EP4088376A1 - Anordnung eines elektromotors mit einem geber - Google Patents

Anordnung eines elektromotors mit einem geber

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Publication number
EP4088376A1
EP4088376A1 EP21707212.3A EP21707212A EP4088376A1 EP 4088376 A1 EP4088376 A1 EP 4088376A1 EP 21707212 A EP21707212 A EP 21707212A EP 4088376 A1 EP4088376 A1 EP 4088376A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
encoder
signal
electric motor
control unit
connection
Prior art date
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Pending
Application number
EP21707212.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Elmar Bohatsch
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.)
B&R Industrial Automation GmbH
Original Assignee
B&R Industrial Automation GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by B&R Industrial Automation GmbH filed Critical B&R Industrial Automation GmbH
Publication of EP4088376A1 publication Critical patent/EP4088376A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D21/00—Measuring or testing not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
    • G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P31/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors not provided for in groups H02P1/00 - H02P5/00, H02P7/00 or H02P21/00 - H02P29/00

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor which can be connected to a control unit in order to receive an actuating signal from the control unit.
  • the present invention further relates to an arrangement comprising an electric motor according to the invention, a control unit, a transmitter, a transmitter cable and a connecting cable.
  • the present invention also relates to a method for operating an electric motor, a transmitter signal from a transmitter being transmitted to a control unit, the control unit determining an actuating signal using the transmitter signal and transmitting it to the electric motor.
  • Electric motors are often used in industrial systems, especially in machine tools, packaging machines, industrial robots, etc.
  • a control variable of an electric motor is controlled by a control unit by specifying an actuating signal.
  • at least one transmitter is required, which supplies a transmitter signal which is fed back to the control unit.
  • encoders e.g. a master encoder and one or more slave encoders, can also be provided.
  • the master encoder is often integrated on the electric motor (master), but the slave encoder is arranged on a slave and thus remote from the electric motor.
  • a (slave) encoder is thus arranged on the slave, e.g.
  • the control unit processes the encoder signal and uses it to calculate a manipulated variable, which is transmitted to the electric motor as a control signal. This results in a large amount of cabling; In particular, adding, removing or exchanging sensors is particularly complex because of the long cable connections between the sensors and the control unit.
  • the electric motor has a transmitter connection which is designed to receive a transmitter signal from a transmitter, the electric motor having a signal connection which is designed to transmit the transmitter signal to the control unit. It can be in an arrangement of an electric motor according to the invention, a control unit, an encoder, an encoder cable and a The connection cable of the encoder connection can be connected to the encoder via the encoder cable in order to receive the encoder signal from the encoder and the signal connection of the electric motor must be connected to the control unit via the connection cable in order to transmit the encoder signal to the control unit.
  • the object is also achieved by a method in which the encoder signal is transmitted from the encoder to the electric motor and the encoder signal is transmitted from the electric motor to the control unit.
  • the encoder is therefore not connected directly to the control unit via a cable, but rather to the electric motor, preferably via an encoder cable.
  • a servomotor can be provided as the electric motor.
  • the encoder signal is also transmitted from the electric motor to the control unit.
  • the control unit processes the encoder signal and uses it to determine a manipulated variable, which in turn is transmitted to the electric motor. Since the encoder is connected to the electric motor and not directly to the control unit, simpler cabling is ensured, especially if the encoder is positioned close to the electric motor and further away from the control unit.
  • By connecting the encoder to the encoder connection of the electric motor there is a modular, simpler connection between the control unit, electric motor and encoder, with the electric motor forming the center. This means that encoders can easily be exchanged, removed or added.
  • the signal connection is preferably designed to forward the encoder signal as such to the control unit. This means that the encoder signal from the electric motor is looped through and passed on unchanged to the control unit. Alternatively, the encoder signal can also be processed (e.g. modulated onto a suitable carrier) and transmitted to the control unit in this way.
  • the electric motor can be designed to transmit a further transmitter signal from a further transmitter to the control unit.
  • the other encoder signal can also be transmitted from the electric motor to the control unit.
  • the control unit processes the encoder signal and the other encoder signal and uses this to determine the manipulated variable, which in turn is transmitted to the electric motor.
  • the encoder can be provided as a slave encoder and the further encoder as a master encoder.
  • the further encoder can be integrated on the electric motor.
  • the additional encoder signal is thus available directly on the electric motor and can be transmitted from the electric motor to the control unit.
  • an additional encoder especially if the additional encoder is integrated into the electric motor is, for example, a resolver, an incremental encoder, an absolute encoder, etc. can be provided.
  • a position for example, can be determined as a further encoder signal by the further transmitter.
  • the signal connection is preferably designed to transmit the further encoder signal to the control unit. This means that the signal connection not only transmits the encoder signal, but also the additional encoder signal to the control unit.
  • a connection cable can be connected to the signal connection of the electric motor and to the control unit in order to transmit the encoder signal and the additional encoder signal to the control unit via the connection cable. This means that both the encoder signal and another encoder signal can be transmitted to the control unit via a common signal connection and a common connecting cable connected to it, which reduces the cabling effort.
  • the signal connection is designed to transmit the encoder signal and the additional encoder signal to the control unit, then in an arrangement comprising the electric motor, the control unit, the encoder, the additional encoder (which can also be integrated on the electric motor), an encoder cable and a connection cable, the encoder connection can be connected to the encoder via the encoder cable in order to receive the encoder signal from the encoder and the signal connection must be connected to the control unit via the connection cable in order to transmit the encoder signal and the additional encoder signal to the control unit.
  • the signal connection is preferably designed to forward the further encoder signal as such to the control unit.
  • the additional encoder signal can also be processed (e.g. modulated onto a suitable encoder carrier signal) and transmitted to the control unit in this way.
  • the encoder signal and the further encoder signal are transmitted to the control unit via an encoder signal line of the connecting cable. This can be done by modulating the encoder signal (and the additional encoder signal) onto a common encoder carrier signal.
  • the signal connection can be configured to receive the control signal from the control unit.
  • the control signal is preferably transmitted from the control unit to the electric motor via the connecting cable.
  • the signal connection is designed to transmit the encoder signal to the control unit and to receive the actuating signal from the control unit, then in an arrangement comprising the electric motor, a control unit of an encoder, an encoder cable and a connection cable, the encoder connection to the encoder via the encoder cable be connected in order to receive the encoder signal from the encoder and the signal connection of the electric motor be connected to the control unit via a connecting cable in order to transmit the encoder signal to the control unit and to receive an actuating signal from the control unit.
  • the signal connection is designed to transmit the encoder signal and the further encoder signal to the control unit, as well as to receive the actuating signal from the control unit, then in an arrangement consisting of the electric motor, the control unit, the further encoder (which can also be integrated on the electric motor) , an encoder, an encoder cable and a connecting cable, the encoder connection can be connected to the encoder via the encoder cable in order to receive the encoder signal from the encoder and the signal connection of the electric motor can be connected to the control unit via a connection cable to send the encoder signal and the other encoder signal to the control unit to transmit and to receive a control signal from the control unit.
  • the cabling effort can thus be further reduced. If the encoder signal, another encoder signal and control signal are routed via the same connecting cable, for example via a connecting cable with two-wire lines, only one connecting cable is required between the control unit and the electric motor. All that is required is an additional encoder cable between the encoder and the electric motor for the transmission of the encoder signal from the encoder to the electric motor. If a two-wire line is formed by two wires in the connecting cable, signals are transmitted as voltage between the two wires.
  • the encoder cable can also be designed as a hybrid cable and transmit other signals in addition to the encoder signal.
  • FIGS. 1 a to 4 show exemplary, schematic and non-limiting advantageous embodiments of the invention. It shows
  • 1a shows an arrangement of an electric motor, a control unit and a transmitter according to the prior art
  • FIG. 2b shows the arrangement with a further encoder 2a shows an arrangement according to the invention comprising an electric motor, a control unit and a transmitter,
  • Fig. 1 a known from the prior art arrangement of an electric motor 10 with a control unit 3 and a transmitter 2 is shown.
  • the encoder 2 transmits an encoder signal s2 directly to the control unit 3 via a direct line d2.
  • the encoder signal s2 can also be modulated onto an encoder carrier and transmitted via the direct line d2.
  • the control unit 3 uses the encoder signal s2, calculates a manipulated variable, which is transmitted as a control signal u via a control signal line lu to the electric motor 10 in order to control a controlled variable, for example a torque or a speed, of the electric motor 10.
  • FIG. 1b shows the arrangement from FIG. 1 a, with a further encoder 1 integrated here on the electric motor 10 being provided.
  • the further transmitter 1 provides the electric motor 10 with a further transmitter signal s1.
  • the other encoder 1 can act as a master encoder and the encoder 2 as a slave encoder, with the electric motor 10 serving as the master.
  • a slave itself (for example a roller connected to the electric motor 10) is not shown in FIG. 1b.
  • the further encoder signal s1 is also transmitted from the electric motor 10 via a further encoder signal line 11 to the control unit 3, wherein the further encoder signal s1 can be transmitted as such via the further encoder signal line 11, or also processed first (for example, modulated onto a further encoder carrier) and then (modulated on the further encoder carrier) can be transmitted via the further encoder signal line 11.
  • the control unit 3 calculates the manipulated variable using the encoder signal s2 and the further encoder signal s1. As in the arrangement from FIG.
  • FIG. 2a an arrangement according to the invention comprising an electric motor 10 with a control unit 3 and a transmitter 2 is shown in FIG. 2a.
  • the control unit 3 calculates a manipulated variable using an encoder signal s2, which is transmitted as a control signal u via the control signal line lu to the electric motor 10, for example to control a torque and / or a speed of the electric motor 10 .
  • the electric motor 10 has an encoder connection 11 which is designed to receive the encoder signal u2 from the encoder 2.
  • an encoder cable 5 with an encoder line I5 can be provided, which connects the encoder 2 to the electric motor 10 (an encoder cable 5 not shown in FIG. 2a).
  • the electric motor 10 has a signal connection 12, which is designed to transmit the encoder signal s2 to the control unit 3.
  • the encoder 2 thus generates the encoder signal s2.
  • this is not transmitted directly to the control unit 3 via a direct line d2, but to the electric motor 10 via an encoder line I5.
  • the electric motor 10 transmits the encoder signal s2 to the control unit 3. This can be done by the encoder signal s2, as such, ie unchanged, is passed on (i.e. looped through) or the encoder signal s2 is first processed (via a processing unit, preferably a modulation unit) and transmitted in processed form (e.g. modulated onto a suitable encoder carrier signal) to the control unit 3.
  • a processing unit preferably a modulation unit
  • FIG. 2b shows the arrangement from FIG. 2a, but with a further transmitter 1, preferably integrated on the electric motor 10, the further transmitter 1 making a further transmitter signal s1 available to the electric motor 10.
  • the further encoder signal s1 is transmitted from the electric motor 10 to the control unit 3 via a further encoder signal line 11.
  • the control unit 4 thus calculates a manipulated variable using the encoder signal s2 and the further encoder signal u1, which is transmitted as a control signal u via the control signal line lu to the electric motor 10, for example to control a torque and / or a speed of the electric motor 10.
  • Additional encoders can also be connected to the electric motor 10 via additional encoder lines and further encoder signals can be transmitted to the electric motor 10.
  • the electric motor 10 preferably also transmits the additional encoder signals to the control unit 3 by forwarding the additional encoder signals as such, i.e. unchanged, or first processed and transmitted in processed form, preferably modulated onto an encoder carrier signal.
  • the processing of the further encoder signal s1 can be carried out by a further processing unit (preferably another modulation unit) or - if available - the processing unit (preferably the modulation unit) which is already provided for processing (preferably modulation) the encoder signal s2.
  • the encoder connection 11 can be left free or closed with a cover. This is advantageous when the Electric motor 10 also has a further encoder 1, which is preferably integrated on electric motor 10.
  • the encoder 2 can be designed as a slave encoder, the other encoder 1 as a master encoder. Slave encoders are preferably provided in order to detect a rotary movement as an encoder signal, the control unit 2 regulating a linear or other kinematic movement and correspondingly calculating a manipulated variable and transmitting it to the electric motor 10.
  • linear axes spindle drives
  • a linear measuring system in which a linear measuring system is attached
  • a winding temperature sensor of the electric motor 10 can be provided as a further encoder 1 (in particular designed as a master encoder), wherein a winding temperature of the electric motor 10 can be provided as a further encoder signal s1.
  • the electric motor 10 master
  • the electric motor 10 can be connected to a printing roller (slave), e.g. via a gear, with the encoder 2 (as a slave encoder) being arranged on the printing roller.
  • the encoder 2 transmits, for example, a speed or an angle of rotation of the printing roller as an encoder signal s2 to the electric motor 10, which forwards the encoder signal s2 to the control unit 4 via the encoder signal line I2.
  • the electric motor 10 can, if a further encoder 1 is provided, as shown in FIG.
  • the control unit 4 can, for example by means of a cascade control, specify a setpoint speed or a setpoint angle of rotation as a manipulated variable.
  • the manipulated variable is transmitted as a manipulated signal u via the manipulated signal line lu to the electric motor 10 in order, for example, to regulate the torque and / or the speed of the electric motor 10.
  • the signal connection 12 is designed to transmit the encoder signal s2 and the further encoder signal s1 to the control unit 3.
  • the connecting cable 4 comprises a transmitter signal line I2 and a further transmitter signal line 11 in order to transmit the transmitter signal u2 together with the further transmitter signal s1 via the connecting cable 4.
  • the signal connection 12 is designed to receive the control signal u from the control unit 3, which is why the connecting cable 4 also includes the control signal line lu in order to transmit the control signal u from the control unit 3 to the electric motor 10.
  • an encoder cable 5 with an encoder line I5 is preferably provided, which is connected to the encoder 2 and the encoder connection 11 of the electric motor 10 and thus connects the encoder 2 to the electric motor 10.
  • the encoder signal u2 and / or control signal u can of course also be transmitted to / from the control unit 3 via a separate connecting cable, which naturally increases the cabling effort compared to a transmission via a common connecting cable 4.
  • a particularly advantageous embodiment is shown in FIG.
  • the encoder signal s2 and the further encoder signal s1 are transmitted here together via an encoder signal line 112 of the connecting cable 4.
  • Encoder signal line 112 required.
  • a two-wire connection for example, can be provided as the transmitter signal line 112.

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Abstract

Um den Verkabelungsaufwand eines Elektromotors mit einem Geber zu verringern, weist ein Elektromotor (10), welcher mit einer Regelungseinheit (3) verbindbar ist, um ein Stellsignal (u) von der Regelungseinheit (3) zu empfangen, einen Geberanschluss (11) auf, welcher ausgestaltet ist ein Gebersignal (s2) von einem Geber (2) zu empfangen. Weiters weist der Elektromotor (10) einen Signalanschluss (12) auf, welcher ausgestaltet ist das Gebersignal (s2) an die Regelungseinheit (3) zu übertragen.

Description

Anordnung eines Elektromotors mit einem Geber
Die gegenständliche Erfindung betrifft einen Elektromotor, welcher mit einer Regelungseinheit verbindbar ist, um ein Stellsignal von der Regelungseinheit zu empfangen. Weiters betrifft die gegenständliche Erfindung eine Anordnung aus einem erfindungsgemäßen Elektromotor, einer Regelungseinheit, einem Geber, einem Geberkabel und einem Verbindungskabel. Zudem betrifft die gegenständliche Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Elektromotors, wobei ein Gebersignal eines Gebers an eine Regelungseinheit übertragen wird, wobei die Regelungseinheit unter Verwendung des Gebersignals ein Stellsignal ermittelt und an den Elektromotor übermittelt.
Elektromotoren, insbesondere Servomotoren, werden oftmals in industriellen Anlagen verwendet, insbesondere in Werkzeugmaschinen, Verpackungsmaschinen, Industrierobotern, etc. Eine Regelgröße eines Elektromotors wird von einer Regelungseinheit durch Vorgabe eines Stellsignals geregelt. Um eine Regelung zu ermöglichen, ist zumindest ein Geber erforderlich, weicher ein Gebersignal liefert, welches an die Regelungseinheit rückgekoppelt wird. Es können auch mehrere Geber, z.B. ein Mastergeber und ein oder mehrere Slavegeber vorgesehen sein. Der Mastergeber ist oftmals am Elektromotor (Master) integriert, der Slavegeber jedoch an einem Slave und damit vom Elektromotor entfernt angeordnet. Am Slave, z.B. einer mit dem Elektromotor verbundenen Walze, ist somit ein (Slave)Geber angeordnet, wobei ein vom Slave zur Regelungseinheit verlaufendes Kabel ein Gebersignal direkt an die Regelungseinheit übermittelt. Es kann statt dieser Master-Slave-Kombination auch beispielsweise ein einziger Geber vorgesehen sein, welcher extern vom Elektromotor angeordnet ist.
Die Regelungseinheit verarbeitet das Gebersignal und errechnet daraus eine Stellgröße, welche als Stellsignal an den Elektromotor übermittelt wird. Dabei entsteht ein großer Verkabelungsaufwand; insbesondere ist ein Hinzufügen, Entfernen oder Austauschen von Gebern aufgrund der langen Kabelverbindungen zwischen Gebern und Regelungseinheit besonders aufwändig.
Es ist daher eine Aufgabe der gegenständlichen Erfindung, den Verkabelungsaufwand eines Elektromotors mit einem Geber zu verringern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem der Elektromotor einen Geberanschluss aufweist, welcher ausgestaltet ist ein Gebersignal von einem Geber zu empfangen, wobei der Elektromotor einen Signalanschluss aufweist, welcher ausgestaltet ist das Gebersignals an die Regelungseinheit zu übertragen. Es kann in einer Anordnung aus einem erfindungsgemäßen Elektromotor, einer Regelungseinheit, eines Gebers, einem Geberkabel und einem Verbindungskabel der Geberanschluss über das Geberkabel mit dem Geber verbunden sein, um das Gebersignal vom Geber zu empfangen und der Signalanschluss des Elektromotors über das Verbindungskabel mit der Regelungseinheit verbunden sein, um das Gebersignal an die Regelungseinheit zu übertragen.
Weiters wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, indem das Gebersignal vom Geber an den Elektromotor übertragen wird und das Gebersignal vom Elektromotor an die Regelungseinheit übertragen wird.
Es wird somit erfindungsgemäß der Geber nicht direkt über ein Kabel mit der Regelungseinheit, sondern, vorzugsweise über ein Geberkabel, mit dem Elektromotor verbunden. Als Elektromotor kann insbesondere ein Servomotor vorgesehen sein. Das Gebersignal wird weiters vom Elektromotor an die Regelungseinheit übermittelt. Die Regelungseinheit verarbeitet das Gebersignal und ermittelt daraus eine Stellgröße, welche wiederum an den Elektromotor übertragen wird. Da der Geber mit dem Elektromotor und nicht direkt mit der Regelungseinheit verbunden wird, ist eine einfachere Verkabelung gewährleistet, insbesondere wenn der Geber nahe am Elektromotor und weiter von der Regelungseinheit entfernt positioniert ist. Durch den Anschluss des Gebers am Geberanschluss des Elektromotors, ist eine modulare, einfachere Verbindung von Regelungseinheit, Elektromotor und Geber gegeben, wobei der Elektromotor das Zentrum bildet. Damit können Geber einfacher Weise ausgetauscht, entfernt oder hinzugefügt werden.
Vorzugsweise ist der Signalanschluss ausgestaltet, das Gebersignal als solches an die Regelungseinheit weiterzuleiten. Das bedeutet, dass das Gebersignal vom Elektromotor durchgeschliffen und unverändert an die Regelungseinheit weitergeleitet wird. Alternativ kann das Gebersignal auch verarbeitet (z.B. auf einen geeigneten Träger aufmoduliert) werden und derart an die Regelungseinheit übertragen werden.
Der Elektromotor kann ausgestaltet sein, ein weiteres Gebersignal eines weiteren Gebers an die Regelungseinheit zu übermitteln. Damit kann neben dem Gebersignal auch das weitere Gebersignal vom Elektromotor an die Regelungseinheit übermittelt werden. Die Regelungseinheit verarbeitet das Gebersignal und das weitere Gebersignal und ermittelt daraus die Stellgröße, welche wiederum an den Elektromotor übertragen wird. Insbesondere kann der Geber als Slavegeber und der weitere Geber als Mastergeber vorgesehen sein.
Der weitere Geber kann am Elektromotor integriert sein. Damit liegt das weitere Gebersignal direkt am Elektromotor vor und kann vom Elektromotor an die Regelungseinheit übertragen werden. Als weiterer Geber, insbesondere wenn der weitere Geber am Elektromotor integriert ist, kann beispielsweise ein Resolver, ein Inkrementalgeber, ein Absolutwertgeber, etc. vorgesehen sein. Durch den weiteren Geber kann als weiteres Gebersignal beispielsweise eine Position bestimmt werden.
Vorzugsweise ist der Signalanschluss ausgestaltet, das weitere Gebersignal an die Regelungseinheit zu übertragen. Damit wird durch den Signalanschluss nicht nur das Gebersignal, sondern auch das weitere Gebersignal an die Regelungseinheit übertragen.
Es kann ein Verbindungskabel an den Signalanschluss des Elektromotors und an die Regelungseinheit angeschlossen werden, um das Gebersignal und das weitere Gebersignal über das Verbindungskabel an die Regelungseinheit zu übertragen. Damit können sowohl Gebersignal, als auch weiteres Gebersignal über einen gemeinsamen Signalanschluss und ein damit verbundenes gemeinsames Verbindungskabel an die Regelungseinheit übertragen werden, womit der Verkabelungsaufwand reduziert wird.
Ist der Signalanschluss ausgestaltet das Gebersignal und das weitere Gebersignal an die Regelungseinheit zu übertragen, so kann in einer Anordnung aus dem Elektromotor, der Regelungseinheit, dem Geber, dem weiteren Geber (welcher auch am Elektromotor integriert sein kann), einem Geberkabel und einem Verbindungskabel, der Geberanschluss über das Geberkabel mit dem Geber verbunden sein, um das Gebersignal vom Geber zu empfangen und der Signalanschluss über das Verbindungskabel mit der Regelungseinheit verbunden sein, um das Gebersignal und das weitere Gebersignal an die Regelungseinheit zu übertragen.
Vorzugsweise ist der Signalanschluss ausgestaltet, das weitere Gebersignal als solches an die Regelungseinheit weiterzuleiten. Das bedeutet, dass das weitere Gebersignal unverändert an die Regelungseinheit weitergeleitet wird (ist der weitere Geber nicht am Elektromotor integriert, so wird das weitere Gebersignal vom Elektromotor zur Regelungseinheit durgeschliffen). Alternativ kann das weitere Gebersignal auch verarbeitet (z.B. auf ein geeignetes Geberträgersignal aufmoduliert) werden und derart an die Regelungseinheit übertragen werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Gebersignal und das weitere Gebersignal über eine Gebersignalleitung des Verbindungskabels an die Regelungseinheit übertragen werden. Dies kann erfolgen, indem das Gebersignal (und das weitere Gebersignal) auf ein gemeinsames Geberträgersignal aufmoduliert werden.
Der Signalanschluss kann ausgestaltet sein, das Stellsignal von der Regelungseinheit zu empfangen.
Vorzugsweise wird das Stellsignal über das Verbindungskabel von der Regelungseinheit an den Elektromotor übertragen. Ist der Signalanschluss ausgestaltet, das Gebersignal an die Regelungseinheit zu übertragen und das Stellsignal von der Regelungseinheit zu empfangen, so kann in einer Anordnung aus dem Elektromotor, einer Regelungseinheit eines Geber, einem Geberkabel und einem Verbindungskabel, wobei der Geberanschluss über das Geberkabel mit dem Geber verbunden sein, um das Gebersignal vom Geber zu empfangen und der Signalanschluss des Elektromotors über ein Verbindungskabel mit der Regelungseinheit verbunden sein, um das Gebersignal an die Regelungseinheit zu übertragen und ein Stellsignal von der Regelungseinheit zu empfangen.
Ist der Signalanschluss ausgestaltet, das Gebersignal und das weitere Gebersignal an die Regelungseinheit zu übertragen, sowie das Stellsignal von der Regelungseinheit zu empfangen, so kann in einer Anordnung aus dem Elektromotor, der Regelungseinheit, dem weiteren Geber (weicher auch am Elektromotor integriert sein kann), einem Geber einem Geberkabel und einem Verbindungskabel der Geberanschluss über das Geberkabel mit dem Geber verbunden sein, um das Gebersignal vom Geber zu empfangen und der Signalanschluss des Elektromotors über ein Verbindungskabel mit der Regelungseinheit verbunden sein, um das Gebersignal und das weitere Gebersignal an die Regelungseinheit zu übertragen und ein Stellsignal von der Regelungseinheit zu empfangen.
Damit kann der Verkabelungsaufwand weiter reduziert werden. Werden Gebersignal, weiteres Gebersignal und Stellsignal über dasselbe Verbindungskabel geführt, beispielsweise über ein Verbindungskabel mit Zweidrahtleitungen, so ist nur ein Verbindungskabel zwischen der Regelungseinheit und dem Elektromotor erforderlich. Es ist lediglich ein zusätzliches Geberkabel zwischen dem Geber und dem Elektromotor für die Übertragung des Gebersignals vom Geber an den Elektromotor erforderlich. Wird im Verbindungskabel durch zwei Drähte eine Zweidrahtleitung gebildet, so werden Signale als Spannung zwischen den beiden Drähten übertragen.
Das Geberkabel kann auch als Hybridkabel ausgeführt sein und neben dem Gebersignal auch weitere Signale übertragen.
Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 a bis 4 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt
Fig.1 a eine Anordnung aus einem Elektromotor, einer Regelungseinheit und einem Geber nach dem Stand der Technik,
Fig.2b die Anordnung mit einem weiteren Geber Fig.2a eine erfindungsgemäße Anordnung aus einem Elektromotor, einer Regelungseinheit und einem Geber,
Fig.2b die Anordnung mit einem weiteren Geber,
Fig.3 eine bevorzugte Ausgestaltung,
Fig.4 eine besonders bevorzugte Ausgestaltung.
In Fig. 1a ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung aus einem Elektromotor 10 mit einer Regelungseinheit 3 und einem Geber 2 dargestellt. Der Geber 2 übermittelt ein Gebersignal s2 über eine Direktleitung d2 direkt an die Regelungseinheit 3. Es kann das Gebersignal s2 auch auf einem Geberträger aufmoduliert und über die Direktleitung d2 übertragen werden. Die Regelungseinheit 3 berechnet unter Verwendung des Gebersignals s2 eine Stellgröße, welche als Stellsignal u über eine Stellsignalleitung lu an den Elektromotor 10 übermittelt wird, um eine Regelgröße, beispielsweise ein Drehmoment oder eine Drehzahl, des Elektromotors 10 zu regeln.
In Fig. 1b zeigt die Anordnung aus Fig. 1 a, wobei zusätzlich ein, hier am Elektromotor 10 integrierter, weiterer Geber 1 vorgesehen ist. Der weitere Geber 1 stellt dem Elektromotor 10 ein weiteres Gebersignal s1 zur Verfügung. Der weitere Geber 1 kann als Mastergeber fungieren und der Geber 2 als Slavegeber, wobei der Elektromotor 10 als Master dient. Ein Slave selbst (z. B. eine mit dem Elektromotor 10 verbundene Walze) in Fig. 1 b nicht dargestellt. Das weitere Gebersignal s1 wird weiters vom Elektromotor 10 über eine weitere Gebersignalleitung 11 an die Regelungseinheit 3 übermittelt, wobei das weitere Gebersignal s1 als solches über die weitere Gebersignalleitung 11 übertragen werden kann, oder auch erst verarbeitet (beispielsweise auf einen weiteren Geberträger aufmoduliert) und dann (am weiteren Geberträger aufmoduliert) über die weitere Gebersignalleitung 11 übertragen werden kann. Die Regelungseinheit 3 berechnet die Stellgröße unter Verwendung des Gebersignals s2 und des weiteren Gebersignals s1. Die Stellgröße wird wie schon in der Anordnung aus Fig. 1a als Stellsignal u über eine Stellsignalleitung lu an den Elektromotor 10 übermittelt, um eine Regelgröße, beispielsweise ein Drehmoment oder eine Drehzahl, des Elektromotors 10 zu regeln.
Dem gegenüber ist in Fig. 2a eine erfindungsgemäße Anordnung aus einem Elektromotor 10 mit einer Regelungseinheit 3 und einem Geber 2 dargestellt. Die Regelungseinheit 3 berechnet analog zu Fig. 1 a und Fig. 1b unter Verwendung eines Gebersignals s2 eine Stellgröße, welche als Stellsignal u über die Stellsignalleitung lu an den Elektromotor 10 übermittelt wird um beispielsweise ein Drehmoment und/oder eine Drehzahl des Elektromotors 10 zu regeln. Erfindungsgemäß weist der Elektromotor 10 jedoch einen Geberanschluss 11 auf, welcher ausgestaltet ist, das Gebersignal u2 vom Geber 2 zu empfangen. Hierzu kann ein Geberkabel 5 mit einer Geberleitung I5 vorgesehen sein, welches den Geber 2 mit dem Elektromotor 10 verbindet (ein Geberkabel 5 in Fig. 2a nicht dargestellt).
Weiters weist der Elektromotor 10 einen Signalanschluss 12 auf, welcher ausgestaltet ist das Gebersignal s2 an die Regelungseinheit 3 zu übertragen. Somit erzeugt der Geber 2 das Gebersignal s2. Dieses wird jedoch im Gegensatz zu Fig. 1 nicht direkt über eine Direktleitung d2 zur Regelungseinheit 3 übertragen, sondern über eine Geberleitung I5 zum Elektromotor 10. Der Elektromotor 10 übermittelt das Gebersignal s2 an die Regelungseinheit 3. Dies kann erfolgen, indem das Gebersignal s2, als solches, d.h. unverändert, weitergeleitet (also durchgeschliffen) wird oder das Gebersignal s2 erst (über eine Verarbeitungseinheit, vorzugsweise eine Modulationseinheit) verarbeitet und in verarbeiteter Form (z.B. auf ein geeignetes Geberträgersignal aufmoduliert) an die Regelungseinheit 3 übertragen wird.
Dem gegenüber ist in Fig. 2b die Anordnung aus Fig. 2a, jedoch mit einem, vorzugsweise am Elektromotor 10 integrierten, weiteren Geber 1 dargestellt, wobei der weitere Geber 1 dem Elektromotor 10 ein weiteres Gebersignal s1 zur Verfügung stellt. Das weitere Gebersignal s1 wird vom Elektromotor 10 über eine weitere Gebersignalleitung 11 an die Regelungseinheit 3 übermittelt. Die Regelungseinheit 4 berechnet hier somit unter Verwendung des Gebersignals s2 und des weiteren Gebersignals u1 eine Stellgröße, welche als Stellsignal u über die Stellsignalleitung lu an den Elektromotor 10 übermittelt wird, um beispielsweise ein Drehmoment und/oder eine Drehzahl des Elektromotors 10 zu regeln.
Es können auch zusätzliche Geber (nicht dargestellt) über zusätzliche Geberleitungen mit dem Elektromotor 10 verbunden und weitere Gebersignale an den Elektromotor 10 übertragen werden. Der Elektromotor 10 überträgt vorzugsweise auch die weiteren Gebersignale an die Regelungseinheit 3, indem die weiteren Gebersignale als solche, d.h. unverändert, weitergeleitet, oder erst verarbeitet und in verarbeiteter Form, vorzugsweise auf ein Geberträgersignal aufmoduliert, übertragen werden. Die Verarbeitung des weiteren Gebersignals s1 kann durch eine weitere Verarbeitungseinheit (vorzugsweise eine weitere Modulationseinheit) oder - sofern vorhanden - die Verarbeitungseinheit (vorzugsweise die Modulationseinheit), welche bereits für die Verarbeitung (vorzugsweise Modulation) des Gebersignals s2 vorgesehen ist, erfolgen.
Soll der Elektromotor 10 ohne den Geber 2 betrieben werden, so kann der Geberanschluss 11 frei gelassen oder auch mit einer Abdeckung verschlossen werden. Dies ist vorteilhaft, wenn der Elektromotor 10 auch über einen weiteren Geber 1 , welcher vorzugsweise am Elektromotor 10 integriert ist, verfügt.
Der Geber 2 kann als Slavegeber ausgeführt sein, der weitere Geber 1 als Mastergeber. Vorzugsweise sind Slavegeber vorgesehen, um eine Drehbewegung als Gebersignal zu erfassen, wobei die Regelungseinheit 2 eine lineare oder andere kinematische Bewegung regelt und entsprechend eine Stellgröße berechnet und an den Elektromotor 10 übermittelt.
So können als Geber, insbesondere wenn als Slavegeber ausgeführt, beispielsweise Linearachsen (Spindelantriebe), bei denen ein lineares Messsystem angebracht ist, vorgesehen sein. Als weiterer Geber 1 (insbesondere als Mastergeber ausgeführt) kann beispielsweise ein Wicklungstemperatursensor des Elektromotors 10 vorgesehen sein, wobei als weiteres Gebersignal s1 eine Wicklungstemperatur des Elektromotors 10 vorgesehen sein kann. Es kann beispielsweise der Elektromotor 10 (Master), z.B. über ein Getriebe mit einer Druckwalze (Slave) verbunden werden, wobei der Geber 2 (als Slavegeber) an der Druckwalze angeordnet ist. Der Geber 2 übermittelt beispielsweise eine Drehzahl oder einen Drehwinkel der Druckwalze als Gebersignal s2 an den Elektromotor 10, welcher das Gebersignal s2 über die Gebersignalleitung I2 an die Regelungseinheit 4 weiterleitet. Der Elektromotor 10 kann, sofern wie in Fig. 2b dargestellt ein weiterer Geber 1 vorgesehen ist, auch das weitere Gebersignal s1 , z.B. über eine weitere Gebersignalleitung 11 , an die Regelungseinheit 4 weiterleiten. Die Regelungseinheit 4 kann, beispielsweise durch eine Kaskadenregelung, eine Soll-Drehzahl oder einen Soll-Drehwinkel als Stellgröße vorgeben. Die Stellgröße wird als Stellsignal u über die Stellsignalleitung lu an den Elektromotor 10 übermittelt, um beispielsweise das Drehmoment und/oder die Drehzahl des Elektromotors 10 zu regeln.
In Fig. 3 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung dargestellt. Hier ist der Signalanschluss 12 ausgestaltet, das Gebersignal s2 und das weitere Gebersignal s1 an die Regelungseinheit 3 zu übertragen. Entsprechend umfasst das Verbindungskabel 4 eine Gebersignalleitung I2 und eine weitere Gebersignalleitung 11 , um das Gebersignal u2 gemeinsam mit dem weiteren Gebersignal s1 über das Verbindungskabel 4 zu übertragen. Weiters ist der Signalanschluss 12 ausgestaltet, das Stellsignal u von der Regelungseinheit 3 zu empfangen, weshalb das Verbindungskabel 4 auch die Stellsignalleitung lu umfasst, um das Stellsignal u von der Regelungseinheit 3 an den Elektromotor 10 zu übertragen. Um das Gebersignal s2 an den Elektromotor 10 zu übertragen ist vorzugsweise ein Geberkabel 5 mit einer Geberleitung I5 vorgesehen, welches mit dem Geber 2 und dem Geberanschluss 11 des Elektromotors 10 verbunden ist und somit den Geber 2 mit dem Elektromotor 10 verbindet. Das Gebersignal u2 und/oder Stellsignal u kann selbstverständlich auch über ein eigenes Verbindungskabel an die / von der Regelungseinheit 3 übertragen werden, womit der Verkabelungsaufwand gegenüber einer Übertragung über ein gemeinsames Verbindungskabel 4 natürlich wieder ansteigt. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ist in Fig. 4 abgebildet. Das Gebersignal s2 und das weitere Gebersignal s1 werden hier gemeinsam über eine Gebersignalleitung 112 des Verbindungskabels 4 übertragen. Dies kann erfolgen, indem das Gebersignal s2 und das weitere Gebersignal s1 auf ein Geberträgersignal der Gebersignalleitung 112 (von einer gemeinsamen Modulationseinheit oder zwei getrennten Modulationseinheiten) aufmoduliert werden. Damit ist im Verbindungskabel 4 nur eine Stellsignalleitung lu und eine
Gebersignalleitung 112 erforderlich. Als Gebersignalleitung 112 kann beispielsweise eine Zweidrahtverbindung vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche
1. Elektromotor (10), welcher mit einer Regelungseinheit (3) verbindbar ist, um ein Stellsignal (u) von der Regelungseinheit (3) zu empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) einen Geberanschluss (11) aufweist, welcher ausgestaltet ist ein
Gebersignal (s2) von einem Geber (2) zu empfangen, und dass der Elektromotor (10) einen Signalanschluss (12) aufweist, welcher ausgestaltet ist das Gebersignal (s2) an die Regelungseinheit (3) zu übertragen.
2. Elektromotor (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalanschluss (12) ausgestaltet ist, das Gebersignal (s2) als solches an die
Regelungseinheit (3) weiterzuleiten.
3. Elektromotor (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) ausgestaltet ist ein weiteres Gebersignal (s1) eines weiteren Gebers (1) an die Regelungseinheit (3) zu übermitteln 4. Elektromotor (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere
Geber (1) am Elektromotor (10) integriert ist.
5. Elektromotor (10) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalanschluss (12) ausgestaltet ist, das weitere Gebersignal (s1) an die Regelungseinheit
(3) zu übertragen.
6. Elektromotor (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Signalanschluss (12) ausgestaltet ist, das weitere Gebersignal (s2) unverändert an die Regelungseinheit (3) weiterzuleiten.
7. Elektromotor (10) einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalanschluss (12) ausgestaltet ist, das Stellsignal (u) von der Regelungseinheit (3) zu empfangen.
8. Anordnung aus einem Elektromotor (10) nach Anspruch 1 oder 2, einer Regelungseinheit (3), einem Geber (2), einem Geberkabel (5) und einem Verbindungskabel
(4), wobei der Geberanschluss (11) über das Geberkabel (5) mit dem Geber (2) verbunden ist, um das Gebersignal (s2) vom Geber (2) zu empfangen und wobei der Signalanschluss (12) des Elektromotors (10) über das Verbindungskabel (4) mit der Regelungseinheit (3) verbunden ist, um das Gebersignal (s2) an die Regelungseinheit (3) zu übertragen.
9. Anordnung aus einem Elektromotor (10) nach Anspruch 5 oder 6, einer Regelungseinheit (3), einem Geber (2), einem weiteren Geber (1) einem Geberkabel (5) und einem Verbindungskabel (4), wobei der Geberanschluss (11) über das Geberkabel (5) mit dem Geber (2) verbunden ist, um das Gebersignal (s2) vom Geber zu empfa der Signalanschluss (12) über das Verbindungskabel (4) mit der Regelungseinheit (3) verbunden ist, um das Gebersignal (s2) und das weitere Gebersignal (s1) an die Regelungseinheit (3) zu übertragen.
10. Anordnung aus einem Elektromotor (10) nach Anspruch 7, einer Regelungseinheit (3), einem Geber (2), einem Geberkabel (5) und einem Verbindungskabel (4), wobei der Geberanschluss (11) über das Geberkabel (5) mit dem Geber (2) verbunden ist, um das Gebersignal (s2) vom Geber (2) zu empfangen und wobei der Signalanschluss (12) des Elektromotors (10) über das Verbindungskabel (4) mit der Regelungseinheit (3) verbunden ist, um das Gebersignal (s2) an die Regelungseinheit (3) zu übertragen und ein Stellsignal (u) von der Regelungseinheit (3) zu empfangen.
11. Verfahren zum Betrieb eines Elektromotors (10) wobei ein Gebersignal (u2) eines Gebers (2) an die Regelungseinheit (3) übertragen wird und wobei die Regelungseinheit (3) unter Verwendung des Gebersignals (u2) ein Stellsignal (u) ermittelt und an den Elektromotor (10) übermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebersignal (u2) vom Geber (2) an den Elektromotor (10) übertragen wird und das Gebersignal (u2) vom Elektromotor (10) an die Regelungseinheit (3) übertragen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) das Gebersignal (u2) unverändert an die Regelungseinheit (3) weiterleitet.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein
Verbindungskabel (4) an einen Signalanschluss (12) des Elektromotors (10) und an die Regelungseinheit (3) angeschlossen wird, und dass das Gebersignal (u2) über das Verbindungskabel (4) an die Regelungseinheit (3) übertragen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (10) ein weiteres Gebersignal (u1) eines weiteren Gebers (1), vorzugsweise unveränert, an eine
Regelungseinheit (3) überträgt, und dass die Regelungseinheit (3) das Stellsignal (u) unter Verwendung des weiteren Gebersignals (u1) ermittelt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Gebersignal (u1) über das Verbindungskabel (4) an die Regelungseinheit (3) übertragen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebersignal (u2) und das weitere Gebersignal (u1) über eine Stellsignalleitung (112) des Verbindungskabels (4) an die Regelungseinheit (3) übertragen werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeic Stellsignal (u) über das Verbindungskabel (4) von der Regelungseinheit (3) an den Elektromotor (10) übertragen wird.
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