WO2016091271A1 - Antriebseinrichtung mit einem bewegungssensor, der komponentendaten erfasst - Google Patents

Antriebseinrichtung mit einem bewegungssensor, der komponentendaten erfasst Download PDF

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movement
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Martin Fuss
Thomas Stauß
Michael SCHÖTTNER
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Definitions

  • the invention relates to a drive device for providing a drive movement, comprising a drive motor, which is designed to convert supplied electrical or fluidic energy into a movement of a motor element, with a drive sensor assigned to the drive motor, which detects the movement of the motor element and provides it a drive sensor signal is formed, and with a transmission device which is coupled to the drive motor and which is designed to implement the movement of the motor element in a drive movement of a drive element, wherein the transmission device is associated with a motion sensor for determining the drive movement, which is electrically connected to the Drive sensor is connected.
  • the Linearambasvor ⁇ direction comprises an electric motor which is in rotary drive connection with the gear unit, and a controller which is connected via an electrical connection to the electric motor, wherein on the linear motion device at least one data memory is provided which can be read by the controller.
  • the data memory information about the gear ⁇ unit are stored, which is controlled by the controller during the in- inception of the linear motion device can be read.
  • the object of the invention is to provide a drive device which enables an improved startup.
  • the motion sensor is associated with a detection device, which is designed to detect component data and provide detected component data to the motion sensor, wherein the motion sensor for providing motion sensor signals and component data to the drive sensor is formed and wherein the drive sensor is a sensor data interface which is designed to provide drive sensor signals and motion sensor signals and component data to a higher-level control device.
  • component data of that component to which the detection device is assigned should be detected.
  • the component data may be, for example, a general type designation of the component and / or an individual, preferably unique, identification of the respective component.
  • one of the components associated with such a detection device is the transmission device which is coupled to the drive motor.
  • the component data are, for example, the type designation of the transmission device and / or one or more technical properties of this transmission device, such as a reduction ratio or a transmission ratio, a maximum speed, a maximum temperature, for example. tur, a maximum torque or the like.
  • the detection device is associated with the motion sensor such that the component data determined by the detection device can be provided electronically to the motion sensor.
  • a cable connection is provided between the detection device and the motion sensor.
  • the detection device is designed as part of the motion sensor, it can also be a run in the motion sensor program component (software).
  • the motion sensor is configured to provide the motion sensor signals and the component data determined by the detection means to the drive sensor.
  • a cable connection between the motion sensor and the drive sensor is provided, so that in simple manner, a data transmission between the motion sensor and the drive sensor can be made.
  • the motion sensor and the drive sensor are equipped with mutually corresponding data interfaces.
  • a wireless data connection between the motion sensor and the drive sensor may be provided, in particular according to a standardized transmission protocol for a wireless data transmission such as Bluetooth or ZigBee.
  • the drive sensor includes a sensor data interface to which the ermit by the drive sensor ⁇ telten drive sensor signals as well as transmitted by the motion sensor motion sensor signals and the component data can be provided to a higher-level control device.
  • the superordinate control device is typically a motor controller if the drive motor is designed to convert electrical energy, or a valve battery in which a combination of fluid valves, in particular pneumatic valves, and input / output modules is provided so that the In this case, the detection of the signals at the sensor data interface of the drive sensor by means of an input module can be made, which in turn with other components of the valve battery via a Multipolkommu- communication or an internal bus system is connected.
  • a proper control of the valves for the corresponding activation of the drive motor can be undertaken.
  • the motion sensor is designed for the transmission of motion sensor signals and component data according to a specifiable data transmission protocol, in particular IO-Link, to the drive sensor.
  • a switching signal which can also be understood as a digital switching signal, or an analog signal, which is output for example as an electrical voltage or electric current and is exemplary proportional to a position of a motor element relative to a motor housing, formed.
  • the motion sensor for the drive device according to the invention also has to provide the component data to the drive sensor. Accordingly, it is advantageous if a communication between the motion sensor and the drive sensor according to a predetermined data transmission protocol, in particular according to a digital data transmission protocol is formed.
  • the IO-Link protocol is used as the data transmission protocol, where IO-Link is a point-to-point connection.
  • the drive sensor is designed as a 10-link master, while the motion sensor is formed in this case as an IO-Link device.
  • the motion sensor for receiving parameter data for parameterizing the motion sensor and / or the detection device in accordance with a specifiable data transmission protocol, in particular IO-Link is formed by the drive sensor.
  • the motion sensor detects the component data in a first step and transmits these component data to the drive sensor, from where the component data are forwarded to a higher-level control device.
  • the higher-level control device provides suitable parameters as a function of the determined component data in order to be able to carry out an advantageous detection of the movement of the drive element by suitable parameterization of the motion sensor.
  • a parameterization of the detection device can be provided such that it carries out a repetition of the detection of the component data at regular intervals and is deactivated in the remaining time in order to ensure the lowest possible energy consumption.
  • the drive sensor has a processing device which is suitable for processing drive sensor signals, motion sensor signals and component data and for providing a signal data record in accordance with a specifiable data transmission protocol, in particular SSI, is formed on the sensor data interface.
  • a specifiable data transmission protocol in particular SSI
  • the control device may be, for example, an electric motor control or an electropneumatic valve battery, wherein in each case the necessary data communication between the drive device and the control device is made possible with the aid of the specifiable data transmission protocol.
  • a data transmission protocol according to the SSI standard (synchronous serial interface / synchronous serial interface) is used, with the aid of which up to three sensors, in particular a position measuring system, can be connected in a simple manner to the higher-level control device.
  • SSI standard synchronous serial interface / synchronous serial interface
  • the drive sensor has a memory device, which is designed for the intermediate storage of drive sensor signals and / or motion sensor signals and / or component data and / or parameter data.
  • the storage device is designed as part of a processing device of the drive sensor.
  • This processing device can in turn be designed in particular as a microcontroller or microprocessor.
  • parameters provided by the superordinate control device can be stored in order to maintain these for use by the processing device. After a temporary interruption of the supply voltage for the drive sensor, the stored parameters can be restored from a preferably non-volatile memory. be provided.
  • the memory device temporarily stores one or more signals of the drive sensor and / or of the motion sensor in order to form, for example, a common sensor signal from a plurality of sequentially determined sensor signals, in particular by using statistical methods. Additionally or alternatively, the memory device can also be used for temporary or permanent storage of component data, which were determined by the detection device and which can be provided in recurring time sequence or upon request by the higher-level control device via the sensor data interface of the drive sensor.
  • the detection device is designed for determining the component data by processing motion sensor signals and comparing the motion sensor signals determined with predeterminable motion sensor signal patterns and / or by comparison with drive sensor signals.
  • the detection device has its own processing device in which predeterminable motion sensor signal patterns are stored and a comparison with detected motion signals is performed.
  • it is provided to carry out a transmission of motion sensor signals from the motion sensor to the detection device in order to be able to conclude, based on the transmitted motion sensor signals, on properties of the component scanned with the aid of the detection device and the motion sensor.
  • a further signal level of a likewise provided drive sensor signal can be fed back to the respectively used component. be concluded in order to be able to infer by matching with predetermined motion sensor signal patterns on a specific property of the component, in particular a type designation. Subsequently, a transmission of the determined component data can be made to the higher-level control device. Additionally or alternatively, it may be provided that a comparison of motion sensor signals and drive sensor signals is made in the detection device, in order to be able to conclude in this way on component data of the monitored component.
  • the detection device comprises an RFID reading unit for a wireless determination of component data and that the transmission device is assigned an RFID element (RFID tag) in which component data are stored.
  • the RFID reading unit may, for example, be a combined transmitting and receiving unit for transmitting and receiving electromagnetic waves.
  • the transmission device and / or other components associated RFID elements can be read by the emitted by the RFID reader electromagnetic waves are modified by the RFID elements in a characteristic way and are reflected back, which can be detected by the RFID reader.
  • a higher-level control device in particular a motor controller, is connected to the sensor data interface of the drive sensor and that the control device is designed for a control without regulation of the drive motor as a function of drive sensor signals and / or motion sensor signals and / or component data and / or parameter data ,
  • the higher-level control device comprises an input interface, in particular a computer interface, which is designed to connect a parameterization device and if the input interface, in particular as a web server, is designed for outputting and / or receiving parameter data.
  • a parameterizing device in particular a personal computer, can be connected to the higher-level control device in order to carry out a parameterization of the drive device.
  • the component data determined by the detection device is first provided to the parameterization device in order to obtain setting data by accessing an internal or external database, in particular via a wire-bound or wireless data connection special parameters to provide for the parameterization of the drive device can.
  • the parameters provided can be forwarded via the sensor data interface to the drive sensor and from there to the motion sensor and the detection device.
  • the input interface is assigned to a web server, so that when a parameterizing device, in particular a personal computer, is connected to a predetermined one, the requirements of the higher-level control device and the connected sensors such as the drive sensor and the motion sensor adapted user interface is provided.
  • the required input options and the graphical representation of the input options are specified by the web server assigned to the input interface and only have to be displayed on the parameterization device. Accordingly, it is possible to dispense with a corresponding installation of special software on the parameterization device, this only has to be able to display a website, in particular by means of a web browser.
  • the transmission device comprises a plurality of functionally coupled transmission components, in particular a reduction gear and a spindle gear, and that at least two gear components are each equipped with a detection device.
  • drive devices for adapting to different conditions of use are modular in order to allow easy adaptation to the desired conditions of use.
  • a series connection of a plurality of transmission components can be arranged on the drive motor, for example a reduction gear for speed reduction and torque increase and a downstream spindle gear for implementing a rotational movement in a Transla ⁇ tion movement.
  • family members of the reduction gears and of the family of spindle gears each have differently designed family members who can be more or less freely combined with each other.
  • each of these transmission components is associated with a detection device which is designed to the component data of the respective transmission component to he summarize and zuzu betting a preferably separately provided motion sensor, from each of which a data connection to the drive sensor of the drive motor is an.
  • Figure 1 is a schematic representation of a drive device with a drive motor, a first and a second transmission component and the respec conditions gear components associated motion sensors with integrated detection devices.
  • a drive device 1 and egg ne parent control device 2 are shown, which together form a drive system 3, with the aid of a machine component, not shown, can be moved linearly between we ⁇ least two functional positions.
  • the drive device 1 is designed as an electric drive device.
  • a drive motor 4 is supplied by the higher-level control device 2 via a supply line 5 with electrical energy and, with a suitable supply of electrical energy, can cause a movement of a motor element 30, embodied as a rotating motor shaft by way of example.
  • the motor element 30 is coupled to a first transmission component 6, which is, for example, a planetary gear for the reduction of the rotational movement of the motor member 30.
  • the motor element is provided with a serving as a sun gear of the planetary gear pinion 31, in which a plurality of radially outboard arranged and stationary rotatably mounted planetary gears 32 engage.
  • the planet gears 32 For their part, they also engage in a radially external ring gear 33, which is coupled to an output shaft 34 which is coupled to a second transmission component 7, which is exemplarily a spindle drive.
  • the second transmission component 7 is used to implement a rotational movement of the output shaft 34 in a translational movement.
  • the output shaft 34 is rotatably coupled to a threaded spindle 35 which is rotatably and stationary received in a housing 36.
  • a lock nut 37 is screwed, which is received linear movement and rotationally fixed in the housing 36.
  • the lock nut 37 is in turn coupled to a push rod 8, which protrudes on a side facing away from the drive motor 4 end portion of the second gear component 7 from the second gear component 7 and which is provided for providing a linear movement to a machine component, not shown.
  • a rotational movement of the motor member 30 can be converted into a linear movement of the push rod 8, wherein the first gear component 6 causes a reduction of the rotational movement of the motor member 30 by means of the planetary gear and the second gear 7, the implementation of the rotational movement of the Output shaft 34 causes a linear movement of the push rod 8.
  • a drive sensor 9 is mounted, which is coupled to the drive motor 4 in order to detect a rotational movement of the motor member 30 and output a drive sensor signal can.
  • the drive sensor 9 has a sensor data interface 10, to which a sensor line 11 is connected, which is responsible for an electrical transmission of the drive sensor signals to the higher-level control device. tion 2 is provided.
  • further sensor lines 12, 13, 14 and 15, which are connected to motion sensors 16, 17, 18 and 19, are connected to the sensor data interface.
  • the motion sensors 16 to 19 may be designed differently, for example, the motion sensor 16, which is associated with the first transmission component 6, as a sensor for detecting rotational movements of the planetary gears 32 is formed.
  • the motion sensors 17 and 19, however, are designed as limit switches, with the help of two end positions of the lock nut can be detected within the spindle drive of the second transmission component 7.
  • the motion sensors 17 and 19 are magnetic sensors, in particular Hall sensors, which react to a permanent magnet attached to the lock nut as soon as it is arranged in the vicinity of the respective motion sensor 17 or 19.
  • the motion sensor 18 is an electromechanically designed reference switch which is used, for example, during initialization of the drive device 1 and which is designed only for special determination of the axial position of the lock nut (not shown) of the spindle drive of the second transmission component 7.
  • an RFID label 20, on which component data of the first transmission component 6 are stored, is attached to the first transmission component 6.
  • the motion sensor 16 is equipped with an RFID reader, which is not shown in more detail, which is designed to emit electromagnetic waves which are reflected back by the RFID tag 20, with a change in the electromagnetic waves emitted by the motion sensor 16 being made in the course of this retro-reflection and wherein this variation of the back-reflected electromagnetic waves represents the data content stored in the RFID tag 20.
  • the back-reflected electromagnetic waves can be detected by a suitable antenna in the motion sensor 16 and thus serve to detect component data of the first transmission component 6.
  • the motion sensors 17 and 19, serve to detect the end positions of the lock nut 37 within the housing 36.
  • the two motion sensors 17 and 19 each have a Hall sensor, which is assigned to determine a magnetic field strength of a permanent magnet 38, the lock nut 37 , is trained.
  • the motion sensors 17 and 19 are designed to output a switching signal when a predefined threshold value for the detected magnetic field strength of the permanent magnet 38 is exceeded in order to indicate that the lock nut 37 has reached the desired end position.
  • the motion sensors 17 and 19 may be configured to process the signal level of the respective Hall sensor, which varies due to the movement of the permanent magnet 38.
  • a memory device is formed in the motion sensors 17 and 19, in which different motion sensor signal pattern are stored for different transmission devices 21, which can be put together with the aid of the transmission components 6 and 7.
  • the motion sensor signals and the component data determined by the respective motion sensors 16, 17, and 19 may be provided to the drive sensor 9 via the respective associated sensor lines 12, 13, 15.
  • the drive sensor 9 preferably forms the IO-Link master while the motion sensors 16 to 19 are designed as IO-Link devices.
  • a point-to-point data connection is established between each of the motion sensors 16-19 and the drive sensor 9, through which the desired motion sensor signals and, optionally, the component data may be transmitted.
  • parameters can be transmitted from the drive sensor 9 to the respective motion sensors 16 to 19 and the associated detection devices.
  • a communication between the drive sensor 9 and the higher-level control device 2 via the sensor line 11 can, for example, according to the SSI
  • the parent Control device 2 comprises an input interface 22, which may be, for example, a USB interface, as used in the field of personal computers.
  • This input interface 22 allows the connection of a personal computer 23 to the higher-level control device 2 to a parameterization of the drive device
  • the higher-level control device comprises
  • Step takes place providing electrical energy from the parent control device 2 to the drive device 1, in this case, in particular, the drive sensor 9 and the motion sensors 16 to 19 are supplied with electrical energy. Furthermore, a provision of electromagnetic waves by the motion sensor 16 takes place in order to be able to carry out a contactless readout of the RFID tag 20 associated with the first gear component 6. It is preferably provided that a type designation for the first transmission component 6 is stored in the RFID label 20, which can be transmitted by back reflection of the electromagnetic waves emitted by the motion sensor 16 and received by the motion sensor 16. The motion sensor 16 may receive the received component data via the forward assigned sensor line 12 to the drive sensor 9. However, this information about the first transmission component 6 is not yet sufficient to completely characterize the drive system 3. Rather, information about the second transmission component 7 is still needed.
  • the control device 2 can provide an initialization operation for the drive device 1, in which, for example, the second transmission component 7 is set in motion with a slow movement of the drive motor 4 such that the push rod 8 assumes an end position in which reference information from the motion sensor 18 can be transmitted to the drive sensor 9.
  • the control device 2 can provide an initialization operation for the drive device 1, in which, for example, the second transmission component 7 is set in motion with a slow movement of the drive motor 4 such that the push rod 8 assumes an end position in which reference information from the motion sensor 18 can be transmitted to the drive sensor 9.
  • the motion sensors 17, 19 can each be indicative of a motion characteristic of the second transmission component 7 which is adjusted with stored motion sensor signal patterns in the respective motion sensors 17 and 19 in order to process this information formations to determine the sought-after component data.
  • the determined component data can then be provided via the respective sensor lines 13 and 15 to the drive sensor 9 and forwarded therefrom to the higher-level control device 2.
  • the higher-level control device 2 now has complete knowledge of the additional components connected to the drive motor 4, such as the drive sensor 9, the first and second transmission components 6 and 7, and the motion sensors 16 to 19.
  • a graphical user interface can be provided which enables a user to control the drive system 3, in particular the drive device 1, to the requirements of the given motion task adapt. This can be done, for example, by selecting individual parameters for the higher-level control device 2 and the drive motor 4. Furthermore, a parameterization of the sensors, that is to say of the drive sensor 9 and the motion sensors 16 to 19, can also be undertaken, for example for determining switching positions for the motion sensors 17 and 19 designed as limit switches.
  • a data transmission is made by the personal computer 23 via a wired or wireless network connection to a data server of the manufacturer of the drive system 3 in order to carry out a check of the to enable determined component data. If this check is positive, now the desired parameterization, in particular using predeterminable parameter sets, which are provided by the manufacturer of the drive system 3, performed. If an error message occurs during the checking of the component data, it can first be analyzed on which consideration of the drive system 3 the error message is based, in order subsequently to carry out a suitable error correction.
  • the parameterization of the drive system 3 After the parameterization of the drive system 3 has been carried out, it can be converted into regular operation in order to carry out the motion task with the aid of the drive device 1 and the higher-order control device 2.
  • it may be provided to carry out a determination of the component data with the aid of the motion sensors 16 to 19 at regular or irregular intervals in order to determine, for example, deviations from original values for the motion sensor signals or the drive sensor signals and to draw conclusions about possible wear of the drive system 3 .
  • it may be provided to carry out the processing of the respective motion sensor signals and the drive sensor signals in the drive sensor 9 or in the higher-level control device 2.
  • the processing takes place in the parent
  • Control device 2 instead, a storage of the results obtained, however, can be provided additionally or alternatively both in the higher-level control device 2 and in the drive sensor 9, wherein the storage in the drive sensor 9 ensures a direct assignment of the determined data to the drive device 1, so also when replacing the higher-level control device 2, the determined data remain available.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Antriebsbewegung, mit einem Antriebsmotor (4) der ein Motorelement (30) und einen Antriebssensor (9) umfasst, der zur Erfassung der Bewegung des Motorelements (30) und zur Bereitstellung eines Antriebssensorsignals ausgebildet ist, und mit einer Getriebeeinrichtung (21), die mit dem Antriebsmotor (4) gekoppelt ist und die zur Umsetzung der Bewegung des Motorelements (30) in eine Antriebsbewegung eines Antriebselements (8) ausgebildet ist, wobei der Getriebeeinrichtung (21) ein Bewegungssensor (16 bis 19) zur Ermittlung der Antriebsbewegung zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist dem Bewegungssensor (16 bis 19) eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung und Bereitstellung von Komponentendaten an den Bewegungssensor (16 bis 19) zugeordnet, wobei der Bewegungssensor (16 bis 19) für eine Bereitstellung von Bewegungssensorsignalen und Komponentendaten an den Antriebssensor (9) ausgebildet ist und wobei der Antriebssensor (9) eine Sensordatenschnittstelle (10) umfasst, die zur Bereitstellung von An triebssensorsignalen und Bewegungssensorsignalen und Komponentendaten an eine übergeordnete Steuerungseinrichtung (2) ausgebildet ist.

Description

ANTRIEBSEINRICHTUNG MIT EINEM BEWEGUNGSSENSOR, DER
KOMPONENTENDATEN ERFASST
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Antriebsbewegung, mit einem Antriebsmotor, der zur Umsetzung von bereitgestellter elektrischer oder fluidischer Energie in eine Bewegung eines Motorelements ausgebildet ist, mit einem dem Antriebsmotor zugeordneten Antriebs - sensor, der zur Erfassung der Bewegung des Motorelements und zur Bereitstellung eines Antriebssensorsignals ausgebildet ist, und mit einer Getriebeeinrichtung, die mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist und die zur Umsetzung der Bewegung des Motorelements in eine Antriebsbewegung eines Antriebselements ausgebildet ist, wobei der Getriebeeinrichtung ein Bewegungs- sensor zur Ermittlung der Antriebsbewegung zugeordnet ist, der elektrisch mit dem Antriebssensor verbunden ist.
Aus der DE 10 2008 013 088 AI ist ein Verfahren zur Inbetriebnahme einer Linearbewegungsvorrichtung mit einer Getriebeeinheit, die eine Drehbewegung in eine geradlinige Bewegung umwandelt, bekannt. Hierbei umfasst die Linearbewegungsvor¬ richtung einen Elektromotor, der in Drehantriebsverbindung mit der Getriebeeinheit steht, sowie eine Steuerung, die über eine elektrische Verbindung mit dem Elektromotor verbunden ist, wobei an der Linearbewegungsvorrichtung wenigstens ein Datenspeicher vorgesehen ist, der von der Steuerung auslesbar ist. In dem Datenspeicher sind Informationen über die Getrie¬ beeinheit gespeichert, die von der Steuerung während der In- betriebnahme der Linearbewegungsvorrichtung ausgelesen werden können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebseinrichtung bereitzustellen, die eine verbesserte Inbetriebnahme ermöglicht.
Diese Aufgabe wird für eine Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst . Hierbei ist vorgesehen, dass dem Bewegungssensor eine Erfassungseinrichtung zugeordnet ist, die zur Erfassung von Komponentendaten und zur Bereitstellung von erfassten Komponentendaten an den Bewegungssensor ausgebildet ist, wobei der Bewegungssensor für eine Bereitstellung von Bewegungssensorsignalen und Komponentendaten an den Antriebssensor ausgebildet ist und wobei der Antriebssensor eine Sensordatenschnittstelle umfasst, die zur Bereitstellung von Antriebssensorsignalen und Bewegungssensorsignalen und Komponentendaten an eine übergeordnete Steuerungseinrichtung ausgebildet ist.
Mit Hilfe der Erfassungseinrichtung sollen Komponentendaten derjenigen Komponente, der die Erfassungseinrichtung zugeordnet ist, erfasst werden. Bei den Komponentendaten kann es sich beispielsweise um eine allgemeine Typenbezeichnung der Komponente und/oder um eine individuelle, vorzugsweise eindeutige, Identifikation der jeweiligen Komponente handeln. Jedenfalls ist eine der Komponenten, der eine solche Erfassungseinrichtung zugeordnet ist die Getriebeeinrichtung, die mit dem Antriebsmotor gekoppelt ist. Dementsprechend handelt es sich bei den Komponentendaten beispielsweise die Typbezeichnung der Getriebeeinrichtung und/oder eine oder mehrere technische Eigenschaften dieser Getriebeeinrichtung wie beispielsweise ein Untersetzungsverhältnis oder ein Übersetzungsverhältnis, eine Maximaldrehzahl, eine Maximaltempera- tur, ein maximales Drehmoment oder Ähnliches. Die Erfassungseinrichtung ist dem Bewegungssensor derart zugeordnet, dass die von der Erfassungseinrichtung ermittelten Komponentendaten elektronisch an den Bewegungssensor bereitgestellt werden können. Vorzugsweise ist eine KabelVerbindung zwischen der Erfassungseinrichtung und dem Bewegungssensor vorgesehen. Alternativ ist die Erfassungseinrichtung als Bestandteil des Bewegungssensors ausgebildet, es kann sich auch um eine im Bewegungssensor lauffähige Programmkomponente (Software) handeln. Der Bewegungssensor ist seinerseits für die Bereitstellung der Bewegungssensorsignale und der von der Erfassungs- einrichtung ermittelten Komponentendaten an den Antriebssensor ausgebildet. Vorzugsweise ist eine Kabelverbindung zwischen dem Bewegungssensor und dem Antriebssensor vorgesehen, sodass in einfacherweise eine Datenübertragung zwischen Bewegungssensor und Antriebssensor vorgenommen werden kann. Vorzugsweise sind der Bewegungssensor und der Antriebssensor mit zueinander korrespondierenden Datenschnittstellen ausgerüstet. Alternativ kann eine drahtlose Datenverbindung zwischen dem Bewegungssensor und dem Antriebssensor vorgesehen sein, insbesondere gemäß einem standardisierten Übertragungsprotokoll für eine drahtlose Datenübertragung wie beispielsweise Bluetooth oder ZigBee. Der Antriebssensor umfasst eine Sensordatenschnittstelle, an der die vom Antriebssensor ermit¬ telten Antriebssensorsignale sowie die vom Bewegungssensor übertragenen Bewegungssensorsignale und die Komponentendaten für eine übergeordnete Steuerungseinrichtung bereitgestellt werden können. Bei der übergeordneten Steuerungseinrichtung handelt es sich typischerweise um eine Motorsteuerung, sofern der Antriebsmotor zur Umsetzung von elektrischer Energie ausgebildet ist, oder um eine Ventilbatterie, bei der eine Kombination von Fluidventilen, insbesondere Pneumatikventilen, und Eingangs -/Ausgangsmodulen vorgesehen ist, sodass die Be- reitstellung der fluidischen Energie an den entsprechend ausgebildeten Antriebsmotor über die Ventile der Ventilbatterie erfolgen kann: In diesem Fall kann die Erfassung der Signale an der Sensordatenschnittstelle des Antriebssensors mit Hilfe eines Eingangsmoduls vorgenommen werden, das seinerseits mit anderen Komponenten der Ventilbatterie über eine Multipolkom- munikation oder ein internes Bussystem verbunden ist. hierdurch kann auf Basis der bereitgestellten Antriebssensorsignale, Bewegungssensorsignale und Komponentendaten eine ordnungsgemäße Ansteuerung der Ventile zur entsprechenden An- steuerung des Antriebsmotors vorgenommen werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Zweckmäßig ist es, wenn der Bewegungssensor für eine Übertragung von Bewegungssensorsignalen und Komponentendaten gemäß einem vorgebbaren Datenübertragungsprotokoll, insbesondere IO-Link, an den Antriebssensor ausgebildet ist. Üblicherweise sind Bewegungssensoren für die Bereitstellung eines Schaltsignals, das auch als digitales Schaltsignal verstanden werden kann, oder eines Analogsignals, das beispielsweise als elektrische Spannung oder elektrischer Strom ausgegeben wird und exemplarisch zu einer Stellung eines Motorelements relativ zu einem Motorgehäuse proportional ist, ausgebildet. Der Bewegungssensor für die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung hat zusätzlich zur Bereitstellung seines Bewegungssensorsignals auch die Komponentendaten an den Antriebssensor bereitzustellen. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn eine Kommunikation zwischen dem Bewegungssensor und dem Antriebssensor nach einem vorgebbaren Datenübertragungsprotokoll, insbesondere gemäß einem digitalen Datenübertragungsprotokoll, ausgebildet ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als Datenübertragungsprotokoll das IO-Link-Protokoll eingesetzt wird, wobei es sich bei IO-Link um eine Punkt -zu-Punkt -Verbindung handelt. Vorzugsweise ist hierbei der Antriebssensor als 10- Link-Master ausgebildet, während der Bewegungssensor in diesem Fall als IO-Link-Device ausgebildet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bewegungssensor für einen Empfang von Parameterdaten zur Parametrierung des Bewegungssensors und/oder der Erfassungs- einrichtung gemäß einem vorgebbaren Datenübertragungsprotokoll, insbesondere IO-Link, vom Antriebssensor ausgebildet ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Bewegungssensor in einem ersten Schritt die Komponentendaten erfasst und diese Komponentendaten an den Antriebssensor überträgt, von wo aus die Komponentendaten an eine übergeordnete Steuerungseinrichtung weitergeleitet werden. In einem zweiten Schritt werden von der übergeordneten Steuerungseinrichtung geeignete Parameter in Abhängigkeit von den ermittelten Komponentendaten bereitgestellt, um durch geeignete Parametrierung des Bewegungssensors eine vorteilhafte Erfassung der Bewegung des Antriebselements durchführen zu können. Darüber hinaus kann eine Parametrierung der Erfassungseinrichtung derart vorgesehen werden, dass diese in regelmäßigen Abständen eine Wiederholung der Erfassung der Komponentendaten durchführt und in der übrigen Zeit deaktiviert ist, um einen möglichst geringen Energieverbrauch zu gewährleisten. Besonders bevorzugt findet eine Übertragung von Parametern von der übergeordneten Steuerungseinrichtung zum Bewegungssensor im Rahmen des IO-Link-Protokolls statt.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Antriebssensor eine Verarbeitungseinrichtung aufweist, die zur Verarbeitung von Antriebssensorsignalen, Bewegungssensorsignalen und Komponentendaten und zur Bereitstellung eines Signaldatensatzes nach einem vorgebbaren Datenübertragungsprotokoll, insbesondere SSI, an der Sensordatenschnittstelle ausgebildet ist. Hierdurch wird eine Einbindung der Antriebseinrichtung in unterschiedliche Umgebungen ermöglicht, wobei in diesen Umgebungen vorzugsweise stets das gleiche vorgebbare Datenübertragungs- protokoll für eine Kommunikation zwischen dem Antriebssensor und der übergeordneten Steuerungseinrichtung eingesetzt wird. Bei der Steuerungseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine elektrische Motorsteuerung oder um eine elektropneumati- sche Ventilbatterie handeln, wobei in jedem Fall die notwendige Datenkommunikation zwischen der Antriebseinrichtung und der Steuerungseinrichtung mit Hilfe des vorgebbaren Datenübertragungsprotokolls ermöglicht wird. Bevorzugt wird ein Datenübertragungsprotokoll nach dem SSI-Standard (Synchron- Serielle Schnittstelle/ Synchronous Serial Interface) eingesetzt, mit dessen Hilfe bis zu drei Sensoren, insbesondere eines Wegmesssystems, in einfacher Weise an die übergeordnete Steuerungseinrichtung angeschlossen werden können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antriebssensor eine Speichereinrichtung aufweist, die zur Zwischenspeicherung von Antriebssensorsignalen und/oder Bewegungssensorsignalen und/oder Komponentendaten und/oder Parameterdaten ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Speichereinrichtung als Bestandteil einer Verarbeitungseinrichtung des Antriebssensors ausgebildet. Diese Verarbeitungseinrichtung kann ihrerseits insbesondere als Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgebildet sein. Mit Hilfe der Speichereinrichtung können von der übergeordneten Steuereinrichtung zur Verfügung gestellte Parameter gespeichert werden, um diese für eine Benutzung durch die Verarbeitungseinrichtung vorzuhalten. Nach einer zeitweiligen Unterbrechung der Versorgungsspannung für den Antriebssensor können die gespeicherten Parameter aus einem vorzugsweise nichtflüchtigen Speicher wieder zur Verfü- gung gestellt werden. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Speichereinrichtung eines oder mehrere Signale des Antriebssensors und/oder des Bewegungssensors zwischenspeichert, um beispielsweise aus mehreren aufeinanderfolgend ermittelten Sensorsignalen ein gemeinschaftliches Sensorsignal, insbesondere durch Anwendung statistischer Methoden, zu bilden. Ergänzend oder alternativ kann die Speichereinrichtung auch zur zeitweiligen oder dauerhaften Speicherung von Komponentendaten eingesetzt werden, die von der Erfassungseinrichtung ermittelt wurden und die in wiederkehrender zeitlicher Abfolge oder nach Anfrage durch die übergeordnete Steuerungseinrichtung über die Sensordatenschnittstelle des Antriebssensors bereitgestellt werden können.
Zweckmäßig ist es, wenn die Erfassungseinrichtung für eine Ermittlung der Komponentendaten durch Verarbeitung von Bewegungssensorsignalen und einen Vergleich der ermittelten Bewegungssensorsignale mit vorgebbaren Bewegungssensorsignalmus- tern und/oder durch Vergleich mit Antriebssensorsignalen ausgebildet ist. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Erfassungseinrichtung eine eigene Verarbeitungseinrichtung aufweist, in der vorgebbare Bewegungssensorsignalmuster gespeichert sind und ein Vergleich mit ermittelten Bewegungs- signalen vorgenommen wird. Hierzu ist vorgesehen, eine Übertragung von Bewegungssensorsignalen vom Bewegungssensor an die Erfassungseinrichtung vorzunehmen, um anhand der übertragenen Bewegungssensorsignale auf Eigenschaften der mit Hilfe der Erfassungseinrichtung und des Bewegungssensors abgetasteten Komponente rückschließen zu können. Beispielsweise kann anhand eines zeitlichen Verlaufs eines Signalpegels des Bewegungssensorsignals und gegebenenfalls eines weiteren Signalpegels eines ebenfalls zur Verfügung gestellten Antriebssensorsignals auf die jeweils verwendete Komponente rückge- schlössen werden, um durch Abgleich mit vorgegebenen Bewe- gungssensorsignalmustern auf eine spezifische Eigenschaft der Komponente, insbesondere eine Typenbezeichnung, rückschließen zu können. Anschließend kann eine Übertragung der ermittelten Komponentendaten an die übergeordnete Steuerungseinrichtung vorgenommen werden. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen sein, dass ein Vergleich von Bewegungssensorsignalen und Antriebssensorsignalen in der Erfassungseinrichtung vorgenommen wird, um auf diesem Wege auf Komponentendaten der überwachten Komponente rückschließen zu können.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erfassungseinrichtung eine RFID-Leseeinheit für eine drahtlose Ermittlung von Komponentendaten umfasst und dass der Getriebeeinrichtung ein RFID-Element (RFID-Tag) zugeordnet ist, in dem Komponentendaten gespeichert sind. Bei der RFID-Leseeinheit kann es sich beispielsweise um eine kombinierte Sende- und Empfangseinheit zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen handeln. Damit können der Getriebeeinrichtung und/oder anderen Komponenten zugeordnete RFID-Elemente ausgelesen werden, indem die von der RFID- Leseeinheit ausgesendeten elektromagnetischen Wellen durch die RFID-Elemente in charakteristischer Weise abgeändert werden und zurückreflektiert werden, was von der RFID- Leseeinheit detektiert werden kann. Wahlweise kann vorgesehen sein, dass in dem jeweiligen RFID-Element nur eine Typenbezeichnung oder eine eindeutige Identifikationsnummer der damit ausgerüsteten Komponente gespeichert sind. Alternativ kann vorgesehen sein, dass in dem RFID-Element auch konkrete Daten, insbesondere technische Eigenschaften wie eine Getriebeübersetzung und/oder eine maximale Drehzahl und/oder eine maximale Drehmomentbelastbarkeit für die Komponente abgelegt sind, die mit dem RFID-Element ausgerüstet ist. Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine übergeordnete Steuerungs einrichtung, insbesondere eine Motorsteuerung, mit der Sensordatenschnittstelle des Antriebssensors verbunden ist und dass die Steuerungseinrichtung für eine Steuerung ohne Regelung des Antriebsmotors in Abhängigkeit von Antriebssensorsignalen und/oder Bewegungssensorsignalen und/oder Komponentendaten und/oder Parameterdaten ausgebildet ist.
Zweckmäßig ist es, wenn die übergeordnete Steuerungseinrichtung eine Eingabeschnittstelle, insbesondere eine Computerschnittstelle, umfasst, die zum Anschluss eines Parametrier- geräts ausgebildet ist und wenn die Eingabeschnittstelle, insbesondere als Webserver, für eine Ausgabe und/oder einen Empfang von Parameterdaten ausgebildet ist. Mit Hilfe der Eingabeschnittstelle kann ein Parametriergerät , insbesondere ein Personalcomputer, an die übergeordnete Steuerungseinrich tung angeschlossen werden, um eine Parametrierung der Antriebseinrichtung vorzunehmen. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass beim Anschluss des Parametriergeräts an die übergeordnete Steuerungseinrichtung zunächst die von der Erfassungseinrichtung ermittelten Komponentendaten an das Paramet riergerät bereitgestellt werden, um durch Zugriff auf eine interne oder externe Datenbank, insbesondere über eine draht gebundene oder drahtlose Datenverbindung, Einstelldaten, ins besondere Parameter, für die Parametrierung der Antriebseinrichtung bereitstellen zu können. In einem nachfolgenden Schritt können die bereitgestellten Parameter über die Sensordatenschnittstelle an den Antriebssensor und von dort an den Bewegungssensor und die Erfassungseinrichtung weitergeleitet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Eingabeschnittstelle ein Webserver zugeordnet ist, sodass beim An schließen eines Parametriergeräts, insbesondere eines Personalcomputers, eine vorgegebene, auf die Anforderungen der übergeordneten Steuerungseinrichtung und der daran angeschlossenen Sensoren wie dem Antriebssensor und dem Bewegungssensor angepasste Bedienoberfläche bereitgestellt wird. Die erforderlichen Eingabemöglichkeiten sowie die grafische Darstellung der Eingabemöglichkeiten werden von dem der Eingabeschnittstelle zugeordneten Webserver vorgegeben und müssen auf dem Parametriergerät nur noch dargestellt werden. Dementsprechend kann auf eine entsprechende Installation von spezieller Software auf dem Parametriergerät verzichtet werden, dieses muss lediglich in der Lage sein, eine Website, insbesondere mittels eines Webbrowswers , anzuzeigen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Getriebeeinrichtung mehrere funktionsgekoppelte Getriebekomponenten, insbesondere ein Reduktionsgetriebe und ein Spindelgetriebe, umfasst und dass wenigstens zwei Getriebekomponenten jeweils mit einer Erfassungseinrichtung ausgestattet sind. Häufig sind Antriebseinrichtungen zur Anpassung an unterschiedliche Einsatzbedingungen modular aufgebaut, um eine einfache Anpassung an die gewünschten Einsatzbedingungen zu ermöglichen. Hierzu kann vorgesehen sein, dass an den Antriebsmotor eine Reihenschaltung von mehreren Getriebekomponenten angeordnet werden kann, beispielsweise ein Reduktionsgetriebe zur Drehzahlreduzierung und Drehmomentsteigerung und ein nachgeschaltetes Spindelgetriebe zur Umsetzung eines Rotationsbewegung in eine Transla¬ tionsbewegung. Je nach Einsatzfall stehen aus der Familie der Reduktionsgetriebe und aus der Familie der Spindelgetriebe jeweils unterschiedlich ausgeführte Familienmitglieder zur Verfügung, die mehr oder weniger frei miteinander kombiniert werden können. Um eine vollständige Erfassung der Eigenschaften der Antriebseinrichtung zu gewährleisten ist vorzugsweise vorgesehen, dass jeder dieser Getriebekomponenten einer Erfassungseinrichtung zugeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, die Komponentendaten der jeweiligen Getriebekomponente zu er fassen und einem vorzugsweise jeweils separat vorgesehenen Bewegungssensor zuzuleiten, von dem aus jeweils eine Datenverbindung zu dem Antriebssensor des Antriebsmotors ausgebil det ist.
Eine vorteilhafte' Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung mit einem Antriebsmotor, einer ersten und einer zweiten Getriebekomponente sowie den jeweili gen Getriebekomponenten zugeordneten Bewegungssensoren mit integrierten Erfassungseinrichtungen.
In der einzigen Figur sind eine Antriebseinrichtung 1 und ei ne übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 dargestellt, die zu sammen ein Antriebssystem 3 bilden, mit dessen Hilfe eine nicht dargestellte Maschinenkomponente linear zwischen we¬ nigstens zwei Funktionsstellungen bewegt werden kann. Exemplarisch ist die Antriebseinrichtung 1 als elektrische Antriebseinrichtung ausgebildet. Dementsprechend wird ein Antriebsmotor 4 von der übergeordneten Steuerungseinrichtung 2 über eine Versorgungsleitung 5 mit elektrischer Energie versorgt und kann bei geeigneter Versorgung mit elektrischer Energie eine Bewegung eines, exemplarisch als rotierende Motorwelle ausgebildeten, Motorelements 30 bewirken. Das Motor element 30 ist mit einer ersten Getriebekomponente 6 gekoppelt, bei der es sich beispielsweise um ein Planetengetriebe zur Untersetzung der Rotationsbewegung des Motorelements 30 handelt. Dabei ist das Motorelement mit einem als Sonnenrad des Planetengetriebes dienenden Ritzel 31 versehen, in das mehrere radial außenliegend angeordnete und ortsfest drehbar gelagerte Planetenräder 32 eingreifen. Die Planetenräder 32 greifen ihrerseits auch in ein radial außenliegendes Hohlrad 33 ein, das mit einer Abtriebswelle 34 gekoppelt ist, die mit einer zweiten Getriebekomponente 7 gekoppelt ist, bei der es sich exemplarisch um einen Spindeltrieb handelt.
Die zweite Getriebekomponente 7 dient zur Umsetzung einer Rotationsbewegung der Abtriebswelle 34 in eine Translationsbewegung. Hierzu ist die Abtriebswelle 34 drehfest mit einer Gewindespindel 35 gekoppelt, die drehbar und ortsfest in einem Gehäuse 36 aufgenommen ist. Auf die Gewindespindel 35 ist eine Schlossmutter 37 aufgeschraubt, die linearbeweglich und drehfest im Gehäuse 36 aufgenommen ist. Die Schlossmutter 37 ist ihrerseits mit einer Schubstange 8 gekoppelt, die an einem dem Antriebsmotor 4 abgewandten Endbereich der zweiten Getriebekomponente 7 aus der zweiten Getriebekomponente 7 herausragt und die zur Bereitstellung einer linearen Bewegung an eine nicht dargestellte Maschinenkomponente vorgesehen ist. Mit Hilfe der Getriebekomponenten 6 und 7 kann eine Rotationsbewegung des Motorelements 30 in eine lineare Bewegung der Schubstange 8 umgesetzt werden, wobei die erste Getriebekomponente 6 mittels des Planetengetriebes eine Untersetzung der Drehbewegung des Motorelements 30 bewirkt und die die zweite Getriebestufe 7 die Umsetzung der Drehbewegung der Abtriebswelle 34 in eine Linearbewegung der Schubstange 8 bewirkt .
An einer den Getriebekomponenten 6 und 7 abgewandten Seite des Antriebsmotors 4 ist ein Antriebssensor 9 angebracht, der mit dem Antriebsmotor 4 gekoppelt ist, um eine Drehbewegung des Motorelements 30 zu erfassen und ein Antriebssensorsignal ausgeben zu können. Hierzu weist der Antriebssensor 9 eine Sensordatenschnittstelle 10 auf, an der eine Sensorleitung 11 angeschlossen ist, die für eine elektrische Übertragung der Antriebssensorsignale an die übergeordnete Steuerungseinrich- tung 2 vorgesehen ist. Ferner sind an der Sensordatenschnittstelle weitere Sensorleitungen 12, 13, 14 und 15 angeschlossen, die mit Bewegungssensoren 16, 17, 18 und 19 verbunden sind. Die Bewegungssensoren 16 bis 19 können unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise ist der Bewegungssensor 16, der der ersten Getriebekomponente 6 zugeordnet ist, als Sensor zur Erfassung von Rotationsbewegungen der Planetenräder 32 ausgebildet. Die Bewegungssensoren 17 und 19 hingegen sind als Endschalter ausgebildet, mit deren Hilfe zwei Endstellungen der Schlossmutter innerhalb des Spindelantriebs der zweiten Getriebekomponente 7 festgestellt werden kann. Beispielsweise handelt sich bei den Bewegungssensoren 17 und 19 um Magnetsensoren, insbesondere Hallsensoren, die auf einen an der Schlossmutter angebrachten Permanentmagneten reagieren, sobald dieser in der Nähe des jeweiligen Bewegungssensors 17 bzw. 19 angeordnet ist. Bei dem Bewegungssensor 18 handelt es sich exemplarisch um einen elektromechanisch ausgebildeten Referenzschalter, der beispielsweise bei einer Initialisierung der Antriebseinrichtung 1 eingesetzt wird und der lediglich in Sonderfällen für eine konkrete Feststellung der axialen Position der nicht dargestellten Schlossmutter des Spindeltriebs der zweiten Getriebekomponente 7 ausgebildet ist.
Exemplarisch ist an der ersten Getriebekomponente 6 ein RFID- Etikett 20 angebracht, auf dem Komponentendaten der ersten Getriebekomponente 6 gespeichert sind. Exemplarisch ist der Bewegungssensor 16 mit einer nicht näher dargestellten RFID- Lesegerät ausgestattet, das zur Aussendung von elektromagnetischen Wellen ausgebildet ist, die von dem RFID-Etikett 20 rückreflektiert werden, wobei im Zuge dieser Rückreflektion eine Veränderung der vom Bewegungssensor 16 ausgesendeten elektromagnetischen Wellen vorgenommen wird und wobei diese Veränderung der rückreflektierten elektromagnetischen Wellen die im RFID-Etikett 20 gespeicherten Dateninhalte repräsentiert. Die zurückreflektierten elektromagnetischen Wellen können durch eine geeignete Antenne im Bewegungssensor 16 er- fasst werden und dienen somit zur Erfassung von Komponentendaten der ersten Getriebekomponente 6.
Die Bewegungssensoren 17 und 19 hingegen dienen zur Erfassung der Endpositionen der Schlossmutter 37 innerhalb des Gehäuses 36. Hierzu können die beiden Bewegungssensoren 17 und 19 exemplarisch jeweils einen Hall-Sensor aufweisen, der zur Ermittlung einer Magnetfeldstärke eines Permanentmagneten 38, der der Schlossmutter 37 zugeordnet ist, ausgebildet ist.
Exemplarisch sind die Bewegungssensoren 17 und 19 dazu ausgebildet, bei Überschreiten eines vorgebbaren Schwellwerts für die erfasste Magnetfeldstärke des Permanentmagneten 38 ein Schaltsignal auszugeben, um anzuzeigen, dass die Schlossmutter 37 die gewünschte Endposition erreicht hat. Darüber hinaus können die Bewegungssensoren 17 und 19 dazu eingerichtet sein, den Signalpegel des jeweiligen Hall-Sensors zu verarbeiten, der sich aufgrund der Bewegung des Permanentmagneten 38 verändert. Durch eine Einbeziehung von Antriebssensorsignalen und/oder Signalen des Bewegungssensors 16, der der ersten Getriebekomponente 6 zugeordnet ist, kann in den Bewegungssensoren 17, 19 eine Ermittlung der Eigenschaften der aus der ersten Getriebekomponente 6 und der zweiten Getriebekomponente 7 gebildeten Getriebeeinrichtung 21 vorgenommen werden.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in den Bewegungssensoren 17 und 19 jeweils eine Speichereinrichtung ausgebildet ist, in der für unterschiedliche Getriebeeinrichtungen 21, die sich mit Hilfe der Getriebekomponenten 6 und 7 zusammenstellen lassen, unterschiedliche Bewegungssensorsignalmuster abgelegt sind. Durch einen Vergleich der tatsächlich eintreffenden Be- wegungssensorsignale mit den gespeicherten Bewegungssensor- signalmustern kann dann eine Ermittlung der Komponentendaten für die zweite Getriebekomponente 7 durchgeführt werden.
Die Bewegungssensorsignale und die Komponentendaten, die durch die jeweiligen Bewegungssensoren 16, 17 und 19 ermittelt wurden, können über die jeweils zugeordneten Sensorleitungen 12, 13, 15 an den Antriebssensor 9 bereitgestellt werden. Für eine Kommunikation zwischen den Bewegungssensoren 16 bis 19 und dem Antriebssensor 9 über die Sensorleitungen 12 bis 15 wird vorzugsweise eine Kommunikation nach dem IO-Link Datenübertragungsstandard vorgesehen. Bevorzugt bildet hierbei der Antriebssensor 9 den IO-Link-Master während die Bewegungssensoren 16 bis 19 als IO-Link-Devices ausgebildet sind. Technisch betrachtet wird bei Benutzung des IO-Link- Datenkommunikationsprotokolls zwischen jedem der Bewegungssensoren 16 bis 19 und dem Antriebssensor 9 eine Punkt -zuPunk-Datenverbindung aufgebaut, über die die gewünschten Bewegungssensorsignale und gegebenenfalls die Komponentendaten übertragen werden können. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass Parameter vom Antriebssensor 9 an die jeweiligen Bewegungssensoren 16 bis 19 und die zugeordneten Erfassungseinrichtungen übertragen werden können.
Eine Kommunikation zwischen dem Antriebssensor 9 und der übergeordneten Steuerungseinrichtung 2 über die Sensorleitung 11 kann beispielsweise gemäß dem SSI-
Datenübertragungsstandard vorgesehen sein, wobei über diese Sensorleitung 11 sowohl die Bewegungssensorsignaldaten und die Komponentendaten als auch die Antriebssensorsignale übertragen werden können. Ferner ist auch eine Übertragung von Parametern möglich, die von der übergeordneten Steuerungseinrichtung 2 an den Antriebssensor 9 übertragen werden sollen. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 eine Eingabeschnittstelle 22 umfasst, bei der es sich beispielsweise um eine USB-Schnittstelle handeln kann, wie sie im Bereich der Personalcomputer eingesetzt wird. Diese Eingabeschnittstelle 22 ermöglicht den Anschluss eines Personalcomputers 23 an die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2, um eine Parametrierung der Antriebseinrichtung
1 beziehungsweise des Antriebssystems 3 vornehmen zu können. Vorzugsweise umfasst die übergeordnete Steuerungseinrichtung
2 hierzu einen der Eingabeschnittstelle 22 zugeordneten Webserver, auf dem eine komplette grafische Benutzeroberfläche nach einem der üblichen webbasierten Standards, insbesondere HTML, aufgespielt ist und der Anschluss des Personalcomputers 23 an die Eingabeschnittstelle 22 eine komplette
Parametrierumgebung für das Antriebssystem 3 auf dem Personalcomputer 23, insbesondere unter Ausnutzung eines üblichen Webbrowsers, ermöglicht.
Für eine Parametrierung des Antriebssystems 3 kann die folgende Vorgehensweise vorgesehen werden: in einem ersten
Schritt findet eine Bereitstellung elektrischer Energie von der übergeordneten Steuerungseinrichtung 2 an die Antriebseinrichtung 1 statt, hierbei werden insbesondere der Antriebssensor 9 sowie die Bewegungssensoren 16 bis 19 mit elektrischer Energie versorgt. Ferner findet eine Bereitstellung von elektromagnetischen Wellen durch den Bewegungssensor 16 statt, um ein kontaktloses Auslesen des der ersten Getriebekomponente 6 zugeordneten RFID-Etiketts 20 vornehmen zu können. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in dem RFID-Etikett 20 eine Typenbezeichnung für die erste Getriebekomponente 6 abgelegt ist, die durch Rückreflektion der vom Bewegungssensor 16 ausgesendeten elektromagnetischen Wellen übertragen und vom Bewegungssensor 16 empfangen werden kann. Der Bewegungssensor 16 kann die empfangenen Komponentendaten über die zugeordnete Sensorleitung 12 an den Antriebssensor 9 weiterleiten. Allerdings ist diese Information über die erste Getriebekomponente 6 noch nicht ausreichend, um das Antriebssystem 3 vollständig zu charakterisieren. Vielmehr werden noch Informationen über die zweite Getriebekomponente 7 benötigt. Hierfür ist jedoch eine Ansteuerung des Antriebsmotors 4 durch die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 notwendig. Zu diesem Zweck werden zunächst die vom Bewegungssensor 16 ermittelten Komponentendaten, die über die Sensorleitung 12 an den Antriebssensor 9 bereitgestellt wurden, sowie Antriebssensordaten und gegebenenfalls auch Motordaten, die in einem Speicher des Antriebssensors 9 abgelegt sind, über die Sensorleitung 11 an die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 übertragen. Aufgrund dieser Informationen kann die Steuerungseinrichtung 2 einen Initialisierungsbetrieb für die Antriebseinrichtung 1 vorsehen, bei der beispielsweise mit einer langsamen Bewegung des Antriebsmotors 4 die zweite Getriebekomponente 7 derart in Bewegung versetzt wird, dass die Schubstange 8 eine Endposition einnimmt, in der eine Referenzinformation vom Bewegungssensor 18 an den Antriebssensor 9 übertragen werden kann. Im Zuge dieser Bewegung der Schubstange 8 und der damit gekoppelten Schlossmutter 37 findet auch eine zeitlich veränderlich Beaufschlagung der beiden Bewegungssensoren 17 und 19 mit dem Magnetfeld des Permanentmagneten 38, der der Schlossmutter 37 zugeordnet ist, statt.
Durch Verarbeitung der Signalpegel der jeweiligen Bewegungs- sensoren 17 und 19 unter Einbeziehung der Antriebssensorsignale des Antriebssensors 9 können die Bewegungssensoren 17, 19 jeweils auf eine Bewegungscharakteristik der zweiten Getriebekomponente 7 schließen, die mit gespeicherten Bewe- gungssensorsignalmustern in den jeweiligen Bewegungssensoren 17 und 19 abgeglichen wird, um durch Verarbeitung dieser In- formationen die gesuchten Komponentendaten zu ermitteln. Die ermittelten Komponentendaten können dann über die jeweiligen Sensorleitungen 13 und 15 an den Antriebssensor 9 bereitgestellt werden und von dort aus an die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 weitergeleitet werden. Nach diesem Initialisierungsschritt hat nunmehr die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 vollständige Kenntnis über die mit dem Antriebsmotor 4 verbundenen zusätzlichen Komponenten wie den Antriebssensor 9, die erste und zweite Getriebekomponente 6 und 7 und die Bewegungssensoren 16 bis 19.
Dementsprechend kann nunmehr bei Anschluss eines Personalcomputers 23 an die Eingabeschnittstelle 22 durch Verwendung des vorzugsweise in der übergeordneten Steuerungseinrichtung 2 ausgebildeten Webservers eine grafische Benutzeroberfläche bereitgestellt werden, die es einem Benutzer ermöglicht, das Antriebssystem 3, insbesondere die Antriebseinrichtung 1, auf die Erfordernisse der gestellten Bewegungsaufgabe anzupassen. Dies kann beispielsweise durch Auswähl von einzelnen Parametern für die übergeordnete Steuerungseinrichtung 2 und den Antriebsmotor 4 geschehen. Ferner kann auch eine Parametrie- rung der Sensoren, also des Antriebssensors 9 und der Bewegungssensoren 16 bis 19 vorgenommen werden, beispielsweise zur Festlegung von Schaltpositionen für die als Endschalter ausgebildeten Bewegungssensoren 17 und 19.
Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen werden, dass vor der Durchführung einer Parametrierung mit Hilfe des als Para- metriergerät dienenden Personalcomputers 23 zunächst eine Datenübertragung vom Personalcomputer 23 über eine drahtgebundene oder drahtlose Netzwerkverbindung zu einem Datenserver des Herstellers des Antriebssystems 3 hergestellt wird, um eine Überprüfung der ermittelten Komponentendaten zu ermöglichen. Sofern diese Überprüfung positiv ausfällt, kann nunmehr die gewünschte Parametrierung, insbesondere unter Verwendung von vorgebbaren Parametersätzen, die vom Hersteller des Antriebssystems 3 bereitgestellt werden, durchgeführt werden. Sollte im Zuge der Überprüfung der Komponentendaten eine Fehlermeldung auftreten, kann zunächst analysiert werden, auf welcher Betrachtung des Antriebssystems 3 die Fehlermeldung basiert, um anschließend eine geeignete Fehlerbehebung durchzuführen .
Nach der Durchführung der Parametrierung des Antriebssystems 3 kann dieses in den regulären Betrieb überführt werden, um die Bewegungsaufgabe mit Hilfe der Antriebseinrichtung 1 und der übergeordneten Steuerungseinrichtung 2 durchzuführen. Ergänzend kann vorgesehen werden, in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen eine Ermittlung der Komponentendaten mit Hilfe der Bewegungssensoren 16 bis 19 durchzuführen, um beispielsweise Abweichungen von ursprünglichen Werten für die Bewegungssensorsignale oder die Antriebssensorsignale zu ermitteln und daraus Rückschlüsse auf einen möglichen Verschleiß des Antriebssystems 3 ziehen zu können. Dabei kann wahlweise vorgesehen sein, die Verarbeitung der jeweiligen Bewegungssensorsignale und der Antriebssensorsignale im Antriebssensor 9 oder in der übergeordneten Steuerungseinrichtung 2 vorzunehmen .
Bevorzugt findet die Verarbeitung in der übergeordneten
Steuerungseinrichtung 2 statt, eine Speicherung der gewonnenen Ergebnisse kann jedoch ergänzend oder alternativ sowohl in der übergeordneten Steuerungseinrichtung 2 als auch in dem Antriebssensor 9 vorgesehen werden, wobei durch die Speicherung im Antriebssensor 9 eine unmittelbare Zuordnung der ermittelten Daten zur Antriebseinrichtung 1 gewährleistet ist, sodass auch bei Austausch der übergeordneten Steuerungseinrichtung 2 die ermittelten Daten weiter verfügbar bleiben.

Claims

Ansprüche
1. Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Antriebsbewegung, mit einem Antriebsmotor (4), der zur Umsetzung von bereitgestellter elektrischer oder fluidischer Energie in eine Bewegung eines Motorelements (30) ausgebildet ist, mit einem dem Antriebsmotor (4) zugeordneten Antriebssensor (9), der zur Erfassung der Bewegung des Motorelements (30) und zur Bereitstellung eines Antriebssensorsignals ausgebildet ist, und mit einer Getriebeeinrichtung (21) , die mit dem Antriebs - motor (4) gekoppelt ist und die zur Umsetzung der Bewegung des Motorelements (30) in eine Antriebsbewegung eines Antriebselements (8) ausgebildet ist, wobei der Getriebeeinrichtung (21) ein Bewegungssensor (16 bis 19) zur Ermittlung der Antriebsbewegung zugeordnet ist, der elektrisch mit dem Antriebssensor (9) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bewegungssensor (16 bis 19) eine Erfassungseinrichtung zugeordnet ist, die zur Erfassung von Komponentendaten und zur Bereitstellung von erfassten Komponentendaten an den Bewegungssensor (16 bis 19) ausgebildet ist, wobei der Bewegungssensor (16 bis 19) für eine Bereitstellung von Bewegungssensorsignalen und Komponentendaten an den Antriebssensor (9) ausgebildet ist und wobei der Antriebssensor (9) eine Sensordatenschnittstelle (10) umfasst, die zur Bereitstellung von Antriebssensorsignalen und Bewegungssensorsignalen und Komponentendaten an eine übergeordnete Steuerungseinrichtung (2) ausgebildet ist.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungssensor (16 bis 19) für eine Übertragung von Bewegungssensorsignalen und Komponentendaten gemäß einem vorgebbaren Datenübertragungsprotokoll, insbesondere IO-Link, an den Antriebssensor ausgebildet ist.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bewegungssensor (16 bis 19) für einen Empfang von Parameterdaten zur Parametrierung des Bewegungs- sensors (16 bis 19) und/oder der Erfassungseinrichtung gemäß einem vorgebbaren Datenübertragungsprotokoll, insbesondere IO-Link, vom Antriebssensor (9) ausgebildet ist. . Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebssensor (9) eine Verarbeitungseinrichtung aufweist, die zur Verarbeitung von Antriebssensorsignalen, Bewegungssensorsignalen und Komponentendaten und zur Bereitstellung eines Signaldatensatzes nach einem vorgebbaren Datenübertragungsprotokoll, insbesondere SSI, an der Sensordatenschnittstelle (10) ausgebildet ist.
5. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebssensor (9) eine Speichereinrichtung aufweist, die zur Zwischenspeicherung von Antriebssensorsignalen und/oder Bewegungssensorsignalen und/oder Komponentendaten und/oder Parameterdaten ausgebildet ist .
6. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung für eine Ermittlung der Komponentendaten durch Verarbeitung von Bewegungssensorsignalen und einen Vergleich der ermittelten Bewegungssensorsignale mit vorgebbaren Bewegungssensor- signalmustern und/oder durch Vergleich mit Antriebssensorsignalen ausgebildet ist.
7. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungseinrichtung eine RFID-Leseeinheit für eine drahtlose Ermittlung von Komponentendaten umfasst und dass der Getriebeeinrichtung (21) ein RFID-Element (20) zugeordnet ist, in dem Komponentendaten gespeichert sind.
8. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine übergeordnete Steuerungseinrichtung (2) , insbesondere eine Motorsteuerung, mit der Sensordatenschnittstelle (10) des Antriebssensors (9) verbunden ist und dass die Steuerungseinrichtung (2) für eine Steuerung oder Regelung des Antriebsmotors (4) in Abhängigkeit von Antriebssensorsignalen und/oder Bewegungssensorsignalen und/oder Komponentendaten und/oder Parameterdaten ausgebildet ist .
9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die übergeordnete Steuerungseinrichtung (2) eine Eingabeschnittstelle (22) , insbesondere eine Computerschnitt- stelle, umfasst, die zum Anschluss eines Parametriergeräts (23) ausgebildet ist und dass die Eingabeschnittstelle (22) , insbesondere als Webserver, für eine Ausgabe und/oder einen Empfang von Parameterdaten ausgebildet ist.
10. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinrichtung (21) mehrere funktionsgekoppelte Getriebekomponenten (6, 7) , insbesondere ein Reduktionsgetriebe (6) und ein Spindelgetriebe (7) , umfasst und dass wenigstens zwei Getriebekompo- nenten (6, 7) jeweils mit einer Erfassungseinrichtung (17, 19) ausgestattet sind.
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