EP3000170A2

EP3000170A2 - Motorbetriebene förderrolle mit hallsensorsignalkodierung

Info

Publication number: EP3000170A2
Application number: EP14727448.4A
Authority: EP
Inventors: Martin Reszat
Original assignee: Interroll Holding AG
Current assignee: Interroll Holding AG
Priority date: 2013-05-23
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2016-03-30
Also published as: WO2014187887A3; DE202013004752U1; WO2014187887A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine motorbetriebene Förderrolle, umfassend einen innerhalb eines Rollenkörpers angeordneten elektrischen Antriebsmotor, eine elektronische Kommutierungseinheit mit einer Winkelmesseinheit mit zumindest zwei, vorzugsweise drei Positionssensoren, die ausgebildet sind, um ein Winkelpositionssignal auszugeben zur Erfassung einer Wnkelposition eines Aktors relativ zu einem Stator des Antriebsmotors, und mit einer Motorsteuerungselektronik, die mittels einer Signalleitung mit der Wnkelmesseinheit zur Signalübertragung verbunden ist, wobei jeder Positionssensor in einem Signalleitungspfad angeordnet ist, die Signalleitungspfade parallel zueinander geschaltet und mit der Signalleitung verbunden sind, und jeder Signalleitungspfad bei Auslösen des Wnkelpositionssignals eine elektrische Eigenschaft annimmt, die unterschiedlich von der elektrischen Eigenschaft bei Auslösen des Wnkelpositionssignals in einem der anderen Signalleitungspfade ist.

Description

Motorbetriebene Förderrolle mit Hallsensorsignalkodierung

Die Erfindung betrifft eine motorbetriebene Förderrolle, umfassend einen drehbar um eine Achse gelagerten Rollenkörper, einen innerhalb des Rollenkörpers angeordneten elektrischen Antriebsmotor, der zum Antrieb des Rollenkörpers mit dem Rollenkörper zur Übertragung eines Drehmoments verbunden ist, eine Versorgungsleitung, welche den Antriebsmotor mit elektrischer Energie versorgt, eine elektronische Kommutierungseinheit mit einer Winkelmesseinheit mit zumindest zwei, vorzugsweise drei Positionssensoren, die ausgebildet sind, um ein Wnkelpositionssignal auszugeben zur Erfassung einer Wnkelposition eines Aktors relativ zu einem Stator des Antriebsmotors, und mit einer Motorsteuerungselektronik, die mittels einer Signalleitung mit der Wnkelmesseinheit zur Signalübertragung verbunden ist. Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Kommutierung eines elektronisch kommutierten elektrischen Motors einer Förderrolle.

Motorbetriebene Förderrollen und Verfahren zu deren Betrieb sind grundsätzlich beispielsweise aus EP 1656312B1 und EP 1671901 B1 bekannt. Solche motorbe- triebenen Förderrollen werden in zahlreichen unterschiedlichen Anwendungen eingesetzt. Ein typischer Anwendungsfall ist der Einsatz in einer Förderstrecke zum Fördern von Gegenständen wie Behältern, Warensendungen, Reisegepäck und dergleichen. In solchen Anwendungen werden motorbetriebene Förderrollen in horizontaler Lage in einem Rahmengestell montiert und die zu fördernden Produkte rollen auf der Außenfläche des Rollenkörpers. Oftmals werden motorbetriebene Förderrollen bei solchen Anwendungen gemeinsam mit Leerlaufrollen, die über keinen eigenen Antrieb verfügen, eingesetzt und die parallel zur motorbetriebenen Förderrolle in dem Rahmengestell montiert sind, um eine Förderstrecke zu bilden. Diese Leerlaufrollen werden durch die motorbetriebene Förderrolle mittels entsprechender Treibriemen angetrieben.

Eine grundsätzliche Anforderung an motorbetriebene Förderrollen gerade in solchen Anwendungen ist die Bereitstellung eines hohen Drehmoments zur verzögerungsfreien Förderung und Abbremsung auch schwergewichtiger Gegenstände. Aus diesem Grund haben sich motorbetriebene Förderrollen bewährt, die über einen elektronisch kommutierten Drehstrommotor verfügen. Dieser Drehstrommotor ist Platz sparend innerhalb des Rollenkörpers angeordnet und wird typischerweise mittels einer Versorgungsleitung mit Strom versorgt, die durch ein hohl ausgeführtes Achselement der motorbetriebenen Förderrolle hindurchgeführt wird.

Es ist angestrebt, motorbetriebene Förderrollen weitestgehend solcherart zu kapseln, dass ein Eindringen von Flüssigkeiten, beispielsweise im Zuge einer Reinigung der Förderanlage, zuverlässig vermieden wird, ebenso ein Austreten von Schmiermittel aus der Förderrolle in die Umgebung. Nachteilig an dieser Art der Kapselung ist jedoch, dass gerade bei hohen Betriebslasten eine starke Wärmeentwicklung innerhalb des Rollenkörpers durch den darin angeordneten elektrischen Motor auftritt und die erzeugte Wärme durch die Kapselung nicht in ausreichendem Maße abgeführt werden kann. Die höchstzulässige Dauerlast solcher motorbetriebenen Förderrollen ist daher oftmals durch eine Maximaltemperatur begrenzt, die für das temperaturempfindlichste Bauteil innerhalb des Rollenkörpers nicht überschritten werden darf. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine motorbetriebene Förderrolle bereitzustellen, welche eine größere Leistung als vorbekannte motorbetriebene Förderrollen dauerhaft erbringt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine motorbetriebene Förderrolle der eingangs beschriebenen Art gelöst, indem jeder Positionssensor in einem Signalleitungspfad angeordnet ist, die Signalleitungspfade parallel zueinander geschaltet und mit der Signalleitung verbunden sind, und jeder Signalleitungspfad bei Auslösen des Winkelpositionssignals eine elektrische Eigenschaft annimmt, die unterschiedlich von der elektrischen Eigenschaft bei Auslösen des Winkelpositionssignals in einem der anderen Signalleitungspfade ist.

Die Erfindung beruht zunächst auf der notwendigen Verschaltung bei elektronisch kommutierten Motoren, die einerseits eine Drehwinkelerfassung zwischen Stator und Aktor erforderlich macht, andererseits eine Steuerungselektronik mit Kommutierungssteuerung zur Ansteuerung des Motors in Abhängigkeit dieses Drehwinkels erfordert. Es ist bekannt, Drehwinkelerfassung und Steuerungselektronik mit Kommutierungssteuerung benachbart zum Motor im Rollenkörper der Förderrolle zu platzieren.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der motorbetriebenen Förderrolle wird eine spezifische Art der Kommutierungssteuerung des elektrischen Motors innerhalb der Förderrolle ermöglicht. Durch die Bereitstellung von mehreren Positionssensoren in entsprechend mehreren Signalleitungspfaden und deren Verschaltung zueinander als parallele Leitungspfade wird ein Wnkelsensor- Signalleitungspfad geschaffen, der es ermöglicht, die Wnkelposition zwischen Aktor und Stator des elektrischen Motors außerhalb des Rollenkörpers zu ermitteln. Dies wird erreicht, indem jeder Signalleitungspfad eine spezifische elektrische Eigenschaft annimmt, wenn das Wnkelpositionssignal des jeweiligen Positionssensors in dem Signalleitungspfad ausgelöst wird. Hierdurch wird es möglich, über die Signalleitung, mit der die Signalleitungspfade elektrisch verbunden sind, jede einzelne, individuelle elektrische Eigenschaft zu ermitteln, beispielsweise mittels einer Strom-, Widerstands-, Spannungs- Induktivitäts- oder Kapazitätsmessung, und darüber hinaus auch die Summe von zwei oder mehr elektri- sehen Eigenschaften bei Auslösen mehrere Winkelpositionssignale an entsprechend mehreren Positionssensoren zu ermitteln. Aus den so erfassten individuellen elektrischen Eigenschaften kann auf eine eindeutige Winkelposition zwischen Stator und Aktor des elektrischen Motors geschlossen werden und anhand dieser Wnkelposition eine elektronische Kommutierung des Motors mittels der Motorsteuerungselektronik durchgeführt werden. Erfindungsgemäß müssen dabei lediglich die Signalleitungen von der Wnkelerfassungseinheit zu der Motorsteuerungselektronik geleitet werden, was beispielsweise mittels einer einzigen isolierten Litze erfolgt, wenn die Messung der elektrischen Eigenschaft entsprechend gegen Erde durchgeführt wird und die Signalleitungspfade entsprechend geerdet sind, alternativ mit genau zwei Litzen. Durch diese Signalleitung über nur eine oder zwei Litzen wird es ermöglicht, die Wnkelsignale außerhalb der Rolle zu verarbeiten.

Durch die Erfindung wird es möglich, die empfindliche Elektronik, die zur Ansteuerung und Kommutierung des elektrischen Motors erforderlich ist, in einer Motorsteuerungselektronik außerhalb des Rollenkörpers anzuordnen und hierdurch aus dem Temperatureinflussbereich des elektrischen Motors herauszunehmen. Die Motorsteuerungselektronik wird dadurch nicht durch hohe Temperaturen, die bei Spitzenlasten des elektrischen Motors auftreten, nachteilig beein- flusst, sodass der elektrische Motor höhere Spitzenlasten bzw. längere Spitzenbelastungszeiten leisten kann, ohne dass hierdurch ein empfindliches elektronisches Bauteil der Kommutierungselektronik innerhalb der Motorsteuerungselektronik beschädigt wird. Insbesondere müssen solche elektronischen Bauteile, die zur Analog-Digital-Wandlung eingesetzt werden, um den Antriebsmotor in der Förderrolle anzusteuern, nicht innerhalb des Rollenkörpers angeordnet werden müssen und folglich nicht der hohen Betriebstemperatur darin ausgesetzt sind. Stattdessen kann die A-D-Wandlung mit entsprechender Ansteuerung in einer von der Förderrolle mechanisch getrennten, beabstandeten Steuerungselektronikeinheit angeordnet werden, die einerseits keine hohe Wärme entwickelt, andererseits gut gekühlt werden kann. Insgesamt sind bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform lediglich vier, maximal fünf elektrische Leitungen erforderlich, die durch die Hohlachse der motorbetriebenen Förderrolle hindurchgeführt werden müssen, nämlich die drei Motorphasen zur Stromversorgung des Motors und die zwei Litzen der Signalleitung. Dies stellt gegenüber einer konventionellen Erfassung und Übermittlung der Winkelposition zwischen Aktor und Stator eine Einsparung von drei Litzen dar, da bei der konventionellen Signalübertragung neben den drei Motorphasen typischerweise noch drei Sensorsignallitzen sowie eine Sensorversorgungsleitung mit zwei Litzen benötigt würden. Eine solche Durchleitung von insgesamt acht Litzen ist sowohl hinsichtlich der Montage als auch des Bauraums ausgesprochen unpraktikabel und nachteilig. Demgegenüber wird durch die erfindungsgemäße Ausführungsform eine leichte Montage erreicht, wodurch die Anordnung der Motorsteuerungselektronik außerhalb des Rollenkörpers tatsächlich in der Praxis ermöglicht wird.

Bei Anordnung der Signalleitungspfade in serieller Folge können die Positionssensoren beispielsweise solcherart ausgeführt sein, dass sie eine individuelle, von den jeweiligen anderen Positionssensoren unterschiedliche Wderstandsän- derung aufweisen, wenn das jeweilige Wnkelpositionssignal eines Positionssensors ausgelöst wird. In diesem Fall kann die Motorsteuerungselektronik auf Grundlage einer Widerstandsmessung über die Signalleitung den einzelnen oder die mehreren Positionssensoren bestimmen, der/die ausgelöst ist/sind. Bei einer parallelen Schaltungsanordnung der Signalleitungspfade können die Positionssensoren beispielsweise von einem leitenden in einen nichtleitenden Schaltzustand oder umgekehrt wechseln, wenn das Wnkelpositionssignal ausgelöst wird. In diesem Fall kann durch Anordnung eines individuellen elektrischen Bauteils zur Herstellung einer individuellen elektrischen Eigenschaft in jedem Signalleitungspfad wiederum durch eine Strom- oder Wderstandsmessung über die Signalleitung in der Motorsteuerungselektronik bestimmt werden, welche Positionssensoren ausgelöst sind.

Es ist besonders bevorzugt, dass die elektrische Eigenschaft ein Ohmscher Wderstand ist. Die individuelle Bereitstellung von zwei, drei oder mehr unterschiedlichen ohmschen Wderständen in den entsprechenden Signalleitungspfa- den stellt einen praktikablen Ansatz zur summarischen Messung einer solcherart ausgeführten elektrischen Eigenschaft dar und weist den weiteren Vorteil auf, dass ohmsche Widerstände weitestgehend temperaturbelastbar sind und somit die Anordnung innerhalb des Rollenkörpers eröffnen.

Noch weiter ist es bevorzugt, dass in jedem Signalleitungspfad ein elektrischer Wderstand angeordnet ist und jeder elektrische Wderstand eines Signalleitungspfades einen von den elektrischen Wderständen der anderen Signalleitungspfade verschiedenen Wderstandswert hat. Durch diese Differenzierung der Wderstände kann mittels einer Wderstandsmessung oder einer Strommessung über die Signalleitung die jeweilige Wnkelposition anhand des gemessenen Wderstandswerts bzw. Stromwerts bestimmt werden.

Gemäß einer hierzu alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass jeder Positionssensor ausgebildet ist , um von einem ersten elektrischen Wderstand auf einen zweiten elektrischen Wderstand umzuschalten, wenn eine rotierender Sensorgeber benachbart zum Positionssensor liegt und dass der zweite elektrische Wderstand jedes Positionssensors verschieden von dem zweiten elektrischen Wderstand der anderen Positionssensoren ist. Bei dieser Ausführungsform sind die Positionssensoren insoweit unterschiedlich zueinander, dass sie bei Auslösen des Positionssignals eine individuelle elektrische Widerstandsänderung durchlaufen, wodurch dem jeweiligen Positionssensor eindeutig zuzuordnende Wderstandswerte und Summen von solchen Wderstandswerten gemessen werden können, um so zu bestimmen, welche Positionssensoren ausgelöst sind.

Noch weiter ist es bevorzugt, dass die Signalleitung zwei, vorzugsweise genau zwei Litzen umfasst und die Signalleitungspfade diese beiden Litzen miteinander elektrisch verbinden. Durch diese Bereitstellung einer Signalleitung mit zwei Litzen wird eine kompakte Ausführung der Signalleitung mit dadurch möglicher, einfacher Durchführung der Signalleitung durch die Hohlachse der Förderrolle ermöglicht. Unter einer. Litze ist hierbei ein einzelner, isolierter Stromleitungspfad zu verstehen. Noch weiter ist es bevorzugt, dass die Motorsteuerungselektronik außerhalb von dem Rollenkörper angeordnet ist, insbesondere nicht mit dem Rollenkörper mechanisch verbunden ist. Durch diese Fortbildung wird eine thermische vollständige Entkopplung der Motorsteuerungselektronik von der Förderrolle erzielt und folglich erreicht, dass die Motorsteuerungselektronik nicht durch eine Temperatur der Förderrolle aufgeheizt werden kann. Die Signalleitung und eine etwaige Versorgungsleitung für den elektrischen Motor, die sich von der Motorsteuerungselektronik zu dem Rollenkörper erstrecken, werden in diesem Zusammenhang nicht als mechanische Verbindung angesehen. Stattdessen ist unter einer mechanischen Verbindung im Sinne dieser Fortbildung eine insoweit steife Verbindung zwischen einem Bauelement der Förderrolle und der Motorsteuerungselektronik zu verstehen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Motorsteuerungselektronik eine Messeinheit zur Messung der Stromstärke des durch die Signalleitung und die Signalleitungspfade fließenden Stroms umfasst. Durch die Messung der Stromstärke kann insbesondere bei individuellen Widerstandswerten eine schnelle und zuverlässige Bestimmung der jeweils ausgelösten Positionssensoren erfolgen.

Dabei ist es weiterhin bevorzugt, dass die Motorsteuerungselektronik eine Auswertungseinheit umfasst, die mit der Messeinheit signaltechnisch gekoppelt ist zur Übermittlung der gemessenen Stromstärke und ausgebildet ist, um aus der gemessenen Stromstärke eine Winkelposition zu bestimmen, insbesondere indem die gemessene Stromstärke mit vorgespeicherten Werten, die jeweils einer Wnkelposition zugeordnet sind, verglichen wird und aus dem Vergleich eine Wnkelposition bestimmt wird, oder aus der gemessenen Stromstärke durch Anwendung eines Algorithmus eine Wnkelposition berechnet wird. Durch diese Ausführungsform wird eine zuverlässige Ermittlung der Wnkelposition durch Abgleich mit vorgespeicherten Werten, gegebenenfalls durch Interpolation zwischen solchen vorgespeicherten Werten oder alternativ durch Anwendung eines vorbestimmten Algorithmus bzw. einer Formel auf die gemessene Stromstärke erreicht. Die motorbetriebene Förderrolle kann weiter fortgebildet werden, indem die Motorsteuerungselektronik ausgebildet ist, um aus einer gemessenen Stärke des durch die Signalleitung und die Signalleitungspfade fließenden Stroms eine relative Winkelposition zwischen Stator und Aktor zu bestimmen und in Abhängigkeit dieser Wnkelposition die Statorwindungen des elektrischen Motors zur Erzeugung eines Drehmoments und einer kontinuierlichen Rotation des elektrischen Motors anzusteuern.

Es ist noch weiter bevorzugt, die erfindungsgemäße Förderrolle fortzubilden, indem die Positionssensoren Hall-Effektsensoren sind, die über den Umfang des Stators verteilt sind, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Stators verteilt sind und mit der Signalleitung und Erde elektrisch zur Bereitstellung eines Potentials verbunden sind, und eine Signalausgabeleitung jedes Hallsensors mit der Basis jeweils eines Transistors verbunden ist, dessen Kollektor mit der Signalleitung und dessen Emitter mit Erde elektrisch verbunden sind, wobei je ein Hallsensor mit einem Transistor einen seriellen Signalleitungspfad bildet, in dem ein den Signalleitungspfad charakterisierender Ohm^'scher Wderstand seriell angeordnet ist und die Signalleitungspfade parallel zueinander die Signalleitung mit Erde elektrisch verbinden. Mit dieser Ausführungsform wird eine besonders effiziente, belastbare und zugleich kostengünstige Förderrolle bereitgestellt.

Dabei ist es weiterhin besonders bevorzugt, wenn die Hallsensoren über die Signalleitung mit einer Versorgungsspannung versorgt werden. Mit dieser Lösung wird eine platzsparende Doppelnutzung der Signalleitung erzielt, indem diese aus lediglich zwei Litzen bestehen kann, die zugleich zur Bereitstellung der Versorgungsspannung an die Hallsensoren und zur Verbindung der Signalleitungspfade mit der Messeinheit genutzt werden.

Schließlich ist es noch weiter bevorzugt, wenn die Motorsteuerungselektronik eine Temperaturkompensationseinheit umfasst, welche signaltechnisch mit einer Strommesseinheit zur Messung der Stromstärke von zumindest einer Phase der Versorgungsspannung des elektrischen Motors signaltechnisch gekoppelt ist und die ausgebildet ist, um in Abhängigkeit dieser Stromstärke eine Korrekturwert zu ermitteln, mit dem eine Temperaturdrift der Hallsensoren kompensiert wird, mit diesem Korrekturwert das Signal der Hallsensoren zu korrigieren und das korrigierte Signal auszugeben.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren der eingangs beschriebenen

Art, mit den Schritten

Erfassen der Winkelposition zwischen Aktor und Stator mittels zumindest zwei, vorzugsweise drei Positionssensoren, insbesondere Hallsensoren,

Wobei jeder Positionssensor in einem Leitungspfad angeordnet ist, der bei Auslösen des Positionssignals des Positionssensors einen elektrischen Wderstand aufweist, der verschieden von dem elektrischen Wderstand ist, den ein anderer Leitungspfad bei Auslösen des Positionssignals aufweist,

Messen des elektrischen Stroms, der durch die Leitungspfade fließt, Ermitteln des / der ausgelösten Positionssensoren anhand des gemessenen elektrischen Stroms und

Selektives Beaufschlagen einer Statorspule mit einer Antriebsspannung zur Erzeugung eines Drehmoments zwischen Aktor und Stator.

Das Verfahren ermöglicht es, einen Antriebsmotor einer Förderrolle durch eine außerhalb der Förderrolle liegende Motorsteuerungselektronik elektronisch zu kommutieren und hierbei die hierzu notwendigen Wnkelpositionssignale aus der Förderrolle hinaus mittels lediglich zwei Litzen einer Signalleitung nach außen zu führen, was montagetechnisch es ermöglicht, diese Signalleitung durch eine Hohlachse gemeinsam mit der Spannungsversorgung für den elektrischen Motor zu führen. Das Verfahren ist insbesondere ausgebildet zur Betriebsweise der zuvor erläuterten motorbetriebenen Förderrolle mit elektronischer Kommutierung und kann in entsprechender Weise fortgebildet werden, um die zuvor erläuterten Eigenschaften der motorbetriebenen Förderrolle auszuführen.

Es ist insbesondere bevorzugt, wenn die Leitungspfade parallel zueinander geschaltet sind und die Positionssensoren bei Auslösen des Wnkelsignals den Leitungspfad öffnen oder schließen. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die Leitungspfade seriell zueinander geschaltet sind und jeder Positionssensor bei Auslösen des Wnkelsignals seinen elektrischen Wderstand um eine Wderstandsdifferenz ändert, die verschieden von der Wderstandsdifferenz ist, um welche die anderen Positionssensoren bei Auslösen 5 des Wnkelsignals ihren Wderstand ändern.

Schließlich kann das Verfahren fortgebildet werden, indem die Positionssensoren Hallsensoren sind und dass die Stromstärke von zumindest einer Phase der Versorgungsspannung des elektrischen Motors gemessen wird und in Abhängigkeit dieser Stromstärke ein Korrekturwert ermittelt wird, mit dem eine Tempera- i o turdrift der Hallsensoren kompensiert wird, das Signal der Hallsensoren mit diesem Korrekturwert korrigiert wird und das korrigierte Signal ausgegeben wird. Durch diese Fortbildung wird ein temperaturabhängiges Verhalten der Hallsensoren kompensiert, ohne dass hierfür eine separate Leitung oder Sensorik im Bereich der Kommutierung notwendig wäre und auf diese Weise eine präzise An-

15 Steuerung und Kommutierung des Motors erreicht, ohne den Verkabelungsaufwand zum Anschluss der Förderrolle zu erhöhen.

Hinsichtlich der Fortbildungen und Vorteile dieser Fortbildungen zum erfindungsgemäßen Verfahren wird auf die voranstehende Erläuterung zu den entsprechend korrespondierenden, gegenständlichen Merkmalen der motorbetriebenen 20 Förderrolle Bezug genommen.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer motorbetriebenen Förderrolle mit zugehöriger Motorsteuerungselektronik,

25 Fig. 2 ein Schaltdiagramm der Anordnung gemäß Fig. 1 , und

Fig. 3 eine tabellarische Darstellung der Schaltzustände der Schaltung gemäß Fig. 2. Bezug nehmend zunächst auf Fig. 1 ist eine motorbetriebene Förderrolle 1 gezeigt, die in einem Rahmengestell 6 einer Förderstrecke montiert werden kann. Die motorbetriebene Förderrolle ist mittels einer Signal- und Versorgungsleitung 2 mit einer außerhalb der Förderrolle angeordneten Motorsteuerungselektronik 3 verbunden, die ihrerseits Signale aus einer Busleitung 4 zur Ansteuerung der motorbetriebenen Förderrolle empfängt.

Die motorbetriebene Förderrolle weist einen Rollenkörper 7 auf, in dem ein elektronisch kommutierter Drehstrommotor 5 angeordnet ist, der mittels drei Motorphasen, die jeweils über eine separate Litze 13a-c über die Signal- und Versorgungsleitung zugeführt werden, angetrieben wird. Weiterhin ist in der Signal- und Versorgungsleitung eine Signalleitung, bestehend aus zwei Litzen 11 , 12, geführt und elektrisch isoliert gegen die Motorphasen.

Innerhalb des Rollenkörpers ist die Erdungslitze 12 mit einem leitenden Erdungsbauteil der Förderrolle elektrisch verbunden. Die Litze 11 versorgt hingegen drei Hallsensoren, die über den Umfang des Stators des elektrischen Motors verteilt angeordnet sind, mit einer Versorgungsspannung und kann hierdurch einen Stromdurchfluss durch diese Hallsensoren bewirken.

Wird ein Hallsensor 21 , 22, 23 durch einen mit dem Aktor verbundenen Magneten erregt, so löst er einen Stromfluss in einer Leitung 21 a, 22a, 23a aus, die mit der Basis eines jeweiligen Transistors 24a, 25a, 26a elektrisch verbunden ist.

Jeder Transistor ist in einem Signalleitungspfad angeordnet und verbindet über seinen Kollektor und Emitter die Versorgungslitze 11 mit dem elektrisch leitenden, über die Litze 12 geerdeten Bauteil der Förderrolle. In jedem der drei Leitungspfade 24, 25, 26 ist weiterhin ein ohmscher Wderstand 24b, 25b, 26b in Serie zu Kollektor und Emitter des jeweiligen Transistors angeordnet. Der Widerstand 24b weist einen Wderstandswert R auf, der Wderstand 25b einen demgegenüber verdoppelten Wderstandswert 2R und der Wderstand 26b weist einen demgegenüber vervierfachten Widerstandswert 4R auf. Die Versorgungsleitung 1 1 , 12 verbindet die motorbetriebene Förderrolle mit einer Motorsteuerung. Diese ist mittels der Litze 12 ebenfalls geerdet und misst mittels einer Strommesseinheit 41 den über die Litzen 11 , 12 fließenden Strom. Dieser Strom hängt von dem Gesamtwiderstand durch die drei parallel zwischen die Litzen 11 und 12 geschalteten Signalleitungspfade 24 - 26 ab und ergibt einen charakteristischen Stromwert, der abhängig von den jeweils Strom leitenden Signalleitungspfaden 24, 25, 26 ist.

Die Tabelle gemäß Figur 3 zeigt die unterschiedlichen Schaltzustände und entsprechend gemessenen Stromflüsse. Hierbei ist angenommen, dass im Leitungspfad 24 ein Widerstand von 100 Ω eingesetzt ist, im Leitungspfad 25 ein Wderstand 25b von 200 Ω und im Leitungspfad 26 ein Wderstand von 800 Ω eingesetzt ist. Dies ergibt im Fallbeispiel bei Auslösen des Transistors 24a einen Strom von 50 mA, bei Auslösen des Transistors 25a einen Strom von 25 mA und bei Auslösen des Transistors 26a einen Strom von 12,5 mA. Unter der Annahme, dass über die Versorgungsleitung 11 , 12 ein Dauerstrom von 15 mA als Versorgungsstrom fließt, können dann insgesamt acht unterschiedliche Schaltzustände der drei Sensoren erfasst werden, was für eine elektronische Kommutierung eines Drehstrommotors ausreichend ist.

Es ergibt sich dann eine Berechnungsweise zur Ermittlung, welcher Hallsensor oder welche Hallsensoren ausgelöst sind gemäß der Tabelle in Figur 3.

We aus der Tabelle ersichtlich, kann anhand einer Strommessung eindeutig auf die jeweils ausgelösten Hallsensoren individuell rückgeschlossen werden und auf diese Weise eine Wnkelposition zwischen Aktor und Stator eindeutig bestimmt werden.

Claims

Ansprüche

1. Motorbetriebene Förderrolle, umfassend:

einen drehbar um eine Achse gelagerten Rollenkörper,

einen innerhalb des Rollenkörpers angeordneten elektrischen Antriebsmotor, der zum Antrieb des Rollenkörpers mit dem Rollenkörper zur Übertragung eines Drehmoments verbunden ist,

eine Versorgungsleitung, welche den Antriebsmotor mit elektrischer Energie versorgt,

eine elektronische Kommutierungseinheit mit

o einer Winkelmesseinheit mit zumindest zwei, vorzugsweise drei Positionssensoren, die ausgebildet sind, um ein Winkelpositionssignal auszugeben zur Erfassung einer Wnkelposition eines Aktors relativ zu einem Stator des Antriebsmotors, und

o mit einer Motorsteuerungselektronik, die mittels einer Signalleitung mit der Wnkelmesseinheit zur Signalübertragung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Positionssensor in einem Signalleitungspfad angeordnet ist, die Signalleitungspfade parallel zueinander geschaltet und mit der Signalleitung verbunden sind, und

jeder Signalleitungspfad bei Auslösen des Wnkelpositionssignals eine elektrische Eigenschaft annimmt, die unterschiedlich von der elektrischen Eigenschaft bei Auslösen des Wnkelpositionssignals in einem der anderen Signalleitungspfade ist.

2. Förderrolle nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Eigenschaft ein Ohm ^'scher Wderstand ist.

3. Förderrolle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Signalleitungspfad ein elektrischer Widerstand angeordnet ist und jeder elektrische Wderstand eines Signalleitungspfades einen von den elektrischen Wderständen der anderen Signalleitungspfade verschiedenen Wderstandswert hat.

Förderrolle nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass jeder Positionssensor ausgebildet ist, um von einem ersten elektrischen Wderstand auf einen zweiten elektrischen Wderstand umzuschalten, wenn eine rotierender Sensorgeber benachbart zum Positionssensor liegt und dass der zweite elektrische Wderstand jedes Positionssensors verschieden von dem zweiten elektrischen Wderstand der anderen Positionssensoren ist.

Förderrolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung zwei, vorzugsweise genau zwei Litzen umfasst und die Signalleitungspfade diese beiden Litzen miteinander elektrisch verbinden.

Förderrolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerungselektronik außerhalb von dem Rollenkörper angeordnet ist, insbesondere nicht mit dem Rollenkörper mechanisch verbunden ist.

Förderrolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerungselektronik eine Messeinheit zur Messung der Stromstärke des durch die Signalleitung fließenden Stroms umfasst.

Förderrolle nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerungselektronik eine Auswertungseinheit umfasst, die mit der Messeinheit signaltechnisch gekoppelt ist zur Übermittlung der gemessenen Stromstärke und ausgebildet ist, um aus der gemessenen Stromstärke eine Winkelposition zu bestimmen, insbesondere indem

die gemessene Stromstärke mit vorgespeicherten Werten, die jeweils einer Wnkelposition zugeordnet sind, verglichen wird und aus dem Vergleich eine Wnkelposition bestimmt wird, oder

aus der gemessenen Stromstärke durch Anwendung einer Formel eine Wnkelposition berechnet wird.

Förderrolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerungselektronik ausgebildet ist, um aus einer gemessenen Stärke des durch die Signalleitung fließenden Stroms eine relative Wnkelposition zwischen Stators und Aktor zu bestimmen und in Abhängigkeit dieser Wnkelposition die Statorwindungen des elektrischen Motors zur Erzeugung eines Drehmoments und einer kontinuierlichen Rotation des elektrischen Motors anzusteuern.

Förderrolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass die Positionssensoren Hallsensoren sind, die über den Umfang des Stators verteilt sind, vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Stators verteilt sind, und mit der Signalleitung und Erde elektrisch verbunden sind, und eine Signalausgabeleitung jedes Hallsensors mit der Basis jeweils eines Transistors verbunden sind, dessen Kollektor mit der Signalleitung und dessen Emitter mit Erde elektrisch verbunden sind, wobei je ein Hallsensor mit einem Transistor einen seriellen Leitungspfad bildet, in dem ein den Leitungspfad charakterisierender Ohm ^'scher Wderstand angeordnet ist und die Leitungspfade parallel zueinander die Signalleitung mit Erde elektrisch verbinden, wobei die Hallsensoren vorzugsweise über die zwei Litzen der Signalleitung mit ihrer Versorgungsspannung beaufschlagt werden.

Förderrolle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerungselektronik eine Temperaturkompensationseinheit umfasst, welche signaltechnisch mit einer Strommesseinheit zur Messung der Stromstärke von zumindest einer Phase der Versorgungsspannung des elektrischen Motors signaltechnisch gekoppelt ist und die ausgebildet ist, um in Abhängigkeit dieser Stromstärke eine Korrekturwert zu ermitteln, mit dem eine Temperaturdrift der Hallsensoren kompensiert wird, mit diesem Korrekturwert das Signal der Hallsensoren zu korrigieren und das korrigierte Signal auszugeben.

12. Verfahren zur Kommutierung eines elektronisch kommutierten elektrischen Motors einer Förderrolle, mit den Schritten:

Erfassen der Winkelposition zwische Aktor und Stator mittels zumindest zwei, vorzugsweise drei Positionssensoren, insbesondere Hallsensoren,

13. Verfahren nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungspfade parallel zueinander geschaltet sind und die Positionssensoren bei Auslösen des Wnkelsignals den Leitungspfad öffnen oder schließen.

14. Verfahren nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungspfade seriell zueinander geschaltet sind und jeder Positionssensor bei Auslösen des Wnkelsignals seinen elektrischen Widerstand um eine Widerstandsdifferenz ändert, die verschieden von der Widerstandsdifferenz ist, um welche die anderen Positionssensoren bei Auslösen des Winkelsignals ihren Wderstand ändern.

Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,

dadurch gekennzeichnet, dass die Positionssensoren Hallsensoren sind und dass die Stromstärke von zumindest einer Phase der Versorgungsspannung des elektrischen Motors gemessen wird und in Abhängigkeit dieser Stromstärke ein Korrekturwert ermittelt wird, mit dem eine Temperaturdrift der Hallsensoren kompensiert wird, das Signal der Hallsensoren mit diesem Korrekturwert korrigiert wird und das korrigierte Signal ausgegeben wird.