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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Restlebensdauer
einer hydrostatischen Maschine und ein entsprechendes Steuergerät
für eine solche Maschine.
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Aus
der
DE 199 23 824
A1 ist es für Hebezeuge bekannt, Belastungsdaten
zu ermitteln. Zur Ermittlung dieser Belastungsdaten, die zur Bestimmung
von Lebensdauerdaten bei Hebezeugen eingesetzt werden, wird zumindest
die Messgröße Druck im Druckmittelkreislauf des
Hydromotors sowie eine Getriebedrehzahl zeitabhängig erfasst.
Die erfassten Daten werden nach einem Zählverfahren zur
Ermittlung von Beanspruchungskollektiven klassiert. Die klassierten
Größen werden mit zulässigen Größen
verglichen und schließlich ein Vergleichsergebnis bereitgestellt.
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An
dem bekannten Verfahren ist es jedoch nachteilig, dass zu einer
Abschätzung der Restlebensdauer nur das Getriebe, nicht
aber die Hydraulikkomponenten, einbezogen wird. Eine solche Vorgehensweise
ist nur dann möglich, wenn lediglich vergleichsweise einfache
Schädigungsmechanismen, wie sie beispielsweise bei Getrieben
auftreten, zu Grunde liegen. Häufig ist es jedoch so, dass
mehrere unterschiedlich komplex aufgebaute Komponenten zu einer
gesamten Maschineneinheit zusammenwirken. In einem solchen Fall
ist ein einheitliches, für die gesamte Maschineneinheit
gültiges Belastungskollektiv nicht mehr darstellbar und
das oben angegebene Verfahren zur Bestimmung einer Restlebensdauer
versagt.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie ein entsprechendes
Steuergerät zu schaffen, bei dem auch für komplexere
Systeme eine Abschätzung der Restlebensdauer möglich
ist.
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Die
Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße
Steuergerät mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung
einer Restlebensdauer einer hydrostatischen Maschine und/oder eines
hydrostatischen Gesamtsystems wird zunächst eine Mehrzahl
unterschiedlicher Schädigungsmechanismen betrachtet bzw.
festgelegt. Durch Aufteilen in mehrere unterschiedliche Schädigungsmechanismen
einer einzelnen hydrostatischen Maschine und/oder eines hydrostatischen
Gesamtsystems kann das Problem in überschaubare Einzelprobleme
zerlegt werden. Dazu werden einzelne Messwerte für die
Systemparameter ermittelt. Die Systemparameter müssen dabei
nicht notwendigerweise auf die hydrostatische Maschine beschränkt
sein, sondern können auch durch andere Messaufnehmer aus
dem hydrostatischen Gesamtsystem ermittelt werden. Aus den Messwerten
der Systemparameter werden Schädigungsmechanismus-spezifische
Lastkollektive ermittelt. Unter spezifischen Lastkollektiven werden
Lastkollektive verstanden, die jeweils einen bestimmten der mehreren
unterschiedlichen Schädigungsmechanismen betreffen. Somit
wird zu jedem möglichen Schadenshergang, d. h. Schädigungsmechanismus, ein
spezifisches Lastkollektiv ermittelt, für das anschließend
eine individuelle Restlebensdauer ermittelt wird. Die spezifische,
d. h. ebenfalls Schädigungsmechanismus-spezifische, Restlebensdauer wird
auf Basis des spezifischen Lastkollektivs aus einer individuellen,
theoretischen Lebensdauer ermittelt, welche eine theoretisch maximale
Lebensdauer darstellt, welche z. B. für ein ideales System
statistisch zu erwarten ist. Dabei ist jedem Schädigungsmechanismus
eine solche theoretische, individuelle Lebensdauer zugeordnet, welche
ebenfalls Schädigungsmechanismus-spezifisch ist. Abschließend wird
aus der so ermittelten individuellen Restlebensdauer, die das wahrscheinliche
Eintreten einer bestimmten Schädigung im Gesamtsystem charakterisieren,
diejenige individuelle Restlebensdauer ermittelt, die am kürzesten
ist und die somit den Versagenszeitpunkt des gesamten hydrostatischen
Systems beziehungsweise der hydrostatischen Maschine darstellt.
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Das
erfindungsgemäße Steuergerät weist hierzu
einen Speicher, eine Schnittstelleneinheit und eine Analyseeinheit
auf. Die Analyseeinheit ist dabei zum Einlesen der Messwerte mit
der Schnittstelleneinheit verbunden. Die Analyseeinheit ist so eingerichtet,
dass aus den eingelesenen Messwerten zu jeweils einem von mehreren
Schädigungsmechanismen ein spezifisches Lastkollektiv ermittelt
wird. Dabei können zur Bestimmung des spezifischen Lastkollektivs
jeweils unterschiedliche Messwerte verwendet werden. Es ist jedoch
auch möglich, dass für mehrere spezifische Lastkollektive Überschneidungen
bei der Verwendung der Messwerte auftreten. Ferner ist in dem Steuergerät
eine Vergleichseinrichtung vorgesehen, die mit der Analyseeinrichtung
und dem Speicher verbunden ist. Mittels der Vergleichseinrichtung
wird aus dem Speicher zu jedem Schädigungsmechanismus die
dort abgelegte individuelle theoretische Lebensdauer eingelesen.
Der Vergleichsabschnitt ist dabei so eingerichtet, dass aus den
durch die Analyseeinrichtung ermittelten spezifischen Lastkollektiven
und den individuellen theoretischen Lebensdauern die kürzeste
individuelle Restlebensdauer ermittelt wird. Damit bestimmt das
früheste Versagen gemäß einem von mehreren
möglichen Schädigungsmechanismen den Ausfall der
hydrostatischen Maschine. Die Zerlegung in einzelne Schädigungsmechanismen
bietet somit den Vorteil, dass nicht mehr das komplexe Gesamtsystem,
für das eine Lebensdauerermittlung lediglich empirisch möglich
ist, erforderlich ist.
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In
den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen
Steuergeräts ausgeführt.
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In
hydrostatischen Systemen ist häufig einer hydrostatischen
Maschine ein Steuergerät zum Erzeugen von Steuersignalen
zur Ansteuerung der hydrostatischen Maschine vorgesehen. Dabei kann
die hydrostatische Maschine auch dann nicht mehr betrieben werden,
wenn das Steuergerät ausfällt. Zur Ermittlung
der Einsatzmöglichkeiten beziehungsweise der Restlebensdauer
des Gesamtsystems bestehend aus dem Steuergerät und der
eigentlichen hydrostatischen Maschine wird deswegen jeweils mindestens
ein Schädigungsmechanismus für das elektronische
Steuergerät und ein davon unabhängiger Schädigungsmechanismus
für die hydrostatische Maschine definiert. Die Schädigungsmechanismen können
also sowohl Systembestandteile als auch das Gesamtsystem betreffen.
Die Analyseeinheit ist daher so eingerichtet, dass sie zumindest
ein spezifisches Lastkollektiv für das Steuergerät
sowie ein spezifisches Lastkollektiv für die hydrostatische
Maschine ermittelt. Zu jedem dieser spezifischen Lastkollektive
ist jeweils ein ebenfalls Schädigungsmechanismus-spezifisches
Gesamtlastkollektiv in dem Speicher abgespeichert. Das Gesamtlastkollektiv entspricht
der möglichen Belastung bis zum theoretisch ermittelten
Ausfall der jeweiligen Komponenten, also des Steuergeräts
oder der hydrostatischen Maschine und gibt somit indirekt die theoretische,
individuelle Lebensdauer an, welche eine theoretisch maximale Lebensdauer
darstellt.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, nicht nur unabhängig vom jeweils auftretenden
Schaden die Gesamtlebensdauer der hydrostatischen Maschine zu ermitteln,
sondern darüber hinaus auch eine bedarfsgerechte Wartung
zu ermöglichen. Um eine solche bedarfsgerechte Wartung
zu ermöglichen, sind für jeden der unterschiedlichen
Schädigungsmechanismen Schädigungsmechanismus-spezifische
Grenzwerte für das jeweils ermittelte spezifische Lastkollektiv
abgelegt. Wird ein solcher Grenzwert für einen bestimmten
Schädigungsmechanismus erreicht, so wird ein entsprechender
Warnhinweis ausgegeben. Ein solcher Warnhinweis kann beispielsweise
in Form einer Aufforderung zum Tausch eines bestimmten Teils gegeben
werden. Somit kann durch frühzeitige Planung des Wartungsumfangs
und des Wartungserfordernisses der Totalausfall einer Maschine verhindert
werden. Komponenten, welche eine aufgrund von auftretendem Verschleiß natürlich
niedrigere Lebenserwartung haben als andere Komponenten begrenzen
somit zwar die Gesamtlebensdauer der hydrostatischen Maschine, können
bei Auftreten des entsprechenden Warnhinweises jedoch vorher beispielsweise
im Rahmen einer prophylaktischen Wartungsmaßnahme getauscht
werden. In dem Steuergerät ist daher zu jedem Gesamtkollektiv und/oder
einem Teil davon ein spezifischer Grenzwert in dem Speicher abgespeichert.
Dieser Grenzwert wird durch die Vergleichseinrichtung mit dem zugeordneten
spezifischen Lastkollektiv verglichen und bei Erreichen des Grenzwerts
durch das zugehörige spezifische Lastkollektiv wird durch
die Vergleichsvorrichtung ein Benachrichtigungssignal ausgegeben.
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Besonders
bevorzugt wird zur Ermittlung der Restlebensdauer zunächst
für jeden Schädigungsmechanismus eine individuelle,
theoretische Lebensdauer als Differenz zwischen dem spezifischen
Gesamtlastkollektiv und dem ermittelten spezifischen Lastkollektiv
ermittelt.
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Die
Restlebensdauer kann sowohl im dynamischen als auch im stationären
Betrieb ermittelt werden.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Steuergeräts sowie zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines beispielhaften hydrostatischen Systems
mit einem Steuergerät einer hydrostatischen Maschine;
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2 eine
besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Steuergeräts in Form einer On Board Einheit (OBE);
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3 ein
Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Steuergeräts;
und
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4 ein
Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die 1 zeigt
ein erfindungsgemäßes hydrostatisches System am
Beispiel eines Fahrantriebs. Der Fahrantrieb 1 umfasst
eine hydrostatische Maschine, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine
Pumpeneinheit 2 ist. Mit der Pumpeneinheit 2 ist im
geschlossenen hydraulischen Kreislauf ein Hydromotor 3 verbunden.
Sowohl die Hydropumpeneinheit 2 als auch der Hydromotor 3 sind
hinsichtlich ihres Hubvolumens einstellbar. Beide Maschinen sind
vorzugsweise als Axialkolbenmaschinen in Schrägscheiben-
oder Schrägachsenbauweise ausgeführt. Grundsätzlich
ist die Erfindung auch auf hydrostatische Radialkolbenmaschinen,
Zahnradmaschinen oder ähnliche hydrostatische Verdrängereinheiten anwendbar.
Die Pumpeneinheit 2 umfasst eine Hauptpumpe 4 und
eine Speisepumpe 4'. Die Hauptpumpe 4 ist über
eine erste Arbeitsleitung 6 und eine zweite Arbeitsleitung 7 im
geschlossenen hydraulischen Kreislauf mit dem Hydromotor 3 verbunden. Die
Hauptpumpe 4 und die Speisepumpe 4' werden über
eine gemeinsame Antriebswelle 5 angetrieben.
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Mit
der gemeinsamen Antriebswelle 5 ist eine nicht dargestellte
primäre Antriebsmaschine verbunden. Die primäre
Antriebsmaschine ist in der Regel als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt.
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Der
Hydromotor 3 weist eine Abtriebswelle 8 auf, die
in nicht dargestellter Weise mit einer angetriebenen Achse des Fahrzeugs,
das durch den Fahrantrieb 1 angetrieben wird, verbunden
ist.
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Zur
Einstellung des Schwenkwinkels der Pumpeneinheit 2 und
damit zur Einstellung des Fördervolumens der Hauptpumpe 4 ist
eine Verstellvorrichtung 9 vorgesehen. Die Verstellvorrichtung 9 wirkt mit
einem Verstellmechanismus der Hauptpumpe 4 zusammen. An
der Verstellvorrichtung 9 ist eine sogenannte OBE unmittelbar
angeordnet. Wie es durch die strichpunktierte Linie, die die Pumpeneinheit 2 kennzeichnet,
angegeben ist, ist sowohl die Verstellvorrichtung 9 als
auch die dort angeordnete OBE, die ein Steuergerät 10 bildet,
in die Pumpeneinheit 2 integriert. Neben kurzen Kabelwegen,
die die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung reduzieren,
hat das den Vorteil, dass auch unmittelbar auf einer Leiterplatte
des Steuergeräts 10 ein Teil der relevanten Systemparameter
der Pumpeneinheit 2 erfasst werden können. Dies
wird nachfolgend noch erläutert.
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Das
Steuergerät 10 ist mit einem übergeordneten,
zentralen Steuergerät 11 verbunden. Sowohl das
Steuergerät 10 als auch das übergeordnete Steuergerät 11 sind
zudem mit einem Bussystem 12 verbunden. Über das
Bussystem 12 können nicht nur die einzelnen Steuergeräte,
die in dem hydrostatischen System vorhanden sind, miteinander kommunizieren.
Es ist darüber hinaus auch möglich, Bediensignale,
die ein Bediener beispielsweise über ein Fahrpedal 13 oder
einen Joystick 14 zur Bedienung einer nicht dargestellten
Arbeitshydraulik gibt, dem jeweils betreffenden Steuergerät
zuzuführen. Exemplarisch ist ein weiterer Bedienhebel 15 zum
Steuern des Fahrantriebs 1 und ein noch weiterer Bedienhebel 16 zur
Steuerung z. B. einer weiteren Arbeitshydraulik vorgesehen.
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In
der schematischen Darstellung der 1 sind exemplarisch
einige Messwertaufnehmer zur Erfassung unterschiedlicher Systemparameter
gezeigt. Beispielsweise kann der Arbeitsdruck in dem geschlossenen
hydraulischen Kreislauf mittels eines ersten Druckaufnehmers 17 und
eines zweiten Druckaufnehmers 18 erfasst werden. Die erhaltene Information
ist dabei nicht auf die absoluten Drücke beschränkt,
sondern in dem Steuergerät 10 kann auch die Druckdifferenz
ermittelt werden. Dies kann beispielsweise zur Ermittlung einer
Leistungsaufnahme einer durch eine Dieselbrennkraftmaschine angetriebenen
Pumpeneinheit 2 erforderlich sein.
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Weiterhin
ist ein dritter Druckaufnehmer 19 vorgesehen, durch den
der in einem Speisesystem durch die Speisepumpe 4' erzeugte
Druck gemessen wird. Ein weiterer Druck dessen Messwerte ausgewertet
werden kann, zu dem in der 1 ein entsprechender
Druckaufnehmer nicht dargestellt ist, kann der Saugdruck sein, der
dem Druck des Druckmittels auf der Ansaugseite der Speisepumpe 4' entspricht. Eine
weitere Druckgröße, die Aufschluss über
das Einsatzverhalten und die Betriebsbedingungen der Hydropumpe
liefern kann, ist der Gehäusedruck, der im Inneren des
Gehäuses der Pumpeneinheit 2 gemessen wird. All
die durch die Druckaufnehmer ermittelten Messwerte werden an das
Steuergerät 10 übermittelt.
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Zur
Erfassung der Drehzahlen in einem hydrostatischen System wie beispielsweise
dem dargestellten Fahrantrieb 1 der 1 ist ein
erster Drehzahlsensor 20 an der Antriebswelle 5 der
Hauptpumpe 4 vorgesehen. Darüber hinaus kann auch
die Drehzahl der Abtriebswelle 8 durch einen zweiten Drehzahlsensor 21 erfasst
werden.
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Weiterhin
wird, wie es nachfolgend unter Bezugnahme auf die 2 noch
erläutert wird, unmittelbar in dem Steuergerät 10 der
eingestellte Schwenkwinkel der Hauptpumpe 4 erfasst. Dies
kann in besonders vorteilhafter Weise bei Verwendung einer OBE erfolgen,
indem auf der Leiterplatte des Steuergeräts 10 ein
Winkelsensor angeordnet ist. Da die OBE in die Pumpeneinheit 2 integriert
ist und dort vorzugsweise direkt an der Verstellvorrichtung 9 angeordnet
ist, kann somit ohne das Erfordernis einer Kabelführung
der Schwenkwinkel und damit das eingestellte Fördervolumen
beziehungsweise der sich zusammen mit der Drehzahl ergebende Volumenstrom
ermittelt werden. In gleicher Weise kann unmittelbar auf der Leiterplatte
des Steuergeräts 10 ein Temperatursensor angeordnet
sein, durch den die Temperatur der Pumpeneinheit 2 ermittelt
wird.
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Als
weitere Temperatur kann die Temperatur des Lecköls im Gehäuse
der Pumpeneinheit 2 erfasst werden. Hierzu ist wiederum
ein in der 1 ebenfalls nicht dargestellter
zusätzlicher Temperatursensor erforderlich. Zusätzlich
zu den Drücken in der ersten Arbeitsleitung 6 und
der zweiten Arbeitsleitung 7 ist es bevorzugt, dass auch
die Temperatur des Druckmittels in dem geschlossenen Kreislauf erfasst wird.
Hierzu wird auf der Hochdruckseite, die allerdings im dargestellten
Ausführungsbeispiel eines Fahrantriebs wechseln kann, die
Temperatur erfasst. Um für beide Fahrtrichtungen und damit
Förderrichtungen der Hauptpumpe 4 die Temperatur
auf der Hochdruckseite zu erfassen, sind vorzugsweise wiederum zwei
Temperatursensoren vorgesehen, die in der ersten Arbeitsleitung 6 beziehungsweise
der zweiten Arbeitsleitung 7 angeordnet sind. Mittels weiterer
Sensoren sind auch noch andere für das System kritische
Größen erfassbar. So kann ein Sensor vorgesehen
sein, um die die in dem Druckmittel vorhandene Verschmutzung zu überwachen.
Darüber lässt sich ein Rückschluss auf
die Ölqualität im hydrostatischen System ermitteln.
Ferner kann auch ein Magnetstrom gemessen werden, welcher Rückschlüsse über
magnetgesteuerte Elemente und/oder Funktionen erlaubt. Die angegebenen
Systemparameter sind nicht abschließend sondern lediglich
beispielhaft ausgeführt.
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In
der 2 ist ein Schnitt durch einen Teil der Verstellvorrichtung 9 der
Pumpeneinheit 2 gezeigt, um die Anordnung des Steuergeräts 10 als OBE
zu verdeutlichen. Es sind jedoch auch Anwendungen denkbar, bei denen
ein externes Steuergerät verwendet wird. Eine Busanbindung
kann über Profibus oder Profinet realisiert sein. Das gesamte
Steuergerät 10 ist in einem durch einen ersten
Gehäuseteil 20 und einen Deckel 21 ausgebildeten
Gehäuseraum angeordnet. Das erste Gehäuseteil 20 ist
unmittelbar an der Verstellvorrichtung 9 angeordnet, so dass über
einen Rückführhebel 22 die Position der Verstellvorrichtung 9 und
damit eine Information über das eingestellte Verdrängungsvolumen
der Hauptpumpe 4 auf eine Welle 23 übertragen
werden kann. Das Steuergerät 10 umfasst eine Leiterplatte 24 die in
dem ersten Gehäuseteil 20 angeordnet ist. Unter anderem
ist auf dieser Leiterplatte 24 ein Sensor 25 angeordnet,
durch den eine Verdrehung der Welle 23 erfasst werden kann.
Der Sensor kann beispielsweise als Hallsensor ausgebildet sein und
die Drehung eines in eine Nut der Welle 23 eingesetzten
Magneten 26 erfassen und so das eingestellte Fördervolumen
der Hauptpumpe 4 ermitteln. Auf der Leiterplatte 24 sind
weitere elektronische Komponenten 27 angeordnet, deren
einzelne Funktionen beziehungsweise Abschnitte nachfolgend noch
unter Bezugnahme auf die 3 erläutert werden.
Ferner ist mit der Leiterplatte 24 eine Steckerbaugruppe
verbunden, welche Anschlussstifte 28 aufweist. Diese Anschlussstifte 28 dienen
der elektrischen Kontaktierung des Steuergeräts 10 mit
einem Bussystem 12 oder auch mit weiteren Messwertaufnehmern,
die nicht unmittelbar in das Steuergerät 10 integriert
sein können. Beispiele für solche weiteren Messwertaufnehmer
wurden bereits unter Bezugnahme auf die 1 erläutert.
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In
der 3 ist ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen
Steuergeräts 10 dargestellt. Das erfindungsgemäße
Steuergerät 10 weist eine Schnittstelleneinheit 30 auf.
Der Schnittstelleneinheit 30 werden die Messsignale von
den externen Messaufnehmern wie den Druckaufnehmern 17 bis 21 zugeführt.
Das Zuführen der entsprechenden Messsignale ist in der 3 schematisch
durch die Pfeile 31 gezeigt. Ferner ist mit der Schnittstelleneinheit 30 der schon
unter Bezugnahme auf die 2 erläuterte Schwenkwinkelsensor 25 sowie
ein Temperatursensor 32 verbunden. Auf Basis der Gesamtheit
der erfassten Systemparameter (Temperatur, Schwenkwinkel, Druck,
...) generiert eine zentrale Recheneinheit 33 Steuersignale,
die über eine Ausgangsschnittstelle 39 ausgegeben
werden. Die Ausgangsschnittstelle 39 weist einen Steuersignalabschnitt 39' auf,
der mit beispielsweise Proportionalmagneten einer Verstellvorrichtung 9 verbunden
ist. Ferner weist die Ausgabeschnittstelle 39 einen zweiten
Abschnitt 39'' auf, über den Informationen über
die verbleibende Restlebensdauer in nachfolgend noch zu beschreibender Weise
ausgegeben werden.
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Mit
der Schnittstelleneinheit 30 ist eine Analyseeinrichtung 35 verbunden.
Die Analyseeinrichtung 35 liest ebenfalls die Messwerte
der Systemparameter von der Schnittstelleneinheit 30 ein.
Die Analyseeinrichtung 35 ist ferner mit einem Speicher 34 verbunden.
In dem Speicher 34 sind zu mehreren unterschiedlichen Schädigungsmechanismen
jeweils ein Gesamtlastkollektiv 37 sowie ein Grenzwert 38 für
das durch die Analyseeinrichtung 35 zu ermittelnde spezifische
Lastkollektiv abgespeichert. Die Analyseeinrichtung 35 ermittelt
auf Basis der eingelesenen Messwerte zu den verschiedenen Schädigungsmechanismen
gehörende spezifische Lastkollektive. Dabei kann ein Schädigungsmechanismus
beispielsweise die Vibration und den daraus resultierenden Schaden
an der Leiterplatte des On Board Steuergeräts 10 betreffen.
Das zugehörige Lastkollektiv ist vom Typ „Schwingung"
und kann beispielsweise durch einen auf der Leiterplatte 23 angeordneten,
in der 3 nicht dargestellten, Beschleunigungssensor ermittelt
werden. Auf Basis der Beschleunigungsdaten und der zeitlichen Einwirkung
der jeweiligen Beschleunigung wird dann durch die Analyseeinrichtung 35 ein
spezifisches Lastkollektiv berechnet und mit dem aus dem Speicher 34 eingelesenen
Gesamtkollektiv 37 vom Typ „Vibration" verglichen
bzw. verrechnet. Das Gesamtlastkollektiv 37, das zum Schädigungsmechanismus
vom Typ „Vibration" abgespeichert ist entspricht dabei
einer theoretischen maximalen Lebensdauer der elektronischen Komponente. Die
Ermittlung einer individuellen Restlebensdauer, mittels derer das
Versagen der elektronischen Komponente aufgrund der auftretenden
Vibrationen vorhersagt wird, wird durch Differenzbildung jeweils
einem spezifischen Lastkollektiv, das aus den Messwerten in der
Analyseeinrichtung 35 ermittelt wird, und Gesamtlastkollektivs 37 vom
gleichen Typ ermittelt. Das berechnete Lastkollektiv wird hierzu
von dem Gesamtlastkollektiv abgezogen und so ein noch übrig
bleibender Teil der theoretischen, individuellen Lebensdauer ermittelt.
Daraus wird die individuelle Restlebensdauer als der noch übrig
bleibende Teil der maximalen Lebensdauer im ausgeführten
Beispiel der Elektronik ermittelt.
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In
vergleichbarer Weise werden weitere Restlebensdauern zu unterschiedlichen
weiteren Schädigungsmechanismen ermittelt. Zumindest ein weiterer
Schädigungsmechanismus betrifft dabei die hydrostatische
Maschine, die durch das Steuergerät 10 angesteuert
wird. Auch hier wird durch Differenzbildung zwischen dem berechneten
spezifischen Lastkollektiv zu dem Schädigungsmechanismus
und dem spezifischen Gesamtlastkollektiv ein Anteil an der bereits
verbrauchten Lebensdauer bzw. der noch übrig bleibende
Teil der maximalen Lebensdauer in Bezug auf diesen Schädigungsmechanismus
ermittelt. Hieraus wird also ebenfalls eine individuelle Restlebensdauer
ermittelt. Die berechneten individuellen Restlebensdauern werden
von der Analyseeinrichtung 35 einer Vergleichseinrichtung 36 zugeführt. Die
Vergleichseinrichtung 36 ist mit der Analyseeinrichtung 35 und
dem Speicher 34 verbunden. Aus dem Speicher 34 liest
die Vergleichseinrichtung 36 zu vorab festgelegten Schädigungsmechanismen
jeweils einen entsprechenden Grenzwert für das zugeordnete
spezifische Lastkollektiv ein. Zur Vorhersage der Gesamtlebensdauer
der hydrostatischen Einheit samt des ansteuernden Steuergeräts 10 wird
in der Vergleichseinrichtung 36 ein Vergleich der einzelnen, individuellen
Restlebensdauern zu den unterschiedlichen Schädigungsmechanismen
durchgeführt. Die kürzeste der Restlebensdauern
wird dann über den zweiten Abschnitt 39'' der
Ausgabeeinheit 39 ausgegeben.
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Darüber
hinaus ist es bevorzugt, dass bei Erreichen der individuellen Restlebensdauergrenze
für einen Schädigungsmechanismus durch das jeweils zugeordnete
spezifische Lastkollektiv zusätzlich ein Benachrichtigungssignal
ausgegeben wird. Dieses Benachrichtigungssignal enthält
dabei die Information, welcher Schädigungsmechanismus die
Benachrichtigung ausgelöst hat. Somit kann gezielt eine
prophylaktische Wartung durchgeführt werden und beispielsweise
eine Einzelkomponente getauscht werden, welche hinsichtlich ihrer
Gesamtlebensdauer bereits relativ weit verbraucht ist.
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Beispielhaft
ist lediglich die Betrachtung von zwei Schädigungsmechanismen
nämlich einem für die Elektronik und einem für
die mechanische Komponente, also die hydrostatische Maschine selbst
betrachtet worden. Eine solche einfache Unterteilung in lediglich
zwei Schädigungsmechanismen ist besonders dann bevorzugt,
wenn das Steuergerät 10 als sogenannte OBE („On
Board Einheit") ausgeführt ist. Eine solche Integration
zusammen mit der Restlebensdauerermittlung der Einheit bestehend
aus der Steuerelektronik 10 und der hydrostatischen Maschine
ist insbesondere vorteilhaft, da in diesem Fall für jede
einzelne Einheit eines hydrostatischen Gesamtsystems eine Lebensdauervorhersage
erfolgt.
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In
der 4 ist noch einmal ein Diagramm zur Erläuterung
der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt. Zunächst wird in Schritt 50 festgelegt,
welche Schädigungsmechanismen betrachtet werden. Zur Bestimmung
der spezifischen Lastkollektive zu diesen Schädigungsmechanismen
wird anschließend in Schritt 51 eine Mehrzahl von
Systemparametern gemessen. Diese Messwerte werden dem Steuergerät 10 zugeführt
und dort wird durch die Analyseeinrichtung 35 ein spezifisches Lastkollektiv
für jeden der festgelegten Schädigungsmechanismen
ermittelt (Schritt 52).
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Unter
Berücksichtigung der zu den jeweiligen Schädigungsmechanismen
gespeicherten Gesamtkollektive, die einer im Hinblick auf den jeweiligen
Schädigungsmechanismus geltenden theoretischen Lebensdauer
entsprechen, wird der Anteil der bereits verbrauchten bzw. der Anteil
der noch übrig bleibenden individuellen Lebensdauer ermittelt (Schritt 53).
Die Anteilsermittlung erfolgt durch Bildung einer Differenz zwischen
dem spezifischen Lastkollektiv und dem jeweils zugeordneten spezifischen
Gesamtlastkollektiv.
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In
Schritt 54 wird anschließend die Restlebensdauer
der hydrostatischen Maschine ermittelt, indem aus den einzelnen
individuellen Restlebensdauern durch einen Vergleichsabschnitt 36 der kleinste
Wert ausgewählt wird. Zudem wird in Schritt 55 ermittelt,
ob eines der spezifischen Lastkollektive einen hierfür
vorgesehenen Grenzwert bereits überschritten hat. Ist ein
solcher Grenzwert noch nicht überschritten, so wird lediglich
in Schritt 56 die kürzeste der individuellen Restlebensdauern
ermittelt und als Gesamtrestlebensdauer für die hydrostatische
Maschine ausgegeben.
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Ist
dagegen ein Grenzwert für die individuelle Restlebensdauer
erreicht, so wird in Schritt 58 ein entsprechendes Benachrichtigungssignal,
im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Wartungshinweis, ausgegeben.
Auch in diesem Fall erfolgt jedoch die zusätzliche Ermittlung
der kürzesten individuellen Restlebensdauer, so dass ein
Nutzer zu jedem Zeitpunkt über die ohne Durchführung
einer Wartung sich ergebende gesamte Restlebensdauer der hydrostatischen
Maschine informiert ist.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Insbesondere sind auch vorteilhafte Kombinationen
einzelner Merkmale möglich.
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Das
Ausführungsbeispiel, anhand dessen die Erfindung näher
erläutert ist, ist ein Fahrantrieb, also eine Anwendung
aus der Mobilhydraulik. Das erfindungsgemäße Verfahren
und das erfindungsgemäße Steuergerät
können darüber hinaus auch im Zusammenhang mit
hydrostatischen Maschinen, insbesondere Hydropumpen verwendet werden,
die in stationären Anlagen wie Pressen, Kunststoffspritz- und
Druckgießmaschinen, Werkzeugmaschinen, Walzwerken usw.
eingesetzt sind. In diesen Fällen treibt anstelle eines
Dieselmotors meist ein Elektromotor die Hydropumpe an.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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