DE102019007835A1 - Vorrichtung und Verfahren zur frühzeitigen automatischen Erkennung des Schmierungszustands aneinander reibender Teile - Google Patents

Abstract

Zwischen zwei aneinander reibenden Flächen (1) (2) werden häufig Schmiermittel (3) eingebracht, was zu einer verringerung der Reibung und zur verringerung des Verschleißes führt. Die Erfindung erfüllt nun die Aufgabe zu erkennen, wann erneut geschmiert werden muß, oder wann ausreichend geschmiert wurde. Dazu erfasst ein geeigneter Sensor(7) die durch die Reibung entstehenden Schwingungen (4), und eine Elektronik(8) filtert aus der Schwingung(4) besonders aussagekräftige Frequenzen(13) heraus. Die Amplituden(14)(15) dieser Frequenzen(13) haben einen direkten Zusammenhang mit dem Schmiermittelbedarf (9) und die Elektronik (8) gibt diesen Bedarf aus.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur automatischen Beurteilung der Schmierung aneinander reibender Flächen. In vielen, oft industriellen Bereichen kommt es zu Reibung zwischen Flächen. Um die aneinander reibenden Flächen zu schützen wird häufig ein Schmiermittel eingesetzt. Die Schmierung ist insbesondere wichtig, um den Verschleiß der Flächen zu verringern, und außerdem wird durch reduzierte Reibung Energie gespart, was wiederum vorteilhaft ist.Schmierung ist also vorteilhaft und ein Mangel an Schmierung kann zu erheblichen Schäden führen. Ein zu viel an Schmierung ist andererseits auch nachteilig, da einerseits Schmiermittel an sich Kosten verursacht, und auch das Aufbringen des Schmiermittels in bestimmten Fällen aufwändig ist und sowohl zu Stillstandszeiten von Anlagen als auch zu außergewöhnlichem personellem Einsatz führen kann. Oft führt übermäßiger Einsatz von Schmiermitteln auch zu Verschmutzungen was ebenfalls nachteilig ist. Die Beurteilung, ob eine Schmierung erforderlich ist obliegt Menschen, wodurch individuelle einschätzungen zu Fehlern führen können. Wenn viele Stellen überwacht werden müssen ist die Beurteilung durch Menschen außerdem aufwändig. Am Beispiel von langen Förderketten kann die Überprüfung vieler Hundert Ketten, die jeweils viele Meter lang sind zu Fehlern durch Ermüdung führen. Derzeit bekannte automatische Systeme führe ohne Erkenntnis über den tatsächlichen Bedarf leicht zu über oder mangelschmierung.Für Ketten sind Verfahren zur Überwachung des Verschleißes bekannt, wie z.B. in den Druckschriften DE 10 2017 121 706 A1 oder EP 1 464 919 A1 , die aber beide auf eine Längung der Kette gerichtet sind, und somit erst einsetzen, wenn sich bereits ein Abrieb ergeben hat. Dann ist aber bereits ein Schaden eingetreten. Erforderlich ist also zunächst die genaue und kurzfristige Bedarfsermittlung. Muß die Kette also geschmiert werden oder noch nicht. Diese Bedarfsermittlung sollte auch einen konkreten Punkt betreffen, und nicht die Kette ganz allgemein. Insbesondere bei Ketten sollte sich die Erkenntnis auch ein oder wenige Kettenglieder beziehen, damit auch die Nachschmierung punktgenau erfolgen kann. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren bereit zu stellen mit dem der Schmiermittelbedarf an mindestens einer Kontaktstelle mindestens zweier aneinander reibender Flächen ermittelt werden kann. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung den Aufbau einer Vorrichtung zu beschreiben, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann. Die Erfindung macht sich nun die Eigenschaft zunutze, die vielen aneinander reibenden Flächen gemeinsam ist, den sogenannten Stick-Slip-Effekt oder auch Gleit-Haft-Effekt, der zu einer Schwingung(4) führt, die teilweise auch hörbar ist. Diese Schwingung ändert sich signifikant durch die Menge des Schmiermittels(3), das sich zwischen den Reibenden Flächen Teil A(1) und Teil B(2) befindet. In bestimmten Frequenzbereichen (13) nimmt die Amplitude der Schwingung (14) (15) durch die Schmierung stark ab. Sowohl der Vorgang das austrocknens als auch der Vorgang des Nachschmierens ist an Amplitude (14)(15) der Schwingung(4) im Frequenzbereich (13) deutlich abkesbar. Dadurch kann ein auftretender Mangel an Schmiermittel frühzeitig erkannt und abgestellt werden. Ebenso kann das Erreichen eines optimalen also nicht übertrieben Schmiermittel Standes an der Amplituden (14)(15) bestimmter Frequenzen (13) erkannt werden. Dadurch werden einerseits Schmiermittel eingespart, und andererseits Schäden durch zu wenig Schmiermittel vermieden. Bei verschiedenen Anwendungen treten natürlich unterschiedliche Arten von Schwingungen (4) auf, und auch die Schmierung, oder der Mangel an Schmierung wird je nach Anwendung andere Veränderungen ergeben. Der geeignete Sensor (7) muß also ebenso wie der Bereich der aussagefähigen Frequenzen für verschiedene Anwendungen zunächst festgelegt werden. Am Beispiel einer Rollenkette wird der Zustand der Schmierung(3) durch die Erfassung der Schwingung (4) in der Nähe einer Umlenkung der Kette durch ein Mikrofon(7) erfasst, und von einer elektronischen Schaltung(8) ausgewertet. Für die Auswertung wird ein sogenannter Bandpass eingesetzt, der aus dem gesamten Frequenzband (12) der Schwingung (4) den besonders interessanten Frequenzbereich (13) hervorhebt. Die Amplituden der hervorgehobenen Frequenzen repräsentieren nun den Schmiermittelbedarf. Zur Auswertung sind mehrere Vorgehensweisen denkbar. Die einfachste ist ein in der Vorrichtung fest eingestellter Schwellwert, der die Nachschmierung ab einem festen Wert aktiviert, und ab einem anderen festen Wert wieder deaktiviert. Im Zuge einer Datenverwaltung kann aber auch ein angeschlossener Computer die anfallenden Daten sammeln, auswerten und andere zweckmäßige Schritte einleiten. Insbesondere ist es mit der Erfindung bei Ketten, Gurten, oder ähnlichen umlaufenden Systemen möglich, die Position der erforderlichen Schmierung zu erfassen, um ein genaues Schmieren besonders bedürftiger Bereiche zu ermöglichen, und dies in anderen Bereichen zu vermeiden. Neben dieser festen Abhängigkeit sind natürlich ebenfalls Methoden des maschinellen lernens in der Lage die auftretende Schwingung zu analysieren. Die Erfindung zeigt nur, daß ein messbarer Zusammenhang zwischen einer durch Reibung erzeugten Schwingung und der Schmierung der Reibflächen besteht. Neben dem bereits beschriebenen Bereich der Ketten sind für dieses Verfahren auch andere Bereiche denkbar, selbst wenn sich die Schwingungen dort nicht mit einem Mikrofon erfassen lassen. Das Prinzip ist in vielen Bereichen ähnlich anwendbar. Der besondere Nutzen besteht darin, frühzeitig zu erkennen, wenn die Schmierung abnimmt, und so einem Schaden vorzubeugen. Dabei arbeitet das System automatisch und dauerhaft, wodurch es einem menschlichen Bediener immer voraus ist.
• Es zeigen:
• Die 1 zeigt ein Gesamtsystem das hier zum Beispiel eine Kette(5). Diese Kette läuft um zwei Umlenkräder. In der Nähe eines Umlenkrades befindet sich ein Schwingungsaufnehmer (7), im konkreten Fall ein Mikrofon. Durch die Umlenkung reiben die Teile (1) und (2) aneinander. Zwischen den Teilen befindet sich ein Schmiermittel(3). Die Einzelheit ist in 3 besser zu erkennen. Die Reibung erzeugt eine Schwingung(4) die vom Sensor (7) aufgenommen wird. Das Signal wird an die Elektronik (8) weitergeleitet und dort ausgewertet. Das Ergebnis wird dann hier beispielhaft mittel einer Anzeige (9) ausgegeben.
• 2 Zeigt den in 1 hervorgehobenen Bereich der Reibung (6)
• 3 Zwei gegeneinander reibende Teile Teil A(1)und Teil B (2) mit einer Schmierschicht (3) dazwischen.
• 4 Zeigt die analysierte Schwingung(12) und den signifikanten durch zwei Vertikalen Linien abgegrenzten Bereich(13). Dabei sind auf der vertikalen Achse (10) die Amplituden dargestellt, und auf der horizontalen Achse (11) die Frequenzen der Schwingung.

(1)

Teil A

(2)

Teil B

(3)

Schmiermittel

(4)

Schwingung

(5)

Kettensystem mit zwei Umlenkungen

(6)

Bereich der Reibung

(7)

Der Schwingungsaufnehmer (z.B.Mikrofon)

(8)

Elektronische Schaltung zur Auswertung der Schwingung

(9)

Darstellung des Schmiermittelbedarfs

(10)

Amplitude der Schwingung

(11)

Frequenz der Schwingung

(12)

Frequenzgang der gesamten Schwingung

(13)

Besonders aussagekräftiger Bereich der Schwingung

(14)

höhere Amplitude bei trockener Kette

(15)

geringere Amplitude bei geschmierter Kette

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102017121706 A1 [0001]
• EP 1464919 A1 [0001]

Claims (6)

1. Die Erfindung offenbart eine Vorrichtung, bei der sich ein Sensor (7) in der Nähe zweier aneinander reibenden Teilen Teil A (1) und Teil B (2) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (7) die Schwingung (4), die durch die Reibung der beiden Teile Teil A(1) Teil B (2) entstehen erfasst, an eine elektronische Schaltung (8) weiterleitet, die die Schwingung (4) analysiert, daraus auf den Zustand der Schmierung zwischen den Teilen Teil A (1) und Teil B (2) schließt, und diesen Zustand ausgibt.
2. Elektronische Schaltung die die Schwingung analysiert nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus der der Gesamtschwingung (12) aussagekräftige Frequenzen (13) hervorhebt und aus der Änderung der Amplituden (14) (15) in diesem Bereich (13) auf den Zustand der Schmierung(3) der Teile (1)(2) schließt, und diesen Zustand ausgibt.
3. Schwingung(4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um Schallwellen handelt.
4. Sensor(7) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich dabei um ein Mikrofon handelt.
5. Eine elektronischen Schaltung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß diese Schaltung programmierbar ist.
6. Aneinander reibende Teile (1) und (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet das es sich dabei um Elemente einer Kette handelt.

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