DE102006051441A1

DE102006051441A1 - Mechanische Einrichtung mit Schmiermittelsensor für schmiermittelmengenunabhängige Eigenschaft des Schmiermittels

Info

Publication number: DE102006051441A1
Application number: DE102006051441A
Authority: DE
Inventors: Norbert WÖHNER
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-11-01
Also published as: WO2008052890A2; WO2008052890A3; DE102006051441B4

Abstract

Eine mechanische Einrichtung weist einen Grundkörper (1) und mindestens ein bezüglich des Grundkörpers (1) in mindestens einem Lager (3) beweglich gelagertes Element (2) auf. Das Lager (3) ist mittels eines Schmiermittels geschmiert. Am oder im Grundkörper (1) ist eine Sensoreinrichtung (5) angeordnet, die mindestens einen in der Nähe des Lagers (3) angeordneten, mit dem Schmiermittel in Kontakt stehenden Schmiermittelsensor (6) aufweist. Von dem Schmiermittelsensor (6) ist mindestens eine erste elektrische Größe ermittelbar, die für eine erste schmiermittelmengenunabhängige Eigenschaft des Schmiermittels charakteristisch ist. Von der Sensoreinrichtung (5) ist mindestens ein von der ersten ear.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mechanische Einrichtung mit einem Grundkörper und mindestens einem bezüglich des Grundkörpers in mindestens einem Lager beweglich gelagerten Element, wobei das Lager mittels eines Schmiermittels geschmiert ist.
Derartige Einrichtungen sind allgemein bekannt. Sie umfassen beispielsweise Verbrennungskraftmaschinen wie Ottomotoren, Dieselmotoren, Gasturbinen oder Strahltriebwerke. Sie umfassen weiterhin elektrische Maschinen wie beispielsweise rotatorische elektrische Generatoren oder rotatorische und lineare elektrische Antriebe. Weiterhin umfassen sie Einrichtungen ohne eigenen Antrieb, beispielsweise Pumpen für Wasser oder Hydrauliköl und Getriebe.
Die Lagerungen von beweglich gelagerten Elementen müssen auf Grund der in den Lagern auftretenden hohen thermischen und mechanischen Belastungen regelmäßig überprüft und gewartet werden. Ganz besonders tritt diese Problematik bei elektrischen Maschinen auf. Das Warten umfasst in der Regel insbesondere eine Nachschmierung der Lager, damit ein verbrauchtes Schmiermittel (Fett oder Öl) gegen neues ausgetauscht wird. Derartige Nachschmierungen sind in relativ kurzen Zeitabständen erforderlich, beispielsweise alle 4000 Stunden.
Eine Wartung der Maschine muss vor Ort durchgeführt werden. Sie ist daher umständlich, teuer und fehlerträchtig. Wird eine Wartung nicht oder zu spät durchgeführt, besteht die Gefahr eines Lagerschadens, welcher im Extremfall einen Stillstand einer gesamten Anlage zur Folge haben kann.
Im Stand der Technik werden üblicherweise eine Lagerlebensdauer sowie Nachschmierfristen vorgegeben. Die Vorgaben beru hen auf wissenschaftlichen Erkenntnissen sowie auf Erfahrungswerten. Insbesondere müssen die Nachschmierfristen zeitlich so bestimmt sein, dass in allen möglichen Einsatzfällen hinreichende Reserven des Schmiersystems vorhanden sind. Die technisch mögliche Gebrauchsdauer des Schmiersystems wird daher nicht ausgenutzt. Dennoch kann es im Betrieb auf Grund ungewöhnlicher Häufungen außergewöhnlicher Betriebszustände vorkommen, dass ein Lager vor dem nächsten Nachschmierzyklus ausfällt.
Um Lagerschäden frühzeitig erkennen zu können, werden im Stand der Technik Lagersensoren eingesetzt. Die Lagersensoren können beispielsweise ein Schwingungsverhalten erfassen und durch geeignete Auswertung Schäden relativ frühzeitig erkennen. Zumindest eine Vorschädigung der Lagerung ist aber bereits aufgetreten, wenn eine derartige Änderung des Schwingungsverhaltens eingetreten ist.
Im Stand der Technik ist weiterhin bekannt, bei elektrischen Maschinen über die Lager fließende Lagerströme zu erfassen und auf einer darauf beruhenden Auswertung auf einen eventuellen Schaden zu schließen. Auch bei diesem Verfahren ist ein Schaden des Lagers bereits aufgetreten, wenn der Sensor anspricht.
Da im Stand der Technik bereits eine Schädigung der Lagerung vorliegt, wenn der Sensor anspricht, ist in der Regel ein Austausch des Lagers erforderlich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Möglichkeit zu schaffen, mittels derer Änderungen des Schmierungszustands von Lagerungen so frühzeitig erkannt werden können, dass beim Ansprechen des Sensors noch kein Lagerschaden aufgetreten ist.
Die Aufgabe wird durch eine mechanische Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß ist am oder im Grundkörper eine Sensoreinrichtung angeordnet, die mindestens einen in der Nähe des Lagers angeordneten, mit dem Schmiermittel in Kontakt stehenden Schmiermittelsensor aufweist. Von dem Schmiermittelsensor ist mindestens eine erste elektrische Größe ermittelbar, die für eine erste schmiermittelmengenunabhängige Eigenschaft des Schmiermittels charakteristisch ist. Von der Sensoreinrichtung ist mindestens ein von der ersten Größe abhängiges erstes Signal ausgebbar.
In einer ersten möglichen Ausgestaltung ermittelt der Sensor die erste elektrische Größe durch eine chemische Analyse des Schmiermittels. Beispielsweise kann der Sensor den Wasseranteil im Schmiermittel, den Anteil von Metallpartikeln im Schmiermittel, den Anteil von beispielsweise Öl im Schmierfett oder den Anteil, zu dem das Schmiermittel oxidiert ist, ermitteln. Auch eine Ermittlung mehrerer derartiger schmiermittelmengenunabhängiger Eigenschaften des Schmiermittels ist möglich.
In einer zweiten möglichen Ausgestaltung kann der Sensor die erste elektrische Größe durch eine physikalische Analyse des Schmiermittels ermitteln. Beispielsweise kann der Sensor die elektrische Leitfähigkeit, eine charakteristische Durchschlagspannung, eine optische Transparenz bzw. Trübung, einen Brechungsindex, eine Dichte usw. des Schmiermittels ermitteln. Auch hier ist alternativ die Ermittlung einer der genannten Eigenschaften oder die Ermittlung mehrerer der genannten Eigenschaften möglich.
Die beiden Vorgehensweisen sind auch miteinander kombinierbar, sei es in Form eines einheitlichen Sensors, der beide Arten von Analysen vornimmt, sei es in Form von zwei Sensoren, wobei je ein Sensor eine chemische bzw. eine physikalische Analyse des Schmiermittels durchführt. In diesem Fall ist es alternativ möglich, dass das von der Sensoreinrichtung ausgebbare erste Signal von beiden elektrischen Größen abhängig ist oder von der Sensoreinrichtung zwei voneinander ver schiedene Signale ausgegeben werden, von denen je eines von je einer der beiden elektrischen Größen abhängig ist.
Es ist möglich, dass die Sensoreinrichtung keine weitergehende Aufbereitung der ersten elektrischen Größe vornimmt. In diesem Fall korrespondiert das erste Signal mit der ersten elektrischen Größe. Beispielsweise kann das ausgegebene Signal ein direktes Maß für eine Durchschlagspannung oder für einen Wasseranteil sein.
Alternativ ist es möglich, dass die Sensoreinrichtung eine mit dem mindestens einen Sensor verbundene Auswertungseinrichtung aufweist, von der in Abhängigkeit von der ersten elektrischen Größe eine Information über die mechanische Einrichtung als solche ermittelbar ist, und dass das erste Signal mit der Information über die mechanische Einrichtung als solche korrespondiert. Beispielsweise kann ein reines binäres Signal ausgegeben werden, das auf einen Alarmzustand hinweist. Auch kann beispielsweise angezeigt werden, zu welchem Anteil (prozentual oder zeitlich) das Schmiermittel verbraucht ist bzw. wann (prozentual oder zeitlich) der nächste Schmiermittelwechsel erfolgen sollte. Auch Kombinationen derartiger Ausgaben sind möglich.
Die Sensoreinrichtung kann eine Anzahl von Schnittstellen aufweisen.
Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung eine Mensch-Maschine-Schnittstelle aufweisen, über die das erste Signal (und gegebenenfalls auch weitere Signale) an einen Menschen ausgebbar ist.
Die Ausgabe des ersten Signals (und gegebenenfalls weiterer Signale) kann permanent oder zyklisch bzw. periodisch erfolgen. Alternativ ist es möglich, dass der Sensoreinrichtung von dem Menschen über die Mensch-Maschine-Schnittstelle ein Abrufbefehl zum Abrufen des ersten Signals vorgebbar ist.
Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinrichtung eine Energieversorgungsschnittstelle zum Versorgen der Sensoreinrichtung von außerhalb der mechanischen Einrichtung mit elektrischer Energie aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinrichtung eine Datenschnittstelle aufweisen, über die das erste Signal (und gegebenenfalls weitere Signale) an eine einrichtungsexterne Verarbeitungseinheit ausgebbar ist.
Das Ausgeben an die einrichtungsexterne Verarbeitungseinheit kann – analog zum Ausgeben über die Mensch-Maschine-Schnittstelle – permanent oder zyklisch bzw. periodisch erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass der Sensoreinrichtung von der Verarbeitungseinheit über die Datenschnittstelle ein Abrufbefehl zum Abrufen des ersten Signals (und gegebenenfalls weiterer Signale) vorgebbar ist.
Wiederum alternativ oder zusätzlich kann die Sensoreinrichtung eine Programmierschnittstelle aufweisen, über die die Sensoreinrichtung programmierbar ist. Das Programmieren kann beispielsweise ein Einschreiben von Referenzwerten für die mindestens eine schmiermittelmengenunabhängige Eigenschaft in einen Speicher der Sensoreinrichtung umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Programmieren ein Aktivieren und/oder ein Deaktivieren von in den Speicher eingeschriebenen Referenzwerten umfassen.
Mit Ausnahme der Mensch-Maschine-Schnittstelle können die Schnittstellen als kontaktlose Schnittstellen ausgebildet sein. Beispielsweise können sie als kapazitive oder induktive Schnittstellen, als Funkschnittstellen, als Ultraschallschnittstellen oder als Infrarotschnittstellen ausgebildet sein.
Das Einspeichern von Referenzwerten in die Sensoreinrichtung muss nicht notwendigerweise durch ein Programmieren erfolgen. Es ist beispielsweise auch möglich, dass von der Sensorein richtung in Abhängigkeit von einem Zustandssignal Werte als Referenzwerte abspeicherbar sind, die für eine von dem Schmiermittelsensor zu diesem Zeitpunkt ermittelte erste elektrische Größe charakteristisch sind. Beispielsweise kann der Sensoreinrichtung ein Reset-Signal vorgegeben werden, auf Grund dessen das Einspeichern der Werte erfolgt. Alternativ kann die Sensoreinrichtung derart programmiert sein, dass sie prüft, ob momentan abgespeicherte Referenzwerte einen vorbestimmten Wert aufweisen (beispielsweise alle Null sind). In diesem Fall (und nur dann) erfolgt bei dieser Ausgestaltung das Einspeichern von Werten.
Die Ermittlung von schmiermittelmengenunabhängigen Eigenschaften kann nach Bedarf durch eine Erfassung und Ermittlung weiterer Eigenschaften ergänzt werden. Zum einen kann es sich hierbei um eine schmiermittelmengenabhängige Eigenschaft handeln. Derartige Erfassungseinrichtungen sind als Ölstandsensoren für Verbrennungskraftmaschinen allgemein bekannt. Zum anderen kann es sich um schmiermittelunabhängige Eigenschaften der mechanischen Einrichtung handeln. Beispielsweise kann ein akustisches Signal erfasst werden, das frequenzanalysiert wird. Auch können Temperaturen, Lastspiele, Feldstärken von Dauermagneten, Feuchtigkeit in der Innenluft der mechanischen Einrichtung, Schwingungen, Betriebsdaten usw. erfasst werden. Je nach Ausmaß der zusätzlichen Erfassung ist eine mehr oder minder vollständige Überwachung der mechanischen Einrichtung möglich.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen in Prinzipdarstellung:
1 eine Grobskizze einer erfindungsgemäßen mechanischen Einrichtung,
2 ein Lager mit einem Schmiermittelsensor,
3 schematisch eine Sensoreinrichtung,
4 eine Sensoreinrichtung und deren Schnittstellen und
5 ein mögliches Ablaufdiagramm.
Gemäß 1 ist eine mechanische Einrichtung – rein beispielhaft – als rotatorische elektrische Maschine ausgebildet. Die elektrische Maschine weist einen Grundkörper 1 und eine Welle 2 auf. Die Welle 2 ist in Lagern 3 gelagert, so dass sie um eine Wellenachse 4 drehbar ist. Die Welle 2 entspricht somit einem beweglich gelagerten Element 2 im Sinne der vorliegenden Erfindung.
Die Lager 3 sind mittels eines nicht dargestellten Schmiermittels (beispielsweise eines Schmieröls oder eines Schmierfetts) geschmiert. Das Schmiermittel weist in neuem, unverbrauchtem Zustand bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften auf. Beispielsweise sind in dem Schmiermittel eine bestimmte Menge an Schmieröl, in der Regel keine Metallpartikel und wenig oder gar kein Wasser enthalten. Auch die Oxidation des Schmiermittels ist relativ gering. Im Falle eines Schmierfetts weist dieses einen vorbestimmten Ölgehalt auf. Ein Beispiel einer weiteren chemischen Eigenschaft ist der pH-Wert. Auch weist das Schmiermittel in der Regel eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit, einen bestimmten optischen Brechungsindex und eine bestimmte Transparenz auf. Diese und andere physikalische und chemische Eigenschaften des Schmiermittels ändern sich im Betrieb gravierend.
Zur Erfassung derartiger Eigenschaften weist die mechanische Einrichtung eine Sensoreinrichtung 5 auf. Die Sensoreinrichtung 5 weist mindestens einen Schmiermittelsensor 6 auf, der – siehe ergänzend 2 – in der Nähe eines der Lager 3 angeordnet ist. In der Regel ist in der Nähe jedes Lagers 3 mindestens ein derartiger Schmiermittelsensor 6 angeordnet. Der Schmiermittelsensor 6 ist im Grundkörper 1, bei dem Beispiel der 1 also im Inneren der elektrischen Maschine, angeordnet. Er steht mit dem Schmiermittel in Kontakt.
Der Schmiermittelsensor 6 ist derart ausgebildet, dass von ihm mindestens eine erste elektrische Größe E1 ermittelbar ist, die für eine schmiermittelmengenunabhängige Eigenschaft des Schmiermittels charakteristisch ist. Gegebenenfalls kön nen von dem Schmiermittelsensor 6 auch weitere elektrische Größen E2, ... En ermittelbar sein, die für weitere schmiermittelmengenunabhängige Eigenschaften des Schmiermittels charakteristisch sind.
Im einfachsten Fall gibt die Sensoreinrichtung 5 nur Signale e1, ... en aus, die mit vom Schmiermittelsensor 6 ermittelten elektrischen Größen E1, ... En direkt und unmittelbar korrespondieren. In diesem Fall erfolgt durch die Sensoreinrichtung 5 keine weitergehende Aufbereitung der vom Schmiermittelsensor 6 ermittelten elektrischen Größen E1, ... En. Eine weitergehende Sinalauswertung kann in diesem Fall alternativ unterbleiben, intellektuell durch einen Menschen 7 vorgenommen werden oder automatisch durch eine Auswertungseinrichtung 8 erfolgen, der die Signale e1, ... en zugeführt werden.
In der Regel weist die Sensoreinrichtung 5 jedoch eine eigene, der Sensoreinrichtung 5 zugeordnete Auswertungseinrichtung 9 auf. Die der Sensoreinrichtung 5 zugeordnete Auswertungseinrichtung 9 ist am oder im Grundkörper 1 angeordnet. Sie ist mit den vorhandenen Schmiermittelsensoren 6 verbunden. Sie ermittelt in Abhängigkeit von den von den Schmiermittelsensoren 6 gelieferten elektrischen Größen E1, ... En mindestens eine Information I über die mechanische Einrichtung als solche und gibt ein hiermit korrespondierendes Signal e aus. Beispielsweise kann sie eine Alarm- oder Warnmeldung ausgeben, wenn ein lagerschädigender Zustand erkannt wird bzw. bevorsteht. Auch kann (alternativ oder zusätzlich) eine Angabe über den nächsten bevorstehenden Schmiermittelwechsel gegeben werden, beispielsweise eine Meldung des Inhalts, dass binnen der nächsten 100, 50 oder 20 Betriebsstunden ein Schmiermittelwechsel durchgeführt werden sollte. Das mit der Information I korrespondierende Signal e kann alternativ oder zusätzlich zu den mit den elektrischen Größen E1, En korrespondierenden Signalen e1, ... en ausgegeben werden.
Die Ermittlung der elektrischen Größen E1, ... En durch den Schmiermittelsensor 6 ist auf verschiedene Weise möglich. Insbesondere kann der Schmiermittelsensor 6 die elektrischen Größen E1, ... En durch eine chemische und/oder physikalische Analyse des Schmiermittels ermitteln. Beispielsweise kann der Schmiermittelsensor 6 durch chemische Analyse des Schmiermittels dessen pH-Wert, dessen Gehalt an Metallpartikeln, im Falle eines Schmierfettes dessen Ölgehalt, dessen Wassergehalt und dessen Oxidationsgrad ermitteln. Durch physikalische Analyse des Schmiermittels kann der Schmiermittelsensor 6 beispielsweise die Leitfähigkeit des Schmiermittels, dessen Durchschlagspannung, dessen optische Transparenz, dessen optische Trübung, dessen Brechungsindex, dessen Dichte usw. ermitteln. Welche Größen im Einzelfall anhand welcher Analysen ermittelt werden, liegt im Belieben des Fachmanns.
Der Schmiermittelsensor 6 übermittelt die von ihm ermittelten elektrischen Größen E1, ... En gemäß 3 an die Auswertungseinrichtung 9. Diese gibt beispielsweise für jede an sie übermittelte elektrische Größe E1, ... En ein korrespondierendes Signal e1, ... en aus. Auch kann die Auswertungseinrichtung 9 anhand der an sie übermittelten elektrischen Größen E1, ... En weitere Informationen I ableiten und ein entsprechendes Signal e ausgeben. In die weiteren Informationen I können gegebenenfalls (pro Information) mehrere der elektrischen Größen E1, ... En eingehen. Beispielsweise kann die ausgegebene weitere Information I mit dem Restzeitraum korrespondieren, bis zu dem die nächste Wartung der mechanischen Einrichtung erfolgen muss. In diesem Fall kann beispielsweise anhand jeder einzelnen elektrischen Größe E1, ... En eine Restzeit ermittelt werden und als weitere Information I der Mittelwert oder das Minimum der Restzeiten ausgegeben werden.
Wie bereits erwähnt, kann die mechanische Einrichtung mehrere Lager 3 aufweisen. In der Regel weist jedes Lager 3 die gleiche Sensorik auf, also beispielsweise einen oder mehrere Schmiermittelsensoren 6.
Für die weitere Ausgestaltung der Sensoreinrichtung 5 existiert eine Vielzahl von Möglichkeiten, die nachstehend in Verbindung mit 4 näher erläutert werden.
So ist es beispielsweise möglich, dass die Sensoreinrichtung 5 keine eigene Energieversorgung aufweist. In diesem Fall weist die Sensoreinrichtung 5 eine Energieversorgungsschnittstelle 10 auf. Über die Energieversorgungsschnittstelle 10 ist die Sensoreinrichtung 5 von außerhalb der mechanischen Einrichtung mit elektrischer Energie versorgbar.
Im einfachsten Fall ist die Energieversorgungsschnittstelle 10 als vorkonfektionierte Steckverbindung ausgebildet. Es sind aber auch kontaktlose Ausgestaltungen möglich, beispielsweise mittels einer kapazitiven oder induktiven Ankopplung. Auch eine Anregung beispielsweise durch Funkwellen (ähnlich wie bei Transpondern) ist denkbar.
Weiterhin ist es möglich, dass die Sensoreinrichtung 5 eine Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 aufweist. Über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 sind die von der Sensoreinrichtung 5 ausgegebenen Signale e1, ... en, e an den Menschen 7 ausgebbar.
Es ist möglich, dass die von der Sensoreinrichtung 5 ausgegebenen Signale e1, ... en und e von der Sensoreinrichtung 5 selbsttätig permanent oder zyklisch nacheinander über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 ausgegeben werden. Alternativ ist es möglich, dass der Sensoreinrichtung 5 von dem Menschen 7 über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 ein Abrufbefehl A zum Abrufen von Signalen e1, ... en, e vorgebbar ist.
Auch die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 kann mit der Sensoreinrichtung 5 alternativ über Leitungen oder kontaktlos verbunden sein. Die ^Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 als solche hingegen – also die Einrichtung, die unmittelbar Informationen e, e1, ... en an den Menschen 7 ausgibt bzw. Abrufbe fehle A von dem Menschen 7 entgegennimmt – kann nicht kontaktlos ausgebildet sein, sondern muss selbstverständlich physikalisch vorhanden sein.
Alternativ oder zusätzlich zum Vorhandensein der Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 ist es möglich, dass die Sensoreinrichtung 5 eine Datenschnittstelle 12 aufweist, über die die Signale e1, ... en und/oder e an eine einrichtungsexterne Verarbeitungseinheit – beispielsweise die bereits erwähnte Auswertungseinrichtung 8 – ausgebbar sind. Analog zur Energieversorgungsschnittstelle 10 kann auch hier alternativ ein leitungsgebundener Kontakt hergestellt werden oder die Datenschnittstelle 12 als kontaktlose Schnittstelle ausgebildet sein.
Die Übermittlung von Daten und Informationen zwischen der Sensoreinrichtung 5 und der Verarbeitungseinheit 8 kann analog zum Datenverkehr zwischen der Sensoreinrichtung 5 und der Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 erfolgen. Insbesondere kann es möglich sein, dass auch von der Verarbeitungseinheit 8 ein Abrufbefehl A zum Abrufen von Signalen e1, ... en und e an die Sensoreinrichtung 5 vorgebbar ist.
Die Sensoreinrichtung 5 kann fest programmiert sein. Beispielsweise kann die Sensoreinrichtung 5 einen internen Speicher 5 aufweisen, in dem ein Programm und Parametrierungen hinterlegt sind, welche die Wirkungsweise der Sensoreinrichtung 5 festlegen. Beispielsweise können im Speicher 5 ein Programm und mehrere Parametersätze hinterlegt sein, wobei maximal einer der Parametersätze aktiviert ist und die anderen Parametersätze deaktiviert sind. In diesem Fall könnte beispielsweise das Programm abgearbeitet werden und im Rahmen der Abarbeitung des Programms auf die Parameter des aktivierten Parametersatzes zurückgegriffen werden. Jeder Parametersatz enthält eine Anzahl von Referenzwerten. Die Referenzwerte sind für jeweils eine der elektrischen Größen E1, ... En bzw. die hiermit korrespondierende Eigenschaft des Schmiermittels charakteristisch.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Sensoreinrichtung 5 eine Programmierschnittstelle 13 aufweist, über die die Sensoreinrichtung 5 programmierbar ist. Die Programmierschnittstelle 13 kann – ebenso wie die Datenschnittstelle 12 – alternativ Kontakte aufweisen oder als kontaktlose Schnittstelle ausgebildet sein.
Der Umfang der Programmierbarkeit kann nach Bedarf bestimmt sein. So kann es beispielsweise möglich sein, das Programm als solches zu ändern, also die Wirkungsweise der Sensoreinrichtung 5 als solcher. Alternativ oder zusätzlich kann es möglich sein, dass neue Parametersätze in den Speicher 5' eingeschrieben werden. Wiederum alternativ oder zusätzlich kann es möglich sein, dass programmiert werden kann, welcher der Parametersätze aktiviert ist.
Ein Einspeichern eines Parametersatzes in den Speicher 5' kann auch auf andere Weise erfolgen. Insbesondere ist es möglich, dass die Sensoreinrichtung 5 eine Selbstparametrierung vornimmt. In diesem Fall überprüft die Sensoreinrichtung 5, ob ein Zustandssignal vorliegt. Wenn das Zustandssignal vorliegt, speichert sie im Speicher 5' ermittelte Werte als Referenzwerte ab, die für die korrespondierenden elektrischen Größen E1, ... En charakteristisch sind, die von dem Schmiermittelsensor 6 zu diesem Zeitpunkt erfasst wurden. In diesem Fall kann beispielsweise durch das Programm ein – absoluter oder relativer – Toleranzbereich bestimmt sein, innerhalb dessen spätere Messwerte als ordnungsgemäß gewertet werden.
Als Zusatzsignal kann beispielsweise ein Signal herangezogen werden, das der Sensoreinrichtung 5 von außen (beispielsweise über die Mensch-Maschine-Schnittstelle 11 oder die Datenschnittstelle 12) zugeführt wird. Alternativ könnte die Sensoreinrichtung 5 auch vorab den Inhalt des Speichers 5' überprüfen und Referenzwerte im Speicher 5' hinterlegen, wenn der Speicher 5' noch unbeschrieben ist, beispielsweise lauter logische Nullen enthält.
In Verbindung mit 5 wird nachfolgend die Wirkungsweise der Sensoreinrichtung 5 nochmals kurz erläutert.
Gemäß 5 prüft die Sensoreinrichtung 5 in einem Schritt S1, ob sie im Normalbetrieb arbeiten soll. Wenn dies der Fall ist, geht die Sensoreinrichtung 5 zu Schritten S2 bis S7 über. Anderenfalls verzweigt sie zu Schritten S8 bis S10.
Im Schritt S2 steuert die Sensoreinrichtung 5 den Schmiermittelsensor 6 an. Im Schritt S3 nimmt die Sensoreinrichtung 5 die vom Schmiermittelsensor 6 gelieferten elektrischen Größen E1, ... En entgegen.
In einem Schritt S4 prüft die Sensoreinrichtung 5, ob das Zustandssignal anliegt. Wenn dies der Fall ist, geht die Sensoreinrichtung 5 zum Schritt S5 über, anderenfalls zum Schritt S6.
Im Schritt S5 ermittelt die Sensoreinrichtung 5 anhand der elektrischen Größen E1, ... En Referenzwerte und speichert sie im Speicher 5' ab.
Sofern intern eine Auswertungseinrichtung 9 vorhanden ist, erfolgt im Rahmen des Schrittes S6 eine Aufbereitung der elektrischen Größen E1, ... En. Die Sensoreinrichtung 5 ermittelt für diesen Fall die abgeleiteten Informationen I sowie die Signale e1, ... en, e. Andernfalls erfolgt im Rahmen des Schrittes S6 lediglich eine Ermittlung der Signale e1, ... en. In einem Schritt S7 gibt die Sensoreinrichtung 5 die von ihr ermittelten Signale e1, ... en und gegebenenfalls auch e aus.
Im Schritt S8 prüft die Sensoreinrichtung 5, ob sie sich im Programmiermodus befindet. Wenn dies der Fall ist, geht sie zum Schritt S9 über, anderenfalls zum Schritt S10.
Im Schritt S9 übernimmt die Sensoreinrichtung 5 eine ihr zugeführte Programmierung und speichert sie im Speicher 5' ab.
Im Schritt S10 führt die Sensoreinrichtung 5 eine andere Reaktion aus, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht relevant ist.
Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 5 kann nach Wunsch und Bedarf erweitert werden. Beispielsweise ist es möglich, zusätzlich zu den oben genannten Größen E1, ... En weitere Größen zu erfassen. Beispielsweise könnte hierdurch von der Sensoreinrichtung 5 zusätzlich auch eine schmiermittelmengenabhängige Eigenschaft erfasst und ein hiervon abhängiges Signal (Ölstand oder dergleichen) ausgegeben werden. Weiterhin können der Sensoreinrichtung 5 mittels entsprechender, in den FIG nicht dargestellter Sensoren auch weitere, schmiermittelunabhängige Eigenschaften der mechanischen Einrichtung erfasst werden. Auch kann in diesem Fall ein hiervon abhängiges Signal ausgegeben werden. Beispielsweise kann eine Geräuschentwicklung der mechanischen Einrichtung erfasst und über Spektrum und Lautstärke ausgewertet werden. So kann beispielsweise ein Schleifen oder ein Brummen der mechanischen Einrichtung erfasst werden. Auch können Temperaturen, Lastspiele, herrschende Feldstärken (elektrisch und/oder magnetisch), Luftfeuchtigkeit, Ionisierung der Innenluft usw. erfasst werden. Dadurch ist – je nach Umfang der erfassten weiteren Eigenschaften der mechanischen Einrichtung – eine mehr oder minder vollständige Überwachung der mechanischen Einrichtung möglich.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der mechanischen Einrichtung kann kontinuierlich die Qualität des eingesetzten Schmiermittels ermittelt werden. Dadurch können zum einen erforderliche Wartungszyklen optimiert werden. Zum anderen können mechanische Schädigungen des Lagersystems vermieden werden, da bereits vor der mechanischen Schädigung eine Wartung angefordert werden kann. Durch eine Analyse der Historie von Messergebnissen kann weiterhin gegebenenfalls das Schmiermittel optimiert werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ist bei verschiedenen Schmierstoffklassen einsetzbar. Beispiele derartiger Schmierstoffklassen sind eine Ölnebelschmierung, eine Verwendung von Standardfetten auf Mineralölbasis, Esteröle mit Lithiumverdicker usw.
Die obige Beschreibung dient ausschließlich der Erläuterung der vorliegenden Erfindung. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung soll hingegen ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche bestimmt sein.

Claims

Mechanische Einrichtung mit einem Grundkörper (1) und mindestens einem bezüglich des Grundkörpers (1) in mindestens einem Lager (3) beweglich gelagerten Element (2), wobei das Lager (3) mittels eines Schmiermittels geschmiert ist, dadurch gekennzeichnet, – dass am oder im Grundkörper (1) eine Sensoreinrichtung (5) angeordnet ist, die mindestens einen in der Nähe des Lagers (3) angeordneten, mit dem Schmiermittel in Kontakt stehenden Schmiermittelsensor (6) aufweist, – dass von dem Schmiermittelsensor (6) mindestens eine erste elektrische Größe (E1) ermittelbar ist, die für eine erste schmiermittelmengenunabhängige Eigenschaft des Schmiermittels charakteristisch ist, und – dass von der Sensoreinrichtung (5) mindestens ein von der ersten elektrischen Größe (E1) abhängiges erstes Signal (e1, e) ausgebbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelsensor (6) die erste elektrische Größe (E1) durch eine chemische Analyse des Schmiermittels ermittelt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelsensor (6) die erste elektrische Größe (E1) durch eine physikalische Analyse des Schmiermittels ermittelt.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, – dass von dem Schmiermittelsensor (6) auch eine zweite elektrische Größe (E2) ermittelbar ist, die für eine zweite schmiermittelmengenunabhängige Eigenschaft des Schmiermittels charakteristisch ist, – dass der Schmiermittelsensor (6) die zweite elektrische Größe (E2) durch eine chemische Analyse des Schmiermittels ermittelt und – dass das erste Signal (e) auch von der zweiten elektrischen Größe (E2) abhängig ist und/oder von der Sensoreinrichtung (5) mindestens ein von der zweiten elektrischen Größe (E2) abhängiges zweites Signal (e2) ausgebbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Signal (e1) mit der ersten elektrischen Größe (E1) korrespondiert.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) eine mit dem mindestens einen Schmiermittelsensor (6) verbundene Auswertungseinrichtung (9) aufweist, von der in Abhängigkeit von der ersten elektrischen Größe (E1) eine Information (I) über die mechanische Einrichtung als solche ermittelbar ist, und dass das erste Signal (e) mit der Information (I) über die mechanische Einrichtung als solche korrespondiert.
Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) eine Mensch-Maschine-Schnittstelle (11) aufweist, über die das erste Signal (e1, e) an einen Menschen (7) ausgebbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoreinrichtung (5) von dem Menschen (7) über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (11) ein Abrufbefehl (A) zum Abrufen des ersten Signals (e1, e) vorgebbar ist.
Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) eine Energieversorgungsschnittstelle (10) zum Versorgen der Sensoreinrichtung (5) von außerhalb der mechanischen Einrichtung mit elektrischer Energie aufweist.
Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) einen Datenschnittelle (12) aufweist, über die das erste Signal (e1, e) an eine einrichtungsexterne Verarbeitungseinheit (8) ausgebbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensoreinrichtung (5) von der Verarbeitungseinheit (8) über die Datenschnittstelle (12) ein Abrufbefehl (A) zum Abrufen des ersten Signals (e1, e) vorgebbar ist.
Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) eine Programmierschnittstelle (13) aufweist, über die die Sensoreinrichtung (5) programmierbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Programmieren ein Einschreiben von Referenzwerten für die mindestens eine schmiermittelmengenunabhängige Eigenschaft in einen Speicher (5') der Sensoreinrichtung (5) umfasst.
Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Programmieren ein Aktivieren und/oder Deaktivieren von in einen Speicher (5') der Sensoreinrichtung (5) eingeschriebenen Referenzwerten umfasst.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schnittstellen (10, 12, 13) als kontaktlose Schnittstelle ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Sensoreinrichtung (5) in Abhängigkeit von einem Zustandssignal in einem Speicher (5') der Sensoreinrichtung (5) Werte als Referenzwerte abspeicherbar sind, die für eine von dem Schmiermittelsensor (6) zu diesem Zeitpunkt ermittelte erste elektrische Größe (E1) charakteristisch sind.
Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass von der Sensoreinrichtung (5) zusätzlich mindestens eine schiermittelmengenabhängige Eigenschaft erfassbar und ein hiervon abhängiges Signal ausgebbar ist.
Einrichtung nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Sensoreinrichtung (5) zusätzlich mindestens eine schmiermittelunabhängige Eigenschaft der mechanischen Einrichtung erfassbar ist und ein hiervon abhängiges Signal ausgebbar ist.