EP3456979A1 - Vakuumgerät und verfahren zur erzeugung einer information betreffend den betrieb eines vakuumgerätes - Google Patents

Vakuumgerät und verfahren zur erzeugung einer information betreffend den betrieb eines vakuumgerätes Download PDF

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EP3456979A1
EP3456979A1 EP17191585.3A EP17191585A EP3456979A1 EP 3456979 A1 EP3456979 A1 EP 3456979A1 EP 17191585 A EP17191585 A EP 17191585A EP 3456979 A1 EP3456979 A1 EP 3456979A1
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EP
European Patent Office
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function
vacuum device
input signal
result
output
Prior art date
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Application number
EP17191585.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3456979B1 (de
Inventor
Jochen BÖTTCHER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pfeiffer Vacuum GmbH
Original Assignee
Pfeiffer Vacuum GmbH
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Publication date
Application filed by Pfeiffer Vacuum GmbH filed Critical Pfeiffer Vacuum GmbH
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Priority to JP2018124463A priority patent/JP2019052635A/ja
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Publication of EP3456979B1 publication Critical patent/EP3456979B1/de
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D19/00Axial-flow pumps
    • F04D19/02Multi-stage pumps
    • F04D19/04Multi-stage pumps specially adapted to the production of a high vacuum, e.g. molecular pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0292Stop safety or alarm devices, e.g. stop-and-go control; Disposition of check-valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/05Shafts or bearings, or assemblies thereof, specially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/056Bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00Function
    • F05D2260/82Forecasts
    • F05D2260/821Parameter estimation or prediction

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum apparatus having a controller adapted to receive a plurality of input signals and having a plurality of stored functions applicable to the input signals and an interface for a user to which at least one input signal and at least one function applicable at least to the input signal is selectable, wherein the control device is further configured to apply the selected function to the selected input signal to output a result and to output the result.
  • the invention also relates to a method of generating information relating to the operation of a vacuum apparatus, wherein a plurality of input signals and a plurality of functions are provided which are applicable to the input signals, by a user selecting at least one input signal and at least one function in that, as information or as a basis for the information, a result is generated by applying the selected function to the selected input signal and outputting the result.
  • An exemplary vacuum device of the type mentioned above makes it possible for a user to independently determine operating conditions in which a specific measure is to be taken, in particular the vacuum device is switched off, its output reduced or maintained. This is why desirable, since the operating conditions and measures are highly dependent on the specific application of the vacuum device to the user.
  • a vacuum pumping system and a signal generating method are described in which at least two variables from a current operating state of the system are taken into account and linked with one another in order to generate a status signal therefrom.
  • logical signals are generated from current values, eg "Speed reached” if a speed actual value is greater than or equal to a speed setpoint.
  • a vacuum device according to claim 1, and in particular by the fact that at least one function, in particular at least one of the stored functions, takes into account at least two temporally different values of an input signal.
  • the result can be output in various ways, for example as information, in particular numerical value, on a display, in the form of a status light and / or via an interface for further use by the user.
  • function refers to a function in the sense of programming, ie one that can receive or consider at least one argument and return at least one result or a return value.
  • the function this is the at least one function which takes into account two temporally different values of an input signal.
  • the embodiments described herein may be implemented for multiple or all functions.
  • At least one of the inputs to the controller (s) may be e.g. be formed as a signal from one or more sensors, which may be provided in particular in and / or on the vacuum device and / or in and / or on a vacuum chamber.
  • the inputs to the controller may be e.g. be formed as a signal from one or more sensors, which may be provided in particular in and / or on the vacuum device and / or in and / or on a vacuum chamber.
  • several or all input signals can be designed in this way.
  • at least one input signal can also be supplied by the user, for example via an interface.
  • the vacuum pump according to the invention allows the user to produce diverse and informative results and in particular to make accurate predictions about the necessity of certain measures, such as e.g. Shutdown, power reduction, maintenance and / or repair.
  • the user can recognize a change over time of an input signal and use it to derive specific information, in particular in interaction with further input signals and / or information. It also enables the user to better control his process.
  • the invention allows flexible signal processing in vacuum devices, in particular for state generation, process evaluation and / or predictive maintenance.
  • a single argument for a function may satisfy two temporally different values of an input signal to derive state information.
  • the argument (s) of the functions not only can these be compared (eg, larger, smaller, equal, different), but they can also be computed in a complex way, such as through filters or time constraints.
  • not only current but also recorded values, in particular value curves can be processed. In this way, both the intermediate results, in particular for use as arguments of other functions, generated as well as statements about the quality of a vacuum system, necessary maintenance measures or imminent error conditions are met.
  • the input signals, functions and optionally input values and / or conditions may be selectable and / or configurable and / or programmable to a functional scheme, for example, by an editor.
  • the calculation can be done on the same system as the selection or creation, e.g. a PC, and / or a second system, e.g. a display and control unit are loaded and executed there.
  • templates can be provided, in particular for functions and / or functional diagrams, which only have to be parameterized for a specific application.
  • functions can eg current state values, such as speed, pressure, temperature, their statistical evaluations over a certain period, eg mean, standard deviation and higher derivatives, but also from the user or other external sources derived information, such as ambient temperature, process step and states other components, be provided.
  • the functions can be filters and / or more complex mathematical functions, eg determination of vibrations in certain bands, FFT and / or time conditions, comparisons and / or logical operations and / or in principle be applicable to all conceivable data types.
  • the output can e.g. a Boolean value, true or false, has an at least substantially continuous value, e.g. between 0 and 100% or other, in particular more complex, values.
  • Results of functions may e.g. be digital or analog values, e.g. are merely displayed, to, in particular locally available, outputs, such as digital outputs, analog outputs or relays, passed and / or for polling via one, in particular serial, interfaces, a fieldbus or other communication means, e.g. be made available via Ethernet, in particular to a higher-level control and / or generated.
  • the vacuum device may e.g. a vacuum pump, a measuring device and / or display and / or control devices.
  • control device has a memory for storing at least one value of at least one input signal, in particular for storing a time profile of the input signal.
  • the function takes into account a time profile of the input signal. The user can thus derive time-complex information.
  • the vacuum device may be designed such that the function comprises a statistical examination of a time profile of the input signal.
  • the statistical analysis may e.g. include the formation of mean and / or standard deviation.
  • At least one input value can be entered, in particular at the interface, and can be selected as an argument for one, in particular the, function.
  • the input value may form a threshold and return the selected function if another argument of the function reaches and / or exceeds the threshold.
  • a plurality of functions for application to at least one input signal can be selected.
  • the number of required input signals can be kept small.
  • At least one function may be selectable for application to a plurality of arguments.
  • a course or two temporally different values of an input signal are to be regarded as an argument within the scope of the invention.
  • an input signal in particular its course, an input value or a result of a function, in particular another function, can be provided as an argument of a function.
  • At least one function is selectable for application to at least one result of at least one other function.
  • several functions can be successively and / or interconnectable in order to derive a desired information.
  • the interface is designed to select at least one output value that can be output by the control device. This allows the user to flexibly output the desired information.
  • the controller may be further configured to output a plurality of output values.
  • the output values can also be selectable, wherein in particular also at least one intermediate result can be selectable as the output value.
  • the output value e.g. at least one input signal, at least one result of a function and / or an input value be selectable.
  • the controller may be configured such that at least one result of a function and / or at least one output value is more complex than one bit, i. more complex than 1 or 0 or true or false. The user can thus determine particularly informative output values.
  • control device is freely programmable via the interface for application of the functions to input signals, input values and / or results of functions and / or output of output values.
  • the embodiment allows a high flexibility and versatile possibilities for the user to derive information.
  • the interface is designed as a human-machine interface.
  • the interface may in particular comprise a display and / or input means, in particular keys and / or a touch panel.
  • At least one output value of the controller may e.g. form a state information of the vacuum device.
  • This can e.g. wear, in particular its degree, a defect, a damage or a maintenance or repair recommendation, in particular with regard to the vacuum device and / or individual components, such as e.g. Bearing or engine.
  • the control device can be designed such that a predictive maintenance is made possible. Since wear and damage often strongly depend on the operating conditions in the specific application, the user is thus able to adjust maintenance intervals exactly to his process, reducing maintenance and costs, especially with regard to a standstill of their own process during maintenance, reduced.
  • the object of the invention is further achieved by a method according to claim 15 and in particular by the fact that the function takes into account at least two temporally different values of the input signal.
  • the method according to the invention can be further developed in the sense of the embodiments of the vacuum apparatus described herein, and vice versa.
  • the turbomolecular pump of Fig. 1 to 5 forms a vacuum device according to the invention.
  • the Fig. 6 to 8 show exemplary functional diagrams, which of a user of an exemplary vacuum device according to the invention, for example according to the Fig. 1 to 5 , can be programmed.
  • turbomolecular pump 111 comprises a pump inlet 115 surrounded by an inlet flange 113, to which in a conventional manner, a non-illustrated recipient can be connected.
  • the gas from the recipient may be drawn from the recipient via the pump inlet 115 and conveyed through the pump to a pump outlet 117 to which a backing pump, such as a rotary vane pump, may be connected.
  • the inlet flange 113 forms according to the orientation of the vacuum pump Fig. 1 the upper end of the housing 119 of the vacuum pump 111.
  • the housing 119 comprises a lower part 121, on which an electronics housing 123 is arranged laterally.
  • Housed in the electronics housing 123 are electrical and / or electronic components of the vacuum pump 111, eg for operating an electric motor 125 arranged in the vacuum pump.
  • a plurality of connections 127 for accessories are provided on the electronics housing 123. Besides, they are a data interface 129, for example, according to the RS485 standard, and a power supply terminal 131 arranged on the electronics housing 123.
  • a flood inlet 133 On the housing 119 of the turbomolecular pump 111, a flood inlet 133, in particular in the form of a flood valve, is provided, via which the vacuum pump 111 can be flooded.
  • a sealing gas connection 135, which is also referred to as flushing gas connection is arranged, via which flushing gas for protecting the electric motor 125 from the gas conveyed by the pump into the engine compartment 137, in which the electric motor 125 in the vacuum pump 111 housed, can be brought.
  • two coolant connections 139 are further arranged, wherein one of the coolant connections is provided as an inlet and the other coolant connection as an outlet for coolant, which can be passed for cooling purposes in the vacuum pump.
  • the lower side 141 of the vacuum pump can serve as a base, so that the vacuum pump 111 can be operated standing on the bottom 141.
  • the vacuum pump 111 can also be fastened to a recipient via the inlet flange 113 and thus be operated to a certain extent suspended.
  • the vacuum pump 111 can be designed so that it can also be put into operation, if it is aligned differently than in Fig. 1 is shown.
  • Embodiments of the vacuum pump can also be implemented in which the lower side 141 can not be turned down but can be turned to the side or directed upwards.
  • a bearing cap 145 is attached to the bottom 141.
  • mounting holes 147 are arranged, via which the pump 111 can be attached, for example, to a support surface.
  • a coolant line 148 is shown, in which the coolant introduced and discharged via the coolant connections 139 can circulate.
  • the vacuum pump comprises a plurality of process gas pumping stages for conveying the process gas pending at the pump inlet 115 to the pump outlet 117.
  • a rotor 149 is arranged, which has a about a rotation axis 151 rotatable rotor shaft 153.
  • Turbomolecular pump 111 includes a plurality of turbomolecular pump stages operatively connected in series with a plurality of rotor disks 155 mounted on rotor shaft 153 and stator disks 157 disposed between rotor disks 155 and housed in housing 119.
  • a rotor disk 155 and an adjacent stator disk 157 each form a turbomolecular one pump stage.
  • the stator disks 157 are held by spacer rings 159 at a desired axial distance from each other.
  • the vacuum pump further comprises Holweck pumping stages which are arranged one inside the other in the radial direction and which are pumpingly connected to one another in series.
  • the rotor of the Holweck pump stages comprises a rotor hub 161 arranged on the rotor shaft 153 and two cylinder shell-shaped Holweck rotor sleeves 163, 165 fastened to the rotor hub 161 and oriented coaxially with the rotation axis 151 and nested in the radial direction.
  • two cylinder jacket-shaped Holweck stator sleeves 167, 169 are provided, which are also oriented coaxially to the axis of rotation 151 and seen in the radial direction are nested.
  • the pump-active surfaces of the Holweck pump stages are formed by the lateral surfaces, ie by the radial inner and / or outer surfaces, the Holweck rotor sleeves 163, 165 and the Holweck stator sleeves 167, 169.
  • the radially inner surface of the outer Holweck stator sleeve 167 faces the radially outer surface of the outer Holweck rotor sleeve 163, forming a radial Holweck gap 171, and forms with it the first Holweck pump stage subsequent to the turbomolecular pumps.
  • the radially inner surface of the outer Holweck rotor sleeve 163 faces the radially outer surface of the inner Holweck stator sleeve 169 forming a radial Holweck gap 173 and forms with this a second Holweck pumping stage.
  • the radially inner surface of the inner Holweck stator sleeve 169 faces the radially outer surface of the inner Holweck rotor sleeve 165 to form a radial Holweck gap 175 and forms with this the third Holweck pumping stage.
  • a radially extending channel may be provided, via which the radially outer Holweck gap 171 is connected to the middle Holweck gap 173.
  • a radially extending channel may be provided, via which the middle Holweck gap 173 is connected to the radially inner Holweck gap 175.
  • a connecting channel 179 to the outlet 117 may be provided at the lower end of the radially inner Holweck rotor sleeve 165.
  • the aforementioned pump-active surfaces of the Holweck stator sleeves 163, 165 each have a plurality of Holweck grooves extending spirally around the rotational axis 151 in the axial direction, while the opposite Shell surfaces of the Holweck rotor sleeves 163, 165 are smooth and the gas to drive the operation of the vacuum pump 111 in the Holweck grooves.
  • a roller bearing 181 in the region of the pump outlet 117 and a permanent magnet bearing 183 in the region of the pump inlet 115 are provided.
  • a conical spray nut 185 with an outer diameter increasing toward the rolling bearing 181 is provided on the rotor shaft 153.
  • the spray nut 185 is in sliding contact with at least one scraper of a resource storage.
  • the resource storage comprises a plurality of stackable absorbent discs 187 provided with a rolling bearing bearing means 181, e.g. with a lubricant, soaked.
  • the operating means is transferred by capillary action of the resource storage on the scraper on the rotating sprayer nut 185 and due to the centrifugal force along the spray nut 185 in the direction of increasing outer diameter of the injection nut 92 to the roller bearing 181 out promoted, where eg fulfills a lubricating function.
  • the rolling bearing 181 and the resource storage are enclosed by a trough-shaped insert 189 and the bearing cap 145 in the vacuum pump.
  • the permanent magnet bearing 183 includes a rotor-side bearing half 191 and a stator-side bearing half 193, each comprising a ring stack of a plurality of stacked in the axial direction of permanent magnetic rings 195, 197 include.
  • the ring magnets 195, 197 are opposed to each other to form a radial bearing gap 199, wherein the rotor-side ring magnets 195 are disposed radially outward and the stator-side ring magnets 197 radially inward.
  • the existing in the bearing gap 199 magnetic field causes magnetic repulsive forces between the ring magnets 195, 197, which a radial Storage of the rotor shaft 153 effect.
  • the rotor-side ring magnets 195 are supported by a carrier section 201 of the rotor shaft 153, which surrounds the ring magnets 195 radially on the outside.
  • the stator-side ring magnets 197 are supported by a stator-side support portion 203, which extends through the ring magnets 197 and is suspended on radial struts 205 of the housing 119.
  • Parallel to the axis of rotation 151, the rotor-side ring magnets 195 are fixed by a lid element 207 coupled to the carrier section 203.
  • the stator-side ring magnets 197 are fixed parallel to the axis of rotation 151 in one direction by a fastening ring 209 connected to the carrier section 203 and a fastening ring 211 connected to the carrier section 203. Between the fastening ring 211 and the ring magnet 197, a plate spring 213 may also be provided.
  • an emergency bearing 215 which runs empty in the normal operation of the vacuum pump 111 without contact and engages only with an excessive radial deflection of the rotor 149 relative to the stator to a radial stop for the rotor 149th to form, since a collision of the rotor-side structures with the stator-side structures is prevented.
  • the safety bearing 215 is designed as an unlubricated rolling bearing and forms with the rotor 149 and / or the stator a radial gap, which causes the safety bearing 215 is disengaged in the normal pumping operation.
  • the radial deflection at which the safety bearing 215 engages is dimensioned large enough so that the safety bearing 215 does not engage during normal operation of the vacuum pump, and at the same time small enough so that a collision of the rotor-side structures with the stator-side structures under all circumstances is prevented.
  • the vacuum pump 111 includes the electric motor 125 for rotationally driving the rotor 149.
  • the armature of the electric motor 125 is formed by the rotor 149, whose rotor shaft 153 extends through the motor stator 217.
  • On the extending through the motor stator 217 through portion of the rotor shaft 153 may be arranged radially outside or embedded a permanent magnet arrangement.
  • a gap 219 is arranged, which comprises a radial motor gap, via which the motor stator 217 and the permanent magnet arrangement for the transmission of the drive torque can influence magnetically.
  • the motor stator 217 is fixed in the housing within the motor space 137 provided for the electric motor 125.
  • a sealing gas which is also referred to as purge gas, and which may be, for example, air or nitrogen, enter the engine compartment 137.
  • the electric motor 125 can be provided with process gas, e.g. against corrosive fractions of the process gas.
  • the engine compartment 137 may also be evacuated via the pump outlet 117, i. In the engine compartment 137, at least approximately, the vacuum pressure caused by the backing pump connected to the pump outlet 117 prevails.
  • delimiting wall 221 Between the rotor hub 161 and a motor space 137 delimiting wall 221 may also be a so-called. And per se known labyrinth seal 223 may be provided, in particular to achieve a better seal of the engine compartment 217 against the Holweck pump stages located radially outside.
  • the turbomolecular pump 111 has an interface 225 for a user as shown in FIGS Fig. 2 and 3 is visible, which is designed to select input signals and functions to be used as well as to input input values.
  • the interface 225 is connected to a control device which is arranged in the electronics housing 123.
  • Fig. 6 to 8 are programmed for a vacuum device, which exemplifies as a vacuum pump, in particular as turbomolecular pump according to Fig. 1 to 5 , is trained.
  • a possible bearing damage should be detected.
  • a possible bearing damage could mean that the vacuum pump is about to break or crash.
  • a power consumption of the vacuum pump begins to fluctuate, although it was previously substantially constant.
  • Another indicator is when the temperature of a lower bearing increases while the temperature of a lower part located near it remains constant. For this purpose, engine power and the aforementioned temperatures are recorded over one, in particular short, period and statistically evaluated.
  • the presence of a possible bearing damage is output if (standard deviation of the power in the recent past)> (threshold value) for at least five minutes AND (change of storage temperature)> (threshold value) AND (change of subdivision temperature) ⁇ (threshold value).
  • the functional diagram shown has an output value 610 derived from three input signals 640, 642 and 644.
  • the output value 610 forms state information indicating whether bearing damage is present or likely to occur.
  • a current engine power 640 is used as an input signal whose time profile is stored in a memory 650.
  • a standard deviation is formed by a function 630 and compared by function 620 with a threshold value 660.
  • Function 620 checks if the determined standard deviation is greater than threshold 660 and returns true or false as a result.
  • This result is passed on via a timer 622 delayed, so that the result would not be falsified by the fact that a standard deviation for a first short period or progress of engine performance is formed, which is not representative, or that the unusual deviation occurs only briefly and is also not representative.
  • a current storage temperature 642 is used as the input signal.
  • the storage temperature 642 represents a measured temperature of a bearing of the vacuum pump. However, it is also possible, for example, to take into account temperatures of several bearings, in particular separately.
  • the current storage temperature 642 is received in a small memory 652 which maintains or stores at least one time-previous value.
  • the function 632 forms a first derivative of the storage temperature from the chronologically preceding value of the storage temperature and from the current storage temperature.
  • Function 624 compares the first derivative with a threshold 662 and accordingly returns true or false as a result.
  • a current temperature 644 of a lower part of the vacuum pump is used in a third strand of the functional scheme and stored according to the second strand in a small memory 654, whereupon the function 634 forms a first derivative.
  • the function 628 also compares the first derivative 634 with a threshold 664, but returns true as a result if it is less than the threshold. Otherwise, it returns false as a result.
  • the temperature of a lower bearing is used as the bearing temperature 642, and accordingly the state information of the output value 610 relates to this bearing.
  • the bearing temperature 642 the temperature of a lower bearing
  • the state information of the output value 610 relates to this bearing.
  • the small memories 652 and 654 need not necessarily be small compared to the memory 650.
  • the memory size is used here merely to make it clear that the functions 632 and 634 each require only a time-older value, that is, take into account two temporally different values.
  • the threshold values 660, 662 and 664 represent input values of the user.
  • the user can thus perform an individual bearing diagnosis, in particular depending on the parameters of his process.
  • a maintenance message for the vacuum pump in particular a turbomolecular pump or a backing pump to be issued.
  • it is used as an indicator when the power consumption of the vacuum pump rises slowly and rises above a threshold value on average.
  • it is used to determine whether the optimum backing pressure is no longer reached.
  • an increase in a temperature in the vacuum pump can be used, wherein in Fig. 7 however not shown. Increased power consumption, poor prevacuum pressure, and / or elevated temperatures may be caused, for example, by leaks or worn seals or diaphragms, which may thus be detected.
  • a functional scheme for determining an output value 710 is shown, which is a maintenance recommendation for the vacuum pump.
  • a current engine power 740 is used and its history is stored in a memory 750.
  • the function 730 forms an average of the curve of the engine power and a comparison function 720 compares the average with one of the User entered threshold 760 and returns accordingly true or false as a result.
  • a backing pressure 742 is used and its history is stored in a memory 752.
  • an average value is likewise formed by the function 732, which is compared by a comparison function 722 with a threshold value 762.
  • An AND function 724 takes the results of compare functions 720 and 722 as arguments and as a result, true if both averages are above the threshold.
  • Function 734 determines whether the result is true longer than a predetermined time threshold entered by the user, for example, and in this case returns true as a result, representing the output value 710.
  • a maintenance recommendation for the vacuum pump is output if the average values of the input signals engine power 740 and pre-vacuum pressure 742 are greater than predetermined threshold values 760, 762 for a specific time. In other words, a maintenance recommendation is then issued when an average unusually high engine performance and an average unusually high prevacuum pressure present.
  • a wear reserve should be displayed.
  • the temperatures, pressures and power consumptions referred to in the second example are related to a difference between optimum and nominal values, respectively, and thresholds, or maximum values, on the other hand, to indicate percent wear reserve up to recommended maintenance. From experience, such as a typically approximately linear behavior of a value, for example, maintenance appointments can be recommended.
  • a wear reserve In the functional scheme of Fig. 8 is determined as output value 810 a wear reserve.
  • the engine power is related by a function 830 to an optimum value of the engine power P_nom and a threshold P_max, which corresponds in particular to the threshold value 760.
  • function 830 in this example is 1 - (P_avg -P_nom) / (P_max - P_nom), where P_avg is an average of the curve of the engine power and is determined by function 830 or by another function, not shown. Function 830 thus returns a numerical value between 1 and 0 or an indication in percent.
  • the history of the backing pressure 142 stored in the memory 852 is related to an optimum value p_nom and a threshold value p_max, which corresponds in particular to the threshold value 762.
  • the function is 832 corresponding to 1 - (p_avg - p_nom) / (p_max - p_nom), where p_avg is an average of the history of the backing pressure.
  • p_avg is an average of the history of the backing pressure.
  • a value between 1 and 0 or a percentage is returned.
  • a function 820 determines a minimum of its arguments, thus returning the smaller of the two argument values, which as output value 810 represents the wear reserve in percent.
  • the minimum function 820 thus selects the respectively worse wear reserve with regard to engine power and fore-vacuum pressure and outputs this as the decisive wear reserve 810.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Vakuumgerät mit einer Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Eingangssignalen aufzunehmen, und die eine Mehrzahl von hinterlegten Funktionen aufweist, die auf die Eingangssignale anwendbar sind, und einer Schnittstelle für einen Benutzer, an der wenigstens ein Eingangssignal und wenigstens eine zumindest auf das Eingangssignal anwendbare Funktion auswählbar sind, wobei die Steuereinrichtung ferner dazu ausgebildet ist, zur Erzeugung eines Ergebnisses die ausgewählte Funktion auf das ausgewählte Eingangssignal anzuwenden und das Ergebnis auszugeben, wobei wenigstens eine Funktion wenigstens zwei zeitlich verschiedene Werte eines Eingangssignals berücksichtigt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vakuumgerät mit einer Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Eingangssignalen aufzunehmen, und die eine Mehrzahl von hinterlegten Funktionen aufweist, die auf die Eingangssignale anwendbar sind, und einer Schnittstelle für einen Benutzer, an der wenigstens ein Eingangssignal und wenigstens eine zumindest auf das Eingangssignal anwendbare Funktion auswählbar sind, wobei die Steuereinrichtung ferner dazu ausgebildet ist, zur Erzeugung eines Ergebnisses die ausgewählte Funktion auf das ausgewählte Eingangssignal anzuwenden und das Ergebnis auszugeben.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Erzeugung einer Information betreffend den Betrieb eines Vakuumgerätes bei dem eine Mehrzahl von Eingangssignalen und eine Mehrzahl von Funktionen zur Verfügung gestellt werden, die auf die Eingangssignale anwendbar sind, durch einen Benutzer wenigstens ein Eingangssignal und wenigstens eine Funktion ausgewählt werden, als Information oder als Basis für die Information ein Ergebnis erzeugt wird, indem die ausgewählte Funktion auf das ausgewählte Eingangssignal angewendet wird, und das Ergebnis ausgegeben wird.
  • Ein beispielhaftes Vakuumgerät der eingangs genannten Art ermöglich es einem Benutzer, selbstbestimmt Betriebsbedingungen ermitteln zu lassen, bei denen eine bestimmte Maßnahme getroffen werden soll, insbesondere das Vakuumgerät abgeschaltet, in seiner Leistung reduziert oder gewartet werden soll. Dies ist deshalb wünschenswert, da die Betriebsbedingungen und Maßnahmen stark vom konkreten Anwendungsfall des Vakuumgerätes beim Benutzer abhängig sind.
  • In der EP 1 655 494 A2 sind ein Vakuumpumpsystem und ein Signalerzeugungsverfahren beschrieben, bei denen mindestens zwei Größen aus einem aktuellen Betriebszustand des Systems berücksichtigt und miteinander verknüpft werden, um daraus ein Zustandssignal zu erzeugen. Dadurch werden logische Signale aus aktuellen Werten generiert, z.B. "Drehzahl erreicht" wenn ein Drehzahlistwert größer oder gleich einem Drehzahlsollwert ist.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Möglichkeiten des Benutzers zu verbessern, Ergebnisse aus Eingangssignalen zu ermitteln, insbesondere dem Benutzer genauere Vorhersagen über die Erforderlichkeit bestimmter Maßnahmen zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Vakuumgerät gemäß Anspruch 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass wenigstens eine Funktion, insbesondere wenigstens eine der hinterlegten Funktionen, wenigstens zwei zeitlich verschiedene Werte eines Eingangssignals berücksichtigt.
  • Das Ergebnis kann auf verschiedene Weisen ausgegeben werden, z.B als Information, insbesondere Zahlenwert, auf einer Anzeige, in Form einer Statusleuchte und/oder über eine Schnittstelle zur weiteren Verwendung durch den Anwender.
  • Der Begriff "Funktion" bezieht sich auf eine Funktion im Sinne der Programmierung, also eine solche die zumindest ein Argument empfangen bzw. berücksichtigen und zumindest ein Ergebnis bzw. einen Rückgabewert zurückgeben kann. Der Begriff "Funktion" umfasst grundsätzlich sowohl einfache Funktionen, wie z.B. logische Funktionen, z.B. >, <, =, &, || und/oder rechnende Funktionen, z.B. +, -, *, /, als auch komplexe Funktionen, wie z.B. solche zur Ermittlung von Mittelwert, Standardabweichung, Integral und/oder Ableitung.
  • Insofern im Folgenden auf "die Funktion" Bezug genommen wird, handelt es sich um die wenigstens eine Funktion, die zwei zeitlich verschiedene Werte eines Eingangssignals berücksichtigt. Die hierin beschriebenen Ausführungsformen können jedoch auch für mehrere oder alle Funktionen verwirklicht werden.
  • Wenigstens eines der Eingangssignale für die Steuereinrichtung bzw. für die hinterlegten Funktionen kann z.B. als Signal von einem oder mehreren Sensoren ausgebildet sein, die insbesondere im und/oder am Vakuumgerät und/oder in und/oder an einer Vakuumkammer vorgesehen sein können. Insbesondere können mehrere oder alle Eingangssignale derart ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Eingangssignal auch durch den Benutzer zuführbar sein, beispielsweise über eine Schnittstelle.
  • Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe erlaubt es dem Benutzer, vielfältige und informative Ergebnisse zu erzeugen und insbesondere so zutreffende Vorhersagen zu treffen über die Notwendigkeit von bestimmten Maßnahmen, wie z.B. Abschaltung, Leistungsreduzierung, Wartung und/oder Reparatur. Der Benutzer kann eine zeitliche Veränderung eines Eingangssignals erkennen und diese nutzen, um hiervon, insbesondere im Zusammenspiel mit weiteren Eingangssignalen und/oder Informationen, spezifische Erkenntnisse abzuleiten. Der Benutzer wird so außerdem in die Lage versetzt, seinen Prozess besser zu steuern.
  • Die Erfindung erlaubt eine flexible Signalverarbeitung bei Vakuumgeräten, insbesondere zur Zustandserzeugung, Prozessbewertung und/oder vorausschauenden Wartung. Bei der Erfindung kann bereits ein einziges Argument für eine Funktion, mit zwei zeitlich unterschiedlichen Werten eines Eingangssignals genügen, um eine Zustandsinformation abzuleiten. Das oder die Argumente der Funktionen können durch diese nicht nur verglichen (z.B. größer, kleiner, gleich, ungleich), sondern auch in komplexer Weise berechnet werden, wie z.B. durch Filter oder Zeitbedingungen. Zudem können nicht nur aktuelle, sondern auch aufgezeichnete Werte, insbesondere Werteverläufe, verarbeitet werden. Auf diese Weise können sowohl die Zwischenergebnisse, insbesondere zur Verwendung als Argumente weiterer Funktionen, erzeugt als auch Aussagen über die Qualität eines Vakuumsystems, notwendige Wartungsmaßnahmen oder sich ankündigende Fehlerzustände getroffen werden.
  • Die Eingangsignale, Funktionen und gegebenenfalls Eingabewerte und/oder Bedingungen können beispielsweise durch einen Editor auswählbar und/oder erstellbar und/oder zu einem Funktionsschema programmierbar sein. Z.B. kann die Berechnung auf dem gleichen System wie die Auswahl bzw. Erstellung, z.B. einem PC, stattfinden und/oder auf ein zweites System, z.B. eine Anzeige- und Steuerungseinheit geladen und dort ausgeführt werden.
  • Dem Benutzer können Kombination, Verschaltung und Parametrierung von Funktionen, Eingangssignalen und Eingabewerten frei überlassen werden. Alternativ oder zusätzlich können Vorlagen, insbesondere für Funktionen und/oder Funktionsschemata, vorgesehen sein, die für einen konkreten Anwendungsfall nur noch parametriert werden müssen.
  • Als Argumente für Funktionen können z.B. aktuelle Zustandswerte, wie Drehzahl, Druck, Temperatur, deren statistische Auswertungen über einen bestimmten Zeitraum, z.B. Mittelwert, Standardabweichung und höhere Ableitungen, aber auch vom Anwender oder anderen externen Quellen stammende Angaben, wie z.B. Umgebungstemperatur, Prozessschritt und Zustände anderer Komponenten, vorgesehen sein. Die Funktionen können Filter und/oder komplexere mathematische Funktionen, z.B. Ermittlung von Schwingungen in bestimmten Bändern, FFT und/oder Zeitbedingungen, Vergleiche und/oder logische Operationen umfassen und/oder grundsätzlich auf alle denkbaren Datentypen anwendbar sein.
  • Die Ausgabe kann z.B. einen booleschen Wert, also wahr oder falsch, einen zumindest im Wesentlichen kontinuierlichen Wert, z.B. zwischen 0 und 100 % oder andere, insbesondere komplexere, Werte umfassen.
  • Ergebnisse von Funktionen können z.B. digitale oder analoge Werte sein, z.B. lediglich zur Anzeige gebracht werden, an, insbesondere lokal zur Verfügung stehende, Ausgänge, wie Digitalausgänge, Analogausgänge oder Relais, übergeben werden und/oder zur Abfrage über eine, insbesondere serielle, Schnittstellen, einen Feldbus oder ein sonstiges Kommunikationsmittel, z.B. per Ethernet, insbesondere an eine übergeordnete Steuerung zur Verfügung gestellt werden und/oder generiert werden.
  • Von der Erzeugung aktueller Zustandswerte bis zur vorausschauenden Wartung bzw. Warnung vor ungeplanten Ereignissen können verschiedene Informationen vom Werk, aber auch vom Benutzer selbst mit dessen Erfahrung flexibel erzeugt werden. Die Ausführung kann auf die sinnvollen Anwendungen beschränkt werden, z.B. im Gegensatz zu einer in der Pumpe fest arbeitenden Funktion mit unsicherer Aussagekraft im Allgemeinfall. Im Bedarfsfall kann der Benutzer seine eigene Erfahrung in das System einbringen, ohne Know-How aus dem Haus zu geben, kann aber z.B. auf Szenarien aus den Erfahrungen des Pumpenherstellers zurückgreifen. Das Vakuumgerät kann z.B. eine Vakuumpumpe, ein Messgerät und/oder Anzeige- und/oder Kontrollgeräte umfassen.
  • Bei einer Ausführungsform weist die Steuereinrichtung einen Speicher zum Speichern zumindest eines Wertes wenigstens eines Eingangssignals, insbesondere zum Speichern eines zeitlichen Verlaufs des Eingangssignals auf.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform berücksichtigt die Funktion einen zeitlichen Verlauf des Eingangssignals. Der Benutzer kann somit zeitlich komplexe Informationen ableiten.
  • Beispielsweise kann das Vakuumgerät derart ausgebildet sein, dass die Funktion eine statistische Untersuchung eines zeitlichen Verlaufs des Eingangssignals umfasst. Die statistische Untersuchung kann z.B. die Bildung von Mittelwert und/oder Standardabweichung umfassen.
  • Bei einer Weiterbildung ist, insbesondere an der Schnittstelle, zumindest ein Eingabewert eingebbar und als Argument für eine, insbesondere die, Funktion auswählbar. Die Möglichkeiten des Benutzers zur Informationsermittlung werden hierdurch noch flexibler und vielseitiger. Beispielsweise kann der Eingabewert einen Schwellwert bilden und die ausgewählte Funktion zurückgeben, ob ein weiteres Argument der Funktion den Schwellwert erreicht und/oder über- oder unterschreitet.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl von Funktionen zur Anwendung auf wenigstens ein Eingangssignal auswählbar ist. So kann die Zahl an nötigen Eingangssignalen klein gehalten werden.
  • Insbesondere kann wenigstens eine Funktion zur Anwendung auf eine Mehrzahl von Argumenten auswählbar. Ein Verlauf bzw. zwei zeitlich verschiedene Werte eines Eingangssignals sind im Rahmen der Erfindung als ein Argument zu betrachten.
  • Als Argument einer Funktion kann grundsätzlich z.B. ein Eingangssignal, insbesondere dessen Verlauf, ein Eingabewert oder ein Ergebnis einer Funktion, insbesondere einer anderen Funktion, vorgesehen sein.
  • Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Funktion zur Anwendung auf wenigstens ein Ergebnis zumindest einer anderen Funktion auswählbar ist. Insbesondere können mehrere Funktionen hintereinander- und/oder zusammenschaltbar sein, um eine gewünschte Information abzuleiten.
  • Bei einer Weiterbildung ist die Schnittstelle dazu ausgebildet, zumindest einen durch die Steuereinrichtung ausgebbaren Ausgabewert auszuwählen. Hierdurch kann der Benutzer flexibel die gewünschte Information ausgeben.
  • Die Steuereinrichtung kann ferner dazu ausgebildet sein, eine Mehrzahl an Ausgabewerten auszugeben. Beispielsweise können die Ausgabewerte auch auswählbar sein, wobei insbesondere auch wenigstens ein Zwischenergebnis als Ausgabewert auswählbar sein kann.
  • Als Ausgabewert kann z.B. wenigstens ein Eingangssignal, zumindest ein Ergebnis einer Funktion und/oder ein Eingabewert auswählbar sein.
  • Insbesondere kann die Steuereinrichtung derart ausgebildet sein, dass wenigstens ein Ergebnis einer Funktion und/oder wenigstens ein Ausgabewert komplexer als ein Bit ist, d.h. komplexer als 1 oder 0 bzw. wahr oder falsch ist. Der Benutzer kann so besonders informative Ausgabewerte ermitteln.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinrichtung über die Schnittstelle zur Anwendung der Funktionen auf Eingangssignale, Eingabewerte und/oder Ergebnisse von Funktionen und/oder zur Ausgabe von Ausgabewerten frei programmierbar. Die Ausführungsform erlaubt eine hohe Flexibilität und vielseitige Möglichkeiten für den Benutzer, Informationen abzuleiten.
  • Bei einer Weiterbildung ist die Schnittstelle als Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgebildet. Die Schnittstelle kann dabei insbesondere ein Anzeige und/oder Eingabemittel, insbesondere Tasten und/oder ein Touchpanel, umfassen.
  • Wenigstens ein Ausgabewert der Steuereinrichtung kann z.B. eine Zustandsinformation des Vakuumgeräts bilden. Diese kann z.B. einen Verschleiß, insbesondere dessen Grad, einen Defekt, einen Schaden oder eine Wartungs- oder Reperaturempfehlung umfassen, insbesondere hinsichtlich des Vakuumgeräts und/oder einzelner Bauteile, wie z.B. Lager oder Motor. Insbesondere kann die Steuereinrichtung derart ausgebildet sein, dass eine vorausschauende Wartung ermöglicht wird. Da Verschleiß und Schäden häufig stark von den Betriebsbedingungen im konkreten Anwendungsfall abhängen, wird der Benutzer somit in die Lage versetzt, Wartungsintervalle genau an seinen Prozess anzupassen, wodurch Wartungsaufwand und Kosten, insbesondere hinsichtlich eines Stillstandes des eigenen Prozesses während der Wartung, reduziert werden.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst und insbesondere dadurch, dass die Funktion wenigstens zwei zeitlich verschiedene Werte des Eingangssignals berücksichtigt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich im Sinne der hierin beschriebenen Ausführungsformen des Vakuumgeräts weiterbilden und umgekehrt.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen, jeweils schematisch:
  • Fig. 1
    eine perspektivische Ansicht einer Turbomolekularpumpe,
    Fig. 2
    eine Ansicht der Unterseite der Turbomolekularpumpe von Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Querschnitt der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie A-A,
    Fig. 4
    eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie B-B,
    Fig. 5
    eine Querschnittsansicht der Turbomolekularpumpe längs der in Fig. 2 gezeigten Schnittlinie C-C.
  • Die Turbomolekularpumpe der Fig. 1 bis 5 bildet ein erfindungsgemäßes Vakuumgerät. Die Fig. 6 bis 8 zeigen beispielhafte Funktionsschemata, welche von einem Benutzer eines beispielhaften, erfindungsgemäßen Vakuumgeräts, beispielsweise gemäß den Fig. 1 bis 5, programmiert werden können.
  • Die in Fig. 1 gezeigte Turbomolekularpumpe 111 umfasst einen von einem Einlassflansch 113 umgebenen Pumpeneinlass 115, an welchen in an sich bekannter Weise ein nicht dargestellter Rezipient angeschlossen werden kann. Das Gas aus dem Rezipienten kann über den Pumpeneinlass 115 aus dem Rezipienten gesaugt und durch die Pumpe hindurch zu einem Pumpenauslass 117 gefördert werden, an den eine Vorvakuumpumpe, wie etwa eine Drehschieberpumpe, angeschlossen sein kann.
  • Der Einlassflansch 113 bildet bei der Ausrichtung der Vakuumpumpe gemäß Fig. 1 das obere Ende des Gehäuses 119 der Vakuumpumpe 111. Das Gehäuse 119 umfasst ein Unterteil 121, an welchem seitlich ein Elektronikgehäuse 123 angeordnet ist. In dem Elektronikgehäuse 123 sind elektrische und/oder elektronische Komponenten der Vakuumpumpe 111 untergebracht, z.B. zum Betreiben eines in der Vakuumpumpe angeordneten Elektromotors 125. Am Elektronikgehäuse 123 sind mehrere Anschlüsse 127 für Zubehör vorgesehen. Außerdem sind eine Datenschnittstelle 129, z.B. gemäß dem RS485-Standard, und ein Stromversorgungsanschluss 131 am Elektronikgehäuse 123 angeordnet.
  • Am Gehäuse 119 der Turbomolekularpumpe 111 ist ein Fluteinlass 133, insbesondere in Form eines Flutventils, vorgesehen, über den die Vakuumpumpe 111 geflutet werden kann. Im Bereich des Unterteils 121 ist ferner noch ein Sperrgasanschluss 135, der auch als Spülgasanschluss bezeichnet wird, angeordnet, über welchen Spülgas zum Schutz des Elektromotors 125 vor dem von der Pumpe geförderten Gas in den Motorraum 137, in welchem der Elektromotor 125 in der Vakuumpumpe 111 untergebracht ist, gebracht werden kann. Im Unterteil 121 sind ferner noch zwei Kühlmittelanschlüsse 139 angeordnet, wobei einer der Kühlmittelanschlüsse als Einlass und der andere Kühlmittelanschluss als Auslass für Kühlmittel vorgesehen ist, das zu Kühlzwecken in die Vakuumpumpe geleitet werden kann.
  • Die untere Seite 141 der Vakuumpumpe kann als Standfläche dienen, sodass die Vakuumpumpe 111 auf der Unterseite 141 stehend betrieben werden kann. Die Vakuumpumpe 111 kann aber auch über den Einlassflansch 113 an einem Rezipienten befestigt werden und somit gewissermaßen hängend betrieben werden. Außerdem kann die Vakuumpumpe 111 so gestaltet sein, dass sie auch in Betrieb genommen werden kann, wenn sie auf andere Weise ausgerichtet ist als in Fig. 1 gezeigt ist. Es lassen sich auch Ausführungsformen der Vakuumpumpe realisieren, bei der die Unterseite 141 nicht nach unten, sondern zur Seite gewandt oder nach oben gerichtet angeordnet werden kann.
  • An der Unterseite 141, die in Fig. 2 dargestellt ist, sind noch diverse Schrauben 143 angeordnet, mittels denen hier nicht weiter spezifizierte Bauteile der Vakuumpumpe aneinander befestigt sind. Beispielsweise ist ein Lagerdeckel 145 an der Unterseite 141 befestigt.
  • An der Unterseite 141 sind außerdem Befestigungsbohrungen 147 angeordnet, über welche die Pumpe 111 beispielsweise an einer Auflagefläche befestigt werden kann.
  • In den Figuren 2 bis 5 ist eine Kühlmittelleitung 148 dargestellt, in welcher das über die Kühlmittelanschlüsse 139 ein- und ausgeleitete Kühlmittel zirkulieren kann.
  • Wie die Schnittdarstellungen der Figuren 3 bis 5 zeigen, umfasst die Vakuumpumpe mehrere Prozessgaspumpstufen zur Förderung des an dem Pumpeneinlass 115 anstehenden Prozessgases zu dem Pumpenauslass 117.
  • In dem Gehäuse 119 ist ein Rotor 149 angeordnet, der eine um eine Rotationsachse 151 drehbare Rotorwelle 153 aufweist.
  • Die Turbomolekularpumpe 111 umfasst mehrere pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete turbomolekulare Pumpstufen mit mehreren an der Rotorwelle 153 befestigten radialen Rotorscheiben 155 und zwischen den Rotorscheiben 155 angeordneten und in dem Gehäuse 119 festgelegten Statorscheiben 157. Dabei bilden eine Rotorscheibe 155 und eine benachbarte Statorscheibe 157 jeweils eine turbomolekulare Pumpstufe. Die Statorscheiben 157 sind durch Abstandsringe 159 in einem gewünschten axialen Abstand zueinander gehalten.
  • Die Vakuumpumpe umfasst außerdem in radialer Richtung ineinander angeordnete und pumpwirksam miteinander in Serie geschaltete Holweck-Pumpstufen. Der Rotor der Holweck-Pumpstufen umfasst eine an der Rotorwelle 153 angeordnete Rotornabe 161 und zwei an der Rotornabe 161 befestigte und von dieser getragene zylindermantelförmige Holweck-Rotorhülsen 163, 165, die koaxial zur Rotationsachse 151 orientiert und in radialer Richtung ineinander geschachtelt sind. Ferner sind zwei zylindermantelförmige Holweck-Statorhülsen 167, 169 vorgesehen, die ebenfalls koaxial zu der Rotationsachse 151 orientiert und in radialer Richtung gesehen ineinander geschachtelt sind.
  • Die pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Pumpstufen sind durch die Mantelflächen, also durch die radialen Innen- und/oder Außenflächen, der Holweck-Rotorhülsen 163, 165 und der Holweck-Statorhülsen 167, 169 gebildet. Die radiale Innenfläche der äußeren Holweck-Statorhülse 167 liegt der radialen Außenfläche der äußeren Holweck-Rotorhülse 163 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 171 gegenüber und bildet mit dieser die der Turbomolekularpumpen nachfolgende erste Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche der äußeren Holweck-Rotorhülse 163 steht der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Statorhülse 169 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 173 gegenüber und bildet mit dieser eine zweite Holweck-Pumpstufe. Die radiale Innenfläche der inneren Holweck-Statorhülse 169 liegt der radialen Außenfläche der inneren Holweck-Rotorhülse 165 unter Ausbildung eines radialen Holweck-Spalts 175 gegenüber und bildet mit dieser die dritte Holweck-Pumpstufe.
  • Am unteren Ende der Holweck-Rotorhülse 163 kann ein radial verlaufender Kanal vorgesehen sein, über den der radial außenliegende Holweck-Spalt 171 mit dem mittleren Holweck-Spalt 173 verbunden ist. Außerdem kann am oberen Ende der inneren Holweck-Statorhülse 169 ein radial verlaufender Kanal vorgesehen sein, über den der mittlere Holweck-Spalt 173 mit dem radial innenliegenden Holweck-Spalt 175 verbunden ist. Dadurch werden die ineinander geschachtelten Holweck-Pumpstufen in Serie miteinander geschaltet. Am unteren Ende der radial innenliegenden Holweck-Rotorhülse 165 kann ferner ein Verbindungskanal 179 zum Auslass 117 vorgesehen sein.
  • Die vorstehend genannten pumpaktiven Oberflächen der Holweck-Statorhülsen 163, 165 weisen jeweils mehrere spiralförmig um die Rotationsachse 151 herum in axialer Richtung verlaufende Holweck-Nuten auf, während die gegenüberliegenden Mantelflächen der Holweck-Rotorhülsen 163, 165 glatt ausgebildet sind und das Gas zum Betrieb der Vakuumpumpe 111 in den Holweck-Nuten vorantreiben.
  • Zur drehbaren Lagerung der Rotorwelle 153 sind ein Wälzlager 181 im Bereich des Pumpenauslasses 117 und ein Permanentmagnetlager 183 im Bereich des Pumpeneinlasses 115 vorgesehen.
  • Im Bereich des Wälzlagers 181 ist an der Rotorwelle 153 eine konische Spritzmutter 185 mit einem zu dem Wälzlager 181 hin zunehmenden Außendurchmesser vorgesehen. Die Spritzmutter 185 steht mit mindestens einem Abstreifer eines Betriebsmittelspeichers in gleitendem Kontakt. Der Betriebsmittelspeicher umfasst mehrere aufeinander gestapelte saugfähige Scheiben 187, die mit einem Betriebsmittel für das Wälzlager 181, z.B. mit einem Schmiermittel, getränkt sind.
  • Im Betrieb der Vakuumpumpe 111 wird das Betriebsmittel durch kapillare Wirkung von dem Betriebsmittelspeicher über den Abstreifer auf die rotierende Spritzmutter 185 übertragen und in Folge der Zentrifugalkraft entlang der Spritzmutter 185 in Richtung des größer werdenden Außendurchmessers der Spritzmutter 92 zu dem Wälzlager 181 hin gefördert, wo es z.B. eine schmierende Funktion erfüllt. Das Wälzlager 181 und der Betriebsmittelspeicher sind durch einen wannenförmigen Einsatz 189 und den Lagerdeckel 145 in der Vakuumpumpe eingefasst.
  • Das Permanentmagnetlager 183 umfasst eine rotorseitige Lagerhälfte 191 und eine statorseitige Lagerhälfte 193, welche jeweils einen Ringstapel aus mehreren in axialer Richtung aufeinander gestapelten permanentmagnetischen Ringen 195, 197 umfassen. Die Ringmagnete 195, 197 liegen einander unter Ausbildung eines radialen Lagerspalts 199 gegenüber, wobei die rotorseitigen Ringmagnete 195 radial außen und die statorseitigen Ringmagnete 197 radial innen angeordnet sind. Das in dem Lagerspalt 199 vorhandene magnetische Feld ruft magnetische Abstoßungskräfte zwischen den Ringmagneten 195, 197 hervor, welche eine radiale Lagerung der Rotorwelle 153 bewirken. Die rotorseitigen Ringmagnete 195 sind von einem Trägerabschnitt 201 der Rotorwelle 153 getragen, welcher die Ringmagnete 195 radial außenseitig umgibt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind von einem statorseitigen Trägerabschnitt 203 getragen, welcher sich durch die Ringmagnete 197 hindurch erstreckt und an radialen Streben 205 des Gehäuses 119 aufgehängt ist. Parallel zu der Rotationsachse 151 sind die rotorseitigen Ringmagnete 195 durch ein mit dem Trägerabschnitt 203 gekoppeltes Deckelelement 207 festgelegt. Die statorseitigen Ringmagnete 197 sind parallel zu der Rotationsachse 151 in der einen Richtung durch einen mit dem Trägerabschnitt 203 verbundenen Befestigungsring 209 sowie einen mit dem Trägerabschnitt 203 verbundenen Befestigungsring 211 festgelegt. Zwischen dem Befestigungsring 211 und den Ringmagneten 197 kann außerdem eine Tellerfeder 213 vorgesehen sein.
  • Innerhalb des Magnetlagers ist ein Not- bzw. Fanglager 215 vorgesehen, welches im normalen Betrieb der Vakuumpumpe 111 ohne Berührung leer läuft und erst bei einer übermäßigen radialen Auslenkung des Rotors 149 relativ zu dem Stator in Eingriff gelangt, um einen radialen Anschlag für den Rotor 149 zu bilden, da eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen verhindert wird. Das Fanglager 215 ist als ungeschmiertes Wälzlager ausgebildet und bildet mit dem Rotor 149 und/oder dem Stator einen radialen Spalt, welcher bewirkt, dass das Fanglager 215 im normalen Pumpbetrieb außer Eingriff ist. Die radiale Auslenkung, bei der das Fanglager 215 in Eingriff gelangt, ist groß genug bemessen, sodass das Fanglager 215 im normalen Betrieb der Vakuumpumpe nicht in Eingriff gelangt, und gleichzeitig klein genug, sodass eine Kollision der rotorseitigen Strukturen mit den statorseitigen Strukturen unter allen Umständen verhindert wird.
  • Die Vakuumpumpe 111 umfasst den Elektromotor 125 zum drehenden Antreiben des Rotors 149. Der Anker des Elektromotors 125 ist durch den Rotor 149 gebildet, dessen Rotorwelle 153 sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckt. Auf den sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckenden Abschnitt der Rotorwelle 153 kann radial außenseitig oder eingebettet eine Permanentmagnetanordnung angeordnet sein. Zwischen dem Motorstator 217 und dem sich durch den Motorstator 217 hindurch erstreckenden Abschnitt des Rotors 149 ist ein Zwischenraum 219 angeordnet, welcher einen radialen Motorspalt umfasst, über den sich der Motorstator 217 und die Permanentmagnetanordnung zur Übertragung des Antriebsmoments magnetisch beeinflussen können.
  • Der Motorstator 217 ist in dem Gehäuse innerhalb des für den Elektromotor 125 vorgesehenen Motorraums 137 festgelegt. Über den Sperrgasanschluss 135 kann ein Sperrgas, das auch als Spülgas bezeichnet wird, und bei dem es sich beispielsweise um Luft oder um Stickstoff handeln kann, in den Motorraum 137 gelangen. Über das Sperrgas kann der Elektromotor 125 vor Prozessgas, z.B. vor korrosiv wirkenden Anteilen des Prozessgases, geschützt werden. Der Motorraum 137 kann auch über den Pumpenauslass 117 evakuiert werden, d.h. im Motorraum 137 herrscht zumindest annäherungsweise der von der am Pumpenauslass 117 angeschlossenen Vorvakuumpumpe bewirkte Vakuumdruck.
  • Zwischen der Rotornabe 161 und einer den Motorraum 137 begrenzenden Wandung 221 kann außerdem eine sog. und an sich bekannte Labyrinthdichtung 223 vorgesehen sein, insbesondere um eine bessere Abdichtung des Motorraums 217 gegenüber den radial außerhalb liegenden Holweck-Pumpstufen zu erreichen.
  • Die Turbomolekularpumpe 111 weist eine Schnittstelle 225 für einen Benutzer auf, wie es in den Fig. 2 und 3 sichtbar ist, die zur Auswahl von Eingangssignalen und darauf anzuwendenden Funktionen sowie zur Eingabe von Eingabewerten ausgebildet ist. Die Schnittstelle 225 ist mit einer Steuerungseinrichtung verbunden, die in dem Elektronikgehäuse 123 angeordnet ist.
  • Die Beispiele bzw. Funktionsschemata der Fig. 6 bis 8 sind für ein Vakuumgerät programmiert, welches beispielhaft als Vakuumpumpe, insbesondere als Turbomolekularpumpe gemäß Fig. 1 bis 5, ausgebildet ist.
  • Gemäß einem ersten Beispiel, welches in Fig. 6 näher erläutert wird, soll ein möglicher Lagerschaden erkannt werden. Ein möglicher Lagerschaden könnte bedeuten, dass die Vakuumpumpe kurz vor einem Defekt oder Crash steht. Als Indikator wird herangezogen, dass bei relativ gleichmäßigen Prozessen eine Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe zu schwanken beginnt, obwohl sie zuvor im Wesentlichen konstant war. Ein weiterer Indikator liegt vor, wenn die Temperatur eines unteren Lagers steigt, während die Temperatur eines in dessen Nähe angeordneten Unterteils konstant bleibt. Hierzu werden Motorleistung und die genannten Temperaturen über einen, insbesondere kurzen, Zeitraum aufgezeichnet und statistisch ausgewertet. Dabei wird das Vorliegen eines möglichen Lagerschadens ausgegeben, wenn (Standardabweichung der Leistung in jüngster Vergangenheit) > (Schwellwert) für mindestens fünf Minuten UND (Änderung der Lagertemperatur) > (Schwellwert) UND (Änderung der Unterteiltemperatur) < (Schwellwert).
  • Das in Fig. 6 gezeigte Funktionsschema weist einen Ausgabewert 610 auf, der von drei Eingangssignalen 640, 642 und 644 abgeleitet ist. Der Ausgabewert 610 bildet eine Zustandsinformation, die angibt, ob ein Lagerschaden vorliegt bzw. wahrscheinlich vorliegt. Hierzu wird eine aktuelle Motorleistung 640 als Eingangssignal herangezogen, deren zeitlicher Verlauf in einem Speicher 650 gespeichert wird. Von dem Verlauf der aktuellen Motorleistung 640 wird durch eine Funktion 630 eine Standardabweichung gebildet und durch Funktion 620 mit einem Schwellwert 660 verglichen. Die Funktion 620 prüft, ob die ermittelte Standardabweichung größer als der Schwellwert 660 ist und gibt als Ergebnis entsprechend wahr oder falsch zurück. Dieses Ergebnis wird über ein Zeitglied 622 verzögert weitergegeben, damit das Ergebnis nicht dadurch verfälscht würde, dass eine Standardabweichung für einen erst kurzen Zeitraum bzw. Verlauf der Motorleistung gebildet wird, der nicht repräsentativ ist, oder dass die ungewöhnliche Abweichung nur kurz auftritt und ebenfalls nicht repräsentativ ist.
  • In einem zweiten Strang des Funktionsschemas der Fig. 6 wird eine aktuelle Lagertemperatur 642 als Eingangssignal herangezogen. Die Lagertemperatur 642 repräsentiert eine gemessene Temperatur eines Lagers der Vakuumpumpe. Es können jedoch auch zum Beispiel Temperaturen mehrerer Lager, insbesondere getrennt, berücksichtigt werden. Die aktuelle Lagertemperatur 642 wird in einem kleinen Speicher 652 aufgenommen, der zumindest einen zeitlich vorhergehenden Wert beibehält bzw. speichert. Die Funktion 632 bildet aus dem zeitlich vorhergehenden Wert der Lagertemperatur sowie aus der aktuellen Lagertemperatur eine erste Ableitung der Lagertemperatur. Die Funktion 624 vergleicht die erste Ableitung mit einem Schwellwert 662 und gibt entsprechend als Ergebnis wahr oder falsch zurück. Eine aktuelle Temperatur 644 eines Unterteils der Vakuumpumpe wird in einem dritten Strang des Funktionsschemas herangezogen und entsprechend dem zweiten Strang in einem kleinen Speicher 654 gespeichert, woraufhin die Funktion 634 eine erste Ableitung bildet. Die Funktion 628 vergleicht die erste Ableitung 634 ebenfalls mit einem Schwellwert 664, gibt jedoch hier als Ergebnis wahr zurück, wenn diese kleiner ist als der Schwellwert. Andernfalls gibt sie als Ergebnis falsch zurück.
  • Die Ergebnisse der Vergleichsfunktionen 620, 624 und 628 werden unter Berücksichtigung der Funktion 622 durch die Funktion 626 ausgewertet, indem die Funktion 626 wahr zurückgibt, wenn alle ihrer Argumente wahr sind. Sofern das Ergebnis der Funktion 626 also wahr ist, zeigt der Ausgabewert 610 an, dass vermutlich ein Lagerschaden vorliegt oder vorliegen könnte.
  • Als Lagertemperatur 642 wird hierbei die Temperatur eines unteren Lagers herangezogen und entsprechend bezieht sich die Zustandsinformation des Ausgabewerts 610 auf dieses Lager. Mit einem entsprechenden oder ähnlichen Funktionsschema können aber auch andere Lager oder dynamische Bauteile im Allgemeinen diagnostiziert werden.
  • Die kleinen Speicher 652 und 654 müssen nicht notwendigerweise klein im Vergleich zum Speicher 650 ausgebildet sein. Die Speichergröße wird hier lediglich herangezogen, um zu verdeutlichen, dass die Funktionen 632 und 634 jeweils lediglich einen zeitlich älteren Wert benötigen, also zwei zeitlich verschiedene Werte berücksichtigen.
  • Die Schwellwerte 660, 662 und 664 stellen Eingabewerte des Benutzers dar. Der Benutzer kann also, insbesondere abhängig von den Parametern seines Prozesses, eine individuelle Lagerdiagnose durchführen.
  • Gemäß einem zweiten Beispiel, welches in Fig. 7 näher erläutert wird, soll eine Wartungsmeldung für die Vakuumpumpe, insbesondere eine Turbomolekularpumpe oder eine Vorpumpe, ausgegeben werden. Hierbei wird es als Indikator herangezogen, wenn die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe schleichend steigt und im Mittel über einen Schwellwert ansteigt. Alternativ oder zusätzlich wird herangezogen, ob der optimale Vorvakuumdruck nicht mehr erreicht wird. Alternativ oder zusätzlich kann z.B. ein Ansteigen einer Temperatur in der Vakuumpumpe herangezogen werden, wobei dies in Fig. 7 jedoch nicht gezeigt ist. Erhöhte Leistungsaufnahme, schlechter Vorvakuumdruck und/oder erhöhte Temperaturen können z.B. durch Undichtigkeiten oder verschlissene Dichtungen oder Membranen verursacht werden, die somit erkannt werden können.
  • In Fig. 7 ist ein Funktionsschema zur Ermittlung eines Ausgabewerts 710 gezeigt, der eine Wartungsempfehlung für die Vakuumpumpe darstellt. Hierfür wird eine aktuelle Motorleistung 740 herangezogen und deren Verlauf in einem Speicher 750 gespeichert. Die Funktion 730 bildet einen Mittelwert des Verlaufs der Motorleistung und eine Vergleichsfunktion 720 vergleicht den Mittelwert mit einem vom Benutzer eingegebenen Schwellwert 760 und gibt entsprechend wahr oder falsch als Ergebnis zurück.
  • Außerdem wird ein Vorvakuumdruck 742 herangezogen und dessen Verlauf in einem Speicher 752 gespeichert. Für den Verlauf wird durch die Funktion 732 ebenfalls ein Mittelwert gebildet, welcher durch eine Vergleichsfunktion 722 mit einem Schwellwert 762 verglichen wird. Eine UND-Funktion 724 nimmt die Ergebnisse der Vergleichsfunktionen 720 und 722 als Argumente entgegen und gibt als Ergebnis wahr aus, sofern beide Mittelwerte über dem Schwellwert liegen. Die Funktion 734 ermittelt, ob das Ergebnis länger als eine vorbestimmte, zum Beispiel vom Benutzer eingegebene, Zeitschwelle wahr ist und gibt in diesem Fall als Ergebnis wahr zurück, was den Ausgabewert 710 darstellt.
  • Durch das Funktionsschema der Fig. 7 wird also eine Wartungsempfehlung für die Vakuumpumpe dann ausgegeben, wenn die Mittelwerte der Eingangssignale Motorleistung 740 und Vorvakuumdruck 742 für eine bestimmte Zeit größer als vorbestimmte Schwellwerte 760, 762 sind. Mit anderen Worten wird also eine Wartungsempfehlung dann ausgesprochen, wenn eine im Mittel ungewöhnlich hohe Motorleistung und ein im Mittel ungewöhnlich hoher Vorvakuumdruck vorliegen.
  • Gemäß einem dritten Beispiel, welches in Fig. 8 näher erläutert wird, soll eine Verschleißreserve angezeigt werden. Die zum zweiten Beispiel genannten Temperaturen, Drücke bzw. Leistungsaufnahmen werden zu einer Differenz bzw. einem Intervall zwischen optimalen bzw. nominalen Werten einerseits und Schwellwerten bzw. Maximalwerten andererseits in Beziehung gesetzt, um eine Verschleißreserve in Prozent bis zu einer empfohlenen Wartung anzuzeigen. Aus Erfahrungen, wie z.B. einem typischerweise ungefähr linearen Verhalten eines Wertes, können z.B. Wartungstermine empfohlen werden.
  • Im Funktionsschema der Fig. 8 wird als Ausgabewert 810 eine Verschleißreserve ermittelt. Hierzu wird der Verlauf einer aktuellen Motorleistung 840 in einem Speicher 850 gespeichert. Die Motorleistung wird durch eine Funktion 830 zu einem optimalen Wert der Motorleistung P_nom und einem Schwellwert P_max, der insbesondere dem Schwellwert 760 entspricht, in Beziehung gesetzt. Konkret lautet die Funktion 830 in diesem Beispiel 1 - (P_avg - P_nom)/(P_max - P_nom), wobei P_avg ein Mittelwert des Verlaufs der Motorleistung ist und durch die Funktion 830 oder durch eine weitere, nicht dargestellte Funktion ermittelt wird. Die Funktion 830 gibt also einen Zahlenwert zwischen 1 und 0 bzw. eine Angabe in Prozent zurück.
  • In ähnlicher Weise wird der Verlauf des Vorvakuumdrucks 142, der im Speicher 852 gespeichert wird, mit einem optimalen bzw. Sollwert p_nom und einem Schwellwert p_max, der insbesondere dem Schwellwert 762 entspricht, in Beziehung gesetzt. Hier lautet die Funktion 832 entsprechend 1 - (p_avg - p_nom)/(p_max - p_nom), wobei p_avg ein Mittelwert des Verlaufs des Vorvakuumdrucks ist. Auch hier wird also ein Wert zwischen 1 und 0 bzw. eine Prozentangabe zurückgegeben.
  • Eine Funktion 820 ermittelt ein Minimum ihrer Argumente, gibt also den kleineren der beiden Argumentenwerte zurück, welcher als Ausgabewert 810 die Verschleißreserve in Prozent repräsentiert. Die Minimalfunktion 820 wählt also die jeweils schlechtere Verschleißreserve hinsichtlich Motorleistung und Vorvakuumdruck aus und gibt diese als maßgebliche Verschleißreserve 810 aus.
  • Bezugszeichenliste
  • 111
    Turbomolekularpumpe
    113
    Einlassflansch
    115
    Pumpeneinlass
    117
    Pumpenauslass
    119
    Gehäuse
    121
    Unterteil
    123
    Elektronikgehäuse
    125
    Elektromotor
    127
    Zubehöranschluss
    129
    Datenschnittstelle
    131
    Stromversorgungsanschluss
    133
    Fluteinlass
    135
    Sperrgasanschluss
    137
    Motorraum
    139
    Kühlmittelanschluss
    141
    Unterseite
    143
    Schraube
    145
    Lagerdeckel
    147
    Befestigungsbohrung
    148
    Kühlmittelleitung
    149
    Rotor
    151
    Rotationsachse
    153
    Rotorwelle
    155
    Rotorscheibe
    157
    Statorscheibe
    159
    Abstandsring
    161
    Rotornabe
    163
    Holweck-Rotorhülse
    165
    Holweck-Rotorhülse
    167
    Holweck-Statorhülse
    169
    Holweck-Statorhülse
    171
    Holweck-Spalt
    173
    Holweck-Spalt
    175
    Holweck-Spalt
    179
    Verbindungskanal
    181
    Wälzlager
    183
    Permanentmagnetlager
    185
    Spritzmutter
    187
    Scheibe
    189
    Einsatz
    191
    rotorseitige Lagerhälfte
    193
    statorseitige Lagerhälfte
    195
    Ringmagnet
    197
    Ringmagnet
    199
    Lagerspalt
    201
    Trägerabschnitt
    203
    Trägerabschnitt
    205
    radiale Strebe
    207
    Deckelelement
    209
    Stützring
    211
    Befestigungsring
    213
    Tellerfeder
    215
    Not- bzw. Fanglager
    217
    Motorstator
    219
    Zwischenraum
    221
    Wandung
    223
    Labyrinthdichtung
    225
    Schnittstelle
    610
    Ausgabewert Lagerschaden
    620
    Vergleichsfunktion
    622
    Totzeitfunktion
    624
    Vergleichsfunktion
    626
    UND-Funktion
    628
    Vergleichsfunktion
    630
    Standardabweichungsfunktion
    632
    Ableitungsfunktion
    634
    Ableitungsfunktion
    640
    aktuelle Motorleistung
    642
    aktuelle Lagertemperatur
    644
    aktuelle Temperatur des Unterteils
    710
    Ausgabewert Wartungsempfehlung
    720
    Vergleichsfunktion
    722
    Vergleichsfunktion
    724
    Vergleichsfunktion
    730
    Mittelwertfunktion
    732
    Mittelwertfunktion
    734
    UND-Funktion
    750
    Speicher
    752
    Speicher
    760
    Schwellwert
    762
    Schwellwert
    810
    Ausgabewert Verschleißreserve
    820
    Minimalfunktion
    830
    Reservefunktion
    832
    Reservefunktion
    840
    aktuelle Motorleistung
    842
    aktuelle Motorleistung
    850
    Speicher
    852
    Speicher

Claims (15)

  1. Vakuumgerät (10) mit
    einer Steuereinrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Mehrzahl von Eingangssignalen (640, 642, 644, 740, 742, 840, 842) aufzunehmen, und die eine Mehrzahl von hinterlegten Funktionen (620 - 634, 720 - 734, 820 - 832) aufweist, die auf die Eingangssignale anwendbar sind, und
    einer Schnittstelle (225) für einen Benutzer, an der wenigstens ein Eingangssignal und wenigstens eine zumindest auf das Eingangssignal anwendbare Funktion auswählbar sind,
    wobei die Steuereinrichtung ferner dazu ausgebildet ist, zur Erzeugung eines Ergebnisses die ausgewählte Funktion auf das ausgewählte Eingangssignal anzuwenden und das Ergebnis auszugeben,
    wobei wenigstens eine Funktion wenigstens zwei zeitlich verschiedene Werte eines Eingangssignals berücksichtigt.
  2. Vakuumgerät (10) nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuereinrichtung einen Speicher (650, 750, 752, 850, 852) zum Speichern zumindest eines zeitlichen Verlaufs wenigstens eines Eingangssignals aufweist.
  3. Vakuumgerät (10) nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Funktion einen zeitlichen Verlauf des Eingangssignals berücksichtigt.
  4. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Funktion eine statistische Untersuchung eines zeitlichen Verlaufs des Eingangssignals umfasst.
  5. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    an der Schnittstelle zumindest ein Eingabewert (660 - 664, 760, 762) eingebbar und als Argument für eine Funktion auswählbar ist.
  6. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    eine Mehrzahl von Funktionen zur Anwendung auf wenigstens ein Eingangssignal auswählbar ist.
  7. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens eine Funktion zur Anwendung auf eine Mehrzahl von Argumenten auswählbar ist.
  8. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens eine Funktion zur Anwendung auf wenigstens ein Ergebnis zumindest einer anderen Funktion auswählbar ist.
  9. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schnittstelle dazu ausgebildet ist, zumindest einen durch die Steuereinrichtung ausgebbaren Ausgabewert (610, 710, 810) auszuwählen.
  10. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    als Ausgabewert wenigstens ein Eingangssignal, zumindest ein Ergebnis einer Funktion und/oder ein Eingabewert auswählbar sind bzw. ist.
  11. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    wenigstens ein Ergebnis einer Funktion und/oder wenigstens ein Ausgabewert komplexer als ein Bit ist.
  12. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Steuereinrichtung über die Schnittstelle zur Anwendung der Funktionen auf Eingangssignale, Eingabewerte und/oder Ergebnisse von Funktionen und/oder zur Ausgabe von Ausgabewerten frei programmierbar ist.
  13. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schnittstelle als Mensch-Maschine-Schnittstelle ausgebildet ist.
  14. Vakuumgerät (10) nach zumindest einem der vorstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein Ausgabewert der Steuereinrichtung eine Zustandsinformation des Vakuumgeräts bildet.
  15. Verfahren zur Erzeugung einer Information betreffend den Betrieb eines Vakuumgerätes, insbesondere eines Vakuumgerätes nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem
    - eine Mehrzahl von Eingangssignalen und eine Mehrzahl von Funktionen zur Verfügung gestellt werden, die auf die Eingangssignale anwendbar sind,
    - durch einen Benutzer wenigstens ein Eingangssignal und wenigstens eine Funktion ausgewählt werden,
    - als Information oder als Basis für die Information ein Ergebnis erzeugt wird, indem die ausgewählte Funktion auf das ausgewählte Eingangssignal angewendet wird, wobei die Funktion wenigstens zwei zeitlich verschiedene Werte des Eingangssignals berücksichtigt, und
    das Ergebnis ausgegeben wird.
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