DE102015210911A1

DE102015210911A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen von Veränderungen in einem elektrisch betriebenen Antrieb

Info

Publication number: DE102015210911A1
Application number: DE102015210911.9A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Glatt; Florian Becker; Mark Walz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2015-06-15
Filing date: 2015-06-15
Publication date: 2016-12-15

Abstract

Ein Verfahren zum Erkennen von Abweichungen und/oder Veränderungen in wenigstens einem Betriebszustand eines elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101), insbesondere zum Erkennen eines Vorliegens und/oder eines Auftretens und/oder einer Entwicklung von Schäden, bevorzugt mechanischer Schäden, an einem derartigen Antrieb, umfasst die Schritte: Messen wenigstens eines dem elektrisch betriebenen Antrieb zum Speisen mit elektrischer Energie zugeführten elektrischen Stroms, Durchführen einer Zeit-Frequenz-Analyse und/oder einer Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms, Vergleichen eines aus der Zeit-Frequenz-Analyse gewonnenen Frequenzspektrums des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms mit einem vorgebbaren Frequenzspektrum und/oder Vergleichen eines aus der Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms mit einem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert, Auslösen eines Fehlersignals, wenn beim Vergleichen von gewonnenem mit vorgebbarem Frequenzspektrum und/oder Amplitudenwert und/oder Effektivwert eine Abweichung vorgebbarer Größe festgestellt wird. Das Verfahren und eine danach arbeitende Vorrichtung ermöglichen eine Überwachung der Antriebe und rechtzeitige Erkennung mechanischer Schäden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen von Abweichungen und/oder Veränderungen in wenigstens einem Betriebszustand eines elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens.
Mechanische Schäden an Antrieben, insbesondere elektrischen Antrieben, und dadurch bedingte Ausfälle dieser Antriebe führen häufig zu längeren Stillstandzeiten dieser Antriebe und durch diese Antriebe betriebener Anlagen. Ein Beispiel sind Antriebe in Fertigungsanlagen, z.B. Anlagen in einem Presswerk der Automobilindustrie. Diese Anlagen umfassen sogenannte Transfereinheiten mit derartigen Antrieben, insbesondere elektrischen Antrieben. Ein Ausfall einer derartigen Transfereinheit aufgrund mechanischer Schäden an ihrem Antrieb führt leicht zu längeren Ausfallzeiten, d.h. Stillstandzeiten, der gesamten Anlage, in die die Transfereinheit eingebunden ist. Daher verursacht ein solcher mechanischer Schaden erhebliche finanzielle Einbußen.
Aus der Druckschrift WO 2013/017515 A1 sind ein Verfahren zur sicheren Überwachung eines durch einen einem Zwischenkreis nachgeschalteten Wechselrichter gespeisten Drehstrommotors und eine nach dem Verfahren arbeitende Vorrichtung, bei dem bzw. der aus allen Phasenströmen und Phasenspannungen eine Wechselrichterausgangsleistung und aus einem Zwischenkreisstrom und einer Zwischenkreisspannung eine Zwischenkreisleistung ermittelt wird, wobei die beiden ermittelten Leistungen verglichen werden und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs ein Ausgangssignals generiert wird. Wenn bei einem Vergleich der beiden Leistungen eine Abweichung festgestellt wird, ist eine Ausnahmesituation erkannt, die durch das Ausgangssignal angezeigt wird. Solange die beiden ermittelten Leistungen innerhalb der vorgegebenen oder vorgebbaren Grenzen übereinstimmen, handelt es sich um eine redundante Ermittlung zumindest eines Leistungswertes. Damit sollen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur sicheren Überwachung eines insbesondere feldorientiert betriebenen Drehstrommotors angegeben werden, insbesondere ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung, das bzw. die die Problematik eines sogenannten Gleichzeitigkeitsnormierfehlers vermeidet.
Aus der Druckschrift DE 10 2013 213 046 A1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung eines mehrphasigen Wechselrichters zum Betrieb einer Elektromaschine bekannt, wobei der Wechselrichter Halbbrücken umfasst mit jeweils einem ersten Leistungsschalter und jeweils einem zweiten Leistungsschalter, wobei der erste Leistungsschalter mit einer Gleichspannung verbunden ist und der zweite Leistungsschalter mit einem Bezugspotential der Gleichspannung verbunden ist und wobei der jeweilige Knotenpunkt des ersten Leistungsschalters mit dem zweiten Leistungsschalter mit dem jeweiligen Phasenstrang der Elektromaschine verbunden ist. Das Verfahren umfasst die Schritte: Feststellen, ob ein Störfall vorliegt, falls ein Störfall vorliegt: Messen, ob ein erster Strom aus der Elektromaschine fließt, und falls ein Störfall vorliegt und der erste Strom fließt: Überführen des Wechselrichters in einen Kurzschlussmodus. In einem Störfall, in dem z.B. ein Leistungsschalter des Wechselrichters einen Defekt aufweist, soll sichergestellt werden, dass das betreffende System in einen Zustand überführt wird, bei dem weiterer Schaden vermieden wird. Insbesondere ein Rückspeisen elektrischer Energie aus der Elektromaschine soll vermieden werden, wozu die Elektromaschine in einen Kurzschlussmodus überführt wird. Allerdings kann das ganze System im Kurzschlussmodus durch hohe Ströme einer erheblichen Belastung ausgesetzt werden. Daher soll der Kurzschlussmodus nur solange wie notwendig aufrecht gehalten werden. Das beschriebene Verfahren soll nun auf einfache Weise eine optimale Zustandsänderung zwischen den Modi Kurzschlussfall und Freilauffall in einem Störfall ermöglichen.
Eine Überwachung von Antrieben, insbesondere elektrischen Antrieben, auf mechanische Schäden ist mit den vorbeschriebenen Verfahren und Vorrichtungen nicht möglich.
Die Erfindung hat die Aufgabe, ein Verfahren und eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung zu schaffen, die eine Überwachung von Antrieben, insbesondere elektrischen Antrieben, auf mechanische Schäden und eine derart rechtzeitige Erkennung derartiger Schäden ermöglicht, dass die beschriebenen Ausfälle und Stillstandzeiten deutlich verringerbar sind.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erkennen von Abweichungen und/oder Veränderungen in wenigstens einem Betriebszustand eines elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs, insbesondere zum Erkennen eines Vorliegens und/oder eines Auftretens und/oder einer Entwicklung von Schäden, bevorzugt mechanischer Schäden, an einem derartigen Antrieb, umfassend die Schritte:

– Messen wenigstens eines dem elektrisch betriebenen Antrieb zum Speisen mit elektrischer Energie zugeführten elektrischen Stroms,
– Durchführen einer Zeit-Frequenz-Analyse und/oder einer Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms,
– Vergleichen eines aus der Zeit-Frequenz-Analyse gewonnenen Frequenzspektrums des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms mit einem vorgebbaren Frequenzspektrum und/oder
– Vergleichen eines aus der Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms mit einem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert,
– Auslösen eines Fehlersignals, wenn beim Vergleichen von gewonnenem mit vorgebbarem Frequenzspektrum und/oder Amplitudenwert und/oder Effektivwert eine Abweichung vorgebbarer Größe festgestellt wird.

Unter einem elektrisch betriebenen Antrieb soll dabei jede Art von Anordnung verstanden werden, bei der eine mechanisch bewegliche Einrichtung, d.h. mechanisch bewegliche Elemente, durch elektrische Energie, zugeführt durch wenigstens einen elektrischen Strom, bewegbar ist bzw. sind. Insbesondere betrifft die Erfindung elektromotorisch betriebene Antriebe, d.h. elektromotorisch betriebene Anordnungen mit wenigstens einem durch Zufuhr elektrischer Energie mechanisch beweglichen Element. Davon umfasst sind stationäre und bewegliche Antriebe, z.B. für Fahrzeuge oder Fabrikationsanlagen. Beispiele derartiger Antriebe sind Werkzeugmaschinen und damit gemeinsam eingesetzte Anlagen und Anlagenteile, wie z.B. Transfereinheiten in einem Presswerk zur Fertigung von Pressteilen aus Blechen, Roboterantriebe in einer Montageanlage, Pumpenantriebe in einer Lackieranlage, Fahrstühle, Kettenförderer, Antriebe für Elektrofahrzeuge usw. Ein derartiger Antrieb umfasst allgemein eine beliebige Kombination aus Wellen, Lagern, Zahnrädern, Kupplungen, Getrieben oder dergleichen, die durch elektrische Energie bewegt werden, insbesondere durch eine elektrische Maschine, bevorzugt einen Drehstrommotor, wobei sowohl ein Asynchronmotor als auch ein Synchronmotor eingesetzt sein kann.
Als Betriebszustände sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere Eigenschaften des Antriebs bezeichnet, die dessen Beschaffenheit kennzeichnen, das sind vornehmlich Erhaltungszustände und/oder Verschleißzustände und/oder Schadenszustände, d.h. Schäden, des Antriebs, nicht dagegen solche Betriebsparameter wie Drehzahl, Leistung, Drehmoment, oder dergleichen.
Eine Veränderung eines Betriebszustands ist ein zeitlich variabler Unterschied zwischen einem Anfangszustand und/oder Sollzustand einerseits und einem aktuellen Istzustand dieses Betriebszustands andererseits. Ein solcher, zeitlich variabler Unterschied kann schnell oder schlagartig entstehen. Ein derartiges, schnelles oder schlagartiges Entstehen ist hier als Auftreten bezeichnet. Dabei soll der Begriff Auftreten hier ein Entstehen innerhalb von Minuten oder weniger bezeichnen. Typische Beispiele für ein Auftreten einer Veränderung eines Betriebszustands, insbesondere das Auftreten eines Schadens, sind Wellenbrüche oder Zahnbrüche in Getrieben. Ein allmähliches Entstehen eines zeitlich variablen Unterschieds zwischen einem Anfangszustand und/oder Sollzustand einerseits und einem aktuellen Istzustand dieses Betriebszustands andererseits ist hier als Entwicklung einer Veränderung des Betriebszustands bezeichnet. Dabei soll der Begriff Entwicklung hier ein Entstehen umschreiben, das deutlich langsamer als das Auftreten, bevorzugt über Stunden, Tage oder größere Zeitspannen hinweg, verläuft. Ein typisches Beispiel für eine Entwicklung einer Veränderung eines Betriebszustands, insbesondere auch eines Schadens, ist eine durch zunehmenden Verschleiß bedingte, allmähliche Veränderung.
Als Abweichung eines Betriebszustands, d.h. seines Istzustands, vom Sollzustand ist hier ein zeitlich konstanter Unterschied zwischen diesem Sollzustand und dem Istzustand bezeichnet. Typischerweise sind derartige Unterschiede zu Beginn der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bereits vorhanden. Dieses Vorhandensein ist als Vorliegen bezeichnet. Ein Beispiel einer vorliegenden Abweichung eines Betriebszustands ist ein bereits zu Beginn der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorhandener Fertigungsfehler oder ein schon anfänglich vorhandener Schaden im Antrieb.
Beim Messen des wenigstens einen elektrischen Stroms wird vorteilhaft dessen zeitlicher Verlauf erfasst, insbesondere werden dessen Augenblickswerte abgetastet. Dies erfolgt mit einer hinreichend hohen zeitlichen Auflösung, die so bemessen ist, dass alle Frequenzanteile des vorgebbaren und damit des zu gewinnenden Frequenzspektrums des Stroms bei Durchführung der nachstehend erläuterten Zeit-Frequenz-Analyse sowie der Effektivwert und/oder der Amplitudenwert des Stroms hinreichend genau ermittelt werden können.
Bei dieser Zeit-Frequenz-Analyse wird das Frequenzspektrum des gemessenen elektrischen Stroms, d.h. das Spektrum der darin auftretenden Frequenzanteile, ermittelt. Durch einen Vergleich des so gewonnenen Frequenzspektrums mit dem vorgebbaren Frequenzspektrum, das einen Sollzustand des Frequenzspektrums darstellt, wird das gewonnene Frequenzspektrum auf ein Auftreten und/oder eine Entwicklung und/oder ein Vorliegen bestimmter Frequenzanteile hin untersucht. Aus dem Vorhandensein dieser Frequenzanteile können Rückschlüsse auf den Betriebszustand des Antriebs gezogen werden. Beispielsweise ist das Auftreten oder die Entwicklung eines neuen Frequenzanteils ein Hinweis auf eine Veränderung im Antrieb. Dabei lassen sich durch im Betrieb des Antriebs anhand aufgetretener Abweichungen und/oder Veränderungen in dem wenigstens einen Betriebszustand gewonnene Erfahrungen dahingehend auswerten, dass bestimmte, charakteristische Abweichungen und/oder Veränderungen des Stroms bei bestimmten Abweichungen und/oder Veränderungen des wenigstens einen Betriebszustands vorkommen. Mit dieser Zuordnung können durch das erfindungsgemäße Verfahren unmittelbar Fehlersignale ausgelöst werden, die in der Weise einer automatischen Diagnose eine Information über die Art und/oder den Ort der Abweichungen und/oder Veränderungen des wenigstens einen Betriebszustands enthalten, insbesondere eine direkte Information über Art und/oder Ort eines Schadens liefern. Aus dem Entstehen und/oder Vorliegen bestimmter Frequenzanteile im Strom kann somit direkt auf bestimmte Abweichungen oder Veränderungen, d.h. Fehler bzw. Schäden geschlossen werden.
Als eine derartige Zeit-Frequenz-Analyse sind unterschiedliche, an sich bekannte Verfahren einsetzbar. Beispiele derartiger Zeit-Frequenz-Analyseverfahren sind die sogenannte „Wavelet-Analyse“, „Spectrogram“, „Instantaneous Frequency“ und die sogenannte „Wignerfunktion“. Zeit-Frequenz-Analyseverfahren dienen dabei nicht nur zum Bestimmen eines einfachen, insbesondere stationären, d.h. im Betrieb zeitlich konstanten Frequenzspektrums, sondern berücksichtigen auch eine zeitliche Änderung dieses Frequenzspektrums im Betrieb. Mit dem Zeit-Frequenz-Analyseverfahren „Spectrogram“ kann z.B. ein Spektrogramm als Ergebnis gewonnen werden, welches ähnliche Eigenschaften wie ein Frequenzspektrum besitzt, jedoch noch zusätzlich eine Zeitachse, durch die das Unschärfeproblem eines Frequenzspektrums wenigstens teilweise verbessert werden kann. Bei dem Zeit-Frequenz-Analyseverfahren „Instantaneous Frequency“ wird die Frequenz über der Zeit aufgetragen, was zu einem Ergebnis führt, das bevorzugt als „Frequenzsignal“ statt als „Frequenzspektrum“ zu bezeichnen ist. Aus diesem Grund soll im Rahmen der Offenbarung der vorliegenden Erfindung mit dem Begriff eines in einer Zeit-Frequenz-Analyse gewonnenen Frequenzspektrums stets ein Ergebnis der vorstehend beschriebenen Art, d.h. z.B. ein Spektrogramm bzw. ein Frequenzsignal der vorbezeichneten Art, umschrieben sein.
Dabei haben diese Zeit-Frequenz-Analyseverfahren den Vorteil, damit wenigstens teilweise ein Unschärfeproblem umgehen zu können, welches sich bei Anwendung einer Fourier-Transformation dann einstellt, wenn der Antrieb ungleichförmig, z.B. mit variierendem Sollwert des Stroms und/oder variierender Drehzahl, betrieben wird, was auch als instationärer Betrieb bezeichnet wird, weil in diesem Fall die auf eventuelle Veränderungen oder Schäden hindeutenden Frequenzanteile nicht eindeutig ermittelbar sind. Bei der Zeit-Frequenz-Analyse handelt es sich somit um ein auf das Unschärfeproblem angepasstes Analyseverfahren, welches nicht nur in einem gleichförmigen, d.h. stationären, Betrieb des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs, sondern insbesondere auch im instationären Betrieb die genannten Frequenzanteile eindeutig ermittelt. Die Erfindung hat somit den Vorteil, aus einer Messung des wenigstens einen elektrischen Stroms, besonders bevorzugt wenigstens eines Phasenstroms einer Drehstrommaschine, mit der der elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebene Antrieb vorteilhaft ausgebildet ist, insbesondere in einem instationären Betrieb noch alle für das Vergleichen benötigten Frequenzanteile des zu gewinnenden Frequenzspektrums mit hinreichender Schärfe ermitteln zu können und damit eine präzise Erkennung des wenigstens einen Betriebszustands zu ermöglichen.
Auch aus dem Vergleich des gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des Stroms als Istwert mit dem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert als Sollwert können Rückschlüsse auf den Betriebszustand des Antriebs gezogen werden. Insbesondere ist ein erhöhter gewonnener Effektivwert ein Hinweis auf eine Veränderung eines Betriebszustands des Antriebs.
Um das Verfahren gegen Messungenauigkeiten und für den Betrieb des Antriebs unbedeutende Abweichungen und/oder Veränderungen in dem wenigstens einen Betriebszustand unempfindlich zu gestalten, ist es vorteilhaft, das Fehlersignal erst dann auszulösen, wenn beim Vergleichen von gewonnenem mit vorgebbarem Frequenzspektrum und/oder Amplitudenwert und/oder Effektivwert eine Abweichung vorgebbarer Größe, d.h. mindestens von dieser Größe, festgestellt wird. Bei dieser Abweichung vorgebbarer Größe handelt es sich im Fall der Auswertung des Frequenzspektrums um eine Differenz zwischen Spektralverteilungen des gewonnenen und des vorgegebenen Frequenzspektrums, d.h. um eine z.B. gleichförmige oder ungleichförmige, spektrale Verteilung der Differenzen der einzelnen Frequenzanteile der Frequenzspektren, und im Fall der Auswertung von Amplitudenwert und/oder Effektivwert um eine Differenz zwischen Absolutwerten, wahlweise ergänzt um eine Vorzeicheninformation. Als Abweichung vorgebbarer Größe können auch mehrstufige Schwellenwerte vorgegeben werden, so dass ein mehrstufiges Fehlersignal auslösbar und ausgebbar ist, z.B. in der Art einer graduellen Fehlermeldung, bevorzugt in der Art, wie sie einer sogenannten Ampelvisualisierung mit insbesondere drei Stufen zugrundeliegt, z.B.: "Grün" = "fehlerfrei", "gelb" = "eine Überprüfung ist erforderlich", "rot" = "schadhaft". Dies wird nachstehend noch weiter ausgeführt.
Die Erfindung ermöglicht eine einfache und wirksame Erkennung von Abweichungen und/oder Veränderungen in dem wenigstens einen Betriebszustand des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs. Insbesondere ermöglicht die Erfindung ein einfaches, umfassendes und wirksames Erkennen eines Vorliegens und/oder eines Auftretens und/oder einer Entwicklung von Schäden, bevorzugt mechanischer Schäden, an einem derartigen Antrieb. Besonders vorteilhaft wird das rechtzeitige Erkennung eines Schadens bzw. eines sich ankündigenden Schadens ermöglicht, d.h. Fehler und Schäden können bereits in einem sehr frühen Entstehungsstadium erkannt und damit behoben werden. Damit ist außer einer Verringerung bzw. Vermeidung von Stillstandzeiten des betreffenden Antriebs und dadurch verursachten Kosten auch eine Begrenzung ebenfalls der Schadenshöhe erzielbar, wodurch weitere Kosteneinsparungen erreicht werden. Dabei wird in vorteilhafter Weise der Antrieb als System im Ganzen überwacht, nicht nur einzelne Elemente des Antriebs. Trotzdem sind dafür nur sehr einfache Messungen erforderlich. Gegenüber z.B. einem Versuch, auf Abweichungen und/oder Veränderungen im Antrieb hindeutende Frequenzen im Betrieb des Antriebs mit Schwingungssensoren zu erfassen, ergibt sich der Vorteil, das erfindungsgemäße Verfahren mit Hilfe einer einfacheren, kompakteren Vorrichtung durchführen zu können, die Bauraum einspart und außerdem eine präzisere Auswertung der Messungen, insbesondere eine bessere Trennung von Fehlerfrequenzen einzelner Bauteile des Antriebs und damit eine verbesserte Fehlererkennung und -unterscheidung gegenüber einem Einsatz von Schwingungssensoren ermöglicht. Dabei ist es in einfacher Weise möglich, die Auswertung und damit Fehlererkennung unmittelbar auf alle dem Antrieb nachgeordneten mechanischen Systeme, insbesondere durch diese betriebenen Aggregate, Einrichtungen oder dergleichen, zu erstrecken, soweit nur deren Betriebszustände den wenigstens einen dem Antrieb zugeführten Strom beeinflussen. Ferner ermöglicht die Anwendung der Zeit-Frequenz-Analyse eine Erkennung auch in einem dynamischen, d.h. ungleichförmigen, Betrieb des Antriebs, so dass eine Überwachung des Antriebs kontinuierlich erfolgen kann und nicht auf Zeitspannen gleichförmigen Betriebs beschränkt werden muss. Dies sichert eine noch bessere und zuverlässige Fehlererkennung, insbesondere Fehler-Früherkennung.
Die vorbeschriebenen Vorteile treten besonders deutlich hervor, wenn eine Vielzahl elektrischer Antriebe zeitgleich zu überwachen oder der Bauraum für eine Unterbringung von Sensoren, insbesondere Schwingungssensoren, in den Antrieben stark eingeschränkt ist. Dafür liefert die Erfindung eine besonders einfache, platzsparende, preisgünstige, universelle, flexible und wirksame Lösung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das vorgebbare Frequenzspektrum und/oder der vorgebbare Amplitudenwert und/oder der vorgebbare Effektivwert wahlweise

– unabhängig vom gemessenen elektrischen Strom als feste Werte vorgegeben sind;
– in wenigstens einer voraufgehenden Messung gewonnen werden;
– aus einer Kombination fest vorgegebener Werte mit in wenigstens einer voraufgehenden Messung gewonnenen Werten bestimmt werden; insbesondere aus in wenigstens einer voraufgehenden Messung gewonnenen Werten bestimmt werden, solange diese Werte durch fest vorgegebene Werte bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten, und ansonsten durch diese Grenzwerte bestimmt werden.

Gemäß der ersten Alternative dieser bevorzugten Weiterbildung werden für die Erkennung einer Abweichung und/oder Veränderung eines Betriebszustands feste Bezugswerte bzw. Grenzen gesetzt. Die zweite Alternative ermöglicht eine Ausführung des Verfahrens als lernendes Verfahren. Insbesondere können dabei für einen Antrieb individuell Frequenzspektrum, Amplituden- und/oder Effektivwert vorgegeben werden, wobei ein anfänglicher Betriebszustand des Antriebs unabhängig von seiner Beschaffenheit als ein Sollzustand festgelegt wird. Vorteilhaft kann diese Festlegung auf der Grundlage einer Mittelung über eine Anzahl anfänglicher Messungen erfolgen. Damit werden allerdings nur Veränderungen gegenüber dem anfänglichen Betriebszustand erfasst, jedoch keine schon zuvor vorhandenen Abweichungen von einem Soll-Betriebszustand. Die dritte Alternative ist als Kombination beider voraufgehender Alternativen insbesondere vorgesehen für einen Betriebsfall, in dem geringfügige Veränderungen über einer Betriebsdauer, d.h. insbesondere von Messung zu Messung, als natürlicher Verschleiß im Rahmen eines bestimmungsgemäßen Gebrauchs des Antriebs geduldet werden: Wenn dabei jedoch absolut festgesetzte Grenzwerte überschritten werden, wird auch dann das Fehlersignal ausgelöst, wenn das Überschreiten zeitlich beliebig langsam erfolgt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens

– wird das aus der Zeit-Frequenz-Analyse gewonnene Frequenzspektrum des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms im Vergleich mit dem vorgebbaren Frequenzspektrum auf ein Vorhandensein wenigstens eines Teil-Frequenzspektrums des gewonnenen Frequenzspektrums geprüft,
– wobei das wenigstens eine Teil-Frequenzspektrum von einer bestimmten Art und/oder einem bestimmten Ort einer bestimmten frequenzabhängigen Abweichung und/oder Veränderung in wenigstens einem der Betriebszustände, insbesondere einem bestimmten Schaden, des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs herrührt, insbesondere von einem Lagerschaden, einem Zahnschaden eines Zahnrades oder einer Unwucht des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs,
– wird aus dem Vorhandensein des wenigstens einen Teil-Frequenzspektrums ein Vorliegen und/oder ein Auftreten und/oder eine Entwicklung der bestimmten Art und/oder des bestimmten Ortes der bestimmten frequenzabhängigen Abweichung und/oder Veränderung in dem wenigstens einen der Betriebszustände, insbesondere des bestimmten Schadens, des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs erkannt und
– wird ein die bestimmte Art und/oder den bestimmten Ort der bestimmten frequenzabhängigen Abweichung und/oder Veränderung in dem wenigstens einen der Betriebszustände, insbesondere den bestimmten Schaden, des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs kennzeichnendes Fehlersignal ausgelöst.

Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens macht sich die Erkenntnis zunutze, dass bestimmte Abweichungen und/oder Veränderungen in den Betriebszuständen, insbesondere bestimmte Schäden, des Antriebs eine bestimmte, charakteristische Frequenzabhängigkeit aufweisen. Das schlägt sich nieder in einer unterschiedlichen Ausbildung der gewonnenen Frequenzspektren für unterschiedliche Ursachen der Abweichungen und/oder Veränderungen in den Betriebszuständen, insbesondere für unterschiedliche Fehler- bzw. Schadensursachen, d.h. für unterschiedliche Arten der Abweichungen und/oder Veränderungen und/oder für unterschiedliche Orte, an denen die Abweichungen und/oder Veränderungen auftreten, wobei berücksichtigt wird, dass bestimmte Abweichungen und/oder Veränderungen, insbesondere Fehler und/oder Schäden, nur an bestimmten Bauteilen des Antriebs, d.h. bestimmten Orten innerhalb des Antriebs, auftreten können. Bevorzugte Beispiele für frequenzabhängige Abweichungen und/oder Veränderungen, insbesondere Fehler und/oder Schäden, sind Zahnschäden, z.B. bei Getriebeschäden oder Schäden an Zahnstangen, oder Lagerschäden, insbesondere Schäden an deren Innenringen, Außenringen, Wälzkörpern oder Käfigen, sowie Unwucht. Dabei kann z.B. eine Unwucht einer Welle im Antrieb von Zahnschäden und Lagerschäden dadurch unterschieden werden, dass im Frequenzspektrum zwar auch drehzahlabhängige Seitenbänder vorhanden sind, jedoch dazu keine harmonischen Frequenzanteile, wie sie für Zahnschäden und Lagerschäden charakteristisch sind. Anhand dieses Unterschieds lassen sich diese beiden unterschiedlichen Schäden erkennen. Zahnschäden z.B. an unterschiedlichen Zahnrädern und Lagerschäden zeigen zwar typischerweise harmonische Frequenzanteile, lassen sich aber anhand ihrer Frequenzwerte voneinander unterscheiden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens

– wird der aus der Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung gewonnene Amplitudenwert und/oder Effektivwert des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms im Vergleich mit dem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert auf eine Abweichung und/oder Veränderung, insbesondere Erhöhung, des gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes gegenüber dem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert geprüft,
– wobei die Abweichung und/oder Veränderung, insbesondere Erhöhung, des gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes gegenüber dem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert von einer bestimmten, vom Amplitudenwert und/oder Effektivwert abhängigen Abweichung und/oder Veränderung in wenigstens einem der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs herrührt, insbesondere von einer durch Verschleiß des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs hervorgerufenen Abweichung und/oder Veränderung in wenigstens einem der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs,
– wird aus der Abweichung und/oder Veränderung, insbesondere Erhöhung, des gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes vom vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert ein Vorliegen und/oder ein Auftreten und/oder eine Entwicklung der bestimmten, vom Amplitudenwert und/oder Effektivwert abhängigen Abweichung und/oder Veränderung des wenigstens einen der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs, insbesondere ein Vorliegen und/oder ein Auftreten und/oder eine Entwicklung der durch Verschleiß des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs hervorgerufenen Abweichung und/oder Veränderung in dem wenigstens einen der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs, erkannt und
– wird ein die bestimmte, vom Amplitudenwert und/oder Effektivwert abhängige Abweichung und/oder Veränderung des wenigstens einen der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs, insbesondere die durch Verschleiß des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs hervorgerufene Abweichung und/oder Veränderung in dem wenigstens einen der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs, kennzeichnendes Fehlersignal ausgelöst.

Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Antrieb der vorbeschriebenen Art mit zunehmendem Verschleiß insbesondere seiner beweglichen Bauteile eine Änderung seiner elektrischen Leistungsaufnahme und damit des Amplitudenwertes bzw. Effektivwertes des wenigstens einen zugeführten elektrischen Stroms zeigt. Insbesondere ist mit fortschreitendem Verschleiß eine frequenzunabhängige Zunahme der elektrischen Leistungsaufnahme und damit des Amplitudenwertes bzw. Effektivwertes des wenigstens einen zugeführten elektrischen Stroms zu verzeichnen. Eine Abweichung und/oder Veränderung des elektrischen Stroms kann demnach vorteilhaft als Indiz für vorliegenden bzw. fortschreitenden Verschleiß ausgewertet werden. Insbesondere können auf diese Weise bei einem Antrieb der vorbeschriebenen Art Verschleißerscheinungen an Bauteilen wie z.B. Gleitschlitten, Getriebe, Zahnstangen, Lagern, Kupplungen bzw. sogenannten Rotexsternen oder dergleichen, oder Verschleißschäden an Pumpen wie insbesondere ein Verschleiß von Kolbenbuchsen, insbesondere an Axialkolbenpumpen, erkannt werden.
Für eine präzise Auswertung, d.h. eine exakte Erkennung der verschleißbedingten Abweichung und/oder Veränderung des wenigstens einen elektrischen Stroms, kann bevorzugt vorgesehen sein, Abweichungen und/oder Veränderungen des elektrischen Stroms, die auf andere Ursachen zurückzuführen sind, aus dem wenigstens einen gemessenen Strom auszufiltern. Dies ist insbesondere für frequenzabhängige Abweichungen und/oder Veränderungen des elektrischen Stroms, die auf frequenzabhängige Fehler oder Schäden schließen lassen, vorteilhaft durchführbar. Werden alle frequenzabhängigen Anteile der Abweichung und/oder Veränderung des elektrischen Stroms herausgefiltert, erhält man als verbleibende Abweichung und/oder Veränderung des elektrischen Stroms die frequenzunabhängige Abweichung und/oder Veränderung des Amplitudenwertes bzw. Effektivwertes des elektrischen Stroms, die als Maß insbesondere für den Verschleiß herangezogen wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zum Unterscheiden der Abweichung und/oder Veränderung, insbesondere Erhöhung, des gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms gegenüber dem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms einerseits von durch bestimmungsgemäßen Gebrauch des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs mit unterschiedlichen Sollwerten für Amplitudenwert und/oder Effektivwert hervorgerufenen Variationen des Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms andererseits weitere Steuerungsdaten des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs herangezogen, insbesondere weitere die Sollwerte beschreibende Steuerungsdaten aus einer speicherprogrammierbaren Steuerung des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs. Mit dieser Ausführungsform ist es möglich, ansteuerungsbedingte Abweichungen und/oder Veränderungen, insbesondere Erhöhungen, des gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms von verschleißbedingten Abweichungen und/oder Veränderungen, insbesondere Erhöhungen, zu unterscheiden. Zur Messung des Stroms ist es dann nicht mehr erforderlich, den Antrieb derart anzusteuern, dass sich z.B. ohne Verschleiß für den wenigstens einen gemessenen elektrischen Strom der vorgebbare Amplitudenwert bzw. Effektivwert einstellen würde. Statt dessen kann die Messung und damit die Überwachung des Antriebs zu jedem beliebigen Zeitpunkt, also auch kontinuierlich bei laufendem Betrieb, erfolgen. Der vorgebbare Amplitudenwert bzw. Effektivwert wird dabei aussteuerungsabhängig, d.h. je nach Einsatz des Antriebs während des Betriebs unterschiedlich, auch zeitvariabel, d.h. dynamisch, vorgegeben und mit dem aussteuerungsabhängigen gemessenen Amplitudenwert bzw. Effektivwert verglichen, so dass eine aussteuerungsunabhängige Abweichung und/oder Veränderung gewonnen wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch das Fehlersignal eine Meldung eines erkannten Fehlers, insbesondere eine Visualisierung des erkannten Fehlers, und/oder ein Eingriff in einen Betrieb des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs, insbesondere ein wenigstens teilweises Außerbetriebsetzen des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs, ausgelöst und/oder gesteuert. Damit wird einerseits eine einfache und schnelle Erkennung bzw. Wahrnehmung eines Fehlers seitens einer Bedien- und/oder Überwachungsperson des Antriebs und andererseits eine Begrenzung und/oder Vermeidung von Schäden, insbesondere umfangreicherer Schäden am Antrieb und/oder daraus resultierender Folgeschäden, erreicht. Die Visualisierung kann einfach als Ampelvisualisierung aufgebaut oder auch in umfangreichere Überwachungssysteme eingebunden werden, z.B. in ein rechnergeführtes Überwachungssystem für eine Anlage mit einer Vielzahl von Antrieben der beschriebenen Art. Das Außerbetriebsetzen erfolgt im einfachsten Fall durch komplettes Abschalten des als fehlerhaft erkannten Antriebs, jedoch können je nach erkannter Art des Fehlers unterschiedliche Formen des Außerbetriebsetzens vorgesehen sein. Beispielsweise kann bei Erkennen eines Überschreitens einer Verschleißgrenze der betroffene Antrieb in einem Übergangszeitintervall unter Ausgabe einer Fehlermeldung verlangsamt weiterbetrieben werden, um größere Beeinträchtigungen der Leistung umgebender bzw. mit dem betroffenen Antrieb zusammenwirkender Anlagenteile zu vermeiden, aber schlagartig abgeschaltet werden, sobald eine Zerstörung eines Bauteils des Antriebs erkannt wird.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zum Erkennen von Abweichungen und/oder Veränderungen in Betriebszuständen elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebener Antriebe, insbesondere zum Erkennen eines Vorliegens und/oder eines Auftretens und/oder einer Entwicklung von Schäden, bevorzugt mechanischer Schäden, an derartigen Antrieben, wenigstens umfassend:

– Messmittel zum Messen wenigstens eines wenigstens einem der elektrisch betriebenen Antriebe zum Speisen mit elektrischer Energie zugeführten elektrischen Stroms, insbesondere Messmittel zum wenigstens nahezu zeitkontinuierlichen Messen wenigstens eines Augenblickswertes des wenigstens einen elektrischen Stroms,
– erste Signalverarbeitungsmittel zum Durchführen einer Zeit-Frequenz-Analyse des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms und/oder
– zweite Signalverarbeitungsmittel zum Durchführen einer Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms,
– erste Vergleichsmittel zum Vergleichen eines in den ersten Signalverarbeitungsmitteln aus der Zeit-Frequenz-Analyse gewonnenen Frequenzspektrums des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms mit einem vorgebbaren Frequenzspektrum und/oder
– zweite Vergleichsmittel zum Vergleichen eines in den zweiten Signalverarbeitungsmitteln aus der Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms mit einem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert, sowie
– Signalerzeugungsmittel zum Auslösen eines Fehlersignals, wenn beim Vergleichen von gewonnenem mit vorgebbarem Frequenzspektrum und/oder Amplitudenwert und/oder Effektivwert eine Abweichung vorgebbarer Größe festgestellt wird.

Die Messmittel sind dabei bevorzugt als Strommessschaltung und/oder mit wenigstens einem Stromwandler ausgebildet. Die Messmittel können jedoch auch in Einrichtungen zum Speisen der Antriebe aufgenommen sein. Beispielsweise bei Antrieben, die mit Drehstrommaschinen ausgebildet sind, können Phasenströme bzw. Phasenstromsignale der Drehstrommaschinen entweder mit Stromwandlern gemessen oder direkt aus vorgeschalteten Frequenzumrichtern ausgelesen werden, wobei die Frequenzumrichter im letzteren Fall die Messmittel umfassen. Die Messmittel können dazu eingerichtet sein, den zu messenden elektrischen Strom zeitkontinuierlich zu messen oder zeitdiskret abzutasten, wobei im letztgenannten Fall eine Abtastfrequenz zu wählen ist, die eine Detektion aller derjenigen Frequenzanteile des gemessenen elektrischen Stroms ermöglicht, die zur Erkennung zu erfassender Abweichungen, Veränderungen, Fehler oder Schäden benötigt werden.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ferner ausgebildet mit ersten Speichermitteln zum Speichern des vorgebbaren Frequenzspektrums und/oder mit zweiten Speichermitteln zum Speichern des vorgebbaren Amplitudenwertes bzw. Effektivwertes. Die Speichermittel können zum festen Speichern der genannten vorgebbaren Daten in der Weise von Lesespeichern, auch als ROM bezeichnet, oder als Schreib-Lesespeicher ausgebildet sein. Im letzteren Fall können das vorgebbare Frequenzspektrum und/oder der vorgebbare Amplitudenwert bzw. Effektivwert anpassbar gestaltet bzw. aus anfänglichen Messungen ermittelbar und demgemäß individuell abspeicherbar sein. Ein zu Beginn des Betreibens des betreffenden Antriebs vorgefundener Betriebszustand wird dann als Sollzustand festgelegt. Die Vorrichtung kann dann als lernende Vorrichtung ausgebildet sein.
Weiter bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung ausgebildet mit Meldemitteln, die insbesondere mit Visualisierungsmitteln und/oder Mitteln zum Abgeben wenigstens eines akustischen Warnsignals gestaltet sein können. Die Meldemittel dienen zum Übermitteln einer Meldung und/oder Information über eine festgestellte Abweichung und/oder Veränderung in wenigstens einem Betriebszustand an insbesondere eine Bedien- und/oder Überwachungsperson. Bevorzugt kann die Meldung mit einem Warnton und/oder einem Warnlicht, einer Ampelvisualisierung mit wenigstens den Anzeigestufen "fehlerfrei", "Überprüfung erforderlich" bzw. "Reparatur wird demnächst fällig" und "Fehler" bzw. "Schaden" ausgestaltet sein. Die Meldemittel können getrennt von anderen Anlagen nur einem ausgewählten der elektrischen Antriebe zugeordnet und unmittelbar an diesem oder in dessen unmittelbarer, räumlicher Nähe angeordnet sein. Die Meldemittel können auch Bestandteil einer umfangreicheren Einrichtung, z.B. eines Überwachungsnetzwerks, sein, die zum Überwachen einer umfangreicheren Anlage, z.B. einer Fabrikationsanlage mit einer Vielzahl derartiger Antriebe oder eines Fahrzeugs mit einer Vielzahl unterschiedlichster zu überwachender Einrichtungen und/oder Geräte, ausgebildet ist. So können die Meldemittel ausgebildet sein, um innerhalb einer umfangreicheren Überwachungsanzeige eine Zustands- und/oder Fehleranzeige darzustellen.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Vorrichtung wahlweise weiterhin mit Steuermitteln zum Eingreifen in ein Betreiben des Antriebs, insbesondere zum Außerbetriebsetzen des Antriebs, nach festgestellter Abweichung und/oder Veränderung in wenigstens einem Betriebszustand ausgebildet. Bevorzugt ist dabei ein unterschiedliches Eingreifen je nach Art des aufgetretenen Fehlers vorgesehen. So kann der betroffene Antrieb wahlweise mit geringerer Geschwindigkeit, d.h. insbesondere Drehzahl, weiter betrieben werden, um einen plötzlichen Stillstand und damit unter Umständen größere Auswirkungen auf eine Anlage, in die der Antrieb eingebunden ist, zu vermeiden. Dies kann z.B. bei einer Fehlermeldung über ein Überschreiten einer Verschleißgrenze vorteilhaft sein, wenn durch das Überschreiten der Verschleißgrenze noch kein unmittelbarer Schaden eintritt, mit einem solchen jedoch bei Fortsetzung des Gebrauchs des Antriebs z.B. unter Volllast zu rechnen ist. Wahlweise kann ein solches "weiches" Eingreifen schon mit einer Fehlermeldung "Überprüfung erforderlich" bzw. "Reparatur wird demnächst fällig" oder erst mit einer Fehlermeldung "Fehler" oder "Schaden" gekoppelt sein. Bei derartigen Abweichungen und/oder Veränderungen in Betriebszuständen kann es ausreichend sein, den betroffenen Antrieb bei einer ohnehin, z.B. in regelmäßigen Wartungsintervallen, vorgesehenen Betriebspause des Antriebs bzw. der gesamten Anlage zu warten, zu überholen, auszutauschen oder zu reparieren. Wird dagegen eine insbesondere abrupte Veränderung eines Betriebszustands festgestellt, kann vorteilhaft ein ebenfalls abruptes Abschalten im Sinne eines "harten" Eingreifens in den Betrieb sinnvoll oder notwendig sein und durchgeführt werden, um Folgeschäden, die eine Einbuße durch Stillstandzeiten des Antriebs oder einer größeren Anlage, in der der Antrieb eingesetzt ist, überschreiten, auszuschließen oder geringstmöglich zu halten.
Sowohl die Meldemittel als auch die Steuermittel sind voreilhaft steuerbar durch die Signalerzeugungsmittel zum Auslösen des Fehlersignals.
Wahlweise sind schließlich noch weiterhin bevorzugt Aufzeichnungsmittel zum Protokollieren einer festgestellten Abweichung und/oder eines Auslösens des Fehlersignals und/oder der Meldung und/oder Information über die festgestellte Abweichung und/oder das Eingreifen in das Betreiben des Antriebs vorgesehen in der Art, wie sie als Fahrten- bzw. Flugschreiber an sich bekannt ist. Dabei dient das Protokollieren nicht allein Verwaltungszwecken; vielmehr können so auch Daten über insbesondere eine Entwicklung unterschiedlicher Veränderungen und/oder Fehler in dem wenigstens einen überwachten Antrieb gesammelt werden, die im weiteren für eine exaktere Zustandsüberwachung und/oder Fehlererkennung herangezogen werden können. Diese Daten können, nach entsprechender Auswertung, den Speichermitteln zum Speichern des vorgebbaren Frequenzspektrums und/oder des vorgebbaren Amplitudenwertes bzw. Effektivwertes zugeführt werden im Sinne der erwähnten lernenden Vorrichtung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit auf einfache Weise insbesondere mit den folgenden Komponenten gebildet:

– wenigstens einem Sensor, insbesondere Stromsensor, der die Messmittel zum Messen des wenigstens einen wenigstens einem der elektrisch betriebenen Antriebe zum Speisen mit elektrischer Energie zugeführten elektrischen Stroms bildet, z.B. Stromwandler zur Phasenstrommessung an Drehstrommotoren oder Sensoren zur Strommessung an vorgeschalteten Frequenzumrichtern und/oder deren Regelungseinrichtungen;
– einer, bevorzugt digitalen, Signalverarbeitungseinrichtung, bevorzugt einem Rechner, besonders bevorzugt einem Überwachungsrechner, einem Anlagensteuerungsrechner oder einem Fahrzeug-Bordrechner, umfassend die vorgenannten ersten und/oder zweiten Signalverarbeitungsmittel und die vorgenannten ersten und/oder zweiten Vergleichsmittel, sowie
– einer Signalisierungseinheit, insbesondere Visualisierungseinheit, bevorzugt einer Bildschirmanzeige, besonders bevorzugt eingebunden in weitere Anzeigen über den Betrieb des Antriebs und/oder des Ihn umfassenden Fahrzeugs bzw. der ihn umfassenden Anlage.

Die Signalverarbeitungseinrichtung bildet eine Auswerteeinheit, die bevorzugt mit einem Auswertealgorithmus betrieben wird, mit dem die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte ausgeführt werden. Der Auswertealgorithmus kann derart aufgebaut sein, dass damit bereits vor Aufnahme des Betriebs eines beschriebenen Antriebs Anfangswerte für dessen Betriebszustände, insbesondere für ein vorgebbares Frequenzspektrum und/oder für einen vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert des wenigstens einen zu messenden elektrischen Stroms, aus bekannten Konstruktionsdaten des Antriebs – z.B. Lagerfrequenzen, Zahnfrequenzen bei Zahnrädern und dergleichen – ermittelt und bei der ersten Inbetriebnahme überprüft und/oder abgeglichen werden. Die genannten Frequenzen z.B. treten in Frequenz-Seitenbändern des zu messenden Stroms durch eine Amplitudenmodulation auf. Hierdurch ist es einfach, in einem Schadensfall die dem Schaden zuzurechnenden Frequenzen für die Auswertung zu trennen. Bei Antrieben, die Zahnräder und/oder Zahnstangen enthalten, z.B. bei Getrieben, lassen sich die dem Schaden zuzurechnenden Frequenzen für die Auswertung anhand eines Zahneingriffs z.B. im Getriebe ermitteln. Bei einem Betrieb z.B. eines Getriebes mit unterschiedlichen Drehzahlen treten dann auch unterschiedliche Frequenzen auf. Hier sind bevorzugt im Vorfeld die für die jeweils genutzten Drehzahlen charakteristischen Frequenzen zu bestimmen, die für eine Überwachung der Betriebszustände herangezogen werden sollen.
Zum Gewinnen des vorgebbaren Frequenzspektrums und/oder des vorgebbaren Amplitudenwertes bzw. Effektivwertes des wenigstens einen zu messenden elektrischen Stroms und für bestimmte Fehler und/oder Schäden charakteristischer Abweichungen und/oder Veränderungen im gemessenen Strom ist es ferner vorteilhaft, z.B. in Voruntersuchungen Messungen auszuführen und dazu die zugleich entstandenen bzw. vorliegenden Fehler und/oder Schäden zu bestimmen, bevorzugt durch eine Inaugenscheinnahme, mechanische Untersuchung und/oder Vermessung. Damit lässt sich dann eine zusätzliche Information über Fehler und/oder Schäden in das auszulösende Fehlersignal aufnehmen.
Die oben genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, aufweisend Programmteile zum Ausführen eines Verfahrens der vorgenannten Art, durch eine maschinenlesbare, insbesondere computerlesbare, Datenstruktur, erzeugt durch ein solches Verfahren und/oder durch mindestens ein solches Computerprogrammprodukt und durch einen maschinenlesbaren, insbesondere computerlesbaren, Datenträger, auf dem mindestens ein solches Computerprogrammprodukt aufgezeichnet und/oder gespeichert ist und/oder auf dem mindestens eine solche Datenstruktur zum Abruf bereit gehalten ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im nachfolgenden näher beschrieben, wobei übereinstimmende Elemente in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird. Es zeigen:
1 ein grob schematisches Blockschaltbild eines Beispiels für eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
2 ein Ritzel als Beispiel eines Bauteils eines Antriebs, der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, bevorzugt gemäß 1, ausgebildet ist, im gesunden Betriebszustand,
3 ein Beispiel eines Frequenzspektrums, wie es an einem Antrieb gemäß 1 mit einem gesunden Ritzel gemäß 2 für einen dem Antrieb zugeführten elektrischen Strom gemessen wird,
4 das Ritzel gemäß 2 in einem beschädigten Betriebszustand, auch als Schadenszustand bezeichnet,
5 ein Beispiel eines Frequenzspektrums, wie es an einem Antrieb gemäß 1 mit einem beschädigten Ritzel gemäß 4 für einen dem Antrieb zugeführten elektrischen Strom gemessen wird, und
6 ein grob schematisches Blockschaltbild einer detaillierteren Darstellung eines Teils der Anordnung gemäß 1.
In 1 ist mit dem Bezugszeichen 100 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung bezeichnet, die zum Erkennen von Abweichungen und/oder Veränderungen in Betriebszuständen eines elektromotorisch betriebenen Antriebs 101 eingerichtet ist. Insbesondere ist die Vorrichtung 100 zum Erkennen eines Vorliegens und/oder eines Auftretens und/oder einer Entwicklung von Schäden, bevorzugt mechanischer Schäden, am Antrieb 101 ausgebildet. Der Antrieb 101 im vorliegenden Beispiel umfasst eine Drehstrommaschine 102, die über Phasenanschlüsse U, V, W mit drei Phasenströme hervorrufenden Phasenspannungen gespeist wird. Der Drehstrommaschine 102 nachgeordnet, d.h. von der Drehstrommaschine betrieben, ist hier beispielsweise ein mechanisches System 103, das wenigstens ein Lager 104, eine Kupplung 105, ein Getriebe 106 und/oder wenigstens ein Zahnrad 107 sowie eine Zahnstange 108 umfasst. Auch die Drehstrommaschine 102 umfasst bevorzugt Lager, die als mechanische Bauteile des Antriebs 101 in gleicher Weise wie die aufgezählten Bauteile des mechanischen Systems 103 einer Überwachung zur Erkennung der Abweichungen und/oder Veränderungen in den Betriebszuständen des Antriebs 101 durch die Vorrichtung 100 unterliegen sollen.
Zum Ausführen dieser Überwachung umfasst die Vorrichtung 100 Messmittel 109 zum Messen der Drehstrommaschine 102 des Antrieb 101 zum Speisen mit elektrischer Energie zugeführter elektrischer Ströme, hier ausgebildet als Stromwandler zum Messen von Phasenströmen der Drehstrommaschine 102. Insbesondere sind diese Messmittel 109 zum wenigstens nahezu zeitkontinuierlichen Messen der Augenblickswerte der Phasenströme ausgebildet. Die Messmittel 109 sind mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 110 verbunden zum Zuführen von Messwerten der gemessenen elektrischen Ströme, d.h. der gemessenen Phasenströme. Die Signalverarbeitungseinrichtung 110 bildet eine Auswerteeinheit zum Auswerten der Messwerte der Phasenströme und zum Durchführen der Überwachung und Erkennung der Abweichungen und/oder Veränderungen in den Betriebszuständen des Antriebs 101. Überwacht werden die Betriebszustände, d.h. hier insbesondere mechanische Erhaltungszustände bzw. Schäden und/oder Verschleiß, der Drehstrommaschine 102, insbesondere deren Lager, sowie des mechanischen Systems 103 mit dem wenigstens einen Lager 104, der Kupplung 105, dem Getriebe 106 und/oder dem wenigstens einen Zahnrad 107 sowie der Zahnstange 108. Diese Überwachung ist durch Pfeile 111 symbolisiert.
In 6 ist in einer grob schematischen Blockdarstellung ein Teil der Vorrichtung gemäß 1 detaillierter wiedergegeben. Darin umfasst die Signalverarbeitungseinrichtung 110 eine mit den Messmitteln 109, hier den Stromwandlern, gekoppelte Messstufe 112 zum Aufnehmen und Weiterleiten der von den Stromwandlern 109 aufgenommenen Messwerte der Phasenströme der Drehstrommaschine 102. Die Signalverarbeitungseinrichtung 110 umfasst erste Signalverarbeitungsmittel 113 zum Durchführen einer Zeit-Frequenz-Analyse der Phasenströme und zweite Signalverarbeitungsmittel 114 zum Durchführen einer Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung der Phasenströme. Den ersten und zweiten Signalverarbeitungsmitteln 113, 114 werden die Messwerte der Phasenströme über Signalverbindungen 115 von der Messstufe 112 zugeführt. In den ersten Signalverarbeitungsmitteln 113 wird mittels der Zeit-Frequenz-Analyse der Phasenströme ein Frequenzspektrum dieser Phasenströme gewonnen und werden diesbezügliche Daten über eine Signalverbindung 116 ersten Vergleichsmitteln 117 zugeleitet. In den zweiten Signalverarbeitungsmitteln 114 werden mittels der Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung aus den Phasenströmen Amplitudenwerte und/oder Effektivwerte dieser Phasenströme gewonnen und werden diesbezügliche Daten über eine Signalverbindung 118 zweiten Vergleichsmitteln 119 zugeleitet.
Die ersten Vergleichsmittel 117 sind zum Vergleichen des gewonnenen Frequenzspektrums der gemessenen Phasenströme mit einem vorgebbaren Frequenzspektrum ausgebildet. Die zweiten Vergleichsmittel 119 sind zum Vergleichen der gewonnenen Amplitudenwerte und/oder Effektivwerte der gemessenen Phasenströme mit vorgebbaren Amplitudenwerten bzw. Effektivwerten ausgebildet. Dazu umfasst die Signalverarbeitungseinrichtung 110 weiterhin erste Speichermittel 120 zum Speichern des vorgebbaren Frequenzspektrums sowie zweite Speichermittel 121 zum Speichern der vorgebbaren Amplitudenwerte bzw. Effektivwerte. Das vorgebbare Frequenzspektrum betreffende Daten werden den ersten Vergleichsmitteln 117 über eine Signalverbindung 122 zugeführt. Die vorgebbaren Amplitudenwerte bzw. Effektivwerte betreffende Daten werden den zweiten Vergleichsmitteln 119 über eine Signalverbindung 123 zugeführt.
Der Signalverarbeitungseinrichtung 110 nachgeschaltet sind Signalerzeugungsmittel 124 zum Auslösen eines Fehlersignals, wenn beim Vergleichen von gewonnenem mit vorgebbarem Frequenzspektrum und/oder Amplitudenwert und/oder Effektivwert eine Abweichung vorgebbarer Größe festgestellt wird. Dazu werden den Signalerzeugungsmitteln 124, hier ausgebildet als Signalerzeugungsstufe, über Signalverbindungen 125 bzw. 126 Ergebnisse dieser Vergleiche beinhaltende Daten zugeleitet. In der Signalerzeugungsstufe 124 wird das Fehlersignal erzeugt und zur weiteren Nutzung bereitgestellt.
Das Fehlersignal wird in der Vorrichtung 100 gemäß 6 Meldemitteln 127 zugeführt, auch als Signalisierungseinheit bezeichnet. Diese Meldemittel 127 umfassen zum einen Visualisierungsmittel 128, hier eine Visualisierungseinheit bzw. Anzeige, die z.B. als Warnlampe, Bildschirmanzeige oder dergleichen ausgebildet ist und das Fehlersignal über eine Signalverbindung 129 zugeführt erhält. Ferner umfassen die Meldemittel 127 Mittel 130 zum Abgeben eines akustischen Warnsignals, denen das Fehlersignal von der Signalerzeugungsstufe 124 über eine Signalverbindung 131 zugeführt wird. Die Meldemittel 127 dienen so zum Übermitteln einer Meldung bzw. Information über festgestellte Abweichungen und/oder Veränderungen im überwachten Antrieb 101 durch einen Warnton und/oder eine Warnlampe, eine Ampelanzeige, eine Anzeige über ein Überwachungsnetzwerk, oder dergleichen.
Von der Signalerzeugungsstufe 124 wird das Fehlersignal zum anderen über eine Signalverbindung 133 Steuermitteln 132 zum Eingreifen in ein Betreiben des Antriebs 101, hier insbesondere zum Außerbetriebsetzen des Antriebs 101 durch Abschalten der Drehstrommaschine 102, nach festgestellter Abweichung bzw. Veränderung eines Betriebszustands des Antriebs 101, insbesondere zum Außerbetriebsetzen nach Feststellung eines Schadens. Voreilhaft kann in einer Abwandlung bevorzugt ein unterschiedliches Eingreifen je nach Art der Abweichung bzw. Veränderung bzw. des Fehlers vorgesehen sein, z.B. Fahren des Antriebs 101 mit verminderter Geschwindigkeit bzw. Drehzahl oder sofortiges, abruptes Abschalten. Auch dieses unterschiedliche Eingreifen ist über eine diesbezügliche Information im Fehlersignal durch die Signalerzeugungsmittel 124 steuerbar.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung 100 Aufzeichnungsmittel 134 zum Protokollieren der festgestellten Abweichung und/oder des Auslösen des Fehlersignals und/oder der Meldung bzw. Information über die festgestellte Abweichung und/oder das Eingreifen in das Betreiben des Antriebs 101. Entsprechende Daten werden den Aufzeichnungsmitteln 134 von den ersten und zweiten Signalverarbeitungsmitteln 113, 114 sowie den Signalerzeugungsmitteln 124 über Signalverbindungen 135 zugeleitet. Mit der Protokollierung ist eine verbesserte Erfassung eines Zusammenhangs bestimmter Abweichungen und/oder Veränderungen der gemessenen Phasenströme zu festgestellten Fehlern und/oder Schäden am Antrieb 101 möglich und damit eine präzisere, zuverlässigere Auswertung der gewonnenen Messwerte.
Durch die gemessenen Phasenströme an der Drehstrommaschine 102 lassen sich auch bei nichtstationärem Betrieb und ohne vorherige genaue Kenntnis über ein vorgebbares Frequenzspektrum und/oder vorgebbare Amplitudenwerte und/oder Effektivwerte der Phasenströme in einem "gesunden", d.h. fehlerfreien, Betriebszustand des Antriebs Informationen über einen aktuellen Betriebszustand und dessen Einstufung als "gesund" oder "schadhaft" gewinnen. Dabei kann bevorzugt folgendermaßen verfahren werden.
Aus einer ersten Messung der Phasenströme werden ein Frequenzspektrum, ein Amplitudenwert und/oder ein Effektivwert ermittelt. Ein damit umschriebener Betriebszustand, d.h. der bei dieser ersten Messung vorliegende Betriebszustand, wird dann als ein „Soll-Betriebszustand“ festgelegt; das gewonnene Frequenzspektrum bzw. der gewonnene Amplitudenwert und/oder Effektivwert werden als vorgebbares Frequenzspektrum bzw. vorgebbarer Amplitudenwert und/oder Effektivwert in den ersten bzw. zweiten Speichermitteln 120, 121 abgespeichert und im weiteren als vorgebbares Frequenzspektrum bzw. vorgebbarer Amplitudenwert und/oder Effektivwert den ersten bzw. zweiten Vergleichsmitteln 117 bzw. 119 über die Signalverbindungen 122 bzw. 123 zur Verfügung gestellt. Die Übertragung des gewonnenen Frequenzspektrums bzw. des gewonnene Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes von den ersten bzw. zweiten Signalverarbeitungsmitteln 113 bzw. 114 als vorgebbares Frequenzspektrum bzw. vorgebbarer Amplitudenwert und/oder Effektivwert an die ersten bzw. zweiten Speichermittel 120, 121 erfolgt über in 6 symbolisch dargestellte Signalverbindungen 136 bzw. 137.
Der damit festgelegte „Soll-Betriebszustand“ wird zugleich als „gesunder“ Zustand des Antriebs 101 definiert, ohne dass dazu zunächst der tatsächliche Betriebszustand, d.h. die tatsächliche Beschaffenheit, des Antriebs 101 bekannt ist. Stellt sich jedoch im weiteren Betrieb heraus, dass der so festgelegte „Soll-Betriebszustand“ tatsächlich aber ein „Schadenszustand“ ist, dass also bei der Festlegung des „Soll-Betriebszustands“ bereits ein Schaden und/oder Fehler im Antrieb 101 vorlag, muss nach Behebung dieses Fehlers und/oder Schadens eine erneute Festlegung des „Soll-Betriebszustands“ erfolgen.
Im Betrieb des Antriebs 101 werden dann weitere Messungen der Phasenströme vorgenommen, aus denen ein Frequenzspektrum bzw. ein Amplitudenwert und/oder Effektivwert gewonnen werden, die nun einen Betriebszustand umschreiben, der jetzt als ein „Ist-Betriebszustand“ definiert wird. Bevorzugt werden diese Messungen zur Bestimmung des „Soll-Betriebszustands“ und des „Ist-Betriebszustands“ unter möglichst identischen Betriebsbedingungen für den Antrieb 101 vorgenommen. Das vorgebbare Frequenzspektrum bzw. der vorgebbare Amplitudenwert und/oder Effektivwert des „Soll-Betriebszustands“ und das gewonnene Frequenzspektrum bzw. der gewonnene Amplitudenwert und/oder Effektivwert des „Ist-Betriebszustands“ werden dann in beschriebener Weise zur Ermittlung von Veränderungen des Antriebs 101 verglichen.
Als Beispiel eines Bauteils eines mechanischen Systems 103 eines Antriebs 101 zeigt 2 ein Zahnrad 107, hier ein Ritzel, mit einer Verzahnung, die sich in einem „gesunden“ Betriebszustand befindet, in dem alle Zähne unbeschädigt sind. In diesem „gesunden“ Betriebszustand wird für einen dem Antrieb 101 zugeführten elektrischen Strom ein dem Einfluss durch das Ritzel 107 zuzuordnendes Frequenzspektrum gemessen, das beispielhaft in 3 wiedergegeben ist. Dort ist eine Amplitude A der Frequenzanteile des gemessenen Stroms über der Frequenz f aufgetragen. Neben einem Frequenzanteil hoher und verkürzt wiedergegebener Amplitude A bei einer Grundfrequenz fg treten im „gesunden“ Betriebszustand des Ritzels 107 nur Anteile in Frequenz-Seitenbändern 138 mit sehr geringen Amplituden A auf.
In 4 ist das Ritzel 107 gemäß 2 in einem beschädigten Betriebszustand, auch als Schadenszustand bezeichnet, skizziert. Der Schaden besteht hier beispielsweise in einem Zahnschaden, d.h. Zahnbruch 139. Dabei ist ein Zahnkopf abgebrochen und sind Flanken benachbarter Zähne des Ritzels 107 ebenfalls angegriffen. Ein Beispiel eines Frequenzspektrums, wie es an dem Antrieb 101 mit dem beschädigten Ritzel 107 gemäß 4 für den dem Antrieb 107 zugeführten elektrischen Strom gemessen wird, ist in 5 in gleicher Darstellungsweise wiedergegeben. Gegenüber dem Frequenzspektrum nach 3 sind die Amplituden der Anteile des gemessenen Stroms in den Frequenz-Seitenbändern 138 in diesem Schadenszustand deutlich erhöht. Die Differenz der Frequenzspektren kennzeichnet deutlich die eingetretene Veränderung des Betriebszustands des Antriebs 101 und löst ein Fehlersignal aus.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
101: Antrieb
102: Drehstrommaschine
103: Mechanisches System
104: Lager
105: Kupplung
106: Getriebe
107: Zahnrad; Ritzel
108: Zahnstange
109: Messmittel
110: Signalverarbeitungseinrichtung
111: Pfeile
112: Messstufe von 110
113: Erste Signalverarbeitungsmittel für Zeit-Frequenz-Analyse
114: Zweite Signalverarbeitungsmittel für Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung
115: Signalverbindungen von 112 an 113, 114
116: Signalverbindung
117: Erste Vergleichsmittel
118: Signalverbindung
119: Zweite Vergleichsmittel
120: Erste Speichermittel für das vorgebbare Frequenzspektrum
121: Zweite Speichermittel für die vorgebbaren Amplitudenwerte bzw. Effektivwerte
122: Signalverbindung
123: Signalverbindung
124: Signalerzeugungsmittel, hier: Signalerzeugungsstufe
125: Signalverbindung von 117 an 124
126: Signalverbindung von 119 an 124
127: Meldemittel
128: Visualisierungsmittel, hier: Visualisierungseinheit bzw. Anzeige
129: Signalverbindung von 124 an 128
130: Mittel zum Abgeben eines akustischen Warnsignals
131: Signalverbindung von 124 an 130
132: Steuermittel
133: Signalverbindung
134: Aufzeichnungsmittel
135: Signalverbindungen von 113, 114, 124 an 134
136: Signalverbindung von 113 an 120
137: Signalverbindung von 114 an 121
138: Frequenz-Seitenbänder
139: Zahnbruch
A: Amplituden der Frequenzanteile des elektrischen Stroms
f: Frequenz
fg: Grundfrequenz
U: Phasenanschluss von 102
V: Phasenanschluss von 102
W: Phasenanschluss von 102

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/017515 A1 [0003]
DE 102013213046 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Erkennen von Abweichungen und/oder Veränderungen in wenigstens einem Betriebszustand eines elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101), insbesondere zum Erkennen eines Vorliegens und/oder eines Auftretens und/oder einer Entwicklung von Schäden, bevorzugt mechanischer Schäden, an einem derartigen Antrieb (101), umfassend die Schritte: – Messen wenigstens eines dem elektrisch betriebenen Antrieb (101) zum Speisen mit elektrischer Energie zugeführten elektrischen Stroms, – Durchführen einer Zeit-Frequenz-Analyse und/oder einer Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms, – Vergleichen eines aus der Zeit-Frequenz-Analyse gewonnenen Frequenzspektrums des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms mit einem vorgebbaren Frequenzspektrum und/oder – Vergleichen eines aus der Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms mit einem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert, – Auslösen eines Fehlersignals, wenn beim Vergleichen von gewonnenem mit vorgebbarem Frequenzspektrum und/oder Amplitudenwert und/oder Effektivwert eine Abweichung vorgebbarer Größe festgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgebbare Frequenzspektrum und/oder der vorgebbare Amplitudenwert und/oder der vorgebbare Effektivwert wahlweise – unabhängig vom gemessenen elektrischen Strom als feste Werte vorgegeben sind; – in wenigstens einer voraufgehenden Messung gewonnen werden; – aus einer Kombination fest vorgegebener Werte mit in wenigstens einer voraufgehenden Messung gewonnenen Werten bestimmt werden; insbesondere aus in wenigstens einer voraufgehenden Messung gewonnenen Werten bestimmt werden, solange diese Werte durch fest vorgegebene Werte bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten, und ansonsten durch diese Grenzwerte bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, – dass das aus der Zeit-Frequenz-Analyse gewonnene Frequenzspektrum des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms im Vergleich mit dem vorgebbaren Frequenzspektrum auf ein Vorhandensein wenigstens eines Teil-Frequenzspektrums des gewonnenen Frequenzspektrums geprüft wird, – wobei das wenigstens eine Teil-Frequenzspektrum von einer bestimmten Art und/oder einem bestimmten Ort einer bestimmten frequenzabhängigen Abweichung und/oder Veränderung in wenigstens einem der Betriebszustände, insbesondere einem bestimmten Schaden, des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101) herrührt, insbesondere von einem Lagerschaden, einem Zahnschaden (139) eines Zahnrades (107) oder einer Unwucht des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101), – dass aus dem Vorhandensein des wenigstens einen Teil-Frequenzspektrums ein Vorliegen und/oder ein Auftreten und/oder eine Entwicklung der bestimmten Art und/oder des bestimmten Ortes der bestimmten frequenzabhängigen Abweichung und/oder Veränderung in dem wenigstens einen der Betriebszustände, insbesondere des bestimmten Schadens, des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101) erkannt wird und – dass ein die bestimmte Art und/oder den bestimmten Ort der bestimmten frequenzabhängigen Abweichung und/oder Veränderung in dem wenigstens einen der Betriebszustände, insbesondere den bestimmten Schaden (139), des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101) kennzeichnendes Fehlersignal ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, – dass der aus der Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung gewonnene Amplitudenwert und/oder Effektivwert des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms im Vergleich mit dem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert auf eine Abweichung und/oder Veränderung, insbesondere Erhöhung, des gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes gegenüber dem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert geprüft wird, – wobei die Abweichung und/oder Veränderung, insbesondere Erhöhung, des gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes gegenüber dem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert von einer bestimmten, vom Amplitudenwert und/oder Effektivwert abhängigen Abweichung und/oder Veränderung in wenigstens einem der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101) herrührt, insbesondere von einer durch Verschleiß des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101) hervorgerufenen Abweichung und/oder Veränderung in wenigstens einem der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101), – dass aus der Abweichung und/oder Veränderung, insbesondere Erhöhung, des gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes vom vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert ein Vorliegen und/oder ein Auftreten und/oder eine Entwicklung der bestimmten, vom Amplitudenwert und/oder Effektivwert abhängigen Abweichung und/oder Veränderung des wenigstens einen der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101), insbesondere ein Vorliegen und/oder ein Auftreten und/oder eine Entwicklung der durch Verschleiß des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101) hervorgerufenen Abweichung und/oder Veränderung in dem wenigstens einen der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101), erkannt wird und – dass ein die bestimmte, vom Amplitudenwert und/oder Effektivwert abhängige Abweichung und/oder Veränderung des wenigstens einen der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101), insbesondere die durch Verschleiß des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101) hervorgerufene Abweichung und/oder Veränderung in dem wenigstens einen der Betriebszustände des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101), kennzeichnendes Fehlersignal ausgelöst wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Unterscheiden der Abweichung und/oder Veränderung, insbesondere Erhöhung, des gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms gegenüber dem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms einerseits von durch bestimmungsgemäßen Gebrauch des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101) mit unterschiedlichen Sollwerten für Amplitudenwert und/oder Effektivwert hervorgerufenen Variationen des Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms andererseits weitere Steuerungsdaten des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101) herangezogen werden, insbesondere weitere die Sollwerte beschreibende Steuerungsdaten aus einer speicherprogrammierbaren Steuerung des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101).
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Fehlersignal eine Meldung eines erkannten Fehlers, insbesondere eine Visualisierung des erkannten Fehlers, und/oder ein Eingriff in einen Betrieb des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101), insbesondere ein wenigstens teilweises Außerbetriebsetzen des elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebenen Antriebs (101), ausgelöst und/oder gesteuert wird.
Vorrichtung (100) zum Erkennen von Abweichungen und/oder Veränderungen in Betriebszuständen elektrisch, insbesondere elektromotorisch, betriebener Antriebe (101), insbesondere zum Erkennen eines Vorliegens und/oder eines Auftretens und/oder einer Entwicklung von Schäden (139), bevorzugt mechanischer Schäden, an derartigen Antrieben (101), wenigstens umfassend: – Messmittel (112) zum Messen wenigstens eines wenigstens einem der elektrisch betriebenen Antriebe (101) zum Speisen mit elektrischer Energie zugeführten elektrischen Stroms, insbesondere Messmittel (112) zum wenigstens nahezu zeitkontinuierlichen Messen wenigstens eines Augenblickswertes des wenigstens einen elektrischen Stroms, – erste Signalverarbeitungsmittel (113) zum Durchführen einer Zeit-Frequenz-Analyse des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms und/oder – zweite Signalverarbeitungsmittel (114) zum Durchführen einer Amplituden-und/oder Effektivwertbestimmung des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms, – erste Vergleichsmittel (117) zum Vergleichen eines in den ersten Signalverarbeitungsmitteln (113) aus der Zeit-Frequenz-Analyse gewonnenen Frequenzspektrums des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms mit einem vorgebbaren Frequenzspektrum und/oder – zweite Vergleichsmittel (119) zum Vergleichen eines in den zweiten Signalverarbeitungsmitteln (114) aus der Amplituden- und/oder Effektivwertbestimmung gewonnenen Amplitudenwertes und/oder Effektivwertes des wenigstens einen gemessenen elektrischen Stroms mit einem vorgebbaren Amplitudenwert bzw. Effektivwert, sowie – Signalerzeugungsmittel (124) zum Auslösen eines Fehlersignals, wenn beim Vergleichen von gewonnenem mit vorgebbarem Frequenzspektrum und/oder Amplitudenwert und/oder Effektivwert eine Abweichung vorgebbarer Größe festgestellt wird.
Computerprogrammprodukt, aufweisend Programmteile zum Ausführen eines Verfahrens nach mindestens einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 6.
Maschinenlesbare, insbesondere computerlesbare, Datenstruktur, erzeugt durch ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder durch mindestens ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 8.
Maschinenlesbarer, insbesondere computerlesbarer, Datenträger, auf dem mindestens ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 8 aufgezeichnet und/oder gespeichert ist und/oder auf dem mindestens eine Datenstruktur gemäß Anspruch 9 zum Abruf bereit gehalten ist.