CN113447265A - 联轴器和用于无接触检测联轴器磨损的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及联轴器和用于无接触检测联轴器磨损的方法。联轴器(10)包括第一联轴器半部和第二联轴器半部。在第一联轴器半部(12)处布置第一磁体(32)，在第二联轴器半部(14)处布置第二磁体(34)，以用于无接触地检测联轴器(10)的磨损状态。本发明还涉及包括这种联轴器(10)和传感器装置(50)的系统(90)。传感器装置具有至少一个用于检测磁场的物理量的传感器(52)。本发明还涉及被用于测定联轴器的磨损状态的方法(100)和对应的计算机程序产品。本发明还涉及相关联的评估单元(60)和配备有这种评估单元和/或根据本发明的联轴器的工业应用(81)。本发明还涉及用于测定联轴器(10)的磨损状态的所阐述的传感器装置(50)的用途。

Description

联轴器和用于无接触检测联轴器磨损的方法

技术领域

本发明涉及一种设计为其内部磨损状态被无接触检测的联轴器。本发明还涉及适合在相应的联轴器中测定当前磨损状态的方法。本发明同样涉及针对此设计的计算机程序产品、相应的控制单元和对应的传感器。本发明还涉及拥有相应联轴器的工业应用。

背景技术

EP 1 998 147 B1公开了一种用于无接触检测转子的旋转角的测量设备。测量设备具有用作转子的第一主体，在该主体上安装有磁体。在第二主体上上布置有与磁体径向偏置的磁敏感元件。借助于磁敏感元件来测定第一主体、即转子的旋转角。

联轴器是受磨损影响的、相应地需要维护的部件。技术目的在于在联轴器中准确可靠并以简单的方式测定当前磨损状态。

发明内容

本发明的目的在于提出一种测定联轴器(Kupplung)的当前磨损状态的改进的可行方案。

所述目的通过根据本发明的包括第一联轴器半部和第二联轴器半部的联轴器实现。通过联轴器，驱动功率、即转矩和转速沿旋旋转轴线线从第一联轴器半部被引导到第二联轴器半部。联轴器对此例如可以设计为牙嵌联轴器、齿轮联轴器或薄片联轴器。在无磨损状态和受磨损影响状态之间，第一联轴器半部与第二联轴器半部之间沿周向方向存在偏差，联轴器沿该周向方向在预期的运行中围绕旋转轴线转动。为了检测联轴器的这种磨损，在第一联轴器半部处布置有第一磁体。此外为了检测磨损，还在第二联轴器半部上布置有第二磁体。由于先前的磨损，第一磁体和第二磁体之间的周向间距相应地可以发生改变。由此，第一磁体和第二磁体之间产生了能以无接触的方式检测的磁性相互作用。这种无接触检测可以借助于合适的传感器以更高的精度实现。第一磁体与第二磁体之间的周向间距所描绘的变化是在联轴器中存在的、可以精确检测的磨损的度量。第一磁体与第二磁体不需要任何自身的电源，并且可以以简单的方式布置在第一联轴器半部和第二联轴器半部处，尤其是固定地紧固在第一联轴器半部和第二联轴器半部处。用于检测第一磁体与第二磁体之间的磁性相互作用的装置，因此可以以简单的方式独立地与联轴器相邻地安装。根据本发明的联轴器提供了一种以更少的可以以高性价比制造和安装的零件的数量来实现的对当前磨损的精确检测。

在要求保护的联轴器的一个实施方式中，分别由第一磁体和第二磁体产生磁场。第一磁体和第二磁体的磁场相互作用，并且产生组合磁场。组合磁场位于第一磁体和第二磁体之间的区域中，并且在第一磁场和第二磁场的周围环境中。通过使第一联轴器半部和第二联轴器半部可以相对运动，第一磁体和第二磁体设计为可以相对运动的。第一磁体和第二磁体尤其沿周向方向跟随第一联轴器半部与第二联轴器半部之间的相对运动，使得第一磁体和第二磁体的周向间距发生变化。对此，第一磁体和第二磁体例如可以在轴向方向、即沿联轴器的旋转轴线彼此相邻地布置。第一磁体和第二磁体尤其可以分别布置在第一联轴器半部或第二联轴器半部的外表面上。由于第一联轴器半部和第二联轴器半部之间的相对运动，第一磁体和第二磁体之间的磁性相互作用相应地引起组合磁场的改变。这又是可以无接触检测的。

另外在第二联轴器半部处还可以布置有第三磁体。第二磁体和第三磁体以在周向方向上间隔开的方式布置在第二联轴器半部处。第二磁体和第三磁体尤其可以布置成，使得第一磁体在联轴器的装配状态下沿周向方向被定位在在第二磁体和第三磁体之间。由此可以产生明确的组合磁场。例如在检测组合磁场时，可以测定经过在传感器装置处的第一磁体、第二磁体和第三磁体之间的时间差。由此例如可以看出联轴器以哪个转动方向旋转。此外，通过使用额外磁体、即第三、第四磁体等提高了可获得的测量精度。

此外组合磁场的改变可以包括磁通密度的变化、磁通密度梯度的变化和/或组合磁场的磁场线的方向变化。在此，梯度可以是地点上或时间上的梯度。在此，组合磁场的改变可以被理解为局部改变，局部改变表示在组合磁场内基本上呈点状的位置。磁通密度以及同样还有磁通密度的梯度，可以通过在不同位置的多次测量被精确测量。由于联轴器的磨损，由此形成可精确检测的、相应地作为当前磨损状态的度量的测量参量。

在另一实施方式中，组合磁场在第一磁体和第二磁体之间的区域改变。替选地或额外地，组合磁场的改变在第一磁体或第二磁体旁边的区域中(即轴向外侧)发生。在磁体相应定向的情况下，在第一磁体和第二磁体之间的区域中，磁通密度更高并且磁通密度的梯度在数值上更高，且相应地可以以简单的方式被明确识别。因此，检测在第一磁体与第二磁体之间的区域中的改变，使得当前的磨损状态能够被特别可靠地测定。替选地，第一磁体和第二磁体被定向为，使得这两者之间的磁通密度降低。相应地，在第一磁体与第二磁体之间存在磁通密度的可明确辨识的最小值。在第一磁体或第二磁体的相邻区域中，磁场线具有环路形状。在第一磁体或第二磁体的相邻区域中可以以提高的精度执行测量。

另外在第一磁体和第二磁体之间可以布置有受磨损的阻尼元件。尤其地，阻尼元件可以设计为基本上具有以星形方式突出的多个压力体的环。此外，阻尼元件可以由弹性材料，例如橡胶或其他弹性体制成。这种阻尼元件例如可以用于牙嵌联轴器的情况中。要求保护的联轴器相应地可以设计为牙嵌联轴器。受磨损(Verschleissbehaftet)的阻尼元件展示出足够高、并相应可精确测量的磨损。因此在相应的联轴器情况中，在检测当前磨损状态时可以获得提高的精度。此外通过受磨损的阻尼元件还降低了会导致组合磁场改变的高频干扰。由此简化了对当前磨损状态的测定，并提高了可靠程度。替选地，联轴器还可以设计为弹性体联轴器，尤其是插合式联轴器。另外替选地，联轴器还可以设计为高弹性联轴器，尤其是轮胎联轴器，尤其是全橡胶轮胎联轴器。这种联轴器在运行中具有大旋转角，从而可以通过当前解决方案来实现对磨损状态的特别精确的检测。此外，在这种联轴器中还可以辨识出短时的过载情况。在预期的运行下，旋转角越大，在联轴器中就可以越准确和可靠地辨识短时的过载情况。

基本目的通过根据本发明的系统来实现，该系统包括联轴器和传感器装置。传感器装置具有至少一个传感器，其设计为无接触地检测磁场的至少一个物理量。传感器装置与可以根据上述实施方式中的至少一个来设计的联轴器连接。借助于传感器装置可以检测联轴器的组合磁场的改变，该改变反过来表征联轴器的当前磨损状态。这种传感器装置可以单独地配置、维护和更换。相应地，可以在无需中断联轴器运行的情况下更换传感器装置。要求保护的系统可以以模块化的方式制造，具有更高的成本效益，并且可以在对现有的联轴器进行改装的范畴中进行配置。

在要求保护的系统的一个实施方式中，传感器装置可以静态地布置在系统的周围环境中。例如，传感器装置可以固定地安装和构建在周围环境中。由此，在安装时例如可以以简单的方式使传感器装置定位，并且将其连接到电源和/或通信数据连接。这避免了易受高机械应力影响的同向旋转电子元件的复杂安装。这又使得能够针对传感器装置使用简单且成本高效的传感器。此外，传感器装置布置为，使得由其可以检测组合磁场的至少一个区域。尤其地，可以检测第一磁体和第二磁体之间在联轴器上的区域和/或第一磁体或第二磁体的相邻区域。可以根据对相应的联轴器的要求，将传感器装置定位在可选的位置处，并且例如执行对当前磨损状态的特别准确和/或可靠的检测。

另外，在要求保护的系统中，传感器装置设计用于检测磁通密度的变化、磁通密度梯度的变化和/或组合磁场的磁场线的方向变化。这种物理量可以快速且准确地检测，并且允许精确的评估，通过该评估可以测定联轴器的当前磨损状态。尤其地，至少一个传感器可以设计为霍尔传感器。霍尔传感器允许以足够宽的测量区域和足够高的采样率无接触地测量磁通密度。此外霍尔传感器是紧凑的，这实现了传感器装置的节省空间的安装。另外，霍尔传感器可以设计为梯度霍尔传感器，其允许当前的磁通密度的局部梯度。总体上，霍尔传感器提供了高度的测量精度和测量分辨率，这又允许对联轴器中当前磨损状态的准确测定。替选地，传感器还可以设计为如下的开关，其可以由经过磁场而致动。这种传感器例如可以设计为簧片触点。传感器单元例如可以包括设计为这种开关的多个传感器，并分别与磁体关联。这些传感器在经过相应的磁体时致动，并且检测这些致动动作之间的时间差。在考虑其他运行变量(例如当前转矩)的情况下，由此可以推到出联轴器的磨损状态。在要求保护的系统的其他实施方式中，第一磁体布置在第一联轴器半部处，第二和第三磁体布置在第二联轴器半部处。在如此引起的至少两个传感器(如所描绘可以作为开关致动的传感器)的三次致动之间，可以检测到两个时间差。由此进一步提高了对磨损状态的检测的准确性。

所述目的同样由根据本发明的方法来解决。该方法用于测定包括第一联轴器半部和第二联轴器半部的联轴器的磨损状态。第一磁体布置在第一联轴器半部处，第二磁体布置在第二联轴器半部处。第一磁体和第二磁体引起组合磁场，组合磁场可以通过第一联轴器半部与第二联轴器半部之间的相对运动而改变。该方法包括第一步骤，其中，开始联轴器的预期运行。测定的运行例如可以设计为静态的运行，即具有基本上恒定的转速。在预期运行中断时，进行第二步骤，其中，检测组合磁场的至少一个物理量。至少一个物理量的检测利用相应的传感器装置来执行。组合磁场的物理量例如可以是组合磁场的磁通密度、磁通密度的梯度和/或组合磁场的磁场线的变化。在第三步骤中，测定组合磁场与参考磁场之间的偏差。偏差是基于组合磁场的至少一个物理量来测定的。参考磁场例如可以对应于被测量的、在联轴器的无磨损状态下的组合磁场。在第四步骤中，借助于在第三步骤中测定的偏差来测定联轴器的当前磨损状态。对此，例如可以为偏差确定一个阈值，其中，超过或低于阈值则显示出存在需要警告或维护工作的磨损状态。根据本发明，组合磁场与参考磁场之间的偏差对应于第一联轴器半部与第二联轴器半部之间的旋转角。旋转角由磨损引起。

在要求保护的方法的一个实施方式中，至少一个物理量的测定可以无接触地进行。可以设置具有至少一个传感器、例如霍尔传感器的传感器装置。传感器装置可以相应地被静态地安装在联轴器的周围环境内。这使得在联轴器上的修改或附件最少的情况下执行方法。因此，即使在现有的联轴器上进行改装的范畴内，也可以以简单的方式执行要求保护的方法。

另外在要求保护的方法中，可以考虑在联轴器中存在的转矩。根据当前转矩，在第一联轴器半部和第二联轴器半部之间能够出现旋转角。例如由此，第一联轴器半部和第二联轴器半部之间的阻尼元件可以被压紧。为了考虑当前转矩，例如可以使用分别基于当前转矩的多个参考磁场。因此可以以简单的方式在多个不同的运行状态下执行要求保护的方法。

另外，在要求保护的方法中，可以滤除作为组合磁场的检测到的至少一个物理量的至少一个测量信号的干扰。干扰例如可以被理解为振动，其可以引起组合磁场的改变。通过相应的频率滤波器，尤其可以移除测量信号中的高频信号分量。替选地，可以通过对这种高频信号分量的针对性评估，来有针对性地测定联轴器运行中的干扰，并输出警告。替选地或补充地，还可以考虑联轴器中的当前转矩和/或当前转速。可以利用特性相应地将联轴器中的与运行相关的、例如通过阻尼元件的压缩的形变与当前的磨损状态区别开。这种转速特定或转矩特定的特性例如可以作为数据记录存储在评估单元中。

所述目的同样通过根据本发明的计算机程序产品来实现。计算机程序产品永久存储在数据载体中，并设计用于存储在评估单元中并且被执行。计算机程序产品可以完全设计为软件或固定布线的、即FPGA、芯片或微处理器，或这些的组合。此外，计算机程序产品可以构造为单片式或模块化的。单片式的计算机程序产品可以被理解为可以在单独的硬件平台上执行，并且实现一定功能的一类产品。模块化计算机程序产品可以被理解为多个可以在不同硬件平台上执行，经由通信数据连接共同起作用，并且实现一定功能的子系统组成的系统。根据本发明的计算机程序产品设计用于从被用于测量磁场的传感器装置接收并处理测量信号。根据本发明，计算机程序产品可以设计用于执行上述方法中的至少一个。

上述目的同样由根据本发明的评估单元实现。评估单元设计用于评估来自检测磁场的至少一个物理量的传感器装置的测量信号。评估单元具有存储器和用于执行计算机程序产品的计算单元。根据本发明，评估单元具有根据上述任一实施方式设计的计算机程序产品。

基本目的也通过根据本发明的工业应用实现。该工业应用包括例如可以设计为电动机、内燃机或液压机的驱动单元。通过驱动单元，经由输出轴提供可以传递到输出单元的驱动功率。驱动单元例如可以设计为磨碎机、立磨机、磨糖机、水泥磨机、岩石破碎机、传送带、泵、辊压机、裙板输送机、管磨机、回转窑、旋转机构、搅拌器、提升装置、垃圾压实机或废品压机。为此，驱动单元具有经由联轴器与驱动单元的输出轴连接的输入轴。根据本发明，联轴器根据上述实施方式中的一项来设计。另外，具有传感器装置的联轴器可以属于一个可以被用于检测联轴器的磨损状态的系统。通过使用根据本发明的联轴器可以准确地检测其磨损状态。从而可以避免工业应用的故障。此外，联轴器上的维护工作可以以更有针对性和成本效率更高的方式来计划，从而提高工业应用的经济效率。

另外，应用根据本发明的传感器装置解决上述目的。传感器装置包括至少一个设计用于检测磁场的至少一个物理量的传感器。根据本发明，传感器装置被用于具有第一联轴器半部和第二联轴器半部的联轴器，以测定当前磨损状态。检测磁场的物理量的传感器装置提供了能够永久连续检测的高程度的测量精度和可靠性。此外，相应的传感器装置被实现为紧凑的并且因此可以容易地安装在现有的联轴器上。这样的传感器装置以非接触方式检测相应的物理变量的事实使得可以省去实际联轴器半件上的大量安装工作。为此目的，传感器设备可以有利地与根据上述实施例之一的联轴器组合。此外，可以在相应的传感器设备上执行根据上述实施例之一的方法。

附图说明

下面结合各个实施方式说明了本发明。各个实施方案的特征可以彼此结合。可以相互补充地阅读附图，附图中相同的附图标记具有相同的技术含义。在此详细示出：

图1示出了要求保护的联轴器的第一实施方式；

图2示出了要求保护的联轴器的第一实施方式的详细示图；

图3示出了要求保护的方法的第一实施方式的图表；

图4示出了要求保护的方法的第二实施方式的图表；

图5示出了要求保护的联轴器的第二实施方式；

图6示出了要求保护的方法的第三实施方式的图表；

图7示出了要求保护的系统的第一实施方式的结构；

图8示出了要求保护的工业应用的第一实施方式的结构。

具体实施方式

图1示出要求保护的联轴器10的第一实施方式，该联轴器包括第一联轴器半部12和第二联轴器半部14。在预期运行中，联轴器10以转速21围绕旋转轴线15旋转，以便引入转矩25。第一联轴器半部12具有多个第一牙17，并且第二联轴器半部14具有多个第二牙18，从而联轴器10设计为牙嵌联轴器。在第一牙17和第二牙18之间布置有由橡胶或弹性体制成的弹性阻尼元件16。通过导入第一联轴器半部12的转矩25来驱动属于输出单元84的负载28。由此，沿与转矩25的旋转方向21相对应的周向方向13上的周向运动24，从第一联轴器半部12传递到第二联轴器半部14。在此，弹性阻尼元件16分别夹紧在第一牙17和第二牙18之间，并经由压力26被压紧。由此，在第一牙17和第二牙18之间出现周向间距23。由于联轴器10的、尤其是弹性阻尼元件16的磨损29，第一牙17和第二牙18之间的周向间距23发生变化。这对应于第一联轴器半部12与第二联轴器半部14的旋转角19。

在第一联轴器半部12处，在其外表面处第一牙17的区域中布置有作为第一磁体32的磁体30。在第二联轴器半部14处，在其外表面处第二牙18的区域中布置有作为第二磁体34的磁体30。第一磁体和第二磁体32、34与第一联轴器半部12和第二联轴器半部14固定连接。第一联轴器半部12和第二联轴器半部14之间沿周向方向13的相对运动引起第一磁体32和第二磁体34之间相应的相对运动。

在图2中，详细示出了根据图1的联轴器10的第一实施方式的结构和作用方式。图2详细示出用作第一磁体32和第二磁体34，并且布置在未详细示出的联轴器10的联轴器半部12、14的第一牙17和第二牙18上的磁体30处。为了清楚起见，在图2中未示出弹性阻尼元件16。在图2中，联轴器10以旋转方向21围绕旋转轴线15旋转，沿该方向将转矩25导入联轴器10中以驱动输出单元84的负载28。由此产生沿周向方向134的周向运动24。第一磁体32和第二磁体34产生在相互作用的磁场线35。第一磁体32和第二磁体34由此产生组合磁场40。组合磁场40在第一磁体32和第二磁体34之间的周向区域41中具有提高的磁通密度37。磁通密度37在周向区域41中的梯度75、尤其局部梯度，取决于第一磁体32和第二磁体34之间的周向间距23。第一磁体32和第二磁体34之间的周向间距23越小，梯度75在数值上就越大。磁通密度37和/或磁通密度37的梯度75由具有传感器52的传感器装置50检测。传感器52分别设计用于检测组合磁场40的至少一个物理量。为此，传感器装置50静态地安装在中间轴向区域42中。组合磁场40在联轴器10的周向运动24中经过传感器装置50。

另外，磁场线35的形状在中间轴向区域42中和在边缘轴向区域43中由第一磁体32和第二磁体34之间的周向间距23确定。磁场线35基本上以环路形状延伸，并且从径向方向看相应地具有相对于旋转轴线15的场线角38。在第一磁体和第二磁体32、34之间，在组合磁场40中在边缘轴向区域43中每一侧都具有三个环45。每个环45具有顶点47，在顶点处场线角38对应为直角。此外，场线35基本上垂直地在第一磁体32或第二磁体34的极点处从中延伸出。因此，在第一磁体32和第二磁体34的区域中，场线角38在安装时对应于两者的方向。可以由传感器装置50检测场线35的当前场线角38。对此，传感器装置50具有至少两个传感器52，在传感器之间存在轴向间距54，并且形成梯度霍尔传感器。根据第一磁体和第二磁体32、34之间的周向间距23，在组合磁场40经过传感器装置50时可以检测特征场线角38的位置。相应地，可以从在边缘轴向区域43中对场线角38的检测来检测第一磁体和第二磁体32、34之间的周向间距23。相关联的测量信号55由传感器装置50经由通信数据连接56被传输到评估单元60。在评估单元60中存储有与测量结果55比较的参考磁场64。对此，评估单元60具有存储器61和计算单元62，借助这些可以执行计算机程序产品70。计算机程序产品70设计用于，通过与参考磁场64的比较基于来自传感器装置50的测量结果55来测定联轴器10的磨损状态29。评估单元60尤其设计用于，根据对场线角38、磁通密度37和/或磁通密度37的梯度75的检测来测定磨损状态29。一方面基于在第一磁体与第二磁体32、34之间的周向区域41中对磁通密度37的测量、并且另一方面基于对场线角38的测量对磨损状态29进行的测定，是要求保护的方法100的不同实施方式。另外，评估单元60经由通信数据连接56与上级评估单元65连接。计算的数据57被发送至上级评估单元65。上级评估单元65具有存储器61和设计用于执行计算机程序产品70的计算单元62，该计算机程序产品适用于处理计算的数据57。上级评估单元65中的计算机程序产品70例如可以属于经验数据库或能够执行统计功能。上级评估单元65例如可以设计为主机、手提式设备或计算机云。

图3示意性地示出用于测定联轴器10(如图1或图2示例性示出)的磨损状态29的要求保护的方法100的第一实施方式的过程的图表70。图3中的方法100假定第一步骤110已经结束，其中开始联轴器10的预期的运行状态。图3中图表70具有水平时间轴71，该时间轴对应于联轴器的周向运动24的历程。图表70具有垂直变量轴72，在该变量轴上绘制有磁通密度37作为组合磁场40的物理量。图表70基本上示出在联轴器的周向运动24期间在传感器装置50处产生的测量信号55的曲线。

在经过组合磁场40时，在磁通密度37中产生重复的最大值73。最大值73对应于磁通密度37在周向区域41中第一磁体与第二磁体32、34之间产生的最大值。当第一磁体32和第二磁体34位于联轴器10背向传感器装置50的一侧时，传感器装置50检测的磁通密度37同样周期性到达最小值74。最小值74和最大值73以与联轴器的转速21相对应的周期时长22达到。在无磨损的运行状态77下磁通密度37的曲线示出梯度75，该梯度使得测量信号55在时间轴71上的脉冲宽度33增加。例如在图2中对应于局部梯度的梯度75通过经过传感器装置50的周向运动24被解析为测量信号55中的时间梯度75。脉冲宽度33、磁通密度37的梯度75以及可在测量信号55的曲线中由此测定的曲率76分别构成组合磁场40的物理量。组合磁场40在无磨损的运行状态77下为参考磁场64。

由于联轴器10的磨损状态29，第一磁体与第二磁体32、34之间的周向间距23减小。这还使得组合磁场40发生改变。在受磨损影响的运行状态78下，测量信号55具有相对于无磨损的运行状态77、即在参考磁场64中减少的脉冲宽度33。同样地，磁通密度37的梯度75在最大值73的范围内大于在参考磁场64中。在方法100的第二步骤120中，检测组合磁场40的至少一个物理量。在第三步骤130中，测定参考磁场64与在步骤120中检测到的至少一个物理量之间的偏差。另外还可以考虑联轴器10中的转矩25。接下来在第四步骤140中，基于测定的偏差测定联轴器10的当前磨损状态29。至少在第二、第三和第四步骤120、130、140中，借助于在评估单元60上实施的计算机程序产品70来执行方法100。

在图4中示意性地示出要求保护的方法100的第二实施方式。具体地，图4示出具有水平时间轴71的图表70，该水平时间轴反映联轴器10的周向运动24的历程，其中执行了方法100。图表70还具有垂直变量轴72，该变量轴上以数值的方式绘制了传感器装置50检测的场线角38。图表70假定一个状态，其中已完成第一步骤110，即开始联轴器10的预期的运行状态。图表70基本上示出了在边缘轴向区域43中检测到的场线角38的测量信号55的曲线。例如在图2中反映出具有检测到的场线角38的这种曲线的组合磁场40。场线角38是在步骤120中测定的物理量。

在无磨损的状态77中，场线角38基本为零，即平行于联轴器10的旋转轴线15，这对应于最小值74。当第一磁体32接近传感器装置50时，场线角38在数值上提升。在由组合磁场40的场线35形成的环45的顶点47的区域内，检测到的场线角38到达最大值73。最大值73为直角。当第一磁体32经过传感器装置50时，检测到的场线角38到达最小值。第一磁体32基本上轴向对准地布置在第一联轴器半部12上。在第一磁体32的区域中，组合磁场40的场线35基本上与旋转轴线15平行地进入第一磁体32。在第一磁体与第二磁体32、34之间的区域中，组合磁场40也具有描述环45的场线35。在环45的顶点47的区域内，场线角38在数值上达到在图4中位于附图标记32和34之间的最大值73。类似于第一磁体32，组合磁场40也经过第二磁体34，在此处场线35同样与旋转轴线15平行地进入，并且场线角38回到最小值74，即基本上为零。在由联轴器10的转速21预先确定的周期22中经过了场线角38的所述三个最大值73和最小值74。在最小值74之间分别存在有主要由压力26确定的区间，该压力在周向方向13上存在于第一联轴器半部与第二联轴器半部12、14之间。另外在场线角38的最大值73之间存在最大时间区间79。各个最大值区间79的时长的比值和/或其绝对值的比例随渐进的磨损29变化。最大值区间79表征组合磁场40，其中，如图4左侧所示，磨损少的状态表示参考磁场64，并且如图4右侧所示，最大间隔79分别表示组合磁场40的存在，在第三步骤130中该参照组合磁场来测定偏差，又由偏差在第四步骤140中测定磨损状态。

图5示出要求保护的包括第一联轴器半部和第二联轴器半部12、14的联轴器10的第二实施方式。在预期的运行中，联轴器10以转速21围绕旋转轴线15转动，围绕该旋转轴线引入转矩25。第一联轴器半部12具有多个第一牙17，并且第二联轴器半部14具有多个第二牙18，使得联轴器10设计为牙嵌联轴器。在第一牙和第二牙17、18之间布置有由橡胶或弹性体制成的弹性阻尼元件16。由被引入到第一联轴器半部12中的转矩25来驱动属于输出单元84的负载28。这使得在对应于转矩25的旋转方向21的周向方向13上的周向运动24从第一联轴器半部12传递至第二联轴器半部14。弹性阻尼元件16分别夹紧在第一牙17和第二牙18之间，并被压力26压缩。由此在第一牙17和第二牙18之间出现周向间距23。由于联轴器10的、尤其是弹性阻尼元件16的磨损29，第一牙和第二牙17、18之间的周向间距23发生改变。这对应于第一联轴器半部与第二联轴器半部12、14的旋转角19。

在第一联轴器半部12处，用作第一磁体32的磁体30布置在第一联轴器半部的外表面上在第一牙17的区域内。在第二联轴器半部14处，用作第二磁体34的磁体30布置在第二联轴器半部的外表面上第二牙18的区域内。此外，在第二联轴器半部14的另一第二牙18上布置有作为第三磁体36的磁体30。第二磁体34和第三磁体36相对彼此布置为，在联轴器10运行期间具有不变的安装间距31。第一磁体32在周向方向13上定位在第二磁体34与第三磁体36之间。相应地，在第一磁体与第二磁体32、34之间得到第一周向间距23以及在第一磁体与第三磁体32、36之间得到第二周向间距27。在联轴器10的周向运动24中，磁体32、34、36以对应于第一或第二周向间距23、27的第一和第二时间差44、46经过(未详细示出的)传感器装置50。第一和第二周向间距23、27，进而第一和第二时间差44、46是可由阻尼元件16的磨损2而改变的。由此使得由第一、第二和第三磁体32、34、36形成的组合磁场40(未详细示出)的改变。这种由磨损29决定的改变可以(由未详细示出的)传感器装置50检测到。对此，例如可以以合适的方法使用根据图2、图3、图4的方法100或根据图5的方法100。

在图6中示意性地画出要求保护的方法100的第三实施方式的历程。方法100例如可以根据图5用于联轴器10。图6详细示出具有水平时间轴71的图表70，该水平时间轴反映联轴器10的周向运动24的执行方法100的历程。图表70还具有垂直变量轴72，在其上以数值方式绘制了传感器装置50检测的磁通密度37。图表70假定已完成第一步骤110的状态，即开始联轴器10的预期的运行状态。图表70基本上示出第一联轴器半部和第二联轴器半部12、14的第一牙和第二牙17、18相互交汇的区域中的磁通密度37的测量信号55的曲线。磁通密度37为在步骤120中测定的物理量。第一、第二和第三磁体32、34、36的经过可以被检测为磁通密度37的最大值73和最小值74的序列。

在图6左侧所示的低磨损的状态中，第一、第二和第三磁体32、34、36经过(未详细示出的)传感器装置50。第一磁体32沿周向运动24进行的周向方向13被布置在第二和第三磁体34、36之间。在低磨损状态29下，在第一磁体与第二磁体32、34之间存在第一周向间距23，以及第一磁体与第三磁体32、36之间存在第二周向间距27。在第二与第三磁体34、36之间存在在运行中、即在方法100期间不变的安装间距31。在步骤110开始的预期的运行状态中，在测量信号55的模式中存在对应于联轴器10的转速21的周期时长22。

由于联轴器10在运行中的磨损29，第一联轴器半部和第二联轴器半部12、14之间的阻尼元件16闭锁，从而第一、第二和第三磁体32、34、36之间的第一和第二周向间距23、27改变。如图6右侧所示，第一磁体和第二磁体32、34之间的第一周向间距23相对于低磨损的状态而有所减小。第一磁体和第三磁体32、36之间的第二周向间距27相对于低磨损的状态而有所增加。在此，第一和第二周向间距23、27对应于测量信号55的最大值73之间的第一或第二时间差44、46。第一或第二时间差44、46因此表征(未详细示出的)组合磁场40，该磁场由第一、第二和第三磁体32、34、36引出。图6右侧所示第一或第二时间差44、46的改变允许描述和测量出现的磨损29。由此在要求保护的方法100的第三步骤130的意义下示出组合磁场40的偏差，由此在第四步骤140中测定第一联轴器半部和第二联轴器半部12、14之间由磨损决定的旋转角19。反过来由此也可以测定当前磨损29。

图7示意性地示出系统90的结构，利用该系统可以检测未详细示出的联轴器10的磨损状态。除了联轴器10，系统90还包括具有多个传感器52的传感器装置50。传感器52以单独或组合的方式适用于检测组合磁场40由联轴器10的磁体30引发的改变。组合磁场30由布置在联轴器10处的至少一个第一磁体和第二磁体32、34构成。传感器装置50产生经由通信数据连接56被传输到评估单元60的测量信号55。评估单元60具有长期储存参考磁场64的数据的存储器。在评估单元60上还存储设计为至少评估测量信号55的计算机程序产品80。使用计算机程序产品80将测量信号55继续处理成计算的数据57，经由通信数据连接56将该数据传输到上级评估单元65。在上级评估单元65上可执行地存储计算机程序产品80。评估单元60和上级评估单元65上的计算机程序产品80经由通信数据连接56共同执行方法100以测定联轴器10中的磨损状态。评估单元60直接被分配到传感器装置50和/或联轴器10。评估单元60和上级评估单元65之间的通信数据连接56被设计为网络连接或因特网连接。此外将上级评估单元65设计为计算机云、服务器或主机。

另外在图8中示出了要求保护的工业应用81的实施方式。工业应用81包括驱动单元82，通过驱动单元82，输出轴83提供具有旋转速度21的扭矩25，即驱动权限。输出轴83通过联轴器10连接至输入轴85，使得转速21和扭矩25(即驱动权限)传递至输入轴85。输入轴85属于输出单元84，输出单元84可以例如实施为磨碎机、立磨机、磨糖机、水泥磨机、岩石破碎机、传送带、泵、辊压机、裙板输送机、管磨机、回转窑、旋转机构、搅拌器、提升装置、垃圾压实机或废品压机。联轴器10设置有用作第一和第二磁体32、34的磁体30。此外，联轴器10根据上述至少一个实施例实施。第一和第二磁体32、34产生组合磁场40(未进一步详细映射)，传感器装置50可检测到联轴器10上磨损29产生的变化。传感器设备50根据上述至少一个实施例实施。在此，传感器设备50刚性连接至联轴器10的周围环境20。这里，环境20可以是例如墙或地基。传感器设备50被实施为用于无接触地检测联轴器10中的磨损29，并且因此可以被单独翻新。

Claims (19)

1.一种联轴器(10)，包括第一联轴器半部和第二联轴器半部(12、14)，其特征在于，在所述第一联轴器半部(12)处布置第一磁体(32)，在所述第二联轴器半部(14)处布置第二磁体(34)，以用于无接触地检测所述联轴器(10)的磨损状态。

2.根据权利要求1所述的联轴器(10)，其中，所述第一磁体和所述第二磁体(32、34)形成组合磁场(40)，并且所述第一磁体和所述第二磁体设计为能相对彼此运动以改变所述组合磁场(40)。

3.根据权利要求1或2所述的联轴器(10)，其中，所述第一磁体(32)能沿周向方向(13)相对于所述第二磁体(34)运动。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的联轴器(10)，其特征在于，在所述第二联轴器半部(14)处布置有第三磁体(36)，并且所述第一磁体(32)在周向方向(13)上位于所述第二磁体与所述第三磁体(34、36)之间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的联轴器(10)，其特征在于，所述组合磁场(40)的变化包括磁通密度(37)的变化、磁通密度(37)的梯度的变化和/或所述组合磁场(40)的磁场线(35)的方向变化。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的联轴器(10)，其特征在于，所述组合磁场(40)的改变在所述第一磁体与所述第二磁体(32、34)之间的区域(42)中和/或在所述第一磁体或所述第二磁体(32、34)旁边的区域(43)中进行。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的联轴器(10)，其特征在于，在所述第一联轴器半部与所述第二联轴器半部(12、14)之间布置有至少一个受磨损的阻尼元件(16)。

8.一种系统(90)，包括联轴器(10)和传感器装置(50)，所述传感器装置具有用于检测磁场的物理量的至少一个传感器(52)，其特征在于，所述联轴器(10)根据权利要求1至7中任一项来设计。

9.根据权利要求8所述的系统(90)，其特征在于，所述传感器装置(100)静态地布置在周围环境(20)中，并且所述传感器装置定位在所述联轴器(10)处以检测所述组合磁场(40)的至少一个区域。

10.根据权利要求8或9所述的系统(90)，其特征在于，所述传感器装置(50)设计用于检测磁通密度(37)的变化、磁通密度(37)的梯度的变化和/或所述组合磁场(37)的磁场线(35)的方向变化。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的系统(90)，其特征在于，至少一个传感器(52)设计为霍尔传感器或簧片触点。

12.一种用于测定联轴器(10)的磨损状态的方法(100)，所述联轴器具有第一联轴器半部(12)和第二联轴器半部(14)，所述第一联轴器半部具有第一磁体(32)，所述第二联轴器半部具有第二磁体(34)，其中，所述第一磁体和所述第二磁体(32、34)引起组合磁场(40)，所述方法包括以下步骤：

a)开始所述联轴器(10)的计划运行；

b)借助于至少一个传感器装置(50)检测所述组合磁场(40)的至少一个物理量；

c)基于至少一个物理量测定所述组合磁场(40)与参考磁场(64)的偏差；

d)借助于在步骤c)中测定的偏差测定所述联轴器(10)的磨损状态；

其中，所述组合磁场(40)的偏差对应于所述第一联轴器半部与所述第二联轴器半部(12、14)之间与磨损相关的旋转角(19)。

13.根据权利要求12所述的方法(100)，其特征在于，无接触地测定在步骤b)中的所述物理量。

14.根据权利要求12或13所述的方法(100)，其特征在于，在考虑在所述联轴器(10)中存在的转矩(25)的情况下进行步骤c)。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法(100)，其特征在于，从所述组合磁场(40)的至少一个物理量的测量信号(55)中滤除干扰。

16.一种计算机程序产品(80)，用于接收和处理来自传感器装置(50)的测量信号(55)，其特征在于，所述计算机程序产品(80)设计用于执行根据权利要求12至15中任一项所述的方法(100)中的至少一个。

17.一种评估单元(60)，用于评估来自至少一个传感器装置(50)的测量信号(55)，以检测磁场的至少一个物理量，所述评估单元包括存储器(61)和用于执行计算机程序产品(80)的计算单元(62)，其特征在于，所述计算机程序产品(80)根据权利要求16来设计。

18.一种工业应用(81)，包括具有输出轴(83)的驱动单元(82)和具有输入轴(85)的输出单元(84)，其中，所述输入轴(85)和所述输出轴(83)经由联轴器(10)以传递转矩的方式相互连接，其特征在于，所述联轴器(10)根据权利要求1至11中任一项来设计。

19.一种传感器装置(50)的用于测定具有第一联轴器半部和第二联轴器半部(12、14)的联轴器(10)的磨损状态的用途，所述传感器装置(50)包括用于检测磁场的至少一个物理量的传感器(52)。

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