WO2006042845A1 - Steuerungs- und/oder regelungseinrichtung für einen motor - Google Patents

Steuerungs- und/oder regelungseinrichtung für einen motor Download PDF

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WO2006042845A1
WO2006042845A1 PCT/EP2005/055328 EP2005055328W WO2006042845A1 WO 2006042845 A1 WO2006042845 A1 WO 2006042845A1 EP 2005055328 W EP2005055328 W EP 2005055328W WO 2006042845 A1 WO2006042845 A1 WO 2006042845A1
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WO
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control
regulating device
motor
motor shaft
imbalance
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PCT/EP2005/055328
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English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Heinz Filbry
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/16—Centering rotors within the stator; Balancing rotors
    • H02K15/165—Balancing the rotor

Definitions

  • the invention relates to a control and / or Regelungs ⁇ device, wherein the control and / or crizungseinrich ⁇ device controls a motor during regular operation of the engine and / or regulates.
  • the motor shaft and / or attachments of the motor shaft which may be e.g. in the form of pulleys, cutting tools, grinding wheels and / or in the form of a rotor of the motor can be balanced.
  • a vibration sensor for determining the vibrations of the motor mounted.
  • the vibration sensor is removed from the engine after balancing the engine.
  • the temporarily ange ⁇ brought vibration sensor generates a vibration signal.
  • the motor has a position sensor for measuring the position of the motor shaft, ie the angular position of the motor shaft with respect to a fixed reference point.
  • the position sensor usually outputs the position as a reference point signal in the form of a reference pulse for each passage of the motor shaft through the reference point. In this way, exactly one single reference pulse from the position sensor is transmitted per revolution of the motor shaft, usually at a winding position of the motor shaft. wave of 0 °, generated.
  • the reference point is formed, for example, by a stationary sensor which is part of the position sensor, the motor shaft within the position sensor driving, for example, a disk with a single marking, the mark being detected by the sensor exactly once per revolution of the motor shaft.
  • the sensor then generates exactly one single reference pulse each time the motor shaft rotates.
  • the oscillation signal and the position of the motor shaft are fed to an external balancing device, which is not part of an already existing control and / or regulating device for controlling and / or regulating the motor.
  • the balancing device determines on the basis of the vibration signal and the position of the motor shaft, the angle and the amplitude of the imbalance of the motor shaft and / or an attachment of the motor shaft.
  • the vibration sensor After balancing the engine, the vibration sensor is removed from the engine.
  • the vibration signal is evaluated by an external measuring device which is not part of the already existing control and / or regulating device for controlling and / or regulating the motor. If the vibrations of the engine become too strong, the external evaluation device recognizes a bearing damage. Furthermore, such motors usually have a position sensor for position or speed control of the engine.
  • the invention is based on the object, the determination ei ⁇ ner imbalance of a motor shaft and / or an attachment of the motor shaft within a control and / or regulation direction for the control and / or regulation of the motor ermög ⁇ , wherein the additional attachment of a temporarily vor ⁇ existing vibration sensor for detecting the imbalance ent falls.
  • control and / or regulating device controls and / or regulates a motor during regular operation of the engine, wherein the motor permanently or permanently installed in the engine on the engine mounted Schwingungs ⁇ sensor for detecting vibrations during normal operation of the engine and a position sensor for determining the position of a motor shaft, wherein the control and / or Rege ⁇ ment device based on the thus determined position of the motor shaft and the vibrations of the motor an imbalance the motor shaft and / or an attachment of the motor shaft determined.
  • a first advantageous embodiment is characterized in that the control and / or regulating device determines the unbalance, the angle of the imbalance and the amplitude of the vibrations of the imbalance.
  • the determination of the imbalance in the form of the angle of the imbalance and the amplitude of the vibrations, in particular the rotational frequency vibrations of the engine represent the characteristic quantities of an imbalance, which are needed for the subsequent balancing.
  • the position sensor outputs the position as a reference point signal in the form of a reference pulse during each passage of the motor shaft through a reference point and forwards it to the control and / or regulating device, wherein the vibration sensor transmits a vibration signal the control and / or regulating device forwards.
  • the unbalance of the motor shaft and / or of an attachment part of the motor shaft can be determined within the control and / or regulating device.
  • the Schwingungs ⁇ signal is filtered by means of a bandpass filter. In this way, disturbing signal components in the oscillation signal are filtered out, which increases the accuracy of the determination of the imbalance.
  • the Schwingungs ⁇ signal is filtered so much by means of a bandpass filter that frequencies above and below the fundamental rotational frequency of the motor shaft are suppressed.
  • the evaluation is limited to the fundamental frequency, which allows a very precise determination of the imbalance.
  • the angle of the imbalance as an angle between the temporal occurrence of the reference pulse and the temporal occurrence of the amplitude of the vibrations, is determined.
  • the angle of the imbalance is determined in a particularly simple manner.
  • control and / or regulating device controls the motor via a power converter and / or regulates. If the motor is controlled and / or regulated by the control and / or regulating device via a current converter, the motor can be controlled and / or regulated in a particularly simple manner.
  • a coupling, a pulley, a cutting tool, a rotor of the motor and / or a grinding wheel is provided as an attachment.
  • a clutch, a pulley, a cutting tool, a rotor of the motor and / or a grinding wheel are common formations of attachments.
  • control and / or regulating device has a commissioning tool, wherein the commissioning tool comprises means for determining the unbalance of the motor shaft and / or an attachment of the motor Torwelle has.
  • 1 shows a control and / or Regelungs ⁇ inventive device; 2 shows a determination of the imbalance
  • the already existing vibration signal of the vibration sensor which is normally used exclusively for the bearing monitoring of the bearings of the motor shaft and the reference point signal of the position sensor for determining the imbalance of the motor shaft and / or an attachment of Motor ⁇ wave within a control and / or Regelungseinrich ⁇ tion for controlling and / or regulating the motor.
  • FIG. 1 the control and / or regulating device according to the invention is shown in the form of an exemplary embodiment.
  • a motor has a housing 3 and two bearings 2a and 2b for supporting a motor shaft 1.
  • the engine has a permanently mounted on the engine vibration sensor 6a for detecting vibrations of the engine, in particular for determining the rotational frequency vibrations of the engine on.
  • the vibration sensor 6a may also be installed in the engine.
  • the vibration sensor is an integral part of the engine.
  • the oscillation signal S of the oscillation sensor 6a is normally only connected to an evaluation unit 14 for monitoring damage of the motor shaft 1. If the vibrations of the engine become too great, the evaluation unit 14 recognizes to a damage in the camp 2a and / or 2b and generates an alarm signal AL.
  • the already present vibration signal S of the vibration sensor 6a is used to determine an imbalance of the motor shaft 1 and / or an attachment 4 of the motor shaft 1.
  • An external additional only tem ⁇ porous mounted on the engine vibration sensor aus ⁇ finally used to determine the imbalance is no longer necessary.
  • the motor has a position sensor 5 connected to the motor shaft 1 for measuring the position of the motor shaft, i. the angular position of the motor shaft 1 with respect to a fixed reference point.
  • the position sensor usually transmits the position as a reference point signal R in the form of a reference pulse during each passage of the motor shaft 1 through the reference point. In this way, exactly one single reference pulse is generated by the position sensor 5 per revolution of the motor shaft 1.
  • the oscillation signal S and the reference point signal R are fed to a control and / or regulating device 12, wherein the control and / or regulating device 12 controls and / or regulates the motor during normal operation of the engine.
  • the oscillation signal S is band-pass filtered within the control and / or regulating device 12 by means of a bandpass filter 7 and thus, in particular, higher-frequency vibrations of the motor are suppressed. It is particularly advantageous if the oscillation signal S is thereby filtered by means of the bandpass filter 7 such that frequencies above and below the fundamental rotational frequency of the motor shaft are suppressed. This allows a particularly precise determination of the imbalance, since in the following only the
  • the bandpass filter may be e.g. in the form of a Fourier filter, which filters out the basic rotational frequency of the motor shaft.
  • the imbalance i. the angle ⁇ of the unbalance and the amplitude A of the vibrations of the imbalance determined.
  • the pulses I 1 and I 2 of the reference point signal R are shown in FIG. 2 over time t.
  • a reference pulse Ii is generated by the position sensor 5, wherein the rising edge of the reference pulse Ii is associated with an angular position of the motor shaft 1 of 0 °.
  • a further reference pulse I 2 is generated, where at the rising edge of the reference pulse I 2 an angle of the motor shaft 1 of 360 °, which in turn is 0 ° corresponds zu ⁇ is assigned.
  • the band-pass filtered oscillation signal S ⁇ is applied .
  • the angle ⁇ of the imbalance results as an angle between the time Auf ⁇ occur of the reference pulse Ii and the timing of the amplitude A of the vibrations (see FIG 2).
  • the thus determined angle ⁇ of the imbalance and the amplitude A of the imbalance is then provided in each case as an external signal from the control and / or regulating device 12, for example to a servant for balancing the motor.
  • the angle ⁇ of the unbalance and of the amplitude A of the imbalance it is now possible, for example, to use counterweights mounted specifically at a location of the motor shaft 1 or the attachment 4 the imbalance will be eliminated.
  • mass on the opposite side can be removed by, for example, drilling, milling or grinding to eliminate the imbalance.
  • Bandpass filter 7 and / or the unbalance detection unit 8 Be ⁇ be part of a commissioning tool 13.
  • the commissioning tool 13 is called e.g. then only on special request of an operator, e.g. is activated during commissioning or maintenance of the motor and is then shut down again, so that during normal control and / or control operation of the control and / or regulating device 12 no computing time by the imbalance detection unit 8 and the bandpass filter 7 is required.
  • the bandpass filter 7 should be realized in such a way that it does not cause a phase shift of the oscillation signal S, at least with respect to the fundamental rotational frequency. If a band pass filter is used which causes a phase shift of the fundamental frequency, then the phase shift in the determination of the angle ⁇ of the imbalance, e.g. by deducting a correction factor.
  • control and / or regulating device 9 receives among other things the reference point signal R, e.g. for speed control of the motor.
  • the reference point signal R which defines the 0 ° angle, is usually generated by the so-called UaO track (zero track) of the bearing sensor in the case of a commercially available position sensor.
  • UaO track zero track
  • the pulses generated in much higher resolution eg every 0.01 °
  • the control and / or regulating device 12 has, as an integral part of the control and / or regulating device 12 for controlling and / or regulating the motor, a control and / or regulating unit 9.
  • the control and / or regulating unit 9 controls and / or regulates the motor via a converter 10, which is indicated by two arrows IIa and IIb.
  • the control and / or regulating device (12) thus controls and / or regulates the engine during regular operation of the engine and not only temporarily, for example only during commissioning or only during the determination of the engine unbalance
  • control and / or regulating unit 9 can also be present in the form of two separate units within the control and / or regulating device 12.
  • vibration sensor 6a in addition to the vibration sensor 6a, another vibration sensor 6b permanently installed in the engine or mounted on the engine is provided.
  • a further vibration sensor 6b can be attached to the engine, for example, if a respective associated vibration sensor is provided for each of the two bearings 2a and 2b for the highly accurate detection of bearing damage.
  • the vibration signals S of the two vibration sensors 6a and 6b can be adjusted by, for example, an associated bandpass filter 7 and an associated unbalance detection unit 8 for each Each side A and B of the engine are evaluated separately and thus the imbalance can be determined with high accuracy for each side of the engine separately.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (12), wobei die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (12) einen Motor im regulären Betrieb des Motors steuert und/oder regelt, wobei der Motor einen dauerhaft im Motor eingebauten oder dauerhaft am Motor angebauten Schwingungssensor (6a,6b) zur Ermittlung von Schwingungen im regulären Betrieb des Motors und einen Lagegeber (5) zur Ermittlung der Lage (R) einer Motorwelle (1) aufweist, wobei die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (12) anhand der solchermassen ermittelten Lage (R) der Motorwelle (1) und der Schwingungen (S) des Motors eine Unwucht (α,A) der Motorwelle (1) und/oder eines Anbauteils (4) der Motorwelle (1) bestimmt. Der Erfindung schafft somit eine Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (12) für einen Motor, wobei zur Ermittlung einer Unwucht (α,A) einer Motorwelle (1) und/oder eines Anbauteils (4) der Motorwelle (1) ein zusätzliches Anbringen eines temporär vorhandenen Schwingungssensors zur Erfassung der Unwucht (α,A) entfällt.

Description

Beschreibung
Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung für einen Motor
Die Erfindung betrifft eine Steuerungs- und/oder Regelungs¬ einrichtung, wobei die Steuerungs- und/oder Regelungseinrich¬ tung einen Motor im regulären Betrieb des Motors steuert und/oder regelt.
Bei Motoren, insbesondere bei elektrischen Motoren müssen die Motorwelle und/oder Anbauteile der Motorwelle, die z.B. in Form von Riemenscheiben, Schneidewerkzeugen, Schleifscheiben und/oder in Form eines Rotors des Motors vorliegen können, ausgewuchtet werden. Hierzu ist es notwendig die Unwucht der Motorwelle und/oder der Anbauteile zu ermitteln, d.h. es muss die Lage der Unwucht und die Amplitude der Unwucht ermittelt werden.
Ist der Winkel der Unwucht und die Amplitude der Unwucht be- kannt, so können anschließend mit Hilfe geeigneter Maßnahmen wie z.B. einem gezielten Anbringen von Gegengewichten an der Motorwelle der Motor ausgewuchtet werden.
Handelsüblich wird zum Bestimmen der Unwucht an dem Motor temporär z.B. während einer ersten Inbetriebnahme des Motors ein Schwingungssensor zur Ermittlung der Schwingungen des Mo¬ tors angebracht. Der Schwingungssensor wird nach dem Auswuch¬ ten des Motors wieder vom Motor entfernt. Der temporär ange¬ brachte Schwingungssensor erzeugt ein Schwingungssignal. Wei- terhin weist der Motor einen Lagegeber zur Messung der Lage der Motorwelle d.h. der Winkelstellung der Motorwelle im Be¬ zug auf einen feststehenden Referenzpunkt auf. Der Lagegeber gibt dabei üblicherweise bei jedem Durchgang der Motorwelle durch den Referenzpunkt die Lage als Referenzpunktsignal in Form eines Referenzimpulses aus. Solchermaßen wird pro Umdre¬ hung der Motorwelle genau ein einzelner Referenzimpuls vom Lagegeber, üblicherweise bei einer Wickelstellung der Motor- welle von 0°, erzeugt. Der Referenzpunkt wird dabei z.B. von einem feststehenden Sensor, der Bestandteil des Lagegebers ist, gebildet, wobei die Motorwelle innerhalb des Lagegebers z.B. eine Scheibe mit einer einzelnen Markierung antreibt, wobei die Markierung von dem Sensor pro Umdrehung der Motor¬ welle genau einmal erfasst wird. Der Sensor erzeugt dann bei jeder Umdrehung der Motorwelle genau einen einzelnen Refe¬ renzimpuls .
Handelsüblich wird das Schwingungssignal und die Lage der Mo¬ torwelle einer externen Auswuchteinrichtung, welche nicht Be¬ standteil einer ohnehin vorhandenen Steuerungs- und/oder Re¬ gelungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Motors ist, zugeführt. Die Auswuchteinrichtung ermittelt anhand des Schwingungssignals und der Lage der Motorwelle, den Winkel und die Amplitude der Unwucht der Motorwelle und/oder eines Anbauteils der Motorwelle.
Nach dem Auswuchten des Motors wird der Schwingungssensor wieder vom Motor entfernt.
Eine Vielzahl der heutzutage vertriebenen Motoren weisen zur permanenten Überwachung der Lager der Motorwelle auch während des regulären Betriebs des Motors einen dauerhaft im Motor eingebauten oder am Motor angebauten Schwingungssensor auf.
Das Schwingungssignal wird hierzu von einer externen Messein¬ richtung, die nicht Bestandteil der ohnehin vorhandenen Steu¬ erungs- und/oder Regelungseinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Motors, ausgewertet. Falls die Schwingungen des Motors zu stark werden, wird von der externen Auswerteein¬ richtung auf ein Lagerschaden erkannt. Weiterhin besitzen solche Motoren üblicherweise einen Lagegeber zur Lage- oder Drehzahlregelung des Motors .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ermittlung ei¬ ner Unwucht einer Motorwelle und/oder eines Anbauteils der Motorwelle innerhalb einer Steuerungs- und/oder Regelungsein- richtung zur Steuerung und/oder Regelung des Motors zu ermög¬ lichen, wobei das zusätzliche Anbringen eines temporär vor¬ handenen Schwingungssensors zur Erfassung der Unwucht ent¬ fällt.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Steuerungs- und/oder Rege¬ lungseinrichtung, wobei die Steuerungs- und/oder Regelungs¬ einrichtung einen Motor im regulären Betrieb des Motors steu¬ ert und/oder regelt, wobei der Motor einen dauerhaft im Motor eingebauten oder dauerhaft am Motor angebauten Schwingungs¬ sensor zur Ermittlung von Schwingungen im regulären Betrieb des Motors und einen Lagegeber zur Ermittlung der Lage einer Motorwelle aufweist, wobei die Steuerungs- und/oder Rege¬ lungseinrichtung anhand der solchermaßen ermittelten Lage der Motorwelle und der Schwingungen des Motors eine Unwucht der Motorwelle und/oder eines Anbauteils der Motorwelle bestimmt.
Eine erste vorteilhafte Ausbildung ist dadurch gekennzeich¬ net, dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung zur Bestimmung der Unwucht, den Winkel der Unwucht und die Ampli¬ tude der Schwingungen der Unwucht ermittelt. Die Bestimmung der Unwucht in Form des Winkels der Unwucht und der Amplitude der Schwingungen insbesondere der drehfrequenten Schwingungen des Motors stellen die kennzeichnenden Größen einer Unwucht dar, die für das spätere Auswuchten benötigt werden.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Lagegeber bei jedem Durchgang der Motorwelle durch einen Referenzpunkt die Lage als Referenzpunktsignal in Form eines Referenzimpul- ses ausgibt und an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrich¬ tung weiterleitet, wobei der Schwingungssensor ein Schwin¬ gungssignal an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung weiterleitet. Mit Hilfe des Referenzpunktsignals und des Schwingungssignals kann innerhalb der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung die Unwucht der Motorwelle und/oder ei¬ nes Anbauteils der Motorwelle bestimmt werden. Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Schwingungs¬ signal mittels eines Bandpassfilters gefiltert wird. Hier¬ durch werden störende Signalanteile im Schwingungssignal her¬ ausgefiltert, was die Genauigkeit der Ermittlung der Unwucht erhöht.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Schwingungs¬ signal dermaßen mittels eines Bandpassfilters gefiltert wird, dass Frequenzen oberhalb und unterhalb der Grunddrehfrequenz der Motorwelle unterdrückt werden. Hierdurch werden Störungen und Harmonische im Schwingungssignal herausgefiltert und die Auswertung auf die Grundschwingungsfrequenz beschränkt, was eine sehr präzise Ermittlung der Unwucht erlaubt.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, dass der Winkel der Unwucht, als Winkel zwischen dem zeitlichen Auftreten des Referenzimpulses und dem zeitlichen Auftreten der Amplitude der Schwingungen, ermittelt wird. Hierdurch wird auf beson¬ ders einfache Art und Weise der Winkel der Unwucht ermittelt.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung über einen Stromrichter den Mo¬ tor steuert und/oder regelt. Wenn der Motor über einen Strom¬ richter von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung ge- steuert und/oder geregelt wird, lässt sich der Motor auf be¬ sonders einfache Art und Weise steuern und/oder regeln.
Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn als Anbauteil eine Kupplung, eine Riemenscheibe, ein Scheidwerkzeug, ein Rotor des Motors und/oder eine Schleifscheibe vorgesehen ist. Eine Kupplung, eine Riemenscheibe, ein Schneidwerkzeug, ein Rotor des Motors und/oder eine Schleifscheibe stellen übliche Ausbildungen von Anbauteilen dar.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Steue¬ rungs- und/oder Regelungseinrichtung ein Inbetriebnahmetool aufweist, wobei das Inbetriebnahmetool Mittel zur Ermittlung der Unwucht der Motorwelle und/oder eines Anbauteils der Mo¬ torwelle aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert, dabei zei¬ gen:
FIG 1 eine erfindungsgemäße Steuerungs- und/oder Regelungs¬ einrichtung; FIG 2 eine Ermittlung der Unwucht
Erfindungsgemäß soll das ohnehin vorhandene Schwingungssignal des Schwingungssensors, das normalerweise ausschließlich für die Lagerüberwachung der Lager der Motorwelle verwendet wird und das Referenzpunktsignal des Lagegebers zur Ermittlung der Unwucht der Motorwelle und/oder eines Anbauteils der Motor¬ welle innerhalb einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrich¬ tung zur Steuerung- und/oder Regelung des Motors, benutzt werden.
In FIG 1 ist in Form eines Ausführungsbeispiels die erfin¬ dungsgemäße Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung darge¬ stellt. Ein Motor weist ein Gehäuse 3 und zwei Lager 2a und 2b zur Lagerung einer Motorwelle 1 auf. Weiterhin weist der Motor einen dauerhaft am Motor angebauten Schwingungssensor 6a zur Ermittlung von Schwingungen des Motors, insbesondere zur Ermittlung der drehfrequenten Schwingungen des Motors, auf. Alternativ kann der Schwingungssensor 6a auch im Motor eingebaut sein. Der Schwingungssensor ist integraler Bestand- teil des Motors. Selbstverständlich weist der Motor noch wei¬ tere Elemente auf, die jedoch der Übersicht halber, und da sie für das Verständnis der vorliegenden Erfindung unwesent¬ lich sind, nicht dargestellt sind. Das Schwingungssignal S des Schwingungssensors 6a wird handelsüblich normalerweise lediglich an eine Auswerteeinheit 14 zur Überwachung von La¬ gerschäden der Motorwelle 1 angeschlossen. Werden die Schwin¬ gungen des Motors zu groß, so erkennt die Auswerteeinheit 14 auf einen Schaden im Lager 2a und/oder 2b und erzeugt ein A- larmsignal AL.
Erfindungsgemäß wird nun das ohnehin vorhandene Schwingungs- signal S des Schwingungssensors 6a dazu verwendet, eine Un¬ wucht der Motorwelle 1 und/oder eines Anbauteils 4 der Motor¬ welle 1 zu bestimmen. Ein externer zusätzlich lediglich tem¬ porärer am Motor angebrachter Schwingungssensor der aus¬ schließlich zur Ermittlung der Unwucht dient, ist nicht mehr notwendig.
Weiterhin weist der Motor einen an die Motorwelle 1 ange¬ schlossenen Lagegeber 5 zur Messung der Lage der Motorwelle d.h. der Winkelstellung der Motorwelle 1 im Bezug auf einen feststehenden Referenzpunkt auf. Der Lagegeber gibt dabei üb¬ licherweise bei jedem Durchgang der Motorwelle 1 durch den Referenzpunkt die Lage als Referenzpunktsignal R in Form ei¬ nes Referenzimpulses aus. Solchermaßen wird pro Umdrehung der Motorwelle 1 genau ein einzelner Referenzimpuls vom Lagegeber 5 erzeugt.
Das Schwingungssignal S und das Referenzpunktsignal R werden einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 12, wobei die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 12 den Motor auch im regulären Betrieb des Motors steuert und/oder regelt, zu¬ geführt. Das Schwingungssignal S wird dabei bei einer vor¬ teilhaften Ausbildung der Erfindung innerhalb der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 12 mittels eines Bandpassfil¬ ters 7 bandpassgefiltert und somit insbesondere höherfrequen- te Schwingungen des Motors unterdrückt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Schwingungssignal S dabei dermaßen mittels des Bandpassfilters 7 gefiltert wird, dass Frequenzen ober¬ halb und unterhalb der Grunddrehfrequenz der Motorwelle un¬ terdrückt werden. Hierdurch wird eine besonders präzise Er- mittlung der Unwucht ermöglicht, da im Folgenden nur die
Grunddrehfrequenz ausgewertet wird und insbesondere Harmoni¬ sche Schwingungen und sonstige störende Schwingungen des Mo- tors unterdrückt werden. Das solchermaßen bandpassgefilterte Schwingungssignal Sτ wird als Eingangsgröße einer Unwuchter¬ mittlungseinheit 8 zugeführt. Weiterhin wird der Unwuchter¬ mittlungseinheit 8 als Eingangsgröße das Referenzpunktsignal R des Lagegebers 5 zugeführt.
Das Bandpassfilter kann dabei z.B. in Form eines Fourierfil- ters, das die Grunddrehfrequenz der Motorwelle herausfiltert, ausgebildet sein.
Innerhalb der Unwuchtermittlungseinheit 8 wird die Unwucht, d.h. der Winkel α der Unwucht und die Amplitude A der Schwingungen der Unwucht ermittelt.
In FIG 2 ist die Ermittlung der Unwucht dargestellt. Die Im¬ pulse Ii und I2 des Referenzpunktsignals R sind dabei in FIG 2 über der Zeit t dargestellt. Beim Durchgang der Motorwelle 1 durch den feststehenden Referenzpunkt wird vom Lagegeber 5 ein Referenzimpuls Ii erzeugt, wobei der ansteigenden Flanke des Referenzimpulses Ii eine Winkelstellung der Motorwelle 1 von 0° zugeordnet wird. Beim nächsten Durchgang der Motorwel¬ le 1 durch den Referenzpunkt (nach einer vollen Umdrehung der Motorwelle) wird ein weiterer Referenzimpuls I2 erzeugt, wo¬ bei der ansteigenden Flanke des Referenzimpuls I2 ein Winkel der Motorwelle 1 von 360°, was wiederum 0° entspricht zuge¬ ordnet wird. Über dem Referenzpunktsignal R wird das band¬ passgefilterte Schwingungssignal Sτ gelegt. Der Winkel α der Unwucht ergibt sich als Winkel zwischen dem zeitlichen Auf¬ treten des Referenzimpulses Ii und dem zeitlichen Auftreten der Amplitude A der Schwingungen (siehe FIG 2) . Der solcher¬ maßen ermittelte Winkel α der Unwucht und die Amplitude A der Unwucht wird dann jeweilig als externes Signal von der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 12 z.B. einem Be¬ diener zum Auswuchten des Motors zur Verfügung gestellt. An- hand des Winkels α der Unwucht sowie der Amplitude A der Un¬ wucht können nun z.B. mittels gezielt an einer Stelle der Mo¬ torwelle 1 oder des Anbauteils 4 angebrachter Gegengewichte die Unwucht beseitigt werden. Alternativ kann auch Masse an der gegenüberliegenden Seite durch z.B. Bohren, Fräsen oder Schleifen entfernt werden um die Unwucht zu beseitigen.
In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann das
Bandpassfilter 7 und/oder die Unwuchtermittlungseinheit 8 Be¬ standteil eines Inbetriebnahmetools 13 sein. Das Inbetrieb¬ nahmetool 13 wird z.B. dann nur auf spezielle Anfrage eines Bedieners, z.B. bei einer Inbetriebnahme oder Wartung des Mo- tors aktiviert und ist danach wieder stillgelegt, so dass während des normalen Steuerungs- und/oder Regelungsbetriebs der Steuerungs- und/oder Regeleinrichtung 12 keine Rechenzeit durch die Unwuchtermittlungseinheit 8 und das Bandpassfilter 7 benötigt wird.
Das Bandpassfilter 7 sollte dabei so realisiert sein, dass es zumindest bezüglich der Grunddrehfrequenz keine Phasenver¬ schiebung des Schwingungssignals S bewirkt. Falls ein Band¬ passfilter eingesetzt wird, das eine Phasenverschiebung der Grundfrequenz bewirkt, dann muss die Phasenverschiebung bei der Ermittlung des Winkels α der Unwucht, z.B. durch Abzug eines Korrekturfaktors, mit berücksichtigt werden.
Weiterhin weist die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 12 neben anderen Elementen, die der Übersichtlichkeit halber und da sie für das Verständnis der Erfindung unwesentlich sind, nicht dargestellt sind, eine Steuerungs- und/oder Rege¬ lungseinheit 9 auf. Der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 9 erhält als Eingangsgröße unter anderem das Referenzpunkt- signal R, z.B. zur Drehzahlregelung des Motors.
Das Referenzpunktsignal R, das den 0° Winkel definiert, wird dabei üblicherweise bei einem handelsüblichen Lagegeber von der so genannten UaO-Spur (Nullspur) des Lagergebers erzeugt. Selbstverständlich kann zusätzlich zur UaO-Spur, die pro Um¬ drehung der Motorwelle genau einen einzelnen Referenzimpuls ausgibt, auch eine weitere Spur des Lagegebers, die Impulse in wesentlich höherer Auflösung erzeugt (z.B. alle 0,01°) zur Ermittlung der Unwucht und/oder Regelung und/oder Steuerung des Motors verwendet werden. Die Steuerungs- und/oder Rege¬ lungseinrichtung 12 weist als integraler Bestandteil der Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung 12 zur Steuerung und/oder Regelung des Motors eine Steuerungs- und/oder Rege¬ lungseinheit 9 auf. Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 9 steuert und/oder regelt über einen Stromrichter 10 den Mo¬ tor, was durch zwei Pfeile IIa und IIb angedeutet ist. Mit Hilfe der Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 9 steuert und/oder regelt somit die Steuerungs- und/oder Regelungsein¬ richtung (12) den Motor im regulären Betrieb des Motors und nicht nur temporär z.B. nur während einer Inbetriebnahme oder nur während der Ermittlung der Unwucht
Die Steuerungs- und/oder Regelungseinheit 9 kann dabei auch in Form von zwei getrennten Einheiten innerhalb der Steue¬ rungs- und/oder Regelungseinrichtung 12 vorliegen.
Durch die erfindungsgemäße Integration der Ermittlung der Un¬ wucht in eine ohnehin vorhandene Steuerungs- und/oder Rege¬ lungseinrichtung 12 zur Steuerung und/oder Regelung des Mo¬ tors im regulären Betrieb des Motors, entfällt erfindungsge¬ mäß neben einem zusätzlichen Schwingungssensor auch die sonst handelsüblich notwendige externe Auswuchteinrichtung zur Er¬ mittlung der Unwucht.
Selbstverständlich ist es denkbar, dass neben dem Schwin¬ gungssensor 6a ein weiterer dauerhaft im Motor eingebauter oder am Motor angebauter Schwingungssensor 6b vorhanden ist. Ein weiterer Schwingungssensor 6b kann z.B. am Motor ange¬ bracht sein, wenn für jede der beiden Lager 2a und 2b zur hochgenauen Erfassung von Lagerschäden ein jeweilig zugehöri¬ ger Schwingungssensor vorgesehen ist. In diesem Fall können die Schwingungssignale S der beiden Schwingungssensoren 6a und 6b durch z.B. jeweils ein zugehöriges Bandpassfilter 7 und jeweils eine zugehörige Unwuchtermittlungseinheit 8 für jede Seite A und B des Motors getrennt ausgewertet werden und solchermaßen die Unwucht hochgenau für jede Seite des Motors getrennt bestimmt werden.
Bei der Verwendung von zwei Schwingungssensoren ist es wei¬ terhin möglich die Auswuchtung vorzunehmen indem z.B. an zwei unterschiedlichen Stellen längs der Motorwelle Gegengewichte zur Beseitigung der Unwucht angebracht werden. Hierdurch kann eine so genannte „dynamische Auswuchtung" erreicht werden, was besonders bei langen Anbauteilen von Vorteil ist.

Claims

Patentansprüche
1. Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (12), wobei die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (12) einen Motor im regulären Betrieb des Motors steuert und/oder regelt, wobei der Motor einen dauerhaft im Motor eingebauten oder dauerhaft am Motor angebauten Schwingungssensor (6a, 6b) zur Ermittlung von Schwingungen im regulären Betrieb des Motors und einen Lagegeber (5) zur Ermittlung der Lage (R) einer Motorwelle (1) aufweist, wobei die Steuerungs- und/oder Regelungsein¬ richtung (12) anhand der solchermaßen ermittelten Lage (R) der Motorwelle (1) und der Schwingungen (S) des Motors eine Unwucht (α,A) der Motorwelle (1) und/oder eines Anbauteils (4) der Motorwelle (1) bestimmt.
2. Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (12) zur Bestimmung der Unwucht (α,A) , den Winkel (α) der Unwucht und die Ampli- tude (A) der Schwingungen (S) der Unwucht ermittelt.
3. Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass der Lagegeber (5) bei jedem Durchgang der Motorwelle (1) durch einen Referenzpunkt die Lage als Re¬ ferenzpunktsignal (R) in Form eines Referenzimpulses (Ii,I2) ausgibt und an die Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung (12) weiterleitet, wobei der Schwingungssensor (6a, 6b) ein Schwingungssignal (S) an die Steuerungs- und/oder Regelungs- einrichtung (12) weiterleitet.
4. Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Schwingungssignal (S) mittels eines Bandpassfilters (7) ge- filtert wird.
5. Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Schwingungssignal (S) dermaßen mittels des Bandpassfilters (7) gefiltert wird, dass Frequenzen oberhalb und unterhalb der Grunddrehfrequenz der Motorwelle (1) unterdrückt werden.
6. Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Winkel (α) der Unwucht, als Winkel zwischen dem zeitlichen Auftreten des Referenzimpulses (Ii,I2) und dem zeitlichen Auftreten der Amplitude (A) der Schwingungen (S, Sτ), ermittelt wird.
7. Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass die Steuerungs- und/oder Regelungs¬ einrichtung (12) über einen Stromrichter (10) den Motor steu¬ ert und/oder regelt.
8. Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass als Anbauteil (4) eine Kupplung, eine Riemenscheibe, ein Scheidwerkzeug, ein Rotor des Motors und/oder eine Schleifscheibe vorgesehen ist.
9. Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t , dass die Steuerungs- und/oder Regelungs¬ einrichtung (12) ein Inbetriebnahmetool aufweist, wobei das Inbetriebnahmetool (13) Mittel zur Ermittlung der Unwucht der Motorwelle (1) und/oder eines Anbauteils (4) der Motorwelle (1) aufweist.
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