DE102007022986B4

DE102007022986B4 - arrangement

Info

Publication number: DE102007022986B4
Application number: DE102007022986.2A
Authority: DE
Inventors: Antonius Bader
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2024-12-05
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: DE102007022986A1

Abstract

Anordnung, umfassend einen Antrieb mit Umrichter (8),
wobei der Antrieb ein Getriebe (1) umfasst, das von einem Elektromotor (3) angetrieben wird,
wobei an einer Antriebskomponente, nämlich Getriebe (1) und Motor, mehrere Sensoren (4) zur Erfassung von Werten mindestens einer Zustandsgröße vorgesehen sind,
wobei im Umrichter (8) mindestens eine Einsteckkarte (5, 6) vorgesehen ist, die zur Verarbeitung und/oder Auswertung der Sensorsignale und/oder der Werte geeignet ausgeführt ist,
wobei die Einsteckkarte (5, 6) mit einer im Umrichter (8) vorgesehenen Steckverbindereinheit lösbar verbindbar ist,
wobei der Umrichter (8) eine elektronische Schaltung (9) aufweist, welche die Steuerelektronik des Umrichters (8) aufweist,
wobei der Umrichter (8) ein Steckverbinderteil (7) umfasst, das mit der elektronischen Schaltung (9) verbunden ist, in welches die Einsteckkarte (5, 6) mittels ihres Steckverbinderteils (7) einsteckbar und somit elektrisch verbindbar ist,
wobei ein erster Sensor ein Winkelsensor (2) ist, dessen Information von einer in der elektronischen Schaltung (9) des Umrichters (8) umfassten Regler verwendbar ist,
wobei ein zweiter Sensor (4) vorgesehen ist, dessen erfasste Werte den von einer Ablaufsteuerung gesteuerten Bewegungsablauf beeinflussbar machen,
wobei die Ablaufsteuerung, nämlich eine Positioniersteuerung, im Umrichter (8) integriert ausgeführt ist,
wobei der zweite Sensor (4) als ein Sensor (4) zur Bestimmung des Ölzustandes ausgeführt ist,
wobei die auf der Einsteckkarte (5, 6) vorgesehene Elektronik über die Steckverbindereinheit aus dem Umrichter (8) versorgbar ist,
wobei der Umrichter (8) gehäusebildend für die Einsteckkarte (5, 6) ist,
wobei Sensorleitungen vom zweiten Sensor (4) zu einer auf der Einsteckkarte (5, 6) vorgesehenen Anschlusseinheit, insbesondere Steckverbindereinheit, führen, wobei sie mittels der Anschlusseinheit steckverbindbar mit der Einsteckkarte (5, 6) sind,
wobei die Einsteckkarte derartige Anschlusseinheiten aufweist, welche zu dem zweiten Sensor geeignet ausgeführt sind und die entsprechende Abschirmung umfassen,
wobei die elektronische Schaltung (9) des Umrichters (8) als Busteilnehmer ausgeführt ist.

Arrangement comprising a drive with converter (8),
wherein the drive comprises a transmission (1) driven by an electric motor (3),
wherein a plurality of sensors (4) for detecting values of at least one state variable are provided on a drive component, namely transmission (1) and engine,
wherein at least one plug-in card (5, 6) is provided in the converter (8) which is designed to process and/or evaluate the sensor signals and/or the values,
wherein the plug-in card (5, 6) is detachably connectable to a connector unit provided in the converter (8),
wherein the converter (8) has an electronic circuit (9) which has the control electronics of the converter (8),
wherein the converter (8) comprises a connector part (7) which is connected to the electronic circuit (9), into which the plug-in card (5, 6) can be plugged by means of its connector part (7) and thus electrically connected,
wherein a first sensor is an angle sensor (2) whose information can be used by a controller included in the electronic circuit (9) of the converter (8),
wherein a second sensor (4) is provided, the detected values of which make it possible to influence the movement sequence controlled by a sequence control,
wherein the sequence control, namely a positioning control, is integrated in the converter (8),
wherein the second sensor (4) is designed as a sensor (4) for determining the oil condition,
wherein the electronics provided on the plug-in card (5, 6) can be supplied from the converter (8) via the connector unit,
wherein the converter (8) forms the housing for the plug-in card (5, 6),
wherein sensor lines lead from the second sensor (4) to a connection unit, in particular a plug-in connector unit, provided on the plug-in card (5, 6), wherein they can be plugged into the plug-in card (5, 6) by means of the connection unit,
wherein the plug-in card has such connection units which are designed to suit the second sensor and comprise the corresponding shielding,
wherein the electronic circuit (9) of the converter (8) is designed as a bus participant.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung.The invention relates to an arrangement.

Es ist bekannt, in industriellen Anlagen elektrische Antriebe einzusetzen.It is known to use electric drives in industrial plants.

Aus der DE 101 45 517 A1 ist ein Antriebssystem für Positionierantriebe im Kleinstleistungsbereich bekannt.From the DE 101 45 517 A1 is a drive system for positioning drives in the low-power range.

Aus der DE 196 17 425 C2 ist eine Abwasserpumpe mit einem Antriebsmotor und einer Pumpeneinrichtung bekannt.From the DE 196 17 425 C2 A sewage pump with a drive motor and a pumping device is known.

Aus der DE 10 2005 025 383 A1 ist ein Aktuator bekannt.From the DE 10 2005 025 383 A1 an actuator is known.

Aus der DE 101 19 625 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung einer Windenergieanlage bekannt.From the DE 101 19 625 A1 A method for controlling a wind turbine is known.

Aus der DE 102 42 342 A1 ist ein Getriebemotor mit Inverter bekannt, der geeignet ist, um Größe und Kosten zu reduzieren.From the DE 102 42 342 A1 A gear motor with inverter is known which is suitable for reducing size and cost.

Aus der DE 198 47 789 A1 ist eine Umrichterbaureihe bekannt.From the DE 198 47 789 A1 A series of converters is known.

Aus der DE 102 28 863 A1 ist als nächstliegender Stand der Technik eine Anlage mit einem Antrieb ohne Getriebe bekannt.From the DE 102 28 863 A1 The closest state of the art is a system with a drive without a gearbox.

Aus der DE 101 05 983 A1 ist eine elektrische Maschine mit Formteil an Wicklungsköpfen bekannt.From the DE 101 05 983 A1 An electrical machine with molded parts on winding heads is known.

Aus der DE 295 10 599 U1 ist ein Schirmelement für eine Einsteckkarte bekannt.From the DE 295 10 599 U1 A shielding element for a plug-in card is known.

Aus der DE 101 27 308 A1 ist ein Antrieb mit verschiedenen Sensoren bekannt.From the DE 101 27 308 A1 A drive with various sensors is known.

Aus der DE 101 00 773 A1 ist ein Ölqualitätssensor für Getriebe und Motoren bekannt.From the DE 101 00 773 A1 is an oil quality sensor for transmissions and engines.

Aus der DE 28 01 358 A1 ist ein Feuchtigkeitskontrollgerät für den Innenraum von Elektromotoren bekannt.From the DE 28 01 358 A1 is a humidity control device for the interior of electric motors.

Aus der DE 26 56 665 A1 ist das Abschalten eines Motors abhängig vom Ölstand bekannt.From the DE 26 56 665 A1 It is known that an engine switches off depending on the oil level.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für verschiedene Anforderungen in kompakter Weise ausgestaltbar weiterzubilden.The invention is based on the object of developing an arrangement that can be designed for different requirements in a compact manner.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Anordnung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, the object is achieved by the arrangement according to the features specified in claim 1.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei der Anordnung sind, dass sie einen Antrieb mit Umrichter umfasst,
wobei an einer Antriebskomponente, insbesondere Getriebe und/oder Motor, ein oder mehrere Sensoren zur Erfassung von Werten mindestens einer Zustandsgröße vorgesehen sind,
wobei im Umrichter mindestens eine Einsteckkarte vorgesehen ist, die zur Verarbeitung und/oder Auswertung der Sensorsignale und/oder der Werte geeignet ausgeführt ist,
wobei die Einsteckkarte mit einer im Umrichter vorgesehenen Steckverbindereinheit lösbar verbindbar ist.Important features of the invention in the arrangement are that it comprises a drive with converter,
wherein one or more sensors for detecting values of at least one state variable are provided on a drive component, in particular transmission and/or engine,
wherein at least one plug-in card is provided in the converter, which is designed to process and/or evaluate the sensor signals and/or the values,
wherein the plug-in card can be detachably connected to a connector unit provided in the converter.

Von Vorteil ist dabei, dass die Einsteckkarte je nach Anforderung verschieden ausführbar ist. Beispielsweise ist eine Auswertung für einen Schwingungssensor vorsehbar und bei einer alternativ wählbaren Einsteckkarte eine Auswertung für eine andere Zustandsgröße, wie beispielsweise Temperatur. Somit ist ein kompakter Umrichter vorsehbar, der in einer ersten Variante eine Auswertung zur ersten Zustandsgröße ausführbar macht und somit auch einen von den erfassten Werten abhängigen Steuerungsablauf. In einer zweiten Variante ist eine
andere Zustandsgröße berücksichtigbar und somit ein entsprechend verschiedener Ablauf. Durch die Vorsehung der Einsteckverbindung ist die Karte schnell und einfach verbindbar mit dem Umrichter.The advantage here is that the plug-in card can be designed in different ways depending on the requirements. For example, an evaluation for a vibration sensor can be provided and, with an alternatively selectable plug-in card, an evaluation for another state variable, such as temperature. This makes it possible to provide a compact converter which, in a first variant, makes it possible to carry out an evaluation for the first state variable and thus also a control sequence dependent on the recorded values. In a second variant, a
other state variables can be taken into account and thus a correspondingly different process. The plug-in connection means that the card can be connected to the converter quickly and easily.

Erfindungsgemäß ist die auf der Einsteckkarte vorgesehene Elektronik über die Steckverbindereinheit aus dem Umrichter versorgbar. Von Vorteil ist dabei, dass keine separate Energieversorgung, wie beispielsweise ein Netzgerät vorzusehen ist.According to the invention, the electronics provided on the plug-in card can be supplied from the converter via the connector unit. The advantage here is that no separate energy supply, such as a power supply unit, is required.

Erfindungsgemäß ist der Umrichter gehäusebildend für die Einsteckkarte. Von Vorteil ist dabei, dass Gehäuse einsparbar sind.According to the invention, the converter forms the housing for the plug-in card. The advantage here is that housings can be saved.

Erfindungsgemäß führen Sensorleitungen vom Sensor zu einer auf der Einsteckkarte vorgesehenen Anschlusseinheit, insbesondere Steckverbindereinheit, insbesondere wobei sie mittels der Anschlusseinheit steckverbindbar mit der Einsteckkarte sind. Von Vorteil ist dabei, dass die Einsteckkarte derartige Anschlusseinheiten aufweist, die zu dem jeweiligen Sensor geeignet ausgeführt sind, beispielsweise die entsprechende Abschirmung umfassen oder die entsprechend geeignete Steckverbindereinheit.According to the invention, sensor lines lead from the sensor to a connection unit provided on the plug-in card, in particular a plug-in connector unit, in particular wherein they can be plugged into the plug-in card by means of the connection unit. It is advantageous that the plug-in card has connection units that are designed to be suitable for the respective sensor, for example comprising the corresponding shielding or the correspondingly suitable plug-in connector unit.

Erfindungsgemäß ist ein erster Sensor ein Winkelsensor, dessen Information von einer in der elektronischen Schaltung des Umrichters umfassten Regler verwendbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine verbesserte Regelgüte erreichbar ist.According to the invention, a first sensor is an angle sensor, the information of which can be used by a controller included in the electronic circuit of the converter. The advantage here is that an improved control quality can be achieved.

Erfindungsgemäß ist ein Sensor vorgesehen, dessen erfasste Werte den von einer Ablaufsteuerung gesteuerten Bewegungsablauf beeinflussbar machen. Von Vorteil ist dabei, dass abhängig von dem Wert der erfassten Zustandsgröße der Ablauf der Bewegung des Antriebs beeinflussbar ist.According to the invention, a sensor is provided whose recorded values make it possible to influence the movement sequence controlled by a sequence control. The advantage here is that the sequence of the movement of the drive can be influenced depending on the value of the recorded state variable.

Erfindungsgemäß ist die Ablaufsteuerung, insbesondere eine Positioniersteuerung, im Umrichter integriert ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine zentrale Steuerung, wie beispielsweise SPS verzichtbar ist.According to the invention, the sequence control, in particular a positioning control, is integrated in the converter. The advantage here is that a central control system, such as a PLC, is not required.

Erfindungsgemäß ist die elektronische Schaltung des Umrichters als Busteilnehmer ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass auf die erfassten Zustandsgrößen bezogeneAccording to the invention, the electronic circuit of the converter is designed as a bus participant. The advantage here is that the recorded state variables

Informationen übermittelbar sind und somit andere Geräte entsprechend aktivierbar oder deaktivierbar sind.Information can be transmitted and thus other devices can be activated or deactivated accordingly.

Erfindungsgemäß ist der Sensor als ein Sensor zur Bestimmung des Ölstandes und des Ölzustandes ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass der Umrichter den Getriebemotor derart ansteuert, dass beispielsweise bei zu niedrigem Ölstand ein Abschalten oder zumindest ein Reduzieren der Leistung des Getriebemotors vorsehbar ist. Ein entsprechendes Vorgehen ist auch bei zu stark gealtertem Öl ausführbar.According to the invention, the sensor is designed as a sensor for determining the oil level and the oil condition. The advantage here is that the converter controls the gear motor in such a way that, for example, if the oil level is too low, the gear motor can be switched off or at least its power reduced. A corresponding procedure can also be carried out if the oil is too old.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantages arise from the subclaims.

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung schematisch gezeigt. Hierbei ist die Anordnung als Antrieb ausgeführt, der ein Getriebe 1 umfasst, das von einem Elektromotor 3 angetrieben wird. Am Getriebe 1 oder bei anderen Ausführungsbeispielen am Elektromotor 3 oder einer anderen Antriebskomponente, wie Kupplung, Bremse oder dergleichen, ist ein Sensor 4 vorgesehen, der zur Erfassung der Werte einer oder mehrerer physikalischer Größen vorgesehen ist.

The invention will now be explained in more detail with the aid of illustrations:

In the 1 an arrangement according to the invention is shown schematically. Here, the arrangement is designed as a drive that includes a gear 1 that is driven by an electric motor 3. A sensor 4 is provided on the gear 1 or, in other embodiments, on the electric motor 3 or another drive component, such as a clutch, brake or the like, which is intended to detect the values of one or more physical quantities.

In dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist ein Winkelsensor 2 vorgesehen zur Detektion der Winkelstellung des Rotors des Elektromotors 3. Der Winkelsensor 2 ist elektrisch verbunden mit einer Einsteckkarte 6 zur Auswertung seiner Signale. Die auf diese Weise bestimmte Information wird der Steuerelektronik der elektronischen Schaltung 9 des Umrichters zugeleitet und zur Regelung der von der Leistungselektronik an den Motor angelegten Spannung verwendet. Im Umrichter 8 sind auch Stromsensoren angeordnet, deren Messwerte ebenfalls der Steuerelektronik des Umrichters zugeführt werden.In the embodiment according to 1 An angle sensor 2 is provided for detecting the angular position of the rotor of the electric motor 3. The angle sensor 2 is electrically connected to a plug-in card 6 for evaluating its signals. The information determined in this way is fed to the control electronics of the electronic circuit 9 of the converter and used to regulate the voltage applied by the power electronics to the motor. Current sensors are also arranged in the converter 8, the measured values of which are also fed to the control electronics of the converter.

Der Umrichter 8 umfasst ein Steckverbinderteil, dass mit der elektronischen Schaltung verbunden ist und in welches die Einsteckkarten 5 und 6 mittels ihrer Steckverbinderteile einsteckbar und somit elektrisch verbindbar sind.The converter 8 comprises a connector part which is connected to the electronic circuit and into which the plug-in cards 5 and 6 can be plugged by means of their connector parts and thus electrically connected.

Auf diese Weise ist es nun ermöglicht, nicht nur die Winkelinformationen des Winkelsensors auszuwerten und zu bestimmen, sondern auch die Signale eines anderen Sensors 4 zu erfassen und auszuwerten.In this way, it is now possible not only to evaluate and determine the angle information of the angle sensor, but also to record and evaluate the signals of another sensor 4.

Die Einsteckkarten benötigen kein eigenes Gehäuse, da sie innerhalb des Gehäuses des Umrichters angeordnet sind. Je nach Art des Sensors ist eine für diesen Sensor geeignete Einsteckkarte herstellbar und einsteckbar. Somit ist eine hohe Varianz von Antrieben mit verschiedenen Sensoren unter Verwendung weniger Teile herstellbar.The plug-in cards do not require their own housing, as they are arranged inside the housing of the converter. Depending on the type of sensor, a plug-in card suitable for this sensor can be manufactured and inserted. This means that a high variety of drives with different sensors can be manufactured using fewer parts.

Die Einsteckkarte umfasst eine Leiterplatte, auf welcher elektronische Bauelemente bestückt und mittels Lötverbindung verbunden sind. Als Steckverbinderteil sind auf der Einsteckkarte vorzugsweise metallische Bereiche ausgebildet, die beim Einstecken der Einsteckkarte in den Steckverbinder 7 des Umrichters zur Herstellung der elektrischen Verbindung vorgesehen sind.The plug-in card comprises a circuit board on which electronic components are mounted and connected by means of a soldered connection. The plug-in card preferably has metallic areas as a connector part, which are intended to establish the electrical connection when the plug-in card is inserted into the connector 7 of the converter.

Der Umrichter ist somit modular aufgebaut: in einem ersten Raumbereich ist die elektronische Schaltung, in einem zweiten Raumbereich sind die Einsteckkarten, insbesondere zwei oder mehr, vorsehbar. Die Funktionalität des Umrichters ist somit an die jeweiligen Anforderungen anpassbar. Besonders wichtig ist aber, dass mittels der Einsteckkarte 5 Sensoren verbindbar sind, wobei die zugehörigen erfassten Messwerte zu solchen physikalischen Größen stammen, welche nicht direkt notwendig sind zum Regeln des Elektromotors. Jedoch ist als Sensor beispielsweise ein Ölleckagesensor, ein Ölstandsensor, ein Schwingungssensor, ein Temperatursensor oder ein Ölalterungssensor, also ein Sensor zum Bestimmen des Zustandes von Öl, vorgesehen. Die Signale des Sensors sind von der auf der Einsteckkarte vorgesehenen Elektronik auswertbar. Außerdem ist eine jeweilige Verarbeitung der so bestimmten Informationen ausführbar. Beispielsweise
sind die erfassten Werte auf das Über- oder Unterschreiten vorgebbarer kritischer Werte überwachbar und entsprechende Aktionen auslösbar, wie beispielsweise das Stoppen des Antriebs, das Reduzieren der Drehzahl des Antriebs und/oder das Weitermelden von Werten oder zugehörigen Informationen über ein Bussystem, das mit dem Umrichter verbunden ist. Beim letztgenannten Beispiel werden die Informationen zunächst an die elektronische Schaltung des Umrichters übermittelt, die selbst als Busteilnehmer ausgeführt ist, und danach über das Bussystem an einen weiteren Busteilnehmer gesendet.The converter is therefore modular: the electronic circuit is in a first area, and the plug-in cards, in particular two or more, can be provided in a second area. The functionality of the converter can therefore be adapted to the respective requirements. It is particularly important, however, that 5 sensors can be connected using the plug-in card, whereby the associated recorded measured values come from physical quantities that are not directly necessary for controlling the electric motor. However, an oil leak sensor, an oil level sensor, a vibration sensor, a temperature sensor or an oil aging sensor, i.e. a sensor for determining the condition of oil, is provided as a sensor. The signals from the sensor can be evaluated by the electronics provided on the plug-in card. In addition, the information determined in this way can be processed accordingly. For example
The recorded values can be monitored for exceedance or undershoot of predefined critical values and corresponding actions can be triggered, such as stopping the drive, reducing the speed of the drive and/or forwarding values or associated information via a bus system that is connected to the converter. In the latter example, the information is first sent to the electronic circuit device of the converter, which is itself designed as a bus participant, and then sent to another bus participant via the bus system.

Somit ist im Umrichter selbst ein Steuerungsablauf steuerbar, bei welchem die durch den Sensor erfassten Werte den Ablauf beeinflussen. Abhängig vom Werteverlauf der erfassten Größen ist also ein anderer Ablauf ausführbar. Hierzu ist der Umrichter mit einer Benutzerschnittstelle und entsprechender Software ausgestattet, die es erlaubt, einen Programmablauf einzugeben, der die erfassten Werte des Sensors berücksichtigt. Es sind also Steuerbefehle eingebbar und verwendbar, die auf die Werte zugreifen.This means that a control sequence can be controlled in the converter itself, in which the values recorded by the sensor influence the sequence. Depending on the value progression of the recorded variables, a different sequence can be carried out. For this purpose, the converter is equipped with a user interface and corresponding software that allows a program sequence to be entered that takes the values recorded by the sensor into account. Control commands that access the values can therefore be entered and used.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen sind statt des nur einen Sensors 4 mehrere Sensoren vorgesehen und mit der Einsteckkarte 5 zur Auswertung verbunden.In further embodiments according to the invention, instead of just one sensor 4, several sensors are provided and connected to the plug-in card 5 for evaluation.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

11: Getriebetransmission
22: Winkelsensorangle sensor
33: Elektromotorelectric motor
44: Sensorsensor
55: Einsteckkarte mit Steckverbinderteilplug-in card with connector part
66: Einsteckkarte mit Steckverbinderteilplug-in card with connector part
77: Steckverbinderteilconnector part
88: Umrichterconverter
99: elektronische Schaltung, umfassend Leistungselektronik und Steuerelektronikelectronic circuit, including power electronics and control electronics

Claims

Arrangement comprising a drive with converter (8), wherein the drive comprises a gear (1) which is driven by an electric motor (3), wherein a drive component, namely gear (1) and motor, is provided with a plurality of sensors (4) for detecting values of at least one state variable, wherein the converter (8) is provided with at least one plug-in card (5, 6) which is designed to process and/or evaluate the sensor signals and/or the values, wherein the plug-in card (5, 6) can be detachably connected to a plug-in connector unit provided in the converter (8), wherein the converter (8) has an electronic circuit (9) which has the control electronics of the converter (8), wherein the converter (8) comprises a plug-in connector part (7) which is connected to the electronic circuit (9), into which the plug-in card (5, 6) can be plugged by means of its plug-in connector part (7) and thus electrically connected, wherein a first sensor is an angle sensor (2), the information of which can be used by a controller included in the electronic circuit (9) of the converter (8), wherein a second sensor (4) is provided, the values of which can be detected to influence the movement sequence controlled by a sequence control, wherein the sequence control, namely a positioning control, is integrated in the converter (8), wherein the second sensor (4) is designed as a sensor (4) for determining the oil condition, wherein the electronics provided on the plug-in card (5, 6) can be supplied from the converter (8) via the connector unit, wherein the converter (8) forms the housing for the plug-in card (5, 6), wherein sensor lines lead from the second sensor (4) to a connection unit, in particular a connector unit, provided on the plug-in card (5, 6), where they can be plugged into the plug-in card (5, 6) by means of the connection unit, wherein the Plug-in card has such connection units which are designed to be suitable for the second sensor and include the corresponding shielding, wherein the electronic circuit (9) of the converter (8) is designed as a bus participant.