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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Messvorrichtung für ein Hydrauliksystem, auf ein Hydrauliksystem mit der Messvorrichtung, auf ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung für ein Hydrauliksystem und auf ein Verfahren zum Montieren eines Hydrauliksystems.
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Konventionelle Hydraulikaggregate können beispielsweise keine Druckregelung, einen rein hydraulischen Druckregler oder einen elektronischen Druckregler aufweisen. Um aus energetischen Gründen einen hydraulischen Druck dynamisch an einen Maschinenzyklus anzupassen, kann beispielsweise ein elektronischer Druckregler verwendet werden. Zur Ansteuerung eines Stellgliedes, insbesondere eines Ventils, wird eine elektrische Leistung benötigt, die üblicherweise eine Verkabelung nötig macht. Die
DE 10 2007 058 602 A1 offenbart einen Antrieb, umfassend zumindest einen Elektromotor, wobei ein elektrisch versorgbarer Lüfter vorgesehen ist, wobei Mittel zur Erzeugung elektrischer Energie aus einer Verlustenergieform des Antriebs vorgesehen sind.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Messvorrichtung für ein Hydrauliksystem, ein verbessertes Hydrauliksystem, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung für ein Hydrauliksystem und ein verbessertes Verfahren zum Montieren eines Hydrauliksystems zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Messvorrichtung für ein Hydrauliksystem, ein Hydrauliksystem mit der Messvorrichtung, ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung für ein Hydrauliksystem und ein Verfahren zum Montieren eines Hydrauliksystems gemäß den Hauptansprüchen gelöst.
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Dem vorgestellten Ansatz liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass insbesondere Sensorbausteine in Hydraulikanlagen bzw. Hydrauliksystemen drahtlos in Regelkreise eingebunden werden können, wobei eine autarke Energieversorgung beispielsweise durch eine Nutzung von Wärme, Magnetismus, Druck oder Bewegung als Energiequelle ermöglicht sein kann. Hierbei kann somit eine Nutzung von möglichen hydraulischen Eigenschaften, wie beispielsweise hoher Temperatur, Druck, Bewegung und Magnetismus, als Energiequelle zur Versorgung von Sensorik für Hydraulikanwendungen erfolgen.
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Vorteilhafterweise kann insbesondere eine Reduzierung eines Verkabelungsaufwandes erreicht werden, da ein Sensor, der beispielsweise zur Druckregelung vorgesehen sein kann, nicht mehr mit einem Kabel an eine Energiequelle und einen Signalempfänger bzw. einen Regler angeschlossen zu werden braucht. Zusätzlich zu einer Kostenreduzierung kann durch die Einsparung bzw. Vereinfachung der Verkabelung auch eine Verringerung von Fehlerquellen und eine Erhöhung einer Verfügbarkeit erreicht werden. Ferner kann eine Energiequelle in einem Schaltschrank oder dergleichen wegfallen oder verkleinert werden. Es kann eine Verlustenergie, wie beispielsweise Wärme, Vibration oder dergleichen, als eine nutzbringende Energiequelle verwendet werden.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft eine Messvorrichtung für ein Hydrauliksystem, das einen Regelkreis mit einer Hydraulikeinheit als Regelstrecke aufweist, wobei die Messvorrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine Wandlereinrichtung zum Wandeln von durch die Hydraulikeinheit abgegebener Verlustenergie in elektrische Energie zum Betreiben der Messvorrichtung; und
zumindest eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Messgröße der Hydraulikeinheit unter Verwendung der elektrischen Energie von der Wandlereinrichtung.
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Das Hydrauliksystem kann eine Hydraulikanlage mit zumindest einer überwachungsbedürftigen Hydraulikeinheit bzw. Hydraulikkomponente sein. Anders ausgedrückt kann das Hydrauliksystem einen hydraulischen Druckregelkreis, z. B. ein druckgeregeltes Hydraulikaggregat aufweisen. Die Messvorrichtung kann ausgebildet sein, um einen Druckwert, einen Temperaturwert und zusätzlich oder alternativ zumindest einen weiteren Wert als zumindest eine Messgröße der Hydraulikeinheit zu erfassen. Auch kann die Messvorrichtung zumindest eine weitere Wandlereinrichtung aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Wandlereinrichtung ausgebildet sein, um eine durch Wärme, lineare Bewegung, rotatorische Bewegung, Schwingung, Druck und zusätzlich oder alternativ Magnetismus bewirkte Verlustenergie in elektrische Energie zu wandeln. Dabei kann die Wandlereinrichtung mit der Hydraulikeinheit mechanisch, thermisch und zusätzlich oder alternativ magnetisch gekoppelt sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass je nach Art der Hydraulikeinheit bzw. Verlustenergieform mittels der Wandlereinrichtung elektrische Energie gewonnen werden kann.
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Insbesondere kann die Wandlereinrichtung ein Peltierelement, ein Piezoelement, einen Dynamo oder einen Permanentmagneten aufweisen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Energieversorgung der Messvorrichtung mittels weit verbreiteter bzw. ohne weiteres verfügbarer, kostengünstiger Komponenten zur elektrischen Energiegewinnung realisiert werden kann.
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Auch kann die Messvorrichtung eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen eines Messsignals, das die erfasste Messgröße von der Erfassungseinrichtung repräsentiert, unter Verwendung der elektrischen Energie von der Wandlereinrichtung auf drahtlose Weise an eine Empfangseinheit des Hydrauliksystems aufweisen. Die Übertragungseinrichtung kann hierbei datenübertragungsfähig mit der zumindest einen Erfassungseinrichtung verbunden sein. Optional kann die Übertragungseinrichtung elektrisch leitfähig mit der Wandlereinrichtung verbunden sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass keine kabelgebundene Übertragung des Messsignals erforderlich ist und somit Aufwand für Verkabelung eingespart werden kann sowie eine Positionierung der Messvorrichtung bzw. der Hydraulikeinheit freier und flexibler möglich ist.
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Ferner kann die Messvorrichtung eine Speichereinrichtung zum Speichern der elektrischen Energie von der Wandlereinrichtung aufweisen. Die Speichereinrichtung kann elektrisch leitfähig mit der Wandlereinrichtung, der zumindest einen Erfassungseinrichtung und zusätzlich oder alternativ der Übertragungseinrichtung verbunden sein. Dabei kann die Speichereinrichtung ausgebildet sein, um gespeicherte elektrische Energie an die zumindest eine Erfassungseinrichtung und zusätzlich oder alternativ an die Übertragungseinrichtung bereitzustellen. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine Energiereserve vorgehalten werden kann, wobei somit auch ein zumindest temporärer Betrieb der Messvorrichtung bei wenig oder keiner anfallenden Verlustleistung und/oder für Prozesse mit erhöhter Leistungsaufnahme ermöglicht werden kann.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft auch ein Hydrauliksystem, das mittels eines Regelkreises regelbar ist, wobei das Hydrauliksystem folgende Merkmale aufweist:
eine Hydraulikeinheit, die eine Regelstrecke des Regelkreises repräsentiert;
eine Ausführungsform zumindest einer vorstehend genannten Messvorrichtung, die an der Hydraulikeinheit anordenbar oder angeordnet ist; und
einen Regler, der datenübertragungsfähig mit der Messvorrichtung verbindbar oder verbunden ist.
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In Verbindung mit dem Hydrauliksystem kann somit eine Ausführungsform der vorstehend genannten Messvorrichtung vorteilhaft eingesetzt werden, um Messsignale energetisch von dem Regler unabhängig zu erfassen und drahtlos bereitzustellen. Das Hydrauliksystem kann auch zumindest eine weitere Hydraulikeinheit aufweisen. Der Regler kann in einem Schaltschrank oder dergleichen angeordnet sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Hydrauliksystem eine an dem Regler anordenbare oder angeordnete Empfangseinheit aufweisen, mittels derer die Messvorrichtung und der Regler auf drahtlose Weise datenübertragungsfähig miteinander verbindbar oder verbunden sind. Alternativ kann die Empfangseinheit auch entfernt von dem Regler anordenbar oder angeordnet und datenübertragungsfähig mit der Messvorrichtung und dem Regler verbindbar oder verbunden sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine drahtlose Übertragung von Messsignalen von der Messvorrichtung an den Regler ermöglicht wird, wobei der Regelkreis somit auf drahtlose Weise geschlossen ist.
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Insbesondere kann die Hydraulikeinheit eine Pumpe oder einen Steuerblock aufweisen. Eine solche Hydraulikeinheit kann geeignet sein, um durch die Wandlereinrichtung vorteilhaft verwertbare Verlustenergie bereitzustellen.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung für ein Hydrauliksystem, das einen Regelkreis mit einer Hydraulikeinheit als Regelstrecke aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Wandeln von durch die Hydraulikeinheit abgegebener Verlustenergie in elektrische Energie zum Betreiben der Messvorrichtung; und
Erfassen zumindest einer Messgröße der Hydraulikeinheit unter Verwendung der elektrischen Energie.
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Das Verfahren zum Betreiben kann unter Verwendung einer Ausführungsform der vorstehend genannten Messvorrichtung vorteilhaft ausgeführt werden, um Messsignale unter Verwendung von Verlustenergie zu erfassen und drahtlos bereitzustellen. Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Erzeugens eines Messsignals aufweisen, welches die erfasste Messgröße repräsentiert. Zudem kann das Verfahren einen Schritt des Speicherns der elektrischen Energie aufweisen. Auch kann das Verfahren einen Schritt des Übertragens des Messsignals unter Verwendung der elektrischen Energie von der Wandlereinrichtung auf drahtlose Weise an eine Empfangseinheit des Hydrauliksystems aufweisen.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft zudem ein Verfahren zum Montieren eines Hydrauliksystems, das mittels eines Regelkreises regelbar ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Anordnen einer Ausführungsform zumindest einer vorstehend genannten Messvorrichtung an einer Hydraulikeinheit, die eine Regelstrecke des Regelkreises repräsentiert; und
Verbinden eines Reglers auf drahtlose Weise datenübertragungsfähig mit der Messvorrichtung.
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Durch Ausführen des Verfahrens zum Montieren kann eine Ausführungsform des vorstehend genannten Hydrauliksystems hergestellt, fertiggestellt bzw. bereitgestellt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Hydraulikanlage;
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2 eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3 eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
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4 und 5 Ablaufdiagramme von Verfahren gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
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Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Hydraulikanlage 100. die Hydraulikanlage 100 weist eine Hydraulikeinheit bzw. ein Hydraulikaggregat 110 auf. An dem Hydraulikaggregat 110 ist ein Sensor 120 angeordnet. Der Sensor 120 ist ausgebildet, um beispielsweise einen Druck oder eine Temperatur des Hydraulikaggregates 110 zu erfassen.
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Der Sensor 120 ist mittels einer Signalleitung 125 mit einem Signalempfänger 130 verbunden. Bei dem Signalempfänger 130 handelt es sich beispielsweise um einen Umrichter oder eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS). Der Sensor 120 ist hierbei mittels einer Versorgungsquelle 140 über eine Versorgungsleitung 145 mit Energie versorgbar. Die Versorgungsquelle 140 weist beispielsweise ein Netzteil auf.
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Der Signalempfänger 130 und die Versorgungsquelle 140 sind hierbei zum Beispiel in einem Schaltschrank 150 angeordnet bzw. verbaut, d. h. nicht in direkter Signalentstehungsnähe angeordnet. Die Signalleitung 125 und die Versorgungsleitung 145 können beispielsweise in einem Kabel angeordnet sein.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei ist das Hydrauliksystem 200 mittels eines Regelkreises geregelt. Das in 2 dargestellte Hydrauliksystem 200 weist beispielsweise einen hydraulischen Druckregelkreis mit einem druckgeregelten Hydraulikaggregat oder dergleichen auf.
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Das Hydrauliksystem 200 weist eine Hydraulikeinheit 210 auf, die eine Regelstrecke des Regelkreises in dem Hydrauliksystem 200 repräsentiert. Auch wenn es in 2 nicht explizit gezeigt ist, so kann die Hydraulikeinheit 210 einen Verdränger, eine Pumpe, einen Steuerblock oder dergleichen aufweisen.
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An der Hydraulikeinheit 210 ist eine Messvorrichtung 220 als ein Messglied im Regelkreis des Hydrauliksystems 200 angeordnet. Die Messvorrichtung 220 ist ausgebildet, um Verlustenergie von der Hydraulikeinheit 210 in elektrische Energie zum Betreiben der Messvorrichtung 220 zu wandeln. Auch ist die Messvorrichtung 220 ausgebildet, um unter Verwendung der so gewonnenen elektrischen Energie einer Messgröße der Hydraulikeinheit 210 zu erfassen. Optional ist die Messvorrichtung 220 ausgebildet, um zumindest eine Messgröße der Hydraulikeinheit 210 zu erfassen. Bei der Messgröße kann es sich beispielsweise um einen Druckwert oder einen Temperaturwert der Hydraulikeinheit 210 handeln.
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Die Messvorrichtung 220 ist ferner ausgebildet, um ein Messsignal, dass die erfasste Messgröße repräsentiert, auf drahtlose Weise auszugeben. Dabei ist die Messvorrichtung 220 mittels einer in 2 symbolisch dargestellten Funkstrecke 230 datenübertragungsfähig mit einem Regler 240 bzw. Antriebsregler verbunden. Somit ist die Messvorrichtung 220 ausgebildet, um das Messsignal über die Funkstrecke 230 dem Regler 240 bereitzustellen.
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Der Regler 240 ist somit auf drahtlose Weise datenübertragungsfähig mit der Messvorrichtung 220 verbunden. Hierbei kann der Regler 240 entfernt bzw. räumlich getrennt von der Messvorrichtung 220 angeordnet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Hydrauliksystem 200 zumindest eine weitere Messvorrichtung wie die Messvorrichtung 220 aufweisen, die an der Hydraulikeinheit 210 oder einer nicht gezeigten, weiteren Hydraulikeinheit des Hydrauliksystems 200 angeordnet ist. Somit kann das Hydrauliksystem 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel zumindest eine weitere Hydraulikeinheit mit zumindest einer Messvorrichtung wie der Messvorrichtung 220 aufweisen.
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Ferner ist der Regler 240 mittels eines Kabels 250 mit einem Elektromotor 260 für die Hydraulikeinheit 210 verbunden. Das Kabel 250 umfasst hierbei gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein Versorgungskabel und ein Geberkabel für eine Rückkopplung bzw. ein Feedback von dem Elektromotor 260. Bei dem Elektromotor 260 handelt es sich gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung insbesondere um einen drehzahlvariablen Elektromotor. Der Elektromotor 260 ist hierbei mit der Hydraulikeinheit 210 gekoppelt.
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Anders ausgedrückt wird in dem Hydrauliksystem 200 bzw. einem hydraulischen Druckregelkreis, z. B. mit einem druckgeregelten Hydraulikaggregat, als das Stellglied 260 ein drehzahlvariabler Elektromotor verwendet. Der Elektromotor treibt beispielsweise eine hydraulische Pumpe als Hydraulikeinheit unter 210 an. Dazu wird zum Beispiel eine Konstantpumpe verwendet, die selbst hinsichtlich ihrer Fördermenge nicht verstellbar ist. Zur Rückführung eines Druck-Istwerts und gegebenenfalls auch anderer Messgrößen wird die Messvorrichtung 220 als eine Sensoranordnung verwendet. Eine eigene Verdrahtung bzw. externe Kontaktierung der Messvorrichtung 220 für Energieversorgung und Daten wird eingespart. Eine Verwendung der Messvorrichtung 220 ist auch vorteilhaft bei einer Nutzung von Standardkomponenten für einen elektrischen Antrieb, beispielsweise Regler 240, vorkonfigurierter Kabelstrang als Kabel 250 und Elektromotor als Stellglied 260, und einer ansonsten mechanisch aufgebauten und lediglich mechanisch mit dem Stellglied 260 bzw. Elektromotor gekoppelten Hydraulikeinheit 210 bzw. Pumpe, da bei solchen Standardkomponenten keine weitere Verkabelung vorgesehen ist. Die Hydraulikeinheit 210 bzw. Pumpe ist beispielsweise eine Zahnradpumpe oder eine Axialkolbenpumpe.
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Bei drehzahlvariablen Pumpenantrieben für Hydraulikanwendungen wird eine Druckregelung durch eine Drehzahlverstellung realisiert. Der Regler 240 bzw. Antriebsregler des Elektromotors 260 ist hierbei ausgebildet, um als ein Stellglied des Regelkreises zu fungieren. Ein herkömmlicherweise benötigtes Ventil und somit auch eine hierfür benötigte elektrische Leistung entfällt. Für eine Erfassung eines Druckistwertes am Pumpenausgang und/oder einer anderen Messgröße mittels der Sensorvorrichtung 220 ist eine minimale Energiemenge ausreichend. Da die Sensorvorrichtung 220 eine geeignete Versorgungsquelle und eine drahtlose Übertragung von Messwerten zum Regler 240 ermöglicht, kann eine aufwendige und teilweise unerwünschte Verkabelung zur Hydraulikeinheit 210 bzw. Hydraulikpumpe entfallen. Der Regelkreis des Hydrauliksystems 200 ist somit von der Sensorvorrichtung 220 zum Regler 240 kabellos geschlossen.
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Hydraulische Verdränger können im Einsatz besonderen Belastungen ausgesetzt sein. Um einen zuverlässigen Betrieb sicher zu stellen, müssen / sollten bestimmte Betriebszustände überwacht und gegebenenfalls geeignete Maßnahmen eingeleitet werden. Für eine solche Überwachung oder Erfassung kann die Schaltvorrichtung 220 gemäß einem Ausführungsbeispiel auch ausgebildet sein, um weitere Messgrößen wie beispielsweise eine Temperatur, einen Saugdruck oder dergleichen der Hydraulikeinheit 210 zu erfassen. Somit kann die Schaltvorrichtung 220 mittels vom Regler 240 unabhängiger Energieversorgung und drahtloser Datenübertragung ausgebildet sein, um mehrere Messgrößen zu erfassen und an den Regler 240 weiterzuleiten. Die Hydraulikeinheit 210 und der Elektromotor 260 können als eine montierte bzw. vormontierte Baugruppe verfügbar sein. Das Kabel 250 mit Versorgungskabel und Feedbackkabel kann konfektioniert verfügbar sein.
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3 zeigt eine schematische Darstellung eines Hydrauliksystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Genauer gesagt zeigt 3 eine schematische Darstellung eines Teilabschnitt des Hydrauliksystems 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Hydrauliksystem 200 handelt es sich lediglich beispielhaft um das Hydrauliksystem aus 2. Hierbei sind von dem Hydrauliksystem aus 2 die Hydraulikeinheit 210, die Messvorrichtung 220, die Funkstrecke 230 bzw. drahtlose Signalübertragung und der Regler 240 dargestellt.
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An der Hydraulikeinheit 210, die beispielsweise als eine Pumpe oder ein Steuerblock ausgeführt sein kann, ist die Messvorrichtung 220 angeordnet. Gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung weist die Messvorrichtung 220 eine Wandlereinrichtung 322 bzw. Versorgungsquelle, eine Speichereinrichtung 324 bzw. einen Energiespeicher, eine Erfassungseinrichtung 326 bzw. einen Sensor und eine Übertragungseinrichtung 328 bzw. Sendeeinheit auf. Dabei ist die Wandlereinrichtung 322 mittels einer Versorgungsleitung 329 elektrisch leitfähig mit der Speichereinrichtung 324, der Erfassungseinrichtung 326 und der Übertragungseinrichtung 328 verbunden.
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Die Wandlereinrichtung 322 ist angrenzend an die Hydraulikeinheit 210 angeordnet. Dabei ist die Wandlereinrichtung 322 ausgebildet, um durch die Hydraulikeinheit 210 abgegebene Verlustenergie in elektrische Energie zum Betreiben der Messvorrichtung 220 zu wandeln. Ferner ist die Wandlereinrichtung 322 ausgebildet, um die elektrische Energie über die Versorgungsleitung 329 der Speichereinrichtung 324, der Erfassungseinrichtung 326 und der Übertragungseinrichtung 328 bereitzustellen.
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Die Wandlereinrichtung 322 ist ausgebildet, um eine durch Wärme, lineare Bewegung, rotatorische Bewegung, Schwingung, Druck und zusätzlich oder alternativ Magnetismus bewirkte Verlustenergie der Hydraulikeinheit 210 in elektrische Energie zu wandeln. Insbesondere können hierbei die Wandlereinrichtung 322 ein Peltierelement, ein Piezoelement, einen Dynamo bzw. einen Permanentmagneten aufweisen.
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Die Speichereinrichtung 324 der Messvorrichtung 220 ist mittels der Versorgungsleitung 329 elektrisch leitfähig mit der Wandlereinrichtung 322, der Erfassungseinrichtung 326 und der Übertragungseinrichtung 328 verbunden. Dabei ist die Speichereinrichtung 324 ausgebildet, um die elektrische Energie von der Wandlereinrichtung 322 zu speichern. Ferner ist die Speichereinrichtung 324 ausgebildet, um die gespeicherte elektrische Energie über die Versorgungsleitung 329 der Erfassungseinrichtung 326 und der Übertragungseinrichtung 328 bereitzustellen. Die Speichereinrichtung 324 repräsentiert eine zusätzliche Versorgungsquelle für die Erfassungseinrichtung 326 bzw. Sensorik und die Übertragungseinrichtung 328 Bzw. Sendeeinheit.
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Die Erfassungseinrichtung 326 der Messvorrichtung 220 ist mittels der Versorgungsleitung 329 elektrisch leitfähig mit der Wandlereinrichtung 322, der Speichereinrichtung 324 und der Übertragungseinrichtung 328 verbunden. Dabei ist die Erfassungseinrichtung 326 ausgebildet, um unter Verwendung der elektrischen Energie von der Wandlereinrichtung 322 eine Messgröße der Hydraulikeinheit 210 zu erfassen. Beispielsweise handelt es sich bei der Erfassungseinrichtung 326 um einen Drucksensor oder einen Temperatursensor, wobei die Messgröße ein Druckwert bzw. ein Temperaturwert ist.
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Die Übertragungseinrichtung 328 der Messvorrichtung 220 ist mittels der Versorgungsleitung 329 elektrisch leitfähig mit der Wandlereinrichtung 322, der Speichereinrichtung 324 und der Erfassungseinrichtung 326 verbunden. Dabei ist die Übertragungseinrichtung 328 ausgebildet, um ein Messsignal, dass die mittels der Erfassungseinrichtung 326 erfasste Messgröße repräsentiert, unter Verwendung der elektrischen Energie von der Wandlereinrichtung 322 und zusätzlich oder alternativ von der Speichereinrichtung 324 drahtlos an eine Empfangseinheit 340 des Hydrauliksystems 200 zu übertragen. Insbesondere kann die Übertragungseinrichtung 328 als ein Funksender oder dergleichen ausgeführt sein.
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Die Empfangseinheit 340 ist an dem Regler 240 angeordnet. Dabei ist die Empfangseinheit 340 ausgebildet, um Messsignale von der Messvorrichtung 220 bzw. von der Übertragungseinrichtung 328 der Messvorrichtung 220 zu empfangen. Die Empfangseinheit 340 ist datenübertragungsfähig mit dem Regler 240 verbunden. Bei dem Regler 240 handelt es sich beispielsweise um einen Umrichter, eine speicherprogrammierbare Steuerung oder dergleichen. Der Regler 240 repräsentiert hierbei einen Signalempfänger für Messsignale von der Messvorrichtung 220 bzw. von der Übertragungseinrichtung 328 der Messvorrichtung 220. Mittels der Empfangseinheit 340 sind die Messvorrichtung 220 und der Regler 240 auf drahtlose Weise datenübertragungsfähig miteinander verbunden. Dabei sind der Regler 240 und die Empfangseinheit 340 in einem gemeinsamen Schaltschrank 345 angeordnet.
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Anders ausgedrückt weist die Messvorrichtung 220 somit zusätzlich zu lediglich beispielhaft einer Erfassungseinrichtung 326 auch die Übertragungseinrichtung 328 bzw. ein Funkmodul und die Wandlereinrichtung 322 bzw. eine Energieversorgungseinheit auf. Die Übertragungseinrichtung 328 ist ausgebildet, um Messsignale bzw. Sensordaten drahtlos an den Regler 240 bzw. eine Regeleinrichtung, hier den Antriebsregler des Elektromotors, zu übertragen. Die Wandlereinrichtung 322 ist ausgebildet, um Energie aus beispielsweise Vibrationen oder Abwärme der Hydraulikeinheit 210 bzw. Pumpe zu gewinnen.
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Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 2 bzw. 3 auf Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung hinsichtlich einer einiger unterschiedlicher Arten von Verlustenergie eingegangen, die mittels der Messvorrichtung 220 bzw. der Wandlereinrichtung 322 der Messvorrichtung 220 in elektrische Energie umwandelbar sind.
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Wenn Wärme als Verlustenergie nutzbar ist, so wird eine Verlustleistung der Hydraulikeinheit 210, beispielsweise einer Hydraulikpumpe oder eines Steuerblocks, bzw. eine Temperaturdifferenz der Hydraulikeinheit 210 gegenüber einer Umgebung in elektrische Energie für die Erfassungseinrichtung 326 und die Übertragungseinrichtung 328 bzw. drahtlose Sendeeinheit gewandelt. Die Wandlereinrichtung 322 ist hierbei zum Beispiel als ein Peltierelement ausgeführt.
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Im Falle einer Nutzung von Druck als Verlustenergie wird insbesondere ein hydraulischer Druck der Hydraulikeinheit 210, beispielsweise einer Hydraulikpumpe oder eines Steuerblocks, in elektrische Energie für die Erfassungseinrichtung 326 und die Übertragungseinrichtung 328 bzw. drahtlose Sendeeinheit gewandelt. Dabei ist die Wandlereinrichtung 322 beispielsweise als ein Piezoelement ausgeführt.
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Ist eine Bewegung bzw. Vibration als Verlustenergie nutzbar, wird insbesondere eine Vibration der Hydraulikeinheit 210, beispielsweise einer Hydraulikpumpe oder eines Steuerblocks, in elektrische Energie für die Erfassungseinrichtung 326 und die Übertragungseinrichtung 328 bzw. drahtlose Sendeeinheit gewandelt. Die Wandlereinrichtung 322 ist hierbei zum Beispiel als ein Piezoelement ausgeführt.
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Wenn Bewegung bzw. Rotation als Verlustenergie nutzbar ist, so wird eine Drehbewegung bzw. Rotation der Hydraulikeinheit 210 bzw. Hydraulikpumpe in elektrische Energie für die Erfassungseinrichtung 326 und die Übertragungseinrichtung 328 bzw. drahtlose Sendeeinheit gewandelt. Dabei ist die Wandlereinrichtung 322 ist beispielsweise als ein Tachogenerator oder Dynamo ausgeführt.
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Wenn Magnetismus bzw. magnetische Energie als Verlustenergie nutzbar ist, so wird eine Drehbewegung bzw. Rotation der Hydraulikeinheit 210 bzw. Hydraulikpumpe unter Verwendung eines Permanentmagneten bzw. magnetisierten Bauelements als Wandlereinrichtung 322 in elektrische Energie für die Erfassungseinrichtung 326 und die Übertragungseinrichtung 328 bzw. drahtlose Sendeeinheit gewandelt.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren 400 handelt es sich um ein Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung für ein Hydrauliksystem, das einen Regelkreis mit einer Hydraulikeinheit als Regelstrecke aufweist. Bei der Messvorrichtung handelt es sich hierbei um eine Messvorrichtung wie die Messvorrichtung aus 2 bzw. 3. Somit ist das Verfahren 400 geeignet, um eine Messvorrichtung wie die Messvorrichtung aus 2 bzw. 3 zu betreiben. In einem Schritt 410 des Wandelns wird durch die Hydraulikeinheit abgegebene Verlustenergie in elektrische Energie zum Betreiben der Messvorrichtung gewandelt. In einem bezüglich des Schrittes 410 des Wandelns nachfolgenden Schritt 420 des Erfassens wird zumindest eine Messgröße der Hydraulikeinheit unter Verwendung der elektrischen Energie erfasst.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei dem Verfahren 500 handelt es sich um ein Verfahren zum Montieren eines Hydrauliksystems, das mittels eines Regelkreises regelbar ist. Das Verfahren 500 ist geeignet bzw. ausführbar, um ein Hydrauliksystem wie das Hydrauliksystem aus 2 bzw. 3 zu montieren, zusammenzufügen, fertigzustellen bzw. herzustellen. In einem Schritt 510 des Anordnens wird zumindest eine Messvorrichtung an einer Hydraulikeinheit angeordnet. Die Messvorrichtung entspricht hierbei einer Messvorrichtung wie der Messvorrichtung aus 2 bzw. 3. die Hydraulikeinheit repräsentiert eine Regelstrecke des Regelkreises in dem Hydrauliksystem. In einem bezüglich des Schrittes 510 des Anordnens nachfolgenden Schritt 520 des Verbindens wird ein Regler auf drahtlose Weise datenübertragungsfähig mit der Messvorrichtung verbunden.
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Die gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Hydraulikanlage
- 110
- Hydraulikaggregat
- 120
- Sensor
- 125
- Signalleitung
- 130
- Signalempfänger
- 140
- Versorgungsquelle
- 145
- Versorgungsleitung
- 150
- Schaltschrank
- 200
- Hydrauliksystem
- 210
- Hydraulikeinheit
- 220
- Messvorrichtung
- 230
- Funkstrecke
- 240
- Regler
- 250
- Kabel
- 260
- Elektromotor
- 322
- Wandlereinrichtung bzw. Versorgungsquelle
- 324
- Speichereinrichtung bzw. Energiespeicher
- 326
- Erfassungseinrichtung bzw. Sensor
- 328
- Übertragungseinrichtung bzw. Sendeeinheit
- 329
- Versorgungsleitung
- 340
- Empfangseinheit
- 345
- Schaltschrank
- 400
- Verfahren zum Betreiben einer Messvorrichtung
- 400
- Schritt des Wandelns
- 400
- Schritt des Erfassens
- 500
- Verfahren zum Montieren eines Hydrauliksystems
- 500
- Schritt des Anordnens
- 500
- Schritt des Verbindens
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007058602 A1 [0002]
