DE10142751B4

DE10142751B4 - Vorrichtung bei einem Antrieb und Verfahren für die Vorrichtung

Info

Publication number: DE10142751B4
Application number: DE10142751A
Authority: DE
Inventors: Antonius Bader; Udo Vittallowitsch; Heinrich Zimmermann; Dr. Tüngler Eberhard
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2021-09-01
Also published as: ATE458159T1; DE10142751A1; DE50115347D1

Abstract

Antriebsvorrichtung, umfassend mindestens ein Getriebe (101, 102, 104, 106) und mindestens einen Sensor (107), wobei das Getriebe (101, 102, 104, 106) mindestens einstufig ausgeführt ist und mit einem umrichtergespeisten Elektromotor (103) mindestens mittelbar verbunden ist, und wobei das Getriebe (101, 102, 104, 106) mindestens ein Schmiermittel (105) umschließt, und wobei der Sensor (107) derart elektrisch mit der Signalelektronik des Umrichters verbindbar ist und mit dem Getriebe (101, 102, 104, 106) derart mechanisch verbunden ist, dass mittels des Sensors (107) mindestens die Temperatur des Schmiermittels (105) oder eine mit der Temperatur verknüpfte Größe messbar ist, und die Signalelektronik des Umrichters mindestens einen Mikrocontroller und Analogdigital-Wandler umfasst und derart gestaltet ist, dass die gemessenen Werte der Temperatur oder Größe zum Steuern und Regeln des Elektromotors (103) verwendbar sind und eine elektronische Schaltung zur Bestimmung einer Schmierstoffwechselinformation und/oder Schmierstoffzustandsinformation mit der Signalelektronik verbunden ist, wobei zur Bestimmung...

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung und ein Verfahren für die Vorrichtung.
Es ist allgemeines Fachwissen, dass bei Getriebemotoren als Schmierstoff Öl eingesetzt wird, das nach vom Hersteller der Getriebe in den Bedienungsanleitungen angegebenen Zeitintervallen auszutauschen oder mindestens zu überprüfen ist, insbesondere wegen der durch Oxidation und andere Vorgänge bedingte Alterung. Insbesondere gibt es sogar Anwendungen wie Windkraftwerke oder dergleichen, bei denen der Austausch unter Zuhilfenahme von Hubschraubern ausgeführt werden muss. Dies ist aufwendig und kostspielig.
Aus der DE 197 55 128 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit Getriebe bekannt, wobei am Getriebe ein Temperatursensor vorgesehen ist. Wenn die Temperatur während des Betriebs zu hoch wird, wird das Motorausgangsdrehmoment durch eine Steuerungsvorrichtung reduziert. Nachteilig ist dabei, dass keine Information über Schmierstoffwechsel wegen Ölalterung oder dergleichen angezeigt wird.
Aus der DE 198 60 353 C1 ist ein Getriebe mit Sensoren für Druckmessung bekannt, die aber ebenfalls keine Information über Schmierstoffwechsel wegen Ölalterung oder dergleichen anzeigen.
Aus der DE 197 06 486 A1 ist ein Oberflächenwellen-Sensor zur Bestimmung des Alterungszustandes von Öl bekannt. Von Nachteil ist dabei, dass der Sensor kostspielig ist. Außerdem muss zur Durchführung des Messvorgangs immer die Größe, also beispielsweise die Viskosität, und gleichzeitig die Temperatur gemessen werden. Entsprechend kostspielig und aufwendig ist daher auch die elektronische Schaltung. Darüber hinaus wird immer ein Ausgangszustand mit einem aktuellen Messwert verglichen. Ein Messfehler im Ausgangszustand, beispielsweise bedingt durch ein Schmutzpartikel, verfälscht also alle nachfolgenden Ergebnisse derart, dass sie zu Fehlern führen können.
Aus der DE 196 08 591 A1 ist eine Ölnachfüllautomatik bekannt, die bei zu niedrigem Ölniveau Öl nachfüllt. Dabei wird nachteiligerweise die Ölalterung nicht berücksichtigt.
Aus der DE 197 25 786 C1 ist eine Steuerung für einen umrichtergespeisten Asynchronmotor in einem Stellantrieb bekannt.
Aus der DE 199 57 064 A1 ist ein Motor bekannt, dessen Klemmenkasten durch einen Deckel abgeschlossen ist, der Steuerelektronik umfasst.
Aus der DE 100 26 223 A1 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Lebensdauer eines Fluids bekannt.
Aus der US 4,857,812 A ist ein Getriebemotor mit integrierter Elektronik bekannt.
Aus der DE 197 04 226 A1 ist ein Umrichtermotor bekannt, bei der im den Anschlusskasten, also Klemmenkasten, abschließenden Deckelteil eine Steuerelektronik und Leistungselektronik eines Umrichters vorgesehen ist.
Aus der DE 36 08 237 C2 ist eine Ölwechsel-Anzeigevorrichtung bekannt.
Aus der DE 198 56 941 C1 ist eine Antriebsvorrichtung mit einem Getriebe bekannt.
Aus der JP 56133658 A ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Ölwechsels bekannt.
Aus der EP 1 054 192 A1 ist eine Getriebebaueinheit und Vorrichtung zur elektronischen Steuerung einer Getriebebaueinheit bekannt.
Aus der EP 1 049 235 A2 ist eine Antriebseinheit mit Getriebe bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Getriebe, insbesondere einem mit einem Elektromotor oder Generator verbundenen Getriebe, die Zeitintervalle für Ölwechsel zu optimieren.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Antriebsvorrichtung nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und bei dem Verfahren nach den in Anspruch 9, 10 oder 11 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei der Vorrichtung sind, dass die Vorrichtung mindestens ein Getriebe und mindestens einen Sensor umfasst, wobei das Getriebe mindestens einstufig ausgeführt ist und mit einem Elektromotor oder Generator mindestens mittelbar verbunden ist, und wobei das Getriebe mindestens ein Schmiermittel umschließt, und wobei der Sensor derart elektrisch mit einer elektronischen Schaltung verbindbar ist und mit dem Getriebe derart mechanisch verbunden ist, dass mittels des Sensors mindestens eine physikalische Größe des Schmiermittels oder eine mit einer solchen physikalischen Größe verknüpfte Größe messbar ist.
Von Vorteil ist dabei, dass die eigentliche und wirkliche Belastung des ist feststellbar ist, die durch Wirken der jeweiligen Temperaturen beim Betrieb, Verschmutzungen oder sonstige Einflüsse, wie beispielsweise chemische Reaktionen mit Stoffen der Umgebung des Öls, vorhanden ist. Somit sind die Ölwechselintervalle verlängerbar, wodurch ein Kostenvorteil durch Öl- und Arbeitsersparnis entsteht. Insbesondere bei großen Getrieben und schwer zugänglichen Getrieben, beispielsweise in einer Windkraftanlage, sind die Vorteile beträchtlich. Ebenfalls ergeben sich ein verbesserter Umweltschutz wegen des geringeren Ölverbrauchs und eine erhöhte Prozesssicherheit, beispielsweise in einer Produktionslinie.
Insbesondere ist bei der ersten Alternative der Sensor derart elektrisch mit der Signalelektronik des Umrichters verbindbar ist und mit dem Getriebe derart mechanisch verbunden ist, dass mittels des Sensors mindestens eine physikalische Größe des Schmiermittels oder eine mit einer solchen physikalischen Größe verknüpfte Größe messbar ist, und die Signalelektronik des Umrichters ist derart gestaltet, dass die gemessenen Werte der Größe zum Steuern und Regeln des Elektromotors und zur Bestimmung einer anzeigbaren oder über Feldbus übermittelbaren Information für Schmierstoffwechsel verwendbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass vorhandene Umrichter ohne wesentliche Abänderungen oder Umbauten verwendbar sind, da sie meistens einen Mikrocontroller in ihrer Signalelektronik umfassen, in welchem sogar Analog-Digital-Wandler integriert sind. Dadurch ist der Messwert sogar in analoger Weise dem Umrichter elektrisch zuleitbar und die weitere Verarbeitung, Auswertung und Berücksichtigung als reine Software im Umrichter ausführbar. Die Herstellkosten sind also äußerst gering. Außerdem ist der Umrichter programmierbar, wodurch eine hohe Flexibilität erreichbar ist. Insbesondere sind Auswertealgorithmen und/oder Kennlinien leicht und schnell anpass- und/oder veränderbar.
Bei der zweiten Alternative ist die elektronische Schaltung zur Auswertung der vom Sensor stammenden Messwerte mit dem Getriebe derart verbunden, dass Getriebe und elektronische Schaltung eine bauliche Einheit bilden und/oder mindestens ein gemeinsames Gehäuseteil aufweisen und die elektronische Schaltung eine Wärmesperre zum Schmierstoff hin aufweist, insbesondere realisiert durch Abstand oder durch ein Material mit niedrigerem Wärmeleitwiderstand vom Schmierstoff zur elektronischen Schaltung als vom Schmierstoff zur Umgebung. In Weiterbildung ist die elektronische Schaltung auf der Innenseite des Getriebedeckels des Getriebegehäuses anmontiert und das Getriebegehäuse stellt auch gleichzeitig Gehäuse für die elektronische Schaltung dar. Von Vorteil ist dabei, dass die elektronische Schaltung platzsparend kostengünstig integriert ist und kein zusätzliches Gehäuse benötigt. Trotz der hohen Temperatur des Schmierstoffs ist sie mit demselben Gehäuse schätzbar, weil eine kostengünstig realisierbare Wärmesperre verwendbar ist. Somit ist weiter vorteilhaft je nach Kundenwunsch innerhalb einer Baureihe von Getrieben das Getriebe ausstattbar. Insbesondere sind auch vorhandene Getriebe kostengünstig, einfach und schnell nach- oder umrüstbar.
Bei der dritten Alternative ist die elektronische Schaltung in einem Klemmenkasten des elektrischen Motors integriert und mindestens eine Wärmesperre zum Inneren des elektrischen Motors hin vorhanden. Von Vorteil ist dabei wiederum, dass die elektronische Schaltung platzsparend kostengünstig integriert ist und kein zusätzliches Gehäuse benötigt wird. Trotz der hohen Temperatur des Motors ist sie mit demselben Gehäuse schätzbar, weil eine kostengünstig realisierbare Wärmesperre verwendbar ist. Insbesondere ist die elektronische Schaltung auf der Innenseite des Klemmenkastendeckels montierbar. Somit ist weiter vorteilhaft je nach Kundenwunsch innerhalb einer Baureihe von Getriebemotoren, also Getrieben mit Motoren, das Getriebe und der Motor ausstattbar. Insbesondere sind auch vorhandene Getriebemotoren kostengünstig, einfach und schnell nach- oder umrüstbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die physikalische Größe oder verknüpfte Größe mindestens die Temperatur, die Viskosität und/oder die komplexe Dielektrizität, umfassend.
Von Vorteil ist dabei, dass einfach messbare Größen, die wichtige Zustandsparameter des Schmierstoffs, wie Öl oder dergleichen, darstellen, verwendbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor mindestens einen Temperatursensor. Von Vorteil ist dabei, dass Temperatursensoren kostengünstig und bewährt sind. Außerdem ist die Temperatur auch bei Messung weiterer Größen bekannt. Somit sind die weiteren Größen immer zusammen mit der entsprechenden Temperatur des Getriebes auswertbar und/oder abspeicherbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor einen Oberflächenwellensensor. Von Vorteil ist dabei, dass die Viskosität des Öls direkt und schnell messbar ist. Außerdem wird zum Messen kein Öl verbraucht oder entnommen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Sensor einen Temperatursensor und einen Oberflächenwellensensor. Von Vorteil ist dabei, dass die Messwerte des Oberflächensensors, wie Viskosität oder dergleichen, immer zusammen mit der entsprechenden Temperatur des Getriebes auswertbar und/oder abspeicherbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Oberflächenwellensensor derart ausgeführt, dass eine Viskosität und/oder die komplexe Dielektrizität messbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass elektrische Leitfähigkeit, dielektrische Konstante und Viskosität erfassbar sind. Somit ist auch eingedrungenes Wasser detektierbar, da es große Änderungen der dielektrischen Konstante und auch der Leitfähigkeit des Öls bewirkt. Auch andere Verschmutzungen, wie beispielsweise metallischer Abrieb oder dergleichen, ist somit leicht detektierbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung hängt die verknüpfte Größe eindeutig von einer oder mehreren physikalischen Größen ab und/oder ist aus ihr mindestens eine physikalische Größe mit genügender Genauigkeit herleitbar. Von Vorteil ist dabei, dass der Sensor nicht geeicht sein muss, sondern beispielsweise als verknüpfte Größe eine Ausgangsspannung oder ein Ausgangsstrom des Sensors verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Schaltung mit einem Feldbus derart verbindbar, dass die gemessenen Werte der mindestens einen Größe an einen zentralen Rechner oder an einen Feldbusteilnehmer übertragbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass eine Online-Diagnose und/oder -Überwachung ausführbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Schaltung mit dem Getriebe derart verbunden, dass Getriebe und elektronische Schaltung eine Einheit bilden und/oder mindestens ein gemeinsames Gehäuseteil aufweisen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Schaltung ein Umrichter oder ein Teil eines Umrichters. Von Vorteil ist dabei, dass eine kostengünstige Integration ausführbar ist, wobei auch eine gegen Verschmutzung dichte Verbindung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die elektronische Schaltung in einem Klemmenkasten eines elektrischen Motors integriert und/oder weist mindestens eine Wärmesperre zum Innerem des elektrischen Motors auf. Von Vorteil ist dabei, dass kein zusätzlicher Raumbedarf und kein zusätzliches Gehäuse benötigt wird.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Verfahren sind, dass im und/oder am Getriebe mittels des Sensors mindestens eine physikalische Größe des Schmiermittels oder eine mit einer solchen physikalischen Größe verknüpfte Größe gemessen wird, und wobei mit einer elektronischen Schaltung die vom Sensor gemessenen Werte verarbeitet, ausgewertet und/oder weitergeleitet werden. Von Vorteil ist dabei, dass die Ölwechselintervalle verlängerbar sind, wobei ein Kostenvorteil durch Öl- und Arbeitsersparnis entsteht. Insbesondere bei großen Getrieben und schwer zugänglichen Getrieben, beispielsweise in einer Windkraftanlage, sind die Vorteile beträchtlich. Ebenfalls ergeben sich ein verbesserter Umweltschutz wegen des geringeren Ölverbrauchs und eine erhöhte Prozesssicherheit, beispielsweise in einer Produktionslinie.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden mittels des Sensors Größen gemessen, die einen Einfluss haben auf eine oder mehrere Eigenschaften von Oberflächenwellen. Von Vorteil ist dabei, dass ein kostengünstig herstellbarer Oberflächenwellensensor verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden von der elektronische Schaltung die vom Sensor gemessenen Werte oder entsprechende Informationen über einen Feldbus an einen zentralen Rechner oder an weitere Feldbusteilnehmer übertragen, abgespeichert und/oder zum Auslösen von Aktionen, zum Steuern und/oder zum Regeln verwendet. Von Vorteil ist dabei, dass eine Online-Auswertung ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die Veränderung der gemessenen Werte bestimmt und ab Überschreiten eines kritischen Wertes eine Warnung ausgelöst wird. Von Vorteil ist dabei, dass ein Ölwechsel aktiv herbei geführt wird und die wirkliche Belastung des Schmierstoffs berücksichtigt wird. Es sind also sogar längere Ölwechselintervalle ausführbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden die Werte ein erstes Mal mindestens nach Inbetriebnahme und/oder Schmierstoffwechsel gemessen werden und mindestens ein weiteres Mal, wobei die mindestens beiden Werte bei gleicher Temperatur gemessen werden,
und wobei die Differenz mindestens der beiden Werte bestimmt wird, und wobei bei Überschreiten eines kritischen Wertes für diese mindestens eine Differenz eine Warnung ausgelöst wird. Von Vorteil ist dabei, dass die Änderung des Zustandes des Schmierstoffs infolge der wahren Belastung als Kriterium verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird nach Auslösen der Warnung und/oder nach Überschreiten eines kritischen Wertes ein Schmierstoffwechsel durchgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass ein schnelles Reagieren ermöglicht ist, aber nur Schmierstoff gewechselt werden muss, der auch eine derartige Belastung aufweist, die zu einer detektierten Änderung eines Wertes führt.
Die Erfindung wird nun anhand von einer Abbildung näher erläutert:
In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel skizziert. Das Getriebe ist auf der Bodenplatte 110 montiert und weist ein Getriebegehäuse 102 auf, das in seinem Inneren als Schmierstoff Öl umschließt. Der Ölpegel 100 ist für die vorliegende Ausrichtung und Bauform des Getriebes angedeutet. Das Getriebe ist dabei auf der Bodenplatte montiert. Der Elektromotor 103 treibt das Ritzel 101 an, das mit einem Zahnrad 106 im Eingriff steht, welches wiederum mit der Abtriebswelle 104 verbunden ist.
Die Ölfüllung 105 ist derart gewählt, dass die Verzahnung des Zahnrades 106 zumindest ins Öl eintaucht und somit beim Drehen auch das Ritzel 101 geschmiert ist. Der Sensor 107 ist in ein Bohrung für eine Ölablassschraube eingeschraubt und weist nach außen einen Anschlusskopf 108 auf, von dem aus eine elektrische Leitung 109 zu einer elektronischen Schaltung führt.
Der Sensor 107 ist also im Bereich des Öls eingetaucht, wodurch physikalische Eigenschaften des Öls direkt detektierbar sind.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist der Sensor 107 derart positioniert, dass der zumindest im Betrieb, also bei Drehen des Zahnrades 106 vom Öl benetzt wird.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen befinden sich im Getriebe statt der in 1 gezeigten Stirnradstufe, umfassend Zahnrad 106 und Ritzel 101, eine oder mehrere Getriebestufen, wie Schneckengetriebestufe, Hypoidgetriebestufe, Spiroplangetriebestufe, Kegelradgetriebestufe, Stirnradgetriebestufen, Exzentergetriebestufen oder dergleichen.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird ein solches Getriebe von einer Getriebebaureihe umfasst, die mehrere Baugrößen und in jeder Baugröße mehrere Varianten von Getrieben umfasst. Beispielsweise weist ein solches erfindungsgemäßes Getriebe eine Stirnradstufe oder Kegelradstufe auf, die bei einer anderen Variante durch eine andere Verzahnungsstufe, wie beispielsweise durch ein Planetengetriebestufe oder eine Hypoidstufe, ersetzt wird. Bei mehrstufigen Getrieben gilt dies für die jeweiligen Stufen.
Solche Getriebe weisen aber alle ein Gehäuse auf, in dem jeweils mehrere Bohrungen, insbesondere Gewindebohrungen mit Flachsenkung, vorhanden sind. In diese Bohrungen werden Ölverschlussschrauben oder Entlüftungsschrauben eingeschraubt. Die Bohrungen weisen alle dasselbe Gewinde auf. Die Ölverschlussschraube nimmt je nach Einbauposition die Funktion einer Ölablassschraube, einer Ölpegelkontrolle oder einer Entlüftung an. Die Bohrungen sind derart am Getriebe angebracht, dass immer jeweils mindestens ein Bohrung für eine Ölablassschraube, mindestens ein Bohrung für eine Ölpegelkontrollschraube und mindestens ein Bohrung für eine Entlüftungsschraube vorhanden ist Insbesondere kann das Getriebe in verschiedenen Ausrichtungen in der Anwendung eingebaut sein. Die genannten Bohrungen sind zusätzlich derart positioniert, dass die genannten Funktionen alle in jeder erlaubten Ausrichtung ausführbar sind.
Der erfindungsgemäße Sensor ist derart gestaltet, dass er in die Bohrungen dicht und fest einmontierbar ist, ohne dass Ölverlust auftritt. Insbesondere ist er in die Bohrung für Ölablass einschraubbar.
In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel skizziert. Das Getriebe ist auf der Bodenplatte 213 montiert und weist hierbei ein Getriebegehäuse 202 auf, das in seinem Inneren als Schmierstoff Öl umschließt. Der Ölpegel 200 ist für die vorliegende Ausrichtung und Bauform des Getriebes angedeutet. Das Getriebe ist dabei auf der Bodenplatte montiert. Der Elektromotor 203 treibt das Ritzel 201 an, das mit einem Zahnrad 206 im Eingriff steht, welches wiederum mit der Abtriebswelle 204 verbunden ist.
Die Ölfüllung 205 ist derart gewählt, dass die Verzahnung des Zahnrades 106 zumindest ins Öl eintaucht und somit beim Drehen auch das Ritzel 201 geschmiert ist. Der Sensor 207 ist in ein Bohrung für eine Ölablassschraube eingeschraubt und weist nach außen einen Anschlusskopf 208 auf, von dem aus eine elektrische Leitung 209 zu einer elektronischen Schaltung führt.
Der Motor 203 weist zum Anschließen seiner Energieversorgung einen Klemmenkasten 210 auf. Die Zuleitung 211 ist elektrisch mit der Leitung 209 verbunden, wobei die Zuleitung 211 und die Leitung 209 innerhalb des Klemmenkastens 210 mit einer elektronische Schaltung verbunden sind, die zur Auswertung und Weiterverarbeitung der vom Sensor 207 erfassten Informationen dient. Diese elektronische Schaltung umfasst in einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel einen Busumsetzer, der die vorn Sensor 207 erfassten Informationen über einen Feldbus, der von der Zuleitung 211 umfasst wird, an weitere Feldbusteilnehmer oder eine zentrale Steuerung weiterleitet.
Zum Schutz der elektronischen Schaltung ist eine Wärmesperre 212 zwischen Klemmenkasten 210 und Motor 203 vorhanden, wobei die Wärmesperre 212 einen derart hohen thermischen Widerstand aufweist, dass die Signalelektronik in keinem Betriebszustand gefährlich hohe Temperaturen erreicht. Insbesondere ist dieser thermische Widerstand der Wärmesperre 212 größer als der thermische Widerstand vom Motor zur Umgebung.
In der 3 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel skizziert. Das Getriebe ist auf der Bodenplatte 313 montiert und weist hierbei ein Getriebegehäuse 301 auf, das in seinem Inneren als Schmierstoff Öl umschließt. Der Ölpegel 300 ist für die vorliegende Ausrichtung und Bauform des Getriebes angedeutet. Das Getriebe ist dabei auf der Bodenplatte montiert. Des Getriebe ist von einem Elektromotor antreibbar über das Ritzel 302 oder es ist mit einem Generator oder einer anderen Vorrichtung verbunden. Bei all diesen Anwendungen steht des Ritzel 302 mit einem Zahnrad 307 im Eingriff, welches mit der Abtriebswelle 305 verbünden ist.
Die Ölfüllung 308 ist derart gewählt, dass die Verzahnung des Zahnrades 307 zumindest ins Öl eintaucht und somit beim Drehen auch das Ritzel 302 geschmiert ist. Der Sensor 308 ist in ein Bohrung für eine Ölablassschraube eingeschraubt und weist nach außen einen Anschlusskopf 309 auf, von dem aus eine elektrische Leitung 310 zu einer elektronischen Schaltung 303 mit Gehäuse führt, die über eine Wärmesperre 311 am Getriebe anmontiert ist.
Dabei weist die Wärmesperre 311 einen derart hohen thermischen Widerstand aufweist, dass die Signalelektronik der elektronischen Schaltung 303 in keinem Betriebszustand gefährlich hohe Temperaturen erreicht. Insbesondere ist dieser thermische Widerstand der Wärmesperre 212 größer als der thermische Widerstand vom Getriebe zur Umgebung.
Dabei dient die elektronischen Schaltung 303 zur Auswertung und Weiterverarbeitung der vom Sensor 308 erfassten Informationen. Diese elektronische Schaltung umfasst in einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel einen Busumsetzer, der die vom Sensor 308 erfassten Informationen über einen Feldbus an weitere Feldbusteilnehmer oder eine zentrale Steuerung weiterleitet.
In einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Sensor 107, 207, 308 ein Temperatursensor; d. h., dass als physikalische Größe die Temperatur des Öls oder eine der Temperatur des Öls entsprechende Größe erfasst wird. Beispielhaft ist eine solche Größe die Temperatur der Sensorhalterung oder dergleichen. Denn eine solche Temperatur hinkt dem Verlauf der Temperatur des Öls nach, da die Sensorhalterung nicht verschwindende Wärmekapazität hat und die thermischen Widerstände innerhalb der aus Metall ausführbaren Sensorhalterung je nach Materialwahl kleiner sind als der thermische Widerstand zum Öl Außerdem weist die Sensorhalterung je nach Ausführung einen kleineren thermischen Widerstand zur Umgebung auf als das Öl, wodurch die Temperatur der Sensorhalterung etwas niedriger ist als die Temperatur des Öls.
Im Folgenden wird nur vom Sensor zur Erfassung der Temperatur des Öls gesprochen. Die hier beschriebenen Abweichungen und ähnliche weitere Abweichungen werden nicht weiter speziell erwähnt. Analoges gilt bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen auch für die weiter genannten physikalischen Größen.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird der Zustand des Öls, insbesondere die Alterung des bis, mittels einer kritischen Kennlinie berücksichtigt. Dabei ist diese kritische Kennlinie in einem Diagramm einzeichenbar, bei welchem die Abszisse und Ordinate die Temperatur und die Betriebszeit ist. Jeder Temperatur ist also mittels der kritischen Kennlinie eine Betriebszeit zugeordnet. Diese Betriebszeit darf nicht überschritten werden, da die Funktion des Öls, insbesondere als Schmiermittel, danach nicht mehr gesichert ist. Erfindungsgemäß wird die Temperatur des Öls zu genügend dicht aufeinander folgenden Zeitpunkten erfasst und gemäß der Kennlinie gewichtet summierend bewertet. Die Zeitpunkte folgen beispielsweise im Abstand von einer Minute aufeinander. Je nach Wärmekapazität des Antriebs und anderen Parametern sind auch andere zeitliche Abstände vorteilhaft verwendbar.
In der 4 ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem in einem Diagramm beispielhafte Werte für Temperatur und Betriebszeit mit der entsprechenden kritischen Kennlinie aufgetragen sind. beispielsweise erreicht ein Getriebe, das mit einer Temperatur von 100°C betrieben wird, nach einer Betriebszeit von 2500 h seine kritische Betriebszeit. Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun ein Verfahren ausführbar, das bei Erreichen dieser Betriebszeit von 2500 h bei 100°C eine elektrische, optische oder akustische Warnung absetzt. In entsprechender Weise erreicht ein Getriebe, das mit einer Temperatur von 85°C betrieben wird, nach einer Betriebszeit von 5000 h seine kritische Betriebszeit. bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel erreicht das Getriebe nach einer beispielhaften Betriebszeit von 26000 h die maximal zulässige Betriebszeit des Öls bei Temperaturen unter 70°C. Danach soll dieses Öl ausgetauscht werden, da nicht unerhebliche Alterungsprozesse stattgefunden haben. Andere Sorten von Öl weisen andere maximal zulässige Betriebszeiten auf.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird die Temperatur jeweils mit dem zugehörigen letzten zeitlichen Abstand multipliziert und unter Berücksichtigung eines Werts, der aus dem zu dieser Temperatur gehörenden Kennlinienpunkt abgeleitet ist, verrechnet.
Das zugehörige Verfahren wird im Folgenden genauer erläutert:
Es werden vom Sensor Werte physikalischer Größen, insbesondere die Temperatur, gemessen. Mit der mit dem Sensor verbundenen elektronischen Schaltung werden die Werte derart verarbeitet, ausgewertet und/oder weitergeleitet werden, dass zumindest bei Über- oder Unterschreiten bestimmter kritischer Werte eine Information über Schmierstoffwechsel wegen Schmierstoffalterung und/oder Unbrauchbarkeit des Schmierstoffs erzeugt und dann angezeigt und/oder übermittelt wird. Dazu wird mittels der elektronischen Schaltung die physikalische Größe T immer wiederkehrend nach jeweiligen Zeitabständen Δt_i gemessen, jeweils aus diesem gemessenen Wert mindestens unter Verwendung einer vorbestimmbaren Kennlinie ein Funktionswert f(T_i) bestimmt, dieser Funktionswert mit dem jeweiligen Wert des Zeitabstandes Δt_i multipliziert, als Ergebnis die Summe all dieser Multiplikationsergebnisse gebildet, das Ergebnis auf ein Über- oder Unterschreiten eines bestimmten kritischen Wertes W_KRIT überwacht, eine Information über Schmierstoffwechsel wegen Schmierstoffalterung und/oder Unbrauchbarkeit des Schmierstoffs erzeugt und dann angezeigt und/oder übermittelt wird.
Das Ergebnis ist also als
darstellbar, wobei i alle Zeitabstände durchläuft. Sobald dieses Ergebnis den bestimmten kritischen Wert W_KRIT erreicht, wird die genannte Information erzeugt. Die vorbestimmbare Kennlinie und die Funktion sind derart, dass bei konstanter physikalischer Größe T die Beziehung
ist, wobei t_MAX die maximal zulässige Betriebsdauer des Schmierstoffes bei ununterbrochenem Betrieb und bei konstanter physikalischer Größe T ist. Als physikalische Größe ist insbesondere die Temperatur T vorteilhaft verwendbar.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird dieses Verfahren mittels einer elektronischen Schaltung ausgeführt, die einen Frequenzgenerator umfasst, der ein Signal mit einer von der Temperatur abhängigen Frequenz erzeugt. Diese Abhängigkeit ist dabei der Kennlinie entsprechend gestaltet. Das Signal wird einem Zähler derart zugeführt, dass die Zahl der Perioden des Signals gezählt werden. Bei Erreichen eines kritischen Zählerstandes, beispielsweise 0 bei einer Ausführung als Abwärtszähler, gibt dann die elektronische Schaltung ein akustische, elektrische oder optische Warnung heraus. Dazu sind mit der elektronischen Schaltung entweder Mittel zur optischen Anzeige, Mittel zur Erzeugung akustischer Signale oder andere Mittel verbunden, wie beispielsweise ein 24 V Signal oder ein Feldbusumsetzer zur Weiterleitung der Warnung an weitere Feldbusteilnehmer oder an einen zentralen Rechner.
Die 6a, 6b und 6c verdeutlichen ein beschriebenes Ausführungsbeispiel mit beispielhaften Werten. In der 6a ist ein Temperaturverlauf eines Getriebes über zwei Tage hinweg qualitativ gezeigt. Bei Betriebsbeginn steigt die Temperatur auf einen höheren Wert an. Die durch Wärmewiderstand und Wärmekapazität bedingte Zeitkonstante beträgt etwa 1 Stunde. Bei Betriebsende fällt die Temperatur wieder zurück. In der 6b ist die gemäß der kritischen Kennlinie generierte Spannung des Frequenzgenerators gezeigt. Bei hohen Temperaturen hat der Spannungsverlauf eine hohe Frequenz, also viele Pulse pro Zeit. Bei niedrigen Temperaturen hat der Spannungsverlauf eine niedrige Frequenz, also wenige Pulse pro Zeit. In der 6c ist der Zählerstand N des Zählers gezeigt, der die steigenden Flanken der Pulse des Spannungsverlaufs zählt. Bei Erreichen eines kritischen Zählerstandes N_krit wird eine Warnung ausgelöst.
Bei dem Verfahren zur Auswertung ist beispielhaft bei der Funktion g(f(T_i), t) = a·|sin(b·f(T_i)·t)| die Frequenz f(T_i) temperaturabhängig. Statt der Sinusfunktion ist auch eine andere periodische Funktion verwendbar, beispielsweise eine Rechtecksfunktion oder Dreiecksfunktion. a und b sind Parameter, insbesondere zur Normierung und Anpassung. Die Bildung des Zählerstandes entspricht somit der Bildung von
Bei Erreichen eines kritischen Zählerstandes N_krit wird eine Warnung ausgelöst, also beispielsweise eine Warnung für Schmierstoffwechsel.
In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden die vom Sensor gelieferten elektrischen Größen A/D-gewandelt und einem Mikrocontroller oder einem Mikroprozessor zugeführt, der mit einen nichtflüchtigen Speicher verbunden ist, damit die gespeicherten Daten auch bei Abschalten der Anlage oder Stromausfalls nicht verloren gehen. Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform, dass die Kennlinie in einfacher Weise als Tabelle ablegbar ist und nicht komplizierte elektronische analoge Schaltungen zur Erzeugung des Kennlinienverhaltens nötig sind. Das dabei angewandte Verfahren besteht wiederum darin, dass nach einer jeweiligen Messung der Temperatur jeweils die Zeitdifferenz zu der letzten Messung der Temperatur gewichtet aufsummiert wird, wobei das Gewicht von der jeweiligen Temperatur abhängig ist gemäß der kritischen Kennlinie. Wenn die Aufsummation einen kritischen Wert überschreitet wird wiederum eine akustische, elektrische oder optische Warnung, insbesondere über Feldbus oder als 24 V Signal, heraus.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel befindet sich der nichtflüchtige Speicher in einem Feldbusteilnehmer oder in einem zentralen Rechner, der an den Feldbus angeschlossen ist; somit werden die Messdaten nach jeder Messung zu diesem Speicher übertragen und dann von Zeit zu Zeit ausgewertet.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird nicht nur die Temperatur erfasst sondern auch mindestens eine weitere physikalische Größe. Dazu wird ein Oberflächenwellensensor eingesetzt, der auf einem Silizium-Plättchen an einem Punkt oder Bereich Oberflächenwellen erzeugt, die sich entlang der Oberfläche des Plättchens ausbreiten und an einem anderen Punkt oder Bereich von einem Empfänger detektiert und/oder mindestens teilweise empfangen werden. Je nach Temperatur des Plättchens ist die Laufzeit der Oberflächenwellen zwischen Aussendung und Empfang verschieden. Außerdem ist die Laufzeit von weiteren Größen beeinflussbar. Insbesondere ist hierbei eine Viskosität des an der Oberfläche oder im Bereich der Oberfläche sich befindenden Öls wichtig, da die Oberflächenwellen, insbesondere als Scherwellen, sich abhängig von der Viskosität verschieden schnell ausbreiten und verschieden stark gedämpft werden.
Die Erzeugung und der Empfang der Oberflächenwellen erfolgt mit auf dem Silizium-Plättchen aufgebrachten metallischen Strukturen, die jeweils kammförmig ausgebildet sind und jeweils eine Kapazität aufweisen. Somit ist die komplexe Dielektrizität des sich in der Nähe der Strukturen befindenden Öls messbar. Insbesondere ist auch die elektrische Leitfähigkeit erfassbar. Jede der genannten physikalischen Größen ist auch bei verschiedenen Frequenzen erfassbar, wenn die elektronische Schaltung hierfür geeignet ausgelegt wird.
In der elektronischen Schaltung werden nun bei weiteren Ausführungsbeispielen die Laufzeit und/oder die Dämpfung der Oberflächenwellen gemessen bei einer oder mehreren Temperaturen. Diese Messwerte sind zusammen mit den Messwerten für Temperatur, die vom Temperatursensor detektiert werden, speicherbar. Besonders günstig ist bei Verwendung eines Mikrocontrollers mit nichtflüchtigem Speicher die Abspeicherung der jeweiligen Messwerte zusammen mit Temperaturen.
Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren werden die jeweiligen Messwerte zusammen mit Temperaturen in den ersten Betriebsstunden des Getriebes gemessen und abgespeichert. Somit liegen Messwerte bei mindestens einer Temperatur vor. Während des Betriebs werden von Zeit zu Zeit wieder die Temperatur und die mindestens eine physikalische Größe gemessen. Stimmt die Temperatur überein, ist die Veränderung des Wertes der physikalischen Größe feststellbar. Wenn diese Änderung einen kritischen Wert überschreitet, wird eine akustische, elektrische oder optische Warnung, insbesondere über Feldbus oder als 24 V Signal, ausgelöst.
Bei einem Getriebe, dessen Öl während der ersten Tage des Betriebs verschiedene Temperaturen aufweist, beispielsweise 20°C bis 80°C, sind die Werte der physikalischen Größen sogar für einen ganzen solchen Bereich in dichter Folge der Temperaturen abspeicherbar. Somit ist dann später, beispielsweise nach 10 Jahren, wieder mindestens ein Wert einer physikalischen Größe bei mindestens einer Temperatur vergleichbar mit dem Anfangszustand. Wenn die Differenz einen kritischen Wert überschreitet, wird eine akustische, elektrische oder optische Warnung, insbesondere über Feldbus oder als 24 V Signal, ausgelöst. Dabei ist der kritische Wert in einem erfindungsgemäßen Verfahren konstant. In einem anderen erfindungsgemäßen Verfahren ist dieser kritische Wert von der zugehörigen Temperatur abhängig.
In einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird mit einem Sensor die Temperatur und insbesondere als weitere physikalische Größe ein Wert für Viskosität erfasst. Dazu wird in der oben beschrieben Weise ein Oberflächenwellensensor verwendet, der im Kontakt steht mit dem Öl des Getriebes.
Zu Beginn des Betriebes des Öls, also bei Inbetriebnahme oder nach Ausführen eines Ölwechsels wird bei einer Temperatur T_1, von beispielsweise 80°C, ein erster Wert für Viskosität η_o gemessen und abgespeichert. Die Abspeicherung erfolgt in einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel in einer elektronischen Schaltung 303 gemäß 3 und in einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß 2 in einem Umrichter. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen erfolgt die Abspeicherung in einem über Feldbus verbundenen Feldbusteilnehmer oder in einer zentralen Steuerung.
Statt der Messung und Abspeicherung eines einzigen Wertes für Viskosität ist es bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen vorteilhaft mehrere Werte abzuspeichern oder Mittelwerte von Messwerten abzuspeichern. Mittelwerte von Messwerten dürfen jedoch nur bei jeweils der gleichen Temperatur gebildet werden. Unter gleicher Temperatur' ist auch ein Temperaturbereich mit einer Ausdehnung von höchstens 1 K zu verstehen. Bei größeren Temperaturbereichen ist die Schwankung der Messwerte für Viskosität größer und somit der Fehler des gesamten Verfahrens größer.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen werden die Messwerte für Viskosität bei verschiedenen Temperaturen gemessen, beispielsweise 70°C, 80°C, 85°C und 95°C. Die Abspeicherung umfasst dabei das Abspeichern der Messwerte für Viskosität zusammen mit der Temperatur. Statt der einzelnen Messwerte können wiederum Mittelwerte abgespeichert werden oder entsprechende statistische Größen, wie Standardabweichung oder dergleichen.
Bei diesen weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird während des Betriebs oder nach einer gewissen Betriebszeit wiederum ein Messwert für Viskosität bei zugehöriger Temperatur gemessen oder es werden mehrere Messwerte für Viskosität bei zugehörigen Temperaturen gemessen. Ebenso sind wiederum Mittelwerte oder statistische Größen verwendbar.
Der Messwert für Viskosität bei einer Temperatur T_1 wird nun mit dem Messwert für Viskosität η_o verglichen. Falls die so ermittelte Differenz Δη einen kritischen Werte überschreitet, wird eine elektrische, optische oder akustische Warnung ausgelöst, da das Öl seinen Zustand in gefährlicher Weise verändert hat, insbesondere überbeansprucht oder gealtert ist.
Bei Abspeicherung mehrerer Messwerte für Viskosität werden diese Messwerte mit der jeweils bei entsprechender Temperatur gemessener Viskosität η_o verglichen.
in der 7 ist noch ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel gezeigt, wobei die Auswerteelektronik 701 mittels einer Wärmesperre 702 vom Öl getrennt ist und an der Innenseite des Getriebedeckel 703 montiert ist, wobei die Leitung 704 durch den Getriebedeckel 703 hindurchgeführt ist. Von Vorteil ist dabei wiederum, dass die Auswerteelektronik 701 als elektronische Schaltung platzsparend kostengünstig integriert ist und kein zusätzliches Gehäuse benötigt wird. Trotz der hohen Temperatur des Schmierstoffs ist sie mit demselben Gehäuse schätzbar, weil eine kostengünstig realisierbare Wärmesperre 702 angebracht ist. Ausführarten von Wärmesperren sind dem Fachmann bekannt. Die Wärmesperre hat zugleich die Funktion, den Schmierstoff von der elektronischen Schaltung fernzuhalten. Besonders einfach und schnell ausführbar ist beispielsweise ein Vergießen mit einer geeigneten Vergussmasse niedriger spezifischer Wärmeleitfähigkeit und hoher Inertheit gegen den Schmierstoff.
Wesentlicher weiterer Vorteil ist dabei, dass die Getriebedeckel mit oder ohne Auswerteelektronik 701 ausführbar sind. Somit ist je nach Kundenwunsch innerhalb einer Baureihe von Getrieben das Getriebe ausstattbar. Insbesondere sind auch vorhandene Getriebe kostengünstig, einfach und schnell nach- oder umrüstbar.
In der 7 sind die Gehäuse bildenden Teile nicht nur als schemahafter Strich wie in 1 bis 3 dargestellt, sondern als ausgedehntere Objekte.
In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird nicht nur der jeweilige Messwert der physikalischen Größe T verwendet, sondern es werden im jeweiligen Zeitpunkt alle vorher vorhandenen Werte und die zugehörigen Zeitabständen Δt_i berücksichtigt. Dazu weist die Vorrichtung einen Speicher auf, der die Werte dauerhaft, auch bei Stromausfall, speichert. Aus allen bereits gemessenen Werten T, wird unter Verwendung eines vorbestimmbaren Kennlinienfeldes ein Funktionswert f({T_i}) für alle jeweiligen Zeitabständen Δt_i bestimmt. Aus allen diesen Funktionswerten und den jeweiligen Werten der Zeitabstände wird ein Ergebnis gebildet. Das Ergebnis wird auf ein Über- oder Unterschreiten eines bestimmten kritischen Wertes W_KRIT überwacht und dann eine Information über Schmierstoffwechsel wegen Schmierstoffalterung und/oder Unbrauchbarkeit des Schmierstoffs erzeugt, angezeigt und/oder übermittelt.
In einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird jeweils ein Alterungszustand a_i bestimmt. Mit dem Messwert T_i und dem Zeitabstand Δt_i wird dann der neue Alterungszustand a_i+1 bestimmt, wobei Kennwerte berücksichtigt werden, die für unterschiedlich hohe Temperaturen und unterschiedliche Alterungszustände a_i verschiedene Alterungsgeschwindigkeiten, also Zunahmen der Alterung pro Zeit, beschreiben. Der jeweilige Alterungszustand a_i berücksichtigt somit sogar die Vorgeschichte des Temperaturverlaufs.
Bezugszeichenliste

100: Ölpegel
101: Ritzel
102: Getriebegehäuse
103: Elektromotor
104: Abtriebswelle
105: Ölfüllung
106: Zahnrad
107: Sensor
108: Anschlusskopf
109: Leitung
110: Bodenplatte
200: Ölpegel
201: Ritzel
202: Getriebegehäuse
203: Elektromotor
204: Abtriebswelle
205: Ölfüllung
206: Zahnrad
207: Sensor
208: Anschlusskopf
209: Leitung
210: Klemmenkasten
211: Zuleitung
212: Wärmesperre
213: Bodenplatte
300: Ölpegel
301: Getriebegehäuse
302: Ritzel
303: Auswerteelektronik
304: Antriebswelle
305: Abtriebswelle
306: Ölfüllung
307: Zahnrad
308: Sensor
309: Anschlusskopf
310: Leitung
311: Wärmesperre
312: Bodenplatte
701: Auswerteelektronik
702: Wärmesperre
703: Getriebedeckel
704: Leitung

Claims

Antriebsvorrichtung, umfassend mindestens ein Getriebe (101, 102, 104, 106) und mindestens einen Sensor (107), wobei das Getriebe (101, 102, 104, 106) mindestens einstufig ausgeführt ist und mit einem umrichtergespeisten Elektromotor (103) mindestens mittelbar verbunden ist, und wobei das Getriebe (101, 102, 104, 106) mindestens ein Schmiermittel (105) umschließt, und wobei der Sensor (107) derart elektrisch mit der Signalelektronik des Umrichters verbindbar ist und mit dem Getriebe (101, 102, 104, 106) derart mechanisch verbunden ist, dass mittels des Sensors (107) mindestens die Temperatur des Schmiermittels (105) oder eine mit der Temperatur verknüpfte Größe messbar ist, und die Signalelektronik des Umrichters mindestens einen Mikrocontroller und Analogdigital-Wandler umfasst und derart gestaltet ist, dass die gemessenen Werte der Temperatur oder Größe zum Steuern und Regeln des Elektromotors (103) verwendbar sind und eine elektronische Schaltung zur Bestimmung einer Schmierstoffwechselinformation und/oder Schmierstoffzustandsinformation mit der Signalelektronik verbunden ist, wobei zur Bestimmung auch Zeitabstandsbestimmungsmittel zur Bestimmung von Zeitabständen zwischen den Messungen der Temperatur vorgesehen sind, und Mittel zur Ausgabe einer akustischen, elektrischen oder optischen Warnung über Schmierstoffwechsel und/oder Schmierstoffzustandsinformation mit der Signalelektronik verbunden sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektronische Schaltung eine Wärmesperre (702) zum Schmiermittel (306) hin aufweist, wobei die elektronische Schaltung auf der Innenseite des Getriebedeckels (703) des Getriebegehäuses (703, 301) anmontiert ist und das Getriebegehäuse (703, 301) Gehäuse für die elektronische Schaltung darstellt. wobei der Getriebedeckel (703) zur Bildung einer Baureihe derart lösbar verbindbar ist mit dem Gehäuse (301) des Getriebes, dass statt des Getriebedeckels (703) mit elektronischer Schaltung auch ein Getriebedeckel ohne elektronische Schaltung verwendbar ist, wobei die elektronische Schaltung mindestens einen Mikrocontroller und Analog-Digital-Wandler umfasst und derart gestaltet ist, dass die gemessenen Werte der Temperatur oder Größe zum Steuern und Regeln eines Elektromotors verwendbar sind und die elektronische Schaltung zur Bestimmung einer Schmierstoffwechselinformation und/oder Schmierstoffzustandsinformation vorgesehen ist, wobei zur Bestimmung auch Zeitabstandsbestimmungsmittel zur Bestimmung von Zeitabständen zwischen den Messungen der Temperatur vorgesehen sind, und Mittel zur Ausgabe einer akustischen, elektrischen oder optischen Warnung über Schmierstoffwechsel und/oder Schmierstoffzustandsinformation mit der Auswerteelektronik verbunden sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektronische Schaltung im Klemmenkasten (210) des elektrischen Motors (203) integriert ist und/oder mindestens eine Wärmesperre (212) zum Inneren des elektrischen Motors (203) hin aufweist, wobei der Klemmenkasten (210) mit einem Klemmenkastendeckel zur Bildung einer Baureihe derart lösbar verbindbar ist mit dem Gehäuse des Klemmenkastens (210), dass statt des Klemmenkastendeckels mit elektronischer Schaltung auch ein Klemmenkastendeckel ohne elektronische Schaltung verwendbar ist, wobei die elektronische Schaltung mindestens einen Mikrocontroller und Analog-Digital-Wandler umfasst und derart gestaltet ist, dass die gemessenen Werte der Temperatur oder Größe zum Steuern und Regeln des Elektromotors (203) verwendbar sind, die elektronische Schaltung zur Bestimmung einer Schmierstoffwechselinformation und/oder Schmierstoffzustandsinformation vorgesehen ist, wobei zur Bestimmung auch Zeitabstandsbestimmungsmittel zur Bestimmung von Zeitabständen zwischen den Messungen der Temperatur vorgesehen sind, und Mittel zur Ausgabe einer akustischen, elektrischen oder optischen Warnung über Schmierstoffwechsel und/oder Schmierstoffzustandsinformation mit der Signalelektronik verbunden sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nicht nur Mittel zur Erfassung der Temperatur sondern auch Mittel zur Erfassung der Viskosität und/oder der komplexen Dielektrizität vorgesehen sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel Öl, Fließfett oder Fett ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor mindestens einen Temperatursensor umfasst.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor auch einen Oberflächenwellensensor umfasst.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflächenwellensensor derart ausgeführt ist, dass eine Viskosität und/oder die komplexe Dielektrizität messbar ist.
Verfahren für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass – vom Sensor Werte physikalischer Größen des Schmierstoffs in der Vorrichtung gemessen werden, – mit der mit dem Sensor verbundenen elektronischen Schaltung die Werte derart verarbeitet, ausgewertet und/oder weitergeleitet werden, dass – zumindest bei Über- oder Unterschreiten bestimmter kritischer Werte eine Information über Schmierstoffwechsel wegen Schmierstoffalterung und/oder Unbrauchbarkeit des Schmierstoffs erzeugt und dann angezeigt und/oder übermittelt wird, wobei mittels der elektronischen Schaltung – eine physikalische Größe T immer wiederkehrend nach jeweiligen Zeitabständen Δt_i gemessen wird, – jeweils aus mindestens einem aller bereits gemessenen Werte T_i mindestens unter Verwendung eines vorbestimmbaren Kennlinienfeldes ein Funktionswert f({T_i}) bestimmt wird, – aus allen diesen Funktionswerten und den jeweiligen Werten der Zeitabstände ein Ergebnis gebildet wird, – das Ergebnis auf ein Über oder Unterschreiten eines bestimmten kritischen Wertes W_KRIT überwacht wird – und dann eine Information über Schmierstoffwechsel wegen Schmierstoffalterung und/oder Unbrauchbarkeit des Schmierstoffs erzeugt und dann angezeigt und/oder übermittelt wird.
Verfahren für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass – vom Sensor Werte physikalischer Größen des Schmierstoffs in der Vorrichtung gemessen werden, – mit der mit dem Sensor verbundenen elektronischen Schaltung die Werte derart verarbeitet, ausgewertet und/oder weitergeleitet werden, dass – zumindest bei Über- oder Unterschreiten bestimmter kritischer Werte eine Information über Schmierstoffwechsel wegen Schmierstoffalterung und/oder Unbrauchbarkeit des Schmierstoffs erzeugt und dann angezeigt und/oder übermittelt wird, wobei mittels der elektronischen Schaltung – physikalische Größe T immer wiederkehrend nach jeweiligen Zeitabstanden Δt_i gemessen wird, – jeweils aus diesem gemessenen Wert T mindestens unter Verwendung einer vorbestimmbaren Kennlinie ein Funktionswert f(T_i) bestimmt wird, – dieser Funktionswert mit dem jeweiligen Wert des Zeitabstandes multipliziert wird, – als Ergebnis die Summe all dieser Multiplikationsergebnisse gebildet wird, – das Ergebnis auf ein Über- oder Unterschreiten eines bestimmten kritischen Wertes W_KRIT überwacht wird – und dann eine Information über Schmierstoffwechsel wegen Schmierstoffalterung und/oder Unbrauchbarkeit des Schmierstoffs erzeugt und dann angezeigt und/oder übermittelt wird, wobei die vorbestimmbare Kennlinie und die Funktion derart sind, dass bei konstanter physikalischer Größe T die Beziehung
ist, wobei t_MAX die maximal zulässige Betriebsdauer des Schmierstoffes bei ununterbrochenem Betrieb bei konstanter Temperatur, wobei des Ergebnis
ist, wobei i alle Zeitabstände durchläuft.
Verfahren für eine Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass – vom Sensor Werte physikalischer Größen des Schmierstoffs in der Vorrichtung gemessen werden, – mit der mit dem Sensor verbundenen elektronischen Schaltung die Werte derart verarbeitet, ausgewertet und/oder weitergeleitet werden, dass – zumindest bei Über- oder Unterschreiten bestimmter kritischer Werte eine Information über Schmierstoffwechsel wegen Schmierstoffalterung und/oder Unbrauchbarkeit des Schmierstoffs erzeugt und dann angezeigt und/oder übermittelt wird, wobei mittels der elektronischen Schaltung – eine physikalische Größe T immer wiederkehrend nach jeweiligen Zeitabständen Δt_i gemessen wird, – aus diesem gemessenen Wert mindestens unter Verwendung einer vorbestimmbaren Kennlinie ein Funktionswert f(T_i) bestimmt wird, – der Wert einer zeitlich periodischen Funktion g(f(T_i), t) bestimmt wird, deren Periode von dem Funktionswert f(T_i) abhängt, – dieser Funktionswert mit dem jeweiligen Wert des Zeitabstandes multipliziert wird, – als Ergebnis die Summe all dieser Multiplikationsergebnisse gebildet wird, – das Ergebnis auf ein Über- oder Unterschreiten eines bestimmten kritischen Wertes W_KRIT überwacht wird, – eine Information über Schmierstoffwechsel wegen Schmierstoffalterung und/oder Unbrauchbarkeit des Schmierstoffs erzeugt und dann angezeigt und/oder übermittelt wird, wobei das Ergebnis
ist, wobei i alle Zeitabstände durchläuft, wobei die Funktion g(f(T_i), t) = |a·sin(b·f(T_i)·t|) ist, wobei a und b Parameter sind, oder die Funktion eine andere periodische Funktion ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Sensors eine weitere physikalische Größe wie Viskosität, Dielektrizität, elektrische Leitfähigkeit gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte für die weitere physikalische Größe ein erstes Mal mindestens nach Inbetriebnahme und/oder Schmierstoffwechsel gemessen werden und mindestens ein weiteres Mal, und dass die mindestens beiden Werte bei gleicher Temperatur gemessen werden, und dass die Differenz mindestens der beiden Werte bestimmt wird, und dass bei Überschreiten eines kritischen Wertes für diese mindestens eine Differenz eine Warnung ausgelost wird.