EP3574479A1 - Elektrische antriebseinheit mit intelligenter wartungsbedarfsüberwachung - Google Patents

Elektrische antriebseinheit mit intelligenter wartungsbedarfsüberwachung

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Publication number
EP3574479A1
EP3574479A1 EP18702202.5A EP18702202A EP3574479A1 EP 3574479 A1 EP3574479 A1 EP 3574479A1 EP 18702202 A EP18702202 A EP 18702202A EP 3574479 A1 EP3574479 A1 EP 3574479A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive unit
evaluation
maintenance
electric drive
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP18702202.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tim-Oliver Ricke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lenze Drives GmbH
Original Assignee
Lenze Drives GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lenze Drives GmbH filed Critical Lenze Drives GmbH
Publication of EP3574479A1 publication Critical patent/EP3574479A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/02—Details or accessories of testing apparatus
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0428—Safety, monitoring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02—Electric testing or monitoring
    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
    • G05B23/0259—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterized by the response to fault detection
    • G05B23/0283—Predictive maintenance, e.g. involving the monitoring of a system and, based on the monitoring results, taking decisions on the maintenance schedule of the monitored system; Estimating remaining useful life [RUL]
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C3/00—Registering or indicating the condition or the working of machines or other apparatus, other than vehicles
    • G07C3/14—Quality control systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/24—Pc safety
    • G05B2219/24015—Monitoring

Definitions

  • the invention relates to an electric drive unit with an electric motor and an adapter for an electric fresh drive unit.
  • Electric drive units of the type in question are regularly subject to some wear. This leads to maintenance and / or repairs becoming necessary.
  • the first and simplest of these strategies is to perform War ⁇ obligations at regular intervals.
  • the disadvantage of this strategy is that the War ⁇ maintenance intervals are chosen comparatively short Müs ⁇ sen to guarantee safe. In practice, this leads to a large number of superfluous maintenance work being carried out.
  • control ⁇ means of the electric drive unit as a function of measured operating variables, such as gemes ⁇ sener operating times, a potential maintenance requirements determined. Operating times here are to be understood as the times in which the electric drive unit actually in operation or - in other words - the electric motor actually drives something.
  • US 2006 074 513 AI discloses a sensor set attached to the engine with a monitor system.
  • DE 38 28 207 A1 discloses a diagnostic connector with which the collected parameters of a machine or pump can be read out and evaluated.
  • US 5 726 911 A discloses a monitor system arranged on the housing of an electric motor which detects, processes and stores parameters. The data can then be forwarded to an external system for further processing.
  • the disadvantage of these systems is that the data of a zen ⁇ spectral evaluation unit must be supplied in order to determine the maintenance and repair requirements. Because electric drive units are common components com ⁇ plex electrical systems in which the operating times per fixed time interval can vary extremely different, so can be realized in many cases considerably longer maintenance intervals. Of course, this is particularly advantageous when the electric drive unit in a technical system only rarely and / or only for a short time in operation.
  • the disadvantage is that the respective control unit is tuned very precisely to the electric drive unit.
  • the present invention is now based on the object to show an electric drive unit, which has a reduction in the need for maintenance with high compatibility with other components of technical systems and thus high universal applicability.
  • the electric drive unit has an electric motor.
  • the drive unit has at least one sensor for measuring at least one operating variable of the electric motor.
  • the drive unit comprises an off ⁇ evaluation unit for evaluating the measured operating parameter from the sensor in and / or on the drive unit on ⁇ .
  • This evaluation unit is according to the invention set up to evaluate the measured operational size in terms of the need for maintenance and / or repair.
  • the evaluation can be based on an operating variable measured by a sensor, but it is also possible that a plurality of operating variables are measured with a single sensor and the evaluation is based. Likewise, a plurality of operating variables which are measured with a plurality of sensors, the evaluation can be based. In order to make the following description easier to understand, only the singular form of the sensor and the operating variable will be used in the following.
  • the evaluation unit is also set up to output a signal about the need for maintenance via a signal transmission device if the result of the evaluation of the operating variable indicates the need for maintenance.
  • the signal transmission device is used in the sense of the present invention to output a signal on the need for maintenance and / or Repa ⁇ temperature.
  • the signal transmitter Mitt ⁇ averaging means comprise an optical and / or acoustic input device for the transmission of the signal.
  • the signal transmitter Mitt ⁇ averaging means comprise an optical and / or acoustic input device for the transmission of the signal.
  • the signal transmission device can also be a wireless and / or or a wired interface for transmitting the signal as a data signal.
  • Such an interface has the advantage that the drive unit according to the invention with data-processing devices to communicate technical input, in particular, a higher-level control of a technical system to process the data signals given from ⁇ . Compared to the prior art, this results in the significant advantage that no complex evaluation of the signal is more necessary with regard to the question of the maintenance requirement, since this already contains the information about the existing maintenance requirement.
  • this means example ⁇ as the need for the integration of the drive unit of the invention in an industrial plant with a higher-level controller, they "know" virtually no information about the technical configuration of the drive unit to the signal transmitted to the drive means the information on the Rather, only minimal information about the type of signal or, in other words, the "language” of the signal is needed to enable a higher level controller to process the signal. If, as is customary with complex technical systems, the higher-level controller and the drive unit are delivered ⁇ supplies by different companies, it requires minimal effort to ensure compatibility between the higher-level controller and the drive unit with respect to the signaling maintenance requirements.
  • the interface also allows the communication of a plurality of electric drive units with each other.
  • This can examples are used to play to divert the signal of an electric drive unit to another drive ⁇ unit and outputting this.
  • the output of the signal can be done for example by the display on a display.
  • a plurality, possibly different, drive units can be networked with each other and monitored with regard to their maintenance and / or repair requirements, without requiring a higher-level control for this purpose.
  • the monitoring can take place from one of the drive units.
  • the evaluation unit and / or the sensor advantageously both, and / or the other components such as the signal transmission means, the operating time measuring device, the interface, optical and / or acoustic ⁇ zier devices for transmitting the signal , the speed and / or direction sensor, the signal input for receiving further data and / or signals, the temperature sensor, and / or the display provided in an adapter.
  • the adapter is used for connecting the electric motor to the technical system, in particular with a transmission, and has for this purpose preferably a motor shaft extension on ⁇ . Furthermore, the adapter has teilhaft wash a separate housing.
  • the housing of the adapter to a flange for locking ⁇ bind the adapter with the electric motor and / or a flange for connecting the adapter to the driven by the electric motor technical means.
  • This technical device may preferably be a transmission.
  • Such an adapter makes it possible, on the one hand, to retrofit existing technical systems by equipping the electric motors there with the adapters according to the invention and thus to become electric drive units in the sense of the present invention.
  • almost any electric motors with the advantage ⁇ liable adapters can be combined in inventive electric drive units also in the design of new plants.
  • the transmitter can be set up, in particular programmed, with regard to the requirements of the respective electric motor.
  • ⁇ drive unit As a modular system.
  • a drive unit and a plurality of evaluation units are provided.
  • the evaluation unit now has an evaluation device recording. From this plurality of available evaluation units, an evaluation unit can be selected and recorded by the evaluation device. In this way - depending on the requirements of a specific propulsion unit will be provided - different Ausenseein ⁇ units are received with different functionalities in the power unit and combined with the latter. This makes it possible to provide a comparatively small number of components, a high number of different ⁇ Licher inventive drive units for different purposes. It is understood that such a modular system can also have a plurality of different drive units, which can be combined with the different evaluation units.
  • the drive unit has an operating time measuring device for detecting the operating times of the electric drive unit. These are preferably evaluated by an operating time evaluation unit, which in turn is advantageously part of the evaluation device. This allows the detection of the operating times, which are advantageously included as an output in the evaluation in terms of a possible maintenance requirements.
  • the drive unit may have a rotational speed and / or direction of rotation sensor for measuring the rotational speed and / or the direction of rotation. A corresponding speed and / or Drehurgisausense may be advantageous ⁇ way legally also provided in particular as a component of the evaluation unit. In this way, the data can be collected on the exact operating conditions of the electric drive unit, whereby they are based on the evaluation with regard to a maintenance requirement. be placed and / or included in this evaluation.
  • the drive unit in particular the evaluation unit, has a signal input for receiving further data and / or signals.
  • the evaluation device is preferably designed to evaluate these further data and / or signals also with regard to the need for maintenance and / or repair.
  • Such a signal input can for example serve the slip of a belt conveyor - to recognize - as with ⁇ play as a baggage belt.
  • output data such as trigger signals, can also be processed by external current meters. This makes it possible that measured variables are included in the evaluation, which can not be measured directly on or in the electric drive unit.
  • the evaluation unit is turned to ⁇ directed to evaluate the measured operating variables and / or the further data relating to the mechanical and / or electrical load of the electric drive unit. This makes it possible in particular for a wear parameter to be calculated. This can then be used as a function of the respective operating times at a certain load as the output of the evaluation in terms of the need for maintenance.
  • Such an evaluation allows example ⁇ as to weight uptime with a high load more than uptime at a low load, and thus a more accurate measure of the Wear resulting from the different loads to obtain.
  • the evaluation unit is set up to carry out the evaluation of the measured operating variables and / or of the further data and / or signals also with regard to the necessity of future maintenance becoming necessary.
  • the advantage of being able to signal not only an actual need for maintenance but also a future maintenance requirement is that the operator of a technical installation with a drive unit according to the invention can prepare in the longer term for carrying out a maintenance, i. In other words, it will be warned in good time that maintenance will be necessary in the foreseeable future. This will enable them to minimize losses due to interruptions in service during maintenance by scheduling maintenance at a specific point in time.
  • the drive unit has a temperature sensor.
  • the evaluation unit can also calculate temperatures at other locations of the electric drive unit on the basis of the measured temperature data.
  • a temperature evaluation unit which serves to evaluate the temperatures measured by the temperature sensor, can be part of the evaluation unit. In this way, thermal loads of the evaluation can also be used.
  • means for measuring temperature and / or humidity of the environment of the electric drive unit may be present. This data can be used in particular in conjunction with an internal temperature sensor and using a thermal model of the electric drive unit to calculate the temperatures and thus the thermal loads at different points of the drive unit.
  • a Vibra ⁇ tion sensors to be measured acting forces or the Mes ⁇ measurement and evaluation of the power demand of the drive unit.
  • the results of the evaluation of the power requirement can advantageously also be included in the evaluation in order to make statements about a possible maintenance requirement.
  • a sensor for measuring a property of the transmission oil of a transmission connected to the electric drive unit This may for example be a photocell, game wise to check with ⁇ to the turbidity of the transmission oil and / or impurities and / or metal in the engine oil can be seen.
  • the evaluation device has a data storage device and is thus enabled to log the acquired data. Also in the memory interventions in the drive device, such as performed maintenance, are stored. The evaluation of this data can then be used to improve further evaluations with regard to their accuracy. Way to carry out the invention
  • An electric ⁇ drive unit 1 comprises an electric motor 2 and advanta- adhesive enough, an adapter 3.
  • the adapter 3 contains in the example shown sensor and evaluation and is connected in the illustrated example via the adapter with a gear 4.
  • the adapter 3 shown by way of example is designed so that it can use the voltage supply of the motor. A separate external power supply for the adapter is not necessary in this example. Alternatively, however, it may be provided.
  • the exemplary adapter 3 shown captures speed and temperature values. These are evaluated by the evaluation unit provided in the adapter 3. A Sig ⁇ nalübats adopted a signal about the need for maintenance and / or repair is issued. This is done in the example shown in an advantageous manner via a visual status display. In the example shown, the status display is preferably provided on or in the smart adapter 3.

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Abstract

Die elektrische Antriebseinheit (1) mit einem Elektromotor (2) weist einen an den Elektromotor (2) angebrachten, angeflanschten, Adapter (3) mit einer Motorwellenverlängerung zur Verlängerung der Motorwelle durch den Adapter (3) auf. Außerdem weist die elektrische Antriebseinheit mindestens einen Sensor zur Messung mindestens einer Betriebsgröße des Elektromotors (2) auf sowie eine Auswerteeinheit zur Auswertung der von dem/den Sensor (en) gemessenen Betriebsgröße (n). Sensor (en) und Auswerteeinheit sind in und/oder an dem Elektromotor (2) und/oder Adapter (3) angeordnet. Die Auswerteeinheit ist dazu eingerichtet, die gemessene (n) Betriebsgröße (n) hinsichtlich der Notwendigkeit einer Wartung und/oder Reparatur auszuwerten und über eine Signalübermittlungseinrichtung zur Signalisierung der Notwendigkeit einer Wartung ein Signal über die Notwendigkeit einer Wartung und/ oder Reparatur auszugeben, wenn das Ergebnis der Auswertung der Betriebsgröße (n) die Notwendigkeit einer Wartung aufzeigt.

Description

ELEKTRISCHE ANTRIEBSEINHEIT MIT INTELLIGENTER WARTUNGSBEDARFSÜBERWACHUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine elektrische Antriebseinheit mit einem Elektromotor sowie einen Adapter für eine elek- frische Antriebseinheit. Elektrische Antriebseinheiten der in Rede stehenden Art unterliegen regelmäßig einem gewissen Verschleiß. Dieser führt dazu, dass Wartungen und/oder Reparaturen notwendig werden. Um Stillstandszeiten und Schäden, die sich aus dem plötzlichen Ausfall einer solchen elektrischen An- triebseinheit wegen eines Defekts ergeben können, zu ver¬ meiden, gibt es unterschiedliche Strategien, um mit regelmäßigen Wartungen einem möglichen Ausfall der Antriebseinheit zuvorzukommen. Die erste und einfachste dieser Strategien ist es, War¬ tungen in regelmäßigen Zeitintervallen durchzuführen. Der Nachteil dieser Strategie ist es jedoch, dass die War¬ tungsintervalle vergleichsweise kurz gewählt werden müs¬ sen, um Ausfälle sicher vermeiden zu können. Dies führt in der Praxis dazu, dass eine Vielzahl überflüssiger Wartungen durchgeführt wird.
Eine zweite Möglichkeit besteht darin, dass die Steuer¬ einrichtung der elektrischen Antriebseinheit in Abhängigkeit gemessener Betriebsgrößen, wie beispielsweise gemes¬ sener Betriebszeiten, einen möglichen Wartungsbedarf ermittelt. Unter Betriebszeiten sind hierbei die Zeiten zu verstehen, in denen sich die elektrische Antriebseinheit tatsächlich im Betrieb befindet oder - mit anderen Worten - der Elektromotor tatsächlich etwas antreibt.
Stand der Technik
Einige Informationssysteme sind bereits bekannt. So offenbart die US 2006 074 513 AI ein Sensorset, der mit einem Monitorsystem am Motorangebracht ist. Die gemesse¬ nen Daten werden zur Vorsteuerung und Anzeige aufgear- beitet und an eine zentrale Auswerteeinheit übermittelt. Dort werden dann Wartungs- und Reparaturbedarf ermittelt.
Die DE 38 28 207 AI offenbart einen Diagnosestecker, mit dem gesammelte Parameter einer Maschine oder Pumpe ausge- lesen und ausgewertet werden können. Die US 5 726 911 A offenbart ein am Gehäuse eines Elektromotors angeordnetes Monitorsystem, das Parameter erfasst, aufarbeitet und speichert. Die Daten können dann an ein externes System zur Weiterverarbeitung weitergegeben werden.
Nachteil dieser Systeme ist, dass die Daten einer zen¬ tralen Auswerteeinheit zugeführt werden müssen, um der Wartungs- und Reparaturbedarf zu ermitteln. Da elektrische Antriebseinheiten häufig Bestandteile kom¬ plexer elektrischer Anlagen sind, in denen die Betriebszeiten pro festem Zeitintervall äußerst unterschiedlich ausfallen können, können so in vielen Fällen wesentlich längere Wartungsintervalle realisiert werden. Dies ist natürlich dann besonders vorteilhaft, wenn sich die elektrische Antriebseinheit in einer technischen Anlage nur selten und/oder nur für kurze Zeiten in Betrieb befindet. Der Nachteil ist, dass die jeweilige Steuereinheit sehr genau auf die elektrische Antriebseinheit abgestimmt wer- den muss oder - mit anderen Worten - die spezifischen Wartungsanforderungen der jeweiligen elektrischen Antriebseinheit „kennen" muss. Da gerade bei komplexen technischen Anlagen deren übergeordnete Steuereinrichtun- gen, welche die einzelnen Antriebe ansteuern, und die Antriebe selber regelmäßig von unterschiedlichen Zulieferbetrieben hergestellt werden, bestehen bei der Realisierung solcher Lösungen in der Praxis erhebliche Kompatibilitätsprobleme, weshalb derartige Lösungen in der Praxis häufig nicht realisiert werden, obwohl sie grund¬ sätzlich technisch sinnvoll sein würden.
Die Erfindung Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Antriebseinheit aufzuzeigen, die eine Verringerung des Wartungsbedarfs bei gleichzeitig hoher Kompatibilität zu anderen Komponenten technischer Anlagen und damit hoher universeller Einsetzbarkeit auf- weist.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine elektrische Antriebs¬ einheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Ausfüh- rungsformen.
Die erfindungsgemäße elektrische Antriebseinheit weist einen Elektromotor auf. Darüber hinaus weist die Antriebseinheit wenigstens einen Sensor zur Messung wenigs- tens einer Betriebsgröße des Elektromotors auf. Kern der Erfindung ist nun, dass die Antriebseinheit eine Aus¬ werteeinheit zur Auswertung der von dem Sensor gemessenen Betriebsgröße in und/oder an der Antriebseinheit auf¬ weist. Diese Auswerteeinheit ist erfindungsgemäß dazu eingerichtet, die gemessene Betriebsgröße hinsichtlich der Notwendigkeit einer Wartung und/oder Reparatur auszuwerten. Hierbei kann die Auswertung auf einer von einem Sensor gemessenen Betriebsgröße beruhen, es ist jedoch auch möglich, dass mit einem einzigen Sensor eine Mehrzahl Betriebsgrößen gemessen und der Auswertung zugrundegelegt wird. Ebenso können eine Mehrzahl Betriebsgrößen, die mit einer Mehrzahl Sensoren gemessen werden, der Auswertung zugrundelegt werden. Im Hinblick auf eine leich- tere Verständlichkeit der folgenden Beschreibung wird hierfür im Folgenden lediglich die Singularform des Sensors und der Betriebsgröße verwendet.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist wesentlich, dass die Auswerteeinheit ferner dazu eingerichtet ist, über eine Signalübermittlungseinrichtung ein Signal über die Notwendigkeit einer Wartung auszugeben, wenn das Ergebnis der Auswertung der Betriebsgröße die Notwendigkeit einer Wartung aufzeigt. Die Signalübermittlungseinrichtung dient im Sinne der vorliegenden Erfindung dazu, ein Signal über die Notwendigkeit einer Wartung und/oder Repa¬ ratur auszugeben. An dieser Stelle wird der Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik unmittelbar nachvollziehbar. Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten Antriebseinheiten werden nicht lediglich reine Messsignale ausgegeben, die bestenfalls geringfügig elektronisch aufbereitet, beispiels¬ weise digitalisiert, sind und erst noch verarbeitet wer¬ den müssen, sondern das ausgegebene Signal enthält be- reits die unmittelbare Information über einen vorliegenden Wartungs- und/oder Reparaturbedarf. Zur sprachlichen Vereinfachung wird im Folgenden lediglich der Begriff Wartungsbedarf für den Wartungs- und/oder Reparaturbedarf verwendet . Die Antriebseinheit erhält durch die vorliegende Erfin¬ dung quasi eine eigene „Intelligenz", die es ihr ermög¬ licht, über das Vorliegen eines Wartungsbedarfs quasi „selbständig" zu entscheiden. Dies macht die erfin- dungsgemäße Antriebseinheit in dieser Hinsicht weitgehend unabhängig von der Gestaltung anderer Komponenten der technischen Anlage bzw. ermöglicht es, die erfindungs¬ gemäße Antriebseinheit in einfachster Weise an die Erfor¬ dernisse einer jeweiligen technischen Anlage anzupassen.
So kann beispielsweise, insbesondere bei einfachen technischen Anlagen, die gegebenenfalls über gar keine übergeordnete Steuerung verfügen, die Signalübermitt¬ lungseinrichtung eine optische und/oder akustische Ein- richtung zur Übermittlung des Signals aufweisen. Mit einer solchen Einrichtung ist es möglich, beispielsweise über eine Warnleuchte oder einen Warnton, dem Bedienpersonal unmittelbar zu signalisieren, dass ein Wartungsbedarf vorliegt. In solchen Anwendungsfällen besteht folglich beinahe kein technischer Integrationsbedarf im Hinblick auf die Kommunikation zwischen der Signalübermittlungseinrichtung und anderen informationsverarbeitenden technischen Einrichtungen einer jeweiligen technischen Anlage. So ist es beispielsweise auch möglich, eine Anzeige an der elektrischen Antriebseinheit vorzusehen, die aufgrund des Signals Auskunft über den Verschlei߬ zustand gibt. Gegebenenfalls können noch weitere Para¬ meter, beispielsweise die Betriebsstundenzahl, angezeigt werden. Im Ergebnis lässt sich so eine „Alterungsan- zeige" realisieren, die es ermöglicht, den Zustand des überwachten Elektromotors vor Ort direkt zu beurteilen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Signalübermittlungseinrichtung jedoch auch eine drahtlose und/ oder eine kabelgebundene Schnittstelle zur Übermittlung des Signals als Datensignal aufweisen. Eine solche Schnittstelle hat den Vorteil, dass die erfindungsgemäße Antriebseinheit mit datenverarbeitenden technischen Ein- richtungen kommunizieren kann, insbesondere kann eine übergeordnete Steuerung einer technischen Anlage die aus¬ gegebenen Datensignale weiter verarbeiten. Gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich hierbei der wesentliche Vorteil, dass hinsichtlich der Frage des Wartungsbedarfs keine komplexe Auswertung des Signals mehr notwendig ist, da dieses die Information über den vorliegenden Wartungsbedarf bereits enthält. Konkret bedeutet dies beispiels¬ weise, dass bei der Integration der erfindungsgemäßen Antriebseinheit in eine technische Anlage mit einer über- geordneten Steuerung, diese praktisch keine Information über die technische Ausgestaltung der Antriebseinheit „kennen" muss, um dem übermittelten Signal der Antriebseinrichtung die Information über den Wartungsbedarf zu entnehmen. Es werden vielmehr nur minimale Informationen über die Art des Signals oder - mit anderen Worten - die „Sprache" des Signals benötigt, um eine übergeordnete Steuerung in die Lage zu versetzen, das Signal zu verarbeiten. Wenn nun, wie dies bei komplexen technischen Anlagen üblich ist, die übergeordnete Steuerung und die Antriebseinheit durch unterschiedliche Unternehmen zuge¬ liefert werden, erfordert es nur einen minimalen Aufwand, die Kompatibilität zwischen der übergeordneten Steuerung und der Antriebseinheit hinsichtlich der Signalisierung des Wartungsbedarfs zu gewährleisten. Die Minimierung dieses „Abstimmungsaufwands" zwischen einer Mehrzahl Be¬ teiligter bei der Projektierung einer komplexen technischen Anlage bedeutet hierbei in der Praxis einen er¬ heblichen Minderaufwand und somit einen großen Zeit- und Kostenvorteil . Als Schnittstelle kann hierbei eine Vielzahl aus anderen Bereichen der Technik bereits bekannter Technologien verwendet werden, so beispielsweise I/O-Signale, indus¬ trielle Feldbusse, Ethernet, Funk, WLAN, Bluetooth, NFC oder ähnliche Technologien.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ermöglicht die Schnittstelle auch die Kommunikation einer Mehrzahl elektrischer Antriebseinheiten untereinander. Dies kann bei- spielsweise dazu genutzt werden, um das Signal einer elektrischen Antriebseinheit zu einer anderen Antriebs¬ einheit umzuleiten und in dieser auszugeben. Die Ausgabe des Signals kann beispielsweise durch die Anzeige an einem Display erfolgen. Auf diese Weise kann eine Mehr- zahl, gegebenenfalls unterschiedlicher, Antriebseinheiten miteinander vernetzt werden und hinsichtlich ihres War- tungs- und/oder Reparaturbedarfs überwacht werden, ohne dass es hierzu einer übergeordneten Steuerung bedarf. Die Überwachung kann von einer der Antriebseinheiten aus erfolgen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Auswerteeinheit und/oder der Sensor, vorteilhafterweise beides, und/oder auch die weiteren Komponenten wie die Signalübermitt-lungseinrichtung, die Betriebszeitenmess- einrichtung, die Schnittstelle, optische und/oder akus¬ tische Einrichtungen zur Übermittlung des Signals, der Drehzahl und/oder Drehrichtungssensor, der Signaleingang zum Empfangen von weiteren Daten und oder Signalen, der Temperatursensor, und/oder die Anzeige in einem Adapter vorgesehen. Der Adapter dient zur Verbindung des Elektromotors mit der technischen Anlage, insbesondere mit einem Getriebe, und weist hierfür bevorzugt eine Motorwellen¬ verlängerung auf. Weiterhin verfügt der Adapter vor- teilhafterweise über ein separates Gehäuse. Bevorzugt weist das Gehäuse des Adapters einen Flansch zum Ver¬ binden des Adapters mit dem Elektromotor und/oder einen Flansch zum Verbinden des Adapters mit der vom Elektromotor angetriebenen technischen Einrichtung auf. Bei dieser technischen Einrichtung kann es sich bevorzugt um ein Getriebe handeln.
Ein solcher Adapter ermöglicht es zum einen, bestehende technische Anlagen nachzurüsten, indem die dortigen Elektromotoren mit den erfindungsgemäßen Adaptern ausgestattet werden und so zu elektrischen Antriebseinheiten im Sinne der vorliegenden Erfindung werden. Zum anderen können auch bei der Konzeptionierung neuer technischer Anlagen nahezu beliebige Elektromotoren mit den vorteil¬ haften Adaptern zu erfindungsgemäßen elektrischen Antriebseinheiten kombiniert werden. Dies ermöglicht eine höhere Flexibilität bei der Komponentenauswahl, da ein solcher Adapter grundsätzlich mit nahezu jedem beliebigen Elektromotor kombiniert werden kann. Vorzugsweise kann die Auswerteelektronik im Hinblick auf die Erfordernisse des jeweiligen Elektromotors eingerichtet, insbesondere programmiert werden.
Es ist besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße An¬ triebseinheit als Baukastensystem bereitzustellen. Bei einem solchen vorteilhaften Baukastensystem werden eine Antriebseinheit und eine Mehrzahl Auswerteeinheiten bereitgestellt. Die Auswerteeinheit weist nun eine Aus- werteeinrichtungsaufnähme auf. Aus dieser Mehrzahl zur Verfügung stehender Auswerteeinheiten kann eine Auswerteeinheit ausgewählt und von der Auswerteeinrichtungs- aufnähme aufgenommen werden. Auf diese Weise können - je nach den Anforderungen, die an eine konkrete Antriebs- einheit gestellt werden - unterschiedliche Auswerteein¬ heiten mit unterschiedlichen Funktionalitäten in der Antriebseinheit aufgenommen und so mit dieser kombiniert werden. Hierdurch lässt sich durch eine vergleichsweise geringe Anzahl Baugruppen eine hohe Anzahl unterschied¬ licher erfindungsgemäßer Antriebseinheiten für unterschiedliche Zwecke bereitstellen. Es versteht sich, dass ein solches Baukastensystem auch eine Mehrzahl unterschiedlicher Antriebseinheiten aufweisen kann, die mit den unterschiedlichen Auswerteeinheiten kombiniert werden können. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Auswerteein- richtungsaufnähme Teil eines Adapters einer erfindungs¬ gemäßen Antriebseinheit ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die Antriebseinheit eine Betriebszeitenmesseinrichtung zur Erfassung der Betriebszeiten der elektrischen Antriebseinheit auf. Diese werden bevorzugt von einer Betriebs- zeitenauswerteeinheit ausgewertet, die wiederum vorteil- hafterweise Bestandteil der Auswerteeinrichtung ist. Dies ermöglicht die Erfassung der Betriebszeiten, welche vorteilhafterweise als Ausgangsgröße in die Auswertung im Hinblick auf einen möglichen Wartungsbedarf einfließen. Weiterhin kann die Antriebseinheit einen Drehzahl- und/ oder Drehrichtungssensor zur Messung der Drehzahl und/ oder der Drehrichtung aufweisen. Eine entsprechende Drehzahl- und/oder Drehrichtungsauswerteeinheit kann vorteil¬ hafterweise ebenfalls insbesondere als Bestandteil der Auswerteeinheit vorgesehen sein. Auf diese Weise lassen sich die Daten über die genauen Betriebsbedingungen der elektrischen Antriebseinheit sammeln, wodurch diese der Auswertung hinsichtlich eines Wartungsbedarfs zugrunde- gelegt werden und/oder in diese Auswertung einfließen können .
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist die An- triebseinheit , insbesondere die Auswerteeinheit, einen Signaleingang zum Empfangen von weiteren Daten und/oder Signalen auf. Diese kommen bevorzugt von weiteren mess-, regel- und/oder steuertechnischen Einrichtungen. Die Auswerteeinrichtung ist bevorzugt dazu ausgebildet, diese weiteren Daten und/oder Signale ebenfalls hinsichtlich der Notwendigkeit einer Wartung und/ oder Reparatur auszuwerten. Ein solcher Signaleingang kann beispielsweise dazu dienen, den Schlupf eines Gurtförderers - wie bei¬ spielsweise eines Gepäckbandes - zu erkennen. Es können aber auch Ausgangsdaten, wie Triggersignale, von externen Strommessern verarbeitet werden. Hierdurch wird es ermöglicht, dass Messgrößen in die Auswertung einfließen, die nicht unmittelbar an oder in der elektrischen Antriebseinheit gemessen werden können.
Es ist von Vorteil, wenn die Auswerteeinheit dazu einge¬ richtet ist, die gemessenen Betriebsgrößen und/oder die weiteren Daten hinsichtlich der mechanischen und/oder elektrischen Belastung der elektrischen Antriebseinheit auszuwerten. Dies ermöglicht es insbesondere, dass ein Verschleißparameter errechnet wird. Dieser kann dann als Funktion der jeweiligen Betriebszeiten bei einer bestimmten Belastung als Ausgangsgröße der Auswertung hinsichtlich der Notwendigkeit einer Wartung verwendet werden. Eine solche Auswertung ermöglicht es beispiels¬ weise, Betriebszeiten bei einer hohen Belastung stärker zu gewichten als Betriebszeiten bei einer niedrigen Belastung, und auf diese Weise ein genaueres Maß für den Verschleiß, der aus den unterschiedlichen Belastungen resultiert, zu erhalten.
Bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu eingerichtet, die Auswertung der gemessenen Betriebsgrößen und/oder der weiteren Daten und/oder Signale auch hinsichtlich der Notwendigkeit einer zukünftig notwendig werdenden Wartung durchzuführen. Abhängig von diesem Ergebnis kann dann vorteilhafterweise ein Signal über die zukünftige Notwen- digkeit einer Wartung ausgegeben werden. Der Vorteil daran, nicht nur einen tatsächlich anfallenden Wartungsbedarf, sondern auch einen zukünftigen Wartungsbedarf signalisieren zu können, ist, dass sich der Betreiber einer technischen Anlage mit einer erfindungsgemäßen An- triebseinheit längerfristig auf die Durchführung einer Wartung vorbereiten kann, d.h. mit anderen Worten, er wird frühzeitig vorgewarnt, dass in einer absehbaren Zeitspanne eine Wartung notwendig wird. Hierdurch wird er in die Lage versetzt, durch die gezielte Einplanung der Wartung zu einem bestimmten Zeitpunkt Verluste durch Betriebsunterbrechungen während der Wartung zu minimieren .
Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die Antriebseinheit einen Temperatursensor aufweist. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung kann die Auswerteeinheit aufgrund der gemessenen Temperaturdaten auch Temperaturen an anderen Orten der elektrischen Antriebseinheit berechnen. Eine Temperaturauswerteeinheit, die der Auswer- tung der vom Temperatursensor gemessenen Temperaturen dient, kann dabei Bestandteil der Auswerteeinheit sein. Auf diese Weise können ebenfalls thermische Belastungen der Auswertung zugrundegelegt werden. Ebenfalls können Einrichtungen zur Messung von Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit der Umgebung der elektrischen Antriebseinheit vorhanden sein. Diese Daten können insbesondere in Verbindung mit einem internen Temperatur- sensor und Heranziehen eines thermischen Modells der elektrischen Antriebseinheit zur Berechnung der Temperaturen und damit der thermischen Belastungen an verschiedenen Stellen der Antriebseinheit genutzt werden. Ebenfalls vorteilhaft ist das Vorsehen eines Vibra¬ tionssensors zu messender wirkender Kräfte oder die Mes¬ sung und Auswertung des Strombedarfs der Antriebseinheit. Die Ergebnisse der Auswertung des Strombedarfs können vorteilhafterweise ebenfalls in die Auswertung mit ein- fließen, um Aussagen über einen möglichen Wartungsbedarf zu treffen.
Ebenfalls denkbar ist ein Sensor zur Messung einer Eigenschaft des Getriebeöls eines mit der elektrischen Antriebseinheit verbundenen Getriebes. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Photozelle handeln, bei¬ spielsweise um die Trübung des Getriebeöls zu überprüfen und/oder um Verunreinigungen und/ oder Metall im Motoröl zu erkennen.
Es kann weiterhin von Vorteil sein, wenn die Auswerteeinrichtung eine Datenspeichereinrichtung aufweist und hierdurch in die Lage versetzt wird, die erfassten Daten zu protokollieren. Ebenfalls können in dem Speicher Eingriffe in die Antriebseinrichtung, wie beispielsweise durchgeführte Wartungen, abgelegt werden. Die Auswertung dieser Daten kann dann dazu benutzt werden, weitere Auswertungen hinsichtlich ihrer Genauigkeit zu verbessern . Weg zur Ausführung der Erfindung
Die beispielhaft in Fig. 1 abgebildete elektrische An¬ triebseinheit 1 weist einen Elektromotor 2 und vorteil- hafterweise einen Adapter 3 auf. Der Adapter 3 enthält im gezeigten Beispiel Sensor und Auswerteeinheit und ist im dargestellten Beispiel über den Adapter mit einem Getriebe 4 verbunden. Der beispielhaft gezeigte Adapter 3 ist derart gestaltet, dass er die Spannungsversorgung des Motors nutzen kann. Eine eigene externe Spannungsversorgung für den Adapter ist in diesem Beispiel nicht notwendig. Alternativ kann sie jedoch vorgesehen sein.
Der gezeigte beispielhafte Adapter 3 erfasst Drehzahl- und Temperaturwerte. Diese werden von der im Adapter 3 vorgesehenen Auswerteeinheit ausgewertet. Über eine Sig¬ nalübermittlungseinrichtung wird ein Signal über die Notwendigkeit einer Wartung und/oder Reparatur ausgegeben. Dies erfolgt im gezeigten Beispiel in vorteilhafter Weise über eine visuelle Statusanzeige. Die Statusanzeige ist im gezeigten Beispiel bevorzugt am bzw. im Smart Adapter 3 vorgesehen.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Antriebseinheit (1) mit einem Elektromotor (2), mit einem an den Elektromotor (2) angebrachten, angeflanschten, Adapter (3) mit einer Motorwellenverlängerung zur Verlängerung der Motorwelle durch den Adapter (3) , und mindestens einem Sensor zur Messung mindestens einer Betriebsgröße des Elektromotors (2) und einer Auswerteeinheit zur Auswertung der von dem/ den Sensor (en) gemessenen Betriebsgröße (n) , wobei Sensor (en) und Auswerteeinheit in und/oder an dem Elektromotor (2) und/oder Adapter (3) angeordnet sind, wobei die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die gemessene (n) Betriebsgröße (n) hinsichtlich der Notwendigkeit einer Wartung und/oder Reparatur auszuwerten und über eine Signalübermittlungseinrichtung zur Signalisierung der Notwendigkeit einer Wartung ein Signal über die Notwendigkeit einer Wartung und/oder Reparatur auszugeben, wenn das Ergebnis der Auswertung der Betriebsgröße (n) die Notwendigkeit einer Wartung auf¬ zeigt .
2. Elektrische Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die elektrische Antriebseinheit (1) weiterhin ein Getriebe aufweist, wobei der Adapter (3) zwischen dem einen Elektromotor (2) und dem Getriebe angeordnet ist und wobei die Signalübermittlungseinrichtung in einem Adapter (3) vorgesehen ist.
3. Elektrische Antriebseinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Signalübermittlungseinrichtung eine optische und/ oder akustische Einrichtung zur Übermittlung des Signals aufweist.
4. Elektrische Antriebseinheit (1) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Signalübermittlungseinrichtung eine drahtlose und/oder kabelgebundene Schnittstelle zur Übermittlung des Signals als Datensignal aufweist.
5. Elektrische Antriebseinheit (1) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinheit (1) eine Betriebszeitenmess- einrichtung zur Erfassung der Betriebszeiten der elektrischen Antriebseinheit (1) als Sensor aufweist, ins¬ besondere wobei die Antriebseinheit (1) eine Betriebs- zeitenauswerteeinheit zur Auswertung der von der Be- triebszeitenmesseinrichtung gemessenen Betriebszeiten aufweist, insbesondere wobei die Betriebszeitenaus- werteeinheit Bestandteil der Auswerteeinrichtung ist.
6. Elektrische Antriebseinheit (1) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinheit (1) einen Drehzahl- und/oder Drehrichtungssensor zur Messung der Drehzahl und/oder Drehrichtung als Sensor aufweist, insbesondere wobei die Antriebseinheit (1) eine Drehzahl- und/oder Dreh- richtungsauswerteeinheit zur Auswertung der vom Dreh¬ zahl- und/oder Drehrichtungssensor gemessenen Drehzahl und/oder Drehrichtung aufweist, insbesondere wobei die Drehzahl- und/oder Drehrichtungsauswerteeinheit Be¬ standteil der Auswerteeinheit ist.
7. Elektrische Antriebseinheit (1) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinheit (1) einen Signaleingang zum Empfangen von weiteren Daten und/oder Signalen weiterer mess-, regel-, und/oder steuertechnischer Einrichtungen aufweist, insbesondere wobei die Auswertein¬ richtung dazu eingerichtet ist, die weiteren Daten und/oder Signale hinsichtlich der Notwendigkeit einer Wartung und/ oder Reparatur auszuwerten.
8. Adapter für eine Antriebseinheit (1) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die gemessene (n) Betriebsgröße (n) und/oder die weiteren Daten und/oder Signale hinsichtlich der mechanischen und/oder elektrischen Belastung der elektrischen Antriebseinheit auszuwerten, insbesondere wobei ein Ver¬ schleißparameter als Funktion der jeweiligen Betriebszeiten bei einer bestimmten Belastung errechnet und als Ausgangsgröße der Auswertung hinsichtlich der Notwendigkeit einer Wartung und/oder Reparatur verwendet wird .
9. Elektrische Antriebseinheit (1) nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Auswerteeinheit dazu eingerichtet ist, die gemessene (n) Betriebsgröße (n) und/oder die weiteren Daten und/oder Signale hinsichtlich der Notwendigkeit einer zukünftig notwendig werdenden Wartung und/oder Reparatur auszuwerten, und vorzugsweise abhängig vom Ergebnis dieser Berechnung über die Signalübermitt- lungseinrichtung ein Signal über die zukünftige Not¬ wendigkeit einer Wartung und/oder Reparatur auszugeben, wenn das Ergebnis der Auswertung der Betriebsgröße (n) die Notwendigkeit einer Wartung in der Zu¬ kunft aufzeigt.
Elektrische Antriebseinheit (1) nach einem der vori¬ gen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinheit (1) einen Temperatursensor aufweist, insbesondere wobei die Antriebseinheit (1) eine Temperaturauswerteeinheit zur Auswertung der vom Temperatursensor gemessenen Temperatur aufweist, wobei die Temperaturauswerteeinheit dazu eingerichtet ist, aufgrund der gemessenen Temperatur eine Tempera¬ tur an einer von dem Ort der Temperaturmessung beab- standeten Stelle der elektrischen Antriebseinheit (1) zu berechnen, insbesondere wobei die Temperaturaus¬ werteeinheit Bestandteil der Auswerteeinheit ist.
Baukastensystem zur Bereitstellung einer Antriebseinheit nach einem der vorigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Antriebseinheit (1), insbesondere der Adap¬ ter (3) , eine Auswerteeinrichtungsaufnähme zur Auf¬ nahme einer aus der Mehrzahl Auswerteeinheiten ausgewählte Auswerteeinheit aufweist, wobei jede Auswerte¬ einheit aus der Mehrzahl Auswerteeinheiten auswählbar und von der Auswerteeinrichtungsaufnähme aufnehmbar ist .
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