CN110073419B - 具有智能的维护需求监控的电气驱动单元 - Google Patents

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Abstract

包括电机(2)的电气驱动单元(1)具有在电机(2)上安装的、法兰连接的适配器(3)，所述适配器具有用于通过适配器(3)延长电机轴的电机轴延长部。此外，所述电气驱动单元具有用于测量电机(2)的至少一个运行参量的至少一个传感器以及用于分析由一个或多个传感器测量的一个或多个运行参量的分析单元。一个或多个传感器和分析单元设置在电机(2)和/或适配器(3)中和/或上。所述分析单元设置为用于鉴于维护和/或修理的必要性分析所测量的一个或多个运行参量，并且如果所述一个或多个运行参量的分析结果表明维护的必要性，那么通过用于用信号通知维护的必要性的信号传送装置输出关于维护和/或修理必要性的信号。

Description

具有智能的维护需求监控的电气驱动单元
技术领域
本发明涉及一种具有电机的电气驱动单元以及一种用于电气驱动单元的适配器。
背景技术
所讨论类型的电气驱动单元常常遭受一定的磨损。这导致维护和/或修理变得必需。为了避免由这样的电气驱动单元因为故障而突然停止运转所产生的停工时间和损失，存在不同的策略，以便利用定期的维护防范驱动单元可能的停止运转。
这些策略里第一且最简单的策略是，以规律的时间间隔实施维护。然而该策略的缺点是，维护间隔必须相对短地选择，以便能可靠地避免停止运转。在实践中，这导致实施大量多余的维护。
第二可能性在于，电气驱动单元的控制装置根据所测量的运行参量(例如所测量的运行时间)确定可能的维护需求。在此，运行时间可以理解为在所述时间内电气驱动单元实际上处于运行中或者——换句话说——电机实际上驱动某物。
已知一些信息系统。US 2006 074 513 A1这样公开了一种传感器组，所述传感器组连同监视系统安装在电机上。为了预控制和显示，处理所测量的数据并将其传递到中央分析单元。于是在那里确定维护和修理需求。
DE 38 28 207 A1公开了一种诊断插头，利用所述诊断插头可以读取和分析机器或泵的收集到的参数。US 5 726 911 A公开了一种设置在电机的壳体上的监视系统，其采集、再处理且存储参数。于是数据可以传送至外部的系统以用于进一步处理。
所述系统的缺点是数据必须输送给中央分析单元，以便确定维护和修理需求。
因为电气驱动单元经常是复杂的电气设施的组成部分，在所述电气设施中每隔固定时间间隔可以极其不同地取消运行时间，这样在许多情况下可以实现明显更长的维护间隔。如果在技术设施中电气驱动单元仅偶尔地和/或仅短时间地处于运行中，那么这自然是特别有利的。缺点是，相应的控制单元必须十分准确地与电气驱动单元相协调，或者——换句话说——必须“了解”相应的电气驱动单元的特殊的维护要求。由于恰恰在复杂的技术设施中，其上级的、操控各个驱动器的控制装置和驱动器本身常常由不同供应商生产，在实现这样的解决方案时实际上存在显著的兼容性问题，因此实际上经常无法实现这种解决方案，尽管所述解决方案原则上是技术上有意义的。
发明内容
现在本发明的任务在于，说明一种电气驱动单元，所述电气驱动单元在相对于技术设施的其他组件存在高兼容性的同时减少维护需求，并且因此具有高的普遍适用性。
所述任务通过按照本发明的电气驱动单元解决。
按照本发明的电气驱动单元具有电机。此外，所述驱动单元具有用于测量电机的至少一个运行参量的至少一个传感器。现在本发明的核心是，所述驱动单元在所述驱动单元中和/或上具有用于分析由传感器所测量的运行参量的分析单元。按照本发明，所述分析单元设置为用于鉴于维护和/或修理的必要性来分析所测量的运行参量。在此，所述分析可以基于由一个传感器所测量的一个运行参量，然而也可能是，利用一个唯一的传感器测量多个运行参量并且将所述运行参量作为分析的基础。利用多个传感器测量的多个运行参量同样可以作为分析的基础。鉴于后续描述的更容易的可理解性，以下将为此仅使用传感器和运行参量的单数形式。
按本发明的意义重要的是，所述分析单元还设置为用于，如果运行参量的分析结果表明维护的必要性，那么通过信号传送装置输出关于维护的必要性的信号。按本发明的意义，该信号传送装置用于输出关于维护和/或修理的必要性的信号。在这一点上，本发明相对于现有技术的优点是可直接理解的。相对于由现有技术已知的驱动单元，所述分析单元不仅输出纯的测量信号(其最好稍微电子编辑、例如数字化)并且还必须先处理所述测量信号，而且输出的信号已经包括关于当前的维护和/或修理需求的直接信息。为了语言上的简化，以下对维护和/或修理的需求仅使用概念维护需求。
通过本发明，所述驱动单元在一定程度上包括自身的“智能”，这能为所述驱动单元实现：在维护需求的存在方面在一定程度上“自主”地作决定。这使得按照本发明的驱动单元在这方面尽可能地独立于技术设施的其他组件的设计，或者这能实现，按照本发明的驱动单元以最简单的方式适配于相应的技术设施的需求。
这样，特别是在可能完全不具有上级的控制器的简单的技术设施中，信号传送装置例如可以具有用于传送信号的光学和/或声学的装置。利用这样的装置可能的是，例如通过报警灯或者报警音给操作人员直接用信号通知存在维护需求。因此，在这样的应用情况中，几乎没有在信号传送装置与相应的技术设施的进行信息处理的其他技术装置之间进行通信方面的技术集成需求。这样例如也可能的是，在电气驱动单元上设有根据信号给出关于磨损状态的情况的显示装置。必要时还可以显示另外的参数、例如运行小时数。在结果上，这样能实现“老化显示”，其能实现立即直接地评定被监控的电机的状态。
然而，按照一种有利的进一步扩展方案，所述信号传送装置也可以具有用于将信号作为数据信号传送的无线和/或有线连接的接口。这样的接口有如下优点，按照本发明的驱动单元可以与进行数据处理的技术装置通信，特别是技术设施的上级的控制器可以进一步处理所输出的数据信号。在此，相对于现有技术产生如下显著的优点：鉴于维护需求的问题，信号的复杂的分析不再是必需的，因为所述信号已经包含关于当前的维护需求的信息。具体地，这例如意味着，在将按照本发明的驱动单元集成到具有上级的控制器的技术设施中的情况下，所述上级的控制器实际上不必“了解”关于驱动单元的技术上构造形式的信息就从驱动装置的所传送的信号中得出关于维护需求的信息。而仅需要关于信号类型的最少信息，或——换句话说——需要信号的“语言”，以便使上级的控制器能够处理信号。如果现在(如这在复杂的技术设施中是常见的)上级的控制器和驱动单元由不同的公司供应，则仅需要最小的花费来保证在上级的控制器与驱动单元之间鉴于维护需求的信号通知的兼容性。在此，在复杂技术设施的规划中在多个参与者之间的“协调花费”的最小化意味着在实践中显著减少花费并且因此意味着大的时间和成本优势。
在此，作为接口可以使用多种从其它技术领域已知的技术，例如I/O信号、工业现场总线、以太网、无线电、无线局域网、蓝牙、近场通信或类似技术。
按照一种优选的实施方式，所述接口也能实现多个电气驱动单元相互之间的通信。这例如可以用于将一个电气驱动单元的信号改线至另一个驱动单元并且在该另一个驱动单元输出。信号的输出例如可以通过在显示器上的显示来进行。以这种方式，多个、必要时不同的驱动单元可以彼此联网，并且可以鉴于这些驱动单元的维护和/或修理需求来监控这些驱动单元，而在此无需上级的控制器。所述监控可以由所述驱动单元中的一个驱动单元来进行。
按照一种特别有利的实施方式，在适配器中设有分析单元和/或传感器，以有利的方式设有这二者，和/或也设有其他组件，如信号传送装置、运行时间测量装置、接口、用于传送信号的光学和/或声学装置，转速和/或转动方向传感器、用于接收另外的数据和/或信号的信号输入端、温度传感器和/或显示设备。所述适配器用于将电机与技术设施、特别是与传动装置连接，并且为此优选地，所述适配器具有电机轴延长部。有利地，所述适配器还具有单独的壳体。优选地，适配器的壳体具有用于将该适配器与电机相连接的法兰和/或用于将该适配器与由电机驱动的技术装置相连接的法兰。所述技术装置优选地可以是传动装置。
这样的适配器一方面能实现对现有的技术设施进行改装，其方式为，给那里的电机装备按照本发明的适配器，并且因此成为按本发明意义的电气驱动单元。另一方面，即使在构思新的技术设施的情况下，几乎任意的电机也可以与有利的适配器组合成按照本发明的电气驱动单元。这能实现在组件选择方面的更高的灵活性，因为这样的适配器原则上可以与几乎每个任意的电机相组合。优选地，分析电子装置可以在考虑相应的电机的要求下设置、特别是程序化。
特别有利的是，将按照本发明的驱动单元作为组合部件系统提供。在这样的有利的组合部件系统中，提供一个驱动单元和多个分析单元。所述分析单元现在具有一个分析装置接纳部。从所述多个可供使用的分析单元中可以选取一个分析单元，并且该分析单元可以由分析装置接纳部接纳。以这样的方式——按照对具体驱动单元设立的要求——具有不同功能的不同的分析单元可以接纳在驱动单元中并且因此与所述驱动单元相组合。由此能通过数量相对少的部件针对不同目的提供数量高的不同的按照本发明的驱动单元。这理解为，一个这样的组合部件系统也可以具有多个不同的驱动单元，所述驱动单元可以与不同的分析单元相组合。特别有利的是，分析装置接纳部是按照本发明驱动单元的适配器的部分。
按照一种优选的实施方式，所述驱动单元具有运行时间测量装置以用于采集电气驱动单元的运行时间。所述运行时间优选地由运行时间分析单元来分析，所述运行时间分析单元有利地又是分析装置的组成部分。这能实现运行时间的采集，所述运行时间有利地作为输出参量汇入到鉴于可能的维护需求的分析中。
此外，所述驱动单元可以具有转速和/或转动方向传感器以用于测量转速和/或转动方向。有利地，相应的转速和/或转动方向分析单元同样特别是可以设置为分析单元的组成部分。以这样的方式，能收集关于电气驱动单元的准确的运行条件的数据，由此将所述运行条件作为鉴于维护需求的分析的基础和/或所述运行条件可以汇入到所述分析中。
按照一种优选的实施方式，所述驱动单元、特别是分析单元具有用于接收另外的数据和/或信号的信号输入端。所述数据和/或信号优选地来自另外的测量、调节和/或控制技术的装置。所述分析装置优选地构成为用于同样鉴于维护和/或修理的必要性来分析所述另外的数据和/或信号。这样的信号输入端例如可以用于识别带式输送机(例如行李传送带)的滑动。但是也可以处理外部电流计的输出数据、如触发信号。由此能实现，可以非直接地在电气驱动单元上或中测量的测量参量汇入到所述分析中。
有利地是，所述分析单元设置为用于鉴于电气驱动单元的机械和/或电气的负载来分析所测量的运行参量和/或所述另外的数据。特别是，这能实现计算磨损参数。于是，所述磨损参数可以作为在确定的负载下相应的运行时间的函数用作鉴于维护的必要性的分析的输出参量。这样的分析例如能实现：与低负载下的运行时间相比，在高负载下的运行时间更强烈地加权重，并且以这种方式获得对于由不同负载导致的磨损的更准确的度量。
优选地，所述分析单元设置为用于也鉴于将来变得必需的维护的必要性来实施对所测量的运行参量和/或所述另外的数据和/或信号的分析。于是，根据该结果可以有利地输出关于将来的维护必要性的信号。优点在于，不仅可以用信号通知实际上积累的维护需求，而且可以用信号通知将来的维护需求，具有按照本发明的驱动单元的技术设施的操作者可以更长期地准备好实施维护，亦即换句话说，提前警告操作者，在可预见的时间段内维护变得必需。由此操作者能够通过有针对性地计划在确定的时刻的维护来最小化由于在维护期间运行中断的损失。
此外优点在于，所述驱动单元具有温度传感器。按照一种特别有利的构造形式，所述分析单元也可以基于所测量的温度数据计算在电气驱动单元的其它地点上的温度。用于对由温度传感器所测量的温度进行分析的温度分析单元在此可以是分析单元的组成部分。以这样的方式，同样可以将热负载作为分析的基础。
同样地，可以存在用于测量电气驱动单元的环境的温度和/或空气湿度的装置。所述数据特别是可以与内部温度传感器相结合地并且在考虑电气驱动单元的热模型的情况下被用于计算在驱动单元的不同位置上的温度和因此热负载。
同样有利的是，设有振动传感器以用于测量起作用的力或者对驱动单元的电流需求进行测量和分析。电流需求的分析结果有利地同样可以一同汇入到分析中，以便作出对可能的维护需求的结论。
同样能想到的是，用于测量与电气驱动单元相连接的传动装置的传动装置油的特性的传感器。在此，所述传感器例如可以是光电管，例如以便检验传动装置油的浊度和/或识别在机油中的杂质和/或金属。
进一步有利地是，所述分析装置具有数据存储装置并且由此能够记录所采集的数据。同样地，在该存储器中可以侵入到驱动装置中、例如实施维护。于是所述数据的分析可以被用于鉴于其准确性来改善其他分析。
具体实施形式
示意性地在图1中示出的电气驱动单元1具有电机2并且有利地具有适配器3。所述适配器3在所示的例子中包括传感器和分析单元，并且在所示的例子中通过该适配器与传动装置4相连接。示例性地示出的适配器3这样设计，使得其可以使用电机的电压供应。用于适配器的单独的外部的电压供应在所述例子中不是必需的。然而备选地也可以设有所述外部的电压供应。
所示出的示例性的适配器3采集转速值和温度值。这由设在适配器3内的分析单元来分析。信号通过信号传送装置输出关于维护和/或修理的必要性的信号。这在所示的例子中以有利的方式通过视觉上的状态显示器来实现。所述状态显示器在所示的例子中优选地设在智能适配器3上或中。

Claims (20)

1.电气驱动单元(1)，所述电气驱动单元具有电机(2)、具有在电机(2)上安装的、法兰连接的适配器(3)，所述适配器具有用于通过适配器(3)延长电机轴的电机轴延长部，并且所述电气驱动单元具有用于测量电机(2)的至少一个运行参量的至少一个传感器和用于分析由一个或多个传感器测量的一个或多个运行参量的分析单元，其中，一个或多个传感器和分析单元设置在电机(2)和/或适配器(3)中和/或上，其中，所述分析单元设置为用于鉴于维护和/或修理的必要性分析所测量的一个或多个运行参量，并且如果所述一个或多个运行参量的分析结果表明维护的必要性，那么通过用于用信号通知维护的必要性的信号传送装置输出关于维护和/或修理的必要性的信号，所述电气驱动单元集成到具有上级的控制器的技术设施中，所述信号传送装置具有用于将所述信号作为数据信号传送的无线和/或有线连接的接口，使得所述电气驱动单元能够与所述技术设施的上级的控制器通信。
2.按照权利要求1所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述电气驱动单元(1)还具有传动装置，其中，所述适配器(3)设置在电机(2)与传动装置之间，并且所述信号传送装置设在适配器(3)中。
3.按照权利要求1或2所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述信号传送装置具有用于传送信号的光学和/或声学的装置。
4.按照权利要求1或2所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述电气驱动单元(1)具有用于采集电气驱动单元(1)的运行时间的、作为传感器的运行时间测量装置。
5.按照权利要求4所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述电气驱动单元(1)具有运行时间分析单元以用于分析由运行时间测量装置所测量的运行时间。
6.按照权利要求5所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述运行时间分析单元是所述分析单元的组成部分。
7.按照权利要求1或2所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述电气驱动单元(1)具有用于测量转速和/或转动方向的、作为传感器的转速和/或转动方向传感器。
8.按照权利要求7所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述电气驱动单元(1)具有转速和/或转动方向分析单元以用于分析由转速和/或转动方向传感器所测量的转速和/或转动方向。
9.按照权利要求8所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述转速和/或转动方向分析单元是分析单元的组成部分。
10.按照权利要求1或2所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述电气驱动单元(1)具有用于接收另外的测量、调节和/或控制技术的装置的另外的数据和/或信号的信号输入端。
11.按照权利要求10所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述分析单元设置为用于鉴于维护和/或修理的必要性分析所述另外的数据和/或信号。
12.按照权利要求10所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述分析单元设置为用于鉴于电气驱动单元的机械和/或电气的负载来分析所测量的一个或多个运行参量和/或所述另外的数据和/或信号。
13.按照权利要求12所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
作为在确定的负载下相应的运行时间的函数计算磨损参数，并且将所述磨损参数用作鉴于维护和/或修理的必要性的分析的输出参量。
14.按照权利要求10所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述分析单元设置为用于鉴于将来变得必需的维护和/或修理的必要性来分析所测量的一个或多个运行参量和/或所述另外的数据和/或信号，并且如果所述一个或多个运行参量的分析结果表明在将来维护的必要性，那么通过信号传送装置输出关于将来的维护和/或修理的必要性的信号。
15.按照权利要求14所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
根据所述分析结果通过信号传送装置输出关于将来的维护和/或修理的必要性的信号。
16.按照权利要求1或2所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述电气驱动单元(1)具有温度传感器。
17.按照权利要求16所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
所述电气驱动单元(1)具有温度分析单元以用于分析由温度传感器所测量的温度，其中，所述温度分析单元设置为用于基于所测量的温度计算在电气驱动单元(1)的与温度测量的地点间隔开的位置上的温度。
18.按照权利要求17所述的电气驱动单元(1)，
其特征在于，
温度分析单元是分析单元的组成部分。
19.用于提供按照权利要求1至18之一所述的电气驱动单元的组合部件系统，
其特征在于，
所述电气驱动单元(1)具有用于接纳从多个分析单元选出的一个分析单元的分析装置接纳部，其中，能从多个分析单元中选出每个分析单元并且能由分析装置接纳部来接纳该分析单元。
20.按照权利要求19所述的组合部件系统，
其特征在于，
所述适配器(3)具有用于接纳从多个分析单元选出的一个分析单元的分析装置接纳部。
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