DE102007009093A1

DE102007009093A1 - Wälzlager mit RFID-Tag

Info

Publication number: DE102007009093A1
Application number: DE102007009093A
Authority: DE
Inventors: Stefan Doliwa
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-02-24
Filing date: 2007-02-24
Publication date: 2008-08-28

Abstract

ein Wälzlager weist eine erste Lauffläche (2) und eine zweite Lauffläche (3) sowie einen zwischen den Laufflächen (2, 3) angeordneten Wälzkörper (4) auf. Auf dem Wälzkörper (4) ist ein RFID-Tag (6) angeordnet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Wälzlager, welches zur drahtlosen Abfrage von Daten mit einem RFID-(radio frequency identification)Tag ausgerüstet ist.
Hintergrund der Erfindung
Rotativlager mit RFID-Tags sind beispielsweise aus der DE 100 17 572 A1 sowie aus der DE 11 2004 002 235 T2 bekannt. Während im erstgenannten Fall ein RFID-Tag am Innenring des Lagers angeordnet ist, ist nach der zweitgenannten Veröffentlichung eine Einbettung eines RFID-Tags in eine Dichtung vorgesehen. Die Verwendung eines RFID-Tags bei einer Linearführung ist beispielsweise in der EP 1 736 675 A1 beschrieben. Danach ist ein aus Kunststoff gefertigtes Führungsbauteil der Linearführung derart mit einem RFID-Tag versehen, dass das RFID-Tag von außen her nicht zugänglich ist.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten von RFID-Tags bei Wälzlagern zur erweitern.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Wälzlager mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch eine Wälzkörperanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Die im folgenden erläuterten Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gelten, soweit anwendbar, sowohl für die Vorrichtungsansprüche als auch für den Verfahrensanspruch.
Das nach der Erfindung ausgebildete Wälzlager weist mindestens einen zwischen zwei Laufflächen abrollenden Wälzkörper auf, der fest mit einem RFID-Tag, auch als Transponder, RFID-Chip oder Funketikett bezeichnet, verbunden ist. Die Laufflächen können hierbei entweder Laufflächen eines Rotativlagers oder Laufflächen eines Linearlagers sein. Der Wälzkörper, an dessen Oberfläche der RFID-Tag angebracht ist oder in dessen Innerem der RFID-Tag angeordnet ist, weist vorzugsweise die Gestalt einer Rolle, insbesondere Zylinderrolle, auf. Ebenso sind auch Kegelrollen, Tonnenrollen oder Kugelrollen geeignet. In allen Fällen ist der RFID-Tag vorzugsweise an einer Stirnseite des Wälzkörpers angeordnet.
Der RFID-Tag ist beispielsweise als im Nahfeld nutzbarer HF-Tag (13,56 MHz) oder als das elektromagnetische Fernfeld nutzender UHF-Tag (865–869 MHz) ausgebildet.
Im einfachsten Fall ist der RFID-Tag nicht mit einer eigenen Energieversorgung ausgestattet und ausschließlich zur Identifikation des Wälzkörpers vorgesehen. Eine Datenerfassung oder -auswertung mittels des RFID-Tags ist in diesem Fall nicht erforderlich. Vorzugsweise jedoch sind mittels des RFID-Tags Betriebsbedingungen, unter welchen der Wälzkörper eingesetzt ist oder war, abfragbar. Zu diesem Zweck ist mindestens ein Sensor mit dem RFID-Tag verbunden oder in diesen integriert. Der Sensor kann beispielsweise Temperaturen, Kräfte, Bewegungszustände und/oder chemische Parameter, etwa eines Schmiermittels, detektieren. Die mit dem Sensor erfassten Daten werden nach einer vorteilhaften Ausgestaltung in einem Datenspeicher, welcher ebenfalls mit dem RFID-Tag verbunden oder integraler Bestandteil des RFID-Tags ist, unter Zuordnung der jeweiligen Messzeit gespeichert. Je nach Anwendungsfall kann eine unverschlüsselte oder verschlüsselte Datenübertragung durch den RFID-Tag vorgesehen sein.
Die Erfassung und Aufzeichnung von Umgebungsbedingungen, unter welchen der Wälzkörper betrieben wird, mittels des RFID-Tags hat insbesondere den Vorteil, dass die zu erwartende Lebensdauer des Wälzkörpers sowie weiterer Komponenten des Wälzlagers während des Betriebs des Wälzlagers abgeschätzt werden können. Ebenso kann der RFID-Tag in einem Schadensfall maßgeblich zur Ergründung der Schadensursache beitragen. Zur Erfassung und Verarbeitung von Daten mittels des RFID-Tags ist Energie erforderlich, die vorzugsweise mit Hilfe eines Generators erzeugt wird, der an den RFID-Tag angeschlossen oder mit diesem zu einer Baueinheit verbunden ist. Der Generator nutzt Änderungen des Bewegungszustands des Wälzkörpers und damit auch des RFID-Tags zur Gewinnung elektrischer Energie.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ausschnittsweise ein Wälzlager mit RFID-Tag im Querschnitt, und
2 schematisch den Aufbau des RFID-Tags der Vorrichtung nach 1.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In einem in 1 grob vereinfacht dargestellten Ausschnitt eines Wälzlagers 1 ist eine erste Lauffläche 2, eine zweite Lauffläche 3 sowie ein zwischen den Laufflächen 2, 3 abrollender Wälzkörper 4, nämlich eine Zylinderrolle, erkennbar. Auf der Stirnseite 5 des Wälzkörpers 4 befindet sich ein RFID-Tag 6, vorzugsweise innerhalb einer Vertiefung, so dass ein Kontakt des am Wälzkörper 4 befestigten RFID-Tags 6 zu weiteren Teilen des Wälzlagers 1, etwa zu Borden, welche die Laufflächen 2, 3 begrenzen, vermieden wird.
Der prinzipielle Aufbau des RFID-Tags 6 geht aus 2 hervor. Komponenten des RFID-Tags 6 sind danach ein Sensor 7, ein Generator als Energiequelle 8, ein Datenverarbeitungsmodul 9, ein Datenspeicher 10, sowie eine Sende-/Empfangs-Einheit 11. Als Datenspeicher 10 wird beispielsweise ein EEPROM (electrically erasable programmable read only memory) verwendet Die Sende-/Empfangs-Einheit 11 kommuniziert über elektromagnetische Felder, wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet, mit einem Lesegerät 12. Dieses Lesegerät 12 kann beispielsweise ein mobiles Gerät sein, mit welchem Daten aus dem RFID-Tag 6 ausgelesen werden können. Beim Auslesevorgang wird durch das Lesegerät 12 in bevorzugter Ausgestaltung genügend Energie auf das RFID-Tag 6 eingestrahlt, um unabhängig vom Generator 8 einen Betrieb der Sende-/Empfangs-Einheit 11 mit ausreichender Sendeleistung zu ermöglichen.
Der Generator 8 ist dazu ausgebildet, aus Änderungen des Bewegungszustands des Wälzkörpers 4 relativ zu den Laufflächen 2, 3, d. h. aus Beschleunigungsvorgängen, elektrische Energie zu gewinnen. Diese Energie wird insbesondere zum Betrieb des Sensors 7 verwendet. Beim Sensor 7 kann es sich auch um eine Gruppe einzelner Sensoren handeln, beispielsweise um eine integrierte, miniaturisierte Sensoranordnung, welche Temperaturen, Kräfte, Be schleunigungen sowie Eigenschaften eines Schmiermittels, zum Beispiel die Viskosität und/oder den Wassergehalt, erfasst. Der Datenspeicher 10 hat eine ausreichende Kapazität, um während der gesamten Lebensdauer des Wälzlagers 1 mittels des Sensors 7 aufgenommene Daten zu speichern.

1: Wälzlager
2: Lauffläche
3: Lauffläche
4: Wälzkörper
5: Stirnseite
6: RFID-Tag
7: Sensor
8: Energiequelle
9: Datenverarbeitungsmodul
10: Datenspeicher
11: Sende-/Empfangs-Einheit
12: Lesegerät

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

- DE 10017572 A1 [0002]
- DE 112004002235 T2 [0002]
- EP 1736675 A1 [0002]

Claims

Wälzlager, mit einer ersten Lauffläche (2) und einer zweiten Lauffläche (3), wobei zwischen den Laufflächen (2, 3) ein Wälzkörper (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Wälzkörper (4) ein RFID-Tag (6) angeordnet ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Rotativlager ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses als Linearlager ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Wälzkörper (4) eine Rolle vorgesehen ist.
Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper (4) als Zylinderrolle ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper (4) als Kugelrolle ausgebildet ist.
Wälzlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper (4) als Tonnenrolle ausgebildet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der RFID-Tag (6) an der Stirnseite (5) des Wälzkörpers (4) angeordnet ist.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Sensor (7), welcher zur Erfassung von mittels des RFID-Tags (6) abfragbaren Daten vorgesehen ist.
Wälzlager nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine zur Energieversorgung des Sensors (7) vorgesehene Energiequelle (8).
Wälzlager nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Energiequelle (8) ein Generator vorgesehen ist, welcher dazu ausgebildet ist, aus der Änderung des Bewegungszustands des RFID-Tags (6) relativ zu einer der Laufflächen (2, 3) Energie zu gewinnen.
Wälzlager nach einem der Ansprüche 9 bis 11, gekennzeichnet durch einen in den RFID-Tag (6) integrierten Datenspeicher (10), welcher zur Speicherung von mit dem Sensor (7) aufgenommenen Daten vorgesehen ist.
Wälzkörperanordnung, umfassend einen Wälzkörper (4) sowie einen mit diesem verbundenen RFID-Tag (6).
Wälzkörperanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der RFID-Tag (6) an der Oberfläche des Wälzkörpers (4) befindet.
Verfahren zur Erfassung von auf einen Wälzkörper (4) wirkenden Belastungen, mit folgenden Schritten: – Verbindung eines RFID-Tags (6) mit dem Wälzkörper (4), – Aufnahme von eine Information über auf den Wälzkörper (4) wirkenden Belastungen liefernden Daten mittels des RFID-Tags (6), – Drahtlose Weiterleitung der Daten mittels des RFID-Tags (6).