Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Roboter

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Roboter, mit einer Einrichtung (1,3,5)zur Steuerung und/oder Regelung eines elektrischen Motors (6) der Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder des Roboters (14), wobei der Motor (6) einen Speicher (7) aufweist, wobei Motorbetriebsdaten des Motors (6) von der Einrichtung (1,3,5) ermittelbar sind, von der Einrichtung (1,3,5) an den Speicher (7) übermittelbar sind und in dem Speicher (7) speicherbar sind. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Sicherung von Betriebsdaten eines elektrischen Motors (6) einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters. Die Erfindung schafft eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder einen Roboter, bei dem die Betriebsdaten eines Motors der Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder des Roboters zuverlässig ermittelt und am Motor gespeichert werden können, ohne dass dafür eine Erfassungseinrichtung, wie z.B. ein Betriebsstundenzähler am Motor selbst angeordnet werden muss.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder einen Roboter, mit einer Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines elektrischen Motors der Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder des Roboters. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Sicherung von Betriebsdaten eines elektrischen Motors einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters.

[0002] Werkzeugmaschine, Produktionsmaschinen und/oder Roboter weisen in der Regel mehrere Motoren auf, mit Hilfe derer Lasten und insbesondere Maschinenelemente angetrieben werden. Fällt ein solcher Motor im Betrieb aus, so wird der Motor ausgebaut und zur Reparatur an den Motorenhersteller geschickt. Zur schnellen Fehleranalyse und schnellen Fehlerbehebung ist es dabei für den Motorenhersteller von großem Vorteil, wenn er die in Betrieb des Motors aufgetretenen Belastungen denen der Motor ausgesetzt war, kennen würde.

[0003] Aus der US 3 758 756 ist ein Flugzeugantrieb mit einem Betriebsdatenzähler bekannt.

[0004] Aus der US 4 725 996 ist ein Betriebsstundenzähler für elektrische Motoren unter Last bekannt.

[0005] Aus der DE 27 35 117 A ist eine Steckvorrichtung mit einem Zählwerk mit Antrieb zur Erfassung von Betriebszeiten bei ortsveränderlichen Geräten bekannt.

[0006] Aus der Offenlegungsschrift DE 23 04 479 ist ein elektrischer Betriebsstundenzähler für Verbraucher mit kurzen Einschaltzeiten bekannt.

[0007] Aus der US 4 999 820 ist ein Betriebsstundenzähler bei dem mit Hilfe einer Auswertung des magnetischen Feldes des Betriebsstroms des Motors eine Betriebsstundenzählung erfolgt, bekannt.

[0008] Beim oben genannten Stand der Technik ist insbesondere nachteilig, dass ein kompletter Betriebsstundenzähler am Motor eingebaut werden muss.

[0009] Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder einen Roboter zu schaffen, bei dem Betriebsdaten eines Motors der Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder des Roboters zuverlässig ermittelt und am Motor gespeichert werden können, ohne dass dafür eine Erfassungseinrichtung, wie z.B. ein Betriebsstundenzähler, am Motor selbst angeordnet werden muss.

[0010] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Roboter, mit einer Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines elektrischen Motors der Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder des Roboters, wobei der Motor einen Speicher aufweist, wobei Motorbetriebsdaten des Motors von der Einrichtung ermittelbar sind, von der Einrichtung an den Speicher übermittelbar sind und in dem Speicher speicherbar sind.

[0011] Ferner wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Sicherung von Betriebsdaten eines elektrischen Motors einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters, wobei Motorbetriebsdaten des Motors von einer Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung des Motors der Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder des Roboters ermittelt werden, wobei der Motor einen Speicher aufweist, wobei die Motorbetriebsdaten von der Einrichtung an den Speicher übermittelt werden und in dem Speicher gespeichert werden.

[0012] Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass durch die Erfindung der Motor nur unwesentlich durch Integration eines Speichers verändert werden muss und nicht eine zusätzliche aufwendige Erfassungseinrichtung, wie z.B. ein Betriebsstundenzähler, am Motor angeordnet werden muss.

[0013] Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0014] Vorteilhafte Ausbildungen des Verfahrens ergeben sich analog zur vorteilhaften Ausbildung der Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder des Roboters und umgekehrt.

[0015] Es erweist sich als vorteilhaft, wenn als Motorbetriebsdaten, die Betriebstunden des Motors und/oder die Anzahl der Umdrehungen des Motors während der Betriebszeit und/oder die Drehzahlen des Motors mit der der Motor betrieben wurde und/oder die Drehmomente des Motors, die während des Betriebs des Motors aufgetreten sind und/oder die Beschleunigungen des Motors, die während des Betriebs des Motors aufgetreten sind und/oder daraus abgeleitete Belastungsdaten vorgesehen sind, da anhand dieser Daten die Belastungen denen der Motor ausgesetzt war, nachvollzogen werden können.

[0016] Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Betriebsdaten von der Einrichtung an den Speicher in regelmäßigen Abständen übermittelbar sind. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass die Motorbetriebsdaten, die im Speicher des Motors abgespeichert sind, in regelmäßigen Abständen aktualisiert werden und somit den aktuellen Motorbetriebsdatenstand beinhalten.

[0017] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher erläutert. Dabei zeigt die Figur eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder einen Roboter.

[0018] In der Figur ist in Form einer schematisierten Darstellung eine Maschine 14, die als Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder als Roboter ausgebildet sein kann, dargestellt. Die Maschine 14 weist eine Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung eines elektrischen Motors 6 der Maschine 14 auf, wobei im Rahmen des Ausführungsbeispiels die Einrichtung zur Steuerung und/oder Regelung in Form einer Steuereinrichtung 1 vorliegt, die im Wesentlichen Steuerungsfunktionalitäten ausführt. Die Steuereinrichtung 1 kann dabei z.B. in Form einer NC-Steuerung (Numerical Control) vorliegen. Die Steuereinrichtung 1 weist eine Sollwertermittlungseinheit 12 auf, die Lagesollwerte ermittelt und über eine Verbindung 2 an eine Regeleinrichtung 3 als Regelsollwerte zur Regelung eines elektrischen Motors 6 übermittelt. Die Lage des Rotors des Motors 6 wird von einem Geber 10 gemessen und als Regelistwerte an die Regeleinrichtung 3 übermittelt, was durch einen Pfeil 11 in der Figur dargestellt ist. Die Regeleinrichtung 3 gibt ausgangsseitig über eine Verbindung 4, Stromsollwerte an einen Umrichter 5 aus, der entsprechend den Stromsollwerten, über elektrische Leitungen 8, einen Motor 6 ansteuert und mit elektrischer Energie versorgt. Der Motor 6 weist einen Speicher 7 zur Speicherung von Daten auf, wobei der Speicher 7 z.B. am Motorgehäuse angeordnet sein kann. Der Umrichter 5 ist zur Übermittelung von Daten an den Speicher 7 mit dem Motor 6 über eine Verbindung 15 verbunden. Der Motor 6 treibt eine Last 9 an, die z.B. in Form einer Vorschubeinheit oder einer Werkzeugspindel ausgebildet sein kann.

[0019] Die Regeleinrichtung 3, der Umrichter 5 und der Motor 6 bilden einen Antrieb der Maschine 14, wobei die Maschine 14 in der Regel über mehrere solcher Antriebe verfügt, an die die Sollwertermittlungseinheit 12 dem jeweiligen Antrieb zugeordnete Sollwerte übermittelt. Der Übersichtlichkeit halber ist in der Figur nur ein einzelner Antrieb dargestellt.

[0020] Erfindungsgemäß weist die Steuereinrichtung 1 eine Motorbetriebsdatenermittelungseinheit 13 zur Ermittelung von Motorbetriebsdaten des Motors 6 und falls vorhanden gegebenenfalls noch von weiteren Motoren der Maschine 14 auf. Als Motorbetriebsdaten werden dabei Daten verstanden, welche Rückschlüsse auf die Belastung des Motors 6, die während dem Betrieb des Motors 6 aufgetreten sind, zulassen. Als Motorbetriebsdaten können so z.B. die Betriebsstunden des Motors und/oder die Anzahl der Umdrehungen des Motors während der Betriebszeit und/oder die Drehzahlen des Motors mit der der Motor betrieben worden und/oder die Drehmomente des Motors, die während des Betriebs des Motors aufgetreten sind und/oder die Beschleunigungen des Motors, die während des Betriebs des Motors aufgetreten sind, und/oder die Motorströme die während des Betriebs des Motors aufgetreten sind, von der Motorbetriebsdatenermittelungseinheit 13 ermittelt werden.

[0021] Zur Ermittlung der Motorbetriebsdaten werden z.B. von der Motorbetriebsdatenermittlungseinheit 13 z.B. die während dem Betrieb des Motors 6 auftretenden Steuerungs- und Regelungsgrößen, wie z.B. die Regelsollwerte, Regelistwerte, Stromsollwerte und/oder gemessene Motorströme, benutzt. Die entsprechenden Werte werden hierzu z.B. von der Sollwertermittlungseinheit 12 an die Motorbetriebsdatenermittlungseinheit 13 und von der Regeleinrichtung 3 und dem Umrichter 5 über die Verbindungen 2 und 4 an die Motorbetriebsdatenermittlungseinheit 13 übertragen. Die Motorbetriebsdatenermittlungseinheit 13 ermittelt dann z.B. über die Beziehung


k: Konstante (abhängig vom jeweiligen Motor, Getriebe)
aus dem von der Regeleinrichtung 3 dem Umrichter 5 vorgegebenen Motorsollstrom i_soll (Motorsollwerte) das Drehmoment M des Motors 6. Die Beschleunigung des Motors kann z.B. durch zweimaliges Ableiten nach der Zeit der von der Sollwertermittlungseinheit 12 ermittelten Lagesollwerte berechnet werden.

[0022] Die Motorbetriebsdaten können aber z.B. alternativ oder zusätzlich auch in Form von Belastungsdaten, welche aus den oben genannten Größen ermittelt werden vorliegen. So können z.B. die Belastungsdaten in Form von Mittelwerten, Maximalwerten und/oder über einen längeren Betriebszeitraum häufig aufgetretene Werte (maßgebliche Werte) der Drehzahlen und/oder der Drehmomente und/oder der Beschleunigungen mit der der Motor betrieben wurde, vorliegen. Die Motorbetriebsdaten werden dabei vorzugsweise zusammen mit einer entsprechenden Zeitbasis abgespeichert, so dass später nachvollzogen werden kann, wann die Belastungen aufgetreten sind.

[0023] Die solchermaßen ermittelten Motorbetriebsdaten werden, vorzugsweise in regelmäßigen Abständen, von der Steuereinrichtung 1 über die Verbindungen 2, 4 und 15 an den Speicher 7 übermittelt und in dem Speicher 7 gespeichert.

[0024] Eine Erfassungseinheit, wie z.B. ein separater Betriebsstundenzähler für die Motorbetriebsdaten, welche am Motor 6 angeordnet ist, kann somit entfallen. Der Motor 6 muss somit für die Erfindung nur minimal verändert werden, indem z.B. ein Speicher 7 am Motorgehäuse angeordnet wird.

[0025] Die Motorbetriebsdatenermittlungseinheit 13 muss dabei nicht notwendigerweise wie im Ausführungsbeispiel in der Steuereinrichtung 1 integriert sein, sondern kann auch in die Regeleinrichtung 3 oder in den Umrichter 5 integriert sein, was durch die Bezugszeichen 13' und 13" in der Figur gestrichelt gezeichnet dargestellt ist. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass die Steuereinrichtung 1 und die Regeleinrichtung 3 auch eine bauliche Einheit bilden können. Die Regeleinrichtung 1 stellt ein Beispiel für eine Einrichtung zur Regelung eines elektrischen Motors dar, wobei in der Regeleinrichtung 1 im Wesentlichen Regelungsfunktionalitäten ablaufen, wobei der Umrichter auch in die Regeleinrichtung integriert sein kann.

[0026] Die Kombination von Steuereinrichtung 1 und Regeleinrichtung 3, sowie die Kombination von Steuereinrichtung 1, Regeleinrichtung 3 und Umrichter 5 stellen jeweils ein Beispiel für eine Einrichtung zur Steuerung und Regelung eines elektrischen Motors dar, wobei anstatt des Umrichters auch ein anderer Stromrichter verwendet werden kann.

[0027] Die im Speicher 7 gespeicherten Motorbetriebsdaten lassen sich mit Hilfe einer am Motorgehäuse angeordneten Schnittstelle auslesen.

[0028] Es sein an dieser Stelle angemerkt, dass die Sollwertermittelungseinheit und die Motorbetriebsdatenermittlungsseinheit in der Regel in Form von Software realisiert sind.

Ansprüche

1. Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Roboter, mit einer Einrichtung (1,3,5) zur Steuerung und/oder Regelung eines elektrischen Motors (6) der Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder des Roboters (14), wobei der Motor (6) einen Speicher (7) aufweist, wobei Motorbetriebsdaten des Motors (6) von der Einrichtung (1,3,5) ermittelbar sind, von der Einrichtung (1,3,5) an den Speicher (7) übermittelbar sind und in dem Speicher (7) speicherbar sind.

2. Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass als Motorbetriebsdaten, die Betriebstunden des Motors (6) und/oder die Anzahl der Umdrehungen des Motors (6) während der Betriebszeit und/oder die Drehzahlen des Motors (6) mit der der Motor (6) betrieben wurde und/oder die Drehmomente des Motors (6), die während des Betriebs des Motors (6) aufgetreten sind und/oder die Beschleunigungen des Motors (6), die während des Betriebs des Motors (6) aufgetreten sind und/oder daraus abgeleitete Belastungsdaten vorgesehen sind.

3. Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Betriebsdaten von der Einrichtung (1,3,5) an den Speicher (7) in regelmäßigen Abständen übermittelbar sind.

4. Verfahren zur Sicherung von Betriebsdaten eines elektrischen Motors einer Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder eines Roboters, wobei Motorbetriebsdaten des Motors (6) von einer Einrichtung (1,3,5) zur Steuerung und/oder Regelung des Motors der Werkzeugmaschine, Produktionsmaschine und/oder des Roboters ermittelt werden (14), wobei der Motor (6) einen Speicher (7) aufweist, wobei die Motorbetriebsdaten von der Einrichtung (1,3,5) an den Speicher (7) übermittelt werden und in dem Speicher (7) gespeichert werden.

Zeichnung