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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen von einem Lastkollektiv von mechanischen Beanspruchungen, welche während einer bestimmungsgemäßen Benutzung auf ein Maschinenelement einwirken, wobei über eine Erfassungsdauer hinweg mit einer Messeinrichtung einer an oder in dem Maschinenelement angeordneten Lastkollektiverfassungsvorrichtung auf das Maschinenelement einwirkende mechanische Beanspruchungen erfasst werden, wobei ausgehend von den auf das Maschinenelement einwirkenden und mit der Messeinrichtung erfassten Messdaten ein die auf das Maschinenelement einwirkenden mechanischen Beanspruchungen abbildendes Lastkollektiv ermittelt wird, wobei in zeitlichen Abständen mit einer Lastkollektivermittlungseinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung ausgehend von den erfassten Messdaten Lastkollektivteildaten berechnet und die Lastkollektivteildaten in einer Datenspeichereinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung abgespeichert werden, wobei die über die Erfassungsdauer hinweg ermittelten Lastkollektivteildaten einen Lastkollektivdatensatz eines Lastkollektivs bilden, und wobei nach einer Abspeicherung von Lastkollektivteildaten in der Datenspeichereinrichtung ein Schadenseintrittsschätzschritt durchgeführt wird und ausgehend von den in der Datenspeichereinrichtung abgespeicherten Lastkollektivteildaten eine Schadenskenngröße für ein Wahrscheinlichkeitsmaß für einen in Zukunft eintretenden vorgegebenen Schadenseintritt des Maschinenelements ermittelt wird.
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Ein Maschinenelement kann auf Grund von einem einzelnen Ereignis mit einer übermäßigen mechanischen Beanspruchung einen Schaden erleiden. Aus der Praxis ist ebenfalls bekannt, dass das Maschinenelement auch durch eine mechanische Beanspruchung beeinträchtigt werden kann, die nicht unmittelbar zu einer Beschädigung führt, jedoch über einen Zeitraum hinweg erfolgt und auf Grund von einer akkumulierten mechanischen Beanspruchung das Maschinenelement schwächt und letztendlich schädigt, bzw. hinsichtlich seiner Nutzungsdauer beschränkt.
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Um die Auswirkungen einer akkumulierenden mechanischen Beanspruchung besser erfassen und gegebenenfalls eine verbleibende risikoarme Restnutzungsdauer abschätzen zu können ist es aus der Praxis bekannt, dass zu dem Maschinenelement ein Lastkollektiv ermittelt wird, welches den zeitlichen Verlauf der mechanischen Beanspruchung abbildet und beispielsweise eine Abschätzung einer Restlebensdauer ermöglicht, innerhalb der das Maschinenelement bestimmungsgemäß weiter verwendet werden kann, ohne dass das Risiko eines plötzlichen Versagens übermäßig ansteigt.
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Um das Lastkollektiv zu ermitteln werden üblicherweise geeignete Messeinrichtungen an oder in dem Maschinenbauelement angeordnet und mit der Messeinrichtung Belastungskenngrößen einer auf das Maschinenelement einwirkenden mechanischen Beanspruchung erfasst. Auf der Grundlage der erfassten Belastungskenngrößen kann dann mit bekannten Verfahren und Berechnungsmethoden ein Lastkollektiv ermittelt werden. Üblicherweise erfolgt die Ermittlung des Lastkollektivs in einem Auswerteschritt, der nach dem Abschluss der Erfassung aller Belastungskenngrößen durchgeführt wird. Derartige Verfahren und entsprechende Messeinrichtungen sind beispielsweise in
DE 10 2005 048 531 A1 oder in
DE 10 2017 200 085 A1 beschrieben. In
US 9,315,970 B2 oder in
DE 295 03 416 U1 oder in
DE 10 2018 111 019 A1 werden Messeinrichtungen und Verfahren zur Auswertung der Messergebnisse beschrieben, die für die Überwachung und gegebenenfalls auch Restlebensdauerschätzung von Maschinenkomponenten geeignet und vorgesehen sind. In
DE 10 2011 076 175 A1 wird eine Messeinrichtung beschrieben, die in einer Hohlwelle angeordnet ist und Belastungen der Hohlwelle erfassen und auswerten kann. Ein Verfahren zur Bestimmung von Laständerungen an Hebezeugen, bei dem in Lastverlaufsdaten eine Laständerung an einer Transitionsstelle des Lastverlaufs-Gradienten festgestellt wird, und bei dem der Lastverlauf an den Transitionsstellen in zeitdiskrete Betrachtungsintervalle unterteilt wird, ist in
DE 10 2008 024 215 A1 beschrieben.
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Um die Messeinrichtung so kostengünstig wie möglich auszugestalten wird der Auswerteschritt regelmäßig mit Hilfe einer gesonderten Auswerteeinrichtung durchgeführt, die räumlich von der Messeinrichtung bzw. von dem Maschinenelement getrennt ist. Die mit der Messeinrichtung erfassten Messdaten können dabei in Abhängigkeit von dem betreffenden Maschinenelement und der verwendeten Messeinrichtung drahtgebunden oder drahtlos an die Auswerteeinrichtung übermittelt werden. Die aus der Praxis bekannten Messeinrichtungen und Auswerteeinrichtungen eignen sich insbesondere für einzelne Ermittlungen von Lastkollektiven, die mit Prototypen oder einzelnen ausgewählten Maschinenelementen ermittelt werden und beispielsweise im Hinblick auf eine Anpassung und zukünftige Auslegung des betreffenden Maschinenelements verwendet und ausgewertet werden. Für eine dauerhafte Überwachung bestimmungsgemäß verwendeter Maschinenelemente ist der Aufwand für die Erfassung der Messdaten und deren Auswertung oftmals unwirtschaftlich hoch.
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Es wird deshalb als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung angesehen, ein Verfahren zur Ermittlung eines Lastkollektivs so auszugestalten, dass die Erfassung eines Lastkollektivs mit möglichst geringem Aufwand über einen möglichst langen Zeitraum hinweg ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einer Komponentendatenspeichereinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung Komponentenparameter von mit dem Maschinenelement in einer Wirkverbindung stehenden Komponenten einer Maschine abgespeichert werden und in dem Schadenseintrittsschätzschritt Schadenskenngrößen für die mit dem Maschinenelement in Wirkverbindung stehenden Komponenten ermittelt werden.
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Auf diese Weise müssen keine großen Datenmengen von Messdaten gespeichert und zu einer Auswerteeinrichtung übertragen werden. Die ausgehend von den erfassten Messdaten ermittelten Lastkollektivdaten des Lastkollektivdatensatzes repräsentieren mit einer vergleichsweise geringen Datenmenge die wesentlichen Informationen der über einen langen Zeitraum erfassten Messdaten.
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Die Ermittlung eines Lastkollektivs umfasst erfindungsgemäß alle bekannten Auswerte- und Reduktionsmethoden, mit deren Hilfe Aussagen über die mechanische Beanspruchung des Maschinenelements gewonnen werden können. Insbesondere können mit der Lastkollektivermittlungseinrichtung beliebige Klassifikationen und Zählverfahren durchgeführt werden, mit deren Hilfe Informationen über eine Betriebsfestigkeit oder eine Restlebensdauer des Maschinenelements ermittelt oder abgeschätzt werden können. Die Parameter für die Auswerte- und Reduktionsmethoden können vorab vorgegeben und in der Lastkollektivermittlungseinrichtung hinterlegt sein. Es ist ebenfalls möglich, dass die Lastkollektivermittlungseinrichtung zu Beginn der bestimmungsgemäßen Nutzung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung für eine vorgebbare oder dynamisch anpassbare Anlerndauer einen Anlernschritt durchführt und dabei zunächst individuelle Parameter ermittelt, welche anschließend für die Berechnung der Lastkollektivteildaten verwendet werden. Weiterhin ist denkbar, dass die Lastkollektivermittlungseinrichtung mit Hilfe von künstlicher Intelligenz eine zunehmend an das Maschinenelement und dessen individuelle Nutzung angepasste Berechnung der Lastkollektivteildaten vornimmt.
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Als Lastkollektivteildaten werden die Lastkollektivdaten bezeichnet, die aus der Auswertung der Messdaten über einen zurückliegenden Erfassungszeitraum ermittelt werden. Mit zunehmender Erfassungsdauer können immer mehr Messdaten berücksichtigt werden, sodass jeweils aktualisierte Lastkollektivteildaten ermittelt werden können. Die jeweils aktuellen Lastkollektivteildaten entsprechen dabei den Lastkollektivdaten, die das zu diesem Zeitpunkt aktuelle Lastkollektiv bilden. Bis zur nachfolgenden erneuten Ermittlung von Lastkollektivteildaten werden die Messdaten in der Lastkollektiverfassungsvorrichtung zwischengespeichert. Die nachfolgende Ermittlung von neuen Lastkollektivteildaten berücksichtigt dann bereits vorhandene alte Lastkollektivteildaten sowie die seit der letzten Ermittlung der alten Lastkollektivdaten zwischengespeicherten Messdaten. Der für die Zwischenspeicherung der Messdaten erforderliche Datenspeicher ist an die zeitlichen Abstände der Ermittlungen der Lastkollektivteildaten sowie an die Häufigkeit und den Umfang der bis dahin erfassten Messdaten angepasst. Nach jeder Ermittlung von neuen Lastkollektivteildaten können die aktualisierten neuen Lastkollektivteildaten zusätzlich zu alten Lastkollektivteildaten abgespeichert werden oder diese alten Lastkollektivteildaten überschreiben. Werden alte Lastkollektivteildaten beibehalten und nicht überschrieben kann mit der Lastkollektiverfassungsvorrichtung auch eine Veränderung der Lastkollektivteildaten erfasst und ausgewertet werden, um beispielsweise systematische Trends zu erkennen oder plötzliche Veränderungen in den Lastkollektivteildaten festzustellen, die auf außergewöhnliche Ereignisse hinweisen oder die Restlebensdauer des Maschinenelements beeinflussen können.
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Auf der Grundlage von den Lastkollektivdaten kann zu gegebener Zeit eine präzise und aussagekräftige Auswertung erfolgen, ohne dass auf die wesentlich umfangreicheren Messdaten zurückgegriffen werden muss. Dadurch kann bei einer vergleichbar langen Erfassungsdauer der Speicherbedarf einer Datenspeichereinrichtung für die Lastkollektivdaten deutlich kleiner vorgegeben werden, als es bei einer kontinuierlichen Abspeicherung der Messdaten erforderlich wäre. Auch der Aufwand für die Übertragung der Lastkollektivdaten zu einer Auswerteeinrichtung wird erheblich reduziert.
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Im Gegensatz zu einer Speicherung und anschließenden Übertragung von Messdaten ist der Aufwand sowohl für die Speicherung als auch die Übertragung der Lastkollektivdaten erheblich geringer. Die Übertragung der Lastkollektivdaten kann innerhalb eines sehr kurzen Übertragungszeitraums erfolgen und benötigt beispielsweise für eine drahtlose Übermittlung von der Lastkollektiverfassungsvorrichtung zu einer externen Auswertevorrichtung nur sehr wenig Energie. Auch bei einer vergleichsweise häufigen Datenübertragung ist der für die Datenübertragung erforderliche Energieaufwand gering, sodass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung über einen langen Zeitraum ohne eine externe Energiezufuhr betrieben werden kann. Der für die Lastkollektiverfassungsvorrichtung mit einer geeignet dimensionierten Energiespeichereinrichtung erforderliche Bauraum ist sehr gering, sodass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung zur Verwendung mit zahlreichen Maschinenelementen geeignet ist und deren bestimmungsgemäße Nutzung nicht nennenswert beeinträchtigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht zudem eine wirtschaftlich sinnvolle Überwachung zahlreicher verschiedener Maschinenelemente, für welche bislang der hierfür anfallende Aufwand zu hoch erschien und deshalb die Erfassung eines Lastkollektivs nur vereinzelt oder an Prototypen durchgeführt wurde. Der Aufwand für die Herstellung und Montage einer für die Durchführung des Verfahrens erforderlichen Lastkollektiverfassungsvorrichtung ist im Vergleich zu den bisher bekannten Komponenten gering, sodass die Durchführung des Verfahrens bei zahlreichen verschiedenen Maschinenelementen und Anwendungsfällen gerechtfertigt und vorteilhaft ist.
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Einer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist vorgesehen, dass der Lastkollektivdatensatz erst nach der Beendigung einer bestimmungsgemäßen Benutzung des Maschinenelements aus der Datenspeichereinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung ausgelesen und in einem anschließenden Auswertungsschritt ausgewertet wird. Die bestimmungsgemäße Benutzung endet beispielsweise nach einem Austausch des Maschinenelements, weil es beschädigt ist oder die vorgesehene Nutzungsdauer erreicht wurde. Die bestimmungsgemäße Benutzung des Maschinenelements kann auch beendet werden, weil die Maschine, in welcher das Maschinenelement benutzt wird, einen Schadensfall aufweist und eventuell anhand der in dem Lastkollektivdatensatz enthaltenen Informationen eine Ursache für den Schadensfall der Maschine ermittelt werden kann. Eine bestimmungsgemäße Benutzung des Maschinenelements kann auch beendet werden, indem lediglich der Betrieb der Maschine unterbrochen wird, um beispielsweise eine Wartung des Maschinenelements oder der Maschine durchzuführen. Auch das geplante Abschalten der Maschine beispielsweise am Ende eines Arbeitstages beendet die bestimmungsgemäße Benutzung des Maschinenelements, die anschließend wieder aufgenommen und weitergeführt werden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es beispielsweise, die Lastkollektiverfassungsvorrichtung über einen langen Zeitraum von außen unzugänglich an oder in einem Maschinenelement anzuordnen und Lastkollektivdaten zu sammeln, ohne dass eine ständige oder häufige Datenübertragung durchgeführt werden muss, um den Aufwand für die jeweilige Datenübertragung gering zu halten. Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung kann auch in einem von außen nicht zugänglichen Hohlraum eines Maschinenelements angeordnet werden und über die Nutzungsdauer des Maschinenelements in dem Hohlraum verbleiben, ohne dass während der Nutzungsdauer eine Datenübertragung der erfassten Lastkollektivdaten erfolgt. Sobald die Nutzung des Maschinenelements beispielsweise nach einer Beschädigung des Maschinenelements beendet wird können die in der Datenspeichereinrichtung abgespeicherten Lastkollektivdaten aus der Lastkollektiverfassungsvorrichtung ausgelesen und ausgewertet werden. Die Auslesung der gespeicherten Lastkollektivdaten kann auch in zeitlichen Abständen während der bestimmungsgemäßen Nutzung oder bei einer Unterbrechung der Nutzung beispielsweise für Wartungszwecke durchgeführt werden. Auf diese Weise können Rückschlüsse auf die zurückliegende Benutzung des Maschinenelements und eine eventuelle Ursache für eine beginnende Schädigung oder tatsächlich bereits erfolgte Beschädigung des Maschinenelements gezogen werden. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch nach einem frühzeitigen Schadenseintritt eine Ursachenaufklärung erleichtert und die Möglichkeit eröffnet, gegebenenfalls derartige Maschinenelemente zu verändern und zukünftig vorteilhaft auszulegen.
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In vielen Fällen ist eine in geeigneter Weise ermittelte Schadenskenngröße die maßgeblich relevante Information, die für die Beurteilung einer weiteren Nutzung des Maschinenelements oder aber deren Wartung oder Austausch notwendig ist. In diesen Fällen kann dann auf eine umfangreiche Auswertung der Lastkollektivdaten verzichtet werden, wodurch der Aufwand für die Überwachung des Maschinenelements weiter reduziert werden kann.
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Zudem kann die Ermittlung der Schadenskenngröße von der Lastkollektiverfassungsvorrichtung selbsttätig und beispielsweise in vorgegebenen zeitlichen Abständen erfolgen. Durch eine ausreichend häufige Ermittlung und Überprüfung der Schadenskenngröße kann alleine mit Hilfe der Lastkollektiverfassungsvorrichtung ein ansonsten überraschendes Versagen des Maschinenelements oftmals frühzeitig vorhergesagt und dadurch auch vermieden werden. Es ist ebenfalls möglich, dass die Ermittlung der Schadenskenngröße von außerhalb der Lastkollektiverfassungsvorrichtung veranlasst oder in regelmäßigen oder unregelmäßigen Zeitabständen getriggert wird. Im Falle einer signifikanten Abweichung der ermittelten Schadenskenngröße von einer vorgegeben Referenzkenngröße beispielsweise eine Warnung erzeugt oder eine Warninformation an eine externe Auswerteeinrichtung übertragen werden kann.
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Optional ist vorgesehen, dass nach der Durchführung eines Schadenseintrittsschätzschritts die dabei ermittelte Schadenskenngröße mit einer Datenübertragungseinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung an eine externe Auswerteeinrichtung übermittelt wird. Sofern zu einem späteren Zeitpunkt lediglich die Schadenskenngröße von Interesse ist kann zu gegebener Zeit die Datenübertragung auf lediglich eine Dateneinheit, bzw. auf die Schadenskenngröße beschränkt sein. Der hierfür anfallende Aufwand sowohl bei der Datenspeicherung als auch bei der Datenübertragung ist sehr gering. So können für die Übertragung der Schadenskenngröße auch Datenübertragungseinrichtungen oder Übertragungsverfahren verwendet werden, die im Falle von größeren Datenmengen nicht zweckmäßig oder unwirtschaftlich sind, jedoch einzelne Informationen wie beispielsweise die Schadenskenngröße zuverlässig an eine externe Empfangs- und Auswerteeinrichtung übertragen können.
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Das Maschinenelement kann beispielsweise eine Welle, ein Zug- oder Druckmittel oder eine andere Komponente innerhalb einer mehrere Komponenten umfassenden Wirkverbindungseinrichtung sein, mit welcher Kräfte oder Momente über mehrere Komponenten hinweg übertragen oder ausgeübt werden. Die Wirkverbindungseinrichtung ist beispielsweise ein Antriebsstrang einer Antriebsmaschine oder eine Bearbeitungsmaschine in einer Produktions- oder Bearbeitungsanlage. In vielen Fällen kann zumindest näherungsweise davon ausgegangen werden, dass die mit der Messeinrichtung an oder in dem Maschinenelement erfassten Messdaten für die auf das Maschinenelement einwirkende mechanische Beanspruchung auch repräsentativ für eine mechanische Beanspruchung von angrenzenden Komponenten ist. So wird beispielsweise während des Betriebs einer Antriebsmaschine von mehreren miteinander drehfest verbundenen Komponenten innerhalb eines Antriebsstrangs der Antriebsmaschine jeweils dasselbe Drehmoment übertragen, sodass die an oder in dem Maschinenelement als eine Komponente innerhalb des Antriebsstrangs erfassten Messdaten Rückschlüsse auf eine mechanische Beanspruchung der angrenzenden Komponenten oder sogar aller Komponenten innerhalb des Antriebsstrangs ermöglichen. So können beispielsweise durch die Anordnung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung in einem als Hohlwellenabschnitt ausgebildeten Maschinenelement innerhalb des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs auch Informationen über eine mechanische Beanspruchung eines Getriebes oder einer Kupplungseinrichtung innerhalb von diesem Antriebsstrang mit der Lastkollektiverfassungsvorrichtung in dem Hohlwellenabschnitt erfasst und gesammelt werden.
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Es ist nicht erforderlich, für jede Komponente eine gesonderte Lastkollektiverfassungsvorrichtung vorzusehen und entsprechende Verfahren parallel durchzuführen. Es müssen lediglich vorab die relevanten Komponentenparameter ermittelt und in der Komponentendatenspeichereinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung gespeichert werden. Auf der Grundlage dieser gespeicherten Komponentenparameter und der mit der Messvorrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung über die Erfassungsdauer hinweg ermittelten Messdaten können für mehrere Komponenten jeweils Lastkollektivteildaten ermittelt und in der Datenspeichereinrichtung abgespeichert werden. Ausgehend von den Lastkollektivdaten, die zu den einzelnen Komponenten ermittelt und abgespeichert wurden, können dann jeweils gesonderte Schadenskenngrößen ermittelt und ebenfalls abgespeichert oder aber an eine externe Empfangs- und Auswerteeinrichtung übermittelt werden.
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Die Messeinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung kann während des Erfassungsdauer auch dazu verwendet werden, dieselben Messdaten oder zusätzlich erfasste Messwerte zu erfassen, die nicht für die Ermittlung des Lastkollektivs erforderlich sind, aber gegebenenfalls für den Betrieb des Maschinenelements oder einer Maschine mit dem Maschinenelement verwendet werden können. Zu diesem Zweck ist es nach einer besonders vorteilhaften Variante des Erfindungsgedankens vorgesehen, dass die mit der Messeinrichtung erfassten Messdaten während der bestimmungsgemäßen Benutzung des Maschinenelements mit einer Messdatenübertragungseinrichtung an eine externe Auswerte- oder Steuereinrichtung übertragen werden, die für den Betrieb des Maschinenelements oder der Maschine relevant ist. Die externe Auswerte- oder Steuereinrichtung kann ein Bestandteil der Maschine sein und beispielsweise eine Steuerung oder Regelung des betreffenden Maschinenelements oder der ganzen Maschine bewirken oder beeinflussen. Bei der Messdatenübertragungseinrichtung kann es sich um dieselbe Datenübertragungseinrichtung handeln, die auch für die Übertragung der Lastkollektivdaten oder der Schadenskenngrößen verwendet wird. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung zwei gesonderte oder sogar zwei unterschiedliche Übertragungseinrichtungen aufweist, wobei die Datenübertragungseinrichtung zur Übertragung der Lastkollektivdaten oder der Schadenskenngrößen zu einer externen Auswerteeinrichtung verwendet wird, während die Messdatenübertragungseinrichtung zur Übertragung der Messdaten an eine Steuerungseinrichtung der Maschine verwendet wird.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Messdatenübertragungseinrichtung für eine echtzeitfähige Übertragung der Messdaten eingerichtet und vorgesehen ist.
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Die Übertragung der Messdaten kann demzufolge in einer Art und Weise erfolgen, dass ein zuverlässiger Betrieb und eine entsprechende Steuerung oder Regelung des Betriebs des Maschinenelements oder der ganzen Maschine mit Hilfe der Auswerte- und Steuereinrichtung ermöglicht wird. Im Gegensatz dazu muss eine Datenübertragungseinrichtung zur Übertragung der erfassten Lastkollektivteildaten nicht echtzeitfähig sein. In vielen Fällen ist eine nicht echtzeitfähige Datenübertragung der erfassten Lastkollektivteildaten nicht notwendig, sodass auf weniger aufwändige und insbesondere auf energiesparendere Datenübertragungsverfahren zurückgegriffen werden kann.
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Um insbesondere bei einer von der Umgebung abgeschirmten Anordnung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung an oder innerhalb eines Maschinenelements einen möglichst lange andauernden energieautarken Betrieb der Lastkollektiverfassungsvorrichtung zu begünstigen ist optional vorgesehen, dass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung nach einem Ruhezustandsauslöseereignis in einen energiesparenden Ruhezustand versetzt wird, in welchem keine Messdaten mit der Messeinrichtung erfasst werden. So kann beispielsweise mit einem in die Lastkollektiverfassungsvorrichtung integrierten Bewegungssensor eine bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Maschinenelements auftretende Bewegung überwacht werden und nach einer längeren Zeitdauer ohne jegliche Bewegung des Maschinenelements ein Ruhezustandsauslösesignal erzeugt werden, mit welchem die Lastkollektiverfassungsvorrichtung in den Ruhezustand versetzt wird. Ein Ruhezustandsauslösesignal kann auch von außerhalb des Maschinenelements beispielsweise von einem Nutzer der Maschine oder von einer Steuereinrichtung der Maschine an die Lastkollektiverfassungsvorrichtung übermittelt werden, um den Ruhezustand auszulösen. Während des Ruhezustands können die energieintensiven Verfahrensabläufe innerhalb der Lastkollektiverfassungsvorrichtung reduziert oder weniger häufig durchgeführt werden. Es ist ebenfalls möglich, einzelne Verfahrensschritte wie beispielsweise eine Datenübertragung nicht oder nur noch selten durchzuführen, während andere Verfahrensschritte wie beispielsweise die Erfassung von Messdaten unverändert oder mit geringeren Einschränkungen durchgeführt werden.
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In entsprechender Weise kann optional vorgesehen sein, dass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung durch ein Aktivierungsereignis in einen Betriebszustand versetzt wird, in welchem Messdaten mit der Messeinrichtung erfasst und in zeitlichen Abständen ausgehend von den erfassten Messdaten Lastkollektivteildaten berechnet und abgespeichert werden. Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung kann beispielsweise in einem Ruhezustand in ein Maschinenelement eingebaut werden. Erst nach einer Auslieferung des Maschinenelements oder nach einer Inbetriebnahme der Maschine mit dem Maschinenelement kann die Lastkollektiverfassungsvorrichtung aktiviert und ihrerseits in Betrieb genommen werden. Eine Aktivierung kann auch nach einer zuvor erfolgten Überführung der zuvor aktiven Lastkollektiverfassungsvorrichtung in den Ruhezustand erfolgen. Das Aktivierungsereignis kann dabei von außerhalb der Lastkollektiverfassungsvorrichtung erzeugt und als Aktivierungssignal an die Lastkollektiverfassungsvorrichtung übermittelt werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung einen Aktivierungssensor, beispielsweise einen Bewegungssensor aufweist, der eine beginnende Nutzung des Maschinenelements erkennt und daraufhin die Überführung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung in den Betriebszustand veranlasst.
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Einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens zufolge ist optional vorgesehen, dass ein zeitlicher Verlauf der mit der Messeinrichtung erfassten Messdaten mit mehreren vorab vorgegebenen Referenzverläufen verglichen wird und bei einer nach vorgegebenen Übereinstimmungskriterien festgestellten Übereinstimmung des zeitlichen Verlaufs der Messdaten mit einem Referenzverlauf Lastkollektivteildaten für ein diesem Referenzverlauf zugeordnetes gesondertes Referenzverlauflastkollektiv abgespeichert werden. Sofern die bestimmungsgemäße Nutzung des Maschinenelements oder einer Maschine, in welcher das betreffende Maschinenelement ein Bestandteil ist, vorab bekannt ist und dabei unterschiedliche Nutzungsabläufe identifiziert werden können, kann für diese unterschiedlichen Nutzungsabläufe jeweils ein gesondertes Lastkollektiv ermittelt werden. So können beispielsweise mit einer Bohr- oder Fräsmaschine unterschiedliche Materialien spanabhebend bearbeitet werden, wobei die mechanische Beanspruchung während der Bearbeitung von weichen Materialien anders und üblicherweise geringer als die Bearbeitung von harten Materialien ist. Für unterschiedliche Materialien können verschiedene Referenzverläufe für die messbare Beanspruchung während eines Bearbeitungsvorgangs vorab ermittelt und in der Lastkollektiverfassungsvorrichtung hinterlegt sein. Während der Erfassung der Messdaten mit der Messeinrichtung kann der zeitliche Verlauf der Messdaten mit den jeweiligen Referenzverläufen verglichen werden und, sobald mit bekannten Vergleichsmethoden eine ausreichende Übereinstimmung zwischen dem Verlauf der Messdaten und einem Referenzverlauf festgestellt wird, können die erfassten Messdaten der mechanischen Beanspruchung einem für diesen Nutzungsablauf bzw. Referenzverlauf gesonderten Lastkollektiv zugeordnet werden. Dadurch kann bereits während der Ermittlung der Lastkollektivteildaten eine Auswertung und Aufbereitung der Messdaten vorgenommen werden, welche eine spätere Auswertung der Lastkollektivinformationen erleichtert.
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Die Erfindung betrifft auch eine Lastkollektiverfassungsvorrichtung mit einer Messeinrichtung zum Erfassen von mechanischen Beanspruchungen, mit einer Datenspeichereinrichtung zum Speichern der ermittelten Lastkollektivdaten und mit einer Datenübertragungseinrichtung zur Übertragung von Lastkollektivdaten an eine externe Empfangseinrichtung für Lastkollektivdaten, wobei die über eine Erfassungsdauer hinweg ermittelten Lastkollektivteildaten einen Lastkollektivdatensatz eines Lastkollektivs bilden. Aus der Praxis sind Lastkollektiverfassungsvorrichtungen bekannt, die lediglich eine Messeinrichtung aufweisen, deren Messdaten ausgelesen und anschließend ausgewertet werden.
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Es wird als ein weiterer Aspekt der Aufgabe dieser Erfindung angesehen, eine Lastkollektiverfassungsvorrichtung so auszugestalten, dass die Erfassung eines Lastkollektivs an oder in einem Maschinenelement mit möglichst geringem Aufwand über einen möglichst langen Zeitraum hinweg ermöglicht wird.
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Erfindungsgemäß ist eine Lastkollektiverfassungsvorrichtung mit einer Lastkollektivermittlungseinrichtung zur Ermittlung von Lastkollektivdaten so eingerichtet, dass das vorangehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
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Mit Hilfe der Lastkollektivermittlungseinrichtung können die mit der Messeinrichtung erfassten Messwerte innerhalb der Lastkollektiverfassungsvorrichtung verarbeitet und Lastkollektivdaten ermittelt werden, deren Datenvolumen ganz erheblich geringer als das Datenvolumen der Messdaten ist und die dennoch alle benötigten Informationen enthalten, um eine akkumulierende mechanische Belastung zu erfassen und eine Restlebensdauer abschätzen zu können. Die Lastkollektivdaten können mit einer vergleichsweise klein dimensionierten Datenspeichereinrichtung dauerhaft in der Lastkollektiverfassungsvorrichtung abgespeichert werden. Die Datenspeichereinrichtung kann beispielsweise auf wenige Kilobyte oder Megabyte an digitalen Daten beschränkt sein und Bestandteil eines Mikrokontollers sein, der auch die Lastkollektivermittlungseinrichtung umfasst. Die Datenspeichereinrichtung kann beispielsweise auch ein dauerhafter Flash-Speicher oder ein Festkörper-Speichermedium sein.
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Die Datenübertragungseinrichtung kann einen Übertragungskanal bereitstellen, über den die Lastkollektivdaten an einen externen Empfänger oder eine Empfangseinrichtung übertragen werden können. Die Datenübertragung kann hierbei beispielsweise über Breitband, Bluetooth, beziehungsweise über WLAN oder WPAN erfolgen. Es ist ebenfalls möglich, die Datenübertragung über ein Mobilfunknetzwerk oder mit Hilfe entsprechender Übertragungsprotokolle wie beispielsweise GSM oder 5G durchzuführen. Insbesondere bei der Übertragung von nur sehr geringen Datenvolumen kann auch eine in dieser Hinsicht eingeschränkte Übertragungsmethode wie beispielsweise eine aktive oder passive Transpondertechnik, insbesondere eine RFID-Technik eingesetzt werden. Die Datenübertragungseinrichtung kann, muss jedoch nicht echtzeitfähig ausgestaltet sein und betrieben werden können.
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Vorzugsweise ist optional vorgesehen, dass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung eine Energieversorgungseinrichtung aufweist, welche aus einer Energiespeichereinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung elektrische Energie zum Betreiben der Lastkollektiverfassungsvorrichtung zur Verfügung stellen kann. Die Energiespeichereinrichtung kann eine Batterie oder ein Akkumulator sein, die über die Energieversorgungseinrichtung die Messeinrichtung und die Lastkollektiverfassungsvorrichtung mit elektrischer Energie versorgt. Alle Bestandteile der Lastkollektiverfassungsvorrichtung können möglichst energieeffizient ausgestaltet sein, sodass die Energiespeichereinrichtung raumsparend ausgebildet sein kann und dennoch den bestimmungsgemäßen Betrieb der Lastkollektiverfassungsvorrichtung über Monate oder Jahre hinweg ermöglicht. Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung kann dann ohne eine dauerhafte Verbindung mit einer externen Energieversorgungseinrichtung beispielsweise in einem Hohlraum in einem Maschinenelement angeordnet und gegebenenfalls vollständig abgekapselt oder eingebettet in dem Maschinenelement angeordnet sein und gleichwohl über eine lange Erfassungsdauer hinweg Lastkollektivdaten erfassen. Die erfassten und abgespeicherten Lastkollektivdaten können entweder in zeitlichen Abständen beispielsweise drahtlos von der Lastkollektiverfassungsvorrichtung an eine externe Auswertungseinrichtung übermittelt werden, was auf Grund des geringen Datenvolumens der Lastkollektivdaten ohne großen Energieaufwand möglich ist, oder in der Lastkollektiverfassungsvorrichtung verbleiben, bis das Maschinenelement wieder zugänglich ist und die Lastkollektiverfassungsvorrichtung von dem Maschinenelement getrennt und ausgelesen werden kann. Auf diese Weise kann die Lastkollektiverfassungsvorrichtung auch bei anlagen- oder systemrelevanten Maschinenelementen als passiver Datenlogger verwendet werden, um beispielsweise nach einem Schadensfall Informationen über die in der Vergangenheit aufgetretenen mechanischen Beanspruchungen des Maschinenelements zur Verfügung stellen zu können.
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Selbst für den Fall, dass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung dauerhaft an eine externe Energieversorgung des Maschinenelements oder der betreffenden Maschine angeschlossen sein sollte kann eine gesonderte Energiespeichereinrichtung zweckmäßig sein. So kann beispielsweise nach einem Ausschalten der Maschine oder deren Energieversorgung ein Betrieb der Lastkollektiverfassungsvorrichtung fortgesetzt werden und gegebenenfalls weiterhin auftretende mechanische Beanspruchungen zuverlässig erfasst werden. Auch kann trotz einer abgeschalteten externen Energieversorgung eine Übertragung von Lastkollektivdaten mit der Lastkollektiverfassungsvorrichtung vorgenommen werden.
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Um die Nutzungsdauer der Lastkollektiverfassungsvorrichtung unabhängig von der Auslegung der Energiespeichereinrichtung gestalten zu können kann optional vorgesehen sein, dass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung einen Generator zur Erzeugung von elektrischer Energie aufweist. Derartige Generatoren können beispielsweise aus den bei einer bestimmungsgemäßen Benutzung des Maschinenelements auftretenden Bewegungen des Maschinenelements, beispielsweise Rotationen oder Schwingungen, einen Anteil der Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandeln und der Energiespeichereinrichtung zuführen. Derartige Nanogeneratoren sind in unterschiedlichen Variationen aus der Praxis bekannt und können aus verschiedenen Energiequellen wie beispielsweise Bewegungen, Druck, Temperaturgradienten oder Luftströmungen elektrische Energie gewinnen, was auch als Energy Harvesting bezeichnet wird.
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Um eine parallele Nutzung der Messeinrichtung innerhalb der Maschine zu ermöglichen kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens optional vorgesehen sein, dass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung eine Messdatenübertragungseinrichtung zur Übertragung der mit der Messeinrichtung erfassten Messdaten aufweist, mit welcher die Messdaten echtzeitfähig an einer externe Auswerte- und Steuereinrichtung übertragen werden können. Je nach Ausgestaltung der Datenübertragungseinrichtung, die zur Übertragung der Lastkollektivdaten verwendet wird, können die Messdaten über dieselbe Datenübertragungseinrichtung übermittelt werden, die dann gleichzeitig als Messdatenübertragungseinrichtung verwendet wird, oder über eine gesonderte Messdatenübertragungseinrichtung übermittelt werden, die eine andere Datenübertragungsmethode einsetzt und beispielsweise besser geeignet ist, um größere Datenvolumen oder kontinuierlich einzelne Messdaten zu übertragen. Die mit der Messeinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung erfassten Messdaten können beispielsweise an eine Steuereinrichtung der Maschine übermittelt und für die Steuerung beziehungsweise den Betrieb der Maschine verwendet werden, während unabhängig davon kontinuierlich Lastkollektivdaten ermittelt und in der Lastkollektiverfassungsvorrichtung abgespeichert werden.
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Die Messdatenübertragungseinrichtung kann auch beispielsweise eine drahtgebundenes Datenübertragungsverfahren verwirklichen und beispielsweise eine Schnittstelle für eine Datenkabelsteckverbindung oder für ein Datenbus-System aufweise. Die Messdaten können in analoger oder digitaler Form mit der Messdatenübertragungseinrichtung übertragen werden.
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Es kann optional auch vorgesehen sein, dass eine Messeinrichtung der Maschine, die für den Betrieb der Maschine vorgesehen und gegebenenfalls notwendig ist, mit den weiteren Bestandteilen der Lastkollektiverfassungsvorrichtung kombiniert wird, um zusätzlich zu der Nutzung der Messeinrichtung während des Betriebs der Maschine auch eine kontinuierliche Erfassung von Lastkollektivdaten zu ermöglichen. Der für die Ermittlung der Lastkollektivdaten anfallende konstruktive Aufwand ist dann besonders gering.
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Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung kann beispielsweise an einem als Kraftaufnehmer oder einem Drehmomentaufnehmer ausgebildetes Maschinenelement angeordnet sein und ausgehend von den dort einwirkenden Kräften oder Drehmomenten ein entsprechendes Lastkollektiv erfassen. Das Maschinenelement kann auch als rotierender Messflansch, Messbolzen, Kraftmessdose oder als ein anderer Sensor zur Erfassung von insbesondere Kräften oder Drehmomenten ausgebildet sein.
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Die Erfindung betrifft auch ein Maschinenelement mit einer vorangehend beschriebenen Lastkollektiverfassungsvorrichtung, wobei das Maschinenelement eine Hohlwelle ist, wobei die Lastkollektiverfassungsvorrichtung mit einer vorangehend genannten Merkmalskombination in einem Hohlraum in der Hohlwelle angeordnet ist, und wobei die Messeinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung einen Drehbewegungssensor aufweist, mit welchem eine Rotationsbewegung der Hohlwelle erfasst werden kann. Auf diese Weise können die für Wellen relevanten Beanspruchungsgrößen wie beispielsweise ein über die Welle übertragenes Drehmoment oder aber Querkräfte sowie Axialkräfte erfasst werden, während gleichzeitig die Drehzahl der rotierenden Welle durch einen integrierten Beschleunigungssensor aufgenommen wird und so auch weitere Komponenten mit einer drehzahlabhängigen Lebensdauer wie beispielsweise Lager oder Getriebe überwacht werden können, die drehfest mit der Hohlwelle verbunden sind.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die schematisch in den Abbildungen dargestellt sind. Es zeigt:
- 1 eine exemplarische Darstellung eines Maschinenelements mit einer zusätzlich schematisch dargestellten Lastkollektiverfassungsvorrichtung,
- 2 eine exemplarische Darstellung des in einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs integrierten Maschinenelements,
- 3 einen schematischen Verfahrensablauf für die Erfassung eines Lastkollektivs,
- 4 einen schematischen Verfahrensablauf für die Erfassung eines Lastkollektivs, wobei mit einer Messeinrichtung der Lastkollektiverfassungsvorrichtung parallel Messdaten erfasst und an eine Steuereinrichtung einer Maschine übermittelt werden, in welcher das Maschinenelement bestimmungsgemäß verwendet wird, und
- 5 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs von der Erfassung von Messdaten bis zu der Ermittlung von Lastkollektivdaten.
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In 1 ist exemplarisch ein Maschinenelement 1 dargestellt, welches einen Hohlwellenabschnitt 2 mit zwei jeweils an entgegengesetzten Enden des Hohlwellenabschnitts 2 festgelegten Kardangelenken 3 aufweist. In dem Hohlwellenabschnitt 2 ist in einem während einer bestimmungsgemäßen Benutzung des Maschinenelements 1 von außen nicht zugänglichen Hohlraum 4 in dem Maschinenelement 1 eine Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 angeordnet.
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Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 umfasst eine Messeinrichtung 6, mit welcher Messdaten zu einer auf das Maschinenelement 1 einwirkenden mechanischen Beanspruchung erfasst werden können. Die Messeinrichtung 6 kann geeignete Kraft- oder Momentsensoren sowie weitere Sensoren oder Messelemente enthalten, mit denen relevante Aspekte der mechanischen Beanspruchung des Maschinenelements 1 erfasst werden können. Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung 6 umfasst weiterhin eine Lastkollektivermittlungseinrichtung 7, mit der ausgehend von den mit der Messeinrichtung 6 erfassten Messdaten nach einem vorgebbaren Auswerte- und Reduktionsverfahren jeweils Lastkollektivteildaten berechnet werden können. Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 umfasst zudem eine Datenspeichereinrichtung 8, in welcher die berechneten Lastkollektivteildaten abgespeichert werden können. Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 weist außerdem eine Energieversorgungseinrichtung 9 mit einer nicht gesondert dargestellten Energiespeichereinrichtung auf, mit welcher die Messeinrichtung 6 und die Lastkollektivermittlungseinrichtung 7 mit der von deren Betrieb notwendigen elektrischen Energie versorgt werden.
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Die Messeinrichtung 6, die Lastkollektivermittlungseinrichtung 7 und die Datenspeichereinrichtung 8 sind gemeinsam an oder in einem Gehäuse 10 der Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 festgelegt. Das Gehäuse 10 kann eine verbindende Tragstruktur bilden, an welcher die einzelnen Bestandteile 6, 7, 8, 9 der Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 zumindest teilweise von außen zugänglich festgelegt sind. Das Gehäuse 10 kann auch einen von der Umgebung geschützten Innenraum umgeben, in welchem die einzelnen Bestandteile 6, 7, 8,9 angeordnet sind.
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Die Energiespeichereinrichtung kann eine elektrische Batterie sein. Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 kann optional einen Generator 11 zur Umwandlung von anderen Energieformen wie beispielsweise Bewegungsenergie oder Wärmeenergie in elektrische Energie aufweisen. Mit dem Generator 11 kann die Energiespeicherversorgungseinrichtung 9 gespeist werden sowie Energie in die Energiespeichereinrichtung überführt und darin gespeichert werden. In diesem Fall ist die Energiespeichereinrichtung als aufladbarer Akkumulator ausgebildet.
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Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 kann weiterhin eine Datenübertragungseinrichtung 12 zur Übertragung von Lastkollektivdaten aufweisen. Die Datenübertragungseinrichtung 12 kann so ausgebildet sein, dass die Lastkollektivdaten drahtlos an einen externen Empfänger übermittelt werden können. Mit der Datenübertragungseinrichtung 12 können gegebenenfalls auch Messdaten übermittelt werden. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 zusätzlich oder alternativ zu der Datenübertragungseinrichtung 12 eine mit einem Datenauslesegerät verbindbare Schnittstelle aufweist, mit welcher die in der Datenspeichereinrichtung 8 gespeicherten Lastkollektivdaten übertragen und ausgelesen werden können.
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In 2 ist schematisch ein Antriebsstrang 13 eines Fahrzeugs dargestellt, in welchem das Maschinenelement 1 als Bestandteil des Antriebsstrangs 13 integriert ist. Der Antriebsstrang 13 weist eine Antriebsmaschine 14, beispielsweise einen Elektromotor oder einen Verbrennungsmotor, sowie ein Getriebe 15 auf, welches mit dem Maschinenelement 1 verbunden ist. Das Maschinenelement 1 ist nachfolgend mit einem Differential 16 verbunden, über welches einzelne Räder 17 des Fahrzeugs angetrieben werden können. Die einzelnen Komponenten 14, 15, 1, 16 und 17 des Antriebsstrangs 13 sind jeweils über eine geeignete Wirkverbindung 18 drehfest miteinander verbunden, sodass ein von der Antriebsmaschine 14 erzeugtes Drehmoment über den Antriebsstrang 13 hinweg über die einzelnen Komponenten 14, 15, 1, 16, 17 übertragen werden und auf die einzelnen Räder 17 verteilt werden kann.
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Die Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 kann einen Speicherbereich aufweisen, in welchem für die einzelnen Komponenten 14, 15, 1, 16 und 17 des Antriebsstrangs 13 jeweils Komponentenparameter hinterlegt sind. Mit der Lastkollektivermittlungseinrichtung 7 können dann für jede Komponente 14, 15, 1, 16 und 17 des Antriebsstrangs jeweils zugeordnete Lastkollektivdaten ermittelt und in der Datenspeichereinrichtung 8 abgespeichert werden. Auf diese Weise können mit einer einzigen Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 alle Komponenten 14, 15, 1, 16 und 17 des Antriebsstrangs 13 jeweils aktualisierte Lastkollektivdaten ermittelt und dadurch deren Betriebsfestigkeit oder eine Restlebensdauer abgeschätzt und überwacht werden.
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In den 3 und 4 sind verschiedene Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt. Während der Benutzung des Maschinenelements 1 werden in einem Messdatenerfassungsschritt 19 kontinuierlich mit der Messeinrichtung 6 Messdaten erfasst, die für die Beurteilung der mechanischen Beanspruchung und der Betriebsfestigkeit des Maschinenelements 1 relevant sind. In vorgegebenen oder von der Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 individuell bestimmten oder angepassten Zeitabständen werden mit der Lastkollektivermittlungseinrichtung in einem Lastkollektivermittlungsschritt 20 ausgehend von den zwischenzeitlich erfassten Messdaten und von eventuell bereits vorhandenen alten Lastkollektivteildaten nach einer vorgegebenen Methode neue Lastkollektivteildaten berechnet.
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In einem optionalen nachfolgenden Schadenseintrittsschätzschritt 21 wird ausgehend von den neuen Lastkollektivteildaten eine Schadenskenngröße für ein Wahrscheinlichkeitsmaß für einen in Zukunft eintretenden vorgegebenen Schadenseintritt des Maschinenelements 1 ermittelt. Die Schadenskenngröße ermöglicht auch die Abschätzung einer Restlebensdauer für das Maschinenelement 1.
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In einem energiesparenden Betriebsmodus werden die in dem Lastkollektivermittlungsschritt 20 ermittelten neuen Lastkollektivteildaten in der Datenspeichereinrichtung 8 abgespeichert, und ein weiteres Zeitintervall abgewartet, bevor ein weiterer Lastkollektivermittlungsschritt 20 durchgeführt wird, sodass nach der Ermittlung der Lastkollektivteildaten und gegebenenfalls der Schadenskenngröße in einem Rückkehrschritt 22 zu der Messdatenerfassung 19 zurückgekehrt und anschließend ein weiterer Lastkollektivermittlungsschritt 20 durchgeführt wird. Die aktuellen Lastkollektivteildaten werden erst nach der Beendigung der Nutzungsdauer des Maschinenelements 1 aus der Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 ausgelesen und in einem Datenübermittlungsschritt 23 an eine externe Auswerteeinrichtung übertragen.
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In einem Überwachungsmodus der Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 werden die neuen Lastkollektivteildaten nach deren Berechnung in dem Lastkollektivermittlungsschritt 20 und gegebenenfalls eine in dem Schadenseintrittsschätzschritt 20 ermittelte Schadenskenngröße in einem zeitnah nachfolgenden Datenübermittlungsschritt 23 über die Datenübertragungseinrichtung 9 an eine externe Auswerteeinrichtung übermittelt, bevor in einem Rückkehrschritt 24 zu der Messdatenerfassung 19 zurückgekehrt und ein weiterer Lastkollektivermittlungsschritt 20 durchgeführt wird.
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Bei der in 4 dargestellten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs werden nach dem Messdatenerfassungsschritt 19 und der Erfassung von Messdaten die erfassten Messdaten in einem Messdatenübermittlungsschritt 25 an eine Steuereinrichtung der Maschine übermittelt und stehen für die Steuerung und den Betrieb der Maschine zur Verfügung. Parallel dazu werden ausgehend von den zwischenzeitlich erfassten Messdaten in einem Lastkollektivermittlungsschritt 20 neue Lastkollektivteildaten berechnet und gegebenenfalls eine Schadenskenngröße ermittelt.
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In 5 sind die wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs schematisch zusammengefasst. Mit Hilfe der Lastkollektiverfassungsvorrichtung 5 werden im Rahmen der Messdatenerfassung 19 kontinuierlich Messdaten 26 über die auf das Maschinenelement 1 einwirkenden mechanischen Beanspruchungen erfasst. Ausgehend von vorgegebenen Parametern bzw. Klassifikationen 27 werden ausgehend von den Messdaten 26 und bereits vorhandenen alten Lastkollektivteildaten in einem in Zeitabständen wiederholten Lastkollektivermittlungsschritt 20 jeweils neue Lastkollektivteildaten ermittelt, die beispielsweise nach einem bekannten Zählverfahren wie beispielsweise dem Rainflow-Zählverfahren die Häufigkeit N einer in verschiedene Klassen unterteilten Krafteinwirkung 28 abbilden. Die jeweils aktuellen Lastkollektivteildaten bilden Lastkollektivdaten, die über eine Festigkeitskennlinie 29 wie beispielsweise eine Wöhlerlinie ausgewertet werden können.
