneinheit empfangen werden kann und das Pumpenaggregat im Normalbetrieb läuft. Sobald die Übertragung an irgendeiner Stelle unterbrochen ist, wird kein Kontrollsignal mehr durch die Pumpeneinheit empfangen, woraufhin unverzüglich das Pumpen- aggregat in einen Sicherheits-Betriebszustand geschaltet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Sende-Empfangs- module als Funkmodule ausgebildet, durch die eine drahtlose Funkverbindung zwischen der Pumpeneinheit und der Bedieneinheit besteht. Der Vorteil der drahtlosen Funkverbindung besteht darin, dass sie auch durch Wände hindurch und/oder über große Entfernungen erfolgen kann. Auf diese Weise können in einem großen Gelände problemlos mehrere Vakuumpumpen unabhängig von- einander gesteuert und kontrolliert werden.

Alternativ können die Sende-Empfangsmodule auch als drahtlose Infrarot-Module ausgebildet sein, durch die die drahtlose Da- tenverbindung realisiert ist. Derartige optische Datenübertra- gungen sind völlig störunempfindlich gegenüber induzierten Sig- nalen, wie sie bei hohen Arbeitsströmen mit steilen Strom-und Spannungsflanken in der betreffenden Anlage auftreten können.

Vorzugsweise weist die Pumpeneinheit oder die Bedieneinheit ein Funktelefon-Modul auf. Durch das Funktelefon-Modul wird die Möglichkeit geschaffen, die Pumpen und/oder die Bedieneinheit von einer entfernten Wartungszentrale aus zu kontrollieren. Auf diese Weise können von der Wartungszentrale aus Fehleranalysen vorgenommen werden, neue Parameter zur Steuerung der Vakuum- pumpe oder Betriebsbefehle zur Steuerung der Vakuumpumpe über- tragen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Pumpeneinheit oder die Bedieneinheit ein Standort-Bestimmungs-Modul auf. Ein GPS-Modul ist ein Empfänger, der die Funksignale verschiedener geostationärer Navigationssatelliten empfängt und zur Bestim- mung seiner eigenen Position auswertet. Das Standort-Bestim- mungs-Modul stellt Informationssignale über seinen genauen Standort zur Verfügung. Durch Auslesen der Standort-Signale kann die jeweilige Position der Bedieneinheit bzw. der Pumpen- einheit bestimmt werden.

Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Steuern einer Vaku- umpumpe mit einer Pumpeneinheit, mit einem Pumpenaggregat und einer räumlich entfernt von der Pumpeneinheit angeordneten Be- dienungseinheit, wobei die Pumpeneinheit und die Bedienungsein- heit bidirektional und ausschließlich drahtlos miteinander ver- bunden sind, sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen : - kontinuierliches Senden von der Pumpeneinheit zu der Bedien- einheit und umgekehrt, - kontinuierliches Überwachen des Empfanges in der Pumpenein- heit und in der Bedieneinheit, Betrieb des Pumpenaggregates in einem Sicherheits-Betriebs- zustand, wenn eine Unterbrechung des kontinuierlichen Emp- fanges in der Pumpeneinheit und/oder in der Bedieneinheit festgestellt wird.

Durch das kontinuierliche Überwachen der drahtlosen Übertragung in beiden Richtungen wird sichergestellt, dass selbst bei kurz- zeitigen Störungen in der drahtlosen Übertragung in einer der beiden Übertragungsrichtungen das Pumpenaggregat unverzüglich in einen Sicherheits-Betriebszustand geschaltet wird, in dem eine Gefährdung, Zerstörung oder Beschädigung durch das Pumpen- aggregat ausgeschlossen wird, insbesondere dann, wenn wegen der unterbrochenen Übertragung kritische Betriebsdaten oder aber Steuerungsdaten mit wichtigen Steuerungsbefehlen nicht übertra- gen werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das erfindungsge- mäße Verfahren folgende Verfahrensschritte auf : - kontinuierliches Senden eines Kontrollsignales von der Be- dieneinheit an die Pumpeneinheit, solange ein fehlerfreier Empfang in der Bedieneinheit festgestellt wird, - kontinuierliches Überprüfen des Empfanges des Kontrollsig- nales in der Pumpeneinheit, und - Betrieb des Pumpenaggregates in einem Sicherheits-Betriebs- zustand, wenn kein Kontrollsignal empfangen wird.

Durch die Einführung eines kontinuierlichen Kontrollsignales der Bedieneinheit wird ein einfaches Verfahren geschaffen, das eine kontinuierliche Überprüfung der drahtlosen Verbindung zwischen der Pumpeneinheit und der Bedieneinheit in beiden Übertragungsrichtungen auf einfache Weise gewährleistet.

Im folgenden wird unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Vakuumpumpe, die eine Pumpeneinheit und eine Bedieneinheit aufweist.

In der Figur ist eine Vakuumpumpe 10 dargestellt, die im We- sentlichen aus einer Pumpeneinheit 14 mit einem Pumpenaggregat 16 und einer Bedieneinheit 12 besteht. Die Bedieneinheit 12 und die Pumpeneinheit 14 sind räumlich getrennt voneinander ange- ordnet, beispielsweise die Bedieneinheit in einer Steuerungs- zentrale und die Pumpeneinheit am Produktions-bzw. Einsatzort.

Die Pumpeneinheit 14 weist außer dem Pumpenaggregat 16 ein Kon- trollmodul 18 auf, durch das die Steuerung des Pumpenaggregates 16 und der übrigen Module vorgenommen wird. Ferner weist die Pumpeneinheit 14 ein Sende-Empfangsmodul 20 auf, das als Funk- modul ausgebildet ist. Die Pumpeneinheit 14 weist weiterhin einen über Steuerungsleitungen mit dem Kontrollmodul 18 ver- bundenen Stecker 24 auf. Über den Stecker 24 kann im Falle des Versagens der Funk-Steuerung die Pumpeneinheit 14 auch über ein an eine Steuerleitung angeschlossenes nicht dargestelltes Bediengerät gesteuert und gewartet werden.

Die Bedieneinheit 12 weist eine Anzeige 32 zur Anzeige von Steuerungs-und Betriebsdaten auf. Die Bedieneinheit 12 weist ebenfalls ein Kontrollmodul 28 auf, durch das alle Module und Einheiten der Bedieneinheit 12 gesteuert werden. Die Bedienein- heit 12 weist Steuerungstasten 30 auf, durch die entsprechende Dateneingaben manuell vorgenommen werden können. Ferner weist die Bedieneinheit 12 ein Sende-Empfangsmodul 22 auf, das als Funkmodul ausgebildet ist und auf der gleichen Frequenz arbei- tet, wie das Sende-Empfangsmodul 20 der Pumpeneinheit 14. Die beiden Sende-Empfangs-Module 20,22 arbeiten nach dem Blue- Tooth-oder dem Wireless LAN IEEE 802.11-Standard oder einem anderen Standard.

Schließlich weist die Bedieneinheit 12 ein Funktelefon-Modul 34 auf, das ebenfalls mit dem Kontrollmodul 28 verbunden ist. Das Funktelefon-Modul 34 arbeitet nach dem GSM-Standard, kann je- doch auch nach HDCSD-, GPRS-, UMTS-oder einem anderen Funkte- lefon-Standard arbeiten.

Die Pumpeneinheit 14 weist ein Standort-Bestimmungs-Modul 26 auf, das kontinuierlich oder auf Anforderung den Standort des Modules 26 und damit den Standort der Pumpeneinheit 14 an das Kontrollmodul 18 meldet. Das Standort-Bestimmungs-Modul 26 ist als GPS-Empfänger ausgebildet, kann jedoch auch auf andere Weise den Standort bestimmen.

Durch die beiden Sende-Empfangs-Module 20,22 wird drahtlos die Steuerung und Kontrolle der Pumpeneinheit 14 durch die Bedien- einheit 12 vorgenommen. Es werden sowohl in der Pumpeneinheit 14 ermittelte Betriebsdaten über das Kontrollmodul 18 und das Sende-Empfangsmodul 20 zu der Bedieneinheit 12 gesendet, als auch entsprechende Steuerungs-oder Anforderungssignale von dem Kontrollmodul 28 der Bedieneinheit 12 über das Sende-Empfangs- modul 22 an die Pumpeneinheit 14 gesendet.

Ferner kann von einer nicht dargestellten Wartungszentrale aus das Funktelefon-Modul 34 angerufen werden, um entsprechende Wartungs-und Steuerungsdaten von der Bedieneinheit 12 oder zu der Bedieneinheit 12 zu empfangen bzw. zu senden, die diese ggf. weitersendet an die Pumpeneinheit 14.

Die drahtlose Verbindung zwischen der Bedieneinheit 12 und der Pumpeneinheit 14 wird in beiden Richtungen kontinuierlich, d. h. in einem Zeitraster von maximal wenigen Sekunden überprüft.

Dies erfolgt auch dann, wenn keinerlei Steuerungs-oder Be- triebsdaten zwischen der Pumpeneinheit 14 und der Bedieneinheit 12 ausgetauscht werden. Hierzu weist die Bedieneinheit 12 in ihrem Kontrollmodul 28 ein Überwachungsmodul 44 auf, das mit dem Sende-Empfangs-Modul 22 der Bedieneinheit 12 verbunden ist.

Die Pumpeneinheit 14 wiederum weist in ihrem Kontrollmodul ebenfalls ein Überwachungsmodul 42 sowie eine Pumpensteuerung 40 auf.

Das Überwachungsmodul 42 der Pumpeneinheit 14 veranlasst das Sende-Empfangs-Modul 22 der Pumpeneinheit 14 regelmäßig in Ab- ständen von höchstens wenigen Sekunden dazu, ein Anwesenheits- signal auszusenden. Dieses Anwesenheitssignal wird von dem Sende-Empfangs-Modul 22 der Bedieneinheit 12 empfangen und an das Überwachungsmodul 44 übertragen. Das Überwachungsmodul 44 wertet das empfangene Anwesenheitssignal aus und veranlasst das Sende-Empfangs-Modul 22, ein Kontrollsignal zu senden. Dieses Kontrollsignal wird von dem Sende-Empfangs-Modul 22 der Pum- peneinheit empfangen und zur Auswertung an das Überwachungsmo- dul 42 übergeben. Das Kontrollsignal wird in dem Überwachungs- modul 42 ausgewertet. Falls das Kontrollsignal innerhalb eines definierten Zeitfensters eingetroffen ist, wird ein neues Anwesenheitssignal ausgegeben.

Falls das Kontrollsignal nicht in dem vorbestimmten Zeitfenster eintrifft oder aber gar kein Kontrollsignal eintrifft, sendet das Überwachungsmodul 42 ein entsprechendes Signal an die Pum- pensteuerung 40, die das Pumpenaggregat 16 unverzüglich in einen Sicherheits-Betriebszustand bringt, d. h. in der Regel das Pumpenaggregat 16 auf eine niedrige Drehzahl herabfährt oder aber vollständig abschaltet.

Durch die kontinuierliche Überprüfung der drahtlosen Verbindung zwischen der Bedieneinheit 12 und der Pumpeneinheit 14 in bei- den Richtungen, wird sichergestellt, dass bei Störungen der Übertragung einer Fehlfunktion des Pumpenaggregates dadurch zu- vorgekommen wird, dass das Pumpenaggregat sofort in den Sicherheits-Betriebszustand gebracht wird. Bei Vakuumpumpen ist dies insbesondere deshalb sinnvoll, weil Vakuumpumpen in aller Regel in empfindlichen Prozessen eingesetzt werden, bei- spielsweise bei der Herstellung von Vakuum in der Chipproduk- tion, bei der Evakuierung von Bildröhren oder in anderen im Vakuum stattfindenden Produktionsprozessen und Experimenten.