EP3029327B1 - System aus Vakuumgerät und Funktionseinheit - Google Patents
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- EP3029327B1 EP3029327B1 EP14195823.1A EP14195823A EP3029327B1 EP 3029327 B1 EP3029327 B1 EP 3029327B1 EP 14195823 A EP14195823 A EP 14195823A EP 3029327 B1 EP3029327 B1 EP 3029327B1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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- F04D19/042—Turbomolecular vacuum pumps
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R29/00—Coupling parts for selective co-operation with a counterpart in different ways to establish different circuits, e.g. for voltage selection, for series-parallel selection, programmable connectors
Definitions
- the invention relates to a system comprising at least one vacuum device, namely a turbomolecular vacuum pump, and at least one functional unit, wherein a connection is provided by means of which the vacuum device and the functional unit can be electrically and / or informationally connected to one another.
- Vacuum pumps such as turbomolecular, rotary vane, side channel, diaphragm, screw, rotary piston, single or multi-stage Roots, diffusion, cryogenic, ion getter, scroll and gas pumps as well as combinations of these pumps, are usually used for vacuum generation .
- Vacuum pumps such as turbomolecular, rotary vane, side channel, diaphragm, screw, rotary piston, single or multi-stage Roots, diffusion, cryogenic, ion getter, scroll and gas pumps as well as combinations of these pumps, are usually used for vacuum generation .
- the user can often use a certain system only in a certain spatial orientation, since usually not only the spatial configuration of the system itself, but other circumstances are taken into account, such as the positioning of terminals and the course of connecting cables.
- connection is designed such that the vacuum device and the functional unit are technically operable in a plurality of different relative orientations, wherein the relative orientations with respect to the spatial configuration of connected system and / or with regard to the functionality of the connected system.
- the functional unit can be adapted to specific requirements, for example, with regard to the construction space or the direction of the cable outlet, whereby a special design for specific application scenarios is less frequently required.
- a special design for specific application scenarios is less frequently required.
- the functional unit may comprise, for example, a drive unit, a power supply unit, a control unit for the vacuum unit and / or the drive unit, sensors, a sensor data processing unit, a display or a combination of these components.
- the vacuum apparatus includes a turbomolecular vacuum pump and may include a vacuum gauge.
- connection may comprise a plug connection, one or more plug-in elements being provided at least at one connection region of the vacuum device and one or more socket elements being provided on at least one connection region of the functional unit.
- connection may comprise a plug connection, wherein one or more plug-in elements are provided at least at one connection region of the functional unit and one or more socket elements are provided at at least one connection region of the vacuum device.
- Different relative orientations of the functional unit with respect to the vacuum device can thus be achieved by simply repositioning the connection. The change of the relative orientation is thus facilitated and accelerated.
- connection can be wireless. This facilitates a change in the relative orientation and helps to avoid a wrong connection.
- connection region of the vacuum device is to be brought together with at least one connection region of the functional unit for producing the connection, wherein in each case the connection region is formed on an outer side of the vacuum device or the functional unit.
- the system according to the invention differs from one EP 1 715 190 A1 known system comprising a vacuum device in the form of a turbomolecular vacuum pump and a trained as a sensor functional unit.
- connection region of the system according to the invention may be formed on a flat region of the outside.
- connection can be secured or locked in various ways in order to ensure sufficient mechanical stability and protection, in particular of connecting elements, from mechanical stress.
- the connector itself may include a locking mechanism such as a bayonet lock coupling ring, which allows the vacuum device and the functional unit to be mechanically securely connected.
- a locking mechanism such as a bayonet lock coupling ring, which allows the vacuum device and the functional unit to be mechanically securely connected.
- a separate mechanical connection such as one or more fittings can be provided.
- the separate connection can be arranged spatially separated from the connection region or very close or the connection region in another region of the parting plane between the vacuum device and the functional unit.
- connection between the vacuum unit and the functional unit can be centered or positioned in various ways. Both sides of the connection area can be firmly connected to the vacuum device and the functional unit. In this case, the two units are advantageously centered by the connection area and the possibly existing mechanical security provides sufficient space, so that attachment without constraining forces on the connection area is possible.
- connection region may be suspended softly or made slidable in the connection plane, so that when aligned with a secondary element, such as e.g. a centering approach, centering pins or, for example, one or more fasteners in the region of the connection plane of the connection area with appropriate clearance remains free of constraining forces.
- a secondary element such as e.g. a centering approach, centering pins or, for example, one or more fasteners in the region of the connection plane of the connection area with appropriate clearance remains free of constraining forces.
- a subsequent securing of the movable connection areas by further securing means can increase the reliability because, in the event of vibrations occurring during operation, no unwanted relative movements can occur within the framework of the game between the elements and thus no loose contacts.
- the different relative orientations are realizable at a junction of the system, i.
- One and the same connection point between the vacuum device and the functional unit serves to realize the different relative orientations.
- the location at which respective connection areas of the functional unit and the vacuum unit are connected to one another defines such a connection point.
- the system can only have exactly one connection point at which a technically functioning connection can be produced for each of the different relative orientations.
- the system can also have several, located at different locations connection points.
- the vacuum device and the functional unit can be rotated about an axis relative to one another. This makes it easy to connect. In addition, only one connection area on the vacuum device and the functional unit is necessary, which further reduces the cost of the system. However, it is not excluded that the vacuum device and / or the functional unit have more than one connection area.
- connection can be produced in a plurality of different angular positions between the vacuum device and the functional unit with respect to the axis. The more different angular positions are provided, the more different relative orientations of the functional unit relative to the vacuum device can be realized.
- connection region of the vacuum device and / or only one connection region of the functional unit is or is involved in the different relative orientations.
- the vacuum device and / or the functional unit have only one connection region in one embodiment.
- the vacuum device and / or the functional unit can have more than one connection region.
- a connection region of the vacuum device can be brought together with different connection regions of the functional unit.
- a connecting region of the functional unit can be brought together with different connecting regions of the vacuum device.
- connection regions can be provided on different outer sides. This allows, for example, the same functional unit either - depending on the circumstances at the site - either on one side or below the vacuum device. Also, an arrangement on other sides of the vacuum device is conceivable. As a result, the flexible adaptation of the system to the prevailing spatial conditions at the site further improved.
- At least one connecting region can be subdivided into different sections on the vacuum device and / or on the functional unit, which differ from one another with regard to the configuration of their connecting elements and / or with regard to the functions assigned to their connecting elements.
- the connecting elements can thus be designed, for example, in respective sections as a plug-in contact or Bermmrome ist.
- connection elements of the respective sections may have different functions, such as digital or analog signal or data transmission or an electrical power supply.
- the assignment of different functions to different sections may facilitate, for example, the internal contacting in the functional unit or in the vacuum device.
- mutual electromagnetic interference between individual connectors or conductors can be avoided or reduced.
- connection elements for the information technology connection can be configured, and in a second section, connection elements can be configured for the electrical transmission of a supply or drive energy for a motor of the vacuum device.
- Each section may comprise a group of connecting elements, in particular plug-in elements or socket elements.
- the sections of the connection area may be arranged spatially separated from each other. This reduces mutual electromagnetic interference between different sections.
- a high-voltage power transmission section may be arranged separately from a signal transmission section.
- interference with sensor signals can thereby be reduced, and sensitive signal processing circuits can be protected against undesired contact with a power supply voltage during the connection process or during operation.
- the vacuum device and / or the functional unit may be designed to recognize the respective relative orientation. This makes it possible to control or connect the connection depending on the relative orientation.
- the detection can be done by means of the connection.
- the detection function is realized in a particularly simple manner, since no additional means for detection are required.
- the vacuum device and / or the functional unit may be designed to automatically produce the functionality of the connected system as a function of the respective relative orientation. Thereby, the number of necessary connection elements in the connection can be reduced, since the same connection elements can be controlled or wired differently depending on the relative orientation.
- three connecting elements for three phases of a three-phase drive can be provided. If the relative orientation is changed here, the motor would then possibly rotate in the opposite direction.
- the phases of the three-phase drive can therefore be automatically switched or controlled in a suitable sequence in this example, so that again a desired phase relationship is achieved at the motor and this rotates in the desired direction.
- connection area there is more than one connection area or if the functional unit in turn has a connection area, multiple combinations of vacuum device and several functional units are also possible. In this case, in turn, different types of the compounds shown can be produced, so that the various functional units advantageously cooperate in a suitable manner.
- a vacuum device can be connected to a drive unit, wherein in addition a power supply unit is either connected directly to the vacuum unit or to the drive unit, so that the tasks "vacuum generation”, “driving” and “voltage conversion” are modularly covered by the various components and using the Connection areas are possible.
- Fig. 1 shows a system of vacuum device 10 and functional unit 12. Between the vacuum device 10 and the functional unit 12, a connection 14 is provided.
- the vacuum device 10 is a turbomolecular vacuum pump
- the functional unit 12 is a turbo-molecular vacuum pump drive device.
- the connection 14 provides an electrical connection to the power supply and - depending on the design or additional functionality of the drive unit 12 - also provide an information technology connection, ie allow communication between the vacuum pump 10 and drive unit 12, for example by the transmission of signals and the Transmission of data in one direction or in both directions.
- connection 14 is designed such that the functional unit 12 can be changed by rotation about the axis A in its relative arrangement with respect to the vacuum device 10, wherein furthermore an electrical and / or information technology connection of the functional unit 12 to the vacuum device 10 is ensured.
- Mechanical pivotal mounting may be provided, but is not mandatory, i. A change in the relative orientation can also be achieved simply by first disconnecting the connection 14 by removing the drive unit 12 and restoring it by reconnecting it in a direction rotated relative to the original state.
- the functional unit 12 in FIG Fig. 1 has a cable outlet 34, for example for electrical power to the system.
- the cable outlet 34 By changing the relative orientation of the functional unit 12, the cable outlet 34 at a other place, so no longer on the right side, order. Since cable and cable outlets require considerable space, can react flexibly in this embodiment to external requirements in terms of space. Also, cable lengths that are necessary in another relative orientation may be lower, saving costs, minimizing electromagnetic interference, and preventing tripping hazards due to cables in the field.
- Fig. 2 shows an embodiment of a compound 14 according to the invention (eg according to FIG Fig. 1 ) serving connection region 15 with connecting elements 32.
- the representation may correspond to a connection region of the vacuum device and / or a connection region of the functional unit.
- the connecting elements 32 are divided into different sections, namely a supply section 30 and two signal sections 28.
- the connecting elements 32 of the signal sections 28 are configured to transmit information digitally or analogously.
- the signal sections 28 may also include one or more low voltage electrical energy connectors 32, such as 3.3 volts, 12 volts, or 24 volts.
- the connecting elements 32 may be electromagnetically shielded from another section and / or from each other.
- connection elements 32 of the supply section 30 are designed for supplying electrical energy at a supply voltage, such as, for example, 400 volts. This is indicated by the representation of the connecting elements 32 in the supply section 30 with a larger cross-section, since higher currents are to be expected in the supply section.
- the supply section 30 has three connecting elements 32, which may be designed, for example, for the transmission of three phases of a three-phase drive for an electric motor.
- connection area 15 of Fig. 2 and thus the connection that can be produced with this - in this case and also always subsequently with reference to the plane of the drawing - is designed to be axisymmetric with respect to axis B.
- the connection area 15 is Also carried out such that it continues to function technically after a rotation of the functional unit 12 or the vacuum device 10 by the angle 180 ° here about the axis A, which is perpendicular to the image plane and passes through the center of the connection 14.
- the connection region 15 is thus - again here and also always subsequently based on the plane of the drawing - also rotationally symmetrical with respect to the intersection of the axis A with the plane of the drawing.
- connecting elements 32 adapted to the relative orientation.
- opposing connecting elements 32 may be electrically connected to one another on at least one side, that is to say in the connection region 15 of the vacuum device 10 or the functional unit 12.
- connection element 32 arranged on the bottom left in the image lies opposite the connecting element 32 arranged on the top right in the image, both of which are located in a respective signal section 28.
- the connecting element 32 shown below on the left can be imaged by a rotation about the axis A by 180 ° onto the connecting element 32, which is shown at the top right (point symmetry).
- the term opposite thus does not refer to the in Fig. 2 visible axis B and the axis symmetry of the compound 14, but on the point symmetry with respect to the axis A. This definition of the term “opposite” will also be used in the further description application.
- each connecting element 32 is associated with an opposing connecting element 32.
- the in the center, that is arranged on the axis A, connecting element 32 is assigned to itself.
- the compound 14 of Fig. 2 allows two different relative arrangements of connection areas of the vacuum device and the functional unit. These two arrangements are different by the angle ⁇ of 180 °. As a result, two relative orientations between the functional unit and the vacuum unit, which are different from one another by 180 °, are made possible.
- the connecting elements 32 in the embodiment of Fig. 2 may for example be designed as plug-in elements, as socket elements, as touch or sliding contacts or as optical transmission elements.
- the connecting elements 32 of the Fig. 2 For example, they may be implemented as part of a rectangular plug or a rectangular socket.
- connection region 15 of a connection which comprises a round plug with connecting elements 32.
- the connection region 15 may be that of the vacuum device and / or the functional unit.
- the axes B have an angular distance ⁇ of 120 ° with each other.
- the connection 14 is designed such that three different arrangements of connection regions of the vacuum device and the functional unit with respect to each other and thus three different relative orientations between the vacuum device and the functional unit can be realized. For this purpose, only one of the connection areas must be inserted rotated by the angle ⁇ of 120 ° about the axis A.
- the axis A is perpendicular to the image plane and passes through the intersection of the axes B, ie through the center of the connecting region 15th
- each connecting element 32 is assigned a connecting element 32 and, after a further rotation by 120 °, a further connecting element 32.
- the mutually associated connecting elements 32 may be electrically connected to one another on one side, that is to say in one of the connecting regions (in the vacuum device or in the functional unit), or depending on the relative orientation between vacuum device 10 and functional unit 12 can be connected or controlled.
- the connecting elements 32 are in Fig. 3 in different sections, namely in a signal section 28 and in a supply section 30, arranged.
- the signal section 28 represents a concentric ring section surrounding the supply section 30.
- the connection elements 32 are arranged in concentric circles in the respective sections.
- the connecting portion 30 has connecting elements 32 for the electrical power supply of the vacuum device by the functional unit.
- the connection elements 32 of the signal section 28 are designed to transmit information or energy at low voltages.
- the frame of the circular connector as in other embodiments, may be formed as a return conductor or as a protective conductor and / or as a shield for the connecting elements 32.
- Fig. 4 shows an embodiment of a connecting portion 15, which is designed as a round plug connection and six different relative orientations between a vacuum device 10 and a functional unit 12 allows.
- the different relative orientations can be achieved by turning, for example, the functional unit 12 about the axis A, which in turn is perpendicular to the image plane through the connecting center, by an angle ⁇ .
- the twisting includes a plug connection and a previous removal or unplugging and re-plugging.
- the angle ⁇ is 60 ° or an integer multiple thereof.
- the connection 14 is made axially symmetrical with respect to the axes B.
- the axes B form a common point of intersection with the axis A arranged perpendicular to the image plane.
- a connecting element 32 is associated with a further connecting element 32 at each rotation of a connecting region by 60 ° about the axis A.
- six connecting elements 32 can be imaged on one another by a rotation about the axis A.
- Fig. 5 shows a vacuum device 10, here again a turbomolecular vacuum pump, with a plurality of connecting regions on the vacuum device 10.
- a functional unit 12, here again a drive unit, has a connection region which forms one of thus several possible connections 14 with one of the connection regions of the vacuum device 10, namely at three different connection points.
- the functional unit 12 is arranged laterally on the vacuum device 10. Dashed lines indicate further possible relative orientations of the functional unit 12 relative to the vacuum device 10.
- connection region of the functional unit 12 can therefore in each case produce a connection 14 together with one of the further connection regions of the vacuum device 10 in order to produce a different relative orientation of the functional unit 12 with respect to the vacuum device 10.
- Each of the connecting portions of the vacuum device 10 and the functional unit 12 may be, for example, according to Fig. 2, 3, 4 . 7 and 8th be educated.
- Fig. 5 Thus, further, not indicated by dashed lines relative orientations of the functional unit 12 with respect to the vacuum device 10 can be achieved by twisting at one of the connection points.
- six different relative orientations of the functional unit 12 with respect to the vacuum device 10 can be produced.
- Fig. 6 shows another system of turbomolecular vacuum pump 10 as a vacuum device and drive unit 12 as a functional unit with a connection 14 at exactly one connection point.
- the connecting regions of the vacuum device and the functional unit are arranged at 45.degree. Obliquely to two adjacent, mutually perpendicular sides of the vacuum pump 10, that by a rotation through 180.degree.
- a connecting axis A, the corresponding angularly formed functional unit 12 either below the Vacuum device 10 or laterally on the vacuum device 10 can be arranged.
- the connection 14 thus allows at least a rotation of the cooperating connection regions relative to one another by 180 °, for example according to the embodiment according to FIG Fig.
- the vacuum device 10 and the functional unit 12 each have only one connection region for producing the connection 14.
- the vacuum device 10 or the functional unit 12 can, however, also other connection areas, for example, according to the embodiment of Fig. 5 exhibit.
- Fig. 6 By tilting the connecting regions, the arrangement of the functional unit 12 in highly different relative orientations with respect to the vacuum device 10 is allowed. The system can thus be carried out particularly flexibly with respect to installation space requirements with only a few connection areas and few permitted rotations about the connection axis.
- Fig. 7 there is shown a pair of plug and socket for forming a connection according to the invention.
- the plug has plug-in elements 16 and the socket has socket elements 18.
- the connecting elements 32 are thus designed here as plug-in elements 16 and female members 18.
- the socket and the socket elements 18 and the plug and the plug-in elements 16 are designed to produce a connection 14 in three different relative orientations.
- the relative orientations differ by the angle ⁇ of 120 ° about the axis A perpendicular to the image plane.
- the plug here comprises fewer plug-in elements 16 than the socket bushing elements 18 comprises.
- the female members 18 are so electrically connected or connectable to their female members 18 associated with rotation about the axis A that the male connector technically functions in a plurality of three different relative orientations here.
- plug-in elements 16 have been saved, whereby the plug can be made cheaper.
- the bush can be less Socket elements 18 have as the plug has plug elements 16. In this case, free spaces in the form of recesses are provided for the plug-in elements on the socket side.
- FIG. 8 An embodiment of a connection 14 with plug-in elements 16 and sleeve elements 18 shown in dashed lines is shown.
- the cooperating male members 16 and female members 18 are arranged grouped in different sections.
- a supply section 30 five socket elements 18 and only three plug-in elements 16 are arranged.
- two socket sections 18 are arranged in two signal sections 28, but plug-in elements 16 are arranged only in one of the signal sections 28.
- the plug-in elements 16 are part of a connection region of a functional unit 12 and the socket elements 18 are part of a connection region of a vacuum device 10.
- the connecting portion of the vacuum device 10 is axially symmetric with respect to the axis B executed.
- Plug elements 16 are arranged in the connecting region of the functional unit 12 only on one side of the axis B.
- the female members 18 are also arranged point-symmetrically with respect to the connecting center and the axis A, which is perpendicular to the plane of extension of the connector and through the connecting center.
- each plug-in element 16 cooperates with an opposite socket element 18 for producing an electrical connection.
- the plug-in element 16 arranged in the connection center continues to interact with the same socket element 18 as before.
- jack elements For some jack elements is in Fig. 8 the respective electrical connection with the opposite socket member 18 indicated by lines 20, 22, 24 and 26.
- the female element is on the top right with the female element electrically connected at the bottom left.
- the vacuum device 10 "sees" the same function for each of opposing female elements 18 of a pair. In principle, no recognition of the relative orientation of the functional unit 12 relative to the vacuum device 10 by one of the two components is necessary in this embodiment. Nevertheless, it can be provided for further improvement of the system.
- connection region can be fixedly connected to the functional unit or the vacuum device.
- connection regions can also be designed to be rotatable or displaceable relative to the respective component.
- a functional unit embodied as a drive unit and a vacuum unit designed as a turbomolecular vacuum pump can be plugged into one another in more than one relative orientation.
- This allows the drive unit, in which the necessary fastening means can be mounted according to the respective orientations, mounted differently. This can be operated by simply changing the components of different customer requirements. Also, a change of orientation by the customer on site becomes possible.
- the connector can be designed so symmetrical that all contacts are arranged so that each possible angle step different connections come about, however, can be assigned to the correct functions by detecting the plug alignment or electrical contact in one of the connection areas.
- one or more temperature sensors can be provided, which can be arranged for example in the outer regions of a plug and are arranged with their contacts such that the same technical connections, but different channel assignments are given at each rotation step.
- the assignment of measuring channels to measuring points can - as explained above in the drive phases - done by appropriate detection of the orientation of the connector.
- connection For the detection of relative orientation of the connection, for example, separate plug contacts can be used, which allow depending on the rotation step, a digital coding and / or feedback by a defined characteristic resistor.
- the connection may also include one or more data bus contacts.
- connecting elements can be arranged distributed such that certain distances, for example prescribed spark gaps between high and low current elements, can be maintained between the connecting elements.
- the different relative orientations of vacuum device and functional unit can be used, for example, for a choice of direction for cable outlets of the functional unit by the customer.
- an oblique arrangement of the connector can be different relative to the vacuum pump after rotation, the position of the drive unit.
- a drive unit can therefore be converted by simply moving from the side of a vacuum pump to below the vacuum pump.
- An oblique arrangement of a Plug connection can also be used in conjunction with angle plugs for a free choice of cable outlets.
- mating or opposing interconnect elements 32 may be internally directly electrically connected.
- Fig. 8 are correspondingly opposite bushing elements 18 hardwired in the connection region of the vacuum device 10.
- a larger number of connecting elements 32 is generally necessary.
- An adaptation of the wiring by software and a detection of the relative orientation can be omitted.
- the connection elements 32 can be connected depending on the relative orientation.
- connecting elements 32 can be saved, in which case a recognition of the existing relative orientation by hardware or software is provided.
- the relative orientation can be recognized, for example, by an additional sensor or only by the electrical activity of the other connection partner.
Landscapes
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Description
- Die Erfindung betrifft ein System aus zumindest einem Vakuumgerät, nämlich einer Turbomolekularvakuumpumpe, und zumindest einer Funktionseinheit, wobei eine Verbindung vorgesehen ist, mittels welcher das Vakuumgerät und die Funktionseinheit elektrisch und/oder informationstechnisch miteinander verbindbar sind.
- Derartige Systeme werden allgemein, d.h. auch dann, wenn das Vakuumgerät keine Turbomolekularpumpe ist, dazu eingesetzt, Aufgaben der Vakuumtechnik, insbesondere die Vakuumerzeugung, zu erfüllen. Zur Vakuumerzeugung dienen meist Vakuumpumpen wie zum Beispiel Turbomolekular-, Drehschieber-, Seitenkanal-, Membran-, Schrauben-, Drehkolben-, ein- oder mehrstufige Wälzkolben-, Diffusions-, Kryo-, lonengetter-, Scroll- und Gaedepumpen sowie Kombinationen dieser Pumpen. Beim Einsatz eines solchen Systems sind häufig unterschiedliche Anforderungen bezüglich des Bauraums an unterschiedlichen Einsatzorten zu berücksichtigen. Der Anwender kann ein bestimmtes System häufig nur in einer bestimmten räumlichen Orientierung einsetzen, da meist nicht nur die räumliche Konfiguration des Systems selbst, sondern weitere Umstände zu berücksichtigen sind, wie z.B. die Positionierung von Anschlüssen und der Verlauf von Anschlussleitungen. Dies gilt nicht nur für Antriebsgeräte und gegebenenfalls in diese integrierte Netzteile, sondern auch für andere Zubehör- und Funktionsteile, die an ganz bestimmten Stellen eines Vakuumgerätes, insbesondere einer Vakuumpumpe, angeordnet werden müssen. Die Konfiguration eines Vakuumsystems muss also oft mangels Flexibilität am Einsatzort herstellerseitig individuell in Abhängigkeit von den jeweiligen Gegebenheiten am Einsatzort erfolgen, weshalb eine große Teile- und Variantenvielfalt seitens des Herstellers vorgehalten werden muss. Daher wird unter anderem versucht, insbesondere die Antriebsgeräte möglichst klein auszuführen, damit Einbauprobleme gar nicht erst entstehen können. Dies steht allerdings dem allgemeinen Bedürfnis nach immer mehr Leistungsfähigkeit und somit dem Zwang nach größeren Antriebsgeräten bzw. Netzteilen diametral entgegen.
- Ein System, das sich von jenem des Anspruchs 1 insofern unterscheidet, als es kein Vakuumgerät, sondern einen Elektromotor umfasst, ist aus
DE 101 07 248 A1 bekannt. - Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein System aus Vakuumgerät, nämlich Turbomolekularvakuumpumpe, und Funktionseinheit zu schaffen, welches flexibel an unterschiedliche Anforderungen, insbesondere bezüglich des Bauraums, angepasst werden kann.
- Diese Aufgabe wird durch ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass die Verbindung derart ausgebildet ist, dass das Vakuumgerät und die Funktionseinheit in einer Mehrzahl unterschiedlicher Relativorientierungen technisch funktionierend verbindbar sind, wobei sich die Relativorientierungen hinsichtlich der räumlichen Konfiguration des verbundenen Systems und/oder hinsichtlich der Funktionalität des verbundenen Systems voneinander unterscheiden.
- Dadurch kann die Funktionseinheit angepasst an bestimmte Anforderungen, z.B. bezüglich des Bauraums oder der Richtung des Kabelabganges, montiert werden, wodurch seltener eine Sonderkonstruktion für bestimmte Einsatzszenarien notwendig ist. Durch einfaches Ändern der Relativorientierung können verschiedene Kundenwünsche bedient werden. Auch ein Ändern der Relativorientierung am Einsatzort durch den Kunden ist möglich, weshalb das System flexibler unter unterschiedlichen Anforderungen eingesetzt werden kann. Der Kunde benötigt somit seltener kostenintensive Sonderlösungen und der Hersteller des Systems muss weniger unterschiedliche Typen von Funktionseinheiten und Vakuumgeräten vorhalten. Es können also mehr Gleichteile eingesetzt werden, wodurch die Kosten gesenkt werden können.
- Die Funktionseinheit kann zum Beispiel ein Antriebsgerät, ein Netzteil, eine Steuerungseinheit für das Vakuumgerät und/oder das Antriebsgerät, Sensoren, eine Verarbeitungseinrichtung für Sensordaten, eine Anzeige oder eine Kombination dieser Komponenten umfassen. Das Vakuumgerät umfasst eine Turbomolekularvakuumpumpe und kann eine Vakuummesseinrichtung umfassen.
- Die Verbindung kann eine Steckverbindung umfassen, wobei zumindest an einem Verbindungsbereich des Vakuumgerätes ein oder mehrere Steckelemente und an zumindest einem Verbindungsbereich der Funktionseinheit ein oder mehrere Buchsenelemente vorgesehen sind. Umgekehrt kann die Verbindung eine Steckverbindung umfassen, wobei zumindest an einem Verbindungsbereich der Funktionseinheit ein oder mehrere Steckelemente und an zumindest einem Verbindungsbereich des Vakuumgerätes ein oder mehrere Buchsenelemente vorgesehen sind. Unterschiedliche Relativorientierungen der Funktionseinheit gegenüber dem Vakuumgerät lassen sich somit durch einfaches Umstecken der Verbindung erreichen. Die Änderung der Relativorientierung wird also erleichtert und beschleunigt.
- Die Verbindung kann kabellos ausgeführt sein. Dies erleichtert eine Änderung der Relativorientierung und hilft dabei, eine falsche Verbindung zu vermeiden.
- Erfindungsgemäß ist zum Herstellen der Verbindung zumindest ein Verbindungsbereich des Vakuumgerätes mit zumindest einem Verbindungsbereich der Funktionseinheit zusammenzubringen, wobei jeweils der Verbindungsbereich an einer Außenseite des Vakuumgerätes bzw. der Funktionseinheit ausgebildet ist.
- Hierdurch unterscheidet sich das erfindungsgemäße System von einem aus
EP 1 715 190 A1 bekannten System, das ein Vakuumgerät in Form einer Turbomolekularvakuumpumpe und eine als Sensor ausgebildete Funktionseinheit umfasst. - Der Verbindungsbereich des erfindungsgemäßen Systems kann an einem ebenen Bereich der Außenseite ausgebildet sein.
- Die Verbindung kann auf verschiedene Arten gesichert oder verriegelt sein, um eine ausreichende mechanische Stabilität und einen Schutz insbesondere von Verbindungselementen vor mechanischem Stress zu gewährleisten.
- Die Steckverbindung selbst kann einen Verriegelungsmechanismus wie zum Beispiel einen Überwurfring mit Bajonettverriegelung enthalten, womit Vakuumgerät und Funktionseinheit mechanisch sicher verbunden werden können.
- Auch kann eine separate mechanische Verbindung wie zum Beispiel eine oder mehrere Verschraubungen vorgesehen sein. Die separate Verbindung kann in einem anderen Bereich der Trennebene zwischen Vakuumgerät und Funktionseinheit räumlich getrennt vom Verbindungsbereich oder sehr nahe bzw. den Verbindungsbereich durchdringend angeordnet sein.
- Die Verbindung zwischen Vakuumgerät und Funktionseinheit kann auf verschiedene Arten zentriert oder positioniert werden. Beide Seiten des Verbindungsbereichs können fest mit dem Vakuumgerät und der Funktionseinheit verbunden sein. In diesem Fall werden die beiden Einheiten vorteilhafterweise durch den Verbindungsbereich zentriert und die eventuell vorhandene mechanische Sicherung bietet ausreichend Freiraum, so dass eine Befestigung ohne Zwangskräfte auf den Verbindungsbereich möglich ist.
- Alternativ oder zusätzlich kann eine Seite oder können beide Seiten des Verbindungsbereichs weich aufgehängt oder in der Verbindungsebene verschiebbar ausgeführt sein, so dass bei der Ausrichtung an einem Sekundärelement wie z.B. einem Zentrieransatz, Zentrierstiften oder zum Beispiel einem oder mehreren Befestigungsmitteln im Bereich der Verbindungsebene der Verbindungsbereich mit entsprechendem Spiel frei von Zwangskräften bleibt. Eine anschließende Sicherung der beweglichen Verbindungsbereiche durch weitere Sicherungsmittel kann die Funktionssicherheit dadurch erhöhen, dass bei im Betrieb auftretenden Erschütterungen keine ungewollten Relativbewegungen im Rahmen des Spiels zwischen den Elementen und damit keine Wackelkontakte entstehen können.
- Bei einer Ausführungsform sind die unterschiedlichen Relativorientierungen an einer Verbindungsstelle des Systems realisierbar, d.h. ein- und dieselbe Verbindungstelle zwischen Vakuumgerät und Funktionseinheit dient zur Realisierung der unterschiedlichen Relativorientierungen. Der Ort, an dem jeweilige Verbindungsbereiche von Funktionseinheit und Vakuumgerät miteinander verbunden sind, definiert eine derartige Verbindungsstelle. Das System kann nur genau eine Verbindungstelle aufweisen, an der für jede der unterschiedlichen Relativorientierungen eine technisch funktionierende Verbindung herstellbar ist. Das System kann aber auch mehrere, an unterschiedlichen Orten gelegene Verbindungsstellen aufweisen.
- Zum Herstellen unterschiedlicher Relativorientierungen an der einen Verbindungsstelle können das Vakuumgerät und die Funktionseinheit um eine Achse relativ zueinander zu verdrehen sein. Dadurch lässt sich die Verbindung einfach herstellen. Außerdem ist nur jeweils ein Verbindungsbereich an dem Vakuumgerät und an der Funktionseinheit notwendig, was die Kosten für das System weiter verringert. Es ist hierbei aber nicht ausgeschlossen, dass das Vakuumgerät und/oder die Funktionseinheit mehr als einen Verbindungsbereich aufweisen.
- Die Verbindung kann in einer Mehrzahl von unterschiedlichen Winkelstellungen zwischen Vakuumgerät und Funktionseinheit bezüglich der Achse herstellbar sein. Je mehr unterschiedliche Winkelstellungen vorgesehen sind, desto mehr unterschiedliche Relativorientierungen der Funktionseinheit gegenüber dem Vakuumgerät lassen sich realisieren.
- An den unterschiedlichen Relativorientierungen sind bzw. ist bei einer Ausführungsform nur ein Verbindungsbereich des Vakuumgerätes und/oder nur ein Verbindungsbereich der Funktionseinheit beteiligt.
- Das Vakuumgerät und/oder die Funktionseinheit weisen bei einer Ausführungsform nur einen Verbindungsbereich auf.
- Wie bereits erwähnt, können das Vakuumgerät und/oder die Funktionseinheit mehr als einen Verbindungsbereich aufweisen. Zum Herstellen unterschiedlicher Relativorientierungen kann ein Verbindungsbereich des Vakuumgerätes mit unterschiedlichen Verbindungsbereichen der Funktionseinheit zusammenzubringen sein. Umgekehrt kann zum Herstellen unterschiedlicher Relativorientierungen ein Verbindungsbereich der Funktionseinheit mit unterschiedlichen Verbindungsbereichen des Vakuumgerätes zusammenzubringen sein.
- Am Vakuumgerät und/oder an der Funktionseinheit können die Verbindungsbereiche an unterschiedlichen Außenseiten vorgesehen sein. Dadurch lässt sich beispielsweise dieselbe Funktionseinheit wahlweise - je nach den Gegebenheiten am Einsatzort - entweder an einer Seite oder unterhalb des Vakuumgerätes anordnen. Auch ist eine Anordnung an weiteren Seiten des Vakuumgerätes denkbar. Hierdurch wird die flexible Anpassung des Systems an die am Einsatzort vorherrschenden räumlichen Gegebenheiten weiter verbessert.
- An dem Vakuumgerät und/oder an der Funktionseinheit kann zumindest ein Verbindungsbereich in unterschiedliche Abschnitte unterteilt sein, die sich hinsichtlich der Ausgestaltung ihrer Verbindungselemente und/oder hinsichtlich der ihren Verbindungselementen zugeordneten Funktionen voneinander unterscheiden. Die Verbindungselemente können also zum Beispiel in jeweiligen Abschnitten als Steckkontaktierung oder Berührkontaktierung ausgeführt sein.
- Die Verbindungselemente der jeweiligen Abschnitte können verschiedene Funktionen aufweisen, wie zum Beispiel digitale oder analoge Signal- oder Datenübertragung oder eine elektrische Energieversorgung. Die Zuordnung von unterschiedlichen Funktionen zu unterschiedlichen Abschnitten kann zum Beispiel die interne Kontaktierung in der Funktionseinheit oder in dem Vakuumgerät erleichtern. Außerdem kann eine gegenseitige elektromagnetische Störung zwischen einzelnen Verbindungselementen oder Leitern vermieden oder verringert werden. In einem ersten Abschnitt können zum Beispiel Verbindungselemente zur informationstechnischen Verbindung ausgestaltet sein und in einem zweiten Abschnitt können Verbindungselemente zur elektrischen Übertragung einer Versorgungs- oder Antriebsenergie für einen Motor des Vakuumgeräts ausgestaltet sein.
- Jeder Abschnitt kann eine Gruppe von Verbindungselementen, insbesondere Steckelemente oder Buchsenelemente, umfassen.
- Die Abschnitte des Verbindungsbereiches können räumlich voneinander getrennt angeordnet sein. Dies verringert eine gegenseitige elektromagnetische Störbeeinflussung zwischen unterschiedlichen Abschnitten. Zum Beispiel kann ein Abschnitt für Energieübertragung bei hohen Spannungen getrennt von einem Abschnitt zur Signalübertragung angeordnet sein. Dadurch kann insbesondere eine Störung von Sensorsignalen verringert werden und empfindliche Signalverarbeitungsschaltkreise können vor einer unerwünschten Kontaktierung mit einer Energieversorgungsspannung beim Verbindungsvorgang oder im Betrieb geschützt werden. Das Vakuumgerät und/oder die Funktionseinheit kann dazu ausgebildet sein, die jeweilige Relativorientierung zu erkennen. Dies erlaubt es, die Verbindung abhängig von der Relativorientierung anzusteuern oder zu beschalten.
- Die Erkennung kann mittels der Verbindung erfolgen. Dadurch wird die Erkennungsfunktion in besonders einfacher Weise realisiert, da keine zusätzlichen Mittel für die Erkennung erforderlich sind.
- Das Vakuumgerät und/oder die Funktionseinheit kann dazu ausgebildet sein, automatisch die Funktionalität des verbundenen Systems in Abhängigkeit von der jeweiligen Relativorientierung herzustellen. Dadurch kann die Anzahl an notwendigen Verbindungselementen in der Verbindung reduziert werden, da dieselben Verbindungselemente unterschiedlich in Abhängigkeit von der Relativorientierung angesteuert oder beschaltet werden können. Zum Beispiel können zum Antrieb eines Motors des Vakuumgeräts drei Verbindungselemente für drei Phasen eines Drehstromantriebs vorgesehen sein. Wird hier die Relativorientierung geändert, würde sich der Motor anschließend unter Umständen in die entgegengesetzte Richtung drehen. Die Phasen des Drehstromantriebs können deshalb in diesem Beispiel automatisch umgeschaltet oder in passender Reihenfolge angesteuert werden, so dass wieder eine gewünschte Phasenbeziehung am Motor erreicht wird und dieser sich in der gewünschten Richtung dreht.
- Ist mehr als ein Verbindungsbereich vorhanden oder besitzt die Funktionseinheit ihrerseits wiederum einen Verbindungsbereich, so sind auch mehrfache Kombinationen von Vakuumgerät und mehreren Funktionseinheiten möglich. Hierbei können wiederum verschiedene Arten der gezeigten Verbindungen hergestellt werden, so dass die verschiedenen Funktionseinheiten in geeigneter Weise vorteilhaft zusammenwirken.
- Beispielhaft kann ein Vakuumgerät mit einem Antriebsgerät verbunden werden, wobei zusätzlich ein Netzteil entweder direkt mit dem Vakuumgerät oder mit dem Antriebsgerät verbunden wird, so dass die Aufgaben "Vakuumerzeugung", "Antreiben" und "Spannungswandlung" durch die verschiedenen Komponenten modular abgedeckt und mithilfe der Verbindungsbereiche ermöglicht werden.
- Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie der Zeichnung angegeben.
- Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung erläutert, in dieser zeigt:
- Fig. 1
- ein System aus Vakuumgerät und Funktionseinheit,
- Fig. 2
- eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindung,
- Fig. 3
- eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindung,
- Fig. 4
- eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindung,
- Fig. 5
- eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems mit mehreren Verbindungstellen und mit mehr als einem Verbindungsbereich an dem Vakuumgerät,
- Fig. 6
- ein erfindungsgemäßes System mit genau einer Verbindungsstelle,
- Fig. 7
- eine Ausführungsform von zur Verbindung vorgesehenen Verbindungselementen,
- Fig. 8
- eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Verbindung.
-
Fig. 1 zeigt ein System aus Vakuumgerät 10 und Funktionseinheit 12. Zwischen dem Vakuumgerät 10 und der Funktionseinheit 12 ist eine Verbindung 14 vorgesehen. Bei dem Vakuumgerät 10 handelt es sich um eine Turbomolekularvakuumpumpe, während die Funktionseinheit 12 ein Antriebsgerät für die Turbomolekularvakuumpumpe ist. Die Verbindung 14 sorgt für eine elektrische Verbindung zur Energieversorgung und kann - je nach Ausgestaltung bzw. zusätzlicher Funktionalität des Antriebsgerätes 12 - auch für eine informationstechnische Anbindung sorgen, d.h. eine Kommunikation zwischen Vakuumpumpe 10 und Antriebsgerät 12 ermöglichen, z.B. durch die Übermittlung von Signalen und die Übertragung von Daten in einer Richtung oder in beiden Richtungen. - Die Verbindung 14 ist derart ausgestaltet, dass die Funktionseinheit 12 durch Verdrehung um die Achse A in ihrer Relativanordnung bezüglich des Vakuumgerätes 10 verändert werden kann, wobei weiterhin eine elektrische und/oder informationstechnische Anbindung der Funktionseinheit 12 an das Vakuumgerät 10 gewährleistet ist. Eine mechanische Drehlagerung kann vorgesehen sein, ist aber nicht zwingend, d.h. ein Wechsel der Relativorientierung kann auch einfach dadurch erreicht werden, dass zunächst die Verbindung 14 durch Abnehmen des Antriebsgerätes 12 getrennt und durch erneutes Verbinden in gegenüber dem ursprünglichen Zustand verdrehter Orientierung wiederhergestellt werden.
- Die Funktionseinheit 12 in
Fig. 1 weist einen Kabelabgang 34 zum Beispiel für eine elektrische Energieversorgung des Systems auf. Durch Änderung der Relativorientierung der Funktionseinheit 12 lässt sich der Kabelabgang 34 an einer anderen Stelle, also nicht mehr rechtsseitig, anordnen. Da auch Kabel und Kabelabgänge erheblichen Bauraum benötigen, lässt sich bei dieser Ausführungsform flexibel auf äußere Anforderungen bezüglich des Bauraums reagieren. Auch können in einer anderen Relativorientierung notwendige Kabellängen geringer ausfallen, was Kosten spart, elektromagnetische Störungen minimiert und Stolperfallen durch Kabel am Einsatzort verhindern kann. -
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform eines für eine erfindungsgemäße Verbindung 14 (z.B. gemäßFig. 1 ) dienenden Verbindungsbereiches 15 mit Verbindungselementen 32. Die Darstellung kann einem Verbindungsbereich des Vakuumgeräts und/oder einem Verbindungsbereich der Funktionseinheit entsprechen. Die Verbindungselemente 32 sind in verschiedene Abschnitte, nämlich einen Versorgungsabschnitt 30 und zwei Signalabschnitte 28, unterteilt. Die Verbindungselemente 32 der Signalabschnitte 28 sind dazu ausgestaltet, Informationen digital oder analog zu übertragen. Die Signalabschnitte 28 können zum Beispiel auch ein oder mehrere Verbindungselemente 32 zur Übertragung von elektrischer Energie bei niedriger Spannung, wie zum Beispiel 3,3 Volt, 12 Volt oder 24 Volt, aufweisen. Die Verbindungselemente 32 können gegenüber einem anderen Abschnitt und/oder gegenüber einander elektromagnetisch abgeschirmt sein. Die Verbindungselemente 32 des Versorgungsabschnitts 30 sind zur elektrischen Energieversorgung bei einer Versorgungsspannung, wie zum Beispiel 400 Volt, ausgebildet. Dies wird durch die Darstellung der Verbindungselemente 32 in dem Versorgungsabschnitt 30 mit größerem Querschnitt angedeutet, da in dem Versorgungsabschnitt höhere Ströme zu erwarten sind. Der Versorgungsabschnitt 30 weist drei Verbindungselemente 32 auf, welche zum Beispiel zur Übertragung von drei Phasen eines Drehstromantriebes für einen Elektromotor ausgebildet sein können. - Der Verbindungsbereich 15 der
Fig. 2 und somit die mit diesem herstellbare Verbindung ist - hier und auch nachfolgend stets bezogen auf die Zeichenebene - achsensymmetrisch zur Achse B ausgeführt. Der Verbindungsbereich 15 ist aber auch derart ausgeführt, dass er nach einer Verdrehung der Funktionseinheit 12 oder des Vakuumgerätes 10 um den hier 180° betragenden Winkel α um die Achse A, welche senkrecht zur Bildebene steht und durch den Mittelpunkt der Verbindung 14 verläuft, weiterhin technisch funktioniert. Der Verbindungsbereich 15 ist also - wiederum hier und auch nachfolgend stets bezogen auf die Zeichenebene - auch rotationssymmetrisch bezüglich des Schnittpunktes der Achse A mit der Zeichenebene. Dies kann zum Beispiel durch eine an die Relativorientierung angepasste Beschaltung der Verbindungselemente 32 bewirkt werden. Alternativ können zum Beispiel gegenüberliegende Verbindungselemente 32 auf zumindest einer Seite, also im Verbindungsbereich 15 des Vakuumgerätes 10 oder der Funktionseinheit 12, elektrisch miteinander verbunden sein. - Der Begriff gegenüberliegend ist hier im Sinne der Punktsymmetrie zu verstehen, bezieht sich hier also auf die Achse A, welche in
Fig. 2 durch das mittlere der drei Verbindungselemente 32 des Versorgungsabschnittes 30 verläuft. In diesem Sinne liegt das im Bild unten links angeordnete Verbindungselement 32 gegenüber von dem im Bild oben rechts angeordnete Verbindungselement 32, wobei sich beide in einem jeweiligen Signalabschnitt 28 befinden. Mit anderen Worten lässt sich das unten links dargestellte Verbindungselement 32 durch eine Drehung um die Achse A um 180° auf das Verbindungselement 32, welches oben rechts dargestellt ist, abbilden (Punktsymmetrie). Der Begriff gegenüber bezieht sich also nicht auf die inFig. 2 sichtbare Achse B und die Achsensymmetrie der Verbindung 14, sondern auf die Punktsymmetrie bezüglich der Achse A. Diese Definition des Begriffs "gegenüber" findet auch in der weiteren Beschreibung Anwendung. - In
Fig. 2 ist folglich jedem Verbindungselement 32 ein gegenüberliegendes Verbindungselement 32 zugeordnet. Das im Mittelpunkt, also auf der Achse A angeordnete, Verbindungselement 32 ist sich selbst zugeordnet. Die Verbindung 14 derFig. 2 erlaubt zwei unterschiedliche Relativanordnungen von Verbindungsbereichen des Vakuumgeräts und der Funktionseinheit. Diese zwei Anordnungen sind um den Winkel α von 180° verschieden. Dadurch werden zwei um 180° voneinander verschiedene Relativorientierungen zwischen Funktionseinheit und Vakuumgerät ermöglicht. - Die Verbindungselemente 32 im Ausführungsbeispiel der
Fig. 2 , aber auch in den anderen Ausführungsbeispielen, können z.B. als Steckelemente, als Buchsenelemente, als Berühr- oder Schleifkontakte oder als optische Übertragungselemente ausgeführt sein. Die Verbindungselemente 32 derFig. 2 können z.B. als Teil eines Rechtecksteckers oder einer Rechteckbuchse ausgeführt sein. - In
Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Verbindungsbereiches 15 einer Verbindung gezeigt, der einen Rundstecker mit Verbindungselementen 32 umfasst. Der Verbindungsbereich 15 kann jener des Vakuumgerätes und/oder der Funktionseinheit darstellen. Die Achsen B weisen untereinander einen Winkelabstand α von 120° auf. Die Verbindung 14 ist derart ausgestaltet, dass drei unterschiedliche Anordnungen von Verbindungsbereichen des Vakuumgerätes und der Funktionseinheit gegenüber einander und somit drei unterschiedliche Relativorientierungen zwischen dem Vakuumgerät und der Funktionseinheit realisierbar sind. Dazu muss lediglich einer der Verbindungsbereiche um den Winkel α von 120° um die Achse A verdreht gesteckt werden. Die Achse A steht senkrecht zur Bildebene und verläuft durch den Schnittpunkt der Achsen B, also durch den Mittelpunkt des Verbindungsbereiches 15. - In
Fig. 3 ist somit jedem Verbindungselement 32 nach einer Drehung eines der Verbindungsbereiche um 120° um die Achse A ein Verbindungselement 32 und nach einer weiteren Drehung um 120° ein weiteres Verbindungselement 32 zugeordnet. Die einander zugeordneten Verbindungselemente 32 können auf einer Seite, also in einem der Verbindungsbereiche (im Vakuumgerät oder in der Funktionseinheit), elektrisch miteinander verbunden sein oder abhängig von der Relativorientierung zwischen Vakuumgerät 10 und Funktionseinheit 12 beschaltbar oder ansteuerbar sein. - Die Verbindungselemente 32 sind in
Fig. 3 in unterschiedlichen Abschnitten, nämlich in einem Signalabschnitt 28 und in einem Versorgungsabschnitt 30, angeordnet. Der Signalabschnitt 28 stellt einen den Versorgungsabschnitt 30 umgebenden konzentrischen Ringabschnitt dar. Die Verbindungselemente 32 sind in den jeweiligen Abschnitten auf konzentrischen Kreisen angeordnet. Der Verbindungsabschnitt 30 weist Verbindungselemente 32 zur elektrischen Energieversorgung des Vakuumgerätes durch die Funktionseinheit auf. Die Verbindungselemente 32 des Signalabschnitts 28 sind zur Übertragung von Informationen oder Energie bei niedrigen Spannungen ausgebildet. Der Rahmen des Rundsteckers kann wie auch bei anderen Ausführungsformen als Rückleiter oder als Schutzleiter und/oder als Schirmung für die Verbindungselemente 32 ausgebildet sein. -
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines Verbindungsbereiches 15, der als Rundsteckerverbindung ausgeführt ist und sechs unterschiedliche Relativorientierungen zwischen einem Vakuumgerät 10 und einer Funktionseinheit 12 erlaubt. Die unterschiedlichen Relativorientierungen können durch Verdrehen zum Beispiel der Funktionseinheit 12 um die Achse A, die wiederum senkrecht zur Bildebene durch den Verbindungsmittelpunkt verläuft, um einen Winkel α erreicht werden. Das Verdrehen umfasst bei einer Steckverbindung auch ein vorheriges Abziehen oder Ausstecken und ein erneutes Einstecken. Der Winkel α beträgt 60° oder ein ganzzahliges Vielfaches davon. Die Verbindung 14 ist gegenüber den Achsen B achsensymmetrisch ausgeführt. Die Achsen B bilden einen gemeinsamen Schnittpunkt mit der senkrecht zur Bildebene angeordneten Achse A. Einem Verbindungselement 32 ist bei jeder Verdrehung eines Verbindungsbereiches um 60° um die Achse A ein weiteres Verbindungselement 32 zugeordnet. Mit anderen Worten lassen sich jeweils sechs Verbindungselemente 32 durch eine Drehung um die Achse A aufeinander abbilden.Fig. 5 zeigt ein Vakuumgerät 10, hier wiederum eine Turbomolekularvakuumpumpe, mit einer Mehrzahl von Verbindungsbereichen am Vakuumgerät 10. Eine Funktionseinheit 12, hier wiederum ein Antriebsgerät, weist einen Verbindungsbereich auf, der mit einem der Verbindungsbereiche des Vakuumgerätes 10 eine von somit mehreren möglichen Verbindungen 14 bildet, und zwar an drei unterschiedlichen Verbindungsstellen. Die Funktionseinheit 12 ist seitlich an dem Vakuumgerät 10 angeordnet. Durch gestrichelte Linien sind weitere mögliche Relativorientierungen der Funktionseinheit 12 gegenüber dem Vakuumgerät 10 angedeutet. Der Verbindungsbereich der Funktionseinheit 12 kann also jeweils gemeinsam mit einem der weiteren Verbindungsbereiche des Vakuumgerätes 10 eine Verbindung 14 herstellen, um eine andere Relativorientierung der Funktionseinheit 12 gegenüber dem Vakuumgerät 10 herzustellen. Jeder der Verbindungsbereiche des Vakuumgerätes 10 und der Funktionseinheit 12 kann zum Beispiel nach denFig. 2, 3, 4 ,7 und8 ausgebildet sein. InFig. 5 können also weitere, nicht gestrichelt angedeutete Relativorientierungen der Funktionseinheit 12 gegenüber dem Vakuumgerät 10 durch Verdrehen an einer der Verbindungsstellen erreicht werden. Sind die drei Verbindungsbereiche des Vakuumgerätes 10 beispielsweise entsprechend der Ausführungsform derFig. 2 ausgeführt, lassen sich sechs unterschiedliche Relativorientierungen der Funktionseinheit 12 gegenüber dem Vakuumgerät 10 herstellen. -
Fig. 6 zeigt ein weiteres System aus Turbomolekularvakuumpumpe 10 als Vakuumgerät und Antriebsgerät 12 als Funktionseinheit mit einer Verbindung 14 an genau einer Verbindungsstelle. Gestrichelt ist hier wiederum eine weitere mögliche Relativorientierung der Funktionseinheit 12 angedeutet. Die Verbindungsbereiche des Vakuumgerätes und der Funktionseinheit sind derart unter 45° schräg zu zwei benachbarten, senkrecht zueinander verlaufenden Seiten der Vakuumpumpe 10 angeordnet, dass durch eine Verdrehung um 180° eine Verbindungsachse A die entsprechend winkelig ausgebildete Funktionseinheit 12 wahlweise entweder unterhalb des Vakuumgerätes 10 oder seitlich an dem Vakuumgerät 10 angeordnet werden kann. Die Verbindung 14 erlaubt also zumindest eine Verdrehung der zusammenwirkenden Verbindungsbereiche relativ zueinander um 180°, zum Beispiel entsprechend der Ausführungsform nachFig. 2 . Das Vakuumgerät 10 und die Funktionseinheit 12 weisen jeweils nur einen Verbindungsbereich zur Herstellung der Verbindung 14 auf. Das Vakuumgerät 10 oder die Funktionseinheit 12 können aber auch weitere Verbindungsbereiche zum Beispiel gemäß der Ausführungsform derFig. 5 aufweisen. InFig. 6 wird durch Schrägstellung der Verbindungsbereiche die Anordnung der Funktionseinheit 12 in höchst unterschiedlichen Relativorientierungen in Bezug auf das Vakuumgerät 10 erlaubt. Das System lässt sich so mit nur wenigen Verbindungsbereichen und wenigen erlaubten Verdrehungen um die Verbindungsachse besonders flexibel gegenüber Bauraumanforderungen ausführen. - In
Fig. 7 ist ein Paar von Stecker und Buchse zur Bildung einer erfindungsgemäßen Verbindung dargestellt. Der Stecker weist Steckelemente 16 auf und die Buchse weist Buchsenelemente 18 auf. Die Verbindungselemente 32 sind hier also als Steckelemente 16 und Buchsenelemente 18 ausgeführt. Die Buchse und die Buchsenelemente 18 und der Stecker und die Steckelemente 16 sind dazu ausgebildet, in drei unterschiedlichen Relativorientierungen eine Verbindung 14 herzustellen. Die Relativorientierungen unterscheiden sich um den Winkel α von 120° um die senkrecht zur Bildebene stehende Achse A. - Der Stecker umfasst hier weniger Steckelemente 16 als die Buchse Buchsenelemente 18 umfasst. Die Buchsenelemente 18 sind jedoch derart mit ihren durch Drehung um die Achse A zugeordneten Buchsenelementen 18 elektrisch verbunden oder beschaltbar, dass die Steckverbindung in einer Mehrzahl von hier drei unterschiedlichen Relativorientierungen technisch funktioniert. Bei dieser Ausführungsform wurden Steckelemente 16 eingespart, wodurch der Stecker kostengünstiger ausgeführt werden kann. Umgekehrt kann auch die Buchse weniger Buchsenelemente 18 aufweisen als der Stecker Steckelemente 16 umfasst. Hierbei werden für die Steckelemente auf der Buchsenseite Freiräume in Form von Aussparungen vorgesehen.
- In
Fig. 8 ist eine Ausführungsform einer Verbindung 14 mit Steckelementen 16 und gestrichelt dargestellten Buchsenelementen 18 gezeigt. Die zusammenwirkenden Steckelemente 16 und Buchsenelemente 18 sind in unterschiedlichen Abschnitten gruppiert angeordnet. In einem Versorgungsabschnitt 30 sind fünf Buchsenelemente 18 und nur drei Steckelemente 16 angeordnet. In zwei Signalabschnitten 28 sind jeweils sechs Buchsenelemente 18 angeordnet, aber nur in einem der Signalabschnitte 28 sind Steckelemente 16 angeordnet. Beispielhaft seien die Steckelemente 16 Teil eines Verbindungsbereiches einer Funktionseinheit 12 und die Buchsenelemente 18 Teil eines Verbindungsbereiches eines Vakuumgerätes 10. - Der Verbindungsbereich des Vakuumgerätes 10 ist achsensymmetrisch in Bezug auf die Achse B ausgeführt. Steckelemente 16 sind im Verbindungsbereich der Funktionseinheit 12 nur auf einer Seite der Achse B angeordnet. Die Buchsenelemente 18 sind außerdem punktsysmmetrisch bezüglich des Verbindungsmittelpunktes und der Achse A angeordnet, die senkrecht zur Erstreckungsebene der Steckverbindung und durch den Verbindungsmittelpunkt verläuft. Nach einer Drehung des Verbindungsbereiches der Funktionseinheit 12 gegenüber dem Verbindungsmittelpunkt bzw. der Achse A wirkt jedes Steckelement 16 mit einem gegenüberliegenden Buchsenelement 18 zur Herstellung einer elektrischen Anbindung zusammen. Das im Verbindungsmittelpunkt angeordnete Steckelement 16 wirkt weiterhin mit demselben Buchsenelement 18 wie zuvor zusammen.
- Für einige Buchsenelemente ist in
Fig. 8 die jeweilige elektrische Anbindung mit dem gegenüberliegenden Buchsenelement 18 durch Leitungen 20, 22, 24 und 26 angedeutet. So ist zum Beispiel das Buchsenelement oben rechts mit dem Buchsenelement unten links elektrisch verbunden. Dadurch "sieht" das Vakuumgerät 10 in jeder der zwei hier möglichen Relativorientierungen die gleiche Funktion für jedes von gegenüberliegenden Buchsenelementen 18 eines Paares. In dieser Ausführungsform ist grundsätzlich keine Erkennung der Relativorientierung der Funktionseinheit 12 gegenüber dem Vakuumgerät 10 durch eine der beiden Komponenten notwendig. Dennoch kann sie zur weiteren Verbesserung des Systems vorgesehen sein. - Allgemein und grundsätzlich auch für jede der gezeigten Ausführungsformen kann ein jeweiliger Verbindungsbereich mit der Funktionseinheit oder dem Vakuumgerät fest verbunden sein. Die Verbindungsbereiche können aber auch drehbar oder verschieblich bezüglich der jeweiligen Komponente ausgeführt sein.
- Durch eine erfindungsgemäße Verbindung, zum Beispiel eine der in den
Fig. 2, 3, 4 ,7 und8 gezeigten Steckverbindungen, können eine als Antriebsgerät ausgeführte Funktionseinheit und ein als Turbomolekularvakuumpumpe ausgeführtes Vakuumgerät in mehr als einer Relativorientierung technisch funktionierend ineinander gesteckt werden. Dadurch kann das Antriebsgerät, bei dem auch die notwendigen Befestigungsmittel entsprechend in den jeweiligen Ausrichtungen montiert werden können, unterschiedlich montiert werden. Damit können durch einfaches Umstecken der Komponenten verschiedene Kundenwünsche bedient werden. Auch ein Ändern der Ausrichtung durch den Kunden vor Ort wird möglich. Hierfür kann die Steckverbindung derart symmetrisch ausgeführt sein, dass alle Kontakte derart angeordnet werden, dass je möglichem Winkelschritt unterschiedliche Verbindungen zustande kommen, die jedoch durch Erkennung der Steckausrichtung oder durch elektrische Kontaktierung in einem der Verbindungsbereiche den richtigen Funktionen zugeordnet werden können. - Üblicherweise sind z.B. für einen elektrischen Motor drei Antriebsphasen vorgesehen. Diese müssen jedoch nicht eindeutig entsprechenden Endstufen zugeordnet sein. Ein Tausch von Antriebsphasen verändert je nach Fall die Drehrichtung eines Rotors des Motors. Dies kann zum Beispiel durch eine entsprechende Erkennung der Relativorientierung und korrigierende Beschaltung durch die Antriebssoftware ausgeglichen werden.
- In dem Vakuumgerät können beispielsweise ein oder mehrere Temperatursensoren vorgesehen sein, die zum Beispiel in den Außenbereichen eines Steckers angeordnet werden können und mit ihren Kontakten derart angeordnet werden, dass bei jedem Drehschritt gleiche technische Anschlüsse, jedoch verschiedene Kanalzuordnungen gegeben sind. Die Zuordnung von Messkanälen zu Messpunkten kann - wie vorstehend bei den Antriebsphasen erläutert - durch entsprechende Erkennung der Ausrichtung der Steckverbindung erfolgen.
- Für die Erkennung der Relativorientierung der Verbindung können zum Beispiel separate Steckkontakte verwendet werden, die je nach Drehschritt eine digitale Codierung und/oder eine Rückmeldung durch einen definierten Kennwiderstand ermöglichen. Die Verbindung kann auch einen oder mehrere Datenbuskontakte aufweisen. Auch können Verbindungselemente derart verteilt angeordnet sein, dass zwischen den Verbindungselementen bestimmte Abstände, zum Beispiel vorgeschriebene Funkenstrecken zwischen Stark- und Schwachstromelementen, eingehalten werden können.
- Die unterschiedlichen Relativorientierungen von Vakuumgerät und Funktionseinheit können zum Beispiel für eine Wahl der Richtung für Kabelabgänge der Funktionseinheit durch den Kunden genutzt werden. Zum Beispiel durch eine schräge Anordnung der Steckverbindung kann nach einer Verdrehung auch die Lage des Antriebsgerätes relativ zur Vakuumpumpe verschieden sein. Ein Antriebsgerät kann also durch einfaches Umstecken von seitlich an einer Vakuumpumpe auf unterhalb der Vakuumpumpe umgerüstet werden. Eine schräge Anordnung einer Steckverbindung kann auch in Verbindung mit Winkelsteckern für eine freie Wahl von Kabelabgängen genutzt werden.
- Zur Sicherstellung einer korrekten Kanalzuordnung in dem Vakuumgerät oder in der Funktionseinheit wurden vorstehend grundsätzlich zwei Möglichkeiten vorgestellt. Erstens können einander zugeordnete bzw. gegenüberliegende Verbindungselemente 32 intern direkt elektrisch verbunden sein. In
Fig. 8 sind entsprechend gegenüberliegende Buchsenselemente 18 im Verbindungsbereich des Vakuumgeräts 10 fest verdrahtet. Bei dieser ersten Möglichkeit ist im Allgemeinen eine größere Anzahl von Verbindungselementen 32 nötig. Eine Anpassung der Beschaltung durch Software und eine Erkennung der Relativorientierung können jedoch entfallen. Zweitens können die Verbindungselemente 32 abhängig von der Relativorientierung beschaltet werden. Dadurch können Verbindungselemente 32 eingespart werden, wobei dann eine Erkennung der vorhandenen Relativorientierung durch Hardware oder Software vorgesehen ist. Die Relativorientierung kann z.B. durch einen zusätzlichen Sensor oder auch nur anhand der elektrischen Aktivitäten des jeweils anderen Verbindungspartners erkannt werden. -
- 10
- Vakuumgerät
- 12
- Funktionseinheit
- 14
- Verbindung
- 15
- Verbindungsbereich
- 16
- Steckelement
- 18
- Buchsenelement
- 20
- Leitung
- 22
- Leitung
- 24
- Leitung
- 26
- Leitung
- 28
- Signalabschnitt
- 30
- Versorgungsabschnitt
- 32
- Verbindungselement
- 34
- Kabelabgang
- A
- Achse
- B
- Achse
- α
- Winkel
Claims (15)
- System aus zumindest einem Vakuumgerät (10), nämlich einer Turbomolekularvakuumpumpe, zumindest einer Funktionseinheit (12), insbesondere einem Antriebsgerät, für das Vakuumgerät (10),
und einer Verbindung (14), mittels welcher das Vakuumgerät (10) und die Funktionseinheit (12) elektrisch und/oder informationstechnisch miteinander verbindbar sind,
wobei die Verbindung (14) derart ausgebildet ist, dass das Vakuumgerät (10) und die Funktionseinheit (14) in einer Mehrzahl unterschiedlicher Relativorientierungen technisch funktionierend verbindbar sind,
wobei sich die Relativorientierungen hinsichtlich der räumlichen Konfiguration des verbundenen Systems und/oder hinsichtlich der Funktionalität des verbundenen Systems voneinander unterscheiden, und
wobei zum Herstellen der Verbindung (14) zumindest ein Verbindungsbereich (15) des Vakuumgerätes (10) mit zumindest einem Verbindungsbereich (15) der Funktionseinheit (12) zusammenzubringen ist, wobei jeweils der Verbindungsbereich (15) an einer Außenseite des Vakuumgerätes (10) bzw. der Funktionseinheit (12) ausgebildet ist. - System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindung (14) eine Steckverbindung umfasst, wobei zumindest an einem Verbindungsbereich (15) des Vakuumgerätes (10) ein oder mehrere Steckelemente (16) und an zumindest einem Verbindungsbereich (15) der Funktionseinheit (12) ein oder mehrere Buchsenelemente (18) vorgesehen sind, oder umgekehrt. - System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindung (14) kabellos ist. - System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeweils der Verbindungsbereich an einem ebenen Bereich der Außenseite ausgebildet ist. - System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die unterschiedlichen Relativorientierungen an einer Verbindungstelle des Systems realisierbar sind, wobei das System genau eine oder mehrere Verbindungsstellen aufweist. - System nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Herstellen der unterschiedlichen Relativorientierungen an der einen Verbindungsstelle das Vakuumgerät (10) und die Funktionseinheit (12) um eine Achse (A) relativ zueinander zu verdrehen sind. - System nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Verbindung (14) in einer Mehrzahl von unterschiedlichen Winkelstellungen zwischen Vakuumgerät (10) und Funktionseinheit (12) bezüglich der Achse (A) herstellbar ist. - System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an den unterschiedlichen Relativorientierungen nur ein Verbindungsbereich (15) des Vakuumgerätes (10) und/oder nur ein Verbindungsbereich (15) der Funktionseinheit (12) beteiligt ist. - System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Vakuumgerät (10) und/oder die Funktionseinheit (12) nur genau einen Verbindungsbereich (15) aufweist. - System nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Vakuumgerät (10) und/oder die Funktionseinheit (12) mehr als einen Verbindungsbereich (15) aufweist und zum Herstellen unterschiedlicher Relativorientierungen ein Verbindungsbereich (15) des Vakuumgerätes mit unterschiedlichen Verbindungsbereichen (15) der Funktionseinheit zusammenzubringen ist, oder umgekehrt. - System nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
am Vakuumgerät (10) und/oder an der Funktionseinheit (12) die Verbindungsbereiche (15) an unterschiedlichen Außenseiten vorgesehen sind. - System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Vakuumgerät (10) und/oder an der Funktionseinheit (12) zumindest ein Verbindungsbereich (15) in unterschiedliche Abschnitte (28, 30) unterteilt ist, die sich hinsichtlich der Ausgestaltung ihrer Verbindungselemente (32) und/oder hinsichtlich der ihren Verbindungselementen (32) zugeordneten Funktionen voneinander unterscheiden,
wobe insbesondere jeder Abschnitt (28, 30) eine Gruppe von Verbindungselementen (32), insbesondere Steckelemente (16) oder Buchsenelemente (18), umfasst. - System nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abschnitte (28, 30) des Verbindungsbereiches (15) räumlich voneinander getrennt angeordnet sind. - System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Vakuumgerät (10) und/oder die Funktionseinheit (12) dazu ausgebildet ist, die jeweilige Relativorientierung zu erkennen,
wobei insbesondere die Erkennung mittels der Verbindung (14) erfolgt. - System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Vakuumgerät (10) und/oder die Funktionseinheit (12) dazu ausgebildet ist, automatisch die Funktionalität des verbundenen Systems in Abhängigkeit von der jeweiligen Relativorientierung herzustellen.
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