DE102020124933A1 - Method of monitoring a wave - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer mit einem Drehgeber ausgestatteten Welle, wobei der Drehgeber eine Rotation der in wenigstens einem Drehlager gelagerten Welle erfasst. Das Verfahren umfasst das Erfassen von Sinus- und Kosinussignalen des Drehgebers, das Ableiten einer zu analysierenden Größe aus den Sinus- und Kosinussignalen, das Definieren von Größentoleranzen, das Analysieren der Größe im Betrieb des Drehgebers, das Ausgeben eines Signals, wenn das Analysieren der Größe eine Überschreitung von definierten Größentoleranzen ergeben hat. Um ein vereinfachtes Verfahren bereitzustellen, mit dem eine mit einem Drehgeber ausgestattete Welle überwacht werden kann, wird vorgeschlagen, dass das Analysieren der Größe eine Frequenzanalyse der Größenwerte pro definierter Zeit- oder Signaleinheit umfasst und aus den ermittelten Frequenzen Anomalien des Drehlagers erkannt werden, wobei eine Anomalie vorliegt, wenn eine definierte Größentoleranz überschritten ist.The invention relates to a method for monitoring a shaft equipped with a rotary encoder, the rotary encoder detecting a rotation of the shaft mounted in at least one rotary bearing. The method includes acquiring sine and cosine signals of the rotary encoder, deriving a quantity to be analyzed from the sine and cosine signals, defining size tolerances, analyzing the quantity during operation of the rotary encoder, outputting a signal when analyzing the quantity defined size tolerances have been exceeded. In order to provide a simplified method with which a shaft equipped with a rotary encoder can be monitored, it is proposed that the analysis of the size includes a frequency analysis of the size values per defined time or signal unit and that anomalies in the rotary bearing are detected from the frequencies determined, with a Anomaly exists when a defined size tolerance is exceeded.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer mit einem Drehgeber ausgestatteten Welle, wobei der Drehgeber eine Rotation der in wenigstens einem Drehlager gelagerten Welle erfasst, mit den Schritten: Erfassen von Sinus- und Kosinussignalen des Drehgebers, Ableiten einer zu analysierenden Größe aus den Sinus- und Kosinussignalen; Definieren von Größentoleranzen; Analysieren der Größe im Betrieb des Drehgebers; Ausgeben eines Signals, wenn das Analysieren der Größe eine Überschreitung von definierten Größentoleranzen ergeben hat.The invention relates to a method for monitoring a shaft equipped with a rotary encoder, the rotary encoder detecting a rotation of the shaft mounted in at least one rotary bearing, with the steps: detecting sine and cosine signals of the rotary encoder, deriving a variable to be analyzed from the sine and cosine signals; define size tolerances; Analyzing the size in operation of the rotary encoder; Outputting a signal when analyzing the size has revealed that defined size tolerances are exceeded.

Solche gattungsgemäße Verfahren sind beispielsweise aus der DE 102010051873 A1 bekannt. Mittels einer Vektorlängenüberwachung werden die Sinus- und Kosinussignale eines Drehgebers auf ihre Richtigkeit überwacht. Damit wird der Drehgeber an sich überwacht. Um Funktionen oder Ereignisse außerhalb des Drehgebers zu überwachen sind nach dem Stand der Technik gesonderte Sensoren vorgesehen. So sind beispielsweise nach der EP 1597714 B1 separate Beschleunigungssensoren vorgesehen, mit denen ungewollte Bewegungen, wie Schock oder Vibrationen, detektiert und überwacht werden können. Solche Überwachungen sind beispielsweise notwendig, um Lagerschäden einer Wellenlagerung oder dergleichen aufzudecken.Such generic methods are for example from DE 102010051873 A1 famous. The correctness of the sine and cosine signals of a rotary encoder is monitored using vector length monitoring. The rotary encoder itself is thus monitored. In order to monitor functions or events outside of the rotary encoder, separate sensors are provided according to the prior art. For example, after EP 1597714 B1 separate acceleration sensors are provided with which unwanted movements such as shock or vibrations can be detected and monitored. Such monitoring is necessary, for example, to uncover bearing damage to a shaft bearing or the like.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren bereitzustellen, mit dem eine mit einem Drehgeberausgestattete Welle überwacht werden kann.Proceeding from this prior art, it is the object of the invention to provide a simplified method with which a shaft equipped with a rotary encoder can be monitored.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.This object is achieved by a method having the features of claim 1.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Überwachen einer mit einem Drehgeber ausgestatteten Welle, wobei der Drehgeber eine Rotation der in wenigstens einem Drehlager gelagerten Welle erfasst, umfasst folgende Schritte:

  • - Erfassen von Sinus- und Kosinussignalen des Drehgebers;
  • - Ableiten einer zu analysierenden Größe aus den Sinus- und Kosinussignalen;
  • - Definieren von Größentoleranzen;
  • - Analysieren der Größe im Betrieb des Drehgebers;
  • - Ausgeben eines Signals, wenn das Analysieren der Größe eine Überschreitung von definierten Größentoleranzen ergeben hat, wobei erfindungsgemäß
  • - das Analysieren der Größe eine Frequenzanalyse der Größenwerte pro definierter Zeit- oder Signaleinheit umfasst und aus den ermittelten Frequenzen Anomalien des Drehlagers erkannt werden, wobei eine Anomalie vorliegt, wenn eine definierte Größentoleranz überschritten ist.
The method according to the invention for monitoring a shaft equipped with a rotary encoder, with the rotary encoder detecting a rotation of the shaft mounted in at least one rotary bearing, comprises the following steps:
  • - Acquisition of sine and cosine signals of the rotary encoder;
  • - Deriving a quantity to be analyzed from the sine and cosine signals;
  • - define size tolerances;
  • - Analyzing the size in operation of the rotary encoder;
  • - Outputting a signal when analyzing the size has shown that defined size tolerances are exceeded, according to the invention
  • - the analysis of the size includes a frequency analysis of the size values per defined time or signal unit and anomalies of the rotary bearing are detected from the determined frequencies, with an anomaly being present when a defined size tolerance is exceeded.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist, dass keine zusätzlichen Komponenten wie beispielsweise Beschleunigungssensoren, notwendig sind und die Analyse alleine auf der Auswertung der Sinus- und Kosinussignale des Drehgebers beruht. Die Erfinder haben gefunden, dass durch eine Frequenzanalyse der Größe der Rohwerte der Drehgebersignale Lagerdefekte des Drehlagers der Welle erkannt werden können, denn diese Defekte induzieren periodische Änderungen, die sich in den Rohsignalen niederschlagen und durch die Frequenzanalyse aufgedeckt werden. Dieses Vorgehen ist nicht nur kosteneffizient, sondern spart auch Bauraum für die ansonsten zusätzlichen Komponenten, Bauteile und Sensoren.The essential advantage of the invention is that no additional components such as acceleration sensors are necessary and the analysis is based solely on the evaluation of the sine and cosine signals of the rotary encoder. The inventors have found that a frequency analysis of the size of the raw values of the encoder signals can be used to detect bearing defects in the rotary bearing of the shaft, because these defects induce periodic changes that are reflected in the raw signals and are revealed by the frequency analysis. This procedure is not only cost-efficient, but also saves installation space for the otherwise additional components, parts and sensors.

Dabei ist es besonders vorteilhaft und einfach, wenn die Größe eine Vektorlänge eines aus den Sinus- und Kosinussignalen gebildeten Vektors ist und die Größentoleranzen Vektortoleranzen sind. Vektorlängen werden in bekannten Drehgebern bereits verwendet zur Überwachung der Sinus- und Kosinussignale. Diese vorhandenen Vektorlängen können dann für die erfindungsgemäße Verfahren auch genutzt werden.It is particularly advantageous and simple if the size is a vector length of a vector formed from the sine and cosine signals and the size tolerances are vector tolerances. Vector lengths are already used in known encoders to monitor the sine and cosine signals. These existing vector lengths can then also be used for the method according to the invention.

Vorteilhafterweise wird bei einer erkannten Anomalie auf einen Lagerdefekt geschlossen und das Signal als Fehlersignal ausgegeben, denn normalerweise beruhen Anomalien eines Drehlagers auf Lagerfehlern.Advantageously, when an anomaly is detected, a bearing defect is inferred and the signal is output as an error signal, since anomalies in a rotary bearing are normally based on bearing errors.

In Weiterbildung der Erfindung umfassen die Größentoleranzen Toleranzwerte für Frequenzwerte aus der Frequenzanalyse. Es wird also eine gefundene Frequenz geprüft, ob sie innerhalb einer gewissen Toleranz liegt oder nicht. Dabei können zur Ermittlung der Anomalien in den Frequenzbändern die verschiedensten Frequenzanalyseverfahren eingesetzt werden, beispielsweise FFT (Fast-Fourrier-Transform) oder ähnliche Algorithmen, inklusive ihrer Vor- und Nachverarbeitungsverfahren. Abhängig davon wird das Fehlersignal ausgegeben.In a development of the invention, the size tolerances include tolerance values for frequency values from the frequency analysis. A found frequency is therefore checked to see whether it is within a certain tolerance or not. A wide variety of frequency analysis methods can be used to determine the anomalies in the frequency bands, for example FFT (Fast Fourrier Transform) or similar algorithms, including their pre- and post-processing methods. Depending on this, the error signal is output.

In Weiterbildung der Erfindung bleibt die klassische Vektorlängenüberwachung, also der Absolutwerte der Vektorlänge, erhalten, so dass die Drehgebersignale in bekannter Weise überprüft werden können.In a development of the invention, the classic vector length monitoring, ie the absolute values of the vector length, is retained, so that the rotary encoder signals can be checked in a known manner.

Vorteilhafterweise wird die Größe bzw. Vektorlänge mehrfach pro Signalperiode erfasst.The size or vector length is advantageously recorded several times per signal period.

In Weiterbildung der Erfindung entspricht die definierte Zeiteinheit einem Kommunikationszyklus einer zyklischen Kommunikation zwischen dem Drehgeber und einer Auswerteeinheit. Die Auswerteeinheit muss nicht im Drehgeber vorgesehen sein, sondern ist meist in einer überlagerten Steuerung vorgesehen.In a development of the invention, the defined time unit corresponds to a communication cycle a cyclic communication between the rotary encoder and an evaluation unit. The evaluation unit does not have to be provided in the rotary encoder, but is usually provided in a higher-level controller.

In weiterer Ausgestaltung entspricht die definierte Zeiteinheit dem Abtastzyklus einer zyklischen Abtastung der Sinus- und Kosinussignale.In a further embodiment, the defined time unit corresponds to the sampling cycle of a cyclic sampling of the sine and cosine signals.

Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren auf einem integrierten Schaltkreis ausgeführt, der auch die Sinus- und Kosinussignale erzeugt, so dass zur Realisierung der Erfindung kein zusätzlicher Bauraum benötigt wird.The method according to the invention is advantageously carried out on an integrated circuit which also generates the sine and cosine signals, so that no additional installation space is required to implement the invention.

In Weiterbildung der Erfindung werden mehrere an der Welle befindliche Drehlager gleichzeitig überwacht und/oder das Drehlager des Drehgebers selbst wird überwacht.In a further development of the invention, several pivot bearings located on the shaft are monitored simultaneously and/or the pivot bearing of the rotary encoder itself is monitored.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:

  • 1 ein Antriebssystem mit Motor, Motor-Feedback-System und Steuerung;
  • 2 Sinussignal des Motor-Feedback-System;
  • 3 Kosinussignal des Motor-Feedback-System;
  • 4 Vektordarstellung der Signale des Motor-Feedback-System;
  • 5 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
  • 6 eine Welle, mit Drehgeber und Steuerung.
The invention is explained in detail below using an exemplary embodiment with reference to the drawing. Show in the drawing:
  • 1 a propulsion system with motor, motor feedback system and controller;
  • 2 Sine signal of the motor feedback system;
  • 3 cosine signal of the motor feedback system;
  • 4 Vector representation of the signals of the motor feedback system;
  • 5 a flowchart of the method according to the invention;
  • 6 a shaft, with rotary encoder and controller.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Überwachen einer beliebigen Welle 18, deren Rotation mit einen Drehgeber 12 erfasst wird (6). Die Welle 18 weist wenigstens ein Drehlager 20 auf, wobei sich dieses auch im Drehgeber 12 selbst befinden kann. Der Drehgeber 12 ist an eine Auswerteeinheit 16 angeschlossen.The method according to the invention is used to monitor any shaft 18 whose rotation is detected with a rotary encoder 12 ( 6 ). The shaft 18 has at least one rotary bearing 20, which can also be located in the encoder 12 itself. The rotary encoder 12 is connected to an evaluation unit 16 .

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf ein Antriebssystem angewendet werden und dient dann zum Überwachen eines Antriebssystem 10, das ein Motor-Feedback-System 12, einen Motor 14 und eine Motorsteuerung 16 umfasst (1). Der Motor 14 dient zum Antrieb einer Welle 18, dessen Rotation mit dem Motor-Feedback-System 12 erfasst werden. Die Welle 18 weist wenigstens ein Drehlager 20 auf, wobei sich dieses auch im Motor-Feedback-System 12 selbst befinden kann.The method according to the invention can also be applied to a drive system and is then used to monitor a drive system 10, which includes a motor feedback system 12, a motor 14 and a motor controller 16 ( 1 ). The motor 14 is used to drive a shaft 18 whose rotation is detected by the motor feedback system 12 . The shaft 18 has at least one pivot bearing 20, which can also be located in the motor feedback system 12 itself.

Der Drehgeber 12 ist in bekannter Weise aufgebaut und wird beispielsweise zur Erfassung von Winkeländerungen insbesondere in der Automatisierungstechnik eingesetzt. Besonders hohe Genauigkeiten lassen sich mit sogenannten Sinusgebern erreichen, die typischerweise zweispurig ausgebildet sind und als Ausgangssignale ein korrespondierendes Sinus- und Kosinussignal, d. h. zwei identische, jedoch um 90° phasenverschobene Sinussignale, liefern, die bei Rotation der mit dem Drehgeber 12 gekoppelten Welle 18 erzeugt werden. Solche Sinus- und Kosinussignale sind in den 2 und 3 mit den Bezugszeichen 50 und 52 beispielhaft dargestellt und ergeben sich zum Beispiel bei einem optischen Motor-Feedback-System aufgrund von periodischen Markierungen einer Maßverkörperung, die optisch abgetastet wird.The rotary encoder 12 is constructed in a known manner and is used, for example, to detect changes in angle, particularly in automation technology. Particularly high accuracies can be achieved with so-called sine encoders, which typically have two tracks and deliver a corresponding sine and cosine signal as output signals, ie two identical sine signals that are phase-shifted by 90°, which are generated when the shaft 18 coupled to the rotary encoder 12 rotates will. Such sine and cosine signals are in the 2 and 3 with the reference numerals 50 and 52 as an example and result, for example, in an optical motor feedback system due to periodic markings of a material measure that is scanned optically.

Die Sinus- und Kosinussignale 50 und 52 des Motor-Feedback-Systems 12 werden von einer Signalauswerteeinheit 22 erfasst und ausgewertet. Die Erfassung ist in 5 mit Schritt 100 angedeutet. Die Signalauswerteeinheit 22 kann integraler Bestandteil der Motorsteuerung 16 sein. Meist ist die Signalauswerteeinheit 22 aber integraler Bestandteil des Drehgebers 12 selbst. In der Signalauswerteeinheit 22 wird aus den Sinus- und Kosinussignalen 50 und 52 eine bestimmte Größe L gebildet. Dies kann die Vektorlänge L eines zweidimensionalen Vektors 54 (Schritt 102 in 5) sein. Andere Größen bis hin zu den Sinus- und Kosinussignalen selbst sind denkbar. Im weiteren Verlauf dieser Beschreibung wird zur besseren Veranschaulichung lediglich das Beispiel mit dem Vektor 54 beschrieben. Das beschriebene Verfahren mit Vektorlänge L als Größe L ist aber ebenso für eine andere Größe anwendbar.The sine and cosine signals 50 and 52 of the motor feedback system 12 are recorded and evaluated by a signal evaluation unit 22 . Capture is in 5 indicated with step 100. The signal evaluation unit 22 can be an integral part of the engine control 16 . In most cases, however, the signal evaluation unit 22 is an integral part of the rotary encoder 12 itself. This can be the vector length L of a two-dimensional vector 54 (step 102 in 5 ) be. Other sizes up to the sine and cosine signals themselves are conceivable. In the further course of this description, only the example with the vector 54 is described for better illustration. However, the method described with vector length L as variable L can also be used for a different variable.

Im Falle der Bildung eines Vektors 54 wird die vektorielle Summe des Sinus- und Kosinussignals 50 und 52 als Vektorlänge L des Vektors 54 bezeichnet, dessen x- und y-Komponenten durch die Amplitude des Sinus- bzw. des Kosinussignals gebildet sind.If a vector 54 is formed, the vectorial sum of the sine and cosine signals 50 and 52 is referred to as the vector length L of the vector 54, whose x and y components are formed by the amplitude of the sine and cosine signals.

Die Vektorlänge L kann in bekannter Weise dazu genutzt werden, die Funktion des Motor-Feedback-System 12 zu überprüfen, indem die Sinus- und Kosinussignale 50 und 52 geprüft werden, zum Beispiel indem Vektortoleranzen definiert werden, innerhalb dessen sich der Vektor bewegen kann. Das soll mit Schritt 104 in 5 dargestellt sein, wobei dort die Vektortoleranzen mit ΔL bezeichnet sind. Eine Vektoreigenschaft kann die Vektorlänge L sein, die im idealen Motor-Feedback-System mit idealen Sinus- und Kosinussignalen sich nicht ändert und im realen Fall zumindest innerhalb eines definierten Toleranzbereichs ΔL liegen muss. Im Betrieb wird dann die Vektorlänge L analysiert und ein Fehlersignal ausgegeben (Schritt 110 aus 5), wenn das Analysieren der Vektorlänge L eine Überschreitung der definierten Vektorlängentoleranzen ΔL ergeben hat (Schritt 106).The vector length L can be used in a known manner to check the operation of the motor feedback system 12 by examining the sine and cosine signals 50 and 52, for example by defining vector tolerances within which the vector can move. This should start with step 104 in 5 be shown, where the vector tolerances are denoted by ΔL. A vector property can be the vector length L, which does not change in the ideal motor feedback system with ideal sine and cosine signals and in the real case must be at least within a defined tolerance range ΔL. In operation, the vector length L is then analyzed and an error signal is output (step 110 from 5 ) when analyzing the vector length L an overrun of the defined vector length tolerances ΔL (step 106).

Die Erfindung geht nun in der Analyse der Vektorlänge L weiter. Es ist nämlich vorgesehen, dass das Analysieren der Vektorlänge L eine Frequenzanalyse der Vektorlängenwerte pro definierter Zeiteinheit umfasst. Dies erfolgt in einem Schritt 108. Die definierte Zeiteinheit kann einer Zykluszeit entsprechen, wobei die Zykluszeit einem Kommunikationszyklus in einer Kommunikation zwischen dem Drehgeber 12 und der Auswerteeinheit (z.B. Motorsteuerung) 16 entsprechen kann, innerhalb dessen Positionswerte und dergleichen vom Drehgeber 12 oder der Signalauswerteeinheit 22 an die Auswerteeinheit (z.B. Motorsteuerung)16 übermittelt werden.The invention now proceeds in the analysis of the vector length L. Specifically, it is provided that the analysis of the vector length L includes a frequency analysis of the vector length values per defined time unit. This takes place in a step 108. The defined time unit can correspond to a cycle time, wherein the cycle time can correspond to a communication cycle in a communication between the rotary encoder 12 and the evaluation unit (e.g. motor control) 16, within which position values and the like from the rotary encoder 12 or the signal evaluation unit 22 be transmitted to the evaluation unit (e.g. engine control)16.

Im störungsfreien Betrieb wird die Vektorlänge im Idealfall keinerlei Schwingungen oder Änderungen aufweisen. In einem Störfall, beispielsweise wenn das System einem mechanischem Schock ausgesetzt wird oder das Drehlager 20 defekt ist, wird sich dies auf die Sinus- und Kosinussignale 50 und 52 auswirken und damit auf die Vektorlänge L. Um das zu erfassen, ist nach der Erfindung vorgesehen, dass eine Frequenzanalyse der Vektorlänge L erfolgt. Dies kann beispielsweise eine FFT-Analyse (Fast-Fourrier-Transform) sein oder auch OTF (Order Tracking Filter) oder vergleichbare Analyseverfahren.Ideally, the vector length will not exhibit any oscillations or changes during trouble-free operation. In the event of a malfunction, for example if the system is subjected to a mechanical shock or the rotary bearing 20 is defective, this will affect the sine and cosine signals 50 and 52 and thus the vector length L. The invention provides for detecting this , that a frequency analysis of the vector length L takes place. This can be, for example, an FFT analysis (Fast Fourrier Transform) or also an OTF (Order Tracking Filter) or comparable analysis methods.

Aus den ermittelten Frequenzen können Lagerdefekte des Drehlagers 20 erkannt werden, denn Lagerdefekte werden sich periodisch auswirken und damit zu periodischen Änderungen der Vektorlänge L führen. Weichen ermittelte Frequenzen zu stark von zulässigen Frequenzen ab, wird dies als Lagerdefekt des Drehlagers 20 gedeutet und erkannt und ein Fehlersignal ausgegeben. Die zulässigen Frequenzen sind die Frequenzen, die im störungsfreien Fall vorliegen. Diese können beispielsweise zuvor in einem Einlernprozess ermittelt werden.Bearing defects of the rotary bearing 20 can be recognized from the determined frequencies, because bearing defects will have a periodic effect and thus lead to periodic changes in the vector length L. If determined frequencies deviate too much from permissible frequencies, this is interpreted and recognized as a bearing defect of pivot bearing 20 and an error signal is output. The permissible frequencies are the frequencies that exist in the case of no interference. These can be determined beforehand in a learning process, for example.

Die Bestimmung von Abweichungen der ermittelten Frequenzen von den zulässigen Frequenzen erfolgt durch Vergleich mit Frequenztoleranzwerten Δf in Schritt 108. Die Vergleichsmechanismen können dabei auch sehr aufwändig ausfallen. Ebenso ist eine Visualisierung der so ermittelten Daten denkbar. Außerdem ist auch das reine Weiterleiten der Frequenzanteile der Vektorlänge an die Auswerteeinheit 16 oder zusätzliche Recheneinheiten denkbar, um die Analyse dieser Daten und deren Visualisierung dort durchzuführen.Deviations of the ascertained frequencies from the permissible frequencies are determined by comparison with frequency tolerance values Δf in step 108. The comparison mechanisms can also turn out to be very complex. A visualization of the data determined in this way is also conceivable. In addition, the pure forwarding of the frequency components of the vector length to the evaluation unit 16 or additional computing units is also conceivable in order to carry out the analysis of this data and its visualization there.

Um Schwingungen der Vektorlänge L mit der Frequenzanalyse zuverlässig erfassen zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Vektorlänge mehrfach pro Signalperiode erfasst wird. Die Abtastrate muss entsprechend hoch sein.In order to be able to reliably detect oscillations of the vector length L with the frequency analysis, it is preferably provided that the vector length is detected several times per signal period. The sampling rate must be correspondingly high.

Die Winkelpositionsbestimmung durch den Drehgeber 12 und die Auswertung der Sinus- und Kosinussignale 50 und 52 erfolgen vorzugsweise auf einem integrierten Schaltkreis, der im Drehgeber 12 selber oder in der Auswerteeinheit (z.B. einer Motorsteuerung) 16 vorgesehen sein kann.The angular position is determined by rotary encoder 12 and the sine and cosine signals 50 and 52 are evaluated preferably on an integrated circuit, which can be provided in rotary encoder 12 itself or in the evaluation unit (e.g. a motor controller) 16.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102010051873 A1 [0002]DE 102010051873 A1 [0002]
  • EP 1597714 B1 [0002]EP 1597714 B1 [0002]

Claims (13)

Verfahren zum Überwachen einer mit einem Drehgeber (12) ausgestatteten Welle (18), wobei der Drehgeber (12) eine Rotation der in wenigstens einem Drehlager (20) gelagerten Welle (18) erfasst, mit den Schritten: - Erfassen von Sinus- und Kosinussignalen (50 und 52) des Drehgebers (12); - Ableiten einer zu analysierenden Größe (L) aus den Sinus- und Kosinussignalen (50 und 52); - Definieren von Größentoleranzen (ΔL); - Analysieren der Größe (L) im Betrieb des Drehgebers; - Ausgeben eines Signals, wenn das Analysieren der Größe (L) eine Überschreitung von definierten Größentoleranzen (ΔL) ergeben hat, dadurch gekennzeichnet, dass - das Analysieren der Größe (L) eine Frequenzanalyse der Größenwerte pro definierter Zeit- oder Signaleinheit umfasst und aus den ermittelten Frequenzen Anomalien des Drehlagers (20) erkannt werden, wobei eine Anomalie vorliegt, wenn eine definierte Größentoleranz (ΔL) überschritten ist.Method for monitoring a shaft (18) equipped with a rotary encoder (12), the rotary encoder (12) detecting a rotation of the shaft (18) mounted in at least one rotary bearing (20), with the steps: - detecting sine and cosine signals (50 and 52) of the encoder (12); - Deriving a variable (L) to be analyzed from the sine and cosine signals (50 and 52); - define size tolerances (ΔL); - Analyzing the quantity (L) in operation of the rotary encoder; - Outputting a signal if the analysis of the variable (L) has revealed that defined tolerances (ΔL) are exceeded, characterized in that - the analysis of the variable (L) includes a frequency analysis of the variable values per defined time or signal unit and from the determined frequencies anomalies of the pivot bearing (20) are detected, with an anomaly being present when a defined size tolerance (ΔL) is exceeded. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe eine Vektorlänge eines aus den Sinus- und Kosinussignalen (50 und 52) gebildeten Vektors (54) ist.procedure after claim 1 , characterized in that the quantity is a vector length of a vector (54) formed from the sine and cosine signals (50 and 52). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem erkannten Lagerdefekt das Signal, insbesondere als Fehlersignal, ausgegeben wird.procedure after claim 1 , characterized in that when a bearing defect is detected, the signal, in particular as an error signal, is output. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anomalien mittels Frequenzanalysen, beispielsweise FFT oder ähnlicher Algorithmen, inklusive Vor- und Nachverarbeitungsverfahren, in den Frequenzbändern erkannt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the anomalies are detected in the frequency bands by means of frequency analyses, for example FFT or similar algorithms, including pre- and post-processing methods. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größentoleranzen Toleranzwerte für Frequenzwerte umfassen und bei Überschreiten der Toleranzen durch die ermittelten Frequenzen das Fehlersignal ausgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the size tolerances include tolerance values for frequency values and the error signal is output if the tolerances are exceeded by the determined frequencies. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absolutwerte der Größe (L) überwacht werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the absolute values of the variable (L) are monitored. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe mehrfach pro Signalperiode erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the variable is recorded several times per signal period. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Zeiteinheit einem Kommunikationszyklus einer zyklischen Kommunikation zwischen einem Motor-Feedback-System und einer Motorsteuerung entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the defined time unit corresponds to a communication cycle of a cyclical communication between a motor feedback system and a motor controller. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Zeiteinheit einem Kommunikationszyklus einer zyklischen Kommunikation zwischen dem Drehgeber und einer Auswerteinheit entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the defined time unit corresponds to a communication cycle of a cyclical communication between the rotary encoder and an evaluation unit. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Zeiteinheit dem Abtastzyklus einer zyklischen Abtastung der Sinus- und Kosinussignale entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the defined time unit corresponds to the sampling cycle of a cyclic sampling of the sine and cosine signals. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses auf einem integrierten Schaltkreis ausgeführt wird, der auch die Sinus- und Kosinussignale erzeugt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is carried out on an integrated circuit which also generates the sine and cosine signals. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere an der Welle befindliche Drehlager überwacht werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that several pivot bearings located on the shaft are monitored. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehlager des Drehgebers (12) überwacht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rotary bearing of the rotary encoder (12) is monitored.
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