-
Die
Erfindung betrifft ein Sensorsystem für ein Getriebe und einen Baukasten
von Adapterschrauben für
ein Sensorsystem.
-
Es
ist allgemein bekannt, dass elektronische Schaltungen, welche für das industrielle
Umfeld vorgesehen sind, für
Hutschienenmontage ausgeführt sind
und diese meist in einem Schaltschrank angeordnet sind.
-
Aus
der
EP 1421264 B1 ist
eine Verschlussschraube für
ein Getriebe bekannt, an der ein Körperschallsensor befestigbar
ist.
-
Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Anlagen mit Getriebemotoren
weiterzubilden, wobei eine einfache und kostengünstige Art der Erhöhung der
Sicherheit in der Anlage erreichbar sein sollte.
-
Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bei dem Sensorsystem nach den in Anspruch 1 und bei dem Baukasten
nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Wesentliche
Merkmale der Erfindung bei dem Sensorsystem sind, dass das Sensorsystem
für ein
Getriebe vorgesehen ist,
wobei das Sensorsystem eine Sensoreinheit
und eine separate Auswerteeinheit, insbesondere zur Auswertung der
Sensorsignale, umfasst,
wobei die Sensoreinheit mit einer Adapterschraube dicht
und lösbar
verbindbar ist, die in eine Gewindebohrung des Getriebegehäuses dicht
und lösbar
verbindbar ist.
-
Von
Vorteil ist dabei, dass verschiedene Sensoreinheiten mit der Auswerteeinheit
verbindbar sind. Außerdem
ist die Elektronik, also die Auswerteeinheit, austauschbar ohne
Gefahr des Ölaustritts.
Denn die Adapterschraube ist zunächst
in eine Gewindebohrung des Getriebes einschraubbar und dicht verbindbar.
Danach ist die Sensoreinheit mit der Adapterschraube dicht verbindbar.
Separat hiervon ist die Auswerteeinheit entweder am Getriebe oder
an einer anderen Vorrichtung befestigbar und elektrisch verbindbar
mit der Sensoreinheit. Somit ist die Auswerteeinheit jederzeit austauschbar
bei Reparaturvorgängen
oder Wartungsvorgängen.
Für verschieden ausgeführte Getriebe
ist auch jeweils eine optimal angepasste Sensoreinheit verwendbar.
Somit ist eine gesamte Baureihe von Getrieben, die unterschiedlich große Getriebe
mit unterschiedlich großen
Gewindebohrungen umfasst, optional ausstattbar mit dem Sensorsystem.
Für verschieden
große
Getriebe ist eine jeweils entsprechende Sensoreinheit verwendbar,
die in ihrer Länge
den geometrischen Abmessungen des Getriebes mit seinen Verzahnteilen
und seiner Schmierstofffüllung
entspricht. Für
verschieden große
Gewindebohrungen im jeweiligen Getriebe sind nur die entsprechenden
Adapterschrauben vorrätig
zu halten. Die Schnittstelle zwischen Adapterschraube und Sensoreinheit
kann stets unverändert
gehalten werden. Somit ist eine hohe Varianz von Getrieben mit möglichst
kleiner Anzahl von Teilen, die zusätzlich kostengünstig sind,
mit dem Sensorsystem ausstattbar.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit mit einem
Zwischenteil lösbar
verbindbar, welches mittelbar oder unmittelbar mit dem Getriebegehäuse verbindbar
ist unter Verwendung einer eine Gewindebohrung umfassenden Schraubverbindung.
Von Vorteil ist dabei, dass auch die Auswerteeinheit ohne zusätzlichen
Bearbeitungsaufwand am Getriebegehäuse befestigbar und somit unverlierbar
ist. Denn ein industrielles Getriebe einer Baureihe von Getrieben
hat üblicherweise
mehrere Gewindebohrungen zur Aufnahme von Ölablassschrauben. Je nach Montageorientierung
des Getriebes in der Anlage ist somit der Ölwechsel ausführbar. Dies
nutzt die Erfindung aus, indem diese im Stand der Technik vorhandene
Gewindebohrung verwendet wird zur Befestigung einer Auswerteeinheit,
also eines Gerätes
mit einer elektronischen Schaltung. Somit ist die Auswerteeinheit
in nur geringer Entfernung von der Sensoreinheit mit dieser zusammen
montierbar. Das Zwischenteil ermöglicht
außerdem
die Orientierung der Auswerteeinheit in einer Position, die für die jeweilige
Anlage vorteilig ist.
-
Mit
der Erfindung wird somit ein modular aufgebaute mechatronische Einheit
geschaffen. Denn das mechanische Getriebe ist nun mittels eines
Sensors samt Auswerteeinheit ausführbar in robuster Art und Weise.
Das Getriebe zusammen mit der Auswerteeinheit bildet also eine solche
Einheit, die zumindest eine Eintriebswelle und eine Abtriebswelle
aufweist sowie zumindest ein elektrisches Versorgungskabel.
-
In
Weiterbildung ist die Auswerteeinheit ohne Versorgungskabel ausgestattet
und gewinnt ihre Versorgungsenergie mit einer thermoelektrischen
Einheit aus der aus dem Getriebe an die Umgebung wegströmenden Wärme oder
aus einer piezoelektrischen Einheit, die die im Betrieb auftretenden Schwingungen
zur Energieerzeugung verwendet. In Weiterbildung werden die ausgewerteten
Sensorsignale berührungslos
an andere elektronische Geräte gesendet,
insbesondere in Zeitabständen.
Somit entfällt
auch die Verkabelung. In einer vorzugsweisen Weiterbildung ist die
Auswerteeinheit integriert in der Sensoreinheit ausgeführt, wobei
sich diese Ausführungsform
erst bei großen
Stückzahlen
wirtschaftlich herstellen lässt.
-
Bei
einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit
mit einem Zwischenteil lösbar
verbindbar, welches mittelbar oder unmittelbar mit einer Wand oder
anderen Vorrichtung verbindbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass
die Auswerteeinheit auch an einer anderen Vorrichtung befestigbar
ist. Denn wenn das Getriebe zu wenige oder nicht passende oder wegen
der Montagerichtung des Getriebes nachteilig angeordnete Gewindebohrungen
umfasst, ist eine Montage an einer anderen Vorrichtung vorteilhaft.
Dies gilt auch, falls der Bauraum für die Befestigung der Auswerteeinheit
am Getriebe nicht ausreichend sein sollte.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Auswerteeinheit Eingabemittel
und/oder Anzeigemittel. Von Vorteil ist dabei, dass Datenabfrage und
Datenanzeige ausführbar
sind.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Auswerteeinheit ein
Kabel zur Energieversorgung und/oder zum Datenaustausch. Von Vorteil ist
dabei, dass die Daten sicher und störungsfrei übertragbar sind. Insbesondere
sind Schaltausgänge setzbar
und eine industrieübliche
24 V Versorgung anschließbar.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Auswerteeinheit ein
Kabel zur elektrischen Verbindung mit der Sensoreinheit, insbesondere
zur Sensorsignalübertragung.
Von Vorteil ist dabei, dass die Auswerteeinheit separat austauschbar
ist.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Zwischenteil ein Winkelblech,
welches mittels eines mit diesem verbundenen Schraubteils in einer
Gewindebohrung des Getriebes einschraubbar und dicht verbindbar
ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Montagerichtung der Auswerteeinheit
sinnvoll einstellbar ist und nicht absolut fest abhängt von
der Montagerichtung des Getriebes.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Schraubteil eine nicht
durchgehende Gewindebohrung und ein Außengewinde. Von Vorteil ist dabei,
dass die dichte Verbindung zwischen Schraubteil und Getriebegehäuse ungestört bleibt beim
mittelbaren oder unmittelbaren Verbinden mit der Auswerteeinheit.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Adapterschraube eine
Dichtung und einen Außengewindebereich
zum Einschrauben in eine durchgehende Gewindebohrung des Getriebegehäuses. Von
Vorteil ist dabei, dass die Adapterschraube dicht und fest mit dem
Getriebegehäuse
verbindbar ist, also in hoher Schutzart.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sensoreinheit durch eine
durchgehende, zumindest einen Absatz aufweisende Innenbohrung der
Adapterschraube durchführbar.
Von Vorteil ist dabei, dass die Sensoreinheit austauschbar ist,
insbesondere auch gegen andere beispielsweise verschieden lange
Sensoreinheiten. Außerdem
sind die Verbindungskräfte
der Verbindung mit der Sensoreinheit im Wesentlichen getrennt von
den Verbindungskräften der
Verbindung der Adapterschraube mit dem Getriebegehäuse.
-
Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sensoreinheit mit der
Adapterschraube mittels einer Schneid-Klemm-Verbindung unter Verwendung
einer Überwurfmutter
verbindbar. Von Vorteil ist dabei, dass in schneller und einfacher
Weise eine dichte feste Verbindung für die Sensoreinheit herstellbar
ist.
-
Wichtige
Merkmale bei dem Baukasten von Adapterschrauben für ein Sensorsystem
sind, dass verschiedene Adapterschrauben vorgesehen sind, die sich
in ihrem Außengewinde
zum Einschrauben in die Gewindebohrung des Getriebegehäuses unterscheiden
und in der zugehörigen
Dichtung, wobei diese Adapterschrauben mit derselben Sensoreinheit und/oder Überwurfmutter
dicht und lösbar
verbindbar sind. Von Vorteil ist dabei, dass die verschiedenen Getriebe
der Baureihe von Getrieben mit entsprechend der Gewindebohrungen
verschiedenen Adapterschrauben ausstattbar sind. Außerdem sind
verschieden große
Getriebe mit verschieden langen Sensoreinheiten ausstattbar, so
dass der Sensor an möglichst
optimaler Stelle positionierbar ist, insbesondere möglichst
exakt. Es wird also eine hohe Varianz mit geringer Teilanzahl erreicht.
-
- 1
- Schraubteil
- 2
- Gehäuseteil
- 3
- Energieversorgung
und Ausgangsspannungen
- 4
- Anzeigemodul
- 5
- Anschlusskabel
Temperatursensor
- 6
- Winkelblech
- 7
- Mutter
- 20
- Gehäuse
- 21
- Absatz
- 23
- Anschlussbereich
- 24
- Bohrung
- 25
- Schraubgewindebereich
- 26
- Dichtring
- 27
- Adapterschraube
- 28
- Absatz
der Bohrung
- 29
- Klemmring
- 30
- Überwurfmutter
- 31
- Dichtung
- 32
- bearbeitete
Fläche
- 33
- nicht
durchgehende Gewindebohrung
- 34
- Gewindebereich
-
Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
-
In
der 1 ist eine erfindungsgemäße Auswerteeinheit gezeichnet.
Dabei umfasst die Auswerteeinheit Anzeigemodul 4, das Ein-
und Ausgabemittel umfasst. Die Elektronik ist von dem mit dem Anzeigemodul
dicht verbundenen Gehäuseteil 2 geschützt.
-
Mittels
des Kabels 3 ist eine Energieversorgung, vorzugsweise 24
V, zuführbar
und es sind Leitungen zum Datenaustausch, insbesondere Ausgangsspannungen
zum Setzen von Schaltausgängen,
vorgesehen.
-
Die
Auswerteeinheit ist mittels der Mutter 7 und einem in 1 nicht
sichtbaren Schraubenbereichs des Gehäuseteils 2 angeschraubt
an einem Winkelblech 6, das mittels des Schraubteils 1 am
Getriebegehäuse
angeschraubt ist. Hierzu wird eine der Gewindebohrungen verwendet,
die im Getriebegehäuse
zum Einbringen von Ölablassschrauben
vorgesehen sind.
-
Das
Schraubteil weist zum Einschrauben ins Getriebegehäuse einen
Gewindebereich 34 auf und eine Dichtung 31. Somit
ist das Schraubteil 1 einschraubbar und die Gewindebohrung
des Getriebegehäuses
dicht verschließbar.
Wie in 3 gezeigt, ist hierzu auch eine bearbeitete Fläche 32 vorgesehen
-
Außerdem wiest
das Schraubteil 1 an seiner vom Getriebe abgewandten Seite
eine nicht durchgehende Gewindebohrung 33 auf, an der das
Winkelblech 6 mittels einer Schraube anschraubbar ist.
Außerdem
weist die Auswerteeinheit ein Anschlusskabel 5 auf, mit
welchem die Sensoreinheit verbindbar ist, welche einen Temperatursensor
umfasst.
-
Die
Befestigung am Getriebe über
ein Zwischenteil hat zum Vorteil, dass einerseits eine thermische
Entkoppelung zwischen Getriebe und Auswerteteil ausführbar ist.
Somit ist die empfindliche Elektronik in ihrer Funktion nicht beeinträchtigt.
Außerdem
ist eine Wartung oder ein Austausch der Auswerteeinheit ermöglicht,
ohne dass ein Austreten von Öl
aus dem Getriebe zu befürchten
ist. Des Weiteren ist die Anordnung der Bohrung im Getriebegehäuse, also
die Montageorientierung des Getriebes, auch derart ausführbar, dass Öl an der
Innenseite der Gewindebohrung ansteht.
-
Die
Sensoreinheit weist, wie in 2 gezeigt,
ein Gehäuse 20 auf,
das einen Anschlussbereich 23 umfasst zur elektrischen
Verbindung mit der Auswerteeinheit, wobei der Anschlussbereich 23 auch
Anschlussvorrichtungen zum elektrischen Verbinden mit dem Anschlusskabel 5 aufweist.
-
Das
Gehäuse
weist auch einen Absatz 21 auf zur Bildung einer definierten
Position für
die Sensoreinheit in einer Adapterschraube 27. Im Endbereich
des verjüngten
Abschnittes des Gehäuses
der Sensoreinheit ist im geschützten
Inneren der Temperatursensor positioniert.
-
Die
Adapterschraube 27 wird wiederum in eine Gewindebohrung
des Getriebegehäuses
mit ihrem Schraubgewindebereich 25 eingeschraubt, wobei
ein Dichtring 26 vorgesehen ist. Somit ist die Adapterschraube
an sich dicht und sicher verbindbar. In die Bohrung 24 der
Adapterschraube 27 ist die Sensoreinheit einführbar bis
ein Absatz 28 der Bohrung mit dem Absatz 21 der
Sensoreinheit in Kontakt kommt.
-
Mittels
einer Überwurfmutter 30,
die auf die Außenseite
der Adapterschraube 27 aufgeschraubt wird, wird ein Klemmring 29 beim
Einschrauben zunehmend zusammengedrückt und somit die Sensoreinheit
mit der Überwurfmutter 30 und
der Adapterschraube 27 mittels dieses Klemmrings 29 zusammengequetscht
und dicht klemmend verbunden.
-
Dabei
weist die Überwurfmutter 30 zur
Verbindung mit der Adapterschraube 27 ein Schneidgewinde
auf.
-
Die
Auftrennung der Vorrichtung in Sensoreinheit und Auswerteeinheit
hat zum Vorteil, dass verschieden große und verschieden lange Sensoreinheiten
verwendbar sind mit derselben Auswerteeinheit. Somit sind bei kleinen
Getrieben sehr kurze und bei großen Getrieben sehr lange Sensoreinheiten
verwendbar.
-
Es
ist also eine Baureihe von Getrieben mit sehr unterschiedlichen
Varianten von Getrieben ausrüstbar
mit der Erfindung.
-
Mittels
der gemessenen Temperatur wird einerseits das Überschreiten eine kritischen
Temperatur überwacht,
wobei nach Überschreiten
eine Warnmeldung oder ein Signal erzeugbar ist, insbesondere beispielhaft
ein Schaltausgang gesetzt wird.
-
Andererseits
wird bestimmt, ob das Öl
des Getriebes seine Standzeit erreicht hat und ausgetauscht werden
muss. Hierzu wird in Zeitabständen die
Temperatur jeweils erfasst und ein mit der Temperatur gewichteter
Summand aufsummiert. Hierzu umfasst die Auswerteeinheit einen Mikrocontroller.
Bei Überschreiten
eines kritischen Wertes wird eine Warnmeldung oder ein Signal erzeugt,
das zur Information oder zum Auslösen des Schmierstoffwechsels
vorgesehen ist.
-
Mittels
des Winkelbleches ist die Auswerteeinheit auch statt am Getriebe
an einer anderen Vorrichtung der Anlage oder Wand verbindbar.
-
Als
Temperatursensor ist beispielhaft ein PT100 oder ein PT1000 verwendbar.
Es sind aber bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen auch Ölalterungssensoren
verwendbar, die beispielhaft hochfrequent die Viskosität des Schmierstoffs
erfassen, wobei allerdings der Sensor unmittelbar mit dem Schmierstoff
in Kontakt ist, also das Gehäuse der
Sensoreinheit eine entsprechende Öffnung aufweist.
-
Die
Adapterschraube ist mit verschieden großen Schraubgewindebereichen 25 und
entsprechenden Dichtungen herstellbar, wobei die Bohrung und die
weiteren Schnittstellenelemente zur Verbindung mit der Überwurfmutter
und der Sensoreinheit unverändert
bleiben.
-
Auf
diese Weise ist es ermöglicht,
dieselbe Sensoreinheit in verschieden große Gewindebohrungen der Gehäuse der
Getriebe einer Baureihe von Getrieben in einfacher und kostengünstiger
Weise zu verbinden. Für
jede Gewindebohrung muss nur eine Adapterschraube vorgesehen werden.