DE4104105C2 - Einrichtung zum potentialgetrennten Messen des vom Umrichter eines Drehstrom-Asynchron-Motors aufgenommenen Stromes zum Werkzeugüberwachen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Einrichtung zum potentialgetrennten Messen des vom Umrichter eines Drehstrom-Asynchron-Motors aufgenommenen Stromes zum Werkzeugüberwachen.

Stand der Technik

Die zum Werkzeugüberwachen bekannten Stromwerterfassun­ gen arbeiten mit Stromwandlern im Zwischenkreis. Bei die­ ser Art des Erfassens kommt es auf Grund induktiver Kopp­ lung zu Störungen, die in die Meßgenauigkeit eingehen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Meßsignal nur indirekt über die induktive Kopplung gewonnen werden kann. Dies führt zu Fehlern vor allem beim Messen kleine­ rer Ströme.

Ein Erfassen der Zwischenkreisspannung ist mit einem Stromwandler prinzipiell nicht möglich. Diese Spannung ändert sich jedoch durch Spannungsschwankungen im Dreh­ stromnetz sowie durch Rückspeisung in den Zwischenkreis.

Aus der CH-PS 663 122 ist eine Stromversorgungsvorrich­ tung für einen Wechselstromverbraucher mit einem Transi­ storen und Freilaufdioden in Brückenschaltung aufweisen­ den Wechselrichter vorbekannt, einem netzgespeisten Gleichrichter, einem Transistor-Zerhacker zwischen Gleichrichter und Wechselrichter, einer dem Zerhacker nachgeschalteten Glättungsschaltung mit Glättungsspule und Glättungskondensator, je einer Basissteuerschaltung für jeden Transistor von Zerhacker und Wechselrichter, einem Strommeßwiderstand für den Zerhackerstrom, einem Strommeßwiderstand in der Stromrückleitung des Wechselrichters, einem Impulsgeber, einem die Impulse des Impulsgebers den Wechselrichter-Basissteuerschaltungen zuführenden Impulsverteiler und einem der Zerhacker- Basissteuerschaltung in Abhängigkeit von einer Betriebs­ größe des Wechselrichters Steuerimpulse zuführenden Reg­ ler, wobei den Basissteuerschaltungen von Zerhacker und Wechselrichter in Abhängigkeit von einem am zugehörigen Strommeßwiderstand abgenommenen Überstrommeßsignal ein Sperrsignal zuführbar ist, wobei die Steuerimpulse für die Zerhacker und Wechselrichtertransistoren der zugehö­ rigen Basissteuerschaltung über je einen Optokoppler zu­ geführt werden und daß zwischen den Optokopplern und den Basissteuerschaltungen für den Zerhacker und für die mit der Wechselrichterstromrückleitung verbundenen Transisto­ ren des Wechselrichters je ein Tor liegt, dem bei Über­ strom das entsprechende Sperrsignal zuführbar ist. Durch die Optokoppler soll eine sichere galvanische Trennung zwischen Steuerteil und Hochspannungsteil erreicht wer­ den, so daß der Steuerteil berührungssicher ist. Durch die Zwischenschaltung der Tore zwischen denjenigen Opto­ kopplern und Basissteuerschaltungen, die den mit der Wechselrichterstrom-Rückleitung verbundenen Wechselrich­ tertransistoren einerseits und dem Zerhacker-Transistor andererseits zugeordnet sind, kann das bei Überstrom er­ zeugte Sperrsignal für diese Transistoren den Steuerteil umgehen. Dies ergibt eine geringe Ausschaltverzögerung.

Aus der DE-OS 22 26 666 ist eine Anordnung zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit eines auf Hochspannungspotential liegenden Gerätes vorbekannt, wobei am Gerät eine Span­ nung abgegriffen und durch auf Hochspannungspotential liegende Steuergeräte in proportionale Lichtimpulse umge­ wandelt wird und diese Lichtimpulse zu einer auf Erdpo­ tential angeordneten Anzeigeanordnung übertragbar sind. In Abhängigkeit von den Nulldurchgängen der am Gerät an­ liegenden Spannung werden Stromimpulse erzeugt und einer lichtemittierenden Diode zugeführt, durch deren ausge­ strahltes Licht die Anzeigeanordnung beeinflußbar ist. Durch die am Gerät anliegende Spannung wird die Frequenz eines Oszillators moduliert und in proportionale Strom­ impulse umgewandelt, die einer lichtemittierenden Diode zuführbar sind, durch deren ausgestrahltes Licht die An­ zeigeanordnung beeinflußbar ist. Die an dem zu überwa­ chenden Gerät anliegende Spannung wird einem Oszillator zugeführt, so daß der Oszillator schwingt, wenn am Gerät Spannung auftritt, und nicht schwingt, wenn am Gerät keine Spannung auftritt, wobei die Frequenz des Oszilla­ tors in proportionale Stromimpulse umwandelbar ist, die einer lichtemittierenden Diode zuführbar sind, durch de­ ren ausgestrahltes Licht die Anzeigeanordnung beeinfluß­ bar ist.

Aus der DE-OS 38 41 491 ist ein Verfahren zur Strom­ und/oder Spannungsbegrenzung vorbekannt, wobei in lei­ stungselektronischen Bauteilen oder Geräten die Istwerte des Stromes und/oder der Spannung ermittelt und mit ein­ stellbaren Sollwerten verglichen und in Abhängigkeit von der Abweichung nachgeführt werden. Der Genauigkeit der Messung und Regelung steht dabei im Wege, daß in die Meß­ werte auch Störungen eingehen. Aus diesem Grunde werden die Istwert-Signale potential getrennt übertragen. Dazu können z. B. Opto-Koppler vorgesehen sein. Eine störungs­ freie Übertragung ist möglich durch vorherige Umwandlung in Digitalsignale.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung einer Einrichtung vorzuschlagen, welche sich mit Vorteil zum Werkzeugüberwachen in einem Bearbeitungszentrum eignet.

Lösung

Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch wiedergege­ benen Merkmale gelöst.

Einige Vorteile

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendungskombination ist für den hier in Rede stehenden Anwendungsfall, näm­ lich der Überwachung von Werkzeugen, deren Verschleiß und Bruch in einem Bearbeitungszentrum auftreten kann, nicht vorbekannt. Die Überwachung der Werkzeuge kann sowohl ma­ nuell als auch automatisch erfolgen. Die hier beschrie­ bene Einrichtung erlaubt durch entsprechende Visualisie­ rung der Meßwerte die Kontrolle der Werkzeug- und Haupt­ spindelauslastung. Somit kann eine Überlast rechtzeitig vermieden werden. Ein möglicher Folgeschaden an Maschine, Werkstück und Werkzeug wird hierdurch verhindert. Ein we­ sentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Spannungsschwankungen im Zwischenkreis erfaßt werden und der Stromwert entsprechend korrigiert wird. Die Meß­ werterfassung erfolgt auf Zwischenkreispotential. Die Po­ tentialtrennung zur nachfolgenden Auswertung erfolgt über Lichtleiter. Die Signalübertragung ist somit frei von elektro-magnetischen und hochfrequenten Störungen. In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungs­ beispiel dargestellt.

Ausführungsbeispiel

Der vom Umrichter aufgenommene Zwischenkreisstrom wird über einen Nebenwiderstand erfaßt. Die an diesem Ne­ benwiderstand abfallende Spannung wird verstärkt und ge­ filtert. Nach Kompensation durch mögliche Zwischenkreis­ spannungsänderung wird das Signal einem Spannungs-Fre­ quenzwandler zugeführt. Das spannungsabhängige Frequenz- Signal steuert einen Lichtleiter-Transmitter an. Dieses Signal gelangt über ein Lichtleiterkabel auf einen Recei­ ver der Auswerteeinheit. Nachdem das Signal eine Steuer­ logik durchlaufen hat, wird es nach entsprechender Wand­ lung sowohl digital als auch analog einer weiterverarbei­ tenden Steuerung (z. B. speicherprogrammierbare Steue­ rung) zur Verfügung gestellt. Das Digitalsignal läßt sich extern synchronisieren.

Claims (1)

1. Verwendung einer Einrichtung zum potentialgetrennten Messen des vom Umrichter eines Drehstrom-Asynchron-Motors aufgenommenen Stromes zum Werkzeugüberwachen eines Bear­ beitungszentrums, wobei der Strom im Zwischenkreis über einen Nebenwiderstand erfaßbar und entsprechend den Span­ nungsschwankungen im Zwischenkreis kompensierbar ist, wo­ bei die Meßwerterfassung auf zwischenkreispotential liegt und die Potentialtrennung über Spannungs-Frequenz-Wandler in Verbindung mit Lichtleiter-Übertragung vornehmbar ist und das digital aufgearbeitete Meßsignal mit externen Steuerungen synchronisierbar ist.