DE102013220456A1 - Sensor unit for determining properties of a lubricant, method for their operation and machine element - Google Patents
Sensor unit for determining properties of a lubricant, method for their operation and machine element Download PDFInfo
- Publication number
- DE102013220456A1 DE102013220456A1 DE201310220456 DE102013220456A DE102013220456A1 DE 102013220456 A1 DE102013220456 A1 DE 102013220456A1 DE 201310220456 DE201310220456 DE 201310220456 DE 102013220456 A DE102013220456 A DE 102013220456A DE 102013220456 A1 DE102013220456 A1 DE 102013220456A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transmitter
- sensor unit
- receiver
- lubricant
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000004519 grease Substances 0.000 abstract description 15
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 8
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N (2r,3r,4s,5r)-2-[6-[[2-(3,5-dimethoxyphenyl)-2-(2-methylphenyl)ethyl]amino]purin-9-yl]-5-(hydroxymethyl)oxolane-3,4-diol Chemical compound COC1=CC(OC)=CC(C(CNC=2C=3N=CN(C=3N=CN=2)[C@H]2[C@@H]([C@H](O)[C@@H](CO)O2)O)C=2C(=CC=CC=2)C)=C1 BUHVIAUBTBOHAG-FOYDDCNASA-N 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3577—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing liquids, e.g. polluted water
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration
- G01N21/274—Calibration, base line adjustment, drift correction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
- G01N21/85—Investigating moving fluids or granular solids
- G01N21/8507—Probe photometers, i.e. with optical measuring part dipped into fluid sample
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/26—Oils; viscous liquids; paints; inks
- G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
- G01N33/2888—Lubricating oil characteristics, e.g. deterioration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
- F16C19/52—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with devices affected by abnormal or undesired conditions
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
- F16C33/6603—Special parts or details in view of lubrication with grease as lubricant
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/359—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light using near infrared light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/55—Specular reflectivity
- G01N21/552—Attenuated total reflection
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zum Bestimmen von Eigenschaften eines Schmiermittels; beispielsweise eines Schmierfettes in einem Wälzlager. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der Sensoreinheit sowie ein Maschinenelement. Die erfindungsgemäße Sensoreinheit umfasst einen Sender (06) zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung auf das Schmiermittel und einen Empfänger (07) zum Empfangen der vom Sender (06) ausgesendeten und vom Schmiermittel reflektierten elektromagnetischen Strahlung. Die Strahlung des Senders (06) und ein Ausgangssignal des Empfängers (07) sind von mindestens einer weiteren äußeren Einflussgröße abhängig. Eine weitere Komponente der Sensoreinheit bildet eine Auswertelektronik (09), welche zumindest mit dem Sender (06) und mit dem Empfänger (07) elektrisch verbunden ist und zur Generierung mindestens eines Sensorsignals ausgebildet ist. Die Auswerteelektronik (09) ist dazu konfiguriert, das mindestens eine Sensorsignal ausgehend vom Ansteuersignal des Senders (06), ausgehend vom Ausgangsignal des Empfängers (07) und ausgehend von mindestens einer der weiteren äußeren Einflussgrößen zu bestimmen. Hierdurch kann der unerwünschte Einfluss der weiteren äußeren Einflussgröße eliminiert oder zumindest reduziert werden.The present invention relates to a sensor unit for determining properties of a lubricant; for example, a grease in a rolling bearing. Furthermore, the invention relates to a method for operating the sensor unit and a machine element. The sensor unit according to the invention comprises a transmitter (06) for emitting electromagnetic radiation to the lubricant and a receiver (07) for receiving the electromagnetic radiation emitted by the transmitter (06) and reflected by the lubricant. The radiation of the transmitter (06) and an output signal of the receiver (07) are dependent on at least one further external influencing variable. A further component of the sensor unit forms an evaluation electronics (09) which is electrically connected at least to the transmitter (06) and to the receiver (07) and is designed to generate at least one sensor signal. The evaluation electronics (09) is configured to determine the at least one sensor signal starting from the control signal of the transmitter (06), starting from the output signal of the receiver (07) and starting from at least one of the further external influencing variables. As a result, the undesired influence of the further external influencing variable can be eliminated or at least reduced.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensoreinheit zum Bestimmen von Eigenschaften eines Schmiermittels; beispielsweise eines Schmierfettes in einem Wälzlager. Im Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der erfindungsgemäßen Sensoreinheit sowie ein Maschinenelement mit der erfindungsgemäßen Sensoreinheit.The present invention relates to a sensor unit for determining properties of a lubricant; for example, a grease in a rolling bearing. Furthermore, the invention relates to a method for operating the sensor unit according to the invention and a machine element with the sensor unit according to the invention.
Die
Aus dem Produktinformationsblatt „Zustandsüberwachung von Schmierfetten in Wälzlagern” der Schaeffler Technologies GmbH und Co. KG, September 2010 und aus dem Produktinformationsblatt „FAG GreaseCheck” der Schaeffler Technologies AG und Co. KG, August 2013 ist ein Schmierfettsensor bekannt, welcher insbesondere zur Schmierfettüberwachung in Wälzlagern vorgesehen ist. Der Schmierfettsensor umfasst einen zylinderförmigen Sensorkopf, welcher unmittelbar in das Wälzlager ragt.From the product information sheet "condition monitoring of lubricating greases in roller bearings" of Schaeffler Technologies GmbH and Co. KG, September 2010 and from the product information sheet "FAG GreaseCheck" of Schaeffler Technologies AG and Co. KG, August 2013, a grease sensor is known, which is particularly suitable for grease monitoring in Rolling is provided. The grease sensor comprises a cylindrical sensor head, which projects directly into the rolling bearing.
Aus der
Die
Die
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend vom Stand der Technik darin, bei einem Schmiermittelsensor den Aufwand für das Eliminieren des unerwünschten Einflusses der weiteren äußeren Einflussgrößen zu senken.The object of the present invention, starting from the state of the art, is to reduce the expense of eliminating the undesired influence of the further external influencing variables in the case of a lubricant sensor.
Die genannte Aufgabe wird gelöst durch eine Sensoreinheit gemäß dem beigefügten Anspruch 1 sowie durch ein Maschinenelement gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 9 und durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten nebengeordneten Anspruch 10.Said object is achieved by a sensor unit according to the attached claim 1 and by a machine element according to the attached independent claim 9 and by a method according to the attached independent claim 10.
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit dient der Bestimmung von Eigenschaften eines Schmiermittels. Das Schmiermittel befindet sich bevorzugt in Verwendung, insbesondere zum Zwecke der Schmierung von beweglichen komponenten eines Maschinenelementes. Hierzu ist die Sensoreinheit bevorzugt zur Montage an dem Maschinenelement bzw. in dem Maschinenelement ausgebildet. Die Sensoreinheit ist dabei bevorzugt zur Überwachung des Schmiermittels im Maschinenelement ausgebildet.The sensor unit according to the invention serves to determine the properties of a lubricant. The lubricant is preferably in use, in particular for the purpose of lubricating movable components of a machine element. For this purpose, the sensor unit is preferably designed for mounting on the machine element or in the machine element. The sensor unit is preferably designed for monitoring the lubricant in the machine element.
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit umfasst zunächst einen Sender zum Aussenden elektromagnetischer Strahlung auf das Schmiermittel. Die Strahlung des Senders ist durch ein Ansteuersignal steuerbar. Insbesondere ist die Strahlungsleistung der Strahlung steuerbar. Das Ansteuersignal ist beispielsweise durch eine elektrische Spannung oder durch einen elektrischen Strom gebildet, mit welcher bzw. mit welchem der Sender beaufschlagt wird. Die Strahlung des Senders ist neben dem Ansteuersignal aber auch von mindestens einer weiteren äußeren Einflussgröße quantitativ abhängig. Dabei bestimmt das Maß der Einflussgröße eine bestimmte Eigenschaft der Strahlung des Senders. Die äußere Einflussgröße zeichnet sich dadurch aus, dass sie nicht oder zumindest nicht unmittelbar steuerbar ist.The sensor unit according to the invention initially comprises a transmitter for emitting electromagnetic radiation to the lubricant. The radiation of the transmitter can be controlled by a drive signal. In particular, the radiation power of the radiation is controllable. The drive signal is formed for example by an electrical voltage or by an electric current, with which or with which the transmitter is acted upon. The radiation of the transmitter is quantitatively dependent not only on the drive signal but also on at least one further external influencing variable. The measure of the influencing variable determines a specific property of the radiation of the transmitter. The outer one Influence is characterized by the fact that it is not or at least not directly controllable.
Die Sensoreinheit umfasst weiterhin einen Empfänger zum Empfangen der vom Sender ausgesendeten und vom Schmiermittel reflektierten elektromagnetischen Strahlung. Ein Ausgangssignal des Empfängers ist neben der zu messenden elektromagnetischen Strahlung, d. h. neben der vom Sender ausgesendeten und vom Schmiermittel reflektierten elektromagnetischen Strahlung, aber auch von mindestens einer weiteren äußeren Einflussgröße quantitativ abhängig. Dabei bestimmt das Maß der Einflussgröße einen Anteil des Ausgangssignals des Empfängers. Die äußere Einflussgröße zeichnet sich dadurch aus, dass sie nicht oder zumindest nicht unmittelbar steuerbar ist.The sensor unit further comprises a receiver for receiving the emitted by the transmitter and reflected by the lubricant electromagnetic radiation. An output signal of the receiver is in addition to the electromagnetic radiation to be measured, d. H. in addition to the emitted by the transmitter and reflected by the lubricant electromagnetic radiation, but also of at least one other external influence variable quantitatively dependent. The measure of the influencing variable determines a proportion of the output signal of the receiver. The external influence is characterized by the fact that it is not or at least not directly controllable.
Der Sender und der Empfänger bilden eine Messanordnung aus.The transmitter and the receiver form a measuring arrangement.
Eine weitere Komponente der erfindungsgemäßen Sensoreinheit bildet eine Auswertelektronik, welche zumindest mit dem Sender und mit dem Empfänger elektrisch verbunden ist und zur Generierung mindestens eines Sensorsignals ausgebildet ist. Die Auswerteelektronik ist dazu konfiguriert, das mindestens eine Sensorsignal ausgehend vom Ansteuersignal des Senders, ausgehend von dem Ausgangsignal des Empfängers und ausgehend von mindestens einer der weiteren äußeren Einflussgrößen zu bestimmen. Hierdurch kann der unerwünschte Einfluss der weiteren äußeren Einflussgröße eliminiert oder zumindest reduziert werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Sensoranordnung kein Messelement zum Bestimmen der tatsächlichen Strahlung des Senders auf. Vielmehr ist die Auswerteelektronik der erfindungsgemäßen Sensoranordnung dazu konfiguriert, die weiteren äußeren Einflussgrößen unmittelbar zu berücksichtigen, sodass die tatsächliche Strahlung des Senders und auch die Empfindlichkeit des Empfängers ausreichend genau bekannt sind, ohne diese unmittelbar zu bestimmen.A further component of the sensor unit according to the invention forms an evaluation electronics which is electrically connected at least to the transmitter and to the receiver and is designed to generate at least one sensor signal. The transmitter is configured to determine the at least one sensor signal based on the drive signal of the transmitter, starting from the output signal of the receiver and starting from at least one of the further external influencing variables. As a result, the undesired influence of the further external influencing variable can be eliminated or at least reduced. In contrast to the prior art, the sensor arrangement according to the invention has no measuring element for determining the actual radiation of the transmitter. Rather, the transmitter of the sensor arrangement according to the invention is configured to take into account the other external factors directly, so that the actual radiation of the transmitter and the sensitivity of the receiver are known with sufficient accuracy, without directly determining them.
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit weist den Vorteil auf, dass die Reduktion der Störeinflüsse der weiteren äußeren Einflussgrößen keine dreidimensionale Anordnung von Sendern und Empfängern erfordert. Insbesondere können der Sender und der Empfänger eben auf einem flächigen Träger, beispielsweise auf einer Platine angeordnet sein, wodurch der Aufwand zur Herstellung der Sender-Empfänger-Anordnung deutlich gemindert ist.The sensor unit according to the invention has the advantage that the reduction of the interference of the other external factors does not require a three-dimensional arrangement of transmitters and receivers. In particular, the transmitter and the receiver can be arranged flat on a flat carrier, for example on a circuit board, whereby the cost of producing the transmitter-receiver arrangement is significantly reduced.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoreinheit ist die quantitative Abhängigkeit der Strahlung des Senders von der mindestens einen weiteren äußeren Einflussgröße als Funktion in der Auswerteelektronik gespeichert. Es ist somit in der Auswerteelektronik hinterlegt, zu welcher Änderung der Strahlung des Senders ein bestimmtes Maß der weiteren äußeren Einflussgröße führt. Die quantitative Abhängigkeit der Strahlung des Senders von der mindestens einen weiteren äußeren Einflussgröße kann beispielsweise in Form einer Wertetabelle in der Auswerteelektronik gespeichert sein.In preferred embodiments of the sensor unit according to the invention, the quantitative dependence of the radiation of the transmitter on the at least one further external influencing variable is stored as a function in the evaluation electronics. It is thus deposited in the transmitter, which changes the radiation of the transmitter leads to a certain degree of further external influence. The quantitative dependence of the radiation of the transmitter on the at least one further external influencing variable can be stored, for example, in the form of a value table in the evaluation electronics.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoreinheit ist die quantitative Abhängigkeit des Ausgangsignals des Empfängers von der mindestens einen weiteren äußeren Einflussgröße als Funktion in der Auswerteelektronik gespeichert. Es ist somit in der Auswerteelektronik hinterlegt, zu welcher Änderung des Ausgangssignals des Empfängers ein bestimmtes Maß der weiteren äußeren Einflussgröße führt. Die quantitative Abhängigkeit des Ausgangssignals des Empfängers von der mindestens einen weiteren äußeren Einflussgröße kann beispielsweise in Form einer Wertetabelle in der Auswerteelektronik gespeichert sein.In preferred embodiments of the sensor unit according to the invention, the quantitative dependence of the output signal of the receiver on the at least one further external influencing variable is stored as a function in the evaluation electronics. It is thus deposited in the transmitter to which change in the output signal of the receiver leads a certain amount of further external influence. The quantitative dependence of the output signal of the receiver from the at least one further external influencing variable can be stored, for example, in the form of a value table in the evaluation electronics.
Die mindestens eine weitere äußere Einflussgröße, von der die Strahlung des Senders abhängig ist, und die mindestens eine weitere äußere Einflussgröße, von der das Ausgangssignal des Empfängers abhängig ist, können unterschiedliche Größen, teilweise die gleichen Größen oder vollständig die gleichen Größen sein.The at least one further external influencing variable, on which the radiation of the transmitter is dependent, and the at least one further external influencing variable, on which the output signal of the receiver is dependent, can be different sizes, partly the same sizes or completely the same sizes.
Die eine bzw. die mehreren weiteren äußeren Einflussgrößen sind bevorzugt durch die Temperatur des Senders bzw. des Empfängers und/oder durch das Alter des Senders bzw. des Empfängers gebildet. Die Temperatur des Senders und das Alter des Senders sind diejenigen beiden weiteren äußeren Einflussgrößen, welche den größten Einfluss auf die Strahlung des Senders haben. Die Temperatur des Empfängers und das Alter des Empfängers sind diejenigen beiden weiteren äußeren Einflussgrößen, welche den größten Einfluss auf das Ausgangssignal des Empfängers haben. Bevorzugt werden aber auch andere der weiteren äußeren Einflussgrößen berücksichtigt.The one or more further external influencing variables are preferably formed by the temperature of the transmitter or of the receiver and / or by the age of the transmitter or of the receiver. The temperature of the transmitter and the age of the transmitter are the two other external influencing factors which have the greatest influence on the radiation of the transmitter. The temperature of the receiver and the age of the receiver are the two other external factors which have the greatest influence on the output signal of the receiver. Preferably, however, other of the other external factors are also taken into account.
Damit in der Auswerteelektronik das Maß der mindestens einen weiteren äußeren Einflussgröße bekannt ist, umfasst die erfindungsgemäße Sensoreinheit bevorzugt mindestens ein Messelement zum bestimmen einer der weiteren äußeren Einflussgrößen. Dieses Messelement ist bevorzugt durch einen Temperatursensor zum Messen der Temperatur des Senders bzw. des Empfängers gebildet, wobei der Temperatursensor mit der Auswerteelektronik elektrisch verbunden ist. Alternativ oder ergänzend ist das Messelement bzw. ein weiteres der Messelemente bevorzugt durch einen Zeitmesser zum Messen des Alters oder der Betriebsdauer des Senders bzw. des Empfängers gebildet, wobei der Zeitmesser mit der Auswerteelektronik elektrisch verbunden ist. Der Zeitmesser ist bevorzugt zum integrativen Messen der Betriebsdauer ausgebildet.So that the extent of the at least one further external influencing variable is known in the evaluation electronics, the sensor unit according to the invention preferably comprises at least one measuring element for determining one of the further external influencing variables. This measuring element is preferably formed by a temperature sensor for measuring the temperature of the transmitter or the receiver, wherein the temperature sensor is electrically connected to the transmitter. Alternatively or additionally, the measuring element or a further of the measuring elements is preferably formed by a timer for measuring the age or the operating time of the transmitter or the receiver, wherein the timer is electrically connected to the transmitter. The timer is preferably designed for integrative measuring of the operating time.
Der Sender und der Empfänger sind bevorzugt gemeinsam auf einem Träger angeordnet. Der Träger ist bevorzugt flächig ausgebildet, z. B. in Form eine Platine. Der Sender und der Empfänger sind also nicht innerhalb eines dreidimensionalen Messaufbaus angeordnet, sondern befinden sich gemeinsam in einer Ebene auf dem Träger.The transmitter and the receiver are preferably arranged together on a carrier. The carrier is preferably flat, z. B. in the form of a board. The transmitter and the receiver are thus not arranged within a three-dimensional measurement setup, but are located together in a plane on the carrier.
Da ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Sensoreinheit darin besteht, dass eine Messung der tatsächlich vom Sender ausgestrahlten Strahlung nicht erforderlich ist, weist sie bevorzugt keinen Referenzempfänger zu diesem Zwecke auf. Es ist somit weder ein Referenzempfänger nahe dem Sender, noch ein Referenzempfänger nahe einem dem Sender gleichenden weiteren Sender vorhanden.Since a particular advantage of the sensor unit according to the invention is that a measurement of the radiation actually emitted by the transmitter is not required, it preferably has no reference receiver for this purpose. Thus, there is neither a reference receiver near the transmitter nor a reference receiver near a transmitter similar to the transmitter.
Die erfindungsgemäße Sensoreinheit umfasst bevorzugt ein Sensorgehäuse, welches eine Außenhülle der Sensoreinheit bildet. Das Sensorgehäuse weist ein Fenster auf, welches auf das Schmiermittel ausrichtbar ist und bevorzugt in das Schmiermittel eintauchbar ist. Das Sensorgehäuse ist insbesondere zur Montage am bzw. im Maschinenelement ausgebildet. Das Fenster schließt einen Innenraum des Sensorgehäuses ab. Der Sender und der Empfänger befinden sich im Sensorgehäuse. Der Sender ist zum Aussenden der elektromagnetischen Strahlung durch das Fenster hindurch angeordnet. Der Empfänger ist zum Empfangen der durch das Fenster strahlenden elektromagnetischen Strahlung angeordnet. Dabei handelt es sich um diejenige elektromagnetische Strahlung, welche vom Sender gesendet und vom Schmiermittel reflektiert wurde.The sensor unit according to the invention preferably comprises a sensor housing, which forms an outer shell of the sensor unit. The sensor housing has a window, which can be aligned with the lubricant and preferably immersed in the lubricant. The sensor housing is designed in particular for mounting on or in the machine element. The window closes off an interior of the sensor housing. The transmitter and the receiver are located in the sensor housing. The transmitter is arranged to emit electromagnetic radiation through the window. The receiver is arranged to receive the electromagnetic radiation radiating through the window. It is the electromagnetic radiation emitted by the transmitter and reflected by the lubricant.
Das Fenster muss zumindest für diese elektromagnetische Strahlung transparent sein.The window must be transparent at least for this electromagnetic radiation.
Auch die Auswertelektronik befindet sich bevorzugt im Sensorgehäuse. Die erfindungsgemäße Sensoreinheit umfasst bevorzugt weiterhin einen elektrischen Anschluss, welcher durch das Sensorgehäuse hindurchgeführt ist und mit der Auswerteelektronik im Sensorgehäuse elektrisch verbunden ist. Folglich kann das Sensorsignal über den elektrischen Anschluss von außerhalb des Sensorgehäuses abgegriffen werden. Über den elektrischen Anschluss erfolgt bevorzugt auch eine Spannungsversorgung der Auswerteelektronik und des Senders.The evaluation electronics are preferably located in the sensor housing. The sensor unit according to the invention preferably further comprises an electrical connection, which is passed through the sensor housing and is electrically connected to the evaluation in the sensor housing. Consequently, the sensor signal can be tapped via the electrical connection from outside the sensor housing. By way of the electrical connection, a voltage supply of the evaluation electronics and of the transmitter preferably also takes place.
Alternativ kann die Auswertelektronik auch in einem separaten Gehäuse angeordnet sein.Alternatively, the evaluation electronics can also be arranged in a separate housing.
Der elektrische Anschluss ist bevorzugt durch ein Kabel gebildet. Das Kabel ist aus dem Sensorgehäuse herausgeführt und dient dem elektrischen Anschluss der Sensoreinheit.The electrical connection is preferably formed by a cable. The cable is led out of the sensor housing and serves for the electrical connection of the sensor unit.
Der Empfänger und der Sender können jeweils einfach oder mehrfach vorhanden sein.The receiver and the transmitter can each be single or multiple.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoreinheit ist die durch den Sender aussendbare elektromagnetische Strahlung durch infrarote Strahlung gebildet. Folglich ist der Empfänger zum Empfangen infraroter Strahlung ausgebildet. Das Fenster ist zumindest für infrarote Strahlung transparent. Die infrarote Strahlung ist besonders gut zur Bestimmung von Eigenschaften eines Schmiermittels geeignet. Die infrarote Strahlung liegt bevorzugt im nahen und/oder mittleren IR-Bereich. Grundsätzlich kann auch andere elektromagnetische Strahlung, wie zum Beispiel sichtbares Licht verwendet werden.In preferred embodiments of the sensor unit according to the invention, the electromagnetic radiation which can be emitted by the transmitter is formed by infrared radiation. Consequently, the receiver is configured to receive infrared radiation. The window is transparent at least for infrared radiation. The infrared radiation is particularly suitable for determining properties of a lubricant. The infrared radiation is preferably in the near and / or middle IR range. In principle, other electromagnetic radiation, such as visible light can be used.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoreinheit sind der Empfänger und die Auswerteelektronik dazu konfiguriert, elektromagnetische Strahlung im Bereich des Infraroten, bevorzugt im Bereich des nahen und/oder mittleren IR zu erfassen und spektral zu analysieren. Durch die Erfassung und spektrale Auswertung der vom Schmiermittel reflektierten IR-Strahlung können mehrere Eigenschaften des Schmiermittels bestimmt werden. Hierzu sind der Empfänger und die Auswerteelektronik bevorzugt dazu konfiguriert, elektromagnetische Strahlung im Bereich der Kombinationsmethoden der C-H-Schwingungen zu erfassen und zu analysieren. Im Bereich der C-H-Kombinationsmoden lassen sich einzelne Absorptionslinien erkennen, die Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung des Schmiermittels zulassen.In preferred embodiments of the sensor unit according to the invention, the receiver and the evaluation electronics are configured to detect and spectrally analyze electromagnetic radiation in the region of the infrared, preferably in the region of the near and / or middle IR. By the detection and spectral evaluation of the reflected IR radiation from the lubricant, several properties of the lubricant can be determined. For this purpose, the receiver and the evaluation are preferably configured to detect and analyze electromagnetic radiation in the field of combination methods of C-H vibrations. In the field of C-H combination modes, individual absorption lines can be identified that allow conclusions about the chemical composition of the lubricant.
Der Sender ist bevorzugt elektrisch mit der Auswerteelektronik verbunden, wobei die Auswerteelektronik zur Ansteuerung des Senders mit unterschiedlichen spektralen Eigenschaften der aussendbaren elektromagnetischen Strahlung konfiguriert ist. Die Ansteuerung des Senders zur Ausstrahlung elektromagnetischer Strahlung mit unterschiedlichen spektralen Eigenschaften unter Berücksichtigung der am Empfänger gemessenen Strahlung erlaubt eine spektrale Analyse der Reflexionseigenschaften des Schmiermittels.The transmitter is preferably electrically connected to the evaluation, wherein the transmitter is configured to control the transmitter with different spectral properties of the emissive electromagnetic radiation. The control of the transmitter for the emission of electromagnetic radiation with different spectral properties, taking into account the radiation measured at the receiver allows a spectral analysis of the reflection properties of the lubricant.
Das mindestens eine Sensorsignal repräsentiert bevorzugt eine Eigenschaft des Schmiermittels.The at least one sensor signal preferably represents a property of the lubricant.
Die durch eine spektrale Analyse zu bestimmenden Eigenschaften des Schmiermittels sind bevorzugt durch einen Zustand des Schmiermittels, insbesondere durch einen Wassergehalt des Schmiermittels, durch eine Trübung des Schmiermittels, durch eine Alterung des Schmiermittels und/oder durch eine Verwendbarkeit des Schmiermittels gebildet. Diese Eigenschaften werden bevorzugt quantitativ erfasst. Folglich repräsentiert das Sensorsignal bzw. jeweils eines der Sensorsignale bevorzugt einen Wassergehalt des Schmiermittels, eine Trübung des Schmiermittels, eine Alterung des Schmiermittels oder eine Verwendbarkeit des Schmiermittels.The properties of the lubricant to be determined by a spectral analysis are preferred by a state of the lubricant, in particular by a water content of the lubricant, by a turbidity of the lubricant, by aging of the lubricant and / or by usability of the lubricant educated. These properties are preferably quantified. Consequently, the sensor signal or respectively one of the sensor signals preferably represents a water content of the lubricant, a turbidity of the lubricant, an aging of the lubricant or a usability of the lubricant.
Der Sender ist bevorzugt durch eine Diode, insbesondere durch eine LED gebildet.The transmitter is preferably formed by a diode, in particular by an LED.
Der Sender und der Empfänger sind bevorzugt jeweils als ein DIE ausgebildet.The transmitter and the receiver are preferably each formed as a DIE.
Das Sensorgehäuse weist bevorzugt eine zylindrische Grundform auf, beispielsweise eine stiftartige Grundform. Das Fenster ist dabei an einem axialen Ende der zylindrischen Grundform angeordnet. Am anderen axialen Ende kann sich ein Befestigungselement befinden, beispielsweise ein Außengewinde mit aufgeschraubter Mutter und mit einem Anschlag, jedoch ist bevorzugt kein solches Befestigungselement vorhanden, wobei die Befestigung der Sensoreinheit durch die zylindrische Grundform des Sensorgehäuses formschlüssig oder kraftschlüssig erfolgt, beispielsweise unter Verwendung einer Spannschraube.The sensor housing preferably has a cylindrical basic shape, for example a pen-like basic shape. The window is arranged at one axial end of the cylindrical basic shape. At the other axial end may be a fastener, such as an external thread with a screwed nut and a stop, but preferably no such fastener is present, the attachment of the sensor unit by the cylindrical basic shape of the sensor housing is positively or non-positively, for example using a clamping screw ,
Das Schmiermittel ist bevorzugt durch ein Schmierfett gebildet.The lubricant is preferably formed by a grease.
Das erfindungsgemäße Maschinenelement weist bewegliche Komponenten auf, zwischen denen ein Schmiermittel angeordnet ist. Das Schmiermittel dient dazu, die Reibung zwischen den beweglichen Komponenten zu mindern. Das Maschinenelement umfasst die erfindungsgemäße Sensoreinheit, wobei die vom Sender aussendbare elektromagnetische Strahlung auf das im Maschinenelement befindliche Schmiermittel ausgerichtet ist. Bevorzugt ragt das ggf. vorhandene Fenster der Sensoreinheit in das Schmiermittel. Die Sensoreinheit ist bevorzugt im oder am Maschinenelement befestigt.The machine element according to the invention has movable components, between which a lubricant is arranged. The lubricant serves to reduce the friction between the moving components. The machine element comprises the sensor unit according to the invention, wherein the electromagnetic radiation which can be emitted by the transmitter is aligned with the lubricant located in the machine element. Preferably, the possibly present window of the sensor unit protrudes into the lubricant. The sensor unit is preferably fixed in or on the machine element.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Maschinenelementes umfassen bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoreinheit.Preferred embodiments of the machine element according to the invention comprise preferred embodiments of the sensor unit according to the invention.
Das Maschinenelement ist bevorzugt durch ein Wälzlager gebildet, jedoch kommen auch andere Arten von Maschinenelementen infrage.The machine element is preferably formed by a rolling bearing, but other types of machine elements are also suitable.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betrieb der erfindungsgemäßen Sensoreinheit. Gemäß diesem Verfahren wird der Sender zur Emission elektromagnetischer Strahlung angesteuert. Dies erfolgt insbesondere dadurch, dass der Sender mit dem Ansteuersignal beaufschlagt wird. Weiterhin wird mindestens eine der weiteren äußeren Einflussgrößen gemessen. Erfindungsgemäß wird das mindestens eine Sensorsignal ausgehend vom Ansteuersignal des Senders, ausgehend vom Ausgangssignal des Empfängers und ausgehend von der gemessenen weiteren äußeren Einflussgröße generiert. Durch die Berücksichtigung der weiteren äußeren Einflussgröße wird deren unerwünschter Einfluss eliminiert oder zumindest weitestgehend reduziert. Es bedarf keiner zusätzlichen Referenzmessung, um die tatsächlich ausgesendete Strahlung des Senders zu ermitteln.The inventive method is used to operate the sensor unit according to the invention. According to this method, the transmitter is driven to emit electromagnetic radiation. This is done in particular by applying the drive signal to the transmitter. Furthermore, at least one of the other external influencing variables is measured. According to the invention, the at least one sensor signal is generated starting from the drive signal of the transmitter, starting from the output signal of the receiver and starting from the measured further external influencing variable. By taking into account the further external influencing variable, its undesired influence is eliminated or at least largely reduced. It requires no additional reference measurement to determine the actually emitted radiation of the transmitter.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt zum Betrieb bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Sensoreinheit angewendet.The method according to the invention is preferably used for operating preferred embodiments of the sensor unit according to the invention.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sensoreinheit, unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further advantages, details and developments of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment of the sensor unit according to the invention, with reference to the drawing.
Die einzige
Die gezeigte Sensoreinheit dient zum Bestimmen der Eigenschaften von Schmierfett, welches sich in Gebrauch befindet, z. B. in einem laufenden Wälzlager. Hierzu ist die Sensoreinheit im Wälzlager (nicht gezeigt) befestigt, wobei die Saphirscheibe
Im Inneren des Sensorgehäuses
Im Inneren des Sensorgehäuses
Die Auswerteelektronik
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 0101
- Sensorgehäusesensor housing
- 0202
- Kabelelectric wire
- 0303
- Saphirscheibesapphire disk
- 0404
- Trägercarrier
- 0505
- 0606
- Infrarot-SenderInfrared transmitter
- 0707
- Infrarot-EmpfängerInfrared receiver
- 0808
- Abstandshalterspacer
- 0909
- Auswerteelektronikevaluation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102007042254 A1 [0002] DE 102007042254 A1 [0002]
- DE 102009037424 A1 [0004] DE 102009037424 A1 [0004]
- DE 102010015084 A1 [0005] DE 102010015084 A1 [0005]
- DE 102010031919 A1 [0006] DE 102010031919 A1 [0006]
Claims (10)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201310220456 DE102013220456A1 (en) | 2013-10-10 | 2013-10-10 | Sensor unit for determining properties of a lubricant, method for their operation and machine element |
| PCT/DE2014/200474 WO2015051793A1 (en) | 2013-10-10 | 2014-09-15 | Sensor unit for determining properties of a lubricant, method for operating said sensor unit, and machine element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE201310220456 DE102013220456A1 (en) | 2013-10-10 | 2013-10-10 | Sensor unit for determining properties of a lubricant, method for their operation and machine element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102013220456A1 true DE102013220456A1 (en) | 2015-04-16 |
Family
ID=51846435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE201310220456 Ceased DE102013220456A1 (en) | 2013-10-10 | 2013-10-10 | Sensor unit for determining properties of a lubricant, method for their operation and machine element |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102013220456A1 (en) |
| WO (1) | WO2015051793A1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007042254A1 (en) | 2007-09-06 | 2009-04-02 | Carl Freudenberg Kg | Measuring device and method for analyzing the lubricant of a bearing |
| DE102009037424A1 (en) | 2009-08-13 | 2011-02-17 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Bearing arrangement with lubricant sensor |
| DE102010015084A1 (en) | 2010-04-15 | 2011-10-20 | Carl Freudenberg Kg | Sensor part for an infrared sensor and method for its production |
| DE102010031919A1 (en) | 2010-07-22 | 2012-01-26 | Carl Freudenberg Kg | Measuring probe of infrared spectrophotometer for analyzing lubricant of rolling bearing, has carrier and supporting element to support reference and infrared detectors respectively, where supporting element and carrier are spaced apart |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5548393A (en) * | 1993-07-05 | 1996-08-20 | Nippondenso Co., Ltd. | Oil deterioration detection apparatus and apparatus for detecting particles in liquid |
| DE10053069A1 (en) * | 2000-10-26 | 2002-05-08 | Deutz Ag | Determining quality of lubricating oil used in IC engine comprises acquiring parameters which give feedback on quality of oil, and testing oil using spectrometry |
-
2013
- 2013-10-10 DE DE201310220456 patent/DE102013220456A1/en not_active Ceased
-
2014
- 2014-09-15 WO PCT/DE2014/200474 patent/WO2015051793A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102007042254A1 (en) | 2007-09-06 | 2009-04-02 | Carl Freudenberg Kg | Measuring device and method for analyzing the lubricant of a bearing |
| DE102009037424A1 (en) | 2009-08-13 | 2011-02-17 | Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg | Bearing arrangement with lubricant sensor |
| DE102010015084A1 (en) | 2010-04-15 | 2011-10-20 | Carl Freudenberg Kg | Sensor part for an infrared sensor and method for its production |
| DE102010031919A1 (en) | 2010-07-22 | 2012-01-26 | Carl Freudenberg Kg | Measuring probe of infrared spectrophotometer for analyzing lubricant of rolling bearing, has carrier and supporting element to support reference and infrared detectors respectively, where supporting element and carrier are spaced apart |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2015051793A1 (en) | 2015-04-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3055671B1 (en) | Sensor unit for determining properties of a lubricant and machine element and machine assembly | |
| DE102013008003B4 (en) | Measuring device for measuring a surface covering on a measuring object, in particular on a food, and its use | |
| DE102007042254A1 (en) | Measuring device and method for analyzing the lubricant of a bearing | |
| DE102004023330A1 (en) | Locating device and method for calibrating a locating device | |
| DE102004048102A1 (en) | Spectrometric measuring head and method for its recalibration | |
| DE102007053574A1 (en) | colorimeter | |
| DE102013202289A1 (en) | Method and arrangement for driving a wavelength-tunable laser diode in a spectrometer | |
| DE102010038897A1 (en) | Scattered light measurement method | |
| DE102013220456A1 (en) | Sensor unit for determining properties of a lubricant, method for their operation and machine element | |
| WO2014114290A1 (en) | Hand-held measuring device | |
| DE102013220459A1 (en) | Sensor unit for determining properties of a lubricant and method for its operation and machine element | |
| EP2378146A2 (en) | Method for monitoring a linear guide | |
| DE102016108267A1 (en) | Apparatus and method for determining a concentration of at least one gas component of a gas mixture | |
| DE3706458C2 (en) | ||
| EP2343525B1 (en) | Method and device for estimating the temperature sensed upon contact with a surface | |
| DE102017207895B4 (en) | Method, control unit and system for estimating a remaining service life of a component | |
| DE102010063533A1 (en) | Method and device for measuring a spectrum of an optical sensor, advantageously in the infrared range | |
| EP2211205B1 (en) | Method for detecting objects in a surveillance area and optical sensor for carrying out the method | |
| EP2940451A1 (en) | Measuring device for determining the hardness of elastic materials and method for the determination of the hardness of elastic materials with a measuring device | |
| DE102014212015A1 (en) | Apparatus and method for calibrating a scattered light meter | |
| EP3318867B1 (en) | Method for operating a magnetomechanical sensor device for paramagnetic gas analysis | |
| DE202015105170U1 (en) | Device for holding hazardous substances | |
| DE102010022631A1 (en) | Measuring device for spectroscopy, has light emitting diode for generating light for executing spectroscopy and detection unit for receiving light | |
| DE102012019383B4 (en) | Method and device for measuring the particle number concentration of small particles in gas | |
| DE10326992A1 (en) | Light transmission measurement instrument for determining the transmission properties of plastic that is to be laser-welded, has an LED light source that transmits light through a sample or reference to a light sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01N0021270000 Ipc: G01N0021550000 |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |