CN113795871A - 用于确定建筑、材料处理和/或运输机械的实际状态和/或剩余寿命的装置 - Google Patents

用于确定建筑、材料处理和/或运输机械的实际状态和/或剩余寿命的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于确定建筑、材料处理和/或运输机械的实际状态和/或剩余寿命的装置，该装置包括设置在建筑、材料处理和/或运输机械上的用于检测各种状态信息的多个传感器、与传感器连接的用于收集所检测的状态信息的检测装置、可连接到检测装置的用于评估所收集的状态信息以根据所收集的状态信息确定实际状态和/或剩余寿命的中央单元及用于显示确定的实际状态和/或确定的剩余寿命的显示装置，其中，传感器包括不同类型的传感器，以用于检测包括部件振动、润滑剂特性、部件温度和/或润滑剂温度及驱动载荷的组中的至少两种不同类型的信息，且中央单元被设计为基于至少两种不同类型的信息来确定实际状态和/或剩余寿命。

Description

用于确定建筑、材料处理和/或运输机械的实际状态和/或剩 余寿命的装置
技术领域
本发明涉及用于确定建筑、材料处理和/或运输机械的实际状态和/或剩余寿命的装置，该装置包括设置在建筑、材料处理和/或运输机械上的用于检测各种状态信息的多个传感器、与传感器连接的用于收集检测到的状态信息的检测装置、可连接到检测装置的用于评估收集到的状态信息以根据所收集的状态信息确定实际状态和/或剩余寿命的中央单元以及用于显示确定的实际状态和/或确定的剩余寿命的显示装置。
背景技术
对于诸如挖掘机、起重机、自卸车、履带式推土机、推土机或缆索挖掘机等建筑机械，或诸如升降式装卸车和装载机等材料处理机械或运输设备，或诸如表面铣刀或船用起重机等其它大型作功机械，同样重要且困难的是，在必须更换建筑机械部件之前预测的剩余寿命或剩余时间。如果建筑机械在建筑工地的使用中例如由于传动装置故障而停止运转，通常不能立刻采购到合适的替换机器并运送到建筑工地，以致于在维修所需的维修时间内建筑工地出现延误，其中，通常不仅是故障建筑机械本身的任务被搁置，而且由于各种施工设备的连锁效应，因此其它过程也会出现延迟。为了避免建筑机械出现这种故障情况，操作计划需要可靠地确定相应机器的实际状态或剩余使用寿命，以便能够估计相应建筑机械是否能够度过建筑工地的工作周期，或需要事先进行维护。
然而，由于不同建筑工地的载荷和操作条件差异很大，因此难以可靠地估计建筑机械的实际状态或剩余使用寿命。例如，当必须在建筑工地移动坚硬的岩石时，运土机械将承受明显更大的载荷。同样，诸如自卸车或推土机等建筑机械在斜坡上的荷载与在平坦的建筑工地上的载荷不同。一般来说，不同的建筑工地会导致非常不同的载荷，这使得难以评估建筑机械的剩余寿命是否满足特定建筑工地的需求。此外，建筑机械也具有非常不同的载荷经历。例如，如果一台建筑机械恰好一直在强载荷的建筑工地上使用，则通常基于操作小时数的剩余使用时间不能可靠地预测剩余寿命。
因此，已经提出了用于建筑机械的传感监测系统，其旨在根据测量的传感器数据来客观地确定建筑机械的实际状态。在此，例如参见JP-OS-8-144 312，例如已知监测建筑机械的特定操作参数，并在测量的操作参数不规则或出现异常值时输出错误代码。然而，这种错误代码本身并不是很有意义或可靠，因为例如短暂地超过允许的转速(例如在驶入建筑工地的下坡行驶时可能发生的情况)尚不能可靠地说明由此造成了马达损坏。
申请人Komatsu的文献DE 101 45 571 A1还提出了一种用于建筑机械的监测系统，其旨在以更加差异化的方式预测损坏或异常的程度。为此，一方面通过传感器监测建筑机械柴油机的排气压力和排气温度，另一方面通过特殊分析设备对润滑油的特定成分(例如，铁颗粒)进行分析。除了这些传感器监测变量以外，所述文献还认为有必要将经验丰富的维护人员执行的目视检查结果包括在对建筑机械实际状态的自动评估中。这种用于建筑机械的已知监测系统一方面受到状态说明的有限可靠性的影响。监测的排气变量(排气温度和排气压力)主要只能识别柴油机的问题。另一方面，监测系统仍然相对复杂，因为目视检查必须由维护人员执行。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种改进的用于确定建筑机械的实际状态和/或剩余寿命的装置，其避免了现有技术的缺点并以有利的方式进一步发展了现有技术。特别地，应实现可靠的、易于在移动式建筑机械上实施的实际状态和/或剩余寿命的确定，这使得即使是未经培训的维护人员也有足够的提前时间来及时启动和规划维护或维修措施。
根据本发明，所述目的通过权利要求1所述的装置来实现。本发明的优选实施例是从属权利要求的主题。
根据本发明的一方面，提出了通过各种类型的传感器来实现对相应建筑机械的足够广泛的传感器监测，以便对实际状态或剩余寿命进行复杂的评估。在这种情况下，设置在建筑机械上的传感器包括用于检测至少两种不同类型的信息的不同类型的传感器，这些信息类型选自由部件振动、润滑剂特性、部件和/或润滑剂温度以及驱动载荷组成的组，其中，装置的中央单元被设计为根据至少两种不同类型的信息来确定实际状态和/或剩余寿命。在此，所述信息类型有针对性地反映了与剩余寿命相关的实际状态。部件振动是驱动器不均匀运行的特征，这可能是由部件劳损、磨损或不当使用引起的，并在机器出现磨损时总是偏离额定波形图。润滑剂特性也是载荷历史和剩余寿命的有意义的指标。部件或润滑剂温度会因过大载荷和用其润滑的结构部件的过大磨损而显著升高，因此也形成了对于实际状态和剩余使用寿命的可靠指标。所述驱动载荷(例如，转速和扭矩传感器)表征了作用在机器上的载荷周期，因此也能够预测剩余寿命。
有利地，检测的所有所述信息类型的信息可用于剩余寿命的预测。
在本发明的改进示例中，所述传感器系统可以包括在各种部件和/或部件部分上的，特别是在驱动器壳体和/或传动装置和/或传动系统的另一元件上的振动传感器。在这种情况下，所述振动传感器可被设计为压电操作的，且/或包括机电振动传感器。
为了检测所述润滑剂特性可以有利地提供各种传感器，其中，在本发明的改进示例中，可以首先提供油位传感器，以便检测驱动部件(特别是传动装置)的润滑剂油槽中的润滑剂物位。这种润滑剂传感器可以包括浮子，且/或触觉地或机械地确定填充物位。替代地或补充地，还可以提供电容式润滑剂物位传感器。
有利地，润滑剂检测还可以包括建筑机械的润滑剂空间中的湿度传感器，以便检测润滑剂中的湿度和/或检测润滑剂空间中的湿度。
替代地或补充地，润滑剂传感器还可以包括电导率传感器，该电导率传感器可布置在润滑剂空间中和/或润滑剂中。
此外，替代地或补充地，还可以提供用于检测润滑剂温度的温度传感器作为润滑剂传感器，其中，这种润滑剂温度传感器可布置在润滑剂油槽中。替代地或补充地，例如也可以通过检测界定润滑剂油槽的壳体部件壁的温度来间接地检测润滑剂温度。
有利地，传感器系统不仅检测润滑剂的温度，而且还可以包括其它温度传感器，通过这些温度传感器检测其它受热部件的温度，例如轴承的温度。
有利地，驱动载荷的检测可以通过转速传感器和/或扭矩传感器进行，以便检测传动系统轴(特别是传动装置输入轴和/或其它传动轴)的转速，且/或确定施加到传动系统轴上的扭矩。例如，传动装置的输入轴或另一传动轴可以通过扭矩传感器监测，以便确定施加到输入轴或另一传动轴的扭矩。这种扭矩传感器可以被不同地设计，例如包括应变仪和/或用于检测变形的距离传感器和/或确定逆磁致伸缩效应的传感器。
在本发明的有利改进示例中，至少一个传感器或所有传感器可以集成到建筑机械的被监测部件中，特别是容纳在内部空间中。然而，替代地或补充地，一个或多个传感器也可以设置在结构部件的外侧上和/或紧邻建筑机械部件和/或建筑机械。
有利地，所述传感器可以经由电缆连接到收集检测的状态信息的所述检测装置。然而，替代地或补充地，传感器也可以例如通过WLAN连接、ZigBee连接、蓝牙连接或其它无线电连接与检测装置进行无线通信，特别是传输检测的信息。
有利地，至少一个所述传感器可以由所述检测装置提供电力或能量。特别是当传感器经由电缆连接到检测单元时，这能够以简单的方式实现。
原则上，可以使用所述传感器系统以相应方式监测各种建筑机械部件，并且可以确定它们的实际状态或剩余寿命。为了能够可靠地确定整个建筑机械的当前状态或故障可能性，有帮助的是监测对此有意义的、重要的建筑机械部件。根据本发明的另一方面，所述传感器系统监测建筑机械的传动装置，驱动功率通过该传动装置从驱动装置传递到被驱动的建筑机械部件。特别地，至少一个或所有传感器可以集成到所述传动装置中，特别是布置在传动装置的内部空间中，以便检测传动装置内部的所述状态信息。
如果在传动装置上检测上述状态信息，则检测传动装置振动和/或传动装置润滑剂特性和/或传动装置温度和/或传动装置载荷，并由中央单元根据至少一个所述传动装置信息确定实际状态和/或剩余寿命。在此，可以在建筑机械的一个或多个传动装置上监测所述特性，并将其用于实际状态和/或剩余寿命的确定。传动装置是传动系统的核心部件，其磨损和损坏的影响将通过特有的方式表现出来，因此监测建筑机械传动装置对于确定实际状况和/或剩余寿命是有意义的。
根据建筑机械的不同，这种传动装置可用于不同的位置。例如，它可以是行驶机构传动装置，诸如履带链或底盘轮等建筑机械行驶驱动器通过该行驶机构传动装置驱动。替代地或补充地，能够以所述方式监测回转机构传动装置，借助于该回转机构传动装置，建筑机械的上部结构可以相对于装置的底盘或相对于支撑基座围绕竖直的轴线旋转。例如，这可以是液压挖掘机或伸缩式移动起重机或桅杆起重机的上部结构。然而，替代地或补充地，还可以监测旋转塔式起重机的回转机构，借助于该回转机构，在顶部旋转起重机的情况下可以旋转塔架，在底部旋转起重机的情况下可以旋转塔架。
替代地或补充地，建筑机械的其它传动装置(例如，提升机构的提升机构传动装置)也能够以所述方式进行监测。
有利地，连接到传感器并收集它们的信息的所述检测单元可以由建筑机械提供电力或能量。为此，所述检测单元可以具有适配于建筑机械的能量网的供电端子。
有利地，所述检测单元可以直接布置在建筑机械上，例如形成建筑机械的电子控制装置的一部分和/或形成单独的电子建筑机械部件。例如，所述检测单元可以包括微型处理器和存储装置，以便能够处理存储在存储器中的程序模块，且/或将收集的数据缓存在存储装置中。
有利地，所述检测单元可以包括能量或电源装置以便向传感器提供能量或电力。
然而，独立于这种电源装置，所述检测单元也可以在位置上与建筑机械分开设计，特别是布置在建筑机械环境(例如，建筑工地)中，其中，在这种分开设计的情况下，可以考虑与传感器的电缆连接和无线连接。
有利地，所述检测单元具有至少一个数字通信接口，其中，这种数字通信接口例如包括CAN接口、以太网接口、Modbus接口、串行接口、移动无线电接口、WLAN接口和/或蓝牙接口。通过所述数字接口，检测单元可以有利地连接到上述中央单元和/或与其进行通信。如有必要，还可以使用所述数字接口以与一个或多个传感器进行通信。
有利地，所述检测单元具有唯一标识符，该标识符识别与检测单元连接的建筑机械。这种标识符可被设计为可读取的和/或可电子检索的和/或可电子读取的，其中，检测单元还能够将所述标识符与其它数据一起，特别是与收集的状态信息一起传输到中央单元。
根据本发明的另一方面，所述检测单元不是纯粹的数据或信息收集器，而是被设计为对收集的、已由传感器提供的信息进行预处理和/或分类。特别地，检测单元可以包括用于数据预压缩和/或用于对收集的数据进行分类的模块，以便能够向中央单元传输预压缩和/或分类的状态信息。
特别地，检测单元可被设计为从收集的振动信息推导振动谱和/或特征振动参数和/或形成频率选择性参数。
替代地或补充地，检测单元可以包括例如在载荷-时间分布方面对检测的扭矩信息和/或转速信息进行分类的装置，特别是将它们分类为等级。
替代地或补充地，检测单元可以包括关联和/或核算单元，以便相互核算传感器数据。例如，收集到的温度值可以相互比较和/或可以确定温差。替代地或补充地，可以根据转速和扭矩计算功率，以便能够将以此方式比较和/或计算的、从收集的传感器数据中获得的信息传递到中央单元。
替代地或补充地，检测单元可被设计为通过传动装置的传动比(考虑了效率分布图)，从收集的传感器数据中推导和确定其它参数，例如，从输入扭矩计算输出扭矩。
在本发明的有利改进示例中，检测单元可以访问配置存储器和/或包含配置存储器，在该配置存储器中存储有关于建筑机械部件的中央数据，例如，工作小时数、序列号、级别数、效率分布图、传热系数、极限值等。
在本发明的有利改进示例中，所述检测单元具有自诊断装置，该自诊断装置确定检测单元的自身操作状态，例如，装置的开/关状态，和/或连接的传感器的激活状态或未激活状态或故障状态。
例如，上述中央单元可以布置在操作建筑机械的建筑工地上。例如，它可以与建筑工地控制计算机结合或由其形成。然而，在本发明的替代改进示例中，所述中央单元也可以与建筑工地分开布置，例如在建筑机械制造商或建筑机械操作者处。然而，所述中央单元也可以实现在云端中，其中，例如机器供应商也可以准备好商业云端的子区域或使用其自己的云端解决方案。另一方面，在本发明的有利改进示例中，中央单元也可以安装在建筑机械本身上。
为了能够与可分配给一个或不同建筑机械的所述检测单元或甚至多个检测单元以及显示装置进行通信，所述中央单元可以包括一个或多个通信接口，优选地包括一个或多个数字接口，例如CAN接口、以太网接口、Modbus接口、串行接口、移动无线电接口、WLAN接口或蓝牙接口的形式。
有利地，中央单元还可以包括能够以上述方式设计的接口，该接口用于编程和/或维护，且/或用于读出特定的识别数据和/或状态数据和/或剩余寿命数据。
在本发明的改进示例中，所述中央单元包括用于分析由检测单元收集的状态信息和/或用于分析由检测单元传输的先前处理的状态信息的分析模块，该先前处理的状态信息例如可以包括上述预压缩和/或分类的信息。特别地，中央单元的所述分析模块还可被设计为分析由检测单元预处理的状态信息，该状态信息例如为振动谱和/或特征振动参数和/或频率选择性参数的形式。替代地或补充地，分析模块还可以进一步处理由检测单元推导的信息，例如，由检测单元确定的温差、由转速和扭矩确定的功率值和/或由检测单元确定的输出和/或输入扭矩。
在本发明的有利改进示例中，分析过程因此可被设计为两个阶段，其中，预处理和/或预分析在检测单元中进行，然后在中央单元中进行第二分析步骤。
在本发明的改进示例中，中央单元的分析模块在此可以将由检测单元以所述方式预处理的预处理状态信息与收集的未由检测单元进一步处理的传感器数据相互组合，且/或基于两种数据类型来确定建筑机械和/或其中一个建筑机械部件的实际状态和/或剩余寿命。
为了能够为维修计划以足够的准备时间及时确定维修需求，中央单元可以有利地包括趋势确定模块，该趋势确定模块根据所述状态信息和/或由此推导的信息来确定所述状态信息和/或由此推导信息的变化所遵循的趋势，以便能够根据该趋势更准确地估计实际状态和/或剩余寿命的预期变化。
作为这种趋势确定模块的替代或补充，中央单元有利地包括比较装置，该比较装置将传输的状态信息和/或由此推导的信息与极限值和/或预定范围进行比较，并根据所述数据的实际值与极限值和/或范围极限的差距和/或所述极限值的超出量来确定建筑机械或所述建筑机械零件的实际状态和/或剩余寿命。
在本发明的有利改进示例中，中央单元在此可以包括加权装置，该加权装置为单独的状态信息和/或由此推导的信息和/或该信息与相关极限值和/或相关范围极限的相应差距分配单独的权重或加权，使得例如与油底壳壳体的温度值相比，更多地考虑与确定剩余寿命有关的振动参数。
所述加权装置还可以向由趋势确定装置确定的状态信息的变化趋势给予不同的权重，其中，特别能够根据趋势强度来分配或确定这种权重。例如，如果振动参数的趋势表现出非常强烈的变化而温度值的趋势仅表现出略微的变化，则振动参数的趋势可以被更多地加权，以确定剩余寿命的更大缩短。这种强烈的、有意义的趋势可以被解释为与相应状态信息关联的部件正在经历更大的磨损并将很快失效的信号。
在本发明的改进示例中，中央单元还可以包括动态评估装置，通过该动态评估装置，在确定实际状态和/或剩余寿命时，一个或多个状态信息与极限值的接近和/或一个或多个趋势并不总是相同，而是动态地考虑。例如，如果检测的状态信息仅略微超过预定阈值例如5％，但所有其它状态信息仍处于相应阈值的良好侧，则所述超过阈值的5％仍可被评为是没有问题的。然而，如果三个检测到的状态信息例如分别超过相应阈值4％、3％和1.5％，则这可能触发维护信号，即使对于单独的超标情况而言，所述5％的超标容忍度可以是无关紧要的。
所述中央单元可以基于计算模型来计算剩余寿命确定或使用寿命预测，其中，可以有利地考虑当前收集的状态信息以及建筑机械和/或建筑机械部件的操作历史记录，特别是也为参数化的形式。
特别地，例如可以将来自操作历史记录的数据输入所述计算模型，以便确定已在操作历史记录中的一个或多个状态信息显示的偏差的强度。由此可以缩放允许的阈值。例如，如果操作历史记录显示在收集数据的时间段内收集的振动参数从平均值向上和/或向下偏离了40％，则50％或60％的偏差可被认为是临界的。然后，如果将当前收集的相应状态信息的数据集输入到计算模型中，则在超出定标偏差时可以假定为临界状态。
在本发明的改进示例中，用于机械性建筑机械部件的中央单元可以根据预定的确定规则来确定(特别是计算)损坏情况，其中，可以将使用的材料的强度值和/或文献中的标准值用作基础。
对于被监测的润滑剂，中央单元能够以热损伤模型用作基础，在此基础上可以将收集的润滑剂温度历史记录转换为润滑剂的热损伤。如果换油，则可以重新设置温度历史记录或润滑剂损伤情况。
所述中央单元可以是电子计算设备或电子数据处理设备，其可以例如包括一个或多个处理器、程序存储器和/或数据存储器，以便能够处理预定的程序模块。例如，所述中央单元可被设计为服务器的形式。
在本发明的改进示例中，设置有存储单元，其例如可以通过准许中央单元访问存储单元的相应通信接口永久地或有期限地有线或无线地连接到所述中央单元，该通信接口例如是CAN接口、以太网接口、Modbus接口、串行接口、移动无线电接口、WLAN接口或蓝牙接口的形式。
所述存储单元可以在位置上与中央单元分开地布置，或也可以直接集成到中央单元中。
有利地，所述存储单元被构造为存储当前收集的数据和该数据或其它数据的历史记录。存储单元可以包括用于实际数据和用于数据历史记录的单独存储区域。
在此，未由检测单元和中央单元处理的传感器原始数据以及由检测单元和/或中央单元计算或以其它方式确定的处理数据都可以存储为实际数据和/或数据的历史记录。特别地，所述趋势数据和/或剩余寿命数据和/或实际状态数据也可以存储在中央单元中。
可以将所述存储单元实现在本地安装的计算机上，例如，包含中央单元的服务器。然而，替代地或补充地，所述存储单元也可以在云端中实现。
原则上，用于显示确定的实际状态和/或确定的剩余寿命的所述显示装置可以不同地设计。
有利地，所述显示装置具有用于与所述中央单元和/或与所述存储单元通信的通信接口，以便显示由中央单元确定的数据，特别是显示确定的剩余寿命和/或确定的实际状态，且/或显示存储在存储单元中的数据，特别是显示存储在此的实际状态和/或存储的剩余寿命。
显示装置的所述接口可以包括如上所述的数字接口，例如，CAN接口、以太网接口、Modbus接口、串行接口、移动无线电接口、WLAN接口或蓝牙接口。
有利地，所述显示装置可以设置在建筑机械上，以便向建筑机械上的机器操作员显示相关数据，特别是显示确定的实际状态和/或确定的剩余寿命。替代地或补充地，所述显示装置可以设置在机器操作员和/或机器制造商处的控制中心内，以便向机器操作员和/或机器制造商显示相应的数据。
特别地，所述显示装置可以包括至少一个显示器，在该显示器上可以显示所述数据，特别是显示确定的实际状态和/或确定的剩余寿命和/或状态历史记录和/或趋势数据和/或预测数据。
有利地，将这种显示器设置在建筑机械上，特别是设置在机械操作员的驾驶室中。替代地或补充地，还可以将显示器设置在机器操作员和/或机器制造商处的中央控制中心内。
在本发明的有利改进示例中，所述显示装置可以被构造为一旦建筑机械和/或至少一个建筑机械部件的操作超出其操作规范，且/或超过和/或低于极限值，且/或使用寿命预测低于一定的剩余时间，就生成警告消息。
有利地，显示装置可以具有用户管理器，该用户管理器允许配置数据显示的类型和方式且/或定义对特定数据的访问权限。
有利地，显示装置还可被构造为显示来自多个中央单元和/或多个存储单元的概览和单独数据，以实现机队管理。
附图说明
下面将根据优选的示例性实施例和相关附图更详细地说明本发明。
图1示出了具有回转机构传动装置和行驶机构传动装置的履带式挖掘机形式的建筑机械的示意图，根据本发明的一有利实施例的装置通过对这两个传动装置进行传感器监测来确定它们的实际状态和剩余寿命。
图2示出了集成在行驶机构传动装置中的用于检测特定状态信息的传感器的示意图。
图3示出了用于确定图1中的建筑机械及其回转机构传动装置和行驶机构传动装置的实际状态和剩余寿命的装置的整体结构的示意图，其中，显示了传动装置传感器到检测单元的连接、与其相连的用于评估数据的中央单元以及还与其相连的存储单元和可视化单元。
图4示出了数据流示意图，其说明了从建筑机械传动装置上的传感器检测直到显示器上的实际状态和剩余寿命显示的数据流和检测的状态信息处理过程。
图5示出了与传动装置上的传感器检测的状态数据相关的处理步骤直到显示确定的剩余寿命的示意图，其中，一方面显示了分散的数据处理，另一方面显示了中央处理过程。
图6示出了在建筑机械的显示装置上显示确定的实际状态、确定的剩余寿命、确定的在需要服务之前剩余的时间段的示意图。
图7示出了显示前述附图的当前检测的状态信息和确定的实际状态以及确定的建筑机械的机油和传动装置的剩余寿命的示意图。
具体实施方式
如图1所示，例如可以监测履带式挖掘机形式的建筑机械1，其中，特别是可以通过传感器监测一个或多个传动装置。例如，可以监测行驶驱动器传动装置(Fahrantriebs-Getriebe)3和回转机构传动装置(Drehwerks-Getriebe)2。如图1所示，行驶驱动器传动装置3例如可以驱动履带式行驶机构的链轮，而回转机构传动装置2可以调节旋转平台4并使其旋转，该旋转平台4以能够围绕竖直的轴线旋转的方式安装在包括行驶驱动器的底盘5上。驾驶室6、链接臂7、其它驱动器和配重以及其它建筑机械部件能够以已知的方式安装在旋转平台4上。
如图1所示，作为所述传动装置2和3的替代和补充，也可以使用传感器来监测建筑机械1的与使用寿命相关的其它部件，例如，回转机构的驱动马达8和/或用于使悬臂7向上和向下俯仰的例如压力缸形式的俯仰致动器9。
还如图1所示，收集的传感器数据可以通过传输模块无线传输到中央单元(如将在下面说明)。
如图2所示，各种传感器可以集成到待监测的建筑机械部件中，特别是集成到其中一个传动装置3中，特别是布置在由部件壳体包围的内部空间中，以便检测相关的状态信息。
特别地，传动装置3可以具有扭矩传感器10、转速传感器11、用于检测传动装置油温和/或另一传动装置部件温度的温度传感器12、特别是用于检测油或油室中的湿度的油况传感器13以及用于检测油中的诸如金属钉等颗粒的油颗粒传感器14。
如图3所示，由不同传感器10至14检测的状态信息被传送到检测单元15，这能够以无线或有线的方式进行(如上所述)。有利地，传感器10至14可以由所述检测单元15供电。其中，所述检测单元15本身可由建筑机械1供电。
如图3所示，检测单元15将收集的传感器数据或由传感器检测的状态信息和/或由此推导的数据、参数、特征值等如上所述地传输到中央单元16，该中央单元基于传输的状态信息和/或由检测单元15传输的其它变量来确定剩余寿命和实际状态，特别是确定被监测的传动装置2和3的剩余寿命和实际状态。
有利地，连接到中央单元的存储单元17不仅存储从检测单元15传输到中央单元16的状态信息和/或可能的诸如参数等预处理数据，而且还存储由中央单元16确定的剩余寿命和确定的实际状态。有利地，所述存储单元17还存储相应的数据历史记录。
如图3所示，包括可视化单元19的显示装置18连接到所述存储单元17和中央单元16，以便显示或可视化由中央单元16确定的信息和存储在存储单元17中的信息。
有利地，由传感器检测的状态信息的处理和评估可以分两个阶段进行。一方面，如图4所示，通过检测单元15预处理和/或简化传感器检测的状态信息，以便将信息以压缩的和/或简化的和/或预处理的形式传输到中央单元16。如有必要，所述检测单元15还可以执行进一步的分析和/或评估步骤(如上所述)。
在这方面，所述检测单元15可以形成数据处理设备，该数据处理设备可以包括一个或多个处理器和存储有由所述处理器处理的程序模块的一个或多个存储器。
可被设计为服务器和/或可包括一个或多个处理器和一个或多个存储装置以便以相应的方式处理程序模块的中央单元16可以进一步分析和评估由检测单元15传输和收集的状态信息和/或由检测单元15传输的预处理、压缩和/或简化的数据，以便确定建筑机械1或其传动装置2和3的实际状态和剩余寿命。
为此，中央单元16可以包括分析模块20，该分析模块分析由检测单元15传输的信息，如有必要连同从存储单元17传输到中央单元16及其分析模块20的其它信息。
特别地，中央单元16可以包括趋势确定模块21，以便根据所述信息如上所述地确定趋势(参见图4)。
除了所述趋势确定器之外，被实施在中央单元16中的比较装置22可以如上所述地将传输的数据或信息与阈值和/或范围限值进行比较。加权装置23可以对不同的状态信息和/或不同的趋势和/或不同的阈值偏差进行不同的加权，并分配不同的相关性，这些相关性被考虑用于实际状态和剩余运行时间的确定。
动态的确定装置24可以如上所述地动态改变计算因子和/或阈值和/或权重。
然后，中央单元16的剩余寿命计算单元25根据信息和由此推导的数据、趋势和权重，基于计算模型来计算被监测部件的剩余寿命。
还如图4所示，显示装置18将确定的变量实际状态和剩余寿命以及其它感兴趣的信息(例如，当前状态信息或推导的中期评估)显示在可设置在驾驶台6上的显示器26上，但其中，也可以在机器制造商或机器操作员处设置其它显示器26。
如图5所示，由建筑机械1上的传感器检测的状态信息可以是分散处理的，也可以是集中处理的。
在集中处理的情况下，在被传感器监测的部件(例如，传动装置3)上只进行数据收集，如有必要，在大量数据的情况下将进行预压缩并在建筑机械1上(特别是在检测单元15中)只进行数据收集，而在分散处理的情况下，传感器数据的额外预评估和/或评估(例如，特征值形成和趋势形成)可以特别通过设置在建筑机械上的检测单元15和/或设置在建筑机械上或建筑工地现场的中央单元16，额外地在例如传动装置3形式的部件上和/或在建筑机械1上进行。
在集中处理的情况下，例如通过其中实现了中央单元16的中央处理器，首先集中地进行数据压缩和评估、特征值形成和趋势形成、可视化准备和提供全局访问(例如，通过Web服务)。与此相反，在分散处理的情况下，由于处理已经分散进行，因此仅集中进行可视化准备并提供全局访问。
如图6所示，检测的和/或确定的信息的显示器26的显示可以有利地包括类似于分屏的分屏显示，使得将与检测和/或确定的信息的图表相关的建筑机械1和部件(特别是传动装置2和3)显示在显示区27中。在另一显示区28中，有利地分别以阶梯图或条形图和/或填充条形图的形式显示确定的信息(特别是确定的实际状态)、确定的剩余寿命和到需要下一次服务的剩余时间。替代地或补充地，确定的信息以交通信号灯的形式显示在显示区28中，例如，通过直观易懂的交通信号灯颜色符号“绿色＝正常运行”，“黄色＝有条件的正常运行/趋于临界”和“红色＝临界/存在问题”。

Claims (32)

1.一种用于确定建筑、材料处理和/或运输机械(1)的实际状态和/或剩余寿命的装置，所述装置包括：
设置在所述建筑、材料处理和/或运输机械(1)上的多个传感器(10至14)，所述多个传感器用于检测不同的状态信息；
连接到所述传感器(10至14)的检测单元(15)，所述检测单元用于收集所检测的所述状态信息；
能够连接到所述检测单元(15)的中央单元(16)，所述中央单元用于评估所收集的所述状态信息并根据所收集的所述状态信息确定所述实际状态和/或所述剩余寿命；以及
显示装置(18)，所述显示装置用于显示所确定的所述实际状态和/或所确定的所述剩余寿命，
其特征在于，所述传感器(10至14)包括不同类型的传感器，以用于检测包括部件振动、润滑剂特性、部件温度和/或润滑剂温度以及驱动载荷的组中的至少两种不同类型的信息，并且
所述中央单元(16)被设计为基于所述至少两种不同类型的信息确定所述实际状态和/或所述剩余寿命。
2.根据前一项权利要求所述的装置，其中，所述传感器包括以下传感器中的至少两个：振动传感器(11)、扭矩传感器(10)、转速传感器、温度传感器(12)、油状况传感器(13)、油颗粒传感器(14)、油粘度传感器、油电导率传感器、力传感器、油位传感器、介电性传感器和湿度传感器。
3.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述传感器(10至14)被集成在所述机械(1)的被监测的机械部件(2、3)中，特别是布置在所述机械部件的由部件壳体包围的内部空间中。
4.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述传感器(10至14)由所述检测单元(15)共同供电。
5.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述中央单元(16)被设计为考虑以下传感器的所有状态信息：扭矩传感器(10)、转速传感器、振动传感器(11)、油温传感器(12)、油颗粒传感器(14)、油粘度传感器、油电导率传感器、力传感器、油位传感器、介电性传感器和湿度传感器。
6.根据前述任一项权利要求或根据权利要求1的前序部分所述的装置，其中，所述传感器(10至14)被分配给所述建筑、材料处理和/或运输机械(1)的传动装置(2、3)，并包括以下传感器中的至少两个：扭矩和/或转速传感器(10)、振动传感器(11)、油温传感器(12)、油颗粒传感器(14)、油粘度传感器、油电导率传感器、力传感器、油位传感器、介电性传感器和湿度传感器，其中，所述中央单元(16)被设计为基于包括传动装置转速和/或扭矩、振动、传动装置油温、传动装置油颗粒和油状况的组中的至少两条信息来确定所述建筑、材料处理和/或运输机械(1)和/或所述传动装置(2、3)的所述实际状态和/或所述剩余寿命。
7.根据前一项权利要求所述的装置，其中，所述传感器(10至14)布置在所述传动装置(2、3)的内部。
8.根据前一项权利要求所述的装置，其中，所述传动装置(2)是回转机构传动装置，其用于使所述建筑、材料处理和/或运输机械(1)的旋转平台(4)相对于其底盘(5)旋转，或者是行驶驱动器传动装置(3)，其用于驱动履带式行驶机构或轮驱动器。
9.根据前述任一项权利要求或根据权利要求1的前序部分所述的装置，其中，所述检测单元(15)包括数据处理模块，所述数据处理模块用于对所收集的所述传感器(10至14)的所述状态信息进行预压缩和/或分类，并被设计为向所述中央单元(16)传输所预压缩和/或分类的所述状态信息。
10.根据前一项权利要求所述的装置，其中，所述检测单元(15)包括用于分析振动传感器(11)的所述状态信息并确定振动谱和/或特征振动参数的振动分析模块，并且所述中央单元(16)被设计为基于从所述检测单元(15)传输的所述振动谱和/或所述特征振动参数来确定所述实际状态和/或所述剩余寿命。
11.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述检测单元(15)包括关联和/或核算模块，所述关联和/或核算模块用于关联和/或核算从所述传感器(10至11)接收的所收集的所述状态信息，其中，所述关联和/或核算模块被构造为
-根据所收集的温度传感器(12)的温度值确定温度差，且/或
-根据转速/扭矩传感器(10)的转速值和/或扭矩值计算传动装置功率和/或驱动装置功率，且/或
-使用传动比信息和效率分布图，根据扭矩传感器(10)的扭矩值计算输出或输入扭矩。
12.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述检测单元(10)具有连接到所述建筑、材料处理和/或运输机械(1)的电源输入端，并具有连接到所述传感器(10到14)的电源输出端。
13.根据前述任一项权利要求或根据权利要求1的前序部分所述的装置，其中，所述中央单元(16)包括分析模块(20)，所述分析模块用于分析由所述检测单元(15)收集的所述状态信息，并用于分析从所述检测单元(15)传输的经预处理的所述状态信息。
14.根据前一项权利要求所述的装置，其中，所述分析模块(20)被构造为基于从所述检测单元(15)传输的振动谱和/或特征振动参数，和/或从所述检测单元(15)传输的温度差，和/或由所述检测单元(15)确定的功率值，和/或由所述检测单元(15)确定的输出和/或输入扭矩来确定所述建筑机械、材料处理机械和/或输送机械(1)的传动装置(2、3)的所述实际状态和/或所述剩余寿命。
15.根据前两项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述中央单元(16)包括趋势确定模块(21)，所述趋势确定模块用于确定用于表征所收集的所述状态信息和/或从所述状态信息推导的信息的变化的走向并预测未来走向的趋势，其中，所述中央单元(16)被设计为基于所确定的所述趋势来确定所述实际状态和/或所述剩余寿命。
16.根据前一项权利要求所述的装置，其中，所述趋势确定模块(21)被构造为推断出用于近似表示所收集的所述状态信息和/或从所述状态信息推导的信息的变化的走向的函数，并根据所推断的所述函数的走向确定所述未来趋势。
17.根据前述任一项权利要求的装置，其中，所述中央单元(16)包括比较装置(22)，所述比较装置用于将所收集的所述状态信息和/或从所述状态信息推导的信息与极限值和/或预定范围进行比较，其中，所述中央单元(16)被设计为根据所收集的所述状态信息和/或从所述状态信息推导的信息的实际值与所述极限值和/或所述范围的极限之间的差距来确定所述建筑、材料处理和/或输送机械的所述剩余寿命。
18.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述中央单元(16)包括加权装置(23)，所述加权装置用于对所收集的不同的所述状态信息和/或从所述状态信息推导的不同信息进行不同地加权，其中，所述中央单元(16)被设计为在考虑所述不同的信息的不同权重的情况下确定所述实际状态和/或所述剩余寿命。
19.根据前一项权利要求所述的装置，其中，所述加权装置(23)被设计为，相比于温度传感器(12)的温度值和/或从所述温度值推导的温度参数，向振动传感器(11)的振动信号和/或从所述振动信号推导的振动参数给予不同的权重，且/或被设计为，相比于油状况和/或油颗粒传感器(13、14)的油状况信息，向转速和/或扭矩传感器(10)的转速和/或扭矩信息和/或从所述转速和/或扭矩信息推导的扭矩和/或转速参数给予不同的权重。
20.根据前两项权利要求中任一项所述的装置，其中，所述加权装置(23)被设计为基于针对所述状态信息和/或从所述状态信息推导的信息确定的趋势，向不同的所述传感器(10至14)的不同状态信息和/或从所述状态信息推导的不同信息给予不同的权重。
21.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述中央单元(16)包括动态评估装置，所述动态评估装置用于动态地评估所收集的所述状态信息相对于相关的极限值和/或相对于所述状态信息的历史走向的偏差，其中，特别地，所述动态评估装置(24)被设计为根据相对于阈值偏离的所述状态信息和/或从这些状态信息推导的信息的数量来动态地调节偏差阈值。
22.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述中央单元(16)被设计为在确定所述实际状态和/或所述剩余寿命时考虑所收集的所述状态信息和/或从所述状态信息推导的信息的历史记录。
23.根据前一项权利要求所述的装置，其中，所考虑的所述历史记录包括以下历史记录中的至少一项：收集的温度值的历史记录、收集的振动参数的历史记录、收集的扭矩值和/或转速值的历史记录以及收集的油状况值和/或油颗粒值的历史记录。
24.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述显示装置(18)包括所述建筑、材料处理和/或运输机械(1)上的至少一个显示器(26)。
25.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述显示装置(18)包括机器制造商处的至少一个显示器和/或机器操作员处的一个显示器。
26.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述显示装置(18)包括至少一个上面显示两个单独的显示区(27、28)的显示器(26)，其中，一个所述显示区(27)包括被监测的所述建筑、材料处理和/或运输机械(1)及其被所述传感器(10至14)监测的机械部件的表示，并且另一所述显示区(28)包含在所述一个显示区(27)中显示的所述机械部件(2、3)的所述实际状态和所述剩余寿命的图形表示。
27.根据前一项权利要求所述的装置，其中，至少用于显示所述建筑、材料处理和/或运输机械(1)和被所述传感器监测的所述机械部件(2、3)的所述显示区(27)被设计为触摸敏感的，特别是被设计为触摸屏，其中，所述显示装置(18)包括控制装置，所述控制装置被构造为：在触摸显示所述建筑、材料处理和/或运输机械(1)的特定机械部件的所述显示区(27)时，重新配置和/或控制所述另一显示区(28)，使得在所述另一显示区(28)上显示在被触摸的所述显示区中显示的所述机械部件的所述实际状态和所述剩余寿命。
28.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述中央单元(16)被构造为在确定所述剩余寿命低于预定时间段时或之后提供警告信号和/或维护信号。
29.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述中央单元(16)永久或临时地有线或无线连接到所述检测单元(15)。
30.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述中央单元(16)直接位于所述建筑、材料处理和/或运输机械上，或以中央服务器或云端的形式安装在特定位置。
31.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，数据的处理或部分处理，特别是剩余寿命计算、趋势形成和/或极限值监测已在所述检测单元(15)中进行，或在所述中央单元(16)中进行。
32.根据前述任一项权利要求所述的装置，其中，所述中央单元(16)和存储单元(17)永久或临时地有线连接或无线连接到所述可视化单元。
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