DE102010010943A1

DE102010010943A1 - Verfahren und Datenkollektor zur Erfassung, Aufzeichnung und Speicherung von Schwingungen und Daten an einer Maschine

Info

Publication number: DE102010010943A1
Application number: DE102010010943A
Authority: DE
Inventors: Götz Langer; Luc Hamers
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-03-11
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2011-09-15
Also published as: WO2011110513A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Datenkollektor (01) und ein Verfahren zur Erfassung, Aufzeichnung und Speicherung von Schwingungen und Daten an einer Maschine. Das Verfahren wird zur zustandsbezogenen Instandhaltung von Maschinen verwendet. Erfindungsgemäß erfolgt zusätzlich zur Erfassung der Schwingungen die Erfassung und Speicherung von Bild-, Video- und/oder Audio-Informationen. Damit können einfach und effektiv wichtige zustandsbezogene Daten erfasst und ausgewertet werden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung, Aufzeichnung und Speicherung von Schwingungen sowie Daten an einer Maschine mittels eines Datenkollektors. Daneben betrifft die Erfindung einen Datenkollektor zur Erfassung, Aufzeichnung und Speicherung von Schwingungen und Daten an einer Maschine.
Die zustandsorientierte Instandhaltung ist derzeit die einzige Methode, beginnende Schäden an rotierenden Bauteilen frühzeitig zu erkennen und sich vor ungeplanten Stillständen zu schützen. Nur die zustandsorientierte Instandhaltung hilft zuverlässig, Kosten einzusparen und die Produktivität durch eine erhöhte Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen zu steigern. Im Bereich der zustandsbezogenen Instandhaltung, ist die Schwingungsmesstechnik ein gängiges Verfahren zur Überprüfung rotierender Maschinenteile. Große Maschinenparks werden im Rahmen der Instandhaltung mit so genannten Datenkollektoren abgelaufen und dabei werden Schwingungsmessungen an Maschinen durchgeführt.
Ein Datenkollektor im Sinne der vorliegenden Erfindung ist ein mobiles Schwingungsmesssystem, mit dem mit Hilfe von Schwingungssensoren Maschinenschwingungen aufgenommen, analysiert und gespeichert werden. Ergänzt werden diese Messungen häufig durch weitere Messparameter bzw. -daten, wie zum Beispiel Drehzahl oder Temperatur, welche durch zusätzliche Sensoren aufgenommen werden.
In der Regel werden die einzelnen Messpunkte an einer Anlage im Rahmen von so genannten Routen abgelaufen, die eine vorgegebene, auf dem Datenkollektor gespeicherte Reihenfolge der Messpunkte angibt. Neben der Schwingungs-, Temperatur- und Drehzahlmessung bieten solche Geräte heutzutage häufig die Möglichkeiten so genannter Checklisten. An einer Messstelle wird der Routengänger aufgefordert, vorgegebene instandhaltungsrelevante Fragen in Form von Checklisten zu beantworten bzw. Wartungsarbeiten zu erledigen, wie zum Beispiel „Ölleckage am Messpunkt (ja/nein)” oder „Lese Betriebsstundenzähler ab”. Um auf unvorhergesehene Zustände zu reagieren, kann der Anwender dann häufig am Datenkollektor Kommentare eingeben, die Auffälligkeiten an einer Messstelle oder Maschine beschreiben.
Die für die Zusatzinformation notwendige Texteingabe wird in der Regel über eine Tastatureingabe umgesetzt. Da auf solchen Systemen in der Regel nur eine eingeschränkte Tastatur verfügbar ist, wird die Texteingabe beispielsweise analog einer Telefontastatur umgesetzt oder die Auswahl der Buchstaben erfolgt über ein Cursormenü mit Cursorsteuerung.
Systeme, die über einen Touchscreen verfügen, bieten die Möglichkeit, Informationen direkt über den Bildschirm zu übernehmen. Als problematisch ist dabei anzusehen, dass sich die Texteingabe auf einem handlichen mobilen System häufig als schwierig erweist.
Aus der DE 20 2004 004 387 U1 ist eine Messvorrichtung zur frühzeitigen Erfassung von Unwuchten und/oder Mangelschmierzuständen an rotierenden Maschinenteilen bekannt. Das Messinstrument umfasst einen Messsensor, eine Leiterplatine mit verschiedenen Schaltungen und Schnittstellen sowie eine Anzeige und ein Bedienfeld. Das Instrument umfasst auch einen Speicher, der eine chronologische Abspeicherung der Messwerte erlaubt, welche über ein an Schnittstellen des Messinstrumentes anschließbares Auslesegerät auslesbar sind. Das Auslesegerät ist als tragbare Vorrichtung ausgebildet, die während eines Rundganges vom Überwachungspersonal nacheinander an mehrere Messvorrichtungen angeschlossen werden kann.
Aus der WO 2004/017038 A1 ist ein portables Gerät zur Diagnose und Zustandsüberwachung rotierender Anlagenteile bekannt. Das Gerät bzw. System umfasst eine Datenbank mit einer Sammlung verschiedener Geräusche, welche von rotierenden Maschinen erzeugt werden. Es besteht kein physischer Kontakt zwischen dem Mikrophon zur Aufnahme der Geräusche und der zu analysierenden Maschine. Eine Anwendungssoftware zur Auswertung der Geräuschsignale kann auf einem portablen Computer installiert werden. Die Geräuschanalyse erfolgt in bekannter Weise mittels Fourieranalyse anhand verschiedener Spektren.
Aus der DE 197 02 234 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung und Qualitätsbeurteilung von sich bewegenden und/oder rotierenden Maschinenteilen bekannt, welches durch Schwingungsanalyse durchgeführt wird. Die Vorrichtung umfasst in bekannter Weise einen Schwingungsaufnehmer, eine Signalaufbereitungseinheit, einen analog-digital Wandler, eine Recheneinheit zur Durchführung einer Fouriertransformation sowie einen weiteren Sensor zur Geschwindigkeits-, Drehzahl und/oder Lastzustandserfassung. Dieser weitere Sensor dient dazu, die Überwachungsfrequenzbänder geschwindigkeits- oder drehzahlabhängig zu höheren oder niederen Frequenzen zu verschieben, so dass diese nach der Verschiebung wieder mit den Sollwerten der erwarteten Schadenfrequenzen übereinstimmen.
Aus der technischen Produktinformation ”FAG Detector III” der Schaeffler-Gruppe ist ein Handgerät zur mobilen Schwingungs- und Temperaturüberwachung bekannt, mit welchem verschiedene Überwachungsfunktionen, zum Beispiel Temperatur, allgemeiner Schwingungszustand, Wälzlagerzustand und dergleichen überwacht werden können. Das tragbare, handliche, leicht zu bedienende Diagnosegerät umfasst einen Datensammler für bis zu 1600 Messstellen sowie eine integrierte Lagerdatenbank. Das Gerät besitzt eine kleine Anzeigeeinheit, eine staub- und spritzwassergeschützte Folientastatur sowie einen Kopfhörerausgang zur akustischen Geräuschbeurteilung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Datenkollektor bereit zu stellen, der zusätzlich zur Schwingungsanalyse die Möglichkeit bietet, weitere instandhaltungsrelevante Informationen zu der überwachten Maschine vereinfacht zu erfassen, zu speichern und auszuwerten.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und durch einen Datenkollektor gemäß Anspruch 4 gelöst.
Erfindungsgemäß erfolgt neben der Erfassung der Schwingungen zusätzlich die Erfassung von Bild-, Video- und/oder Audioinformationen. Dies ermöglicht eine äußerst einfache Eingabe von Zusatzinformationen (Daten) in das System.
Ein erfindungsgemäßer Datenkollektor umfasst zusätzlich ein Audiointerface zur Aufnahme von Audiokommentaren, zur Eingabe von Sprachbefehlen und/oder zur Ausgabe einer situationsbezogenen Benutzeranweisung.
Mit den erfindungsgemäßen Erweiterungen wird der Datenkollektor noch benutzerfreundlicher und bietet außerdem die Möglichkeiten der Speicherung der Zusatzinformationen, welche dann in geeigneter Art und Weise auswertbar sind.
Weitere Audio-Kommentare können hilfreich sein, um besondere Umstände, Umgebungseinflüsse oder besonders zu beobachtende Teile festzuhalten.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Datenkollektor weiterhin ein digitales Kameramodul zur Erfassung von Bild- und/oder Videoinformationen. So kann beispielsweise ein georteter Defekt direkt fotografiert und das Schadensbild mit in der Datenbank abgespeichert werden.
Die Daten der mobilen Datenkollektoren werden nach einer abgelaufenen Route meist an einen Zentralcomputer überspielt und dort mit geeigneten Methoden ausgewertet. Hierbei kann dann auch eine Auswertung der zusätzlichen Daten erfolgen. Dies kann manuell durch Sichten/Anhören und beurteilen oder auch maschinell durch Bild-, Muster- und/oder Spracherkennung erfolgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden außerdem die zusätzlichen Bild-, Video- und/oder Audoinformationen am Datenkollektor über eine Anzeige ausgegeben. Damit kann vor Ort eine Kontrolle der Eingaben erfolgen.
Beispielsweise könnte das zu untersuchende Objekt mit dem Kameramodul aufgenommen werden und durch Bilderkennung werden die Daten dem entsprechenden Datenbankeintrag zugeordnet. Der Benutzer könnte dann die Station durch ein Foto quittieren.
Alternativ könnte ein separates Kameramodul über Bluetooth oder USB mit dem Datenkollektor gekoppelt werden.
Vorzugsweise kann ein Headset (Kopfhörer-Mikrofon-Kombination) per Kabel oder Bluetooth mit dem Datenkollektor verbunden werden. Alternativ ist es möglich, dass der Datenkollektor selbst ein Mikrofon und einen Lautsprecher umfasst.
Vorzugsweise umfasst der Datenkollektor weiterhin eine Tastatur zur Dateneingabe in der gewohnten Weise. Bei vollständiger Audio-Umsetzung der Benutzerführung könnte aber auch auf eine solche Tastatur verzichtet werden.
Der Datenkollektor kann alternativ einen Touchscreen zur Datenein- und -ausgabe, oder ein Touchpad oder Joystick zur Eingabe entsprechender Daten umfassen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen schematisch als Blockschaltbild dargestellten Systemaufbau einer bevorzugten Ausführungsform eines Datenkollektors;
2 eine schematische Seitenansicht des Datenkollektors gemäß 1.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Datenkollektors 01 in einer schematischen Darstellung als Blockschaltbild. 2 zeigt eine Seitenansicht des Datenkollektors, aus der die räumliche Anordnung einzelner Komponenten erkennbar ist. Anhand der beiden Figuren erfolgt nachfolgend die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform.
Der Datenkollektor 01 umfasst einen leistungsfähigen Prozessor 02, einen Datenspeicher 03 zur Aufnahme großer Mengen von Messdaten, eine Anzeige 04 als Benutzerinterface zur Anzeige und Analyse von Messdaten. Weiterhin sind eine Eingabeeinheit, welche in dieser Ausführungsform als Tastatur 06 ausgeführt ist, sowie eine Signalverarbeitungsbaugruppe 07, mit der Sensorsignale vorverarbeitet und digitalisiert werden, vorgesehen. Die Komponenten arbeiten in bekannter Weise eines mobilen PC zusammen.
In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform umfasst der Datenkollektor 01 außerdem ein digitales Kameramodul 08, das seine Signale über ein geeignetes Interface an den Prozessor 02 des Systems weitergibt, der diese dann auf der Anzeige 04 darstellt und als Foto oder Video im Systemspeicher 03 ablegt.
So kann der Anwender zum Beispiel an einer Messstelle zu Dokumentationszwecken Fotos oder Videos hinterlegen. Neben dem eigentlichen Kameramodul 08 wird vorzugsweise zusätzlich eine Beleuchtungsquelle 09 (zum Beispiel LED, Blitz) vorgesehen, um auch unter schwierigen Lichtverhältnissen Aufnahmen tätigen zu können.
Für das integrierte Audiointerface sind zwei Ausführungsvarianten möglich, welche beide in der 1 dargestellt sind, von denen aber selbstverständlich nur eines im Datenkollektor 01 verwirklicht sein muss.
Bei der ersten Variante wird der Datenkollektor 01 mit einem Audiointerface 11 versehen, das in der Lage ist, über einen Codec 12 digitalisierte Audiosignale über einen DA-Wandler in analoge Audiosignale zu konvertieren und analoge Audiosignale zu digitalisieren. Über einen geeigneten Anschluss 13 (zum Beispiel Klinke) im Datenkollektor 01 kann ein Headset 14 angeschlossen werden (mittels Klinkenstecker).
Da moderne Prozessorsysteme heute häufig mit Bluetooth- oder USB-Schnittstellen ausgerüstet sind, kann das zuvor beschriebene Audiointerface in solchen Fällen auch entfallen und die zweite Variante verwendet werden: Über eine Bluetooth-Schnittstelle 16 kann ein entsprechendes Bluetooth-Headset 17 direkt kabellos an das System angeschlossen werden. Die Codec-Funktionalität ist in diesem Fall direkt im Headset integriert. Der Anschluss über eine USB-Schnittstelle 18 ist mit entsprechendem Equipment auch kabellos möglich.
Über das Headset 14 oder 17 werden Audiosignale (Sprache oder Signale) dem Benutzer zugeführt. Über das Mikrophon des Headsets 14 oder 17 können weiterhin Sprachinformationen aufgezeichnet werden. Diese können zum einen als Kommentare im System gespeichert werden oder zur Sprachsteuerung des Systems verwendet werden.
Der Vorteil bei der Verwendung eines Headsets besteht darin, dass die störenden Einflüsse von Umgebungsgeräuschen einer industriellen Umgebung minimiert werden. Für ruhigere Umgebungen ist auch eine Konfiguration möglich, in der ein Lautsprecher und ein Mikrophon direkt im Datenkollektor integriert sind.
Der Datenkollektor 01 umfasst selbstverständlich in bekannter Weise einen Eingang 19 zur Eingabe der Signale eines Sensors 21, welche der Signalverarbeitungsbaugruppe 07 zugeführt und dort verarbeitet werden.
Bezugszeichenliste

01: Datenkollektor
02: Prozessor
03: Datenspeicher
04: Anzeige
05
06: Tastatur
07: Verarbeitungsbaugruppe
08: Kameramodul
09: Hilfslicht
10
11: Audiointerface
12: Codec
13: Anschluss
14: Headset
15
16: Bluetooth-Schnittstelle
17: Bluetooth-Headset
18: USB-Schnittstelle
19: Eingang
20
21: Sensor

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 202004004387 U1 [0007]
WO 2004/017038 A1 [0008]
DE 19702234 A1 [0009]

Claims

Verfahren zur Erfassung, Aufzeichnung und Speicherung von Schwingungen an einer Maschine mittels eines Datenkollektors (01), dadurch gekennzeichnet, dass neben den erfassten Schwingungen zusätzliche Bild-, Video- und/oder Audio-Daten erfasst und gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Bild-, Video- und/oder Audio-Daten am Datenkollektor (01) ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Audio-Daten zur Steuerung des Verfahrens ausgegeben oder eingegeben werden.
Datenkollektor (01) zur Erfassung, Aufzeichnung und Speicherung von Schwingungen an einer Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Audio-Interface (11, 16, 18) zur Aufnahme von Audio-Kommentaren, zur Eingabe von Sprachbefehlen und/oder zur Ausgabe einer Benutzeranweisung umfasst.
Datenkollektor (01) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin eine digitales Kameramodul (06) zur Erfassung von Bild- und/oder Video-Informationen umfasst, welche im Datenkollektor (01) gespeichert werden.
Datenkollektor (01) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin eine Anzeige (04) zur Darstellung von Text-, Bild- und/oder Video-Informationen umfasst.
Datenkollektor (01) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Audio-Interface einen AD/DA-Wandler umfasst.
Datenkollektor (01) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Headset (14, 17) umfasst, dass per Kabel, Bluetooth (16) oder USB (18) mit dem Datenkollektor verbindbar ist.
Datenkollektor (01) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Mikrofon und einen Lautsprecher umfasst.
Datenkollektor (01) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass er weiterhin eine Tastatur (06) zur Dateneingabe umfasst.