传感器集线器制造技术

本发明专利技术涉及一种传感器集线器(3)开放平台，作为伺服电机组件的一部分，包括用于与至少一个传感器(4)通信的至少一个通信接口(8)、用于评估和/或处理和/或转换从至少一个传感器获取的数据的计算装置，以及用于至少与主装置(1)进行通信的通信接口(7)。置(1)进行通信的通信接口(7)。置(1)进行通信的通信接口(7)。

【技术实现步骤摘要】
传感器集线器


[0001]本专利技术涉及伺服电机组件领域，尤其涉及作为开放平台的传感器集线器，以将任何可能类型的传感器连接到位置传感器和主装置之间的已知类型的连接，作为伺服电机组件的一部分。

技术介绍

[0002]在EP 3 462 138 A1(罗克韦尔自动化技术)《用于电机诊断和分析的板载微机电系统(MEMS)传感器(Board mounted microelectromechanical system(MEMS)sensors for motor diagnostics and analytics)》中描述了一种提供电机诊断和分析的方法。然而，它仅限于描述所使用的传感器和安装在伺服电机内的位置，而不描述与主机的通信。
[0003]在来自西克公司的产品信息文档《EDS/EDM35,sHub电机反馈系统旋转HIPERFACE》中描述了另一种提供在伺服电机内采集的振动数据的解决方案(部件编号：8023528)。这一文档描述了一种状况监测系统，其中振动传感器靠近编码器放置，并且使用Hiperface DSL协议作为编码器与通用主机(在这种情况下为电机驱动器)进行通信。这种解决方案的缺点是这种封闭架构只允许特定的编码器和特定的传感器。外部传感器的数量限制为2个。它无法按比例调整到各个系统解决方案的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提出一种传感器集线器，作为用于操作不同类型的传感器的灵活组合的开放平台和伺服电机组件的一部分，使用现有电缆布线并且具有小的占地面积，这允许在现有机器内进行集成和/或在空间有限的应用中提供非常紧凑且容易的系统集成。
[0005]本专利技术的目的通过提供根据权利要求1所述的传感器集线器得以实现。
[0006]本专利技术的优选实施例和特征在从属权利要求中阐述。
[0007]本专利技术的实施例提供了一种计算装置形式的传感器集线器，其连接一个或多个传感器以获取、处理或转换传感器数据，并连接到请求和处理该传感器数据的主装置。主装置可以是独立的装置，或者可以集成在伺服电机组件的位置传感器控制装置或电机驱动器内。优选地，单根电缆用于连接主装置和传感器集线器。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，从传感器集线器到主装置的通信信号优选地在电源电压线上传输和调制。原则上，数字数据可以通过任何已知的调制方法传输，例如载波频率的幅度、频率或相位调制。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，使用诸如在专利EP 3 439 245 B1中描述的通信方法。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，传感器集线器可以在现有的电缆基础设施中实现，这对于扩展现有机器(即改装机器)的状况监测和预测性维护能力是非常有利的，优选地通过使用现有的电源线进行通信来最小化电缆布线、连接器和占地面积以及系统复杂性的工作量，以将任何类型的传感器附接在所附接的传感器集线器装置内或附近，例如在电机、齿轮箱或靠近该电机的机器内或周围。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，传感器集线器通过使用RS485接口或其它类似的通信标准与主装置进行通信，以通过使用标准的RS485线路驱动器和标准的微控制器来最大化带宽并最小化成本。这种装置具有非常小的占地面积，以提供安装位置的灵活性，并因此能够实现传感器集线器和所附传感器在感兴趣点内或附近的各种安装位置。与基于FPGA的解决方案相比，使用标准线路驱动器和标准微控制器能够实现高温范围。电源线调制优选地通过使用无源电子元件来实现。通过适当的开关调节器来实现宽的输入电源范围。
[0012]在本专利技术的优选实施例中，EP 3 439 245 B1中描述的通信协议用于传感器集线器和主装置之间的通信。这种通信协议有利地支持实时要求。由传感器获取的数据可以同步，以简化数据处理和分析。例如，从传感器集线器采集振动传感器数据可以容易地与来自反馈传感器或编码器的位置数据同时锁定，反馈传感器或编码器在相同的电线上并联附接到传感器集线器。
[0013]这个概念允许在单混合电缆解决方案中同步到电机控制周期，其中开关绝缘栅双极晶体管(IGBT)导致通信电线上的噪声峰值。因此，可以在两个IGBT开关事件之间的无噪声时间间隙内实现通信，以避免通信错误。
[0014]本专利技术的优点
[0015]伺服电机的反馈编码器经由电源线供电，并且经由编码器数据线与主装置(例如电机控制器)进行通信。电源电压总是存在于伺服电机组件的任何位置。传感器集线器优选地经由编码器的公共电压供应线与主装置进行通信。传感器集线器的数据信号被调制到电压供应线上，并且可以从主装置接收。
[0016]任何类型的传感器可以连接到传感器集线器。为此，传感器集线器提供几个数字和/或模拟标准接口来连接传感器。传感器集线器将传感器信号转换为用于与主装置通信的协议，并且优选地通过将数据信号调制到电源线上来将信号传输到主装置。
[0017]本专利技术的实施例有利地提供了一种能够通过使用单电缆解决方案和灵活的开放式架构来实现对电机、齿轮和机器的状况监测和预测性维护的方法，以最小化安装工作、安装成本，并且最大化使用多种数量和类型的传感器的灵活性，并为具有高带宽和实时能力的系统集成提供可能性。
[0018]本专利技术的各种实施例提供了不同类型的传感器的灵活组合，使用现有的电缆布线并且具有较小的占地面积，这允许在现有机器(改装机器)内进行集成，或者在空间有限的应用(例如机器人)中提供非常紧凑且容易的系统集成。它们允许对多个传感器进行同步实时数据采集，从而实现了额外的用例并增加了所采集数据的价值。传感器集线器和主装置内的计算能力允许边缘计算对所获取的数据进行预评估，以执行状况监测和预测性维护任务。主装置还可以连接到内部或基于因特网的云应用程序，以实现与更广泛的网络连接，例如，计算状况监测或预测性维护算法，以及与其它连接的装置(例如，PLC等)进行通信。也可以将主机集成到电机驱动器以增加系统集成密度。
附图说明
[0019]在附图中示出了本专利技术的优选实施例，由此产生了进一步的专利技术特征。所示出的实施例并不意味着是限制性的，而是本专利技术的各种可能实施例的实例。
[0020]图1示出了根据本专利技术的第一实施例的嵌入伺服电机组件中的传感器集线器的示
意图。
[0021]图2示出了根据本专利技术的第二实施例的嵌入伺服电机组件中的传感器集线器的示意图。
[0022]图3示出了根据本专利技术的第三实施例的嵌入伺服电机组件中的传感器集线器的示意图。
[0023]图4示出了根据本专利技术的第四实施例的嵌入伺服电机组件中的传感器集线器的示意图。
[0024]图5示出了根据本专利技术的第五实施例的嵌入伺服电机组件中的传感器集线器的示意图。
[0025]图6示出了嵌入在伺服电机组件的印刷电路板上的传感器集线器的示意图。
具体实施方式
[0026]图1示出了本专利技术的优选实施例，其中传感器集线器3用作使用现有传感器电缆6与主装置1通信的状况监测系统。
[0027]主装置1和传感器集线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器集线器(3)开放平台，作为伺服电机组件的一部分，包括用于与至少一个传感器(4，12，16)通信的至少一个传感器通信接口(8)，用于评估和/或处理和/或转换从所述至少一个传感器(4，12，16)获取的数据的计算装置(26)，以及用于至少与主装置(1)进行通信的通信接口(7)。2.根据权利要求1所述的传感器集线器(3)，其特征在于，所述传感器集线器(3)经由所述通信接口(7)与编码器(5)连接。3.根据权利要求1或2中任一项所述的传感器集线器(3)，其特征在于，所述传感器通信接口(8)被设计成提供至少一个传感器(4，16)和/或至少一个编码器(5，12)的同步数据采集。4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器集线器(3)，其特征在于，到所述主装置(1)的所述通信接口(7)被设计成在所述伺服电机的一个控制周期内提供传感器数据的实时数据传输。5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器集线器(3)，其特征在于，到所述主装置(1)的所述通信接口(7)被设计成通过已知的调制方法在现有的电源电缆(6a)上提供通信。6.根据权利要求5所述的传感器集线器(3)，其特征在于，所述调制方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁，
申请(专利权)人：亨斯特勒有限公司，
类型：发明
国别省市：