DE19831931A1 - Antriebseinrichtung - Google Patents
AntriebseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Antriebseinrichtung nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Eine bekannte Einrichtung
dieser Art (EP 446 733 B1) besteht aus einem Servomotor, dem
kaskadisch eine Stromsteuereinrichtung sowie eine
Geschwindigkeits- und Positionssteuereinrichtung
vorgeschaltet sind. Die Stromsteuereinrichtung besitzt einen
Speicher, worin Daten zur Bezeichnung des eingesetzten
Stromverstärkers sowie Motornenndaten abgelegt sind. Über
eine Kommunikationseinrichtung können die in der
Stromsteuereinrichtung vorhandenen Daten einer
übergeordneten Steuereinrichtung mitgeteilt werden. Das
Konzept ist zweckmäßig, wenn Stromsteuereinrichtungen und
Servomotor einander fest zugeordnet sind. Weniger gut
geeignet ist es, wenn Stromsteuereinrichtungen häufig
anderen Motoren zugeordnet werden. Jedesmal ist eine
Anpassung der im Speicher der Stromsteuereinrichtung
abgelegten Motornenndaten erforderlich.
Aus der DE 37 44 733 C2 ist eine Stromversorgungseinrichtung
mit verschiedenartigen, daran anschließbaren
Elektrowerkzeugen bekannt. In einem digitalen Speicher ist
eine werkzeugspezifische Codierung eingespeichert. Wenn der
Verbindungsstecker in die Steckdose eingesteckt wird, so
werden die die Codierung bildenden Daten seriell über die
Datenübertragungsleitungen und den I/O-Kreis in die
elektronische Steuervorrichtung eingelesen. Über diese
Codierung werden beispielsweise Grenzwerte für Parameter wie
Drehzahl, Temperatur, Drehmoment, elektrischer Strom,
elektrische Spannung oder dergleichen vorgegeben.
Bekannt sind ferner Einbau-Codedrehgeber für Servomotoren
(Fa. HEIDENHAIN, Baureihe ERN/ECN/EQN 1300), welche die
Möglichkeit bieten, über eine synchronserielle
Datenschnittstelle Motorkenndaten einzulesen und auf
Anforderung wieder auszugeben. Motoren mit solchen Gebern
lassen sich bequem an beliebige Steuerungen anschließen.
Allerdings ist im Falle der Notwendigkeit eines
Drehgeberaustausches eine Neuprogrammierung des
eingetauschten Gebers erforderlich, die zum einen die
Kenntnis erfordert, wie der Geber zu programmieren ist, zum
anderen der einzugebenden Motorkenndaten. Beides ist in der
Praxis nicht immer gewährleistet. Dazu beschränkt sich die
Möglichkeit der Ablage von Motorkenndaten auf bestimmte
intelligente Inkrementaldrehgeber. Geber einfacherer
Bauweise, z. B. magnetische Systeme wie Zahnkranzgeber,
sehen eine entsprechende Möglichkeit grundsätzlich nicht
vor. Zwar wäre denkbar, sie entsprechend nachzurüsten,
jedoch würde dies zu entsprechend höheren Kosten führen.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Antriebseinrichtung anzugeben, welche einfach mit beliebigen
Steuerungseinrichtungen kombinierbar und unabhängig vom
gewählten Gebertyp ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebseinrichtung mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Durch die
erfindungsgemäße permanente Ablage der Motorkenndaten in
einem im Motorgehäuse vorhandenen Datenspeicher kann der
Motor durch selbst mit dessen Technik nicht vertraute
Anwender leicht in beliebige Steuerungskonfigurationen
integriert werden. Insbesondere die Motorstromversorgung mit
der zugehörigen Motorstromregelung kann sich nach Auslesen
der Motorkenndaten selbsttätig auf einen Motor abstimmen.
Vorteilhaft ist es, dem die Motornenndaten aufnehmenden
Speicher einen Mikroprozessor oder einen
anwenderspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC)
zuzuordnen, welche den Zugriff auf die Motordaten steuern.
Die in dem nicht flüchtigen Speicher hinterlegten
motorspezifischen Daten werden über einen Datenausgang dem
Steuermodul zugeführt. Über denselben Datenausgang in
Verbindung mit der zugehörigen Datenleitung wird ebenfalls
das Signal eines dem Motor zugeordneten Sensors dem
Steuermodul zugeführt. Der für diese Anwendung ohnehin
vorhandene Anschluß wird in erfindungsgemäßer Weise auch für
die Übertragung der motorspezifischen Daten genutzt. Deshalb
weist die Unterbringung des nicht flüchtigen Speichers im
Gehäuse des Servomotors dank der einfachen Datenanbindung
Vorteile auf.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Antriebseinrichtung als
Blockschaltbild.
Fig. 1 zeigt eine Antriebskonfiguration, wie sie für
Anwendungen in Werkzeugmaschinen typisch ist. Sie besteht
aus einer übergeordneten numerischen Steuerung 22, welche
über eine Datenverbindung 23 einem Steuermodul 10 einen
Lage-, Geschwindigkeits- oder Stromsollwert w vorgibt. Im
Steuermodul 10 gelangt der Sollwert w in eine Regeleinheit
15, der weiterhin ein die Istlage, die Istgeschwindigkeit
oder den Iststrom bezeichnendes Rückführungssignal r
zugeführt ist. Entsprechend der Differenz von Sollwert w und
Rückführungssignal r steuert die Regeleinheit 15 einen
Stromumrichter 16 zur Erzeugung eines Motorstromes. Er wird
über entsprechende Zuleitungen 19 einem Servomotor 11
übergeben, welcher entsprechend dem zugeführten Strom eine
Welle 24 antreibt. Die sich an der Welle 24 einstellende
Lage- und/oder Geschwindigkeit wird von einem Sensor 25
erfaßt und in einen Meßwert umgesetzt, der an einem
Datenausgang 14 anliegt. Von dort wird er über eine
Leitungsverbindung 20 als Rückführungssignal r auf die
Steuereinheit 15 im Steuermodul 10 zurückgeführt. Der Sensor
25 kann sowohl ein intelligenter Inkrementaldrehgeber mit
Signalvorauswertung sein als auch ein einfaches magnetisches
System. Alternativ zur Lage- bzw. Geschwindigkeitserfassung
kann auch eine Erfassung des am Motor 11 anliegenden Stromes
erfolgen, diese Alternative ist aus Gründen der
Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Servomotor 11, Sensor
25 und Datenausgang 14 befinden sich in einem gemeinsamen
Gehäuse 12, das in der Regel getrennt von dem Steuermodul 10
angeordnet ist. Das Rückführungssignal r kann außer der
Regeleinheit 15 auch der übergeordneten numerischen
Steuerung 22 über eine Fortsetzung 21 der Leitungsverbindung
20 zugeführt sein. In diesem Fall kann auch ein Teil der
Motorstromregelung in der übergeordneten Steuerung 22
erfolgen, das Steuermodul 10 kann dann entsprechend
einfacher ausgebildet sein oder ganz fehlen.
Im Motorgehäuse 12 befindet sich weiterhin ein nicht
flüchtiger Speicher 13, welcher beispielsweise als EEPROM
ausgeführt ist. Über eine auf den Datenausgang 14 geführte
Datenverbindung 26 ist er beschreib- und auslesbar. In dem
elektronischen Speicher 13 sind antriebsspezifische Daten
abgelegt. Bei Zusammenschaltung mit dem Steuermodul 10
und/oder bei Inbetriebnahme der Anordnung werden die Daten
im Speicher 13 vom Steuermodul 10 ausgelesen. Entsprechend
den Daten konfigurieren sich dann die Regeleinheit 15
und/oder der Umrichter 16. Die im Speicher 13 abgelegten
Motorkenndaten können ferner auch der übergeordneten
Steuerung 22 zugeführt werden, damit diese die Sollwertgabe
daran anpaßt. In dem nichtflüchtigen Speicher 13 sind auch
die Regelparameter für die Regeleinheit 15 hinterlegt. Bei
den Regelparametern kann es sich um Werte für den
Proportionalanteil, den Integralanteil oder den
Differentialanteil eines entsprechenden Reglers handeln.
Auch antriebsspezifische Grenzwerte, wie beispielsweise die
maximal zulässige Drehzahl, der maximal zulässige Strom usw.
und die Art des Antriebs (Synchronmotor oder
Asynchronmotor), eine für den Anlauf des Servomotors 11
notwendige Information, sind in dem nichtflüchtigen Speicher
13 fest hinterlegt. Abhängig von dem hinterlegten Typ des
Servomotors 11 durchläuft das Steuermodul 10
unterschiedliche Regelprogrammabschnitte. Auch die typische
Kennlinie des gewählten Servomotors 11, die beispielsweise
den Zusammenhang zwischen Drehmoment und Drehzahl
beschreibt, findet sich als Information in dem
nichtflüchtigen Speicher 13.
Zur Erfassung der für eine Regelung bzw. Überwachung
notwendigen Daten des Servomotors 11 sind Sensoren 25
vorgesehen. Diese erfassen beispielsweise den Strom, die
Temperatur, die Position oder die Drehzahl des Servomotors
11. Je nach verwendetem Sensor 25 ist eine diesem Sensor 25
zugeordnete Sensorkennlinie in dem nichtflüchtigen Speicher
13 abgelegt. Wird als Sensor 25 beispielsweise ein
NTC-Temperaturfühler verwendet, so ist in dem nichtflüchtigen
Speicher 13 ein Parametersatz der die Kennlinie
beschreibenden Exponential-Funktion abgespeichert.
Bei jedem Neustart des Servoantriebs 11 werden in einem
Initialisierungsschritt die in dem nichtflüchtigen Speicher
13 hinterlegten Daten über die Datenverbindung 26, den
Datenausgang 14 und die Datenleitung 20 ausgelesen und der
Regeleinheit 15 zugeführt. Im laufenden Betrieb wird die
Datenleitung 20 zur Kommunikation zwischen dem Sensor 25 und
der Regeleinheit 15 verwendet. Die Datenleitung 20 besteht
aus einem Kabel, wobei im Echtzeitbetrieb das
Rückführungssignal r des Sensors 25, im Beispiel die
Drehzahl des Servomotors 11, an die Regeleinheit 15
übertragen wird. Im Normalbetrieb können der Regeleinheit
15 außerdem Statussignale des Sensors 25, die die
Funktionsfähigkeit des Sensors 25 beschreiben, zugeführt
werden. Grundsätzlich könnte die Datenleitung 20 auch aus
zwei Kabeln gebildet werden, wobei in dem einen Kabel im
Echtzeitbetrieb das Rückführungssignal r des Sensors 25, und
in dem zweiten die Statussignale des Sensors 25 und die
Daten des nichtflüchtigen Speichers 13 übertragen werden.
Das zweite Kabel läßt einen bidirektionalen Datenaustausch
zwischen dem Steuermodul 10 und der elektronischen
Peripherie 28 zu.
Sollte beispielsweise bei der Inbetriebnahme des Servomotors
11 zur Optimierung der Regeleinheit 15 Regelparameter direkt
im Steuermodul 10 verändert worden sein, können diese Daten
in den nichtflüchtigen Speicher 13 geschrieben werden, so
daß sie für den nächsten Anlauf des Servomotors 11 als
aktuelle Parameter zur Verfügung stehen.
Als weitere Alternative können in dem nichtflüchtigen
Speicher 13 auch prozeßspezifische Daten nicht flüchtig
hinterlegt werden. Zu denken wäre hier beispielsweise an
eine nicht zu überschreitende Prozeßdrehzahl, die unter der
maximal möglichen Motordrehzahl liegt.
Die Übertragung der im Speicher 13 abgelegten Motorkenndaten
erfolgt über eine Datenverbindung, welche in Form eines
Datenbusses ausgeführt sein kann. Die Daten können dann von
allen an den Bus angeschlossenen Teilnehmern ausgelesen
werden. Physikalisch realisiert ist die Datenverbindung
zweckmäßig über die zur Rückführung der vom Sensor 25
abgegebenen Rückführungssignale r ohnehin vorhandenen
Datenleitung 20.
Zur Verwaltung des Datenzugriffs auf den Speicher 13 ist ihm
zweckmäßig eine Peripherie zugeordnet, welche beispielsweise
einen Mikroprozessor oder einen anwenderspezifischen
integrierten Schaltkreis (ASIC) beinhaltet. Speicher 13 und
die elektronische Peripherie 28 zu seiner Verwaltung sind
zweckmäßig auf einer gemeinsamen Platine 29 angeordnet,
welche an einer von außen gut zugänglichen Stelle des
Motorgehäuses 12 angeordnet ist. Beispielsweise kann die
Platine 29 an der dem Achsaustritt gegenüberliegenden
Stirnseite des Motorgehäuses in einer wannenartigen
Ausnehmung 30 plaziert sein, welche durch eine Fortsetzung
der Längsseiten des Motorgehäuses 12 über den Läuferraum
hinaus erzeugt wird. Die offene Stirnseite wird durch eine
Kappe 31 abgeschlossen. Durch bedarfsweises Entfernen der
Kappe 31 ist die Platine 29 jederzeit leicht zugänglich.
Der Zugriff auf den Speicher 13 kann selbstverständlich auch
direkt erfolgen, ohne daß die elektronische Peripherie 28
erforderlich ist.
Zur Verbesserung der Systemflexibilität besitzen zweckmäßig
auch die im Steuermodul 10 befindliche Steuereinheit 15
und/oder der Umrichter 16 jeweils eine Speichereinrichtung
17, 18, worin Kenndaten zur Charakterisierung der jeweiligen
Einrichtung abgelegt sind. Bei Einrichtung der
Antriebsanordnung werden diese Kenndaten den jeweils anderen
Elementen über die Datenleitung 20 mitgeteilt. Alle Elemente
der Anordnung können so optimal aufeinander abgestimmt
werden.
Unter Beibehaltung des Grundgedankens, im Servomotor 11
einen elektronischen Speicher 13 vorzusehen, worin dessen
Kenndaten permanent abgelegt sind, ist eine Vielzahl von
Variationen des Ausführungsbeispieles möglich. Insbesondere
gilt dies für die Realisierung des Speichers 13. So könnte
beispielsweise die Datenablage auch optisch geschehen, oder
die Anordnung des Speichers 13 innerhalb des Motorgehäuses
12 könnte anders erfolgen. Auch können statt eines einzelnen
Datenausganges 14, über den sowohl die auf dem Speicher 13
abgelegten Daten wie auch die vom Sensor 25 gemeldeten
Meßwerte übertragen werden, mehrere Datenausgänge vorgesehen
sein.
Die Erfindung ist nicht eingeschränkt auf die Verwendung
eine Servomotors 11. Beliebige hinlänglich bekannte
Aktuatoren können Verwendung finden.
Claims (9)
1. Antriebseinrichtung mit einem Servomotor und einem
vorgeschalteten Steuermodul zu dessen Stromversorgung,
welches den Servomotor auf einen vorgegebenen Lage-,
Geschwindigkeits- oder Stromsollwert regelt, wobei im
Gehäuse (12) des Servomotors ein Speicher (13) ausgebildet
ist, in dem motorspezifische Daten und/oder Daten eines den
Istzustand eines Motors (11) erfassenden Sensors (25)
abgelegt sind, und das Gehäuse (12) einen Datenausgang (14)
aufweist, über den die motorspezifischen Daten auslesbar
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der
motorspezifischen Daten und/oder Daten eines den Istzustand
des Motors (11) erfassenden Sensors (25) über eine
Datenleitung (20) erfolgt, über die auch die von dem Sensor
(25) gelieferten Rückführungssignale geführt werden.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuermodul (10) eine Regel-
und/oder Steuereinheit (15) beinhaltet, welche aufgrund der
motorspezifischen Daten und/oder der Daten des den
Istzustand des Motors (11) erfassenden Sensors (25)
konfigurierbar ist.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Steuermodul (10) ebenfalls eine
Speichereinrichtung (17, 18) mit für das Steuermodul (10)
spezifischen Daten aufweist, welche über eine
Datenverbindung (20, 21) auslesbar sind.
4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Speicher (13) in einer aus dem
Motorgehäuse (12) herausgebildeten Ausnehmung (30)
angeordnet ist.
5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Speicher (13) eine intelligente
Datenverarbeitungseinrichtung (28) zugeordnet ist, die
weitere Aufgaben z. B. eine Lage- und/oder Drehzahlregelung
oder Teile davon übernimmt.
6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß über den Datenausgang (14) auch
motorspezifische Daten und/oder Daten des den Istzustand des
Motors (11) erfassenden Sensors (25) in den Speicher (13)
einschreibbar sind.
7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Speicher (13) ein EEPROM ist.
8. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als von dem Sensor
(25) geliefertes Rückführungssignal der Istzustand des
Motors (11) verwendet ist.
9. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als
Rückführungssignal ein den Zustand des Sensors (25)
beschreibendes Signal verwendet ist.
Priority Applications (4)
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DE19831931A Withdrawn DE19831931A1 (de) | 1997-08-08 | 1998-07-16 | Antriebseinrichtung |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BOSCH REXROTH AG, 70184 STUTTGART, DE |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110201 |