CN112099424A - 用于监控机器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控机器的方法，在机器中通过电机使机械装置运动，其中，机械装置包括多于两个的相互耦合的部件，其中，部件中的一个包括电机，其中，当电机驱动机械装置时，部件中的至少两个进行不同地运动，其中，‑重复确定机械装置的其中一个部件的至少一个运动参量，‑重复确定机械装置的其中一个部件的至少一个动态参量，‑借助机械装置的模型计算出机械装置的其余的部件的运动参量，‑从确定的运动参量、确定的动态参量和计算出的运动参量确定机械装置的部件的单独的机械参数。

Description

用于监控机器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于监控机器的方法，在该方法中机械装置通过电机运动，其中，机械装置包括多于两个的相互耦合的部件，其中，部件中的一个包括电机，并且其中，当电机驱动机械装置时，部件中的至少两个不同地运动。
背景技术
尤其在工业机器中经常使用在机械上相互耦合的部件，所述部件被电机驱动。电机例如可以对驱动轴进行驱动，其中，驱动轴用于驱动机器的不同的可运动的部件。在此形成的机械结构可以变得非常复杂，由此可以形成对于电机来说波动很大的转矩要求。这例如可以基于以下情况，即借助驱动轴例如驱动曲柄，曲柄又驱动来回运动的滑块。根据滑块的位置和速度在此可以出现不同的力、摩擦和转矩。其他的与驱动轴耦合的部件可以同时导致作用到电机上的其他的力和转矩。
除了总归在运行时会发生波动的力和转矩要求以外，由于磨损或外部作用，附加的随时间变化的力或转矩部件可以对电机产生影响。
尤其在由多个相互耦合的部件构成的机械装置中，由机械装置产生的力和转矩因此大多仅可以非常耗费地被确定并且仅可以在理论上粗略地被确定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，说明一种方法，该方法可以以简单的方式确定机械装置的机械参数、如力和转矩，并且因此能够以简单的方式实现监控工业机器的变化，以及改进机器的运行特性。
该技术问题通过根据本发明的方法解决。
按照根据本发明的方法重复地确定机械装置的其中一个部件的至少一个、备选地仅一个运动参量(或称为运动量值)。此外，重复地确定机械装置的其中一个部件的至少一个、备选地仅一个动态参量(或称为动态量、动力学量)。随后，借助机械装置的模型和尤其确定的运动参量计算出机械装置的其余的部件的运动参量。最后，从确定的运动参量、确定的动态参量和计算出的运动参量确定用于机械装置的该部件、优选所有部件的单独的机械参数。
换言之，在机械装置实施运动期间，根据本发明实施在机械装置的其中一个部件上的测量或观察，以便确定部件的运动参量和动态参量。因为现在已知了一个部件如何运动，所以可以借助机械装置的模型计算出机械装置的其余的部件如何运动。这意味着，可以计算出机械装置的其余的部件的运动参量。在例如通过测量转矩(部件将转矩引入机械装置中)附加地已知机械装置的部件的动态参量之后，也可以为机械装置的另外的部件确定动态参数、即机械参数(例如还有转矩或摩擦)。通过重复地确定动态参量尤其可以提供多个在时间上依次被检测的测量值，随后可以为机械装置的多个或甚至所有部件从测量值确定机械参数。尤其可以在机器的控制单元或外部的控制单元中确定机械参数。
机械参数尤其理解为转矩、力和/或用于例如基于加速度或速度计算出转矩或力的参数，如随后还将更精确地说明的那样。相反地，运动参量例如说明了机械装置的部件的速度、加速度或位置，如同样随后更详细地示出的那样。
动态参量可以对应于机械参数中的一个，但与机械参数不同地被测得或确定。
尤其在机械装置的相同的部件中重复地确定运动参量和动态参量。优选地，分别在相同的时间点确定运动参量和动态参量。
机械装置的部件原则上可以理解为机械装置的任意的结构或区段、例如驱动系的区段。部件例如可以是具有驱动轴的电机。另外的部件是固定在驱动轴上的传动装置、偏心盘等。此外，通过传动装置驱动的运输带、借助偏心盘运动的质量件等例如可以作为机械装置的部件。通常，部件例如可以被视为机器的一部分，为该部分确定至少一个或多个机械参数。
参量的确定尤其理解为，参量被计算和/或从测得的值计算得出。动态参量例如可以是从电机输出至其余的机械装置的转矩。该转矩可以要么直接被测量，要么根据由电机消耗的电流(其被测量)和/或由电机消耗的测得的功率被计算出。
电机在此理解为机械装置的部件或部件的一部分。电机是驱动机械装置的部件。为此，电机尤其可以实施电机轴的旋转。机械装置的其余的部件例如可以实施线性运动和/或转动运动。在此，任意的运动形式、例如由线性运动和转动运动、偏心运动等构成的混合运动是可想到的。换言之，电机实施驱动运动，驱动运动将其余的部件分别置于从动运动中。部件的运动通过运动参量描述，并且可以根据随后更准确地阐述的由电机的转动运动和/或部件的运动建立的传递函数计算出。
根据本发明确定的机械参数优选分别配属于刚好一个部件。可以在不同的时间或相应的部件的不同的位置确定机械参数。
机械装置尤其包括刚好一个电机。
不同的运动例如理解为，两个部件没有平行地和相同形式地运动，而是例如实施相反的运动，在一个时间点以不同的速度和/或加速度运动，沿不同的方向运动等。与转动运动相比，不同的运动也可以是线性运动。
本发明的有利的扩展方案从说明书、附图得到。
根据有利的第一实施方式，确定的运动参量和/或确定的动态参量的多个值被考虑用于确定用于机械装置的部件的机械参数。多个确定的值可以包括用于不同的时间和机器的运动状态的值。在不同的时间并且在不同的状态中，确定的值可以彼此不同，因为机器的部件例如可以前后运动，可以存在与运动有关的摩擦，可以存在通过由机器加工的产品(例如产品的不同的质量)产生的影响和/或反作用等。
根据另一有利的实施方式，建立并且求解具有多个方程、优选具有确定的运动参量的每个值的方程的方程组，以便确定机械参数。尤其可以以矩阵方程的形式建立方程组。在每个方程中，对于待确定的每个机械参数相应尤其可以存在刚好一个未知数。
根据另一有利的实施方式，运动参量包括速度、位置、加速度、角速度、角位置和/或角加速度。运动参量可以包括描述部件的平移运动或转动运动的参量。通常来说，该运动参量和必要时另外的运动参量一起描述其中一个部件的运动。尤其可以从部件外部、例如光学地和/或在没有接触部件的情况下检测运动参量。
根据另一有利的实施方式，机械装置的模型包括至少一个传递函数，传递函数描述与第二部件的运动关联的第一部件的运动，该第二部件与第一部件耦合。基于传递函数，利用模型例如可以从电机的驱动轴的已知的(测得的)旋转推断出直接与电机耦合的部件的运动，并且计算出与电机耦合的部件的运动。电机例如可以通过曲柄杆使滑块前后运动。为此，模型可以包括相应的传递函数，从而从电机(或电机轴)的角位置、角速度和角加速度可以计算出滑块的当前的位置、速度和加速度。电机尤其可以用作传感器、优选唯一的传感器，其方法是测量由电机消耗的电流和电机的转动位置。伺服装置、即具有其控制器以及必要时旋转传感器的电机也可以用作传感器或唯一的传感器。
此外，模型还可以包括其他的传递函数，所述传递函数说明了其他的部件的运动。模型尤其可以包括用于描述机械装置的所有部件的运动的传递函数链。弹簧例如可以固定在所述滑块上，弹簧又运动臂。可以通过其他的传递函数基于滑块的运动计算臂的运动。
此外，模型可以包括用于部件的运动的边缘条件、例如机械限制。
根据另一有利的实施方式，运动参量分别与描述相应的部件的运动的传递函数的导数相乘。尤其通过分数来定义导数，该分数在分子中包括相应的描述的部件的运动的变化，而在分母中包括驱动所述部件的部件的变化(dxout/dxin)。通过求导有利地能够检测机器中的变化过程。求导尤其还提供了从其中一个部件的输出力矩到输入力矩或从输出力到输入力或从输出力到输入力矩或从输出力矩到输入力的换算。
根据另一有利的实施方式，机械参数包括转矩和/或力、尤其恒定的转矩、惯性力矩、粘滞摩擦、静摩擦和/或恒定力。例如可以通过摩擦导致恒定的转矩。备选地或附加地，机械参数包括用于例如基于加速度或速度计算转矩或力的常数。
机械参数尤其理解为描述机械装置的部件并且尤其描述动态过程的值，即与其中一个部件的当前的速度、当前的位置和/或当前的加速度有关的值。
机械参数尤其可以包括：
-用于与速度有关的力(kFvel)的参数，优选具有单位[N/(1/s)]；
-用于静态力(kFstat)的参数，优选具有单位[N]；
-质量m(单位[kg])；
-惯性力矩J(单位[kg*m2])；
-用于与转动速度有关的转矩(kMvel)的参数，优选具有单位[Nm/(rad/s)]；
-用于静态转矩(kMstat)的参数，优选具有单位[Nm]；和/或
-用于恒定的转矩(kMconst)的参数，优选具有单位[Nm]。
通过参数kFstat或kMstat描述的静态力和/或静态转矩优选仅在不等于0的速度或角速度的情况下起作用，并且尤其与运动方向相反地作用。通过参数kFconst或kMconst描述的恒定的力和/或恒定的转矩优选一直起作用。
根据另一有利的实施方式，在此描述的方法单独实施多次、尤其两次，以便确定用于(相同的)部件的不同的运动方向的机械参数。还可以针对每个部件的每个运动方向进行方法的单独的实施。在部件沿第一方向运动期间，该方法例如可以实施一次。当部件沿与第一方向相反的第二方向运动时，该方法可以实施第二次。运动在此可以是平移的和旋转的。
通过多次实施方法尤其可以确定上述的用于描述静态力和/或静态转矩的参数。在没有多次实施的情况下，尤其仅可以确定用于恒定的力和恒定的转矩的参数。
为了确定参数kFstat和kMstat，在相应实施该方法时相应确定参数kFconst。基于静态力和静态转矩分别与运动相反地作用并且恒定的力和恒定的转矩总是沿相同的方向作用的情况，对于转动运动得到如下方程：
kMconst_Richtung 1＝kMconst+kMstat
kMconst_Richtung 2＝kMconst-kMstat。
相反地，对于平移运动得到：
kFconst_Richtung 1＝kFconst+kFstat
kFconst_Richtung 2＝kFconst-kFstat。
这些方程可以被求解为：
kMconst＝(kMconst_Richtung 1+kMconst_Richtung 2)/2
kMstat＝(kMconst_Richtung 1-kMconst_Richtung 2)/2
和
kFconst＝(kFconst_Richtung 1+kFconst_Richtung 2)/2
kFstat＝(kFconst_Richtung 1-kFconst_Richtung 2)/2。
因此，以该方式可以确定与方向有关的仅在运动时出现的力和转矩。
在建立方程组时，优选针对每个机械参数将一个项添加到方程组的每个方程中，该项使机械参数与测得的、计算出的或以其他方式确定的参量(即运动参量)和/或相应的传递函数的导数相乘。该项在此尤其被选择为，使得在每个项中相应计算出一个转矩。随后，所有项可以相加，由此尤其得到总转矩，其对应于要由电机施加的和要输出至机械装置的转矩。
在该关系下要提及的是，电机在每个时间点优选提供总转矩，总转矩需要用于使所有部件运动。基于能量守恒，因此可以通过由电机输出的转矩和对其转动运动的测量推断出其余的部件的机械参数。基于能量守恒，由电机借助转动运动引入的能量等于其余的部件在其平移和/或转动运动中所需的能量。基于能量守恒，可以借助上述求导在输出力(在平移运动时)与为此需要的输入转矩(在转动运动时)之间进行换算(反之亦然)。在旋转输入和旋转输出的情况下，求导在输出力矩与为此所需的输入力矩之间进行调节。求导作用为与位置有关的“传动因子(或传动系数)”。
如果机械装置现在示例性地包括三个部件(K1、K2和K3)，其中，电机本身实施例如曲柄的转动运动(具有函数
Figure BDA0002542964130000061
)，并且在此驱动平移运动的第二部件和实施转动运动的第三部件，那么在方程组的相应的方程中，由电机输出的转矩M可以被视为等同于九个项：
Figure BDA0002542964130000062
通过传递函数描述第二和第三部件的运动，传递函数在上面的示例中被称为xK2或
Figure BDA0002542964130000063
“x”在此表示平移运动，
Figure BDA0002542964130000064
表示转动运动。因为第二和第三部件由第一部件(即电机)驱动，所以在该示例中总是在函数
Figure BDA0002542964130000065
之后进行求导。没有详细示出用于第一部件的传递函数的求导。因为第一部件驱动“自身”，所以传递函数在此是一个比例，其导数是“1”。
用于M、α、ω、acc和vel的值在此通过测量或计算而是已知的，并且在相同的时间点被记录到方程中。通过对值的多次测量或计算，分别可以在不同的时间点建立新的方程，由此产生方程组，方程组包含与未知数相比至少一样多的或更多的方程。
通常，用于n个部件的方程组可以被写为矩阵方程组，其随后具有如下形式：
[BGK1|BGK2|BGK3|…|BGKn]*(MP)＝(M)。
BGKi在此是运动参量的矩阵。MP是具有待确定的机械参数的矢量。M是具有转矩的矢量。转矩优选对应于相应在一个时间点由电机输出的转矩。
为了明确地求解矩阵方程组，可以在方程组的两侧实施与所有运动参量的矩阵的转置相乘。在此形成新的、等价的、然而具有方阵的矩阵方程组，这现在能够实现对方程组的明确的求解，因为矩阵的行和列的数量等于寻求的机械参数的数量。寻求的机械参数可以被计算，其中，确定的机械参数尤其在具有维度为“寻求的机械参数的数量”的空间内的超平面上。所求的机械参数和因此超平面优选可以被确定，使得偏差平方的总和被最小化“(least-square-fit”)。
因此可以进行随后的变形：
A*(MP)＝(M)
到
(AT*A)*(MP)＝AT*(M)
在此，A是具有所有矩阵BGKi的矩阵，并且AT是矩阵A的转置。
随后，再次进一步阐述上述的示例，其中，电机驱动平移运动的第二部件和实施转动运动的第三部件。在不同的时间点(t1,t2,t3,...,tn)测量时，分别可以建立新的方程，其中，因此形成的方程组随后被示出为矩阵方程组。
Figure BDA0002542964130000071
对于每个行来说，从矩阵方程组产生在相应的时间点的方程。
例如，对于第二部件来说，速度acc(单位[m/s])与参数kFVEL(单位[N/(1/s)])，并且与传递函数的导数(
Figure BDA0002542964130000072
单位[m])相乘，以便在该项中得到转矩([kg*m2/s2]或[Nm])。
对于机械装置的部件来说，三个项尤其可以添加到方程组的方程中。在此优选可以区分平移运动与转动运动。在平移运动的情况下，第一项可以是加速度acc乘以部件的传递函数的导数(例如
Figure BDA0002542964130000081
)，并且再乘以部件的质量m。第二项可以是部件的速度vel乘以传递函数的导数和参数kFvel，即vel*kFvel。第三项仅可以包括传递函数的导数乘以kFstat或kFconst。
对于转动运动，第一项可以是部件的角加速度α乘以传递函数的导数和部件的惯性力矩J。第二项可以是部件的角速度ω乘以传递函数的导数和参数kMvel。第三项仅可以包括传递函数的导数乘以kMstat或kMconst。
因此可以预先确定并且尤其可以通过部件是实施平移运动还是转动运动来确定要添加到用于部件的方程中的项。相应地，可以尤其自动地和/或一般地，例如通过机器的控制单元从模型确定部件是实施平移运动还是转动运动。随后，相应的项可以尤其自动添加到方程组的方程中。
根据另一有利的实施方式，测量和/或从测得的值计算出确定的运动参量和/或确定的动态参量。尤其可以从电机转矩计算出确定的运动参量和/或确定的动态参量。例如，通过将由电机消耗的电流乘以电机的转矩常数，并且必要时进一步乘以传动因子来计算出由电机输出至机械装置的转矩。电机的被输出或传递至机械装置的转矩可以是确定的动态参量。相反地，确定的运动参量例如可以是电机或电机轴的角位置，并且直接被测量。通过确定角位置的第一和第二导数可以计算出电机的角速度和/或角加速度。备选地，也可以对角位置进行间接求导或计算。
根据另一有利的实施方式，在一个机器周期之后重复机械装置的运动，其中，优选在整个机器周期上分布地、例如在小于1秒、优选小于0.1秒、特别优选小于0.001秒的时间段中确定运动参量和/或动态参量。
机器周期被定义为持续到直到机械装置的运动发生重复的运动。如果运输带经过了一个完整的循环，或者一系列的重复的冲压过程已经完成了一次，那么例如可能是这种情况。电机可以在一个机器周期内转许多圈。此外，在一个机器周期内可以观察到部件的不同的速度、加速度等。通过机器周期内的因此存在的不同的边缘条件可以确定机械参数。
根据另一有利的实施方式，如果确定的运动参量和/或确定的动态参量改变，例如改变大于10％或大于15％，那么重新确定机械参数。例如可以一次确定机械参数，并且在机器的进一步的运行中使用参数的确定的值。为了使机械参数适配于例如由机器的逐渐的磨损导致的渐进的变化并且因此保持在最新状态中，可以重新确定机械参数。备选地或附加地，如果(例如通过产品更改、通过更换或替代部件、通过维护工作等)在机器上进行了有意的改变，则也可以进行重新确定。
根据另一有利的实施方式，机械装置的模型包括数字双胞胎(“digital Twin”)。例如可以借助软件、如industrialPhysics例如基于机器的CAD设计产生数字双胞胎。数字双胞胎因此成为机器的模拟模型，利用该模拟模型可以模拟机械装置的部件的运动。可以通过在实际的机器上确定的机械参数重复调整数字双胞胎，由此，数字双胞胎可以跟踪机器中的实际情况。可以从机器项目产生模拟模型，从而模拟模型的建立与很小的费用相关联。机器项目可以是由用于机器的计划软件(例如CAD软件)建立的项目。在计划软件中可以分别确定和示出部件的功能和布置。
根据另一有利的实施方式，为至少一个机械参数多次确定值。在此，至少一个机械参数首先作为起始值被确定，其中，起始值用于对机器进行预控制。随后，(在进行预控制时)重新确定机械参数(并且优选将其用作新的用于对机器进行预控制的起始值)，其中，通过预控制减小测量值中的噪声，由此又可以更准确地确定机械参数。可以重复实施该过程。
根据另一有利的实施方式，基于至少一个机械参数改变对电机的控制。因为基于确定的机械参数例如可以已知在机器周期的哪个范围内出现更高的摩擦，所以可以例如通过对电机的控制进行有针对性的干预来预测性地补偿待预期的增大的摩擦。因此，通常可以对电机和尤其电机转矩进行预控制。由此能够实现更好的运行同步性、更高的运行平稳性和定位精度。通过机械装置的更平稳的运行此外可以减小机械装置的磨损迹象，或也改进已加工的或待制造的产品的质量。
同样可能的是，基于至少一个机械参数例如实施预测性的维护(“predictiveMaintenance”)。如果机械参数的值突然强烈增大和/或减小或以任何其他方式异常地改变，那么例如可以指出这一点。因此，在预先确定的时间段(例如1小时或1天)内增大和/或减小大于20％例如可以用作用于触发预测性的维护的标准。
这种预测性的维护因此尤其是可能的，因为为所有部件确定单独的机械参数，并且因此可以探测和定位在哪个部件上例如刚好出现基于轴承的磨损而导致的更大的摩擦。此外示例性地，例如可以通过kMconst或kFconst的增大可以识别出部件碰撞到障碍物上，或者通过kMVel或kFVel的增大可以识别润滑的降低。
最后也可能的是，输出至少一个或多个机械参数，并且尤其实施对机械参数的统计评估。由此例如可以识别机械装置的缺点。也可能的是，推断出类似的或结构相同的机械装置，并且使类似的或结构相同的机器承受必要的维护或改变。
本发明的另一主题是具有机械装置的工业机器。机械装置包括电机和至少两个另外的部件，其中，部件相互耦合，其中，当电机驱动机械装置时，至少两个部件不同地运动，其中，机器包括至少一个传感器和计算装置并且设计用于，
-重复确定机械装置的其中一个部件的至少一个运动参量，
-重复确定机械装置的其中一个部件的至少一个动态参量，
-借助机械装置的模型计算出机械装置的其余的部件的运动参量，
-从确定的运动参量、确定的动态参量和计算出的运动参量确定机械装置的部件的单个或多个、尤其单独的机械参数。
关于根据本发明的方法做出的陈述相应适用于根据本发明的工业机器。这尤其适用于优点和优选的实施方式。
附图说明
随后纯示例性地参考附图描述本发明。其中：
图1示出了机器的示意性的结构；
图2示出了用于确定机器的机械参数的矩阵方程组。
具体实施方式
图1示出了一种机器10，其包括电机12、与电机12耦合的传动装置14、第一凸轮盘16和第二凸轮盘18。传动装置14借助驱动轴20驱动凸轮盘16、18旋转。
第一凸轮盘16又运动第一重量块22，并且第二凸轮盘18运动第二重量块24。两个重量块22、24平移地并且与重力相抗地运动。
由电机12、传动装置14、驱动轴20和凸轮盘16、18构成的组合随后被视为机器10的第一部件K1。第一重量块22是机器10的第二部件K2，并且第二重量块24是机器10的第三部件K3。
机器10的在此示出的结构理解为纯示例性的并且仅用于说明用于计算机械参数的方法。原则上，可以在所说明的处理方式中确定任意构建的、尤其也复杂的机器的机械参数。
通过控制单元25控制电机12。控制单元25导致的是，电机12随时间将不同的转速和转矩输出至驱动轴20。在图1中通过函数
Figure BDA0002542964130000111
说明了驱动轴20的随时间变化的转动。
控制单元25测量由电机12消耗的电流并且由此计算出由电机12相应输出至驱动轴20的转矩。此外，控制单元25(例如通过未示出的编码器)测量电机12的电机轴的相应当前的角位置。控制单元25从角位置随时间的变化计算出电机12和/或驱动轴20的角速度和角加速度。
机器10的机械装置的模型保存在控制单元25中或在(在此未示出的)外部系统中。借助模型可以从电机12的相应的角位置基于已知的传动比推断出凸轮盘16、18的相应的角位置。从凸轮盘16、18的角位置可以计算出重量块22、24的位置、速度和加速度。对于第一重量块22借助传递函数
Figure BDA0002542964130000113
并且对于第二重量块24借助传递函数
Figure BDA0002542964130000112
进行计算。用于传递函数xK2、xK3的输入参量相应是驱动轴20的转动、即函数
Figure BDA0002542964130000114
图2示出了矩阵方程组26。矩阵方程组26包括矩阵28，该矩阵与第一矢量30相乘。在该相乘的情况下产生第二矢量32。
在矩阵28的相应的行中，在相同的时间点记录相应测得的或由此确定的值。每个行的三个值(W1、W2、W3)的第一值在此涉及第一部件K1。
每个行的值4-6(W4、W5、W6)涉及第一重量块22(即第二部件K2)的运动，相反地，值7-9(W7、W8、W9)涉及第二重量块24的运动并且因此涉及第三部件K3。
将属于第一部件K1的值在矩阵28中表示为第一区域34。相应地，将属于第一重量块22的值表示为第二区域36，并且将属于第二重量块24的值标记为第三区域38。
每个行的第一值W1定义在驱动轴20旋转时的角加速度α。第二值W2是在驱动轴20旋转时的角速度ω。第三值W3是常数1。
第四和第七值W4、W7分别说明了重量块22、24的加速度acc，第四和第七值W4、W7与传递函数的导数(例如
Figure BDA0002542964130000121
)相乘。第五和第八值W5、W8说明了第一重量块22或第二重量块24的速度vel，第五和第八值W5、W8同样与传递函数的导数相乘。最后，每个行的第六和第九值W6、W9仅说明了用于第一重量22或第二重量24的传递函数的导数。
待确定的机械参数、即矩阵方程组26的未知数包含在矢量30中。矢量30的第一变量表示第一部件的惯性力矩JK1。矢量30的第二变量是参数KMvel,K1，该参数说明了与转速有关的转矩。第三变量说明了(例如由于摩擦导致的)静态转矩KMstat,K1。因此，前三个变量描述了第一部件K1。
第一矢量30的第四至第六变量描述了第一重量块22或其运动特性。第四变量表示第一重量块22的质量mK2，第五变量描述了与速度有关的力KFvel,K2，并且第六变量描述了通过第一重量块22产生的静态力KFstat,K2。
以相应的方式，第七变量描述了第二重量块24的质量mK3，第八变量描述了与速度有关的力KFvel,K3，并且第九变量描述了恒定的力KFconst,K3。相应地，变量1-3配属于第一区域34，变量4-6配属于第二区域36，并且变量7-9配属于第三区域38。
在第二矢量32中，对于在相应的行中表示的时间点(t1,t2,...,tn)说明了在该时间点由电机12引入的和测得的转矩Mt1至Mtn。
在求解矩阵方程组26时，为矩阵28的每个行形成具有九个未知数(第一矢量30的九个变量)的方程。其余的值要么被测量，要么根据机械装置的模型被计算出，如上面所述的那样。
通过使矩阵方程组26的两侧与矩阵28的转置相乘，可以明确地求解矩阵方程组26。
例如在一个机器周期内或多个机器周期内的多个时间点尤其实施例如大于1000或大于10000次的测量。对于每个测量来说产生矩阵方程组26中的一行，其中，在相应的时间点测得的或计算出的值被记录到该行中。相应地，矩阵28和因此第二矢量32可以包括大于1000或大于10000行。
以该方式，可以仅通过测量由电机12产生的转矩并且测量电机12的位置来做出关于机器10的所有部件的机械参数的陈述。因此，电机12和控制单元25一起用作唯一的测量装置。通过对电机12进行测量可以在每个时间点确定概括在矩阵28中的运动参量，由此随后又可以确定机械参数30。通过机械参数可以预测机器的机械装置的特性，由此可以对电机12进行预控制。由此可以明显改进机器10的运行特性。此外例如可以使用比常规的电机更小的/更轻的电机12，从而可以明显减小电机12方面的成本和机器10运行时的能耗。
此外存在如下优点，即机械参数30分别配属于定义的部件，从而即使例如在复杂的驱动系等的情况下，在持续运行时仅通过在电机12上的测量也可以识别，在哪个部件中例如当前出现更高的摩擦。该部件可以适当地例如被维护，由此简化维护人员的工作。因此可能的是，尤其在机器10的运行阶段中，将根据机器设计的机器10的额定特性与实际的/当前的特性随时进行比较，识别误差，并且例如实时通过对电机12的驱动力矩进行预控制来导入适当的对应措施。
附图标记清单
10 机器
12 电机
14 传动装置
16 第一凸轮盘
18 第二凸轮盘
20 驱动轴
22 第一重量块
24 第二重量块
25 控制单元
26 矩阵方程组
28 矩阵
30 第一矢量
32 第二矢量
34 第一区域
36 第二区域
38 第三区域
Figure BDA0002542964130000131
驱动轴的转动的函数
Figure BDA0002542964130000141
第一传递函数
Figure BDA0002542964130000142
第二传递函数
K1 第一部件
K2 第二部件
K3 第三部件
W1-W9 第一至第九值

Claims (15)

1.一种用于监控机器(10)的方法，在所述机器中通过电机(12)使机械装置运动，其中，所述机械装置包括多于两个的相互耦合的部件(K1、K2、K3)，其中，部件(K1、K2、K3)中的一个包括电机(12)，其中，当电机(12)驱动机械装置时，部件(K1、K2、K3)中的至少两个部件不同地运动，其中，
-重复确定机械装置的其中一个部件(K1、K2、K3)的至少一个运动参量(W1-W9)，
-重复确定机械装置的其中一个部件(K1、K2、K3)的至少一个动态参量(32)，
-借助机械装置的模型计算出机械装置的其余的部件(K1、K2、K3)的运动参量(W1-W9)，
-从确定的运动参量(W1-W9)、确定的动态参量和计算出的运动参量(W1-W9)确定机械装置的部件(K1、K2、K3)的单独的机械参数(30)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，确定的运动参量(W1-W9)和/或确定的动态参量的多个值被考虑用于确定用于机械装置的部件(K1、K2、K3)的机械参数(30)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，建立并且求解具有多个方程、优选具有确定的运动参量(W1-W9)的每个值的方程的方程组，用以确定机械参数(30)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述运动参量(W1-W9)包括速度、位置、加速度、角速度、角位置和/或角加速度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述机械装置的模型包括至少一个传递函数(x1、x2)，所述传递函数描述第一部件(K1、K2、K3)的与第二部件(K1、K2、K3)的运动关联的运动，该第二部件(K1、K2、K3)与第一部件(K1、K2、K3)耦合。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述运动参量(W1-W9)分别与描述相应的部件(K1、K2、K3)的运动的传递函数的导数相乘。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述机械参数(30)包括转矩和/或力和/或用于尤其基于加速度或速度计算出转矩或力的参数。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法单独实施多次、尤其两次，用以确定用于部件(K1、K2、K3)的不同的运动方向的机械参数(30)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，确定的运动参量(W1-W9)和/或确定的动态参量(32)被测量和/或从测得的值计算得出，尤其从电机转矩计算得出。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，如果确定的运动参量(W1-W9)和/或确定的动态参量(32)改变，例如改变大于10％或大于15％，那么重新确定机械参数(30)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述机械装置的模型包括数字双胞胎。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，用于至少一个机械参数(30)的值被多次确定，并且从多个值计算出用于机械参数(30)的最终值。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于机械参数(30)的至少一个的机械参数改变对电机(12)的控制。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于至少一个机械参数(30)实施对机器(10)的预测性的维护。
15.一种具有机械装置的工业机器(10)，所述机械装置包括电机(12)和至少两个另外的部件(K1、K2、K3)，其中，所述部件(K1、K2、K3)相互耦合，其中，当电机(12)驱动机械装置时，至少两个部件(K1、K2、K3)进行不同的运动，其中，所述机器(10)包括至少一个传感器和计算装置(25)并且设计用于，
-重复确定机械装置的其中一个部件(K1、K2、K3)的至少一个运动参量(W1-W9)，
-重复确定机械装置的其中一个部件(K1、K2、K3)的至少一个动态参量(32)，
-借助机械装置的模型计算出机械装置的其余的部件(K1、K2、K3)的运动参量(W1-W9)，
-从确定的运动参量(W1-W9)、确定的动态参量和计算出的运动参量(W1-W9)确定机械装置的部件(K1、K2、K3)的单独的机械参数(30)。
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