DE10251782B4

DE10251782B4 - Schwingungswächter für Maschinenelemente

Info

Publication number: DE10251782B4
Application number: DE10251782A
Authority: DE
Inventors: Götz Langer; Bernd Geropp; Hans-Willi Kessler
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2013-03-28
Anticipated expiration: 2022-11-06
Also published as: KR20050070120A; US20060053886A1; US7131332B2; JP4217910B2; EP1558906A1; JP2006505771A; WO2004042340A1; DE10251782A1

Abstract

Mess-System (1) für die Körperschallaufnahme von Maschinenelementen in Maschinengehäusen, wobei das Mess-System (1) am Maschinengehäuse (15) über die Schmierlochöffnung (16) befestigt ist und aus den Elementen – einen Montagestift (2) mit Durchgangsbohrung (3) – ein Gehäuse (5, 5a) zur Aufnahme der Leiterplatte – mindestens eine Leiterplatte (9) mit Elektronikbauteilen zur Signalauswertung – mindestens einen Schwingungssensor (7a) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungssensorgehäuse (7) mit dem Schwingungssensor (7a) während des Einschraubens des Montagestiftes (2) in die Schmierlochöffnung (16) drehbar gegenüber dem Montagestift (2) angeordnet ist, und dass das Schwingungssensorgehäuse (7) in der Endlage des Einschraubens des Montagestiftes (2) über eine Metallhülse (6) kraftschlüssig verdrehsicher mit dem Maschinengehäuse (15) verbunden ist und der Schwingungssensor (7a) an der Metallhülse (6) anliegt und somit der Körperschall vom Maschinengehäuse (15) über die Metallhülse (6) direkt auf den Schwingungssensor (7a) übertragen wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Mess-System, das stationär an Maschinengehäusen installiert ist, um permanent die Maschinenschwingungen (Körperschall) und/oder die Temperatur zu erfassen, um frühzeitig Veränderungen bzw. Störungen im Maschinensystem anzuzeigen.
Hintergrund der Erfindung
Um den Maschinenzustand insbesondere den Zustand der Wälzlager in Maschinen konstant zu überwachen werden Mess-Systeme (Schwingungswächter) stationär an Maschinen angeordnet. Dazu werden diese Schwingungswächter in die Schmierlochbohrung von Wälzlagergehäusen geschraubt, um in unmittelbarer Nähe des Wälzlagers die Maschinenschwingungen zu erfassen. Um ein Nachschmieren der Wälzlager, ohne Demontage des Schwingungswächters, zu ermöglichen, besitzt der Schwingungswächter einen hohlen Montagestift.
Eine solche Anordnung ist aus US 3,731,541 A bekannt. Bei dieser Anordnung ist das Mess-System, welches den Zustand des Wälzlagers überwacht, mit radialem Abstand zur Schmierlochbohrung des Wälzlagers in einem separaten Gehäuse angeordnet, während ein für die Nachschmierung des Wälzlagers erforderliche Kanal unterhalb des Gehäuses seitlich aus der Anordnung herausgeführt ist. Die Auswertung der Schwingungssignale erfolgt mit einer vor Schwingungssensor abgesetzten Auswerteelektronik. Neben dem Aufwand für die Verdrahtung von Schwingungssensor und Auswerteelektronik, kann es bei abgesetzten Anzeigeanordnungen sehr leicht zu Ablesefehlern kommen, da man bei abgesetzten Auswerteanordnungen nicht gleich mit einen Blick auf das Wälzlager auf dessen Zustand geschlossen werden kann.
Eine weitere Anordnung zum Erfassen eines Maschinenzustand ist aus US 5,691,707 A bekannt. Um das Wälzlager trotz der Verwendung eines in die Schmierlochbohrung des Wälzlagers eingeschraubten Schwingungswächters noch nachschmieren zu können, ist der Schwingungswächter mit einer hohlen Schraube versehen. Diese Schraube ist in die Schmierlochbohrung eingedreht. Die Temperatursensoren sind dabei in Kanälen untergebracht, die im Wesentlichen neben der Bohrung in der Schraube verlaufen, während die Schwingungssensoren seitlich von außen an die Schraube angesetzt sind. Auch hier ist die Auswerteelektronik von der Schraube abgesetzt angeordnet, was einen entsprechenden Verdrahtungsaufwand bedeutet.
In der US 6,236,328 B1 ist ein Mess-System beschrieben, welchem der Oberbegriff entnommen ist. Auch hier eine mit einer Bohrung versehenen Schraube, welche im folgenden auch Montagestift genannt wird, in die jeweilige Schmierlochbohrung des Wälzlagers eingeschraubt. Darüber hinaus wird der Montagestift von einem Gehäuse umgeben, welches auch eine Leiterplatte mit den Elektronikbauteilen und dem oder den Schwingungssensoren aufnimmt. Damit eine entsprechende Übertragung der Schwingungen des Wälzlagers auf die Leiterplatte erfolgt, durchdringt der Montagestift nicht nur die Leiterplatte, sondern ist i. Ü. auch noch über entsprechende Muttern mit dieser verschraubt. Das Problem des dort gezeigten Schwingungswächters besteht darin, dass die Leiterplatten direkt mit dem Montagestift verbunden sind, und der Schwingungssensor auf einer der Leiterplatten angeordnet ist. Durch die direkte Anordnung der Leiterplatten an dem Montagestift, werden sämtliche Schwingungen des Maschinensystems auf den Lagerstift und damit auf die Leiterplatten übertragen. Durch die direkte Befestigung der Leiterplatten an dem Montagestift werden die elektronischen Bauteile durch die permanenten Schwingungen hoch belastet (möglicher Frühausfall der Bauteile). Die direkte Befestigung der Leiterplatten an dem Montagestift dämpfen einerseits die Maschinenschwingungen und andererseits haben die Leiterplatten ein Eigenschwingungsverhalten, sodass der Schwingungssensor auf den Leiterplatten nur gedämpfte bzw. verzerrte Schwingungen aufnehmen kann. Durch diese gedämpfte oder verzerrte Aufnahme der Schwingungen, ist die Interpretation des Mess-Signals äußerst schwierig und Veränderungen im Schwingungsverhalten der Maschine können nur grob erfasst werden.
Es besteht also die Aufgabe, ein Mess-System vorzuschlagen, bei dem der Schwingungssensor ungedämpft die Maschinenschwingungen aufnehmen kann, und die Leiterplatten mit den Elektronikbauteilen weitgehend gegenüber den Maschinenschwingungen geschützt sind.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass der Schwingungssensor über eine Metallhülse, die außerhalb des Montagestiftes angeordnet ist, direkt mit dem Maschinengehäuse verbunden wird. Die Leiterplatten sind in einem Gehäuse, dass um den Montagestift herum angeordnet ist über dämpfende Elemente gelagert. Das Gehäuse ist mit der Metallhülse verbunden.
Während des Einschraubens des Montagestiftes in die Schmierlochöffnung des aufnehmenden Maschinengehäuses, lässt sich das Gehäuse sowie das Schwingungssensorgehäuse frei um den Montagestift drehen. Das Gehäuse kann so beim Einschrauben ausgerichtet werden, sodass gegebenenfalls Kabelverbindungen oder optische Anzeigegeräte in eine bestimmte Richtung zeigen. Der Maschinenbediener oder das Instandhaltungspersonal können so direkt diese Anzeigeelemente ablesen. Beim Festziehen des Montagestiftes (in der Endlage) wird die Metallhülse gegen das Schwingungssensorgehäuse gedrückt und kontaktiert so den Schwingungssensor mit der Metallhülse. Somit ist eine direkte Verbindung für den Körperschall zwischen Maschinengehäuse, Metallhülse und Schwingungssensor geschaffen. Gleichzeitig wird das Gehäuse des Mess-Systems in der Endlage kraftschlüssig und verdrehsicher fixiert.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die Erfindung wird anhand von einer Figur erläutert.
Ausführliche Beschreibung der Figuren
In der 1 wird der Schwingungswächter bzw. das Mess-Systems 1 gezeigt. Der Montagestift 2 wird mit seinem Gewinde 4 in die Schmierlochöffnung 16 des aufnehmenden Maschinengehäuses 15 geschraubt. Dazu wird der Montagestift 2 mit einer Schlüsselweite 4a eingeschraubt. Während des Einschraubens des Montagestiftes ist das Gehäuse 5, 5a und das Schwingungssensorgehäuse 7 um diesen drehbar. In der Endlage des Einschraubens des Montagestiftes 2 wird dann die Metallhülse 6 gegen das Schwingungssensorgehäuse 7 gedrückt, bis dieses an den Vorsprung 8 des Montagestiftes 2 zur Anlage kommt. Die Metallhülse 6 ist außerdem direkt mit dem unteren Gehäuseteil 5 des Mess-Systems 1 drehfest verbunden. Nach dem Festziehen des Montagestiftes ist der untere Teil des Gehäuses 5 am Maschinengehäuse kraftschlüssig und verdrehsicher fixiert. Der obere Gehäuseteil 5a ist mit dem unteren Gehäuseteil 5 verschraubt und somit auch fixiert. Die dämpfenden Elemente im Gehäuse sind mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet und liegen einerseits zwischen beiden Gehäuseteilen 5, 5a und andererseits zwischen dem oberen Gehäuseteil 5a und dem Montagestift 2. Eine weitere Möglichkeit ist die Anordnung eines dämpfenden Elementes 13a (O-Ringes) zwischen Leiterplatte 9 und Gehäuse 5. Die Leiterplatte mit den Elektronikbauteilen 9 ist innerhalb des unteren Gehäuseteiles 5 angeordnet, und ist in diesem Beispiel rotationssymmetrisch zum Montagestift 2 ausgeführt. Die Leiterplatte wird durch das untere Gehäuseteil 5 gehalten und hat keine direkte Verbindung zum Montagestift 2. Auf der Leiterplatte 9 ist eine Batterie 11 vorgesehen, die einen Betrieb dieser Messeinheit ohne Kabelanschluss ermöglicht. Zusätzlich ist in dem unteren Gehäuseteil 5 ein Ausbruch 12 vorgesehen, durch den auch eine Stromversorgung über Kabel möglich wäre. Zusätzlich ist in diesem Beispiel noch ein Temperatursensor 10 vorgesehen, der außerhalb der Leiterplatte gegen den Montagestift gedrückt wird. Die Batterie 11 auf der Leiterplatte 9 kann durch ein Abschrauben des oberen Gehäuseteiles 5a gewechselt werden. Der Betriebszustand des Maschinensystems wird über Leuchtdioden 14, die auf der Leiterplatte 9 angeordnet sind, dem Bediener oder dem Wartungspersonal angezeigt. Um diese zwei Leuchtdioden 14 aus allen Seiten erkennen zu können, ist das obere Gehäuseteil 5a aus einem durchsichtigen Kunststoff hergestellt. Da das Gehäuse 5, 5a gegenüber dem Montagestift während des Festziehens drehbar ist, kann es so ausgerichtet werden, dass die Kabel 12 oder die Leuchtdioden 14 so liegen, dass sie gut erkennbar sind. Durch die Durchgangsbohrung 3 des Montagestiftes 2 kann das Schmierfett von außen in das Wälzlagergehäuse gelangen, ohne dass das Mess-System demontiert werden muss.
In diesem Beispiel ist das Gehäuse 5, 5a, des Mess-Systems 1, das Schwingungssensorgehäuse 7, die Leiterplatte 9 und die Metallhülse 6 rotationssymmetrisch um den Montagestift ausgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Schwingungswächter bzw. Mess-System
2: Montagestift
3: Durchgangsbohrung im Montagestift
4: Gewinde am Montagestift zur Aufnahme im Maschinengehäuse
4a: Schlüsselweite zum Festziehen des Montagestiftes
5: untere Hälfte des Gehäuses des Mess-Systems
5a: obere Hälfte des Gehäuses des Mess-Systems
6: Metallhülse verbunden mit der unteren Gehäusehälfte 5
7: Schwingungssensor-Gehäuse
7a: Schwingungssensor
8: Vorsprung am Montagestift 2
9: Leiterplatte mit Elektronikelementen
10: Temperatursensor
11: Batterie
12: Ausbruch für Kabeldurchführung im Gehäuse 5
13: Dämpfungselemente
13a: Dämpfungselemente
14: Leuchtdioden
15: Maschinengehäuse
16: Schmierloch

Claims

Mess-System (1) für die Körperschallaufnahme von Maschinenelementen in Maschinengehäusen, wobei das Mess-System (1) am Maschinengehäuse (15) über die Schmierlochöffnung (16) befestigt ist und aus den Elementen – einen Montagestift (2) mit Durchgangsbohrung (3) – ein Gehäuse (5, 5a) zur Aufnahme der Leiterplatte – mindestens eine Leiterplatte (9) mit Elektronikbauteilen zur Signalauswertung – mindestens einen Schwingungssensor (7a) besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwingungssensorgehäuse (7) mit dem Schwingungssensor (7a) während des Einschraubens des Montagestiftes (2) in die Schmierlochöffnung (16) drehbar gegenüber dem Montagestift (2) angeordnet ist, und dass das Schwingungssensorgehäuse (7) in der Endlage des Einschraubens des Montagestiftes (2) über eine Metallhülse (6) kraftschlüssig verdrehsicher mit dem Maschinengehäuse (15) verbunden ist und der Schwingungssensor (7a) an der Metallhülse (6) anliegt und somit der Körperschall vom Maschinengehäuse (15) über die Metallhülse (6) direkt auf den Schwingungssensor (7a) übertragen wird.
Mess-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des Maschinengehäuses über einen Temperatursensor (10) erfasst wird.
Mess-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (6) verdrehsicher mit der unteren Gehäusehälfte (5) verbunden ist.
Mess-System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5, 5a) während des Einschraubens des Montagestiftes (2) in die Schmierlochöffnung (16) drehbar gegenüber dem Montagestift (2) angeordnet ist, und dass das Gehäuse (5, 5a) in der Endlage des eingeschraubten Zustandes des Montagestiftes (2) über die Metallhülse (6) kraftschlüssig verdrehsicher mit dem Maschinengehäuse (15) verbunden ist.
Mess-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Leiterplatte (9) und dem Montagestift (2) Dämpfungselemente (13, 13a) angeordnet sind.
Mess-System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Maschinenzustand über mindestens eine Leuchtdiode (14), die auf der Leiterplatte (9) angeordnet ist, angezeigt wird.