DE102019210525A1 - Monitoring device - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Überwachungsgerät (12).Es ist vorgesehen, dass eine Betriebsgröße (38) vom Lagegeber (40) eines Servomotors (14) durch das Überwachungsgerät (12) direkt und ohne Veränderung wieder ausgegeben wird und dazwischen lediglich detektiert wird.The invention relates to a monitoring device (12). It is provided that an operating variable (38) from the position encoder (40) of a servomotor (14) is output again directly and without change by the monitoring device (12) and is only detected in between.
Description
Die Erfindung betrifft ein Überwachungsgerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein Überwachungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 und ein Überwachungsverfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.The invention relates to a monitoring device according to the preamble of claim 1, a monitoring system according to the preamble of claim 8 and a monitoring method according to the preamble of claim 9.
Auf dem technischen Gebiet der Überwachungs- und Diagnosetechnik ist es bekannt, Zustände technischer Systeme unter Auswertung ihrer Betriebsgrößen zu überwachen. Die Überwachung kann dabei als reine Überwachung des Ist-Zustands, was auch als Condition Monitoring bekannt ist, erfolgen. Die Überwachung kann auch prädiktiv erfolgen, was beispielsweise unter dem Begriff der Predictive Maintenance bekannt ist.In the technical field of monitoring and diagnostic technology, it is known to monitor the states of technical systems by evaluating their operating parameters. The monitoring can take place as a pure monitoring of the actual state, which is also known as condition monitoring. The monitoring can also take place predictively, which is known, for example, under the term predictive maintenance.
Aus der
Die
Die
Bekannte technische Lösungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie systemtechnisch und baulich auf einen bestimmten Verwendungszeck hin angepasst sind und beispielsweise in eine Steuerungseinrichtung integriert werden müssen.Known technical solutions, however, have the disadvantage that they are technically and structurally adapted to a specific application and have to be integrated into a control device, for example.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, ein Überwachungsgerät zu schaffen, mit dem unterschiedliche mit einem Servomotor angetriebene technische Systeme überwacht werden können, ohne dabei baulich in das überwachte System eingreifen zu müssen. Dabei soll das Überwachungsgerät möglichst vielfältige Überwachungsaufgaben wahrnehmen können und trotzdem einfach aufgebaut sein.The object of the invention is thus to create a monitoring device with which different technical systems driven by a servo motor can be monitored without having to intervene structurally in the monitored system. The monitoring device should be able to perform as diverse monitoring tasks as possible and still be of simple construction.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1, 8 und 9 gelöst. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.The object is achieved by the subjects of the independent patent claims 1, 8 and 9. Further preferred embodiments of the invention result from the other features mentioned in the subclaims.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Überwachungsgerät, umfassend:
- - einen Anschluss für einen Stromsensor;
- - einen Anschluss für eine Betriebsspannung;
- - eine Datenverarbeitungseinrichtung; und
- - eine Ausgabeschnittstelle für ein Überwachungsergebnis.
- - a connection for a current sensor;
- - a connection for an operating voltage;
- - a data processing device; and
- - an output interface for a monitoring result.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Überwachungsgerät eine weitere Schnittstelle umfasst, mit der wenigstens eine Betriebsgröße eines Lagegebers eines Servomotors durch das Überwachungsgerät geschleift und dabei detektiert werden kann.According to the invention it is provided that the monitoring device comprises a further interface with which at least one operating variable of a position encoder of a servo motor can be looped through the monitoring device and thereby detected.
Mit anderen Worten wird die Betriebsgröße vom Lagegeber durch das Überwachungsgerät, das an dieser Stelle die Funktion einer reinen Signalleitung übernimmt, direkt und ohne Veränderung wieder ausgegeben und dazwischen lediglich abgegriffen beziehungsweise „abgehört“. Die Detektion kann beispielsweise durch Messung einer an der Signalleitung auftretenden Spannung erfolgen.In other words, the operating variable is output from the position encoder by the monitoring device, which at this point takes on the function of a pure signal line, directly and without change and is only tapped or "listened to" in between. The detection can take place, for example, by measuring a voltage occurring on the signal line.
Somit kann das Überwachungsgerät ohne Eingriff in den Servomotor oder eine Steuerungseinrichtung des Servomotors Rohdaten akquirieren, beispielsweise Strom- und Lagegeberdaten, mit denen unterschiedlichste Diagnoseaufgaben erfüllt werden können.The monitoring device can thus acquire raw data, for example current and position sensor data, with which the most varied of diagnostic tasks can be carried out without intervening in the servomotor or a control device of the servomotor.
Vorzugsweise wird der Lagegeber über eine Steckverbindung mit der weiteren Schnittstelle gekoppelt.The position encoder is preferably coupled to the further interface via a plug connection.
Die Strommessung kann beispielsweis mit einem Hall-Effekt-Sensor durchgeführt werden. Vorzugsweise wird der Stromsensor an eine Phasenleitung des Servomotors geklemmt.The current measurement can be carried out, for example, with a Hall effect sensor. The current sensor is preferably clamped to a phase line of the servomotor.
Die Diagnoseaufgabe kann einfach und flexibel an das zu überwachende technische System angepasst werden, beispielsweise durch Ausstattung der Datenverarbeitungseinrichtung mit einer konfigurierbaren Software.The diagnostic task can be easily and flexibly adapted to the technical system to be monitored, for example by equipping the data processing device with configurable software.
Das Überwachungsgerät kann vorteilhaft als kompakte Einheit ausgebildet sein und beispielsweise einen Industrie-PC, Mikrocontroller, Einplatinenrechner oder ähnliches als Datenverarbeitungseinrichtung umfassen. Vorzugsweise ist auch die Software auf der Datenverarbeitungseinrichtung installiert. Als Ausgabeschnittstelle für das Überwachungsergebnis kann beispielsweise ein Netzwerkanschluss, eine Drahtlosschnittstelle oder auch eine Anzeige vorgesehen sein.The monitoring device can advantageously be designed as a compact unit and comprise, for example, an industrial PC, microcontroller, single-board computer or the like as the data processing device. The software is preferably also installed on the data processing device. A network connection, a wireless interface or also a display can be provided as the output interface for the monitoring result.
In bevorzugter Ausgestaltung des Überwachungsgeräts der Erfindung ist vorgesehen, dass über die weitere Schnittstelle als Betriebsgrößen eine Versorgungsspannung in Richtung des Lagegebers ausgegeben werden kann und ein vom Lagegeber her kommendes Messsignal durch das Überwachungsgerät geschleift werden kann.In a preferred embodiment of the monitoring device of the invention it is provided that a supply voltage in the direction of the Position encoder can be output and a measurement signal coming from the position encoder can be looped through the monitoring device.
Somit ist sichergestellt, dass die Messsignale ohne Verzögerung für weitere Aufgaben zur Verfügung stehen und auch die Spannungsversorgung des Lagegebers ist sichergestellt. Die Versorgungsspannung für den Lagegeber kann durchgeschleift oder auch von dem Überwachungsgerät aus dessen Betriebsspannung bereitgestellt werden.This ensures that the measurement signals are available for further tasks without delay and the voltage supply of the position encoder is also ensured. The supply voltage for the position encoder can be looped through or provided by the monitoring device from its operating voltage.
Das Überwachungsgerät kann vorteilhaft zwischen eine Steuerungseinrichtung des Servomotors und den Servomotor geschaltet werden und diese als reine Signalleitung verbinden.The monitoring device can advantageously be connected between a control device of the servomotor and the servomotor and connect them as a pure signal line.
Vorzugsweise wird der Lagegeber und vorzugsweise auch die Steuerungseinrichtung über eine Steckverbindung, Klippverbindung oder dergleichen mit der weiteren Schnittstelle gekoppelt.The position encoder and preferably also the control device is preferably coupled to the further interface via a plug connection, clip connection or the like.
So ist in weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Überwachungsgeräts der Erfindung vorgesehen, dass die Versorgungsspannung von einer Steuerungseinrichtung des Servomotors kommend in Richtung des Lagegebers durchschleifbar ist.Thus, in a further preferred embodiment of the monitoring device of the invention, it is provided that the supply voltage coming from a control device of the servomotor can be looped through in the direction of the position encoder.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Überwachungsgeräts der Erfindung ist vorgesehen, dass das Messsignal des Lagegebers an die Steuerungseinrichtung durchschleifbar ist.In a further preferred embodiment of the monitoring device of the invention it is provided that the measurement signal of the position transmitter can be looped through to the control device.
Die Funktion des Überwachungsgeräts beschränkt sich somit in Bezug auf den Energie- und Signalaustausch zwischen Steuerungseinrichtung und Lagegeber auf eine reine Signalweiterleitung, was die technische Komplexität deutlich reduziert.The function of the monitoring device with regard to the exchange of energy and signals between the control device and the position sensor is therefore limited to pure signal transmission, which significantly reduces the technical complexity.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Überwachungsgeräts der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betriebsgröße in Echtzeit durch das Überwachungsgerät geschleift werden kann. In a further preferred embodiment of the monitoring device according to the invention, it is provided that the operating variable can be looped through the monitoring device in real time.
Dies ist besonders vorteilhaft mit Hinblick auf eine Weiterverarbeitung der Lagesensordaten durch die Steuerungseinrichtung.This is particularly advantageous with regard to further processing of the position sensor data by the control device.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Überwachungsgeräts der Erfindung ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinrichtung eine Datenbank zur Ablage der detektierten Betriebsgröße und einen Diagnosealgorithmus zur Erzeugung des Überwachungsergebnisses umfasst.In a further preferred embodiment of the monitoring device of the invention, it is provided that the data processing device comprises a database for storing the detected operating variable and a diagnostic algorithm for generating the monitoring result.
Dadurch, dass die Datenaufnahme und Datenauswertung direkt im Überwachungsgerät erfolgen können, lässt sich besonders gut eine Echtzeitüberwachung realisieren.Because the data can be recorded and evaluated directly in the monitoring device, real-time monitoring can be implemented particularly well.
In weiterhin bevorzugter Ausgestaltung des Überwachungsgeräts der Erfindung ist vorgesehen, dass an dem Anschluss für den Stromsensor ein breitbandiger Stromsensor angeschlossen ist.In a further preferred embodiment of the monitoring device of the invention it is provided that a broadband current sensor is connected to the connection for the current sensor.
Das Spektrum an durchführbaren Diagnoseaufgaben lässt sich somit vorteilhaft erweitern.The range of diagnostic tasks that can be carried out can thus advantageously be expanded.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Überwachungssystem, umfassend ein erfindungsgemäßes Überwachungsgerät gemäß der vorhergehenden Beschreibung, wobei ein Stromsensor des Überwachungsgeräts mit einer Phasenleitung eines Servomotors wirkverbunden ist und wenigstens eine Betriebsgröße eines Lagegebers des Servomotors über eine weitere Schnittstelle des Überwachungsgeräts durch das Überwachungsgerät hin zu einer Steuerungseinrichtung des Servomotors geschleift und dabei vom Überwachungsgerät detektiert werden kann.Another aspect of the invention relates to a monitoring system, comprising a monitoring device according to the invention according to the preceding description, wherein a current sensor of the monitoring device is operatively connected to a phase line of a servo motor and at least one operating variable of a position encoder of the servo motor via a further interface of the monitoring device through the monitoring device to a Control device of the servomotor looped and can be detected by the monitoring device.
Der Servomotor kann in einem beliebigen Antriebsstrang verbaut sein. Beispielsweise kann der Servomotor eine Zahnstange über ein Getriebe antreiben. Auf Basis der gemessenen Rohdaten, also wenigstens den Lagegeberdaten und den Stromdaten, können Schäden im Antriebstrang oder auch an verbauten Wälzlagern erkannt werden. Der Antriebstrang kann auch Teil eines Fahrzeugs sein.The servomotor can be installed in any drive train. For example, the servomotor can drive a rack via a gear. On the basis of the measured raw data, i.e. at least the position encoder data and the current data, damage to the drive train or to installed rolling bearings can be detected. The drive train can also be part of a vehicle.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren, in dem ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem gemäß der vorhergehenden Beschreibung verwendet wird, umfassend die Schritte:
- - Betreiben eines Servomotors, der von einer Steuerungseinrichtung angesteuert wird;
- - Messen eines Phasenstroms des Servomotors mit einem Stromsensor eines Überwachungsgeräts, der mit einer Phasenleitung des Servomotors wirkverbunden ist;
- - Durchschleifen wenigstens einer Betriebsgröße eines Lagegebers des Servomotors über eine weitere Schnittstelle des Überwachungsgeräts durch das Überwachungsgerät hin zu der Steuerungseinrichtung des Servomotors und dabei Detektion der Betriebsgröße durch das Überwachungsgerät.
- - Operation of a servomotor which is controlled by a control device;
- - Measuring a phase current of the servomotor with a current sensor of a monitoring device which is operatively connected to a phase line of the servomotor;
- - Looping through at least one operating variable of a position encoder of the servomotor via a further interface of the monitoring device through the monitoring device to the control device of the servomotor and thereby detection of the operating variable by the monitoring device.
In bevorzugter Ausgestaltung des Überwachungsverfahrens der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betriebsgröße des Lagegebers und Messwerte des Phasenstroms mit übereinstimmenden Zeitstempeln versehen werden und in einer Datenbank einer Datenverarbeitungseinrichtung des Überwachungsgeräts abgelegt werden.In a preferred embodiment of the monitoring method of the invention, it is provided that the operating variable of the position transmitter and measured values of the phase current are provided with matching time stamps and are stored in a database of a data processing device of the monitoring device.
Somit können die Betriebsgrößen des Lagegebers und des Phasenstroms einander zeitlich zugeordnet werden, was ein breites Spektrum für weitere Auswertungen eröffnet.Thus, the operating variables of the position encoder and the phase current can be related to each other over time can be assigned, which opens up a broad spectrum for further evaluations.
Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.The various embodiments of the invention mentioned in this application can be advantageously combined with one another, unless stated otherwise in the individual case.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert. Es zeigt:
-
1 ein erfindungsgemäßes Überwachungssystem.
-
1 a monitoring system according to the invention.
Ferner umfasst das Überwachungssystem
Das Überwachungsgerät
Das Überwachungsgerät
Die Datenverarbeitungseinrichtung
Das Überwachungsgerät
Bei den Betriebsgrößen
Außerdem liegt als Betriebsgröße
Während das Messsignal
Zugleich ist sichergestellt, dass die Betriebsgrößen
Die detektierte Betriebsgröße
Um die Messwerte des Lagegebers
Die Recheneinrichtung
Das Überwachungsergebnis kann beispielsweise lauten, dass sich ein Schaden im Servomotor
Mit dem Überwachungsgerät
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- ÜberwachungssystemSurveillance system
- 1212
- ÜberwachungsgerätMonitoring device
- 1414th
- ServomotorServo motor
- 1616
- SteuerungseinrichtungControl device
- 1818th
- LeistungselektronikPower electronics
- 2020th
- Anschlussconnection
- 2222nd
- StromsensorCurrent sensor
- 2424
- Anschlussconnection
- 2626th
- DatenverarbeitungseinrichtungData processing device
- 2828
- AusgabeschnittstelleOutput interface
- 3030th
- DatenbankDatabase
- 3232
- RecheneinrichtungComputing device
- 3434
- DiagnosealgorithmusDiagnostic algorithm
- 3636
- weitere Schnittstellefurther interface
- 3838
- BetriebsgrößeCompany size
- 4040
- LagegeberPosition encoder
- 4242
- VersorgungsspannungSupply voltage
- 4444
- Messsignal Measurement signal
- L1L1
- PhasenleitungPhase line
- L2L2
- PhasenleitungPhase line
- L3L3
- PhasenleitungPhase line
- PP
- PunktPoint
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- EP 2292513 B1 [0003]EP 2292513 B1 [0003]
- WO 2019/038631 A1 [0004]WO 2019/038631 A1 [0004]
- WO 2017/048788 A1 [0005]WO 2017/048788 A1 [0005]
Claims (10)
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---|---|---|---|
DE102019210525.4A DE102019210525A1 (en) | 2019-07-17 | 2019-07-17 | Monitoring device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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ID=74093921
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- 2019-07-17 DE DE102019210525.4A patent/DE102019210525A1/en active Pending
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