DE102019004846A1

DE102019004846A1 - drive system

Info

Publication number: DE102019004846A1
Application number: DE102019004846.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Müller
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2018-07-25
Filing date: 2019-07-12
Publication date: 2020-01-30

Abstract

Antriebssystem, aufweisend eine Steuerelektronik und einen Elektromotor,wobei der Elektromotor einen Anschlusskasten, eine Bremse und einen Sensor zur Erfassung der Winkellage einer Rotorwelle des Elektromotors aufweist,wobei der Sensor derart ausgeführt ist, dass der Sensor- Winkelwerte der Rotorwelle erfasst,- daraus eine Drehzahl bestimmt und- diese Drehzahl mit Schwellwerten vergleicht- und abhängig vom Ergebnis des Vergleichens ein Ausgangssignal erzeugt, insbesondere zum Versetzen des Antriebssystems in einen sicheren Zustand,wobei die Steuerelektronik über eine digitale Schnittstelle mit dem den Sensor umfassenden Elektromotor zum Datenaustausch verbunden ist,wobei die Steuerelektronik zur Aktualisierung der Schwellwerte die Schwellwerte zeitlich wiederkehrend über die digitale Schnittstelle zum den Sensor umfassenden Elektromotor überträgt,insbesondere so, dass der Verlauf der Schwellwerte einem von der Steuerelektronik vorgegebenen Drehzahlsollwerteverlauf, insbesondere Drehzahlsollwerteverlauf für den Elektromotor, angepasst ist.Drive system, comprising control electronics and an electric motor, the electric motor having a connection box, a brake and a sensor for detecting the angular position of a rotor shaft of the electric motor, the sensor being designed such that the sensor detects angular values of the rotor shaft, from which a speed determines and - compares this speed with threshold values - and, depending on the result of the comparison, generates an output signal, in particular for putting the drive system in a safe state, the control electronics being connected via a digital interface to the electric motor comprising the sensor for data exchange, the control electronics To update the threshold values, the threshold values are transmitted in a time-recurring manner via the digital interface to the electric motor comprising the sensor, in particular in such a way that the course of the threshold values, in particular, corresponds to a speed setpoint course specified by the control electronics Speed setpoint curve for the electric motor is adjusted.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem.The invention relates to a drive system.

Es ist allgemein bekannt, einen Elektromotor aus einem Umrichter zu speisen, so dass ein drehzahlgeregelter Antrieb zur Verfügung gestellt wird.It is generally known to feed an electric motor from a converter, so that a speed-controlled drive is made available.

Aus der DE 10 2011 014 753 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems bekannt.From the DE 10 2011 014 753 A1 a method for operating a drive system is known.

Aus der US 2008/ 0 024 940 A1 ist ein Überlastungsschutz für DC-Motoren mit Dauermagneten bekannt.An overload protection for DC motors with permanent magnets is known from US 2008/0 024 940 A1.

Aus der DE 10 2007 052 445 A1 ist ein Antrieb mit Elektromotor und Anschlusskasten bekannt.From the DE 10 2007 052 445 A1 a drive with an electric motor and junction box is known.

Aus der DE 10 2008 026 465 B4 ist ein Verfahren zum sicheren Betreiben einer Anlage bekannt.From the DE 10 2008 026 465 B4 a method for safely operating a system is known.

Aus der DE 10 2013 011 300 A1 ist eine Antriebskomponente bekannt.From the DE 10 2013 011 300 A1 a drive component is known.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem sicher zu betreiben.The invention is therefore based on the object of safely operating a drive system.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antriebssystem nach den in Anspruch 1 oder 2 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention the object is achieved in the drive system according to the features specified in claim 1 or 2.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Antriebssystem, aufweisend eine Steuerelektronik und einen Elektromotor, sind, dass der Elektromotor einen Anschlusskasten, eine Bremse und einen Sensor zur Erfassung der Winkellage einer Rotorwelle des Elektromotors aufweist,
wobei der Sensor derart ausgeführt ist, dass der Sensor

- Winkelwerte der Rotorwelle erfasst,
- daraus eine Drehzahl bestimmt und
- diese Drehzahl mit Schwellwerten vergleicht
- und abhängig vom Ergebnis des Vergleichens ein Ausgangssignal erzeugt, insbesondere zum Versetzen des Antriebssystems in einen sicheren Zustand,

wobei die Steuerelektronik über eine digitale Schnittstelle mit dem den Sensor umfassenden Elektromotor zum Datenaustausch verbunden ist,
wobei die Steuerelektronik zur Aktualisierung der Schwellwerte die Schwellwerte zeitlich wiederkehrend über die digitale Schnittstelle zum den Sensor umfassenden Elektromotor überträgt,
insbesondere so, dass der Verlauf der Schwellwerte einem von der Steuerelektronik vorgegebenen Drehzahlsollwerteverlauf, insbesondere Drehzahlsollwerteverlauf für den Elektromotor, angepasst ist.Important features of the invention in the drive system, comprising control electronics and an electric motor, are that the electric motor has a connection box, a brake and a sensor for detecting the angular position of a rotor shaft of the electric motor,
wherein the sensor is designed such that the sensor

- angular values of the rotor shaft recorded,
- determines a speed from this and
- compares this speed with threshold values
and, depending on the result of the comparison, generates an output signal, in particular for putting the drive system in a safe state,

the control electronics being connected via a digital interface to the electric motor comprising the sensor for data exchange,
wherein the control electronics transmit the threshold values in a time-recurring manner via the digital interface to the electric motor comprising the sensor in order to update the threshold values,
in particular in such a way that the curve of the threshold values is adapted to a speed setpoint curve specified by the control electronics, in particular a speed setpoint curve for the electric motor.

Von Vorteil ist dabei, dass im Sensor eine sehr schnelle Drehzahlbestimmung ausführbar ist, da nicht erst Winkelwerte im Zyklustakt der digitalen Schnittstelle übertragen werden müssen und dann die Drehzahlwerte bestimmt werden müssen. Die Reaktionszeit ist somit sehr kurz und daher die Sicherheit beim Betreiben des Antriebssystems erhöht.The advantage here is that a very fast speed determination can be carried out in the sensor, since it is not necessary to first transmit angular values in the cycle clock of the digital interface and then to determine the speed values. The response time is therefore very short and therefore the safety when operating the drive system is increased.

Außerdem ist eine Überwachung der bestimmten Drehzahlwerte direkt im Sensor, also im Gehäuse des Sensors, ermöglicht. Hierzu muss aber der Sensor parametrierbar ausgeführt werden. Denn die Schwellwerte müssen als Parameter aktualisiert überschreibbar sein. Diese Vorgabe der Parameter erfolgt von der Steuerelektronik her, da diese auch den zeitlichen Sollwerteverlauf der Drehzahl der Rotorwelle des Elektromotors vorgibt und durch entsprechende Erzeugung von Ansteuersignalen für die den Elektromotor speisende Leistungselektronik die Drehzahl des Motors auf diesen Sollwerteverlauf hin regelt.In addition, the determined speed values can be monitored directly in the sensor, that is, in the housing of the sensor. To do this, the sensor must be configured so that it can be parameterized. Because the threshold values must be updated and can be overwritten as parameters. This specification of the parameters is made by the control electronics, since this also specifies the temporal setpoint curve of the speed of the rotor shaft of the electric motor and regulates the speed of the motor to this setpoint curve by correspondingly generating control signals for the power electronics feeding the electric motor.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine über die digitale Schnittstelle mit der Steuerelektronik verbundene Ansteuerung im Anschlusskasten des Elektromotors angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass ein direktes Aktivieren der Bremse vom Anschlusskasten aus ermöglicht ist, wo auch die Anschlüsse des Sensors hingeführt sind. Somit ist ein vom Sensor aus direkt bewirktes Abschalten ermöglicht und die Sicherheit beim Betreiben erhöht.In an advantageous embodiment, a control connected to the control electronics via the digital interface is arranged in the junction box of the electric motor. The advantage here is that the brake can be activated directly from the connection box, where the sensor connections are also routed. This enables the sensor to be switched off directly and increases safety during operation.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sperrt die Ansteuerung abhängig von dem Ausgangssignal des Sensors die Versorgungsspannung einer Spulenwicklung der Bremse, insbesondere oder gibt deren Zuführung frei. Von Vorteil ist dabei, dass ein Sperren der Versorgungsspannung automatisch zum Einfallen, also Aktivieren der Bremse führt, weil bei Ausfall der Bestromung eine von einem Federelement erzeugte Federkraft die ansonsten von der Spulenwicklung erzeugte magnetische Anziehungskraft überwindet.In an advantageous embodiment, the control blocks, depending on the output signal of the sensor, the supply voltage of a coil winding of the brake, in particular or releases its supply. The advantage here is that blocking the supply voltage automatically leads to the application of the brake, because if the current fails, a spring force generated by a spring element overcomes the magnetic attraction force otherwise generated by the coil winding.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sperrt die Ansteuerung abhängig von einem Ansteuersignal die Versorgungsspannung der Spulenwicklung der Bremse, insbesondere oder gibt die Zuführung der Versorgungsspannung frei,
wobei das Ansteuersignal von der Steuerelektronik, insbesondere von einer Ansteuerlogik der Steuerelektronik, über die digitale Schnittstelle zur Ansteuerung geführt ist,
wobei die vom Sensor erfassten Winkelwerte und/oder vom Sensor bestimmte Drehzahlwerte dem Sensor der Steuerelektronik, insbesondere einer Diagnoselogik der Steuerelektronik, ebenfalls über die digitale Schnittstelle zugeführt werden. Von Vorteil ist dabei, dass nur ein einziger Kommunikationskanal realisiert werden muss und die Sicherheit erhöht ist.In an advantageous embodiment, the control blocks the supply voltage of the coil winding of the brake depending on a control signal, in particular or releases the supply of the supply voltage.
the control signal from the control electronics, in particular from a control logic of the control electronics, being routed via the digital interface to the control,
wherein the angular values detected by the sensor and / or the rotational speed values determined by the sensor also pass to the sensor of the control electronics, in particular a diagnostic logic of the control electronics digital interface. The advantage here is that only a single communication channel has to be implemented and the security is increased.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Diagnoselogik, welche in der Steuerelektronik angeordnet, die vom Sensor gelieferten Werte überwacht und abhängig vom Ergebnis der Überwachung eine sicherheitsgerichtete Ansteuerung mittels eines Steuersignals ansteuert, insbesondere sicherheitsgerichtet ansteuert,
wobei die Ansteuerung die Weiterleitung der Versorgungsspannung an die Ansteuerung abhängig von dem Steuersignal der Diagnoselogik sperrt, insbesondere oder freigibt. Von Vorteil ist dabei, dass zusätzlich zur im Sensor stattfindenden Überwachung, insbesondere auf Überschreiten und/oder Unterschreiten eines jeweiligen Schwellwerts, in der Diagnoselogik eine weitergehende, insbesondere mehr rechenintensive, Überwachung ausführbar ist.In an advantageous embodiment, the diagnostic logic, which is arranged in the control electronics, monitors the values supplied by the sensor and, depending on the result of the monitoring, controls a safety-related control by means of a control signal, in particular controls it in a safety-related manner.
wherein the control blocks, in particular or enables, the forwarding of the supply voltage to the control depending on the control signal of the diagnostic logic. The advantage here is that, in addition to the monitoring taking place in the sensor, in particular for exceeding and / or falling below a respective threshold value, further, in particular more computation-intensive, monitoring can be carried out in the diagnostic logic.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die digitale Schnittelle ein erstes und ein zweites Schnittstellenteil sowie eine Datenbusleitung zur Verbindung der beiden Schnittstellenteile auf,

wobei das erste Schnittstellenteil an der Steuerelektronik angeordnet ist,
wobei das zweite Schnittstellenteil im Anschlusskasten angeordnet ist,
insbesondere wobei das erste Schnittstellenteil ein eigenes Gehäuse aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die digitale Schnittstelle nicht nur ein Übertragen von Ansteuerinformation der Bremse, sondern auch die vom Sensor erfassten Winkelwerte übertragbar macht. Es sind also nicht separate Leitungen von der Steuerelektronik zum Anschlusskasten des Elektromotors notwendig.In an advantageous embodiment, the digital interface has a first and a second interface part and a data bus line for connecting the two interface parts,

the first interface part being arranged on the control electronics,
the second interface part being arranged in the connection box,
in particular where the first interface part has its own housing. The advantage here is that the digital interface not only makes it possible to transmit control information from the brake, but also the angle values detected by the sensor. So separate lines from the control electronics to the junction box of the electric motor are not necessary.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bremse elektromagnetisch betätigbar und der Elektromagnet der Bremse weist die Spulenwicklung auf. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall die Bremse selbsttätig, insbesondere infolge der von einem Federelement erzeugten Federkraft, aktiviert wird. Somit ist eine erhöhte Sicherheit erreichbar.In an advantageous embodiment, the brake can be actuated electromagnetically and the electromagnet of the brake has the coil winding. The advantage here is that the brake is activated automatically in the event of a power failure, in particular as a result of the spring force generated by a spring element. This increases security.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bremse bei Nicht-Bestromung der Spulenwicklung aktiviert,
insbesondere und bei Bestromung gelüftet ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Sicherheit erhöht ist. Nur bei Bestromung ist die Bremse gelüftet und somit der Elektromotor zur Drehbewegung frei gegeben.In an advantageous embodiment, the brake is activated when the coil winding is not energized,
in particular and is ventilated when energized. The advantage here is that security is increased. The brake is only released when power is applied and the electric motor is thus released for rotary motion.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung steuert die Steuerelektronik eine Leistungselektronik zur Speisung des Elektromotors an,
insbesondere wobei eine Starkstromleitung von der Leistungselektronik zum Elektromotor geführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Elektromotor drehzahlgeregelt betreibbar ist.In an advantageous embodiment, the control electronics control power electronics for feeding the electric motor,
in particular where a power line is led from the power electronics to the electric motor. The advantage here is that the electric motor can be operated in a speed-controlled manner.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.Further advantages result from the subclaims. The invention is not limited to the combination of features of the claims. For the person skilled in the art there are further useful possible combinations of claims and / or individual claim features and / or features of the description and / or of the figures, in particular from the task and / or the task arising from comparison with the prior art.

Die Erfindung wird nun ausgehend von der 1 näher erläutert:

In der 1 ist ein Antriebssystem schematisch dargestellt.

The invention is now based on the 1 explained in more detail:

In the 1 a drive system is shown schematically.

Wie in den Figuren dargestellt, wird ein Elektromotor 1 von einer Leistungselektronik 9, insbesondere aufweisend einen Wechselrichter, gespeist und treibt eine Last 15 an.As shown in the figures, an electric motor 1 from a power electronics 9 , in particular having an inverter, is fed and drives a load 15 on.

Die Leistungselektronik 9 weist pulsweitenmoduliert ansteuerbare Leistungshalbleiter auf, deren Ansteuersignale von einer Steuerelektronik 4 erzeugt werden, die auch eine Ansteuerlogik 5 aufweist. Diese Ansteuerlogik 5 erzeugt ein Ausgangssignal zum Aktivieren oder Lüften einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse 2, deren bei Aktivieren erzeugtes Bremsmoment in die Rotorwelle des Elektromotors 1 eingeleitet wird.The power electronics 9 has pulse-width modulated controllable power semiconductors whose control signals from control electronics 4 are generated, which also have a control logic 5 having. This control logic 5 generates an output signal to activate or release an electromagnetically actuated brake 2 whose braking torque generated when activated into the rotor shaft of the electric motor 1 is initiated.

Das Ausgangssignal wird über eine digitale Schnittstelle, aufweisend Datenbusleitungen 17 und Schnittstellenteile 6 und 7, von der Steuerungselektronik 4 zum Getriebemotor übertragen, Dabei ist das erste Schnittstellenteil 6 an der Steuerungselektronik 4 angeordnet und das andere Schnittstellenteil 7 im Getriebemotor, insbesondere im Anschlusskasten des Elektromotors 1.The output signal is via a digital interface, having data bus lines 17 and interface parts 6 and 7 , from the control electronics 4 transferred to the geared motor, where is the first interface part 6 on the control electronics 4 arranged and the other interface part 7 in the geared motor, especially in the junction box of the electric motor 1 ,

Dort ist auch eine Ansteuerung 8 für die Bremse 2 angeordnet, welche abhängig von der vom Schnittstellenteil 7 erhaltenen Information eine über die Versorgungsleitung 16 zugeführte Spannung an die Bremse 2, insbesondere deren Spulenwicklung, weiterleitet oder nicht.There is also a control 8th for the brake 2 arranged, which depends on that of the interface part 7 received information about the supply line 16 supplied voltage to the brake 2 , in particular their coil winding, or not.

Liegt an der Spulenwicklung die Spannung an, ist sie gelüftet. Andernfalls fällt die Bremse 2 ein.If there is voltage on the coil winding, it is released. Otherwise the brake is released 2 on.

Hierzu weist die Bremse 2 eine Ankerscheibe auf, die bei bestromter Spulenwicklung zur Spulenwicklung hin gezogen wird entgegen einer von einem Federteil erzeugter Federkraft. Bei Nichtbestromung der Spulenwicklung wird die Ankerscheibe von der Spulenwicklung mittels der vom Federteil erzeugten Federkraft weggedrückt. Bei Nicht-Bestromung der Spulenwicklung wird die mit der Spulenwicklung drehfest verbundene aber axial, also parallel zur Drehachse der Rotorwelle, verschiebbar angeordnete Ankerscheibe auf einen Bremsbelagträger geschoben, dessen auf einer ersten Seite angeordneter Bremsbelag auf eine Bremsfläche gedrückt wird und dessen auf einer anderen Seite angeordneter Bremsbelag an die Ankerscheibe angedrückt wird. Der Bremsbelagträger ist mit seiner Innenverzahnung auf eine Verzahnung axial aufgesteckt, so dass er drehfest mit der Verzahnung verbunden ist aber axial verschiebbar auf der Verzahnung angeordnet ist. Die Verzahnung ist drehfest mit der Rotorwelle verbunden.For this purpose, the brake 2 an armature disk, which is drawn towards the coil winding when the coil winding is energized against a spring force generated by a spring part. When the coil winding is not energized, the armature disk is pressed away from the coil winding by means of the spring force generated by the spring part. If not Energizing the coil winding, the armature disk, which is connected to the coil winding in a rotationally fixed but axially displaceable manner, i.e. parallel to the axis of rotation of the rotor shaft, is slidably pushed onto a brake pad carrier, the brake pad of which is arranged on a first side is pressed onto a braking surface and whose brake pad is arranged on another side of the Armature plate is pressed. The inner lining of the brake pad carrier is slipped axially onto a toothing, so that it is connected to the toothing in a rotationally fixed manner but is arranged axially displaceably on the toothing. The toothing is non-rotatably connected to the rotor shaft.

Eine mit der Steuerungselektronik 4 verbundene sicherheitsgerichtete Ansteuerung 11 gibt eine Versorgungsspannung 13 an die Versorgungsleitung 16 frei abhängig von dem Ausgangssignal einer Diagnoselogik 10 der Steuerelektronik 4.One with the control electronics 4 connected safety-related control 11 gives a supply voltage 13 to the supply line 16 freely dependent on the output signal of a diagnostic logic 10 the control electronics 4 ,

Die Diagnoseelektronik 10 erhält vom Sensor 3, der zur Erfassung der Winkellage der Rotorwelle eingerichtet ist, die erfassten Winkelwerte 14 und überwacht diese und/oder deren Verlauf.The diagnostic electronics 10 receives from the sensor 3 , which is set up to record the angular position of the rotor shaft, the recorded angular values 14 and monitors them and / or their course.

Somit wird die Bremse also einerseits von der Ansteuerlogik 5 aktivierbar und andererseits von der Diagnoselogik 10. Somit ist eine redundante Abschaltung ermöglicht.This means that the brake is controlled by the control logic 5 can be activated and on the other hand by the diagnostic logic 10 , This enables redundant shutdown.

Wenn beispielsweise der Getriebemotor anhalten soll wird von der Ansteuerlogik 5 der Steuerelektronik 4 ein Abschaltsignal erzeugt, das über die Schnittstellenteile 6 und 7 samt Datenbus 17 ein Abschalten mittels der Ansteuerung 8 ermöglicht, welche die Spannungsversorgung der Spulenwicklung der Bremse 2 unterbricht.If, for example, the gear motor is to be stopped by the control logic 5 the control electronics 4 generates a shutdown signal via the interface parts 6 and 7 including data bus 17 a shutdown by means of the control 8th which enables the voltage supply to the coil winding of the brake 2 interrupts.

Beispielhaft ist die Ansteuerung 8 realisierbar durch einen steuerbaren Schalter.The control is an example 8th realizable by a controllable switch.

Wie oben erläutert, führt der andere Abschaltpfad von der Diagnoselogik 10 zur sicherheitsgerichteten Ansteuerung 11 und ist ebenfalls sicherheitsgerichtet ausgeführt.As explained above, the other shutdown path leads from the diagnostic logic 10 for safety-related control 11 and is also safety-related.

Beispielhaft ist die sicherheitsgerichtete Ansteuerung 11 ebenfalls realisierbar nach Art eines steuerbaren Schalters.Safety-related control is an example 11 can also be implemented in the manner of a controllable switch.

Somit ist die Bremse über einen einfachen und zusätzlichen sicherheitsgerichteten Pfad abschaltbar.The brake can thus be switched off via a simple and additional safety-related path.

Wenn also die Ansteuerung 8 die Spulenwicklung bestromen lassen will, ist dies nur möglich, wenn die sicherheitsgerichtete Steuerung 11 die Versorgungsspannung 13 nicht abtrennt.So if the control 8th the coil winding wants to be energized, this is only possible if the safety-related control 11 the supply voltage 13 does not separate.

Vorzugsweise ist die Steuerelektronik 4 als Elektrogerät ausgeführt, insbesondere wobei die Leistungselektronik 9 im selben Gehäuse anordenbar ist. Das Elektrogerät ist in einem Schaltschrank anordenbar, so dass Starkstromleitung 18, Busleitung 17 und Versorgungsspannungsleitung 16 zum Getriebemotor 12 zugeführt werden, der sich außerhalb des Schaltschranks, also im Feld, befindet.The control electronics is preferably 4 designed as an electrical device, in particular the power electronics 9 can be arranged in the same housing. The electrical device can be arranged in a control cabinet, so that power line 18 , Bus line 17 and supply voltage line 16 to the gear motor 12 supplied, which is located outside the control cabinet, i.e. in the field.

Die Leitungen (16, 17, 18) sind in den Anschlusskasten des Elektromotors 1 des Getriebemotors 12 geführt, wobei im Anschlusskasten die Ansteuerung 8 und das Schnittstellenteil 7 angeordnet sind. Somit ist eine zugehörige Leiterplatte im Anschlusskasten angeordnet.The lines ( 16 . 17 . 18 ) are in the junction box of the electric motor 1 of the gear motor 12 led, with the control in the terminal box 8th and the interface part 7 are arranged. An associated circuit board is thus arranged in the connection box.

Die Sensordaten 14 werden nicht nur der Diagnoselogik 10, sondern auch der Steuerelektronik 4 weitergeleitet und dort einem Regler zugeführt, dessen Ausgangssignal die Erzeugung der pulsweitenmodulierten Ansteuersignale wesentlich bestimmt.The sensor data 14 are not just the diagnostic logic 10 , but also the control electronics 4 passed on and fed there to a controller, the output signal of which essentially determines the generation of the pulse-width-modulated control signals.

Die Diagnoselogik 10 überwacht die aus den Sensordaten entnommenen Drehzahlwerte auf Unterschreiten einer minimalen Drehzahl und auf Überschreiten einer maximalen Drehzahl. Wenn einer der Drehzahlwerte aus diesem Drehzahlbereich austritt, also unzulässig hohe oder unzulässig niedrige Drehzahlwerte auftreten, wird ein Warnhinweis erzeugt.The diagnostic logic 10 monitors the speed values taken from the sensor data for falling below a minimum speed and for exceeding a maximum speed. If one of the speed values emerges from this speed range, i.e. impermissibly high or impermissibly low speed values occur, a warning is generated.

Der elektrischen Anschlüsse des Sensors 3 und der Bremse 2 sind in den Anschlusskasten des Elektromotors des Getriebemotors 12 geführt.The electrical connections of the sensor 3 and the brake 2 are in the connection box of the electric motor of the geared motor 12 guided.

Bei anderen Antriebssystemen werden im Unterschied zur 1 die Sensordaten 14 nicht separat, sondern zusammen mit anderen Daten des Elektromotors vom Schnittstellenteil 7 über die Datenbusleitung 17 an das Schnittstellenteil 6 mitübertragen.In other drive systems, in contrast to 1 the sensor data 14 not separately, but together with other data of the electric motor from the interface part 7 via the data bus line 17 to the interface part 6 transferred.

Im Unterschied dazu ist bei anderen Antriebssystemen der Getriebemotor 12 nur als Elektromotor ausgeführt.In contrast to this, the gear motor is used in other drive systems 12 only designed as an electric motor.

Bei einem erfindungsgemäßen Antriebssystem wird im Sensor 2 eine Diagnoselogik integriert. Dabei wird in der Diagnoselogik aus den erfassten Winkelwerten Drehzahlwerte der Rotorwelle des Elektromotors bestimmt und diese Drehzahlwerte auf Überschreiten eines Maximalwerts und auf Unterschreiten eines Minimalwertes überwacht. Sobald ein Drehzahlwert im unzulässigen Bereich liegt, wird ein sicherer Zustand des Antriebssystems aktiviert. Insbesondere wird dabei vom Sensor 2 ein Ansteuersignal zugeführt, so dass die Ansteuerung 8 die Versorgungsspannung 13 für die Spulenwicklung abtrennt, insbesondere also wird die Bremse auf diese Weise aktiviert.In a drive system according to the invention, the sensor 2 diagnostic logic integrated. In the diagnostic logic, speed values of the rotor shaft of the electric motor are determined from the detected angle values and these speed values are monitored for exceeding a maximum value and for falling below a minimum value. As soon as a speed value is in the impermissible range, a safe state of the drive system is activated. In particular, the sensor 2 a control signal is supplied so that the control 8th the supply voltage 13 separates for the coil winding, in particular thus the brake is activated in this way.

Über die digitale Schnittstelle werden dem Sensor zeitlich wiederkehrend jeweils Aktualisierungen des Minimalwertes und des Maximalwertes zugesendet. Somit wird der Verlauf der Drehzahl darauf überwacht, dass er abhängig von Betriebszuständen ist. Wenn also die Steuerelektronik 4 einen Sollwerteverlauf für die Drehzahl des Elektromotors vorgibt und entsprechende Ansteuersignale der Leistungselektronik zuführt, werden der Minimalwert und Maximalwert zeitlich wiederkehrend derart aktualisiert, dass der Verlauf des Minimalwerts und des Maximalwerts ein Band, insbesondere einen Wertebereichsverlauf, von Drehzahlwerten begrenzt, in welchem der Sollwerteverlauf enthalten ist. Updates of the minimum value and the maximum value are sent to the sensor in a recurrent manner via the digital interface. The speed curve is thus monitored to ensure that it is dependent on operating states. So if the control electronics 4 Prescribes a setpoint value curve for the speed of the electric motor and feeds corresponding control signals to the power electronics, the minimum value and maximum value are updated recurrently in such a way that the curve of the minimum value and the maximum value limits a band, in particular a value range curve, of speed values, in which the setpoint curve is contained ,

Beispielsweise nimmt der Sollwert für Drehzahl beim Starten des Antriebssystems zunächst zu, bleibt danach zeitweise konstant und nimmt dann ab, bis der Stillstand erreicht ist und dabei die Bremse aktiviert wird. Entsprechend verläuft auch der Minimalwert, wobei er beim Starten kurzzeitig bei Null verbleibt und erst dann ansteigt, um in einen konstanten Bereich überzugehen und danach wieder abzunehmen, so dass er schon vor dem Sollwerteverlauf Null erreicht und konstant bleibt bis zum nächsten Starten.For example, the setpoint for speed initially increases when the drive system is started, then remains constant at times and then decreases until standstill is reached and the brake is activated. The minimum value also runs correspondingly, whereby it briefly remains at zero when starting and only then increases in order to pass into a constant range and then decrease again, so that it already reaches zero before the setpoint curve and remains constant until the next start.

Ebenso folgt der Maximalwert dem Sollwerteverlauf, wobei er schon beim Starten einen endlichen, nicht verschwindenden Wert aufweist, von diesem dann zunächst ansteigt, um dann in einen konstanten Bereich überzugehen und danach wieder abzufallen auf einen endlichen, nicht verschwindenden Wert.Likewise, the maximum value follows the setpoint curve, with it having a finite, non-disappearing value as soon as it starts, then initially rising from it, then going over to a constant range and then falling again to a finite, non-disappearing value.

Die zeitlich wiederkehrende Aktualisierung des Maximalwertes und Minimalwertes ist nur im Takt, insbesondere begleitend zum Zyklus, der digitalen Schnittstelle ermöglicht.The timely recurring update of the maximum value and minimum value is only possible in time, in particular accompanying the cycle, of the digital interface.

Vorteil der Bestimmung der Drehzahl und Überwachung der Drehzahl im Sensor 2 ist, dass ein unzulässiger Drehzahlwert sehr schnell erkennbar ist und entsprechend schnell reagiert werden kann, insbesondere durch ein Abschaltsignal oder STO-Signal, um das Antriebssystem möglichst schnell in einen sicheren Zustand zu bringen.Advantage of determining the speed and monitoring the speed in the sensor 2 is that an impermissible speed value can be recognized very quickly and can be reacted accordingly quickly, in particular by means of a shutdown signal or STO signal, in order to bring the drive system into a safe state as quickly as possible.

Wenn nämlich die Winkelwerte über die digitale Schnittstelle übertragen werden und dann erst überwacht werden, ist diese Übertragung nur im Takt des Zyklus der digitalen Schnittstelle möglich und somit eine Bestimmung der Drehzahl und eine aus der Überwachung dieser bestimmten Drehzahl erzeugte Reaktion verlangsamt ausführbar.If, in fact, the angle values are transmitted via the digital interface and are then only monitored, this transmission is only possible in time with the cycle of the digital interface and thus a determination of the speed and a reaction generated from the monitoring of this specific speed can be carried out more slowly.

Erfindungsgemäß werden Maximalwert und Minimalwert über die digitale Schnittstelle von der Steuerelektronik 4 ausgehend zum Sensor 2 hin sicherheitsgerichtet übertragen, also mit einer erhöhten Sicherheit.According to the invention, the maximum value and minimum value are controlled by the control electronics via the digital interface 4 going to the sensor 2 transmitted in a safety-related manner, i.e. with increased security.

Zusätzlich zur Auswertung der Drehzahl, welche aus den erfassten Winkelwerten bestimmt wird, werden aber auch die erfassten Winkelwerte über die digitale Schnittstelle vom Antrieb 12 ausgehend zur Steuerelektronik 4 hinübertragen. Außerdem wird auch das Ergebnis der im Sensor 2 ausgeführten Überwachung über die Schnittstelle übertragen. Dieses Ergebnis, also Ausgangssignal des die Überwachung durchführenden Mittels, wird ebenfalls über die digitale Schnittstelle übertragen und von der Diagnoselogik 10 verwendet.In addition to evaluating the speed, which is determined from the recorded angle values, the recorded angle values are also transmitted by the drive via the digital interface 12 starting with the control electronics 4 carry over. It will also result in the sensor 2 carried out monitoring via the interface. This result, that is to say the output signal of the means carrying out the monitoring, is likewise transmitted via the digital interface and by the diagnostic logic 10 used.

Da die Drehzahlbestimmung auf dem Sensor ausgeführt wird, ist dort eine schnelle und von einer auf der Steuerelektronik 4 ausgeführten Drehzahlbestimmung. unabhängig ausführbar. Somit ist auch eine Übertragung des bestimmten Drehzahlwertes über die digitale Schnittstelle ermöglicht und ein Vergleich von der Diagnoselogik 10 ausführbar, wobei bei einer unzulässig hohen Abweichung der beiden so bestimmten Drehzahlwerte das Antriebssystem in einen sicheren Zustand gebracht wird, insbesondere also die Bremse aktiviert wird.Since the speed determination is carried out on the sensor, there is a fast one and one on the control electronics 4 executed speed determination. independently executable. This also enables a transmission of the determined speed value via the digital interface and a comparison of the diagnostic logic 10 executable, in the event of an impermissibly high deviation of the two speed values determined in this way, the drive system is brought into a safe state, that is to say in particular the brake is activated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Elektromotorelectric motor
22: elektromagnetisch betätigbare BremseElectromagnetically operated brake
33: Sensorsensor
44: Steuerelektronikcontrol electronics
55: Ansteuerlogikcontrol logic
66: DatenschnittstellenteilData interface part
77: DatenschnittstellenteilData interface part
88th: Ansteuerungcontrol
99: Leistungselektronik, insbesondere aufweisend einen WechselrichterPower electronics, in particular having an inverter
1010: Diagnoselogikdiagnostic logic
1111: sicherheitsgerichtete Ansteuerungsafety-related control
1212: Antriebdrive
1313: Versorgungsspannungsupply voltage
1414: Sensordaten, insbesondere also vom Sensor erfasste WinkellageSensor data, in particular thus the angular position detected by the sensor
1515: Getriebemotorgearmotor
1616: Versorgungsleitungsupply line
1717: weiterer Datenbusadditional data bus
1818: StarkstromleitungPower line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102011014753 A1 [0003]
DE 102007052445 A1 [0005]
DE 102008026465 B4 [0006]
DE 102013011300 A1 [0007]

Claims

Drive system, comprising control electronics and an electric motor, the electric motor having a connection box, a brake and a sensor for detecting the angular position of a rotor shaft of the electric motor, characterized in that the sensor is designed such that the sensor detects - angular values of the rotor shaft, it determines a speed and - compares this speed with threshold values - and generates an output signal depending on the result of the comparison, in particular for putting the drive system in a safe state, the control electronics being connected via a digital interface to the electric motor comprising the sensor for data exchange, wherein the control electronics transmit the threshold values in a time-recurring manner via the digital interface to the electric motor comprising the sensor in order to update the threshold values, in particular in such a way that the course of the threshold values corresponds to a speed predetermined by the control electronics hsetpoint curve, in particular speed setpoint curve for the electric motor, is adapted.

Drive system, comprising control electronics and an electric motor, the electric motor having a connection box, a brake and a sensor for detecting the angular position of a rotor shaft of the electric motor, characterized in that the sensor is designed such that the sensor detects - angular values of the rotor shaft, it determines a speed and - compares this speed with threshold values - and generates an output signal depending on the result of the comparison, in particular for putting the drive system in a safe state, the control electronics being connected via a digital interface to the electric motor comprising the sensor for data exchange, wherein the control electronics transmit the threshold values in a time-recurring manner via the digital interface to the electric motor comprising the sensor in order to update the threshold values, in particular in such a way that the course of the threshold values corresponds to a speed predetermined by the control electronics The setpoint curve, in particular the speed setpoint curve for the electric motor, is adapted, the control (8) blocking the supply voltage (13) of the coil winding of the brake depending on a control signal, in particular or releasing the supply of the supply voltage (13), the control signal from the control electronics, in particular from a control logic (5) of the control electronics via the digital interface to the control (8), the angle values detected by the sensor and / or speed values determined by the sensor also providing the sensor (2) with a diagnostic logic (10) of the control electronics digital interface are supplied, the diagnostic logic (10), which is arranged in the control electronics, monitors the values supplied by the sensor and, depending on the result of the monitoring, controls a safety-related control (11) by means of a control signal, in particular controls safety-related, the control g (11) blocks the forwarding of the supply voltage (13) to the control (8) depending on the control signal of the diagnostic logic (10), in particular or enables it.

Drive system after Claim 1 or 2 , characterized in that a control (8) connected to the control electronics via the digital interface is arranged in the connection box of the electric motor.

Drive system according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the control (8) depending on the output signal of the sensor blocks the supply voltage (13) of a coil winding of the brake, in particular or enables its supply.

Drive system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control (8) blocks the supply voltage (13) of the coil winding of the brake depending on a control signal, in particular or releases the supply of the supply voltage (13), the control signal from the control electronics, in particular from a control logic (5) of the control electronics, via the digital interface to the control (8), the angular values detected by the sensor and / or speed values determined by the sensor being passed to the sensor (2) of the control electronics, in particular diagnostic logic (10) Control electronics, are also supplied via the digital interface.

Drive system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the diagnostic logic (10), which is arranged in the control electronics, monitors the values supplied by the sensor and, depending on the result of the monitoring, controls a safety-related control (11) by means of a control signal, in particular safety-related controls, wherein the control (11) blocks the forwarding of the supply voltage (13) to the control (8) depending on the control signal of the diagnostic logic (10), in particular or enables.

Drive system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the digital interface has a first and a second interface part and a data bus line for connecting the two interface parts, the first interface part being arranged on the control electronics, the second interface part being arranged in the connection box, in particular where the first interface part has its own housing which is connected to the housing of the control electronics or is arranged together in a control cabinet.

Drive system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the brake can be actuated electromagnetically and the electromagnet of the brake has the coil winding.

Drive system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the brake is activated when the coil winding is not energized, in particular and is released when energized.

Drive system according to at least one of the preceding claims, characterized in that the control electronics control power electronics for supplying the electric motor, in particular wherein a power line is led from the power electronics to the electric motor.