DE19716520A1 - Erfassungsvorrichtung für Betriebsgrößen von Elektromotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfas­ sung von Betriebsgrößen von Elektromotoren, wie ins­ besondere der Anzahl der Motorenanläufe und der An­ zahl der Betriebsstunden sowie gegebenenfalls weite­ re Betriebsgrößen eines Elektromotors, um eine gesi­ cherte Aussage bereitzustellen, ob der Elektromotor nach einer bestimmten Betriebszeit wiederverwendbar ist oder entsorgt werden muß.

Stand der Technik

In technischen Systemen eingesetzte Gleich- oder Wechselstrom-Elektromotoren können unter Umständen am Ende der Lebensdauer des technischen Systems in einem neuen technischen System weiter verwendet wer­ den, wenn die Nutzungsdauer des Elektromotors deut­ lich unterhalb der vom Hersteller angegebenen Stand­ zeit beim Kunden liegt. Diese Vorgehensweise, das heißt, ein gezieltes Produkt-Recycling wird bei­ spielsweise bei Kopiergeräten bereits praktiziert. Eine derartige Wiederverwendung erfordert jedoch bislang ein aufwendiges Testverfahren, um eine zu­ verlässige Aussage über die Wiederverwendbarkeit treffen zu können. So wird beispielsweise bei den angesprochenen Kopiergeräten eine akustische Geräu­ schanalyse in aufwendiger Weise durchgeführt, um über das Produkt-Recycling eine zuverlässige Aussage treffen zu können. Im Fall von Elektromotoren ist es bislang üblich, diese in aufwendiger Weise durchzu­ messen und gegebenenfalls Belastungstests auszuset­ zen, um schließlich eine Aussage betreffend Produkt- Recyclebarkeit treffen zu können.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht einen vollständig anderen Weg und schlägt eine Vorrichtung zum Erfassen von Betriebs­ größen von Elektromotoren mit einem unter Einwirkung von wenigstens einem Betriebsparameter beeinflußten Mittel vor, das dazu ausgelegt ist, eine motorver­ schleißende Einwirkung auf den Motor zu speichern und gegebenenfalls anzuzeigen. In Betracht gezogen werden als Betriebsgrößen insbesondere die Anzahl der Motoranläufe und die Anzahl der Betriebsstunden sowie gegebenenfalls weitere für die noch zu erwar­ tende Lebensdauer eines Elektromotors aussagekräfti­ ge Betriebsgrößen zugunsten einer Entscheidung über die Wiederverwendbarkeit des Elektromotors im Rahmen von Produkt-Recycling. Außerdem kann die Kenntnis über den Stand beziehungsweise Zustand dieser Be­ triebsgrößen für Wartung/Instandhaltung und Markt­ forschung genutzt werden. Insbesondere kann aus der Kenntnis von beispielsweise den Parametern "Anzahl der Motorläufe" und "Anzahl der Betriebsstunden" di­ rekt und ohne aufwendige Testverfahren auf die Wie­ derverwendbarkeit des jeweiligen Elektromotors ge­ schlossen werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Grundsätzlich können die Mittel für die erfindungs­ gemäße Betriebsgrößenerfassungsvorrichtung zur Spei­ cherung und Anzeige von Einwirkungen der Betriebs­ größen in unterschiedlichster Weise realisiert sein, beispielsweise als mechanisches, elektro-mechani­ sches oder elektronisches Mittel auf physikalischen, chemischen oder physikalisch/chemischen Effekten ba­ sierend. Demnach ist das Mittel beispielsweise vor­ teilhafterweise in Gestalt einer in einem Behälter enthaltenen Flüssigkeit gestaltet, welche der Be­ triebswärme des Elektromotors ausgesetzt ist und durch diese verdampft, wobei aus der Restmenge der Flüssigkeit jederzeit auf die Recyclebarkeit des Elektromotors geschlossen werden kann.

Eine Alternative hierzu ist ein Mittel in Gestalt einer elektronischen Schaltung zum Registrieren der Betriebsstunden und/oder der Motoranläufe des Elek­ tromotors, und bevorzugt zur Registrierung sowohl der Betriebsstunden wie der Motoranläufe. Selbstver­ ständlich lassen sich auch weitere Betriebsdaten, wie Leistungsaufnahme, Temperatur etc. registrieren.

Vorteilhafterweise ist die Schaltung der erfindungs­ gemäßen Erfassungsvorrichtung mit einer Zeitbasis versehen, auf deren Grundlage die Betriebsspannung beziehungsweise die Motoranläufe registriert wird beziehungsweise registriert werden. Bei der Zeitba­ sis kann es sich um einen einfach aufgebauten RC- Oszillator, das heißt um einen Oszillator ohne Schwingquarz handeln, weil eine hohe Genauigkeit und absolute Zeiterfassung durch die Zeitbasis nicht er­ forderlich sind.

Das Ablegen von Information über die Betriebsstunden und Motoranläufe des Elektromotors erfolgt bevorzugt in einem Speicher in Gestalt eines PROM oder eines EPROM, deren Elemente abhängig vom Motoranlauf zer­ stört beziehungsweise beschrieben werden.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist außerdem eine Schreiblogik zum Ab­ speichern der Zustände "Motoranlauf" und "Motorlauf" während der Betriebszeit des Elektromotors vorgese­ hen.

Schließlich weist die Schaltung der erfindungsgemä­ ßen Erfassungseinrichtung zusätzlich eine Auslese­ schaltung für abgespeicherte Betriebsdaten auf, um am Ende der Betriebszeit beziehungsweise bei der Entscheidung über Produkt-Recycling die Betriebsda­ ten über ein entsprechendes externes Gerät auslesen sowie gegebenenfalls auswerten zu können.

Um die erfindungsgemäße Erfassungseinrichtung am entsprechenden Elektromotor ohne großen Platzaufwand anbringen zu können, ist es bevorzugt, die Bestand­ teile der Schaltung in einem IC integriert unterzu­ bringen.

Schließlich betrifft die Erfindung einen Elektromo­ tor, der mit der erfindungsgemäßen Erfassungsein­ richtung ausgerüstet ist, die bevorzugt in Gestalt eines Moduls gebildet beziehungsweise im Elektromo­ tor integriert ist und besonders bevorzugt einen Diagnoseanschluß aufweist, um die in der Schaltung gespeicherten Betriebsdaten einer externen Auswer­ tung problemlos zuführen zu können.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand der folgenden Figuren nä­ her erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen mit der erfindungsge­ mäßen Betriebsgrößen-Erfassungseinrich­ tung versehenen Elektromotor, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Betriebsgrößen-Erfassungsvorrichtung.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Elektromotor 1 handelt es sich um einen beispielsweise 12-V-Gleichstrom- Elektromotor, an dessen Klemmen 3 und 4 eine Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Betriebsgrößen- Erfassungsvorrichtung in Gestalt einer in Fig. 2 näher gezeigten Schaltung 2 angeschlossen ist. Rein beispielhaft ist die Betriebsgrößen-Erfassungsvor­ richtung zur Erfassung zweier Betriebsdaten ausge­ legt. Selbstverständlich sind auch andere oder wei­ tere Betriebsdaten erfaßbar. Bevorzugt ist die Be­ triebsspannung der Betriebsgrößen-Erfassungsvor­ richtung beziehungsweise der Schaltung 2 identisch mit der Versorgungsspannung des Elektromotors 1, um keine gesonderten Maßnahmen zur Spannungsversorgung der Vorrichtung treffen zu müssen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist die als elektroni­ sche Schaltung 2 ausgelegte Betriebsgrößen-Erfas­ sungsvorrichtung von Fig. 1 einen Speicher 5 in Form eines PROM- oder (E)EPROM-Array auf, dessen Elemente bei jedem Anlauf des Elektromotors 1 zer­ stört beziehungsweise beschrieben werden. Außerdem ist ein einfacher RC-Oszillator 6 als Zeitreferenz vorgesehen, der zur groben Erfassung der Betriebs­ dauer dient. Ein hochfrequenter Schwingquarz für die Zeitreferenz erübrigt sich im vorliegenden Fall, da Genauigkeit und absolute Zeit für eine Aussage zur Recyclebarkeit des Elektromotors 1 nicht entschei­ dend sind; vielmehr genügt es, mittels der Zeitrefe­ renz in Gestalt des Oszillators 6 grob die Betriebs­ zeit des Elektromotors in Stunden erfassen zu kön­ nen.

Der RC-Oszillator 6 beaufschlagt eine Schreiblogik 7 zum Abspeichern der Zustände "Motoranlauf" und "Motorlauf" während der Betriebszeit des Elektromo­ tors 1. Die Ausgangssignale der Schreiblogik 7 wer­ den in den Speicher 5 eingespeist. Außerdem ist die Schreiblogik 7 durch eine Datenerfassungseinrichtung 8 beaufschlagt, die parallel zu den Klemmen 3, 4 des Elektromotors 1 geschaltet ist.

Eine Ausleseschaltung 9 dient zum Auslesen des In­ halts des Speichers 5, wobei eine Anzeige des Ausle­ seergebnisses beispielsweise über ein nicht darge­ stelltes Display, das bevorzugt integral mit der Vorrichtung 2 gebildet ist, oder über ein externes Gerät erfolgt, und zwar über einen Anschluß 10, der optional mit dem Ausgang der Ausleseschaltung 9 ver­ bunden sein kann. Über ein entsprechendes externes Gerät können demnach nach Ende des Lebenszyklus des technischen Systems, in welchem der Elektromotor verwendet wurde, dessen Betriebsdaten ausgelesen und ausgewertet werden.

Damit die Auswertung der Betriebsdaten kostengünstig mit vorhandenen Bauelementen erfolgen kann, sollten für einen typischen Elektromotor z. B. bis zu 1000 Motoranläufen mit jeweils 10 Zuständen "Motorlauf nach dem Motoranlauf" gespeichert werden, da nach mehr als 1000 Anläufen eine Wiederverwendung übli­ cherweise nicht mehr relevant ist. Für einen typi­ schen EEPROM können 1000 × 10 = 10.000 Schreibvor­ gänge problemlos bewältigt werden. Allerdings hängt die Art der Datenspeicherung und Auswertung vom kon­ kreten Anwendungsfall ab. Beispielsweise ist bei ei­ nem Scheibenhebermotor für ein Kraftfahrzeug nur die Anzahl der Anläufe relevant, während bei einem Waschmaschinenmotor nur die Anzahl der Betriebsstun­ den relevant ist. Anwendungsspezifische Charakteri­ stika werden durch entsprechende Parametrisierung der Schreiblogik 7 berücksichtigt und schränken in kei­ ner Weise die Massenherstellung der erfindungsgemä­ ßen Betriebsgrößen-Erfassungsvorrichtung in Gestalt der beispielsweise in Fig. 2 gezeigten Schaltung 2 ein.

Die vorstehend erläuterte Betriebsgrößen-Erfas­ sungsvorrichtung für einen Elektromotor 1 ist sehr billig realisierbar und gestattet ohne Verwendung aufwendiger Testverfahren sehr schnell und kosten­ günstig eine zuverlässige Aussage über die grund­ sätzliche Wiederverwendbarkeit eines Elektromotors am Ende der Einsatzzeit eines Systems, innerhalb welchem der Elektromotor seine Arbeit verrichtet hat. Eine typische Anwendung liegt beispielsweise für einen Akku-Schraubermotor vor. Das Auslesen er­ folgt in diesem Fall durch Anstecken eines externen Auslesegeräts 11 an den Service-Anschluß 10 der er­ findungsgemäßen Betriebsgrößen-Erfassungsvorrich­ tung 2. Ausgewertet wird die Anzahl der Motoranläufe und/oder Motorbetriebsstunden in bezug auf die vom Hersteller angegebene typische Betriebszeit. Darüber hinaus kann aus diesen Daten auf die Historie weite­ rer, beispielsweise mechanischer Bestandteile schlußgefolgert werden. So ermöglicht beispielsweise der Vergleich der gewonnenen Betriebsgrößen, wie aufgenommene Leistung und Betriebszeit, mit Erfah­ rungswerten einen Rückschluß auf das Einsatzgebiet des Elektromotors. Werden die Daten beispielsweise für den Elektromotor einer Bohrmaschine erfaßt, so läßt sich aus den Daten ermitteln, welche Materiali­ en bearbeitet wurden. Hohe Leistungsaufnahme und kurze Betriebszeiten lassen auf sehr harte zu boh­ rende Materialien schließen. Andere Auswertungen sind selbstverständlich auch denkbar. Ein als Compu­ ter ausgebildetes externes Auslesegerät 11 ermög­ licht eine beliebige Verknüpfung und Darstellung der erfaßten Daten.

Claims (18)

1. Vorrichtung zur Erfassung von Betriebsgrößen von Elektromotoren mit einem unter Einwirkung von wenigstens einem Betriebsparameter eines Elektromo­ tors (1) beeinflußten Mittel (2), das dazu ausgelegt ist, die Einwirkung zu speichern und/oder anzuzei­ gen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mittel auf einen physikalischen, chemischen beziehungsweise physikalisch/chemischen Effekt anspricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Mittel eine in einem Behälter ent­ haltene Flüssigkeit aufweist, die der Betriebswärme des Elektromotors (1) ausgesetzt ist und durch diese verdampft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (2) eine elektroni­ sche Schaltung zum Registrieren der Betriebsstunden des Elektromotors (1) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (2) eine elektronische Schaltung zur Registrierung der Motor­ anläufe des Elektromotors (1) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (2) parallel zu den Klemmen (3, 4) des Elektromotors (1) geschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsspannung der Schal­ tung (2) derjenigen des Elektromotors (1) ent­ spricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (2) wenigstens ei­ nen Speicher (5) aufweist, dessen Elemente auf jeden Motoranlauf ansprechen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Speicher (5) ein PROM-Array bezie­ hungsweise ein (E)EPROM-Array ist, dessen Elemente abhängig vom Motoranlauf zerstört beziehungsweise beschrieben werden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zeitbasis (6) vor­ gesehen ist, auf deren Grundlage die Betriebsspan­ nung beziehungsweise die Motoranläufe registriert wird beziehungsweise werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zeitbasis ein Oszillator (6), vor allem ein Oszillator ohne Schwingquartz ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schreiblogik (7) zum Anspeichern der Zustände "Motoranlauf" und "Motorlauf" während der Betriebszeit des Elektromo­ tors (1) vorgesehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schreiblogik (7) zum Anspeichern zusätzlicher Betriebsgrößen, wie Temperatur und/oder Leistungsaufnahme, während der Betriebszeit des Elektromotors (1) vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausleseschaltung (9) für die abgespeicherten Betriebsdaten vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile der Schaltung (2) in einen IC integriert sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß (10) vorge­ sehen ist, an den zum Auslesen und Auswerten der Be­ triebsdaten ein Auslesegerät (11) anschließbar ist.

17. Elektromotor, an beziehungsweise in dem die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, vor allem in Gestalt eines Moduls angebracht beziehungs­ weise integriert ist.

18. Elektromotor nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Diagnoseanschluß vorgesehen ist, um die in der Vorrichtung gespeicherten Betriebsda­ ten des Elektromotors (1) einer externen Auswertung zuzuführen.