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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlager mit einer fernabfragbaren Datenträgereinheit.
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Die
EP 1 402 492 B1 zeigt ein Wälzlager mit einer in sich geschlossenen automatischen Identifizierungs- und Datenaufnahmevorrichtung, welche einen Speicherchip und eine Antenne umfasst. Einer der beiden Lagerringe weist an seiner Oberfläche eine Tasche zur Aufnahme der automatischen Identifizierungs- und Datenaufnahmevorrichtung auf, welche vollständig, d. h. ohne Überstand, in die Tasche integriert ist. Die automatische Identifizierungs- und Datenaufnahmevorrichtung enthält Informationen betreffend die Herstellung des Lagers. Sie ist vorzugsweise als RFID(radio-frequency identification)-Tag ausgeführt. Bei dieser vorbekannten Lösung kann nicht sichergestellt werden, dass Daten auch von nicht autorisierten Personen ausgelesen werden können. Weiterhin nachteilig ist, dass das vorbekannte System vollständig in der Tasche angeordnet ist und die Antenne somit flächenbündig verbaut ist. RFID-Tags haben nur eine eingeschränkte Reichweite, wenn sie derart in Metall eingebaut sind.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend von der
EP 1 402 492 B1 darin, ein Wälzlager mit einer fernabfragbaren Datenträgereinheit zur Verfügung zu stellen, bei welchem sichergestellt ist, dass nur autorisierte Personen Daten aus der Datenträgereinheit auslesen können bzw. Daten einpflegen können.
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Zur Lösung der Aufgabe dient ein Wälzlager gemäß dem beigefügten Anspruch 1.
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Das erfindungsgemäße Wälzlager beinhaltet eine fernabfragbare Datenträgereinheit umfassend ein Datenmodul mit einem Datenspeicher und ein Kommunikationsmodul zur Kommunikation mit einer externen Datenerfassungseinheit, wobei ein Bauteil des Wälzlagers, vorzugsweise einer der beiden Lagerringe, eine Ausnehmung zur Aufnahme der Datenträgereinheit aufweist. Wesentlich für die erfindungsgemäße Lösung ist, dass das Datenmodul und das Kommunikationsmodul als voneinander trennbare Bauteile ausgeführt sind, und dass das Datenmodul vollständig in der Ausnehmung des Lagerrings (oder anderen Bauteils) angeordnet ist und seinerseits eine Aufnahmeöffnung zur Aufnahme einer geometrisch angepassten Erweiterung des Kommunikationsmoduls aufweist. In abgewandelten Ausführungen kann die Ausnehmung zur Aufnahme der Datenträgereinheit z. B. auch im Käfig, in der Dichtung oder im Wälzkörper angeordnet sein.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Wälzlagers besteht darin, dass durch die zweiteilige Ausführung von Datenmodul und Kommunikationsmodul eine Kommunikation mit einer externen Datenerfassungseinheit nur möglich ist, wenn das Kommunikationsmodul über seine Erweiterung mit dem Datenmodul verbunden ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auf Daten aus dem Datenspeicher nur bei angeschlossenem Kommunikationsmodul zugegriffen werden kann. Hierdurch sind die abgespeicherten Daten zusätzlich abgesichert, was die Missbrauchsgefahr der Daten im Vergleich zu den vorbekannten Lösungen erheblich einschränkt.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ragt das Kommunikationsmodul im eingeführten Zustand der Erweiterung über die Oberfläche des Lagerrings hinaus. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn eine Datenübertragung zwischen dem Kommunikationsmodul und einer externen Datenerfassungseinheit mittels RFID-Technologie erfolgt. Durch eine aus der Oberfläche des Außenrings herausragende Antenne kann die Reichweite der Datenträgereinheit wesentlich erhöht werden. Diese Ausführung hat außerdem den Vorteil, dass für den Außenstehenden sofort ersichtlich ist, ob ein entsprechendes Kommunikationsmodul angekoppelt ist und somit auf die im Datenspeicher abgespeicherten Daten zugegriffen werden kann. Es ist jedoch ebenso möglich, das Kommunikationsmodul derart anzubringen, dass es bündig mit der Oberfläche des Lagerrings abschließt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Datenträgereinheit eine verschlüsselte Schnittstelle zwischen Kommunikationsmodul und Datenmodul. Die verschlüsselte Schnittstelle kann hardwaremäßig durch eine spezielle geometrische Formgestaltung der Erweiterung und eine dementsprechenden Ausgestaltung der zur Aufnahme der Erweiterung dienenden Ausnehmung im Datenmodul realisiert werden. Eine geometrisch verschlüsselnde Formgebung kann gleichzeitig auch die Funktion der Befestigung des Kommunikationsmoduls im Datenmodul dienen, beispielsweise in der Art eines Bajonettverschlusses.
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Alternativ kann die verschlüsselte Schnittstelle zwischen Kommunikationsmodul und Datenmodul auch softwaremäßig, beispielsweise über sogenannte Seed key realisiert werden. Unter Seed key versteht man bekanntlich einen Zufallswert mit dem Schlüssel erzeugt werden, um Daten zu verschlüsseln. Die Verwendung einer verschlüsselten Schnittstelle zwischen Kommunikationsmodul und Datenmodul ist sehr vorteilhaft, da die Sicherheit der im Datenspeicher des Datenmoduls abgespeicherten Daten weiter erhöht wird, indem unautorisierte Zugriffe wirksam verhindert werden können, da auf die im Datenmodul abgespeicherten Daten nur bei Ankopplung eines korrekten Kommunikationsmoduls zugegriffen werden kann.
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In diesem Zusammenhang kann auch auf die aus dem Stand der Technik bekannten Kopierschutzstecker (Dongle) verwiesen werden, welche Software vor unautorisierter Vervielfältigung schützen und auf eine Schnittstelle des Computers aufgesteckt werden können. Gleichartige Techniken können auch hier verwendet werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsform verwendet ein zylinderförmiges Datenmodul, welches in einer entsprechend dimensionierten, als Sacklochbohrung ausgeführten Ausnehmung des Lagerrings angeordnet ist. Ein derart ausgeführtes Datenmodul ist aufwandsarm zu fertigen. Es sind jedoch auch Ausführungen mit andersartig gestalteten Datenmodulen möglich.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Kommunikationsmodul eine zylinderförmige Basis auf. Von der Basis erstreckt sich die Erweiterung, welche zylinderförmig ausgebildet ist. Auch hier gilt, dass natürlich andersartig gestaltete Kommunikationsmodule möglich sind.
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Als zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn das Datenmodul Sensoren zur Erfassung von Betriebsdaten aufweist. Die Sensoren dienen zur Erfassung von Betriebsdaten im Bereich des Wälzlagers, beispielsweise von Kraft, Temperatur, Drehzahl, Beschleunigung und Schmierstoffqualität. Die erfassten Sensordaten werden im Datenspeicher des Datenmoduls abgespeichert. In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, in das Datenmodul eine Datenverarbeitungseinrichtung zu integrieren, welche insbesondere zur Verarbeitung der erfassten Sensordaten dient. Die entsprechend verarbeiteten Daten werden anschließend im Datenspeicher des Datenmoduls abgespeichert.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Datenmodul und/oder das Kommunikationsmodul einen Energiewandler. Energiewandler tauschen bekanntlich Energie zwischen einem System und der Umgebung in mindestens zwei Energieformen aus. Als Energiewandler kommen beispielsweise in Frage:
Piezogenerator, Thermogenerator, Solargenerator, Vibrationsgenerator, elektromagnetischer Generator (rotativ, linear) sowie Wiegandgenerator (Impulsgenerator). Dadurch, dass die von der Datenträgereinheit benötigte Energie mittels Energiewandler erzeugt werden kann, ist eine autarke Energieversorgung der Datenträgereinheit möglich. Die Datenträgereinheit ist somit nicht mehr an Verbindungsleitungen zur Energieversorgung gebunden, wodurch sich der konstruktive Aufwand verringert, da keine Anschlussleitungen zur Datenträgereinheit verlegt werden müssen. Weiterhin erhöht sich die Zuverlässigkeit, weil nicht länger die Gefahr besteht, dass die Datenträgereinheit, beispielsweise aufgrund von Kabelbrüchen oder Kurzschlüssen, nicht mehr mit Energie versorgt werden kann. Ausführungsformen, bei denen nur das Datenmodul mit einem Energiewandler ausgestattet ist, können das mit dem Datenmodul verbundene Kommunikationsmodul mit Energie versorgen. Im umgekehrten Fall, wenn lediglich das Kommunikationsmodul mit einem Energiewandler ausgestattet ist, kann das Kommunikationsmodul das Datenmodul mit der erforderlichen Energie versorgen.
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Nach einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Datenmodul und/oder das Kommunikationsmodul einen Energiespeicher auf. Als Energiespeicher sind beispielsweise kinematische Energiespeicher, chemische Energiespeicher, wie Batterie, elektrische Energiespeicher, wie Spule und Kondensator möglich. Ausführungsformen mit Energiespeicher sind insbesondere bei Vorhandensein eines Energiewandlers zweckmäßig, da sie die mittels Energiewandler erzeugte Energie abspeichern können.
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Von Vorteil ist es, wenn das Kommunikationsmodul eine Sende- und Empfangseinrichtung zur Kommunikation mit dem Datenmodul und einer externen Datenerfassungseinheit aufweist. Die Sende- und Empfangseinrichtung kann hierbei als leitungsgebundene, taktile (elektrische Kontaktierung), optische (Infrarot), akustische (Ultraschall), chemische, kapazitive, induktive oder elektromagnetische Sende- und Empfangseinrichtung ausgeführt sein. Die Datenübertragung zwischen Kommunikationsmodul und Datenmodul bzw. Kommunikationsmodul und externer Datenerfassungseinheit ist bidirektional und vollduplex möglich.
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Weiterhin ist es zweckmäßig, das Kommunikationsmodul mit einer Einrichtung zur Energieübertragung zwischen dem Kommunikationsmodul und dem Datenmodul und einer externen Datenerfassungseinheit auszustatten. Die Einrichtung zur Energieübertragung kann als als leitungsgebundene, taktile (elektrische Kontaktierung), optische (Infrarot), akustische (Ultraschall), chemische, kapazitive, induktive oder elektromagnetische Einrichtung ausgeführt sein.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
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1: eine geschnittene, perspektivische Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagers mit einer fernabfragbaren Datenträgereinheit;
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2: ein Datenmodul einer fernabfragbaren Datenträgereinheit;
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3: ein Kommunikationsmodul der fernabfragbaren Datenträgereinheit;
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4: die zusammengebaute fernabfragbare Datenträgereinheit.
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1 zeigt eine Teilansicht eines erfindungsgemäßen Wälzlagers 01. Das erfindungsgemäße Wälzlager 01 umfasst einen Außenring 02, einen Innenring 03 und Wälzkörper 04, welche zwischen Außenring 02 und Innenring 03 angeordnet sind. In den Außenring 02 ist eine Ausnehmung 05, vorzugsweise in Form einer von der Außenwand sich radial erstreckende Sacklochbohrung, eingebracht. Die Ausnehmung 05 des Außenrings 02 dient zur Aufnahme einer fernabfragbaren Datenträgereinheit 07.
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Die Datenträgereinheit 07 umfasst ein Datenmodul 08 (siehe 2) und ein Kommunikationsmodul 09 (siehe 3). Datenmodul 08 und Kommunikationsmodul 09 sind als zwei voneinander trennbare Bauteile ausgeführt.
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Das Kommunikationsmodul 09 weist eine Basis 10 auf, von der sich eine Erweiterung 12 erstreckt. Die Erweiterung 12 ist lösbar in einer entsprechend geformten Aufnahmeöffnung 13 des Datenmoduls 08 aufgenommen. Das Datenmodul 08 schließt bündig mit der Außenfläche des Außenrings 02 ab, d. h. es ist überschleifbar. Wie insbesondere 2 entnommen werden kann, ist das Datenmodul 08 in der gezeigten Ausführung zylinderförmig. Andersartig geformte Datenmodule 08 sind natürlich möglich.
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Das Datenmodul 08 beinhaltet einen Datenspeicher (nicht dargestellt), welcher Teilspeicher unterschiedlicher Typen umfassen kann. So sind flüchtige Speicher, permanente Speicher oder semi-permanente Speicher möglich. Im Datenspeicher können beispielsweise Wälzlagerdaten, Fertigungsdaten oder Betriebsdaten abgespeichert werden. Das Datenmodul 08 umfasst vorzugsweise weiterhin Sensoren (nicht dargestellt) zur Erfassung von Betriebsdaten. Zum Einsatz können verschiedene Sensortypen kommen, welche zum Beispiel zur Erfassung von Kraft, Temperatur, Drehzahl und Beschleunigung dienen. Die erfassten Sensordaten können über eine in das Datenmodul 08 ebenfalls integrierte Datenverarbeitungseinrichtung weiter verarbeitet werden.
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Zur Energieversorgung der Datenträgereinheit 07 können Datenmodul 08 und/oder Kommunikationsmodul 09 mit einem integrierten Energiewandler versehen werden. Hierbei können verschiedene Energiewandlertypen, wie Piezogenerator, Thermogenerator, Solargenerator, Vibrationsgenerator, elektromagnetischer Generator (rotativ, linear) sowie Wiegandgenerator (Impulsgenerator) eingesetzt werden. Falls lediglich das Datenmodul 08 einen Energiewandler aufweist, kann das Kommunikationsmodul 09 in seinem an das Datenmodul 08 angeschlossenen Zustand vom Datenmodul 08 mit Energie versorgt werden. Im umgekehrten Fall, wenn nur das Kommunikationsmodul 09 einen Energiewandler aufweist, kann das an das Datenmodul 08 angeschlossene Kommunikationsmodul 09 das Datenmodul 08 mit Energie versorgen. Mittels integrierten Energiewandlers kann eine autarke Energieversorgung der Datenträgereinheit 07 realisiert werden. Somit ist die Datenträgereinheit nicht mehr an Verbindungsleitungen zur Energieversorgung gebunden. Die erzeugte Energie kann in einem Energiespeicher gespeichert werden, welcher in das Datenmodul 08 und/oder in das Kommunikationsmodul 09 integrierbar ist. Es sind verschiedene Energiespeicher, wie beispielsweise kinematische Energiespeicher, chemische Energiespeicher (Batterie) oder elektrische Energiespeicher (Spule, Kondensator) möglich. Zur Energieübertragung zwischen Datenmodul 08 und Kommunikationsmodul 09 dient eine in das Kommunikationsmodul 09 integrierte Einrichtung zur Energieübertragung, welche als leitungsgebundene, taktile (elektrische Kontaktierung), optische (Infrarot), akustische (Ultraschall), chemische, kapazitive, induktive oder elektromagnetische Einrichtung ausgeführt sein kann. Die Einrichtung zur Energieübertragung dient ebenfalls zur Energieübertragung zwischen dem Kommunikationsmodul 09 und einer externen Datenerfassungseinheit (nicht dargestellt).
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Das Kommunikationsmodul 09 umfasst eine Sende- und Empfangseinrichtung zur Kommunikation mit dem Datenmodul 08 und einer externen Datenerfassungseinheit. Hierbei ist eine leitungsgebundene, taktile (elektrische Kontaktierung), optische (Infrarot), akustische (Ultraschall), chemische, kapazitive, induktive oder elektromagnetische Sende- und Empfangseinrichtung möglich.
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In der gezeigten Ausführungsform ist das Kommunikationsmodul 09 derart ausgestaltet, dass es in seinem an das Datenmodul 08 angeschlossenen Zustand über die Oberfläche des Außenrings 02 geringfügig übersteht. Dies hat den Vorteil, dass sich beispielsweise bei auf RFID-Technologie basierender Datenübertragung die Reichweite der Datenträgereinheit 07 erhöht, da sich die Antenne nicht mehr im Metall befindet. Es sind jedoch auch Ausführungen möglich, bei denen das Kommunikationsmodul 09 mit der Oberfläche des Außenrings 02 bündig abschließt. Die Datenübertragung zwischen Datenmodul 08 und Kommunikationsmodul 09 bzw. zwischen Kommunikationsmodul 09 und externer Datenerfassungseinheit ist bidirektional und vollduplex möglich. Die externe Datenerfassungseinheit kann mobil oder als Festinstallation ausgeführt sein. Sie kann über eine Sende- und Empfangsvorrichtung mit einem ERP(Enterprise-Resource-Planning)-System kommunizieren.
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Bevorzugte Ausführungsformen verwenden eine verschlüsselte Schnittstelle zwischen Kommunikationsmodul 09 und Datenmodul 08. Zur hardwaremäßigen Realisierung dieser Schnittstelle kann die Erweiterung 12 des Kommunikationsmoduls 09 eine spezielle geometrische Formgestaltung aufweisen, welche in eine dementsprechend gestaltete Ausnehmung 13 eingreift. Alternativ ist auch eine softwaremäßige Realisierung der verschlüsselten Schnittstelle möglich, beispielsweise über Seed key. Durch Verwendung einer verschlüsselten Schnittstelle zwischen Kommunikationsmodul 09 und Datenmodul 08 kann die Gefahr unautorisierter Zugriffe auf die im Datenmodul 08 abgespeicherten Daten weiter eingeschränkt werden, da nur bei Verwendung eines für das jeweilige Datenmodul 08 passenden Kommunikationsmoduls 09, auf die im Datenmodul 08 abgelegten Daten zugegriffen werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Wälzlager
- 02
- Außenring
- 03
- Innenring
- 04
- Wälzkörper
- 05
- Ausnehmung im Außenring
- 06
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- 07
- Datenträgereinheit
- 08
- Datenmodul
- 09
- Kommunikationsmodul
- 10
- Basis
- 11
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- 12
- Erweiterung
- 13
- Aufnahmeöffung im Datenmodul
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1402492 B1 [0002, 0003]
