DE102015216468B4

DE102015216468B4 - Verfahren und Anordnung zur Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einem Planetenträger lagert

Info

Publication number: DE102015216468B4
Application number: DE102015216468.3A
Authority: DE
Inventors: Tobias Roepke
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2035-08-29
Also published as: CN106481785B; DE102015216468A1; US20170059449A1; CN106481785A; US10697855B2

Abstract

Verfahren zur Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einem Planetenträger lagert, umfassend:Messen (510) von Körperschall des Planetengetriebes an einer ortsfesten Position an dem Planetengetriebe, um ein digitales Messsignal zu erzeugen, wobei das Messsignal einen Abtastwert bei zumindest einem Abtastzeitpunkt aufweist;Bestimmen (520) einer Relativgeschwindigkeit des Planetenrades zu der ortsfesten Position für den Abtastzeitpunkt;Bestimmen (530) eines korrigierten Messsignals, wobei das korrigierte Messsignal den Abtastwert bei einem korrigierten Abtastzeitpunkt, der abhängig von der Relativgeschwindigkeit zu dem Abtastzeitpunkt verschoben ist, aufweist;Bilden (540) eines Hüllkurvensignals auf Basis des korrigierten Messsignals;Bestimmen (550) eines Frequenzspektrums für das Hüllkurvensignal; undVergleichen (560) des Frequenzspektrums mit zumindest einem Referenzspektrum in einem interessierenden Frequenzbereich, wobei der interessierende Frequenzbereich durch eine Drehfrequenz des Planetenrades um den Planetenträger und eine Geometrie des Lagers bestimmt ist.

Description

Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren und eine Anordnung zur Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einem Planetenträger lagert.
Die Zustandsüberwachung auf der Basis von Körperschall beruht auf dem Prinzip, Änderungen des Geräuschverhaltens einer Anordnung im Vergleich zum Normalbetrieb zu messen und daraus Rückschlüsse auf eventuell auftretende Schäden an Komponenten der Anordnung zu ziehen.
Der Betrieb eines Planetengetriebes ist mit der Entstehung von Schwingungen verbunden, die sich in Form von Körperschall in dem Planetengetriebe ausbreiten bzw. als Luftschall an die Umgebung abgegeben werden. Der Körperschall setzt sich dabei aus einer Vielzahl einzelner Schwingungskomponenten zusammen, die sich unterschiedlichen Getriebeteilen oder -komponenten zuordnen lassen. Im Falle eines Fehlers oder Schadens verändern sich die Körperschallschwingungen, so dass sich mit Hilfe der Schwingungsüberwachung Getriebeschäden frühzeitig und gezielt identifizieren lassen. Beispiele für derartige Überwachungen sind in den Druckschriften EP 1 300 668 A1 und US 2004/ 0 200 283 A1 angegeben. Verschleiß, fehlerhafte Montage und unzureichende Wartung können durch die Schwingungsüberwachung erfasst und bewertet werden.
Wesentlich für eine zuverlässige Überwachung ist allerdings, dass die Datenbasis für die Analyse den Zustand des Planetengetriebes exakt widerspiegelt. Probleme hinsichtlich der Analyse können dabei insbesondere für Körperschallquellen auftreten, die sich relativ zu einer Körperschalldetektionsposition bewegen. Aufgrund der relativen Bewegung der Körperschallquelle zur Detektionsposition kann ein Frequenzempfinden eines Sensors an der Detektionsposition in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit der Körperschallquelle variieren. Die im sensierten Messsignal enthaltenen Frequenzbestandteile der Körperschallquelle sind in Folge der Relativbewegung zum Sensor verschoben. Dieser Effekt ist als Dopplereffekt bekannt.
Soll nun ein Lager, das ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einem Planetenträger des Getriebes lagert, überwacht werden, so findet bei einem ortsfesten Sensor zur Detektion des Körperschalls des Planetengetriebes eine Verschiebung der zum Lager gehörigen Frequenzbestandteile im aufgenommenen Messsignal statt. In Folge des Dopplereffekts erhöht sich die Frequenz bei einer Bewegung des Planetenrades (und somit auch des das Planetenrad lagernden Lagers) auf den Sensor zu bzw. erniedrigt sich die Frequenz bei einer Bewegung des Planetenrades vom Sensor weg.
Wird nun das Frequenzspektrum für das Messsignal bestimmt (z.B. mittels FourierTransformation), so führt der Dopplereffekt effektiv zu einer Verschmierung der Frequenzbestandteile des Spektrums. Insbesondere führt der Dopplereffekt zu reduzierten Amplituden bei Frequenzen, die Lagerschäden anzeigen, bzw. deren Seitenbändern. Insbesondere im Hinblick auf vorhandenes Grundrauschen im Spektrum kann es daher schwierig oder sogar unmöglich sein, Lagerdefekte aus den verschmierten Frequenzspektren zu bestimmen. Besonders eine automatisierte Analyse bzw. Zustandsüberwachung ist aufgrund der vorgenannten Einschränkungen oftmals nicht möglich.
Es besteht daher ein Bedarf an einer verbesserten Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einem Planetenträger lagert.
Ausführungsbeispiele ermöglichen dies, indem ein Verfahren zur Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einem Planetenträger lagert, bereitgestellt wird. Das Verfahren umfasst Messen von Körperschall des Planetengetriebes an einer ortsfesten Position an dem Planetengetriebe, um ein digitales Messsignal zu erzeugen. Das Messsignal weist dabei einen Abtastwert bei zumindest einem Abtastzeitpunkt auf. Das digitale Messsignal kann für mehrere (aufeinanderfolgende) Abtastzeitpunkte (sample time) jeweils einen Abtastwert (sample) aufweisen. Weiterhin umfasst das Verfahren Bestimmen einer Relativgeschwindigkeit des Planetenrades zu der ortsfesten Position für den Abtastzeitpunkt sowie Bestimmen eines korrigierten Messsignals. Das korrigierte Messsignal weist den Abtastwert bei einem korrigierten Abtastzeitpunkt auf, der abhängig von der Relativgeschwindigkeit zu dem Abtastzeitpunkt verschoben ist. Das Verfahren umfasst ferner Bilden eines Hüllkurvensignals auf Basis des korrigierten Messsignals und Bestimmen eines Frequenzspektrums für das Hüllkurvensignal. Ebenso umfasst das Verfahren Vergleichen des Frequenzspektrums mit einem Referenzspektrum in einem interessierenden Frequenzbereich.
Durch das Bestimmen des korrigierten Messsignals, das an dem korrigierten Abtastzeitpunkt den Abtastwert aufweist, kann das Messsignal um den Dopplereffekt korrigiert werden. Für die weitere Signalanalyse steht somit ein dopplerbereinigtes Signal im Zeitbereich zur Verfügung, aus dem das dopplerkorrigierte Frequenzspektrum für die Hüllkurve bestimmt werden kann. Eine Verschmierung des Frequenzspektrums durch den Dopplereffekt kann somit vermieden werden. Der Vergleich des bestimmten Frequenzspektrums mit dem Referenzspektrum in den interessierenden Frequenzbereichen ermöglicht daher eine zuverlässige Detektion von Lagerschäden. Das vorgeschlagene Verfahren erlaubt daher eine zuverlässige Überwachung des Lagers.
In einigen Ausführungsbeispielen ist der interessierende Frequenzbereich durch eine Drehfrequenz des Planetenrades um den Planetenträger und eine Geometrie des Lagers bestimmt. Bei der Geometrie des Lagers handelt es sich um spezifische Abmessungen bzw. Charakteristika eines oder mehrerer Bestandteile des Lagers, die maßgeblich zum Schwingungsverhalten des gesamten Lagers beitragen. Beispielsweise kann die Geometrie des Lagers durch eine Anzahl an (z.B. kugel-, kegel-, oder zylinderförmigen) Wälzkörpern in dem Lager, einen Kontaktwinkel der Wälzkörper mit einer Lauffläche des Lagers, einen Teilkreisdurchmesser und einen Durchmesser der Wälzkörper bestimmt sein. Der interessierende, darzustellende Frequenzbereich kann somit durch die Lagerkinematik bestimmt sein. Durch die Bestimmung des interessierenden, darzustellenden Frequenzbereichs in Abhängigkeit von der Drehfrequenz des Planetenrades (und somit des Lagers) um den Planetenträger und die Geometrie des Lagers (Lagerkinematik) kann der interessierende Frequenzbereich individuell an das zu überwachende Lager angepasst werden. Die Geometrie des Lagers (bzw. Lagerkinematik) ist dabei üblicherweise bekannt und die Drehfrequenz kann messtechnisch unaufwändig bestimmt werden, sodass der interessierende, darzustellende Frequenzbereich mit geringem Aufwand und abhängig von den tatsächlichen Betriebsbedingungen des Planetengetriebes angepasst werden kann.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Bilden des Hüllkurvensignals für das korrigierte Messsignal Bandpassfiltern des korrigierten Messsignals in einem ersten Frequenzbereich, der von zumindest einem Werkstoff des Lagers abhängt, Gleichrichten des bandpassgefilterten korrigierten Messsignals und Tiefpassfiltern des gleichgerichteten Signals in einem zweiten Frequenzbereich, der ausschließlich niedrigere Frequenzen als der erste Frequenzbereich aufweist. Nicht-interessierende Frequenzkomponenten (z.B. ausgelöst durch eine Stoßimpulsantwort eines Werkstoffs bzw. Bauteils des Planetenlagers) können durch eine geeignete Wahl des ersten Frequenzbereichs und des zweiten Frequenzbereichs effektiv aus dem Hüllkurvensignal entfernt werden. Ebenso können weitere werkstoffabhängige Schallausbreitungscharakteristika des Lagers berücksichtigt werden. Ergänzend können auch Werkstoffe weiterer Teile des Planetengetriebes (z.B. an der ortsfesten Position) für die Wahl des ersten Frequenzbereichs berücksichtigt werden, um werkstoffabhängige Schallausbreitungscharakteristika des Planetengetriebes zu berücksichtigen.
In einigen Ausführungsbeispielen liegt der korrigierte Abtastzeitpunkt zeitlich vor dem Abtastzeitpunkt für eine erste Relativgeschwindigkeit, die eine Bewegung des Planetenrades von der ortsfesten Position weg anzeigt. Der korrigierte Abtastzeitpunkt liegt zeitlich nach dem Abtastzeitpunkt für eine zweite Relativgeschwindigkeit, die eine Bewegung des Planetenrades auf die ortsfeste Position zu anzeigt. Durch die gewählte Verschiebung des korrigierten Abtastzeitpunktes relativ zu dem Abtastzeitpunkt kann die durch den Dopplereffekt hervorgerufene Frequenzverschiebung, die sich im Zeitbereich durch veränderte Periodenlängen ausdrückt, effektiv korrigiert bzw. kompensiert werden. Durch die Verschiebung des korrigierten Abtastzeitpunktes relativ zu dem Abtastzeitpunkt kann eine Periodenlänge zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Abtastwerten in dem korrigierten Messsignal angepasst werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen umfasst der interessierende Frequenzbereich Frequenzen vom Zweifachen bis zum Zwanzigfachen der Drehfrequenz des Planetenrades um den Planetenträger. Insbesondere umfasst der interessierende Frequenzbereich Frequenzen vom Zweifachen bis zum Fünfzehnfachen, vom Zweifachen bis zum Zehnfachen, vom Dreifachen bis zum Zehnfachen und vom Vierfachen bis zum Neunfachen der Drehfrequenz des Planetenrades um den Planetenträger. Durch die vorstehenden Kriterien kann der relevante Frequenzbereich für die Frequenzanalyse eingeschränkt und somit ein Analyseaufwand minimiert werden.
In einigen Ausführungsbeispielen befindet sich die ortsfeste Position auf einem Hohlrad des Planetengetriebes. Das Bestimmen der Relativgeschwindigkeit des Planeten erfolgt dabei abhängig von einem Winkel des Planetenrades zu der ortsfesten Position auf dem Hohlrad bezogen auf eine Drehachse des Planetenträgers, einer Geometrie des Planetengetriebes und einer Umlauffrequenz des Planetenträgers.
Die Anordnung der ortsfesten Position zur Detektion des Körperschalls auf dem Hohlrad des Planetengetriebes stellt eine einfach zu realisierende Implementierung für das Abgreifen des Körperschalls dar, da das Hohlrad für gewöhnlich fixiert ist und ausreichend Platz für einen entsprechenden Sensor bietet. Die Relativgeschwindigkeit kann dadurch mathematisch unaufwändig über die relative Winkelstellung des Planeten zu der ortsfesten Position bestimmt werden. Der Winkel wird bevorzugt bezogen auf die Drehachse des Planetenträgers bestimmt. Aus der Umlauffrequenz des Planetenträgers, die einfach gemessen werden kann, und der bekannten feststehenden Geometrie des Planetengetriebes (z.B. die Abmessungen von Hohlrad, Planetenrad, Sonnenrad oder Verzahnungsverhältnisse der einzelnen Elemente) lässt sich auf mathematisch einfache Weise eine Relativgeschwindigkeit des Planetenrades zu der ortsfesten Position für jeden Abtastzeitpunkt des Messsignals bestimmen. Durch die Berücksichtigung der momentanen Umlauffrequenz des Planetenträgers können auch Schwankungen der Umlaufgeschwindigkeit des Planetenträgers effektiv berücksichtigt werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen wird eine Anzahl von Peaks in dem Frequenzspektrum in dem interessierenden Bereich bestimmt. Bei einem Peak weist das Frequenzspektrum für eine bestimmte Frequenz oder einen bestimmten Frequenzbereich eine deutlich erhöhte Amplitude verglichen mit Amplituden benachbarter Frequenzen oder Frequenzbereiche auf. Für zumindest einen Peak in dem Frequenzspektrum werden eine Amplitude und eine den Peak charakterisierende Frequenz bestimmt. Bei der charakterisierenden Frequenz kann es sich z.B. um eine Mittenfrequenz des Peaks handeln. Die Mittenfrequenz kann dabei als arithmetisches oder geometrisches Mittel einer unteren Grenzfrequenz und einer oberen Grenzfrequenz des Peaks verstanden werden. Aus der Anzahl, der Amplitude (d.h. Intensität) und der (Frequenz-) Lage der auftretenden Frequenzbestandteile kann möglicherweise auf konkrete Schadenstypen im Lager geschlossen werden, da verschieden Lagerschäden jeweils typische Bestandteile im Frequenzspektrum erzeugen. Es kann somit ein Muster der Schadensfrequenzen bestimmt werden.
In einigen Ausführungsbeispielen wird für aufeinanderfolgende Zeitpunkte jeweils ein Frequenzspektrum bestimmt wird. Weiterhin wird eine Änderung der Amplitude und der charakterisierenden Frequenz für den zumindest einen Peak zwischen den aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmt. Durch die Bestimmung von Frequenzspektren für aufeinanderfolgende Zeitpunkte kann eine Entwicklung eines Schadens des Lagers beobachtet werden. Die Beobachtung der Amplituden- und der Frequenzentwicklung der auftretenden Peaks kann eine sehr exakte Bestimmung des momentanen Grads des Schadens des Lagers ermöglichen. Entsprechend kann möglicherweise eine sehr präzise Aussage über eine verbleibende Lebensdauer des Lagers oder über zu ergreifende Maßnahmen (z.B. Austausch des Lagers) getroffen werden. In weiteren Ausführungsbeispielen kann alternativ oder ergänzend eine Änderung der Anzahl an Peaks im interessierenden Frequenzbereich zwischen den aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmt werden. Aus der Entwicklung der Anzahl an Peaks können weitere Schlüsse über den Zustand des Lagers gezogen werden. Es kann somit eine Entwicklung des Musters der Schadensfrequenzen beobachtet und beurteilt werden.
Ausführungsbeispiele betreffen weiterhin eine Anordnung zur Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einem Planetenträger lagert. Die Anordnung umfasst dabei einen Sensor an einer ortsfesten Position an dem Planetengetriebe, der ausgebildet ist, Körperschall des Planetengetriebes zu messen, um ein digitales Messsignal zu erzeugen. Das Messsignal weist dabei einen Abtastwert bei zumindest einem Abtastzeitpunkt auf. Weiterhin umfasst die Anordnung eine Signalverarbeitungseinrichtung, die mit dem Sensor gekoppelt ist. Das digitale Messsignal kann dabei insbesondere durch die Signalverarbeitungseinrichtung aus einem analogen Messsignal, das vom Sensor bereitgestellt wird, erzeugt werden. Alternativ kann der Sensor das digitale Messsignal bereitstellen. Die Signalverarbeitungseinrichtung ist dabei ausgebildet eine Relativgeschwindigkeit des Planetenrades zu dem Sensor für den Abtastzeitpunkt zu bestimmen und ein korrigiertes Messsignal zu bestimmen. Das korrigierte Messsignal weist dabei den Abtastwert bei einem korrigierten Abtastzeitpunkt auf, der abhängig von der Relativgeschwindigkeit zu dem Abtastzeitpunkt verschoben ist. Ferner ist die Signalverarbeitungseinrichtung ausgebildet, ein Hüllkurvensignal auf Basis des korrigierten Messsignals zu bilden und ein Frequenzspektrum für das Hüllkurvensignal zu bilden. Die Signalverarbeitungseinrichtung ist weiterhin ausgebildet, das Frequenzspektrum mit einem Referenzspektrum in einem interessierenden Frequenzbereich zu vergleichen.
Durch das Bestimmen des korrigierten Messsignals, das bei dem korrigierten Abtastzeitpunkt den Abtastwert aufweist, kann das Messsignal um den Dopplereffekt korrigiert werden. Für die weitere Signalanalyse steht der Signalverarbeitungseinrichtung somit ein dopplerbereinigtes Signal im Zeitbereich zur Verfügung, aus dem das dopplerkorrigierte Frequenzspektrum für die Hüllkurve bestimmt werden kann. Der Vergleich des bestimmten Frequenzspektrums mit dem zumindest einen Frequenzspektrum in dem interessierenden Bereich ermöglicht eine zuverlässige Detektion von Lagerschäden. Die vorgeschlagene Anordnung erlaubt daher eine zuverlässige Überwachung des Lagers.
In einigen Ausführungsbeispielen ist der interessierende Frequenzbereich durch eine Drehfrequenz des Planetenrades um den Planetenträger und eine Geometrie des Lagers bestimmt. Der dargestellte interessierende Frequenzbereich kann somit durch die Lagerkinematik bestimmt sein. Durch die Bestimmung des dargestellten interessierenden Frequenzbereichs in Abhängigkeit von der Drehfrequenz des Planetenrades (und somit des Lagers) um den Planetenträger und die Geometrie des Lagers (Lagerkinematik) kann der dargestellte interessierende Frequenzbereich individuell an das zu überwachende Lager angepasst werden. Die Geometrie des Lagers (bzw. Lagerkinematik) ist dabei üblicherweise bekannt und die Drehfrequenz kann messtechnisch unaufwändig bestimmt werden, sodass der interessierende Frequenzbereich mit geringem Aufwand und abhängig von den tatsächlichen Betriebsbedingungen des Planetengetriebes angepasst werden kann.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen ist der Sensor an einem Hohlrad des Planetengetriebes angeordnet. Die Anordnung umfasst dabei einen weiteren Sensor, der ausgebildet ist, einen Winkel des Planetenrades zu der ortsfesten Position des Sensors auf dem Hohlrad bezogen auf eine Drehachse des Planetenträgers zu bestimmen. Die Signalverarbeitungseinrichtung ist dabei ausgebildet, die Relativgeschwindigkeit des Planeten zu dem Sensor abhängig von dem durch den weiteren Sensor bestimmten Winkel, einer Geometrie des Planetengetriebes und einer Umlauffrequenz des Planetenträgers zu bestimmen.
Die Anordnung des Sensors auf dem Hohlrad des Planetengetriebes stellt eine einfach zu realisierende Implementierung für das Abgreifen des Körperschalls dar, da das Hohlrad für gewöhnlich fixiert ist und ausreichend Platz für den Sensor bietet. Die Relativgeschwindigkeit kann dadurch unaufwändig über die relative Winkelstellung des Planetenrades zu dem Sensor bestimmt werden. Aus der Umlauffrequenz des Planetenträgers, die einfach mittels des weiteren Sensors gemessen wird, und der bekannten feststehenden Geometrie des Planetengetriebes lässt sich auf einfache Weise eine Relativgeschwindigkeit des Planetenrades zu dem Sensor für jeden Abtastzeitpunkt des Messsignals bestimmen.
In einigen Ausführungsbeispielen umfasst der interessierende Frequenzbereich Frequenzen vom Zweifachen bis zum Zwanzigfachen der Drehfrequenz des Planetenrades um den Planetenträger. Insbesondere umfasst der interessierende Frequenzbereich Frequenzen vom Zweifachen bis zum Fünfzehnfachen, vom Zweifachen bis zum Zehnfachen, vom Dreifachen bis zum Zehnfachen und vom Vierfachen bis zum Neunfachen der Drehfrequenz des Planetenrades um den Planetenträger. Durch die vorstehenden Kriterien kann der relevante Frequenzbereich für die Frequenzanalyse eingeschränkt und somit ein Analyseaufwand minimiert werden. Durch die Berücksichtigung der momentanen Umlauffrequenz des Planetenträgers können auch Schwankungen der Umlaufgeschwindigkeit des Planetenträgers effektiv berücksichtigt werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beigefügten Figuren, näher erläutert. Es zeigen:

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Planetengetriebes und einer Anordnung zur Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad des Planetengetriebes auf einem Planetenträger lagert, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 zeigt ein dopplerbereinigtes sowie ein nicht-dopplerbereinigtes Frequenzspektrum;
3 zeigt ein Beispiel eines Messsignals und eines resultierenden Frequenzspektrums für einen Außenringdefekt bei drehendem Innenring;
4 zeigt ein Beispiel eines Messsignals und eines resultierenden Frequenzspektrums für einen Innenringdefekt bei drehendem Innenring; und
5 zeigt ein Verfahren zur Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einem Planetenträger lagert, gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der 1 ist ein zu überwachendes Planetengetriebe 1 gezeigt. Das Planetengetriebe 1 weist ein Hohlrad 4 sowie ein Sonnenrad 3 auf. In Eingriff mit dem Sonnenrad 3 und dem Hohlrad 4 sind ein erstes Planetenrad 2a, ein zweites Planetenrad 2b und ein drittes Planetenrad 2c angeordnet. Die Planetenräder 2a, 2b, 2c sind jeweils über ein Lager (Planetenlager) 9a, 9b, 9c auf einem Planetenträger 5 gelagert. Die Planetenräder 2a, 2b, 2c laufen relativ zu dem Hohlrad 4 um, um so das Sonnenrad 3 anzutreiben.
Die Lager 9a, 9b, 9c können sowohl von Beginn an, aufgrund falscher Montage oder in Folge ihrer Verwendung Defekte aufweisen oder entwickeln. Zum Beispiel können Außenringdefekte oder Innenringdefekte auftreten. Dabei kann es sich z.B. um einen Materialausbruch oder eine oberflächennahe Mikrorissbildung auf einer Lauffläche des jeweiligen Lagerrings handeln. Diese Defekte sind auch als Pittings bekannt und können sich mit zunehmenden Schadensverlauf zu einer umfassenden Schälung der Laufbahn des Lagerrings entwickeln. Derartige Defekte können mittels einer Analyse des Körperschalls des Planetengetriebes 1 gemäß Ausführungsbeispielen erkannt bzw. überwacht werden.
In Folgenden ist zu rein illustrativen Zwecken eine Überwachung des ersten Planetenrades 2a beschrieben. Jedoch kann ein jedes der Planetenräder 2a, 2b, 2c gemäß Ausführungsbeispielen überwacht werden. Auch sind die vorliegenden Ausführungsbeispiele nicht auf Planetengetriebe beschränkt, die, wie in der 1 gezeigt, drei Planetenräder (und somit zumindest drei Planetenlager) aufweisen. Vielmehr können die vorliegenden Ausführungsbeispiele zur Überwachung von Planetengetrieben mit einer beliebigen Anzahl an Planentenrädern (z.B. 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10 oder mehr Planetenräder) verwendet werden.
Ein Sensor 6 ist auf einer äußeren Umfangsfläche des Hohlrads 4 angeordnet. Der Sensor 6 ist dabei ausgebildet, Körperschall des Planetengetriebes 1 zu messen. Dazu kann der Sensor 6 z.B. einen piezo-elektrischen Wandler umfassen, der ausgebildet ist, Beschleunigungen an einer Kontaktoberfläche des Sensors (z.B. die äußere Umfangsfläche des Hohlrads 4) in ein elektrisches Signal zu wandeln. Alternativ oder ergänzend kann der Sensor 6 weiterhin ein Mikrofon (z.B. ein MEMS (MicroElectroMechanical Systems) - Mikrofon) aufweisen, um den Körperschall abzugreifen. Der Sensor 6 ist ortsfest auf dem Hohlrad 4 angeordnet. Die Position des Sensors 6 ist dabei jedoch nicht auf die in der 1 gezeigte Zwölf-Uhr-Stellung (in Analogie zu den möglichen Stellungen eines Uhrzeigers) beschränkt. Vielmehr kann der Sensor 6 an einer beliebigen Position auf dem Hohlrad 4 angeordnet werden. Aus dem vom Sensor 6 gemessenen Körperschall wird ein digitales Messsignal erzeugt. Das Messsignal weist dabei einen Abtastwert für zumindest einen Abtastzeitpunkt auf. Insbesondere kann das Messsignal jeweils einen Abtastwert für eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Abtastzeitpunkte aufweisen.
Der Sensor 6 ist mit einer Signalverarbeitungseinrichtung 7 verbunden und stellt dieser das digitale Messsignal zu Verfügung. In alternativen Ausführungsformen kann der Sensor 6 der Signalverarbeitungseinrichtung ein analoges Messsignal bereitstellen, das von der Signalverarbeitungseinrichtung 7 in das digitale Messsignal gewandelt wird (Analog-Digital Wandlung). Die Signalverarbeitungseinrichtung 7 kann z.B. ein Teil einer Überwachungseinrichtung für das Planetengetriebe 1 sein. Die Signalverarbeitungseinrichtung 7 kann aber auch eine eigenständige Einheit sein. Die Signalverarbeitungseinrichtung 7 kann eine oder mehrere Recheneinheiten, z.B. Prozessoren, umfassen, um das Messsignal und weitere Signal zu verarbeiten. Insbesondere sind die eine oder mehrere Recheneinheiten ausgebildet, eine oder mehrere vorbestimmte Operationen, die z.B. in Form eines Programmcodes auf einem externen oder internen Speicher der Signalverarbeitungseinrichtung 7 bereitgestellt sein können, durchzuführen.
Insbesondere ist die Signalverarbeitungseinrichtung 7 ausgebildet, eine Relativgeschwindigkeit des ersten Planetenrades 2a zu der ortsfesten Position des Sensors 6 für den Abtastzeitpunkt zu bestimmen. Dazu weist die Anordnung einen weiteren Sensor 8 auf, der ausgebildet ist, einen Winkel α des ersten Planetenrades 2a zu der ortsfesten Position auf dem Hohlrad 4 bezogen auf eine Drehachse 10 des Planetenträgers 5 zu bestimmen. Zum Beispiel kann der weitere Sensor 8 als Keyphasor oder Trigger ausgeführt sein, der einen Durchgang eines Kontrollpunktes auf der Drehachse 10 des Planetenträgers 5 durch einen ortsfesten Messpunkt detektiert.
Aus der bekannten (festen) Lage des Planetenrades 2a zu dem Kontrollpunkt und der Umlaufgeschwindigkeit bzw. Umlauffrequenz des Planetenträgers 5 (bzw. der Drehachse 10) kann für jeden Abtastzeitpunkt der relative Winkel α zwischen dem Sensor 6 und dem erstem Planetenrad 2a bestimmt werden. Bei bekannter Umlauffrequenz des Planetenträgers 5 kann die Signalverarbeitungseinrichtung 7 mittels der Geometrie (z.B. Abmessungen von Hohlrad 4, erstem Planetenrad 2a und Sonnenrad 3) des Planetengetriebes 1 eine Relativgeschwindigkeit des Planetenrades 2a zu dem Sensor 6 bestimmen. Beispielsweise kann die Signalverarbeitungseinrichtung 7 eine vorausberechnete Tabelle aufweisen, in der bei gegebener Umlauffrequenz die Relativgeschwindigkeiten des ersten Planetenrades 2a zu dem Sensor 6 für verschiedene Winkel α enthalten sind. Für den Abtastzeitpunkt des Abtastwertes des Messsignals kann die Signalverarbeitungseinrichtung 7 aus dem Winkel α und der für den Winkel α (in der Tabelle) gespeicherten Relativgeschwindigkeit mit geringem Rechenaufwand die Relativgeschwindigkeit des ersten Planetenrades 2a zu der ortsfesten Position des Sensors 6 bestimmen. Alternativ kann die Signalverarbeitungseinrichtung 7 die Relativgeschwindigkeit für den Abtastzeitpunkt auch komplett, d.h. ohne Verwendung der Tabelle, berechnen.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 7 ist weiterhin ausgebildet, ein korrigiertes Messsignal zu bestimmen. Dazu bestimmt die Signalverarbeitungseinrichtung einen korrigierten Abtastzeitpunkt für den Abtastwert des Messsignals. Der korrigierte Abtastzeitpunkt ist dabei abhängig von der Relativgeschwindigkeit zu dem Abtastzeitpunkt verschoben.
Der korrigierte Abtastzeitpunkt liegt z.B. zeitlich vor dem Abtastzeitpunkt für eine erste Relativgeschwindigkeit, wenn die erste Relativgeschwindigkeit eine Bewegung des Planetenrades 2a von der ortsfesten Position des Sensors 6 weg anzeigt. Der korrigierte Abtastzeitpunkt liegt zeitlich nach dem Abtastzeitpunkt für eine zweite Relativgeschwindigkeit, wenn die zweite Relativgeschwindigkeit eine Bewegung des Planetenrades 2a auf die ortsfeste Position des Sensors 6 zu anzeigt. Durch die gewählte Verschiebung des korrigierten Abtastzeitpunkt relativ zu dem Abtastzeitpunkt kann die durch den Dopplereffekt hervorgerufene Frequenzverschiebung, die sich im Zeitbereich durch veränderte Periodenlängen ausdrückt, effektiv korrigiert bzw. kompensiert werden. Im Frequenzspektrum entspricht dies einer Korrektur der dopplerverschobenen Frequenz gemäß folgendem Ausdruck: $f_{k o r r} = f_{d o p p l e r} * (1 - \frac{v_{r e l}}{c}),$
wobei f_korr die um den Dopplereffekt korrigierte Frequenz, f_doppler die dopplerverschobene Frequenz, v_rel die Relativgeschwindigkeit des ersten Planetenrades 2a zu der ortsfesten Position des Sensors 6 und c die Schallausbreitungsgeschwindigkeit in dem Planetengetriebe 1 bezeichnet.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 7 ist weiterhin ausgebildet, ein Hüllkurvensignal für das korrigierte Messsignal zu bestimmen. Das Hüllkurvensignal stellt die Einhüllende des korrigierten Messsignals dar. Insbesondere umfasst die Bildung des Hüllkurvensignals ein Bandpassfiltern des korrigierten Messsignals, ein Gleichrichten des bandpassgefilterten Signals sowie eine Tiefpassfiltern des gleichgerichteten Signals. Durch die Hüllkurvenbildung können Eigenfrequenzen des Planetengetriebes 1 effektiv herausgefiltert werden. Das Hüllkurvensignal ermöglicht somit die Extraktion der aufgrund des Lagerschadens des ersten Lagers 9a hervorgerufenen Frequenzanteile im Frequenzspektrum.
Weiterhin ist die Signalverarbeitungseinrichtung 7 ausgebildet, ein Frequenzspektrum (Hüllkurvenspektrum) des Hüllkurvensignals zu bestimmen. Dazu kann die Signalverarbeitungseinrichtung 7 beispielsweise die mathematische Methode der FourierTransformation auf das Hüllkurvensignal anwenden. Aus dem Frequenzspektrum kann die Signalverarbeitungseinrichtung 7 durch Vergleich mit zumindest einem Referenzspektrum in einem interessierenden Frequenzbereich einen Lagerschaden des Lagers 9a, 9b, 9c erkennen. Der interessierende Frequenzbereich ist dabei z.B. durch eine Drehfrequenz des ersten Planetenrades 2a um den Planetenträger 5 und eine Geometrie (Lagerkinematik) des Lagers 9a bestimmt. Insbesondere kann der interessierende Frequenzbereich Frequenzen vom Dreifachen bis zum Zehnfachen oder vom Vierfachen bis zum Neunfachen der Drehfrequenz des Planetenrades 2a, 2b, 2c um den Planetenträger 5 umfassen. Durch die vorstehenden Kriterien kann der relevante Frequenzbereich für die Analyse effektiv eingeschränkt und somit ein Rechenaufwand der Signalverarbeitungseinrichtung 7 minimiert werden.
Die Signalverarbeitungseinrichtung 7 kann weiterhin ausgebildet sein, eine Anzahl von Peaks in dem Frequenzspektrum in dem interessierenden Bereich zu bestimmen. Für einen oder mehrere (insbesondere alle) Peaks kann die Signalverarbeitungseinrichtung eine Amplitude und eine den Peak charakterisierende Frequenz bestimmen. Aus der Anzahl, der Amplitude (d.h. Intensität) und der (Frequenz-) Lage der auftretenden Frequenzbestandteile kann möglicherweise auf konkrete Schadenstypen im Lager geschlossen werden, da verschieden Lagerschäden jeweils typische Bestandteile im Frequenzspektrum erzeugen. Es kann somit ein Muster der Schadensfrequenzen bestimmt werden.
Insbesondere kann die Signalverarbeitungseinrichtung 7 ausgebildet sein, für aufeinanderfolgende Zeitpunkte jeweils ein Frequenzspektrum zu bestimmen und einen Verlauf, d.h. eine Änderung, der Amplituden, der Lage (charakterisierende Frequenz) und der Anzahl der auftretenden Frequenzbestandteile (Peaks) zu bestimmen. Durch die Bestimmung von Frequenzspektren für aufeinanderfolgende Zeitpunkte kann eine Entwicklung eines Schadens des ersten Lagers 9a beobachtet werden. Zum Beispiel kann sich ein Lagerschaden durch anfänglich kleine Amplituden der Defektfrequenzen ausdrücken, die mit zunehmendem Ausmaß des Schadens in ihrer Intensität zunehmen. Dies kann z.B. für Pittings in den Laufflächen des ersten Lagers 9a zutreffen. Gehen die Pittings schließlich in eine ausgeprägte Laufbahnschälung über, nehmen die Amplituden der Defektfrequenzen ab und gehen in ein Rauschen über. Die Beobachtung von Anzahl, Intensität (Amplitude) und Lage der Frequenzbestandteile kann daher möglicherweise eine sehr exakte Bestimmung des momentanen Grads des Schadens des ersten Lagers 9a ermöglichen. Entsprechend kann möglicherweise eine sehr präzise Aussage über eine verbleibende Lebensdauer des Lagers 9a oder über zu ergreifende Maßnahmen (z.B. Austausch des Lagers 9a) getroffen werden.
2 zeigt in seiner oberen Hälfte ein Beispiel eines dopplerbereinigten Frequenzspektrums 21, das gemäß Ausführungsbeispielen aus einem Messsignal bestimmt wird. Die Abszisse zeigt dabei die Frequenz in Hertz (Hz) an, während die Ordinate eine Amplitude des Signals bei der jeweiligen Frequenz in willkürlichen Einheiten anzeigt. Man erkennt in Frequenzspektrum 21 drei schmale, fast linienförmige, Peaks bei ca. 1850Hz, 2000Hz und 2150Hz. Die Peaks weisen Maximalamplituden zwischen ca. 0,4 und ca. 0,9 auf.
Zum Vergleich ist in der unteren Hälfte von 2 ein nicht-dopplerbereinigtes Frequenzspektrum 22 gezeigt. Auch das Frequenzspektrum 22 weist drei Peaks auf, deren Mittenfrequenzen bei ca. 1850Hz, 2000Hz und 2150Hz liegen. Im Gegensatz zu den schmalen Peaks des dopplerbereinigten Frequenzspektrums 21 sind die Peaks des nicht-dopplerbereinigten Frequenzspektrums 22 jedoch stark verbreitert, d.h., sie erstrecken sich jeweils über einen größeren Frequenzbereich. Zudem sind die Maximalamplituden des nicht-dopplerbereinigten Frequenzspektrums 22 mit Werten zwischen ca. 0,075 und ca. 0,25 stark verringert gegenüber den Maximalamplituden des dopplerbereinigten Frequenzspektrums 21.
Wie vorgehend erwähnt, ist die Verbreiterung der Peaks eine Folge des durch die Relativbewegung des Planetenrades hervorgerufenen Dopplereffekts. Durch den Dopplereffekt werden die schmalen Peaks mit großer Amplitude zu breiten Peaks mit stark verringerter Amplitude verschmiert. Die in der 2 gezeigten Frequenzspektren sind idealisierte Spektren, in denen kein Grundrauschen dargestellt ist. Bei realen Frequenzspektren ist ein Grundrauschen jedoch immer zu beobachten, sodass die verminderten Signalamplituden des nicht-dopplerbereinigten Frequenzspektrums 22 derart gering sein können, dass sie nur schwerlich oder gar nicht von dem Grundrauschen separiert werden können. Entsprechend kann die Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad auf einem Planetenträger lagert, erschwert bzw. unmöglich sein. Durch die Dopplerkorrektur gemäß Ausführungsbeispielen kann diese Problematik vermieden werden und eine zuverlässige Zustandsüberwachung des Lagers sichergestellt werden.
3 zeigt in einer Übersicht ein Beispiel eines zeitlichen Verlaufs eines Messsignals für einen Außenringdefekt 30 des Lagers 9a, 9b, 9c sowie das daraus resultierende Frequenzspektrum.
In der 3 ist dabei eine Situation illustriert, in der ein Außenring 31 des Lagers 9a, 9b, 9c fest steht und sich ein Innenring 32 über Wälzkörper 33 relativ zu dem Außenring 31 dreht. Der Außenring 31 weist dabei einen Außenringdefekt 30 auf.
Wie vorgehend erwähnt kann es sich bei dem Außenringdefekt 30 z.B. um einen Materialausbruch oder eine oberflächennahe Mikrorissbildung auf einer Lauffläche des Außenrings 31 des Lagers 9a, 9b, 9c handeln. Der Außenringdefekt 30 befindet sich im Bereich der Lastzone des Lagers 9a, 9b, 9c.
In dem im oberen Bereich der 3 gezeigten zeitlichen Verlauf des Messsignals erkennt man regelmäßig auftretende Ausschläge der Signalamplitude. Die Regelmäßigkeit der Ausschläge resultiert aus dem regelmäßigen Überrollen des Außenringdefekts 30 durch die Wälzkörper 33.
Das im unteren Bereich der 3 gezeigte Frequenzspektrum weist daher neben dem Grundrauschen gleichmäßig beabstandete Peaks (1 bis 8) auf. Die Peaks treten bei einem Außenringdefekt 30 z.B. in einem Frequenzbereich auf, der Frequenzen vom Vierfachen bis Achtfachen der Drehfrequenz des Lagers 9a, 9b, 9c umfasst, auf.
4 zeigt in einer Übersicht ein Beispiel eines zeitlichen Verlaufs eines Messsignals für einen Innenringdefekt 40 eines Lagers 9a, 9b, 9c sowie das daraus resultierende Frequenzspektrum.
Die 4 zeigt dabei eine ähnliche Situation wie die 3, jedoch weist der Innenring 32 des Lagers 9a, 9b, 9c den Innenringdefekt 40 auf und der Außenring 31 ist defektfrei.
Im oberen Bereich der 4 ist wiederrum der zeitliche Verlauf des Messsignals gezeigt. Man erkennt, dass für den Innenringdefekt 40 keine regelmäßigen Ausschläge der Signalamplitude auftreten wie in der 3. Vielmehr treten nur hohe Signalamplituden auf, wenn der Innenringdefekt 40 die Lastzone - in Folge der Drehung des Innenrings - passiert. Der Innenringdefekt 40 ist de facto mit der Drehfrequenz des Lagers moduliert. Weitere Ausschläge mit kleiner Signalamplitude treten in Folge des Überrollens des Innenringschadens durch die Wälzkörper 33 auf.
In dem im unteren Bereich der 4 gezeigten Frequenzspektrum erkennt man Peaks (1 bis 8) sowie Seitenbänder der Peaks. Die Peaks treten bei einem Innenringdefekt 40 z.B. in einem Frequenzbereich auf, der Frequenzen vom Fünffachen bis Neunfachen der Drehfrequenz des Lagers 9a, 9b, 9c umfasst, auf
Durch Analyse von Anzahl, Lage, Intensität und Veränderung der Peaks in einem gemäß Ausführungsformen aus einem Messsignal gewonnen Frequenzspektrum (z.B. in 3 und 4 gezeigt), kann eine zuverlässige Aussage über Schäden an einem Lager 9a, 9b, 9c getroffen werden. Auf Grundlage dessen kann z.B. über weitere Maßnahmen, wie etwa den Austausch des Lagers 9a, 9b, 9c entschieden werden.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einem Planetenträger lagert.
Das Verfahren umfasst ein Messen 510 von Körperschall des Planetengetriebes an einer ortsfesten Position an dem Planetengetriebe, um ein digitales Messsignal zu erzeugen, wobei das Messsignal einen Abtastwert bei zumindest einem Abtastzeitpunkt aufweist. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Bestimmen 520 einer Relativgeschwindigkeit des Planetenrades zu der ortsfesten Position für den Abtastzeitpunkt. In einem weiteren Schritt umfasst das Verfahren ein Bestimmen 530 eines korrigierten Messsignals, wobei das korrigierte Messsignal den Abtastwert bei einem korrigierten Abtastzeitpunkt, der abhängig von der Relativgeschwindigkeit zu dem Abtastzeitpunkt verschoben ist, aufweist. Das Verfahren umfasst weiterhin ein Bilden 540 eines Hüllkurvensignals auf Basis des korrigierten Messsignals und ein Bestimmen 550 eines Frequenzspektrums für das Hüllkurvensignal. Weiterhin umfasst das Verfahren ein Vergleichen 560 des Frequenzspektrums mit einem Referenzspektrum in einem interessierenden Frequenzbereich. Der interessierende Frequenzbereich kann insbesondere durch eine Drehfrequenz des Planetenrades um den Planetenträger und eine Geometrie des Lagers bestimmt sein.
Weitere Details und Aspekte des Verfahrens sind vorangehend in Zusammenhang mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben. Das Verfahren kann eines oder mehrere optionale Merkmale gemäß einem oder mehreren der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele umfassen.
Bezugszeichenliste

1: Planetengetriebe
2a: erstes Planetenrad
2b: zweites Planetenrad
2c: drittes Planetenrad
3: Sonnenrad
4: Hohlrad
5: Planetenträger
6: Sensor
7: Signalverarbeitungseinrichtung
8: weiterer Sensor
9a: erstes Lager
9b: zweites Lager
9c: drittes Lager
10: Drehachse des Planetenträgers
21: dopplerbereinigtes Frequenzspektrum
22: nicht-dopplerbereinigtes Frequenzspektrum
30: Außenringdefekt
31: Außenring
32: Innenring
33: Wälzkörper
40: Innenringdefekt

Claims

Verfahren zur Zustandsüberwachung eines Lagers, das ein Planetenrad eines Planetengetriebes auf einem Planetenträger lagert, umfassend: Messen (510) von Körperschall des Planetengetriebes an einer ortsfesten Position an dem Planetengetriebe, um ein digitales Messsignal zu erzeugen, wobei das Messsignal einen Abtastwert bei zumindest einem Abtastzeitpunkt aufweist; Bestimmen (520) einer Relativgeschwindigkeit des Planetenrades zu der ortsfesten Position für den Abtastzeitpunkt; Bestimmen (530) eines korrigierten Messsignals, wobei das korrigierte Messsignal den Abtastwert bei einem korrigierten Abtastzeitpunkt, der abhängig von der Relativgeschwindigkeit zu dem Abtastzeitpunkt verschoben ist, aufweist; Bilden (540) eines Hüllkurvensignals auf Basis des korrigierten Messsignals; Bestimmen (550) eines Frequenzspektrums für das Hüllkurvensignal; und Vergleichen (560) des Frequenzspektrums mit zumindest einem Referenzspektrum in einem interessierenden Frequenzbereich, wobei der interessierende Frequenzbereich durch eine Drehfrequenz des Planetenrades um den Planetenträger und eine Geometrie des Lagers bestimmt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Bilden (540) des Hüllkurvensignals für das korrigierte Messsignal Folgendes umfasst: Bandpassfiltern des korrigierten Messsignals in einem ersten Frequenzbereich, der von einem Werkstoff des Lagers und einem Werkstoff des Planetengetriebes an der ortsfesten Position abhängt; Gleichrichten des bandpassgefilterten korrigierten Messsignals; und Tiefpassfiltern des gleichgerichteten Signals in einem zweiten Frequenzbereich, der ausschließlich niedrigere Frequenzen als der erste Frequenzbereich aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der korrigierte Abtastzeitpunkt zeitlich vor dem Abtastzeitpunkt liegt für eine erste Relativgeschwindigkeit, die eine Bewegung des Planetenrades von der ortsfesten Position weg anzeigt, und der korrigierte Abtastzeitpunkt zeitlich nach dem Abtastzeitpunkt liegt für eine zweite Relativgeschwindigkeit, die eine Bewegung des Planetenrades auf die ortsfeste Position zu anzeigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der interessierende Frequenzbereich Frequenzen vom Dreifachen bis zum Zehnfachen der Drehfrequenz des Planetenrades um den Planetenträger umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich die ortsfeste Position auf einem Hohlrad des Planetengetriebes befindet und wobei das Bestimmen der Relativgeschwindigkeit des Planeten abhängig von einem Winkel des Planetenrades zu der ortsfesten Position auf dem Hohlrad bezogen auf eine Drehachse des Planetenträgers, einer Geometrie des Planetengetriebes und einer Umlauffrequenz des Planetenträgers erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Anzahl von Peaks in dem Frequenzspektrum in dem interessierenden Frequenzbereich bestimmt wird sowie für zumindest einen Peak eine Amplitude und eine den Peak charakterisierende Frequenz bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei für zumindest zwei aufeinanderfolgende Zeitpunkte jeweils ein Frequenzspektrum bestimmt wird und eine Änderung der Amplitude und der charakterisierenden Frequenz für den zumindest einen Peak zwischen den aufeinanderfolgenden Zeitpunkten bestimmt wird.
Anordnung zur Zustandsüberwachung eines Lagers (9a, 9b, 9c) das ein Planetenrad (2a, 2b, 2c) eines Planetengetriebes (1) auf einem Planetenträger (5) lagert, umfassend: einen Sensor (6) an einer ortsfesten Position an dem Planetengetriebe (1), der ausgebildet ist, Körperschall des Planetengetriebes (1) zu messen, um ein digitales Messsignal zu erzeugen, wobei das Messsignal einen Abtastwert bei zumindest einem Abtastzeitpunkt aufweist; und eine Signalverarbeitungseinrichtung (7), die mit dem Sensor (6) gekoppelt ist, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (7) ausgebildet ist: eine Relativgeschwindigkeit des Planetenrades (2a, 2b, 2c) zu dem Sensor (6) für den Abtastzeitpunkt zu bestimmen; ein korrigiertes Messsignal zu bestimmen, wobei das korrigierte Messsignal den Abtastwert bei einem korrigierten Abtastzeitpunkt, der abhängig von der Relativgeschwindigkeit zu dem Abtastzeitpunkt verschoben ist, aufweist; ein Hüllkurvensignal auf Basis des korrigierten Messsignals zu bilden; ein Frequenzspektrum für das Hüllkurvensignal zu bilden; und das Frequenzspektrum mit zumindest einem Referenzspektrum in einem interessierenden Frequenzbereich zu vergleichen, der durch eine Drehfrequenz des Planetenrades (2a, 2b, 2c) um den Planetenträger (5) und einer Geometrie des Lagers (9a, 9b, 9c) bestimmt ist.
Anordnung nach Anspruch 8, wobei der Sensor (6) an einem Hohlrad (4) des Planetengetriebes (1) angeordnet ist, wobei die Anordnung einen weiteren Sensor (8) umfasst, der ausgebildet ist, einen Winkel (a) des Planetenrades (2a) zu der ortsfesten Position des Sensors (6) auf dem Hohlrad (4) bezogen auf eine Drehachse (10) des Planetenträgers (5) zu bestimmen, und wobei die Signalverarbeitungseinrichtung (7) ausgebildet ist, die Relativgeschwindigkeit des Planetenrades (2a, 2b, 2c) zu dem Sensor (6) abhängig von dem durch den weiteren Sensor (8) bestimmten Winkel (a) einer Geometrie des Planetengetriebes (1) und einer Umlauffrequenz des Planetenträgers (5) zu bestimmen.
Anordnung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei der interessierende Frequenzbereich Frequenzen vom Dreifachen bis zum Zehnfachen der Drehfrequenz des Planetenrades (2a, 2b, 2c) um den Planetenträger (5) umfasst.