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TECHNOLOGISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung ist auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren eines Lagerschmierfehlers und genauer auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren eines Lagerschmierfehlers basierend auf einem oder mehreren Signalen gerichtet, die indikativ für eine Lagertemperatur und/oder eine Lagergeschwindigkeit und/oder eine Lagerbeschleunigung sind.
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HINTERGRUND
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Viele Lager benötigen Schmierung, um einen korrekten Betrieb sicherzustellen. Schmiervorgänge können zu festgesetzten Zeiträumen stattfinden oder Schmierintervalle können in Antwort auf einen detektierten Betriebszustand des Lagers angepasst werden, z.B. kann eine Schmierung häufiger bei hohen Temperaturen und/oder bei hohen Lagergeschwindigkeiten stattfinden. Irgendein geeignetes Schmiermittel kann zum Schmieren eines Lagers verwendet werden, einschließlich Öl und Fett.
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Viele Schmiersysteme sind bekannt, um Lager mit Schmiermittel zu versorgen, einschließlich, ohne Beschränkung, Einleitungsschmiersystemen, Zweileitungsschmiersystemen, Mehrleitungsschmiersystemen und Progressivschmiersystemen. Im Allgemeinen arbeiten solche Systeme, indem der Druck einer Schmiermittelmenge in einer Versorgungsleitung erhöht wird, um diese Schmiermittelmenge in ein Lagergehäuse zu bewegen, oder indem ein Ventil geöffnet wird, um es einer bereits unter Druck stehenden Schmiermittelmenge zu erlauben, in das Lagergehäuse einzutreten. Die Bewegung kann durch eine Pumpe oder durch eine Feder oder durch die Bewegung eines Kolbens verursacht werden; wie auch immer die Bewegung verursacht wird, ist das beabsichtigte Ergebnis, dass das Schmiermittel, im Allgemeinen eine vorbestimmte gemessene Schmiermittelmenge, sich durch eine Schmierversorgungsleitung in ein Lagergehäuse und in Kontakt mit den Verschleißflächen des Lagers bewegt, an denen Abnutzung und Reibung auftritt, nämlich die Lagerwälzkörper und/oder die Lagerlaufbahnen, oder, in dem Fall von Gleitlagern, in Kontakt mit den gegenseitig kontaktierenden Gleitflächen der Lager.
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Leider resultiert nicht jeder Schmiervorgang darin, dass eine notwendige Schmiermittelmenge die Verschleißflächen des Lagers erreicht. Beispielsweise wenn eine Schmiermittelversorgungsleitung gebrochen oder blockiert ist, oder wenn das Schmiermittel zu dick ist (beispielsweise, weil es zu kalt ist), wird die Schmierhandlung (Druckerhöhung, Ventilöffnung, etc.), die Schmiermittel zu den Lagerverschleißflächen unter normalen Bedingungen bewegen würde, nicht in einer korrekten Schmierung des Lagers resultieren. Überwachen des Betriebs einer Pumpe oder des Drucks des Schmiermittels in der Versorgungsleitung oder der Öffnung eines Ventils ist daher nicht ausreichen, um zu bestimmen, ob eine korrekte Lagerschmierung stattfindet.
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Eine Vorrichtung zum Detektieren eines Schmiervorgangs ist ein Durchflussmesser. Der Durchflussmesser kann ausgebildet sein, ein Signal zu erzeugen, wenn eine Bewegung einer vorbestimmten Schmiermittelmenge detektiert wird. Jedoch könnte, wenn es ein Schmiermittelleck stromabwärts von der Position des Durchflussmessers gibt, der Durchflussmesser angeben, dass ein Schmiervorgang erfolgreich war, wenn in der Tat eine notwendige Schmiermittelmenge die relevanten Lagerelemente nicht erreicht hat.
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Ein anderer schwierig zu detektierender Schmierfehler, einer, der nicht durch einen Durchflussmesser detektiert werden kann, resultiert daher, dass Schmiermittel in ein Lagergehäuse eintritt und sich an einer Position entfernt von den Lagerverschleißflächen akkumuliert. Beispielsweise, wenn das Schmiermittel viskoser als gewünscht ist, kann es sich nicht weit von der Position weg bewegen, an der es in das Lagergehäuse eintritt. Stattdessen kann es sich an einer Innenwand des Lagergehäuses nahe der Schmieröffnung in das Gehäuse aufbauen. Ein Durchflussmesser würde bestätigen, dass ein Schmiermittelfluss in das Lagergehäuse stattgefunden hat, aber er würde nicht detektieren, dass das Schmiermittel verfehlt hat, die Lagerverschleißflächen zu erreichen, an denen es benötigt wurde.
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Es ist wichtig, Schmierfehler oder Unterschmierzustände schnell zu detektieren, um einen Lagerschaden zu verhindern. Insbesondere in Systemen, die dazu ausgebildet sind, nur die Minimalmenge von Schmiermittel, die für einen korrekten Lagerbetrieb notwendig ist, zuzuführen, kann ein Versagen, auch eine kleine Anzahl von fehlgeschlagenen Schmiervorgängen zu detektieren, schnell zu einem Lagerschaden führen. In ähnlicher Weise hängt in Systemen, bei denen die Bewegung von Fett durch ein geschmiertes System benötigt wird, um Verunreinigungen aus einem Lagergehäuse herauszupumpen, die Systemlebensdauer von einem kontinuierlichen Fluss von Fett zu dem Lager ab, und auch eine kleine Anzahl von fehlgeschlagenen Schmiervorgängen kann zu einem frühen Ausfall eines Lagers beitragen.
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Es wäre daher wünschenswert, zuverlässig fehlgeschlagene Lagerschmiervorgänge zu detektieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Probleme und andere werden durch Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung adressiert, von denen ein erster Aspekt ein Verfahren aufweist, das ein Messen zumindest eines Zustands eines Lagers aufweist, das zumindest eine Laufbahn und zumindest einen Wälzkörper in einem Inneren eines Gehäuses hat. Das Verfahren weist ein Erzeugen eines Messsignals, das indikativ für den zumindest einen gemessenen Zustand ist, und Erzeugen eines Transientendetektionssignals auf, das indikativ für eine Transiente in dem Messsignal ist. Das Verfahren weist des Weiteren ein Durchführen einer Schmierhandlung, die ein Bewegen eines Schmiermittels hin zu dem Inneren des Gehäuses oder Erhöhen eines Drucks des Schmiermittels in einer Versorgungsleitung oder Öffnen eines Ventils in einer Versorgungsleitung aufweist, und ein Bestimmen auf, ob ein absoluter Wert des Transientendetektionssignals einen Schwellwert während einer gegebenen Zeitperiode nach der Schmierhandlung überschreitet. Das Verfahren weist auch ein Ausgeben eines Fehlersignals, das indikativ für einen Schmierfehler ist, in Antwort auf eine Bestimmung auf, dass der absolute Wert des Transientensignals nicht den Schwellwert während der gegebene Zeitperiode überschreitet.
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Ein anderer Aspekt der Offenbarung weist ein Lagerschmiersystem auf, das einen Schmiermittelverteiler aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Schmierhandlung durch Bewegen von Schmiermittel hin zu einem Inneren eines Lagergehäuses eines Lagers durchzuführen, welches Lager zumindest eine Laufbahn und zumindest einen Wälzkörper in einem Inneren des Gehäuses hat. Das System weist zumindest einen Sensor auf, der dazu ausgebildet ist, zumindest einen Zustand des Lagers zu messen und ein Signal zu erzeugen, das indikativ für den zumindest einen gemessenen Zustand ist, und das System weist einen Controller auf. Der Controller ist dazu ausgebildet, ein Transientendetektionssignal zu erzeugen, das indikativ für eine Transiente in dem Messsignal ist, und zu bestimmen, ob ein absoluter Wert des Transientendetektionssignals einen Schwellwert während einer gegebene Zeitperiode nach der Schmierhandlung überschreitet und ein Fehlersignal, das indikativ für einen Schmierfehler ist, in Antwort auf eine Bestimmung auszugeben, dass der absolute Wert des Transientendetektionssignals den Schwellwert während der gegebene Zeitperioden nicht überschreitet.
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Wiederum ein anderer Aspekt der Offenbarung weist ein Lagerschmiersystem auf, das Mittel zum Messen von zumindest einem Zustand eines Lagers, wobei das Lager zumindest eine Laufbahn und zumindest einen Wälzkörper in einem Inneren eines Gehäuses hat, Mittel zum Erzeugen eines Messsignals, das indikativ für den zumindest einen gemessenen Zustand ist, und Mittel zum Erzeugen eines Transientendetektionssignals, das indikativ für eine Transiente in dem Messsignal ist, aufweist. Das System weist auch Mittel zum Durchführen einer Schmierhandlung an dem Lager, wobei die Schmierhandlung ein Bewegen eines Schmiermittels hin zu dem Inneren des Gehäuses oder Erhöhen eines Druckes des Schmiermittels in einer Versorgungsleitung oder Öffnen eines Ventils in einer Versorgungsleitung aufweist, Mittel zum Bestimmen, ob ein absoluter Wert des Transientendetektionssignals einen Schwellwert während einer gegebene Zeitperioden nach der Schmierhandlung überschreitet, und Mittel zum Ausgeben eines Fehlersignals, das indikativ für einen Schmierfehler ist, in Antwort auf eine Bestimmung, dass der absolute Wert des Transientendetektionssignals den Schwellwert während der gegebenen Zeitperiode nicht überschreitet, auf.
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Figurenliste
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Diese Vorteile und andere werden besser nach einem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den angehängten Zeichnungen verstanden werden, wobei:
- 1 eine schematische Ansicht eines Schmiersystems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist, das dazu ausgebildet ist, Schmiermittel an mehrere Positionen, einschließlich einem Lagergehäuse, zu liefern, wobei das Schmiersystem einen Controller und einen Sensor aufweist.
- 2 eine Seitenaufrissansicht eines Schmierdurchlasses ist, der zu einem Lager in dem Gehäuse von 1 führt.
- 3a - 3c schematische Schaltdiagramme sind, die eine Signalverarbeitung, die durch den Controller von 1 durchgeführt wird, darstellen.
- 4a - 4c Diagramme sind, die die verarbeiteten Signale, die jeweils durch die Schaltungen von 3a - 3c erzeugt werden, zeigen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezugnehmend nun auf die Zeichnungen, wobei die Zeichnungen nur zum Veranschaulichen von Ausführungsformen der Offenbarung und nicht für den Zweck der Beschränkung derselben sind, zeigt 1 ein Schmiersystem gemäß der vorliegenden Offenbarung, das eine Schmierpumpen 10 aufweist, die mit einem ersten und einem zweiten Schmiermittelinjektor 12 durch Zuführleitungen 14 verbunden ist. Jeder der Schmiermittelinjektoren 12 hat vier Anschlüsse und jeder der Anschlüsse ist mit einem Schmierpunkt 16 eines Lagers 18 durch eine Versorgungsleitung 20 verbunden. Wie in 2 gezeigt ist, verbindet sich jede der Versorgungsleitungen 20 mit einem ersten Durchgang 22 in einem Lagergehäuse 24, der in Fluidkommunikation mit einem zweiten Durchgang 26 in einem Lageraußenring 28 ist, sodass sich das Schmiermittel durch den ersten Durchgang 22 und den zweiten Durchgang 26 bewegt, um die Wälzkörper 30 in dem Inneren 32 des Lagers 18 zu erreichen.
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In einer bekannten Weise liefert die Schmierpumpe 10 ein Schmiermittel, wie beispielsweise Fett, an die Schmiermittelinjektoren 12 und jeder der Schmiermittelinjektoren 12 weist Dosierventile (nicht dargestellt) zum Abgeben von genauen Fettmengen an die Schmierpunkte 16 auf. Das Schmiermittel wird an die Schmierpunkte 16 in einer herkömmlichen Weise abgegeben.
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Wie hierin verwendet, wird eine Handlung, die dazu gedacht ist, eine Schmiermittelmenge zu den Verschleiß- oder Kontaktflächen eines Lagers zu bewegen, hierin als eine „Schmierhandlung“ bezeichnet. Wenn die Schmierhandlung darin resultiert, dass eine nötige Schmiermittelmenge die Lagerverschleißflächen erreicht, wird es als eine erfolgreiche Handlung betrachtet; wenn die Handlung nicht darin resultiert, dass die nötige Schmiermittelmenge die Lagerverschleißflächen erreicht, wird es als eine fehlgeschlagene Handlung betrachtet.
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Eine Schmierhandlung kann die Öffnung eines Ventils in einem der Schmiermittelinjektoren 12 oder eine Erhöhung in einem Druck, der unter normalen Umständen das Schmiermittel hin zu dem Inneren 32 von einem der Lager 18 bewegen würde, aufweisen. In Systemen mit einer einzelnen Pumpe zum Bewegen von Schmiermittel zu einem Schmierpunkt kann eine Schmierhandlung einen Betrieb der Pumpe aufweisen. Wenn eine Schmierhandlung erfolgreich ist, erreicht eine bekannte Menge des Schmiermittels die Lagerverschleißflächen, das heißt die gegenseitig kontaktierenden Flächen, an denen Schmierung benötigt wird. Jedoch können verschiedene Zustände zu einer fehlgeschlagenen Schmierhandlung führen. Dies schließt einen Bruch in einer der Versorgungsleitungen 20 oder eine zu hohe Viskosität des Schmiermittels ein, sodass beispielsweise ein Öffnen eines Ventils in dem Schmiermittelinjektor 12 nicht in der Bewegung einer ausreichenden Schmiermittelmenge zu den Verschleißflächen resultiert. Es ist auch möglich, dass das Schmiermittel in das Lagergehäuse 24 eintreten wird und dann an einer Seite des Gehäuses akkumuliert, ohne die Lagerflächen zu erreichen, die Schmierung benötigen. Jeder dieser Schmierhandlungsfehler wird ein Lager mit einer mangelhaften Schmierung hinterlassen und kann zu einem vorzeitigen Ausfall des Lagers führen.
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Um fehlgeschlagene Schmierhandlungen besser zu detektieren und/oder erfolgreich Schmierhandlungen zu bestätigen, weist die vorliegende Offenbarung einen Sensor 34 auf, der mit jedem der Lager 16 verbunden ist. Die Sensoren 34 können insbesondere für den Zweck des Detektierens von Schmierfehlern vorgesehen sein; häufiger sind jedoch die Sensoren 34 aus anderen Gründen vorgesehen und sind daher bereits in einem Lagerschmiersystem vorhanden. Diese Sensoren 34, die schematisch dargestellt sind, können ein oder mehrere Zustände eines Lagers einschließlich einer Lagertemperatur, einer Lagergeschwindigkeit und/oder einem verarbeiteten Lagerbeschleunigungssignal, wie einem eingehüllten Beschleunigungs- oder einem eingehüllten Peak-Halte-Signal (ENV3 Peak-Halte), detektieren. In diesem Zusammenhang sollte beachtet werden, dass „Beschleunigung“ eher Lagerschwingung als eine Veränderung in der Drehgeschwindigkeit des Lagers darstellt. Ein Sensor 34 kann mehrere dieser Zustände detektieren oder getrennte Sensoren 34 können zum Erfassen von jedem der Zustände vorgesehen sein. Die Sensoren 34 erzeugen Ausgangssignale, die indikativ für den Zustand oder die Zustände sind, die gemessen werden, und diese Signale werden an einen Controller 36 über eine erste Ausgangsleitung 38 übertragen. Der Controller 36 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine integrierte Schaltung (IC), ein System-auf-einem-Chip (SOC), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatearray (FGPA), das einen Mikroprozessor aufweist, aufweisen. Statt der ersten Ausgangsleitung 38 könnten Signale kabellos von den Sensoren 34 zu dem Controller 36 gesendet werden, ohne über den Schutzumfang diese Offenbarung hinauszugehen.
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Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass eine erfolgreiche Schmierhandlung detektiert werden kann, indem nach bestimmten Arten von Veränderungen in einem oder mehreren der Geschwindigkeits-, Temperatur- und Beschleunigungssignale gesucht wird. Dies ist der Fall, da es, kurz nachdem das Schmiermittel die Kontakt- oder Verschleißflächen des Lagers erreicht, einen Transientenabfall in der Lagergeschwindigkeit und einen Transientenabfall in dem eingehüllten Beschleunigungspegel gibt. Es wird auch eine Transientenveränderung in der Lagertemperatur geben, wobei die Richtung davon von dem Schmierzustand des Lagers abhängt. Die Transientenveränderungen in der Lagergeschwindigkeit und Beschleunigung finden statt, da das neue Schmiermittel, üblicherweise Fett, das in die Laufbahn eintritt, die Reibung erhöht, was die Lagergeschwindigkeit reduzieren kann. Der Körper von zusätzlichem Fett dämpft auch Schwingungen, wodurch eine Verringerung in dem eingehüllten Beschleunigungspegel verursacht wird. Hinsichtlich der Temperaturtransienten wird, wenn das Lager angemessen geschmiert ist, das Hinzufügen von zusätzlichem Schmiermittel eine Transientenerhöhung in der Lagertemperatur aufgrund der erhöhten Reibung verursachen, bis das Fett gleichmäßig verschmiert ist. Wenn das Lager mangelhaft geschmiert war, verursacht auf der anderen Seite eine neue Dosis von Fett eine Transientenverringerung in der Temperatur, wenn das kühle Fett ein Lager erreicht, das heißer als normal ist. Daher kann gemäß der vorliegenden Offenbarung Information aus den Temperatur- und/oder Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssignalen extrahiert werden, die einen starken Hinweis liefert, dass eine Schmierhandlung fehlgeschlagen ist oder erfolgreich war. Insbesondere wenn Transienten in den Geschwindigkeits-, Temperatur- und Beschleunigungssignalen zur selben Zeit, oder im Wesentlichen zur selben Zeit, beispielsweise innerhalb von ungefähr 30 Sekunden voneinander, detektiert werden, liefern diese Transienten einen starken Hinweis, dass eine erfolgreiche Schmierhandlung stattgefunden hat.
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Die Temperatur-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungssignale verändern sich über die Zeit aus unterschiedlichen Gründen und die meisten dieser Veränderungen sind nicht auf Schmierhandlungen bezogen. Jedoch sind bestimmte Transienten in diesen Signalen, das heißt bestimmte Veränderungen in eine Richtung und dann die andere, die ausreichend schnell auftreten, indikativ für Schmierhandlungen. Da die Rate, zu der sich ein oder mehrere dieser Signale ändern, signifikant ist, berücksichtigt die vorliegende Offenbarung zweite Ableitungen von einem oder mehreren geeignet verarbeiteten Messsignalen. Dies wird detaillierter unten diskutiert. Jedoch wird, sogar wenn eine zweite Ableitung eines Messsignals nicht spezifisch berechnet ist, jedes Signal, das eine Transiente in einem Messsignal angibt, das heißt ein Signal, das angibt, wie schnell sich das Messsignal in eine Richtung und dann die andere ändert, auch als ein „Signal, das indikativ für eine zweite Ableitung eines Messsignals ist“ gemäß dieser Offenbarung berücksichtigt.
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Wichtig ist, dass herkömmliche Controller die Ausgänge von verschiedenen Sensoren verwenden, um den Lagerbetrieb zu überwachen und nach Zuständen zu suchen, die einen Lagerschaden oder Lagerunterschmierung anzeigen können. Beispielsweise wenn ein Lagertemperatursensor detektiert, dass sich die Lagertemperatur über einen gegebenen Schwellwert erhöht hat, kann dies anzeigen, dass sich die Reibung erhöht hat und dass das Lager nicht angemessen geschmiert ist. In ähnlicher Weise kann ein Lagerbeschleunigungssensor erhöhte Schwingungen detektieren, die einen Lagerschaden angeben, der beispielsweise durch Unterschmierung verursacht ist. Ein Problem mit solchen Detektionsverfahren ist jedoch, dass sie eher Schaden detektieren, der durch Lagerunterschmierung verursacht wird, als die Unterschmierung selbst. Das heißt, zu der Zeit, zu der die UnterSchmierung eine Temperatur- oder Schwingungserhöhung verursacht hat, kann bereits Schaden an dem Lager aufgetreten sein.
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Der Controller 36 der vorliegenden Offenbarung ist dazu ausgebildet, zu bestimmen, ob eine gegebene Schmierhandlung erfolgreich war und/oder fehlgeschlagen ist, bevor Schaden an dem Lager auftritt. Dies wird erreicht, indem ein Lagertemperatursignal und/oder ein Lagergeschwindigkeitssignal und/oder ein Lagerbeschleunigungssignal von dem Sensor 34 verarbeitet wird, wie schematisch in 3a-3c dargestellt ist. In den offenbarten Ausführungsformen werden die Signale bei einem Abtastwert pro Sekunde gemessen und die Transienten nehmen einige Minuten in Anspruch. Daher werden die Signale bei 1/60tel der ursprünglichen Abtastrate unter Verwendung eines Butterworth-Filters 4. Ordnung 40 (40a, 40b, 40c) gefiltert, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis der Signale zu verbessern. Um die Transiente oder die Beschleunigung der Signale zu registrieren, wird die zweite Ableitung durch eine Schaltung 41 (41a, 41b, 41c) für die zweite Ableitung genommen und dieses Signal wird durch eine Gleichrichterschaltung 42 (42a, 42b, 42c) gleichgerichtet und durch einen zweiten Tiefpassfilter 43 (43a, 43b, 43c) gefiltert. Hochpassfilter zweiter Ordnung und andere Transientendetektionsverfahren, die in der Technik bekannt sind, könnten auch verwendet werden.
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Um in der Lage zu sein, das Signal gegen einen festgesetzten Schwellwert zu evaluieren, werden die Signale durch eine Einhüllschaltung eingehüllt, die die Gleichrichterschaltungen 42 und die zweiten Tiefpassfilter 43 aufweist, wodurch ein absoluter Pegel für die Transiente erzeugt wird. Indem der absolute Wert (ABS) des Signals genommen wird und der Ausgang tiefpassgefiltert wird, wird die Hüllkurve der Transiente bestimmt.
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Der Beschl.-ENV§-Peak-Halt umfasst eine Hüllkurvensignalverarbeitung, die unterschiedlich von der vorher erwähnten Hüllkurvenschaltung ist. Hüllkurvensignalverarbeitung ist ein Zwei-Stufen-Prozess. Der erste Prozess beinhaltet eine Bandpassfilterung des Zeitbereichsignals unter Verwendung eines Bandpassfilters, der an dem Bereich hoher Frequenzenergie zentriert ist. Der Filterprozess resultiert in einer Reihe von spitzen Energieausbrüchen, die in dem Fall der Beschleunigungssignale die Auswirkungen von den Wälzkörpern sind, die Defekte treffen, wenn das Lager rotiert. Die zweite Stufe des Prozesses ist es, dieses gefilterte Zeitsignal durch einen Einhüller durchlaufen zu lassen, um die Wiederholungsrate der spitzen Energieausbrüche zu extrahieren. Der Einhüller ist eine elektronische Schaltung, die das Signal demoduliert oder gleichrichtet. Was extrahiert wird, ist die Wiederholungsrate dieser spitzen Signale. Wenn das FFT-Spektrum (schnelle Fouriertransformation) dieses eingehüllten Signals dann genommen wird, zeigt es die lagercharakteristischen Frequenzen und ihre Harmonischen.
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Der Controller 36 empfängt auch ein Schmierhandlungssignal, das heißt ein Signal, das angibt, dass eine Schmierhandlung stattgefunden hat, von den Schmierinjektoren 12 auf einer zweiten Ausgangsleitung 49. Nur ein Schmiermittelinjektor 12 und ein Sensor 34 sind als mit dem Controller 36 verbunden in den Figuren gezeigt; jedoch sollte verstanden werden, dass alle Sensoren 34 und alle Schmiermittelinjektoren 12 mit dem Controller 36 verbunden sein können, und dass der Controller 36 ausgebildet sein kann, um einen Hinweis zu liefern, ob eine Schmierhandlung für jeden Schmierpunkt 16erfolgreich war oder fehlgeschlagen ist.
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Die Ergebnisse dieser Signalverarbeitung sind in 4a-4c dargestellt, wobei die Figuren auch vertikale Linien 46, 48, 50 und 52 aufweisen, die zeigen, wann eine erste, zweite, dritte und vierte Schmierhandlung stattgefunden hat, basierend auf den Signalen, die auf den zweiten Ausgangsleitungen 49 empfangen wurden. Die Suffixe „a“, „b“ und „c“ werden zu den Bezugszeichen 46, 48, 50 und 52 hinzugefügt, um sich auf Linien in einzelnen der Figuren zu beziehen. Der Betrieb des offenbarten Schmiersystems wird unten in Verbindung mit 4a-4c diskutiert.
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4a stellt das Lagergeschwindigkeitssignal dar, das durch die Schaltung, die in 3a dargestellt ist, verarbeitet wurde. Die X-Achse stellt die Zeit da und die Y-Achse stellt die Amplitude des verarbeiteten Geschwindigkeitssignals dar. Die Einheiten an der Y-Achse in 4a reichen von 0 - 0,04; jedoch sind die verwendeten Einheiten nicht von besonderer Wichtigkeit - nur der Schwellwert, der überschritten werden muss, um eine erfolgreiche Schmierhandlung anzugeben, ist wichtig. In dem vorliegenden Beispiel wird der Schwellwert, der überschritten werden muss, um eine erfolgreiche Schmierhandlung anzugeben, als 0,01 angenommen; der genaue Schwellwert kann empirisch für bestimmte Lager oder Lagerarten eingerichtet werden, indem die übliche Geschwindigkeitsantwort auf eine Schmierhandlung für ein gegebenes Lager beobachtet wird. Der Schwellwert für das verarbeitete Temperatursignal von 4b, der eine erfolgreiche Schmierhandlung angibt, wird als 3 angenommen, und der Schwellwert für das verarbeitete eingehüllte Geschwindigkeitssignal wird als 2 angenommen.
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Wie aus 4a anerkannt werden wird, findet eine Schmierhandlung zu der Zeit t1 auf, wie durch die Linie 46a gezeigt ist, und eine Transiente in dem verarbeiteten Geschwindigkeitssignal tritt innerhalb einer gegebenen Zeit, beispielsweise 5 Minuten, nach der Schmierhandlung auf. Eine ähnliche Transiente wird zu der Zeit t6 nach der Linie 52a beobachtet, wobei die Linie eine andere Schmierhandlung darstellt. Es kann daher vernünftigerweise angenommen werden, dass die Schmierhandlungen die Temperaturtransienten verursacht haben und dass die Schmierhandlungen erfolgreich waren. Jedoch erreichte, wie durch Linie 48a in 4a dargestellt ist, die Temperaturtransiente nach der Schmierhandlung, die zu der Zeit t3 aufgetreten ist, nicht den Schwellwert von 0,01. Daher kann, während Temperaturtransienten nützliche Informationen hinsichtlich des Erfolgs oder Fehlers eine Schmierhandlung bereitstellen können, zusätzliches Vertrauen erhalten werden, indem nach Transienten in mehr als einem der verarbeiteten Signale gesucht wird.
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4b zeigt Transienten in dem verarbeiteten Temperatursignal, die zu den Zeiten t1, t3 und t6 nach den Linien 46b, 48b und 52b auftreten. Jedoch ist eine andere Transiente zu der Zeit T2, die durch das Bezugszeichen 54 identifiziert ist, nicht mit einer Schmierhandlung assoziiert. Eine Berücksichtigung von nur dem verarbeiteten Temperatursignal stellt daher auch nützliche Information über den Erfolg oder Fehler eine Schmierhandlung bereit, aber zuverlässigere Information kann erhalten werden, indem nach Transienten in mehreren verarbeiteten Signalen gesucht wird.
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Schließlich zeigt 4c Transienten in dem verarbeiteten eingehüllten Beschleunigungssignal. Hier werden Transienten nach den Linien 46c, 48c und 52c detektiert, die bestätigen, dass die Schmierhandlungen, die durch Linien 46c, 48c und 52c angegeben sind, zu den Zeiten t1, t3 und t6 erfolgreich Schmiermittel in Kontakt mit den Lagerverschleißflächen bewegt haben.
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Keine Schmierhandlung fand zu der Zeit t5 statt; jedoch wurden die Linien 50a, 50b und 50c zu den Daten hinzugefügt, um ein Beispiel bereitzustellen, was in dem Fall einer fehlgeschlagenen Schmierhandlung beobachtet werden würde, beispielsweise wenn ein Bruch in der Versorgungsleitung auftritt, die zu dem Lager 18 führt. In diesem Fall würde der Controller 36 ein Schmierhandlungssignal zu der Zeit t5 empfangen und ein oder mehrere des verarbeiteten Geschwindigkeitssignals, des verarbeiteten Temperatursignals und des verarbeiteten eingehüllten Beschleunigungssignals überwachen, um nach Transienten zu suchen. Wenn beispielsweise nach 5 Minuten keine Transienten, die die vordefinierten Schwellwerte überschreiten, beobachtet werden, wird der Controller 36 ein Ausgangssignal erzeugen, um einen Schmierfehler anzugeben. Abhängig von dem Vertrauensgrad, der benötigt wird, ist es auch möglich, ein Schmierfehlersignal auszugeben, nachdem zwei, drei oder eine andere Anzahl von fehlgeschlagenen Schmierhandlungen detektiert wird. Dieses Fehlersignal kann beispielsweise einen Alarm oder ein Warnlicht, das erleuchtet, oder eine Warnung auf einem Anzeigeschirm, der mit dem System assoziiert ist, das überwacht wird, aufweisen.
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Vorzugsweise wird eine Bestimmung hinsichtlich des Erfolgs oder Fehlers einer gegebenen Schmierhandlung gemacht werden, nachdem nach Transienten in verarbeiteten Temperatur-, Geschwindigkeits- und eingehüllten Beschleunigungssignalen gesucht wurde. Dies würde beispielsweise in Systemen gemacht werden, die bereits Temperatur-, Geschwindigkeits- und eingehüllte Beschleunigungssensoren für andere Zwecke bereitstellen. Jedoch kann in dem Fall, dass ein gegebenes Lagersystem nur einen oder zwei relevante Sensoren bereitstellt, das vorliegende Verfahren auch mit einem oder zwei solcher Signale durchgeführt werden, wenngleich einem etwas geringeren Vertrauensgrad, dass jede fehlgeschlagene Schmierhandlung detektiert wurde.
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In ähnlicher Weise, auch wenn ein gegebenes Schmiersystem Temperatur-, Geschwindigkeit- und Beschleunigungssignale bereitstellt, kann die Anzahl dieser Signale, in denen Transienten gleichzeitig (oder im Wesentlichen gleichzeitig, beispielsweise innerhalb von 30 Sekunden zueinander) detektiert werden, verwendet werden, um einen Vertrauensgrad bereitzustellen, dass ein Schmiervorgang erfolgreich war. Beispielsweise, wenn eine Transiente nur in dem Temperatursignal detektiert wird, kann dies einen Hinweis einer erfolgreichen Schmierhandlung liefern. Jedoch wenn keine Transiente im Wesentlichen zur selben Zeit in dem Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungssignal auftritt, kann dies angeben, dass die Temperaturtransiente nicht eine erfolgreiche Schmierhandlung betroffen hat. Wenn Transienten im Wesentlichen zu derselben Zeit in zwei der drei Signale detektiert werden, liefert dies einen stärkeren Hinweis, dass eine erfolgreiche Schmierhandlung stattgefunden hat. Der stärkste Hinweis einer erfolgreichen Schmierhandlung wird durch die im Wesentlichen gleichzeitige Detektion von Transienten in allen drei Signalen geliefert. Somit kann es wünschenswert sein, ein Warnsignal jedes Mal bereitzustellen, wenn nur eine Transiente nach einer Schmierhandlung auftritt, um eine mögliche fehlgeschlagene Schmierhandlung anzugeben, und ein Alarmsignal jedes Mal bereitzustellen, wenn keine Transienten nach einer Schmierhandlung auftreten, um eine hohe Wahrscheinlichkeit einer fehlgeschlagenen Schmierhandlung anzugeben. Ein Zähler kann auch vorgesehen sein, um die Anzahl von Malen nachzuverfolgen, zu denen nur eine oder nur zwei im Wesentlichen gleichzeitige Transienten nach einem Schmiervorgang detektiert werden.
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Es wird angemerkt, dass Transienten in allen drei verarbeiteten Signalen zu der Zeit t4 auftreten. Die Erfinder glauben, dass die Signale, die zu der Zeit t4 erzeugt werden, einen Schmierlawinenzustand darstellen (ein ähnliches Ereignis kann auch zu der Zeit t2 stattgefunden haben). Eine Schmierlawine tritt auf, wenn sich Schmiermittel in einem Lagergehäuse an einer Position entfernt von den Lagerflächen aufbaut und sich dann später losreißt. Wenn ein solches Ereignis zu einer Zeit mehr als 5 Minuten nach einer Schmierhandlung auftritt, beeinflusst es nicht das offenbarte Verfahren zum Detektieren von fehlgeschlagenen Schmierhandlungen. Wenn eine Schmierlawine zufällig innerhalb von 5 Minuten einer Schmierhandlung auftritt, ist sie wahrscheinlich durch die Injektion von neuem Schmiermittel verursacht und stellt auch kein falsches Positiv bereit (da Schmiermittel die Lagerverschleißflächen erreicht hat).
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Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung, wie beispielsweise der Controller 36, in Hardware und/oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einem ROM, einem RAM, einem PROM, einem EPROM, einem EEPROM oder einem Flashspeicher, durchgeführt werden, auf denen elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente interagieren oder interagieren können, sodass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird.
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Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele weisen somit einen Datenträger oder ein nicht-flüchtiges computerlesbares Medium auf, das elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die fähig sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbaren Hardwarekomponente zu interagieren, sodass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein nicht-flüchtiges computerlesbares Medium), auf dem das Programm (die Programme) zum Durchführen von einem der hierin beschriebenen Verfahren aufgenommen ist (sind).
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Im Allgemeinen können beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Lehren als ein Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, einschließlich einem Programm, oder als Daten implementiert werden, wobei der Programmcode oder die Daten betreibbar sind, um eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor (z.B. einem Mikroprozessor) oder einer anderen programmierbaren Hardwarekomponente läuft. Der Programmcode oder die Daten können beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem Sourcecode, Maschinencode, Bytecode oder ein anderer Zwischencode sein.
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Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren implementieren, beispielsweise während seiner Ausführung, sodass das Programm Speicherpositionen liest oder ein oder mehrere Datenelemente in diese Speicherpositionen schreibt, wobei Umschalthandlungen oder andere Handlungen in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen Komponenten oder Komponenten bei basierend auf einem anderen funktionellen Prinzip induziert sind. Entsprechend können Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Programminformationen erfasst, bestimmt oder gemessen werden, indem eine Speicherposition gelesen wird. Durch Lesen von einer oder mehreren Speicherpositionen kann ein Programm daher Größen, Werte, Variablen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie eine Handlung verursachen, induzieren oder durchführen, indem in eine oder mehrere Speicherpositionen geschrieben wird, sowie andere Vorrichtungen, Maschinen und Komponenten steuern, und somit beispielsweise auch komplexe Prozesse unter Verwendung von Anzeigen, Projektoren, etc. durchführen.
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Die vorliegende Erfindung wurde in Begriffen von einer oder mehreren Ausführungsformen offenbart. Ergänzungen und Verbesserungen an diesen Ausführungsformen werden durch den Fachmann beim Lesen der vorhergehenden Beschreibung erkannt werden. Es ist beabsichtigt, dass alle solchen Modifikationen und Ergänzungen einen Teil der vorliegenden Offenbarung bis zu dem Umfang bilden, indem sie in den Schutzumfang der verschiedenen hieran angehängten Ansprüche fallen.
