EP4587308A1 - Verfahren zum bestimmen eines verschleisses von bremsbelägen einer elektromagnetisch betätigbaren bremse und elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer bremse und signalelektronik zur durchführung eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zum bestimmen eines verschleisses von bremsbelägen einer elektromagnetisch betätigbaren bremse und elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer bremse und signalelektronik zur durchführung eines solchen verfahrens

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Publication number
EP4587308A1
EP4587308A1 EP23749098.2A EP23749098A EP4587308A1 EP 4587308 A1 EP4587308 A1 EP 4587308A1 EP 23749098 A EP23749098 A EP 23749098A EP 4587308 A1 EP4587308 A1 EP 4587308A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
time
brake
coil
ventilation
value
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
EP23749098.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Timo Hufnagel
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.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Publication of EP4587308A1 publication Critical patent/EP4587308A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature
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    • F16D66/021—Apparatus for indicating wear using electrical detection or indication means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/28—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for testing brakes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts

Definitions

  • the invention relates to a method for determining wear of brake pads of an electromagnetically actuated brake and an electric motor with electromagnetically actuated brake and signal electronics to carry out such a procedure. From DE 10147817 A1 a method for determining wear in an electromagnetically actuated brake is known. However, the determination of the time derivative of the time-dependent current curve of the brake coil increases a noise component in the measurement signal, so that a drop in the coil current caused when the brake is released cannot be precisely determined.
  • the brake has a coil that can be energized, whereby after applying a voltage to the coil, in particular for releasing the brake, the time-dependent course of the electrical current flowing through the coil is detected, the values of parameters of a time-dependent function I(t) parameterized with the parameters being changed starting from respective initial values of the parameters until the deviation between the detected current curve and the function I(t) becomes as small as possible, in particular So an optimum of the parameters has been found, ISI ⁇ EIDOPAT August 2nd, 2023 wherein the deviation is determined as a functional of the difference function between the detected current curve and the function I(t) or between a current curve extrapolated from the detected current curve and the function I(t), in particular where the value of the difference function at the respective time t as the difference between the function value I(t) assigned at the respective time t and the detected current value or a value extrapolated from the detected current values is formed, a time being formed from the
  • the advantage here is that an idealized function I(t) is specified, which specifies a current profile from a theoretical point of view, and that the recorded current profile, which is therefore subject to noise, can then be fitted or adapted to this idealized current profile.
  • the time of ventilation can be clearly determined using the idealized function. Deviations caused by disturbance variables can therefore be filtered out as best as possible. In this way, a measure of the wear of the brake pads can be found, since the release path of the armature disk of the brake depends on the wear of the brake pads, in particular on their remaining wall thickness.
  • the time of ventilation can be determined by the change in inductance, which is caused during ventilation, i.e.
  • the point in time is a measure of the time required to build up a magnetic field, which then accelerates the armature disk and allows the air travel to be covered.
  • the maximum achievable current i max is not determined as a parameter through optimization, but rather through a previously carried out measurement.
  • the stationary value of the current after ventilation is determined, which is only determined by the voltage applied to the coil, in particular DC voltage U, and the ohmic resistance R of the coil is determined, in particular as a quotient U / R.
  • the idealized function therefore has as few parameters as possible, which are varied during optimization, so that only a small computing capacity is necessary.
  • the time constant before and after ventilation and the current drop present directly during the ventilation process i.e. the difference between the current immediately before the armature disk is lifted off the brake pad and the current present immediately after the armature disk hits the magnetic body the coil.
  • Another advantage of the invention is that the wear of the brake can be monitored by detecting electrical variables. A large number of current measurements, i.e. a current curve as a whole, are used to find the extent of wear. Compared to determining local minima or maxima of the current curve, the invention is much more robust.
  • the electrical voltage applied to the coil is detected.
  • the advantage here is that the time zero point is clearly defined. Each time the procedure is repeated, the new time zero point is clearly known.
  • the measure of wear is currently determined and an evaluation of the series of measures of wear determined in the previous repetitions can also be carried out in order to compensate for statistical fluctuations.
  • the functional is - the sum of the amounts of the difference assigned to a series of times or - the sum of the squares of the difference assigned to a series of times.
  • the deviation is formed from or by means of the sum of amounts of differences between the function value I(t) assigned at the respective time t and the recorded current value or a value extrapolated from the recorded current values or - the deviation is formed from the or formed by means of the sum of squares of differences between the function value I(t) assigned at the respective time t and the recorded current value or a value extrapolated from the recorded current values.
  • the function I(t) is defined in sections, with a second section following a first section, the difference between a constant, in particular i ⁇ , and the function I(t) falling exponentially in the first section , where a first time constant ⁇ ⁇ is effective, where in the second section the difference between the constant, in particular ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ , where the current value ⁇ ⁇ is the current value recorded immediately on or after the time of ventilation, and the Function I(t) decays exponentially, with a second time constant ⁇ ⁇ being effective, where the first time constant is greater than the second time constant.
  • the function I(t) is defined in sections, namely by: ⁇ where ⁇ ⁇ is the time of ventilation, ⁇ ⁇ the time constant before the time of ventilation, ⁇ ⁇ the time constant after the time of ventilation, ⁇ ⁇ the current value immediately on or after the time of ventilation and i ⁇ the stationary achievable Current value, in particular and i ⁇ is the last current value reached before the time of ventilation.
  • ⁇ ⁇ is the time of ventilation
  • ⁇ ⁇ the time constant before the time of ventilation
  • ⁇ ⁇ the time constant after the time of ventilation
  • ⁇ ⁇ the current value immediately on or after the time of ventilation
  • i ⁇ the stationary achievable Current value
  • i ⁇ is the last current value reached before the time of ventilation.
  • the idealized function is fitted or adapted to the recorded current curve as well as possible, i.e. with the smallest possible deviation. Since a lot of measuring points can be used, a very good adjustment can be carried out and thus the timing can be precisely determined.
  • the parameter that functions as a stationary current value i ⁇ is specified as a fixed value, i.e. not changed. The advantage here is that as few parameters as possible have to be changed in order to find the optimum. This means that less computational effort is required to find the optimum parameter values.
  • a ferromagnetic armature disk when the brake is released, a ferromagnetic armature disk is moved towards the coil, the armature disk being pressed against a brake pad before releasing, in particular by a spring element supported on a magnetic body, the magnetic body receiving the coil or being connected to the coil, in particular, the armature disk rests on the magnet body after ventilation.
  • the advantage here is that the armature disk is moved towards the magnet body when it is ventilated and thus also towards the coil accommodated in the magnet body.
  • the brake in the event of a power failure, the brake is activated automatically and therefore safety is increased.
  • the change in the parameters to find the optimum is carried out using a simplex method.
  • the advantage is that the optimum can be found easily and with as little computing effort as possible.
  • the brake is released after applying a voltage, in particular direct voltage, to the coil.
  • the advantage here is that the application of the voltage, i.e. the voltage jump from zero volts to a DC voltage value, defines the zero time and the time span from the zero time to the time of ventilation can be precisely determined.
  • the parameters are - the time of ventilation, - the time constant ⁇ ⁇ before the time of ventilation, - the time constant ⁇ ⁇ after the time of ventilation, - the last reached current value i ⁇ before the time of ventilation, - the current value ⁇ ⁇ immediately on or after the time of ventilation and / or - the stationary current value i ⁇ is used.
  • the advantage here is that the time constants depend on the current inductance and the current values depend on the wear of the brake pad, since the distance between the armature disk and the magnet body varies depending on the wear.
  • the stationary achievable current value i ⁇ is determined by determining the stationary current value i ⁇ after a, in particular first, ventilation, in particular within the scope of the measurement accuracy, in particular and then the parameters the stationary achievable current value i ⁇ ⁇ does not include in particular the ohmic resistance of the coil is determined from the stationary current value i ⁇ determined in this way, in particular taking into account the direct voltage applied to the coil, in particular and from this the temperature of the coil, and depending on this Initial values of the parameters, in particular the time constants ( ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ ), are determined.
  • the advantage here is that a determination can be carried out easily at the very beginning of the process.
  • the ohmic resistance and to a certain extent also the inductance of the coil depend on the temperature, which can be determined easily and precisely by determining the steady-state current value because the applied direct voltage is always the same.
  • Important features of the electric motor with an electromagnetically actuated brake and signal electronics for carrying out the aforementioned method are that a sensor for detecting the current flowing through the coil is arranged in the electric motor.
  • the advantage here is that the wear of the brake can be monitored by recording electrical variables. A large number of current measurements, i.e. a current curve as a whole, are used to find the extent of wear. Compared to determining local minima or maxima of the current curve, the invention is much more robust.
  • a sensor for detecting the voltage applied to the coil is arranged in the electric motor, wherein the sensor or sensors are connected to signal electronics which controls and/or adjusts the voltage applied to the coil of the brake, in particular wherein the signal electronics has a memory for storing the time-dependent course of the detected current and/or an evaluation unit.
  • the brake has a shaft that can be braked by the shaft and is rotatably mounted to a magnetic body of the brake, the coil being accommodated in a recess or recess of the magnetic body, a ferromagnetic armature disk being connected to the magnetic body in a rotationally fixed and axially movable manner
  • a brake pad carrier is connected to the shaft in a rotationally fixed and axially displaceable manner, in particular by an annular driver being plugged onto the shaft and connected to the shaft by means of a feather key connection and the driver having external teeth which are in engagement with an internal toothing of the brake pad carrier, whereby
  • a braking surface is arranged, which is connected to the magnet body, the brake pad carrier being arranged axially between the braking surface and the armature disk, the armature disk being arranged axially between the brake pad carrier and the magnet body, wherein on Press spring elements supported by the magnet
  • the coil that can be energized is accommodated in a magnetic body, in particular in an annular recess of the magnetic body.
  • the magnet body is detachably connected to the housing part.
  • a ring-shaped driver is placed on the shaft and is connected to the shaft in a rotationally fixed manner, in particular by means of a feather key connection.
  • the driver has external teeth onto which a disk-shaped brake pad carrier with its internal teeth is attached, the internal toothing being in engagement with the external toothing, so that the brake pad carrier is connected to the driver and/or the shaft in a rotationally fixed and axially movable manner.
  • a ferromagnetic armature disk is arranged axially, i.e. in the axial direction, between the coil and the brake pad carrier.
  • the armature disk is connected to the magnet body in a rotationally fixed and axially movable manner.
  • axially directed bolts are preferably connected to the magnet body, which protrude axially through the recesses in the armature disk.
  • a braking surface is connected or implemented with the housing part or on the housing part.
  • the brake pad carrier is arranged axially between the braking surface and the armature disk. Spring elements supported on the magnet body press on the armature disk, in particular so that when the coil is energized, the armature disk is pulled towards the magnet body against the spring force generated by the spring elements and thus the brake pad carrier can run freely, in particular the brake is released.
  • the time-dependent course of the voltage applied to the coil and the time-dependent course of the current flowing through the coil are recorded. Since when the brake is released, the armature disk is displaced from a first axial position to a second axial position due to the reduction in the magnetic force under the action of the spring force generated by the spring elements, the inductance of the coil decreases accordingly from a first value to a second value.
  • the time t 0 of releasing the brake, i.e. the switching time, is determined from the recorded time-dependent current curve.
  • no time derivation is used for this and no gradient formation is carried out, but rather a curve regression is carried out.
  • the parameters of a function defined in sections are determined using an optimization process.
  • the function then only has I(t) as a parameter which are then determined by an optimization method by minimizing the deviation from the recorded current curve and the above function I(t) by the parameters to be changed.
  • 2 shows that initial values ⁇ ⁇ , ⁇ , ⁇ ⁇ , ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ , ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ , ⁇ ⁇ , ⁇ , ⁇ ⁇ , ⁇ are specified, which are then continually changed in the course of the optimization process, until the minimum deviation between the recorded current curve and the function I(t) is reached.
  • the deviation is formed, for example, by the sum of the squares of differences between the respective function value and the associated measured value or a value extrapolated from the measured values.
  • This point in time represents a measure of the working air gap of the armature disk, i.e. the axial length that is available for the movement of the armature disk between the released and engaged state of the brake.
  • This working air gap is dependent on the wear of the brake pads of the brake pad carrier, in particular with a first brake pad being arranged on the brake pad carrier on the side of the brake pad carrier facing the braking surface and a second brake pad being arranged on the brake pad carrier on the side of the brake pad carrier facing the armature disk.
  • the method is preferably carried out again each time the brake is released.
  • the switching time i.e. the application of the voltage to the coil
  • the switching time can be easily detected from the evaluation of the time-dependent voltage curve of the voltage applied to the coil and the new time zero point can therefore be determined.
  • the respective value of the time ⁇ ⁇ is determined in the manner described above.
  • the change in this point in time ⁇ ⁇ is observed and when this point in time falls below a critical value ⁇ ⁇ its rate of change, namely change per number of ventilation processes associated with the change, a warning message is issued, in particular to indicate critically high wear on the brake pads.
  • the current value ⁇ ⁇ is the first current value of the second section of the idealized function, in particular immediately on or after the time of ventilation.
  • the current value i ⁇ is the last function value of the first section of the idealized function I (t), in particular immediately before ventilation.
  • the simplex method by Nelder and Mead John A. Nelder, R. Mead: A simplex method for function minimization. In: Computer Journal.7, 1965, pp.308-313. doi:10.1093.
  • the optimization method /comjnl/7.4.308 is used.
  • the temperature of the coil is determined at the very beginning and, depending on this, the starting values of the optimization method are specified.
  • the temperature is determined by determining the maximum value that occurs stationary after ventilation, which can be determined simply by ensuring that the current has a value that does not change any further within the scope of the measurement accuracy.

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Abstract

Verfahren zum Bestimmen eines Verschleißes von Bremsbelägen einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse und Elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse und Signalelektronik zur Durchführung eines solchen Verfahrens, wobei die Bremse eine bestrombare Spule aufweist, wobei nach dem Anlegen einer Spannung an die Spule der zeitabhängige Verlauf (i(t)) des durch die Spule fließenden elektrischen Stroms erfasst wird, wobei die Werte von Parametern einer mit den Parametern parametrierten, zeitabhängigen Funktion (I(t)) ausgehend von jeweiligen Anfangswerten der Parameter so weit verändert werden, bis die Abweichung zwischen dem erfassten Stromverlauf (i(t)) und der Funktion (I(t)) möglichst klein wird, also ein Optimum der Parameter gefunden ist, wobei die Abweichung als Funktional der Differenz zwischen dem zum jeweiligen Zeitpunkt (t) zugeordneten Funktionswert (I(t)) und dem erfassten Stromwert (i(t)) oder einem aus den erfassten Stromwerten (i(t)) extrapolierten Wert gebildet wird, wobei aus den Parametern des Optimums ein Zeitpunkt (t 1) als Maß für den Verschleiß bestimmt wird.

Description

Verfahren zum Bestimmen eines Verschleißes von Bremsbelägen einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse und Elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse und Signalelektronik zur Durchführung eines solchen Verfahrens Beschreibung: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Verschleißes von Bremsbelägen einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse und einen Elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse und Signalelektronik zur Durchführung eines solchen Verfahrens. Aus der DE 10147817 A1 ist ein Verfahren zur Verschleißbestimmung bei einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse bekannt. Allerdings verstärkt die Bestimmung der zeitlichen Ableitung des zeitabhängigen Stromverlaufs der Spule der Bremse einen Rauschanteil am Messsignal, so dass ein beim Lüften der Bremse bewirkter Einbruch des Spulenstromes nicht exakt ermittelbar ist. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen eines Verschleißes bei einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse weiterzubilden, wobei die Bestimmung robust erfolgen soll. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren nach den in Anspruch 1 und bei dem Elektromotor nach den in Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst. Wichtige Merkmale dem Verfahren zum Bestimmen eines Verschleißes von Bremsbelägen einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse sind, dass die Bremse eine bestrombare Spule aufweist, wobei nach dem Anlegen einer Spannung an die Spule, insbesondere zum Lüften der Bremse, der zeitabhängige Verlauf des durch die Spule fließenden elektrischen Stroms erfasst wird, wobei die Werte von Parametern einer mit den Parametern parametrierten, zeitabhängigen Funktion I(t) ausgehend von jeweiligen Anfangswerten der Parameter so weit verändert werden, bis die Abweichung zwischen dem erfassten Stromverlauf und der Funktion I(t) möglichst klein wird, insbesondere also ein Optimum der Parameter gefunden ist, ISI \ EIDOPAT 02.08.2023 wobei die Abweichung als Funktional der Differenzfunktion zwischen dem erfassten Stromverlauf und der Funktion I(t) bestimmt wird oder zwischen einem aus dem erfassten Stromverlauf extrapolierten Stromverlauf und der Funktion I(t), insbesondere wobei der Wert der Differenzfunktion zum jeweiligen Zeitpunkt t als Differenz zwischen dem zum jeweiligen Zeitpunkt t zugeordneten Funktionswert I(t) und dem erfassten Stromwert oder einem aus den erfassten Stromwerten extrapolierten Wert gebildet wird, wobei aus den so gefundenen Parametern, insbesondere aus den Parametern des Optimums, ein Zeitpunkt als Maß für den Verschleiß bestimmt wird, insbesondere - wobei das Maß überwacht wird auf Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes - und/oder wobei eine Warninformation herausgegeben wird, wenn das Maß einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Von Vorteil ist dabei, dass eine idealisierte Funktion I(t) vorgegeben wird, die einen Stromverlauf aus theoretischer Sicht vorgibt, und dass der erfasste Stromverlauf, der daher mit Rauschen beaufschlagt ist, dann an diesen idealisierten Stromverlauf angefittet oder adaptiert werden kann. Sind dann diejenigen Parameter gefunden, bei denen die geringste Abweichung ermittelt werden kann, ist der Zeitpunkt des Lüftens anhand der idealisierten Funktion klar bestimmbar. Durch Störgrößen verursachte Abweichungen sind somit bestmöglichst herausfilterbar. Auf diese Weise ist ein Maß für den Verschleiß der Bremsbeläge auffindbar, da der Lüftweg der Ankerscheibe der Bremse vom Verschleiß der Bremsbeläge, insbesondere der also von deren Restwandstärke, abhängt. Der Zeitpunkt des Lüftens wird durch die Induktivitätsänderung feststellbar, welche beim Lüften, also beim Anziehen der ankerscheibe zur Spule hin, bewirkt wird. Der Zeitpunkt ist aber ein Maß für die Zeitdauer zum Aufbau eines Magnetfelds, welches dann die Ankerscheibe beschleunigt und den Lüftweg zurücklegen lässt. In Weiterbildung ist der maximal erreichbare Strom imax nicht als Parameter durch Optimieren bestimmt, sondern durch eine zuvor ausgeführte Messung. Dabei wird der stationäre Wert des Stromes nach dem Lüften bestimmt, welcher nur durch die an die Spule angelegte Spannung, insbesondere Gleichspannung U, und den Ohm’schen Widerstand R der Spule bestimmt ist, insbesondere als Quotient U / R. Somit weist die idealisierte Funktion möglichst wenige Parameter auf, die bei dem Optimieren variiert werden, sodass nur eine geringe Rechenkapazität notwendig ist. Vorzugsweise sind nur vier Parameter zu variieren, insbesondere die Zeitkonstante vor und nach dem Lüften sowie der direkt beim Lüftvorgang vorhandene Stromabfall, also die Differenz zwischen dem Strom unmittelbar vor dem Abheben der Ankerscheibe vom Bremsbelag und unmittelbar nach dem Auftreffen der Ankerscheibe auf den Magnetkörper vorhandene Strom der Spule. Von Vorteil ist bei der Erfindung auch, dass mittels Erfassung elektrischer Größen der Verschleiß der Bremse überwachbar ist. Dabei werden für das Finden des Maßes an Verschleiß sehr viele Strommesswerte, also ein Stromverlauf als Ganzes, verwendet. Im Vergleich zu einer Bestimmung lokaler Minima oder Maxima des Stromverlaufs ist die Erfindung wesentlich robuster. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die an der Spule anliegende elektrische Spannung erfasst. Von Vorteil ist dabei, dass Zeitnullpunkt eindeutig festgelegt ist. Bei jeder Wiederholung des Verfahrens ist somit der jeweils neue Zeitnullpunkt eindeutig bekannt. Somit ist bei jeder weiteren Wiederholung das Maß für Verschleiß jeweils aktuell bestimmt und es kann auch eine Auswertung der Serie der in den vorigen Wiederholungen jeweils bestimmten Maße für Verschleiß ausgeführt werden, um statistische Schwankungen auszugleichen. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Funktional - die Summe von einer Serie von Zeitpunkten jeweils zugeordneten Beträgen der Differenz oder - die Summe von einer Serie von Zeitpunkten jeweils zugeordneten Quadraten der Differenz. Von Vorteil ist dabei, dass die Summe einfach und schnell bestimmbar ist. Denn es müssen nur die Beträge der Differenz zwischen dem erfassten Strommesswert und dem zugehörigen Wert der idealisierten Funktion I(t) bestimmt und aufsummiert werden. Wenn genügend Rechenleistung vorhanden ist, ist aber auch statt des jeweiligen Betrags der Differenz das Quadrat der Differenz verwendbar. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird - die Abweichung aus der oder mittels der Summe von Beträgen von Differenzen zwischen dem zum jeweiligen Zeitpunkt t zugeordneten Funktionswert I(t) und erfassten Stromwert oder einem aus den erfassten Stromwerten extrapolierten Wert gebildet oder - die Abweichung wird aus der oder mittels der Summe von Quadraten von Differenzen zwischen dem zum jeweiligen Zeitpunkt t zugeordneten Funktionswert I(t) und erfassten Stromwert oder einem aus den erfassten Stromwerten extrapolierten Wert gebildet. Von Vorteil ist dabei, dass die Abweichung schnell und einfach bestimmbar ist. Dabei muss nur der Betrag der Differenz zwischen dem an einem Zeitpunkt t erfassten Strommesswert und dem zu diesem Zeitpunkt zugeordneten Wert der idealisierten Funktion I(t) bestimmt werden. Der erfasste Stromverlauf ist aber auch extrapolierbar, sodass auch an Zeitpunkten zwischen den Messzeitpunkten erfasste Strommesswerte zuordenbar sind. Somit ist statt der erfassten Strommesswerte auch jeweils ein extrapolierter Zwischenwert verwendbar. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung definiert das Anlegen einer Spannung an die Spule den Zeitnullpunkt, insbesondere t = 0. Von Vorteil ist dabei, dass das Verfahren zeitlich wiederkehrend ausführbar ist und dabei der Zeitnullpunkt jeweils eindeutig und klar bestimmt ist. Auf diese Weise ist dann die Veränderung des Maßes an Verschleiß überwachbar und ist prognostizierbar, wann ein Schwellenwert des Maßes an Verschleiß überschritten werden wird. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Funktion I(t) abschnittsweise definiert, wobei ein zweiter Anschnitt sich an einen ersten Abschnitt anschließt, wobei im ersten Abschnitt die Differenz zwischen einer Konstanten, insbesondere i^^^ , und der Funktion I(t) exponentiell abfällt, wobei eine erste zeitkonstante λ^ wirksam ist, wobei im zweiten Abschnitt die Differenz zwischen der Konstanten, insbesondere ^^^^ − ^^ ^ , wobei der Stromwert ^^ ^ unmittelbar am oder nach dem Zeitpunkt des Lüftens erfasste Stromwert ist, und der Funktion I(t) exponentiell abfällt, wobei eine zweite Zeitkonstante λ^ wirksam ist, wobei die erste Zeitkonstante größer als die zweite Zeitkonstante ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Funktion einfach berechenbar ist und möglichst wenige Parameter aufweist, obwohl die Verlaufsform nicht trivial ist, insbesondere nicht auf bloßen linearen Stücken zusammengesetzt ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Funktion I(t) abschnittsweise definiert, nämlich mittels: ^ wobei ^^ der Zeitpunkt des Lüftens ist, λ^ die Zeitkonstante vor dem Zeitpunkt des Lüftens, λ^ die Zeitkonstante nach dem Zeitpunkt des Lüftens, ^^ ^ der Stromwert unmittelbar am oder nach dem Zeitpunkt des Lüftens und i^^^ der stationäre erreichbare Stromwert, insbesondere und i^ der zuletzt erreichte Stromwert vor dem Zeitpunkt des Lüftens ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine schnelle und einfache Bestimmung des Funktionswerts der idealisierten Funktion ausführbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der Zeitpunkt als Maß für den Verschleiß bestimmt gemäß: wobei i^ der zuletzt erreichte Stromwert vor dem Zeitpunkt des Lüftens ist. Von Vorteil ist dabei, dass nach der Bestimmung der obengenannten Parameter der Funktion I(t) diese Funktion eindeutig festlegbar ist und daher der Zeitpunkt bestimmbar ist. Dieser Zeitpunkt ist charakteristisch für das Lüften der Bremse, also für das Beenden des Reibkontakts zwischen der Ankerscheibe und dem Bremsbelag des Bremsbelagträgers, was durch die Änderung der Induktivität infolge der axialen Annäherung der Ankerscheibe zum Magnetkörper hin erkennbar ist, also infolge der Verringerung oder des Verschwindens des Luftspalts zwischen Ankerscheibe und Magnetkörper. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die idealisierte Funktion an die erfasste Stromverlaufskurve möglichst gut angefittet oder angepasst, also mit einer möglichst geringen Abweichung. Da dabei sehr viele Messpunkte verwendbar sind, ist ein sehr gutes Anpassen ausführbar und somit der Zeitpunkt präzise bestimmbar. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der als stationär erreichbarer Stromwert i^^^ fungierender Parameter als fester Wert vorgegeben, also nicht verändert. Von Vorteil ist dabei, dass möglichst wenige Parameter verändert werden müssen, um das Optimum zu finden. Somit ist weniger Rechenaufwand notwendig zum Finden des Optimums an Parameterwerten. Zum Bestimmen des stationär erreichbaren Stromwertes wird ganz zu Beginn des Verfahrens eine Gleichspannung angelegt und der sich dann stationär einstellende Stromwert, insbesondere im Rahmen der Messgenauigkeit, bestimmt. Alternativ ist der stationär erreichbare Stromwert auch fest vorgegeben, wobei dann bei der Herstellung der bremse sichergestellt werden muss, dass ein vorgegebener Ohm’scher Widerstand für die Spule möglichst exakt eingehalten wird. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird beim Lüften der Bremse eine ferromagnetische Ankerscheibe zur Spule hinbewegt, wobei die Ankerscheibe vor dem Lüften an einen Bremsbelag angedrückt wird, insbesondere von einem an einem Magnetkörper abgestützten Federelement, wobei der Magnetkörper die Spule aufnimmt oder mit der Spule verbunden ist, insbesondere wobei die Ankerscheibe nach dem Lüften am Magnetkörper anliegt. Von Vorteil ist dabei, dass die Ankerscheibe beim Lüften zum Magnetkörper hin und somit auch zu der im Magnetkörper aufgenommenen Spule hinbewegt wird. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Bremse eine von der Welle abbremsbare Welle auf, welche drehbar gelagert ist zu einem Magnetkörper der Bremse, wobei die Spule in einer Ausnehmung oder Vertiefung des Magnetkörpers aufgenommen ist, wobei eine ferromagnetische Ankerscheibe drehfest und axial bewegbar mit dem Magnetkörper verbunden ist, wobei ein Bremsbelagträger drehfest und axial verschiebbar mit der Welle verbunden ist, insbesondere indem ein ringförmiger Mitnehmer auf die Welle aufgesteckt und mit der Welle mittels Passfederverbindung verbunden ist und der Mitnehmer eine Außenverzahnung aufweist, welche mit einer Innenverzahnung des Bremsbelagträgers im Eingriff ist, wobei auf der von der Ankerscheibe axial abgewandten Seite des Bremsbelagträgers eine Bremsfläche angeordnet ist, welche verbunden ist mit dem Magnetkörper, wobei der Bremsbelagträger axial zwischen der Bremsfläche und der Ankerscheibe angeordnet ist, wobei die Ankerscheibe axial zwischen dem Bremsbelagträger und dem Magnetkörper angeordnet ist, wobei am Magnetkörper abgestützte Federelemente auf die Ankerscheibe drücken, insbesondere die Ankerscheibe mit einer Federkraft beaufschlagen, insbesondere welche in axialer Richtung vom Magnetkörper weg gerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall die Bremse automatisch aktiviert wird und daher die Sicherheit erhöht wird. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Veränderung der Parameter zum Finden des Optimums mittels eines Simplex-Verfahrens ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass das Optimum einfach und mit möglichst wenig Rechenaufwand auffindbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird nach Anlegen einer Spannung, insbesondere Gleichspannung, an die Spule die Bremse gelüftet. Von Vorteil ist dabei, dass das Anlegen der Spannung, also der Spannungssprung von Null Volt auf einen Gleichspannungswert den Nullzeitpunkt definiert und die Zeitspanne vom Nullzeitpunkt bis zum Zeitpunkt des Lüftens exakt bestimmbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind als Parameter - der Zeitpunkt des Lüftens, - die Zeitkonstante λ^ vor dem Zeitpunkt des Lüftens, - die Zeitkonstante λ^ nach dem Zeitpunkt des Lüftens, - der zuletzt erreichter Stromwert i^ vor dem Zeitpunkt des Lüftens, - der Stromwert ^^ ^ unmittelbar am oder nach dem Zeitpunkt des Lüftens und/oder - der stationär erreichbarer Stromwert i^^^ verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass die zeitkonstanten von der jeweils aktuellen Induktivität abhängen und die Stromwerte vom Verschleiß des Bremsbelags, da abhängig vom Verschleiß die Distanz zwischen der Ankerscheibe und dem Magnetkörper unterschiedlich ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird der stationär erreichbarer Stromwert i^^^ bestimmt, indem nach einem, insbesondere zuerst, ausgeführten Lüften der, insbesondere im Rahmen der Messgenauigkeit, stationär sich einstellende Stromwert bestimmt wird, insbesondere und dann die Parameter den stationär erreichbarer Stromwert i^^^ nicht umfassen insbesondere wobei aus dem so bestimmten stationär erreichbaren Stromwert i^^^ , insbesondere unter Berücksichtigung der an die Spule angelegten Gleichspannung, der Ohm’sche Widerstand der Spule bestimmt wird, insbesondere und daraus die Temperatur der Spule, und davon abhängig die Anfangswerte der Parameter, insbesondere der Zeitkonstanten ( λ^ , λ^ ), bestimmt werden. Von Vorteil ist dabei, dass eine Bestimmung in einfacher Weise ganz zu Beginn des Verfahrens ausführbar ist. Außerdem ist der Ohm’sche Widerstand und in gewissem Maße auch die Induktivität der Spule abhängig von der Temperatur, die durch das Bestimmen des stationär erreichbaren Stromwerts wegen der stets gleichgroßen angelegten Gleichspannung einfach und exakt bestimmbar ist. Wichtige Merkmale bei dem Elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse und Signalelektronik zur Durchführung eines vorgenannten Verfahrens sind, dass ein Sensor zur Erfassung des durch die Spule fließenden Stromes im Elektromotor angeordnet ist. Von Vorteil ist dabei, dass mittels Erfassung elektrischer Größen der Verschleiß der Bremse überwachbar ist. Dabei werden für das Finden des Maßes an Verschleiß sehr viele Strommesswerte, also ein Stromverlauf als Ganzes, verwendet. Im Vergleich zu einer Bestimmung lokaler Minima oder Maxima des Stromverlaufs ist die Erfindung wesentlich robuster. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Sensor zur Erfassung der an der Spule anliegenden Spannung im Elektromotor angeordnet, wobei der oder die Sensoren mit einer Signalelektronik verbunden sind, welche die an der Spule der Bremse anliegende Spannung steuert und/oder stellt, insbesondere wobei die Signalelektronik einen Speicher zum Speichern des zeitabhängigen Verlaufs des erfassten Stroms aufweist und/oder eine Auswerteeinheit. Von Vorteil ist dabei, dass ein erfasster Stromverlauf zum Auffinden der Parameter und somit des Maßes an Verschleiß verwendbar ist. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Bremse eine von der Welle abbremsbare Welle auf, welche drehbar gelagert ist zu einem Magnetkörper der Bremse, wobei die Spule in einer Ausnehmung oder Vertiefung des Magnetkörpers aufgenommen ist, wobei eine ferromagnetische Ankerscheibe drehfest und axial bewegbar mit dem Magnetkörper verbunden ist, wobei ein Bremsbelagträger drehfest und axial verschiebbar mit der Welle verbunden ist, insbesondere indem ein ringförmiger Mitnehmer auf die Welle aufgesteckt und mit der Welle mittels Passfederverbindung verbunden ist und der Mitnehmer eine Außenverzahnung aufweist, welche mit einer Innenverzahnung des Bremsbelagträgers im Eingriff ist, wobei auf der von der Ankerscheibe axial abgewandten Seite des Bremsbelagträgers eine Bremsfläche angeordnet ist, welche verbunden ist mit dem Magnetkörper, wobei der Bremsbelagträger axial zwischen der Bremsfläche und der Ankerscheibe angeordnet ist, wobei die Ankerscheibe axial zwischen dem Bremsbelagträger und dem Magnetkörper angeordnet ist, wobei am Magnetkörper abgestützte Federelemente auf die Ankerscheibe drücken, insbesondere die Ankerscheibe mit einer Federkraft beaufschlagen, insbesondere welche in axialer Richtung vom Magnetkörper weg gerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass bei Stromausfall die Bremse einfällt und somit eine erhöhte Sicherheit gewährleistet ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert: In der Figur 1 ist ein Stromverlauf beim Lüften einer erfindungsgemäßen Bremsanordnung dargestellt. In der Figur 2 ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen des Arbeitsluftspaltes schematisch dargestellt. Wie in den Figuren dargestellt, steigt der mit einem Stromsensor erfasste Strom ^(^) , welcher durch eine Spule der Bremse fließt, beim Anlegen einer Spannung U an eine Spule der Bremsanordnung an. Der zeitabhängige Verlauf der an der Spule anliegenden Spannung ist mit U(t) bezeichnet. Dabei ändert sich der Wert der Spannung U(t) zum Zeitpunkt ^^von 0 auf U. Dabei weist die Bremsanordnung eine abzubremsende Welle, insbesondere Rotorwelle eines Elektromotors, auf, welche drehbar gelagert ist zu einem Gehäuseteil, insbesondere eines Elektromotors. Die bestrombare Spule ist in einem Magnetkörper aufgenommen, insbesondere in einer ringförmigen Vertiefung des Magnetkörpers. Der Magnetkörper ist lösbar verbunden mit dem Gehäuseteil. Auf die Welle ist ein ringartig geformter Mitnehmer aufgesteckt und mit der Welle drehfest verbunden, insbesondere mittels Passfederverbindung. Der Mitnehmer weist eine Außenverzahnung auf, auf welche ein scheibenförmiger Bremsbelagträger mit seiner Innenverzahnung aufgesteckt ist, wobei die Innenverzahnung mit der Außenverzahnung im Eingriff ist, sodass der Bremsbelagträger mit dem Mitnehmer und/oder der Welle drehfest und axial bewegbar verbunden ist. Eine ferromagnetisch ausgeführte Ankerscheibe ist axial, also in axialer Richtung, zwischen der Spule und dem Bremsbelagträger angeordnet. Die Ankerscheibe ist drehfest und axial bewegbar mit dem Magnetkörper verbunden. Vorzugsweise sind hierzu axial gerichtete Bolzen mit dem Magnetkörper verbunden, welche axial durch die Ausnehmungen der Ankerscheibe hindurchragen. Mit dem Gehäuseteil oder am Gehäuseteil ist eine Bremsfläche verbunden oder ausgeführt. Der Bremsbelagträger ist axial zwischen der Bremsfläche und der Ankerscheibe angeordnet. An dem Magnetkörper abgestützte Federelemente drücken auf die Ankerscheibe, insbesondere sodass die Ankerscheibe beim Bestromen der Spule entgegen der von den Federelementen erzeugten Federkraft zum Magnetkörper hingezogen wird und somit der Bremsbelagträger sich freilaufen kann, insbesondere also die Bremse gelüftet wird. Bei Nichtbestromung der Spule drücken die Federelemente die Ankerscheibe weg vom Magnetkörper hin zum Bremsbelagträger, sodass der Bremsbelagträger auf die Bremsfläche gedrückt wird, insbesondere also die Bremse einfällt. Die Bremsfläche ist entweder als fein bearbeiteter Oberflächenabschnitt des Gehäuseteils, insbesondere Lagerflansches, ausgeführt oder als Blechteil, das an dem Gehäuseteil, insbesondere Lagerflansch, anliegt. Im Gehäuseteil, insbesondere Lagerflansch, ist ein Lager der Welle, insbesondere Rotorwelle, aufgenommen. Erfindungsgemäß wird der durch die Spule fließende Strom oder zumindest ein Maß für diesen Strom erfasst und die an der Spule anliegende Spannung wird erfasst oder zumindest ein Maß für diese Spannung. Somit ist der zeitabhängige Verlauf der an der Spule anliegenden Spannung und der zeitabhängige Verlauf des durch die Spule fließenden Stromes erfasst. Da beim Lüften der Bremse die Ankerscheibe sich aufgrund der Verringerung der Magnetkraft unter der Wirkung der von den Federelementen erzeugten Federkraft von einer ersten axialen Position zu einer zweiten axialen Position verschoben wird, sinkt die Induktivität der Spule entsprechend von einem ersten Wert zu einem zweiten Wert. Erfindungsgemäß wird der Zeitpunkt t = 0 des Lüftens der Bremse, also der Schaltzeitpunkt, aus dem erfassten zeitabhängigen Stromverlauf bestimmt. Allerdings wird hierzu keine zeitliche Ableitung verwendet und auch keine Gradientenbildung ausgeführt, sondern eine Kurvenregression ausgeführt. Dabei werden mittels eines Optimierungsverfahrens die Parameter einer abschnittsweise definierten Funktion bestimmt. In jedem der Abschnitte weist die Funktion einen konstanten und einen exponentiellen Anteil auf, wobei eine Zeitkonstante des exponentiellen Anteils im jeweiligen Abschnitt unterschiedliche Werte aufweist, da die Zeitkonstante von der Induktivität der Spule abhängig ist und diese vor dem Lüften höher ist als nach dem Lüften. Im Folgenden wird die Zeitkonstante vor dem Zeitpunkt des Lüftens mit λ^ bezeichnet und danach mit λ^. Es gilt also Wenn der Zeitpunkt den Zeitpunkt des Lüftens bezeichnet, gilt für die Stromverlaufsfunktion idealisiert: ^ Der Maximalstrom wird durch ^^^^ bezeichnet und ist allein durch die an der Spule anliegende Gleichspannung und den Ohmschen Widerstand der Spule bestimmt. Der erste Abschnitt der Funktion beginnt bei ^ = 0 und hat die Zeitkonstante ^^, insbesondere die aus dem Quotienten aus dem Ohm’schen Widerstand und der Induktivität der Spule ^ bestimmt ist, insbesondere wobei gilt ^^ = ^. Zum Zeitpunkt ^^ hat der Strom den Wert ^^ erreicht, so dass die Ankerscheibe dann abgehoben wird und die Bremse lüftet, was bewirkt, dass der Strom infolge der durch das Verschieben der Ankerscheibe bewirkten Induktivitätsänderung näherungsweise unmittelbar auf den Wert ^^ ^ abfällt, womit der zweite Abschnitt der Funktion beginnt. Danach steigt der Strom mit der anderen Zeitkonstante ^^ an, insbesondere die mittels des Quotienten aus dem Ohm’schen Widerstand der Spule und der nun durch das Lüften der Bremse geänderten Induktivität der Spule bestimmt ist. Wichtig ist dabei auch, dass der Ohm’sche Widerstand der Spule temperaturabhängig ist und die Temperatur stark von der Betriebsweise abhängt. Aber auch die Induktivität weist eine gewisse Temperaturabhängigkeit auf. Da jedoch nicht nur die Temperatur, sondern auch andere elektrisch wirkende Störeinflüsse vorhanden sind, weist der erfasste Stromverlauf einen Rauschanteil auf. Weil sich aus dem ersten Abschnitt der Funktion ergibt kann dieser Wert in der Funktion, insbesondere in den zweiten Abschnitt der idealisierten Funktion, eingesetzt werden. Sodann weist die Funktion I(t) als Parameter nur noch auf, die dann durch ein Optimierungsverfahren bestimmt werden, indem die Abweichung aus dem erfassten Stromverlauf und der obigen Funktion I(t) minimiert wird, indem die Parameter verändert werden. In Figur 2 ist dargestellt, dass hierbei Anfangswerte ^^^^,^, ^^,^, ^ ^ ^,^ , ^^,^, ^^,^ vorgegeben werden, die dann im Laufe des Optimierverfahrens immer weiter verändert werden, bis die minimale Abweichung zwischen dem erfassten Stromverlauf und der Funktion I(t) erreicht ist. Die Abweichung ist beispielsweise nach der Summe der Quadrate von Differenzen zwischen dem jeweiligen Funktionswert und dem zugehörigen Messwert oder einem aus den Messwerten extrapolierten Wert gebildet. Somit ist nach der Methode der kleinsten Quadratsumme ein Optimum auffindbar und dadurch die Werte der Parameter bestimmbar. Mit den so durch das Optimierungsverfahren bestimmten Werten der Parameter wird der Zeitpunkt Lüftens gemäß Dieser Zeitpunkt ein Maß für den Arbeitsluftspalt der Ankerscheibe dar, also der axialen Länge, die für die Bewegung der Ankerscheibe zwischen dem gelüfteten und eingefallenen Zustand der Bremse zur Verfügung steht. Dieser Arbeitsluftspalt ist vom Verschleiß der Bremsbeläge des Bremsbelagträgers abhängig, insbesondere wobei ein erster Bremsbelag an dem Bremsbelagträger auf der, der Bremsfläche zugewandten Seite des Bremsbelagträgers angeordnet ist und ein zweiter Bremsbelag an dem Bremsbelagträger auf der, der Ankerscheibe zugewandten Seite des Bremsbelagträgers angeordnet ist. Vorzugsweise wird das Verfahren bei jedem Lüften der Bremse neu ausgeführt. Dabei ist als jeweiliger Zeitnullpunkt der Schaltzeitpunkt, also das Anlegen der Spannung an die Spule, verwendbar. Insbesondere ist aus der Auswertung des zeitabhängigen Spannungsverlaufs der an der Spule anliegenden Spannung der Schaltzeitpunkt einfach detektierbar und somit der jeweils neue Zeitnullpunkt bestimmbar. Bei jeder Durchführung des Verfahrens wird in der oben beschriebenen Weise der jeweilige Wert des Zeitpunktes ^^ bestimmt. Vorzugsweise wird die Änderung dieses Zeitpunktes ^^beobachtet und ab Unterschreitung eines kritischen Wertes dieses Zeitpunktes ^^ dessen Änderungsgeschwindigkeit, nämlich Änderung pro Anzahl der zur Änderung zugehörigen Lüftvorgänge wird eine Warnmeldung herausgegeben, insbesondere zum Hinweis auf einen kritisch hohen Verschleiß der Bremsbeläge. Wie aus der abschnittsweisen Definition der idealisierten Funktion I(t) ersichtlich, ist der Stromwert ^^ ^ der erste Stromwert des zweiten Abschnitts der idealisierten Funktion, insbesondere unmittelbar am oder nach dem Zeitpunkt des Lüftens. Entsprechend ist der Stromwert i^ der letzte Funktionswert des ersten Abschnitts der idealisierten Funktion I(t), insbesondere unmittelbar vor dem Lüften. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird als Optimierungsverfahren das Simplex-Verfahren von Nelder und Mead (John A. Nelder, R. Mead: A simplex method for function minimization. In: Computer Journal.7, 1965, S.308–313. doi:10.1093/comjnl/7.4.308) verwendet. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird ganz zu Beginn die Temperatur der Spule bestimmt und davon abhängig werden die Startwerte des Optimierverfahrens vorgegeben. Die Temperaturbestimmung erfolgt durch Bestimmen des stationär nach dem Lüften sich einstellenden Maximalwertes, der einfach dadurch bestimmbar ist, dass im Rahmen der Messgenauigkeit der Strom einen sich nicht weiter verändernden Wert aufweist.
Bezugszeichenliste Zeitpunkt des Lüftens λ^ Zeitkonstante vor dem Zeitpunkt des Lüftens λ^ Zeitkonstante nach dem Zeitpunkt des Lüftens i^ zuletzt erreichter Stromwert vor dem Zeitpunkt des Lüftens ^^ ^ Stromwert unmittelbar am oder nach dem Zeitpunkt des Lüftens i^^^ stationär erreichbarer Stromwert I(t) idealisierte Funktion U(t) an der Spule anliegende Spannung

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Bestimmen eines Verschleißes von Bremsbelägen einer elektromagnetisch betätigbaren Bremse, wobei die Bremse eine bestrombare Spule aufweist, wobei nach dem Anlegen einer Spannung an die Spule, insbesondere zum Lüften der Bremse, der zeitabhängige Verlauf des durch die Spule fließenden elektrischen Stroms erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte von Parametern einer mit den Parametern parametrierten, zeitabhängigen Funktion I(t) ausgehend von jeweiligen Anfangswerten der Parameter so weit verändert werden, bis die Abweichung zwischen dem erfassten Stromverlauf und der Funktion I(t) möglichst klein wird, insbesondere also ein Optimum der Parameter gefunden ist, wobei die Abweichung als Funktional der Differenzfunktion zwischen dem erfassten Stromverlauf und der Funktion I(t) bestimmt wird oder zwischen einem aus dem erfassten Stromverlauf extrapolierten Stromverlauf und der Funktion I(t), insbesondere wobei der Wert der Differenzfunktion zum jeweiligen Zeitpunkt t als Differenz zwischen dem zum jeweiligen Zeitpunkt t zugeordneten Funktionswert I(t) und dem erfassten Stromwert oder einem aus den erfassten Stromwerten extrapolierten Wert gebildet wird, wobei aus den so gefundenen Parametern, insbesondere aus den Parametern des Optimums, ein Zeitpunkt als Maß für den Verschleiß bestimmt wird, insbesondere - wobei das Maß überwacht wird auf Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwertes - und/oder wobei eine Warninformation herausgegeben wird, wenn das Maß einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Spule anliegende elektrische Spannung erfasst wird.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktional - die Summe von einer Serie von Zeitpunkten jeweils zugeordneten Beträgen der Differenz oder - die Summe von einer Serie von Zeitpunkten jeweils zugeordneten Quadraten der Differenz ist und/oder dass - die Abweichung aus der oder mittels der Summe von Beträgen von Differenzen zwischen dem zum jeweiligen Zeitpunkt t zugeordneten Funktionswert I(t) und erfassten Stromwert oder einem aus den erfassten Stromwerten extrapolierten Wert gebildet wird oder - die Abweichung aus der oder mittels der Summe von Quadraten von Differenzen zwischen dem zum jeweiligen Zeitpunkt t zugeordneten Funktionswert I(t) und erfassten Stromwert oder einem aus den erfassten Stromwerten extrapolierten Wert gebildet wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlegen einer Spannung an die Spule den Zeitnullpunkt, insbesondere t = 0, definiert.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion I(t) abschnittsweise definiert ist, wobei ein zweiter Anschnitt sich an einen ersten Abschnitt anschließt, wobei im ersten Abschnitt die Differenz zwischen einer Konstanten, insbesondere i^^^ , und der Funktion I(t) exponentiell abfällt, wobei eine erste zeitkonstante λ^ wirksam ist, wobei im zweiten Abschnitt die Differenz zwischen der Konstanten, insbesondere ^^^^ − wobei der Stromwert ^^ ^ unmittelbar am oder nach dem Zeitpunkt des Lüftens erfasste Stromwert ist, und der Funktion I(t) exponentiell abfällt, wobei eine zweite Zeitkonstante λ^ wirksam ist, wobei die erste Zeitkonstante größer als die zweite Zeitkonstante ist.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion I(t) abschnittsweise definiert ist, nämlich mittels: ^ wobei ^^ der Zeitpunkt des Lüftens ist, λ^ die Zeitkonstante vor dem Zeitpunkt des Lüftens, λ^ die Zeitkonstante nach dem Zeitpunkt des Lüftens, ^^ ^ der Stromwert unmittelbar am oder nach dem Zeitpunkt des Lüftens und i^^^ der stationäre erreichbare Stromwert, insbesondere und i^ der zuletzt erreichte Stromwert vor dem Zeitpunkt des Lüftens ist.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt als Maß für den Verschleiß bestimmt wird gemäß: wobei i^ der zuletzt erreichte Stromwert vor dem Zeitpunkt des Lüftens ist, insbesondere also der zuletzt vor dem Lüften erreichte Wert der idealisierten Funktion I(t).
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als stationär erreichbarer Stromwert i^^^ fungierender Parameter als fester Wert vorgegeben wird, also nicht verändert wird.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Lüften der Bremse eine ferromagnetische Ankerscheibe zur Spule hinbewegt wird, wobei die Ankerscheibe vor dem Lüften an einen Bremsbelag angedrückt wird, insbesondere von einem an einem Magnetkörper abgestützten Federelement, wobei der Magnetkörper die Spule aufnimmt oder mit der Spule verbunden ist, insbesondere wobei die Ankerscheibe nach dem Lüften am Magnetkörper anliegt.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse eine von der Welle abbremsbare Welle aufweist, welche drehbar gelagert ist zu einem Magnetkörper der Bremse, wobei die Spule in einer Ausnehmung oder Vertiefung des Magnetkörpers aufgenommen ist, wobei eine ferromagnetische Ankerscheibe drehfest und axial bewegbar mit dem Magnetkörper verbunden ist, wobei ein Bremsbelagträger drehfest und axial verschiebbar mit der Welle verbunden ist, insbesondere indem ein ringförmiger Mitnehmer auf die Welle aufgesteckt und mit der Welle mittels Passfederverbindung verbunden ist und der Mitnehmer eine Außenverzahnung aufweist, welche mit einer Innenverzahnung des Bremsbelagträgers im Eingriff ist, wobei auf der von der Ankerscheibe axial abgewandten Seite des Bremsbelagträgers eine Bremsfläche angeordnet ist, welche verbunden ist mit dem Magnetkörper, wobei der Bremsbelagträger axial zwischen der Bremsfläche und der Ankerscheibe angeordnet ist, wobei die Ankerscheibe axial zwischen dem Bremsbelagträger und dem Magnetkörper angeordnet ist, wobei am Magnetkörper abgestützte Federelemente auf die Ankerscheibe drücken, insbesondere die Ankerscheibe mit einer Federkraft beaufschlagen, insbesondere welche in axialer Richtung vom Magnetkörper weg gerichtet ist.
11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung der Parameter zum Finden des Optimums mittels eines Simplex-Verfahrens ausgeführt wird, und/oder dass nach Anlegen einer Spannung, insbesondere Gleichspannung, an die Spule die Bremse gelüftet wird.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter der Zeitpunkt des Lüftens, die Zeitkonstante λ^ vor dem Zeitpunkt des Lüftens, die Zeitkonstante λ^ nach dem Zeitpunkt des Lüftens, der zuletzt erreichter Stromwert i^ vor dem Zeitpunkt des Lüftens, der Stromwert ^^ ^ unmittelbar am oder nach dem Zeitpunkt des Lüftens und/oder der stationär erreichbarer Stromwert i^^^ verwendet sind.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stationär erreichbarer Stromwert i^^^ bestimmt wird, indem nach einem, insbesondere zuallererst, ausgeführten Lüften der, insbesondere im Rahmen der Messgenauigkeit, stationär sich einstellende Stromwert bestimmt wird, insbesondere und dann die Parameter den stationär erreichbaren Stromwert i^^^ nicht umfassen, insbesondere wobei aus dem so bestimmten stationär erreichbaren Stromwert i^^^ , insbesondere unter Berücksichtigung der an die Spule angelegten Gleichspannung, der Ohm’sche Widerstand der Spule bestimmt wird, insbesondere und daraus die Temperatur der Spule, und davon abhängig die Anfangswerte der Parameter, insbesondere der Zeitkonstanten ( λ^ , λ^ ), bestimmt werden.
14. Elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer Bremse und Signalelektronik zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur Erfassung des durch die Spule fließenden Stromes im Elektromotor angeordnet ist und/oder dass ein Sensor zur Erfassung der an der Spule anliegenden Spannung im Elektromotor angeordnet ist, wobei der oder die Sensoren mit einer Signalelektronik verbunden sind, welche die an der Spule der Bremse anliegende Spannung steuert und/oder stellt, insbesondere wobei die Signalelektronik einen Speicher zum Speichern des zeitabhängigen Verlaufs des erfassten Stroms aufweist und/oder eine Auswerteeinheit.
15. Elektromotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse eine von der Welle abbremsbare Welle aufweist, welche drehbar gelagert ist zu einem Magnetkörper der Bremse, wobei die Spule in einer Ausnehmung oder Vertiefung des Magnetkörpers aufgenommen ist, wobei eine ferromagnetische Ankerscheibe drehfest und axial bewegbar mit dem Magnetkörper verbunden ist, wobei ein Bremsbelagträger drehfest und axial verschiebbar mit der Welle verbunden ist, insbesondere indem ein ringförmiger Mitnehmer auf die Welle aufgesteckt und mit der Welle mittels Passfederverbindung verbunden ist und der Mitnehmer eine Außenverzahnung aufweist, welche mit einer Innenverzahnung des Bremsbelagträgers im Eingriff ist, wobei auf der von der Ankerscheibe axial abgewandten Seite des Bremsbelagträgers eine Bremsfläche angeordnet ist, welche verbunden ist mit dem Magnetkörper, wobei der Bremsbelagträger axial zwischen der Bremsfläche und der Ankerscheibe angeordnet ist, wobei die Ankerscheibe axial zwischen dem Bremsbelagträger und dem Magnetkörper angeordnet ist, wobei am Magnetkörper abgestützte Federelemente auf die Ankerscheibe drücken, insbesondere die Ankerscheibe mit einer Federkraft beaufschlagen, insbesondere welche in axialer Richtung vom Magnetkörper weg gerichtet ist.
EP23749098.2A 2022-09-14 2023-08-02 Verfahren zum bestimmen eines verschleisses von bremsbelägen einer elektromagnetisch betätigbaren bremse und elektromotor mit elektromagnetisch betätigbarer bremse und signalelektronik zur durchführung eines solchen verfahrens Pending EP4587308A1 (de)

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