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Die Erfindung betrifft eine Motorsteuerung zur Bereitstellung von elektrischer Energie an einen Elektromotor, mit einer Steuereinrichtung, die zum Empfang und/oder zur Verarbeitung eines Bewegungssignals und zur Ausgabe eines vom Bewegungssignal abhängigen Steuersignals ausgebildet ist, und mit einer Leistungsstufe, die elektrisch mit der Steuereinrichtung und mit einem Eingangsanschluss und mit einem Ausgangsanschluss verbunden ist und die für eine Freigabe eines elektrischen Energieflusses zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss in Abhängigkeit von dem Steuersignal ausgebildet ist, sowie mit einem Sensormittel, das zur Erfassung einer Bewegung des Elektromotors und zur Bereitstellung eines bewegungsabhängigen Sensorsignals an einen Sensoreingang der Steuereinrichtung ausgebildet ist, wobei die Steuereinrichtung zur Ermittlung eines nutzungsabhängigen Belastungswerts für ein vom Elektromotor angetriebenes Bewegungssystem ausgebildet ist..
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Aus der
EP 1 653 240 A1 ist eine Linearantriebsvorrichtung bekannt, die zur Ausführung von im Wesentlichen geradlinigen Verstellbewegungen entlang einer Linearachse über zumindest einen Teil eines vorgegebenen maximalen Hubes zwischen zwei Endpositionen ausgebildet ist. Die Linearantriebsvorrichtung ist mit einem elektrischen Antrieb versehen, dessen rotative Antriebsbewegung mittels Getriebemittel in translatorische Bewegungen transformierbar ist, und umfasst Betriebsdatenerfassungsmittel zur Erfassung einer über einen bestimmten Zeitraum erfolgenden Betriebsbelastung und/oder eines Betriebszustandes, wobei die Betriebsdatenerfassungsmittel zur Datenerfassung an Stromanschlussmittel des elektrischen Antriebs anschließbar sind.
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Aus der
DE 10 2007 054 421 A1 ist eine elektromotorische Antriebsanordnung mit mindestens einem Elektromotor, mindestens einer Bedienungseinrichtung und einem Speicherbaustein bekannt, wobei die elektromotorische Antriebsanordnung ein linear verfahrbares oder ein rotierend bewegliches Abtriebselement aufweist, welches mit einem zu verstellenden Bauteil eines Möbels in Wirkverbindung steht, wobei die elektromotorische Antriebsanordnung mindestens eine Messdatenverarbeitungsvorrichtung zur Ermittlung zumindest eines zu dem Verschleiß der elektromotorischen Antriebsanordnung korrespondierenden Wertes aufweist.
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Aus dem Handbuch „rotork Process Controls, CVL-Baureihe, Linearer Armaturenstellantrieb (CVL), Installations- und Wartungsanleitung, PUB042-003-02, Ausgabe 2/10“ ist ein Stellantrieb mit einem bürstenlosen Gleichstrommotor, einem Reduktionsgetriebe mit linearer Antriebswelle und einer Motorsteuerung mit Drehzahl-, Stellweg- und Schubbegrenzung bekannt, bei dem die Motorsteuerung dazu ausgebildet ist, eine Anzahl von Richtungswechseln des Stellantriebs aufzuzeichnen, wobei ein Grenzwert für einen Mindestweg festgelegt werden kann, den der Stellantrieb zurücklegen muss, bevor eine Bewegung des Stellantriebs als Richtungswechsel gespeichert wird.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Motorsteuerung bereitzustellen, die mit einfachen Mitteln eine Überwachung eines angeschlossenen Bewegungssystems, das insbesondere aus einem Elektromotor und einer Getriebeeinrichtung besteht, ermöglicht.
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Die Aufgabe der Erfindung wird für eine Motorsteuerung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Hierbei ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung einen Komponentenspeicher zur Speicherung von Kennwerten von Komponenten des Bewegungssystems, eine Verarbeitungseinrichtung zur Verknüpfung der Kennwerte mit dem eintreffenden Sensorsignal zu einem Belastungswert und einen Belastungswertspeicher zur Speicherung des ermittelten Belastungswerts umfasst und dass die Verarbeitungseinrichtung für die Ermittlung eines Belastungswerts eine Vorverarbeitung des Sensorsignals anhand wenigstens eines Schwellwerts aus der Gruppe: Bewegungsgeschwindigkeit, Beschleunigung, vornimmt und eine Ermittlung des Belastungswerts nur bei Überschreiten des wenigstens einen Schwellwerts durchführt.
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Die erfindungsgemäße Zielsetzung für die Motorsteuerung besteht darin, eine Überwachung des angeschlossenen Bewegungssystems ohne aufwändige Zusatzmaßnahmen wie beispielsweise die Installation zusätzlicher Sensoren zu ermöglichen. Dementsprechend ist die Überwachung des Bewegungssystems auf einfach zu ermittelnde Belastungswerte wie einen kumulierten Bewegungsweg und/oder eine Anzahl von Bewegungsumkehrspielen gerichtet. Hierzu werden Kennwerte von Komponenten des Bewegungssystems in einem Komponentenspeicher der Steuereinrichtung abgelegt. Bei diesen Kennwerten kann es sich beispielsweise um Angaben zu einem maximalen Bewegungsweg für den Elektromotor und/oder zu einem maximalen Bewegungsweg für eine mit dem Elektromotor gekoppelte Getriebeeinrichtung, insbesondere einen Spindelantrieb oder Zahnriemenantrieb, handeln.
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Ergänzend oder alternativ können die Kennwerte auch Angaben zu einer maximalen Anzahl von Bewegungsumkehrspielen für den Elektromotor und/oder die Getriebeeinrichtung umfassen. Üblicherweise werden diese Kennwerte von den Herstellern der jeweiligen Komponenten (Elektromotor, Getriebeeinrichtung) bereitgestellt und dienen, möglicherweise unter Berücksichtigung eines Sicherheitsfaktors, zum Vergleich mit tatsächlich ermittelten Belastungswerten, um daraus eventuell Warnsignale und/oder Alarmsignale abzuleiten. Gegebenenfalls können die Kennwerte auch Schwellwerte umfassen, anhand derer die Verarbeitungseinrichtung eine Beurteilung vornehmen kann, ob eine von den Sensormitteln erfasste Bewegung überhaupt zu einer Veränderung des Belastungswerts führen soll.
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Beispielsweise kann ein Kennwert für einen Elektromotor darauf gerichtet sein, bei welchem Drehwinkel einer Motorwelle des Elektromotors eine Veränderung des Belastungswerts bezüglich des zurückgelegten Bewegungswegs vorgenommen werden soll. Hierdurch kann ein Verschleißverhalten des Elektromotors, der beispielsweise mit Gleitlagern oder mit Kugellagern ausgestattet sein kann, abgebildet werden, um eine möglichst wirklichkeitsnahe Beurteilung der tatsächlich aufgetretenen Belastungen zu ermöglichen. In gleicher Weise gilt dies auch für die mit dem Elektromotor gekoppelte Getriebeeinrichtung, die ebenfalls individuelle Kennwerte aufweisen kann, die im Komponentenspeicher hinterlegt werden.
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Die Aufgabe der Verarbeitungseinrichtung besteht darin, die Kennwerte aus dem Komponentenspeicher auslesen und in einem fest vorgegebenen oder einem frei programmierbaren Algorithmus, der zur Verarbeitung der Sensorsignale des Sensormittels ausgebildet ist, mit zu berücksichtigen. Als Ergebnis der Verknüpfung der Kennwerte mit den Sensorsignalen stellt die Verarbeitungseinrichtung einen Belastungswert zur Verfügung, der in dem Belastungswertspeicher abgelegt werden kann. Wahlweise kann vorgesehen sein, dass der im Belastungswertspeicher abgelegte Belastungswert von der Verarbeitungseinrichtung mit den Kennwerten aus dem Komponentenspeicher verglichen wird, um Warnsignale und/oder Alarmsignale bereitzustellen oder dass der gespeicherte Belastungswert an eine externe Komponente wie eine übergeordnete Steuerung bereitgestellt wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zweckmäßig ist es, wenn die Steuereinrichtung eine Datenschnittstelle umfasst, die zur Bereitstellung von Belastungswerten aus dem Belastungswertspeicher, insbesondere an eine übergeordnete Steuerung, und/oder zur Bereitstellung von Komponentendaten an den Komponentenspeicher und/oder zum Empfang von Bewegungssignalen, insbesondere von einer übergeordneten Steuerung, ausgebildet ist. Mit Hilfe der Datenschnittstelle wird eine Kommunikation zwischen der Steuereinrichtung und externen Komponenten wie einer übergeordneten Steuerung und/oder einem Parametriergerät ermöglicht. Die übergeordnete Steuerung, bei der es sich insbesondere um eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) handeln kann, ist möglicherweise dazu ausgebildet, zyklisch wiederkehrend Belastungswerten aus dem Belastungswertspeicher auszulesen und bei Erreichen eines vorgebbaren Maximalwerts für den Belastungswert einen Einfluss durch Belastungsreduzierung oder Abschaltung auf die Motorsteuerung zu nehmen. Hierzu kann insbesondere vorgesehen sein, dass die übergeordnete Steuerung in Abhängigkeit vom ausgelesenen Belastungswert eine Anpassung von Bewegungssignalen für die Motorsteuerung vornimmt, um eine weitere Zunahme des Belastungswerts zu verzögern. Die Datenschnittstelle kann ergänzend oder alternativ auch für eine Bereitstellung von Komponentendaten an den Komponentenspeicher ausgebildet sein.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass vor einer ersten Inbetriebnahme der Motorsteuerung zunächst eine Ermittlung der Komponentendaten des Bewegungssystems erfolgt, dies kann beispielsweise anhand von Typenbezeichnungen des Elektromotors und/oder der Getriebeeinrichtung unter Nutzung einer geeigneten Datenbank einer Konfigurationssoftware vorgenommen werden, um anschließend die Komponentendaten und andere Konfigurationsinformation über die Datenschnittstelle auf die Motorsteuerung zu übertragen. Alternativ können die Komponentendaten aus den Datenblättern für die Komponenten des Bewegungssystems mithilfe eines geeigneten Eingabegeräts, insbesondere eines Personalcomputers, auch unmittelbar über die Datenschnittstelle an den Komponentenspeicher übermittelt werden. Hierzu kann dieser insbesondere mit einem Webserver versehen sein, der eine vorgebbare Bedienoberfläche für das Eingabegerät bereitstellt. Ferner kann die Datenschnittstelle für eine Kommunikation, insbesondere eine Buskommunikation oder eine Multipolkommunikation oder eine Kommunikation gemäß dem I/O-Link-Protokoll, mit einer übergeordneten Steuerung zum Austausch von Bewegungssignalen und/oder Belastungswerten ausgebildet sein.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinrichtung zur Ermittlung eines an einer Abtriebsschnittstelle des Bewegungssystems bereitgestellten Bewegungswegs und/oder einer vom Bewegungssystem durchgeführten Anzahl von Bewegungsumkehrspielen aus dem Sensorsignal des Sensormittels als Belastungswert ausgebildet ist. Hierbei wird berücksichtigt, dass das Bewegungssystem neben dem Elektromotor auch eine Getriebeeinrichtung umfasst, bei der es sich beispielsweise um einen Zahnriemenantrieb, eine Rädergetriebe oder ein Spindelgetriebe mit einer Gewindespindel handeln kann, die jeweils für eine Umsetzung der Rotationsbewegung des Elektromotors in eine Rotationsbewegung oder Linearbewegung vorgesehen sind. Die Motorsteuerung ist derart ausgebildet, dass sie sowohl die Eigenheiten des Elektromotors als auch der Getriebeeinrichtung bei der Ermittlung des Belastungswerts berücksichtigen kann, um eine möglichst vollständige Abbildung der Eigenschaften des Bewegungssystems in dem Belastungswerts zu ermöglichen. Als Systemgrenze für die Ermittlung des Belastungswerts wird üblicherweise die Abtriebsschnittstelle des Bewegungssystems zugrundegelegt, bei der es sich beispielsweise um eine Abtriebselement eines Rädergetriebes oder eine Koppelstange eines Spindelgetriebes oder um eine Kupplung an einem Zahnriemen handeln kann. Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass der Belastungswert ausschließlich den Bewegungsweg an der Abtriebsschnittstelle wiedergibt oder dass der Belastungswert sowohl den Bewegungsweg einer Motorwelle des Elektromotors als auch dem Bewegungsweg an der Abtriebsschnittstelle berücksichtigt. Bei der Ermittlung der Anzahl von Bewegungsumkehrspielen ist davon auszugehen, dass eine Zwangskopplung zwischen der Motorwelle der Elektromotors und der Getriebeeinrichtung vorliegt, so dass hier lediglich die Berücksichtigung der Bewegungsumkehrspiele der Motorwelle des Elektromotors ausreichend ist.
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Bevorzugt ist die Verarbeitungseinrichtung derart für eine Vorverarbeitung des Sensorsignals vor einer Ermittlung des Belastungswerts ausgebildet, dass Bewegungen des Elektromotors unterhalb einer vorgebbaren Bewegungsschwelle keinen Einfluss auf den Belastungswert haben. Durch diese Vorverarbeitung des Sensorsignals können Effekte wie ein Rauschen des Sensorsignals und Eigenschaften wie unterschiedliche Aufbauweisen des Elektromotors und/oder der Getriebeeinrichtung berücksichtigt werden. Das vom Sensormittel bereitgestellte Sensorsignal kann aufgrund von Unzulänglichkeiten des Sensormittels und/oder Störeinstrahlungen in elektrische Leitungen zwischen Sensormittel und Verarbeitungseinrichtung von einem elektrischen Rauschen, das als allgemeine Störgröße mit breitem unspezifischem Frequenzspektrum und somit als fortdauernde Schwankung eines Signalpegels des Sensorsignals auftritt, zu Fehlinterpretationen hinsichtlich des tatsächlichen Bewegungsverhaltens des Elektromotors und/oder der Getriebeeinrichtung führen. Um einen Einfluss dieses Rauschens zu reduzieren, wird im Rahmen der Vorverarbeitung des Sensorsignals geprüft, ob das Sensorsignal einen vorgegebenen Schwellwert (Hysteresewert oder Hystereseintervall) gegenüber einem vorgebbaren Referenzwert überschreitet. Eine Verarbeitung des Sensorsignals im Algorithmus der Verarbeitungseinrichtung wird nur dann durchgeführt, wenn der Schwellwert tatsächlich überschritten wurde. Im Zuge der Vorverarbeitung des Sensorsignals können auch Eigenschaften des Elektromotors und/oder der Getriebeeinrichtung berücksichtigt werden, die sich ebenfalls auf den vorgenannten Schwellwert auswirken. Beispielsweise kann ein Schwellwert für eine Erhöhung des Belastungswerts bei einem kugelgelagerten Elektromotor in anderer Weise angesetzt werden als bei einem gleitgelagerten Elektromotor, da sich beispielsweise kleine Schwenkwinkel für die Motorwelle des Elektromotors in Abhängigkeit von der jeweiligen Lagerung unterschiedlich auf den tatsächlichen Verschleiß des Elektromotors auswirken. Der jeweilige Schwellwert ist Bestandteil des Kennwerts bzw. der Kennwerte für die entsprechende Komponente des Bewegungssystems.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung für eine Bereitstellung von Statussignalen, insbesondere Warnsignalen und/oder Alarmsignalen, an die Datenschnittstelle ausgebildet ist. Die Statussignale können durch Vergleich des berechneten Belastungswerts mit Komponentendaten ermittelt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass Warnsignale ausgegeben werden, wenn ein vorgebbarer Prozentsatz eines maximalen Bewegungswegs und/oder einer maximalen Anzahl von Bewegungsumkehrspielen erreicht ist. Hierdurch soll einem Betreiber des Bewegungssystems die Möglichkeit gegeben werden, vorbeugende Maßnahmen wie Wartungsmaßnahmen oder die Bevorratung von Ersatzkomponenten einzuleiten. Ein Alarmsignal kann ausgegeben werden, wenn ein maximaler Bewegungsweg und/oder eine maximale Anzahl von Bewegungsumkehrspielen erreicht ist. In einem solchen Fall kann wahlweise innerhalb der Motorsteuerung oder durch entsprechende Signalübertragung an eine übergeordnete Steuerung über die Datenschnittstelle eine Abschaltung einer Energieversorgung für den Elektromotor oder eine Umschaltung in einen Notlauf mit reduzierter Bewegungsgeschwindigkeit vorgesehen werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Verarbeitungseinrichtung für eine Bereitstellung von chiffrierten Belastungswerten ausgebildet ist und/oder wenn der Belastungswertspeicher für eine irreversible Speicherung von Belastungswerten ausgebildet ist. Durch diese Maßnahmen soll eine Manipulation der gespeicherten Belastungswerte vermieden werden, da die Belastungswerte möglicherweise zur Beurteilung von Garantieansprüchen oder zur Bewertung des Zustands des Bewegungssystems im Rahmen einer Wertermittlung herangezogen werden sollen. Exemplarisch kann vorgesehen werden, die von der Verarbeitungseinrichtung ermittelten Belastungswerts ihre mithilfe eines Zeitstempels und/oder anderer Maßnahmen in einer Weise zu chiffrieren, die eine Manipulation erschwert oder unmöglich macht. Ergänzend oder alternativ kann vorgesehen werden, dass der Belastungswertspeicher mit Speicherzellen für die Belastungswerte ausgestattet ist, die lediglich ein einmaliges Schreiben von Belastungswerten ermöglichen, so dass ein Löschen von gespeicherten Belastungswerten verhindert wird.
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Zweckmäßig ist es, wenn das Sensormittel zur Erfassung einer Drehrichtung einer Motorwelle des Elektromotors ausgebildet ist und/oder wenn die Steuereinrichtung für die Ermittlung des nutzungsabhängigen Belastungswerts ausschließlich anhand des Sensorsignals des Sensormittels ausgebildet ist. Durch eine Information über die Drehrichtung der Motorwelle des Elektromotors wird eine Ermittlung der Bewegungsumkehrspielen für den Elektromotor und die damit verbundene Getriebeeinrichtung des Bewegungssystems erleichtert. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Motorsteuerung einen möglichst einfachen Aufbau mit genau einem Sensormittel aufweist, um eine kostengünstige Herstellung für das Bewegungssystem zu gewährleisten.
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Erfindungsgemäß ist die Verarbeitungseinrichtung für die Ermittlung eines Belastungswerts eine Vorverarbeitung des Sensorsignals anhand wenigstens eines Schwellwerts aus der Gruppe: Bewegungsgeschwindigkeit, Beschleunigung, ausgebildet und führt eine Ermittlung des Belastungswerts nur bei Überschreiten des wenigstens einen Schwellwerts durch. Hierbei kann vorgesehen sein, einen oder mehrere Schwellwerte zur Beurteilung einer tatsächlichen Belastung der Komponenten des Bewegungssystems heranzuziehen. Rein exemplarisch kann vorgesehen sein, den Belastungswert nur dann zu erhöhen, wenn sowohl ein minimaler Bewegungsweg als auch eine minimale Bewegungsgeschwindigkeit längs dieses minimalen Bewegungswegs, beispielsweise für die Motorwelle des Elektromotors und/oder die Abtriebsschnittstelle des Bewegungssystems ermittelt werden konnte. Andere Kombinationen der Schwellwerte sind ebenfalls möglich.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtung eine Veränderung des Belastungswerts vornimmt, wenn ein aus dem Sensorsignal ermittelter Bewegungsweg einen vorgebbaren Bewegungsweg-Schwellwert überschreitet.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass die Verarbeitungseinrichtung für eine Ermittlung einer vom Bewegungssystem durchgeführten Anzahl von Bewegungsumkehrspielen aus dem Sensorsignal eine Bewegungsrichtung ermittelt und eine Veränderung des Belastungswerts vornimmt, wenn einer Bewegung in einer ersten Bewegungsrichtung eine Bewegung in einer entgegengesetzten, zweiten Bewegungsrichtung erfolgt und beide Bewegungen jeweils einen Bewegungsweg oberhalb eines vorgebbaren Bewegungsweg-Schwellwerts umfassen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
- 1 eine rein schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung mit einem Bewegungssystem und einer Motorsteuerung,
- 2 eine grafische Darstellung unterschiedlicher Bewegungsabläufe für das Bewegungssystem, und
- 3 eine Tabelle mit Belastungswerten für Komponenten des in 1 dargestellten Antriebssystems.
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In der 1 ist eine Antriebseinrichtung 1 dargestellt, die ein Bewegungssystem 2 und eine mit dem Bewegungssystem 2 elektrisch gekoppelte Motorsteuerung 3 umfasst. Rein exemplarisch weist das Bewegungssystem 2 einen Elektromotor 4, der beispielhaft als Synchronmotor oder als Asynchronmotor ausgebildet sein kann, und ein Spindelgetriebe 5 auf. Dabei ist der Elektromotor 4 für eine Bereitstellung einer Rotationsbewegung um eine Drehachse 6 ausgebildet und weist hierzu eine Antriebswelle 7 auf, die drehbar in einem Motorgehäuse 8 gelagert ist. Die Antriebswelle 7 ist über eine Kupplungseinrichtung 9 drehfest mit einer Gewindespindel 10 verbunden, die drehbar in einem Getriebegehäuse 11 aufgenommen ist. Die Gewindespindel 10 ist über eine nicht näher dargestellte Schlossmutter mit einer Abtriebsstange 12 zwangsgekoppelt, wobei durch diese Zwangskopplung eine Umsetzung der Drehbewegung der Gewindespindel 10 in eine Linearbewegung der Abtriebsstange 12 längs der Drehachse 6 erfolgt.
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An einem der Antriebswelle 7 abgewandten Endbereich des Motorgehäuses 8 ist ein als Drehgeber oder Resolver ausgebildetes Sensormittel 15 angeordnet, das für eine Ermittlung von Drehbewegungen der Antriebswelle 7 um die Drehachse 6 ausgebildet ist. Das Sensormittel 15 ist über eine Sensorleitung 16 mit einer Sensorschnittstelle 17 der Motorsteuerung 3 verbunden, wobei die Sensorschnittstelle 17 elektrisch mit der Steuereinrichtung 21 verbunden ist. Ferner ist der Elektromotor 4 über eine rein schematisch dargestellte Anschlussleitung 18 mit einer Anschlussschnittstelle 19 der Motorsteuerung 3 verbunden.
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Die Motorsteuerung 3 ist rein exemplarisch auf einer einzigen, nicht näher dargestellten, gedruckten Schaltung ausgebildet, die auch als Leiterplatte 20 bezeichnet wird. Die Motorsteuerung 3 umfasst neben der Sensorschnittstelle 17 und der Anschlussschnittstelle 19 eine Steuereinrichtung 21, eine Leistungsstufe 22, eine Datenschnittstelle 23 und eine Versorgungschnittstelle 24. Die Steuereinrichtung 21 ist rein schematisch in einen Komponentenspeicher 25, eine Verarbeitungseinrichtung 26 und einen Belastungswertspeicher 27 aufgeteilt, die in der Praxis wahlweise als diskrete elektronische Bauelemente, insbesondere Speicherbausteine bzw. Mikrocontroller, oder als einheitlicher Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgebildet sein können.
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Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung 21 über eine Datenleitung 28 mit der Datenschnittstelle 23 elektrisch verbunden ist und dadurch in Kommunikation mit einer rein schematisch dargestellten, übergeordneten Steuerung 29 treten kann. Für diese Kommunikation ist beispielsweise die Verwendung eines Busprotokolls oder einer parallelen Datenkommunikation vorgesehen. Dementsprechend ist die Datenschnittstelle 23 wahlweise als Busknoten oder als Anschlussklemmenanordnung ausgebildet.
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Die Versorgungsschnittstelle 24 ist mit einer ebenfalls nur rein schematisch dargestellten Stromquelle 30 elektrisch verbunden. Die von der Stromquelle 30 bereitstellbare elektrische Energie wird der Leistungsstufe 22 über eine Versorgungsleitung 31 zugeführt und kann von dort in Abhängigkeit von Steuersignalen der Steuereinrichtung 21 an die Anschlussschnittstelle 19 bereitgestellt werden.
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Die Steuereinrichtung 21 kann wahlweise für einen Empfang eines von der Steuerung 29 bereitgestellten Bewegungssignals oder für eine interne Bereitstellung des Bewegungssignals anhand eines in der Steuereinrichtung 21, insbesondere als Steuersoftware, hinterlegten Bewegungsablaufs ausgebildet sein. Das Bewegungssignal wird von der Steuereinrichtung 21 über die Steuerleitung 32 an die Leistungsstufe 22 bereitgestellt, bei der es sich vorzugsweise um einen elektronischen Leistungsschalter oder um eine Anordnung derartiger Leistungsschalter handelt und wo aufgrund des Bewegungssignals eine entsprechende Freigabe elektrischer Energie von der Stromquelle 30 an den Elektromotor 4 erfolgt.
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Bei einer solchen Freigabe von elektrischer Energie wird die Antriebswelle 7 des Elektromotors 4 in eine Rotationsbewegung um die Drehachse 6 versetzt, wodurch das Sensormittel 15 Sensorsignale an die Sensorleitung 16 ausgibt. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass das Sensormittel 15 ein analoges Sensorsignal ausgibt, dessen Signalpegel von einer Drehrichtung der Antriebswelle 7 abhängig ist. Das Sensorsignal wird der Verarbeitungseinrichtung 26 zugeführt, die beispielsweise unter Hinzuziehung eines Taktsignals, dazu ausgebildet ist, eine Drehzahl und/oder eine Winkelgeschwindigkeit und/oder eine Winkelbeschleunigung, insbesondere einen kumulierten Bewegungsweg, für die Bewegung der Antriebswelle 7 zu ermitteln.
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Ferner ist die Verarbeitungseinrichtung 26 dazu ausgebildet, Kennwerte des Elektromotors 4 und/oder des Spindelgetriebes 5, die im Komponentenspeicher 25 abgelegt sind, von dort auszulesen und zu verarbeiten.
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Exemplarisch ist vorgesehen, dass im Komponentenspeicher 25 ein maximaler Bewegungsweg für den Elektromotor 4 und ein maximaler Bewegungsweg für das Spindelgetriebe 5 abgelegt sind und dass die Verarbeitungseinrichtung 26 durch eine geeignete Programmierung dazu ausgebildet ist, anhand der bereitgestellten Sensorsignale einen ersten Belastungswert für den Elektromotor 4 und einen zweiten Belastungswert für das Spindelgetriebe 5 zu berechnen und die ermittelten Belastungswerte mit den gespeicherten maximalen Bewegungswegen zu vergleichen.
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Die hierzu vorgesehene Vorgehensweise kann exemplarisch der Darstellung den 2 und 3 entnommen werden. Die 2 zeigt einen Verlauf für den aus dem nicht dargestellten Sensorpegel des Sensormittels 15 ermittelten Bewegungsweg der Antriebswelle 7, wobei in dem Schaubild gemäß der 2 auf der Abszisse (Horizontalachse) die Zeit aufgetragen ist, während auf der Ordinate (vertikaler Achse) der von der Antriebswelle 7 jeweils zurückgelegte Bewegungsweg aufgetragen ist.
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In der 3 sind in der ersten Zeile jeweils Werte für den kumulierten Bewegungsweg eingetragen, während in der zweiten Zeile jeweils Werte für die Zahl von Bewegungsumkehrspielen eingetragen sind.
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Zwischen einem Zeitpunkt t0 und einem Zeitpunkt t1 wird von einer ruhenden Antriebswelle 7 ausgegangen. Dementsprechend kommt es entsprechend der Darstellung der 3 nicht zu einer Veränderung des Bewegungsweg 34 und des Werts für die Anzahl von Bewegungsumkehrspielen 35.
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Zu einem Zeitpunkt t1 beginnt eine positive Bewegung der Antriebswelle 7, die durch den bis zum Zeitpunkt t4 zunehmenden Bewegungsweg 34 dargestellt ist. Rein exemplarisch ist vorgesehen, dass eine Erhöhung des Werts für den kumulierten Bewegungsweg erfolgt, sofern eine Änderung des Bewegungswegs 34 ein rein exemplarisches vorgegebenes Hystereseintervall mit einer Intervallbreite von zwei Einheiten gemäß dem Schaubild der 3 überschreitet, das zentrisch zu einem Referenzwert angeordnet ist, der beispielhaft zum Zeitpunkt t0 mit 0 Einheiten angesetzt wird. Dementsprechend wird zu den Zeitpunkten t2, t3 und t4 jeweils eine Erhöhung des kumulierten Werts für den Bewegungsweg 34 durchgeführt, der auch als Belastungswert bezeichnet wird.
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Zwischen dem Zeitpunkt t4 und dem Zeitpunkt t5 findet keine Bewegung der Antriebswelle 7 statt, so dass auch keine Veränderung des Bewegungswegs 34 vorliegt.
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Ab dem Zeitpunkt t5 findet eine negative Bewegung der Antriebswelle 7 statt, die durch den bis zum Zeitpunkt t6 abnehmenden Bewegungsweg dargestellt ist. Da es zwischen dem Zeitpunkt t5 und dem Zeitpunkt t6 zu einer Überschreitung des vorgebbaren Hystereseintervalls kommt, wird der Betrag der Bewegung zwischen diesen zwei Zeitpunkten vollständig dem kumulierten Wert für den Bewegungsweg 34 zugerechnet.
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Ferner findet aufgrund der Richtungsumkehr für die Bewegung der Antriebswelle 7 zum Zeitpunkt t5 auch eine Erhöhung des (ebenfalls als Belastungswert bezeichneten) Werts für die Anzahl der Bewegungsumkehrspiele 35 statt, da die Verarbeitungseinrichtung 26 ausgehend von der vorausgehenden positiven Bewegung der Antriebswelle 7 mit Überschreitung des Hystereseintervalls nunmehr eine negative Bewegung der Antriebswelle 7 mit Überschreitung des Hystereseintervalls feststellen kann und.somit den Wert für die Anzahl der Bewegungsumkehrspiele 35 um 1 erhöht.
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Bei den nachfolgenden positiven Drehbewegungen zwischen den Zeitpunkten t7 und t8 sowie t9 und t11 wird das Hystereseintervall jeweils überschritten, so dass es zu einer dem jeweiligen Bewegungsweg entsprechenden Erhöhung des kumulierten Werts für den Bewegungsweg 34 kommt. Ferner findet zum Zeitpunkt t8 auch eine weitere Erhöhung des Werts für die Anzahl der Bewegungsumkehrspiele 35 statt. Auch die negative Bewegung zwischen den Zeitpunkten t11 und t12 führt zu einer entsprechenden Erhöhung des kumulierten Werts für den Bewegungsweg 34. In gleicher Weise gilt dies für die positive Bewegung zwischen den Zeitpunkten t13 und 14, die zudem mit einer weiteren Erhöhung des Werts für die Anzahl der Bewegungsumkehrspiele 35 einhergeht.
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Nach einer Ruhepause bis zum Zeitpunkt t15 findet anschließend eine sehr langsame positive Bewegung der Antriebswelle 7 statt, die erst zum Zeitpunkt t20 zu einer Überschreitung des Hystereseintervalls und damit zur Erhöhung des kumulierten Werts für den Bewegungsweg 34 führt.
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Exemplarisch kann vorgesehen sein, dass der jeweils letzte Wert für den Bewegungsweg 34, der zu einer Veränderung des kumulierten Werts für den Bewegungswegs 34 geführt hat, als Referenzwert gespeichert wird, um basierend darauf eine nachfolgende Bewertung des Bewegungswegs sowie der Bewegungsumkehrspiele zu ermöglichen.
